JP2017511496A - Imaging curved mirrors and partially transparent plates - Google Patents

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Abstract

画像(650)を表示するシステム(100)、方法(900)及び装置(110)を提供する。システム(100)は、部分的透明プレート(430)を曲面ミラー(420)と併用して、画像をユーザ(96)の眼(92)に直接投影することができる。曲面ミラー(420)とプレート(430)との組み合わせは、ビューア(96)の眼(92)を追跡する追跡モード(123)での動作能力、及びビューア(96)が物理的環境(650)のビューに重なり合った表示画像(880)を見ることができる拡張モードでの動作能力などの、VRDバイザー装置(116)の追加機能のために使用することもできる。【選択図】図1dA system (100), method (900) and apparatus (110) for displaying an image (650) are provided. The system (100) can project the image directly to the eyes (92) of the user (96) using the partially transparent plate (430) in conjunction with the curved mirror (420). The combination of the curved mirror (420) and the plate (430) is capable of operating in a tracking mode (123) that tracks the eye (92) of the viewer (96) and the viewer (96) in the physical environment (650). It can also be used for additional functions of the VRD visor device (116), such as the ability to operate in an extended mode where the displayed image (880) overlaid on the view can be viewed. [Selection] Figure 1d

Description

〔関連出願〕
本一般特許出願は、2014年1月6日に出願された「ニア・アイ・ディスプレイ装置及び方法(NEAR−EYE DISPLAY APPARATUS AND METHOD)」(米国特許出願第61/924,209号)という名称の仮特許出願に対する優先権を主張するものであり、この仮特許出願はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
[Related applications]
This general patent application is filed on January 6, 2014, entitled “NEAR-EYE DISPLAY APPARATUS AND METHOD” (US Patent Application No. 61 / 924,209). We claim priority to the provisional patent application, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

本発明は、画像表示システム、方法及び装置(まとめて「システム」)である。具体的には、このシステムは、曲面ミラー及び部分的透明プレートを用いてビューアの眼に画像を投影する仮想網膜ディスプレイシステムである。   The present invention is an image display system, method and apparatus (collectively “system”). Specifically, this system is a virtual retinal display system that projects an image onto the viewer's eye using a curved mirror and a partially transparent plate.

仮想網膜ディスプレイ(VRD)は、ビューアの眼に80インチテレビの画像を直接浴びせるようなものである。大画面TVがますます大きくなり続け、スマートフォン及びタブレットコンピュータの使用を通じてモバイルメディアの消費が成長し続ける時代において、VRDは、大画面TVの体験とヘッドホンセットの移動性とを組み合わせることによって両世界の長所を利用する。   A virtual retina display (VRD) is such that the viewer's eyes are directly exposed to 80-inch television images. In an era where large-screen TVs continue to grow and mobile media consumption continues to grow through the use of smartphones and tablet computers, VRD combines the experience of large-screen TVs with the mobility of headphone sets. Take advantage of the advantages.

米国特許出願第13/367,261号明細書US patent application Ser. No. 13 / 367,261

VRDは、幅広い分野の非常に望ましい機能をユーザに開放する可能性を秘めている。しかしながら、このような異なる機能を調和させることは容易な作業ではない。光は、常に制御しにくい資源である。VRDなどのヘッドマウントディスプレイでは、便利なモバイル用途のために十分に小型の装置が望まれる場合、装置内に多くの空間が存在しない。   VRD has the potential to open highly desirable functions in a wide range of fields to users. However, reconciling these different functions is not an easy task. Light is a resource that is always difficult to control. In head mounted displays such as VRD, there is not much space in the device when a sufficiently small device is desired for convenient mobile applications.

VRDディスプレイ又はその他の形態のヘッドマウントディスプレイにおいて、異なる光路を管理するのに有用とすることができる、異なる光路を管理する「交通警官(traffic cop)」が必要とされている。   There is a need for a “traffic cop” that manages different light paths that can be useful in managing different light paths in VRD displays or other forms of head mounted displays.

本発明は、画像表示システム、方法及び装置(まとめて「システム」)である。具体的には、このシステムは、曲面ミラー及び部分的透明プレートを用いてビューアの眼に画像を投影する仮想網膜ディスプレイシステムである。   The present invention is an image display system, method and apparatus (collectively “system”). Specifically, this system is a virtual retinal display system that projects an image onto the viewer's eye using a curved mirror and a partially transparent plate.

曲面ミラーと部分的反射プレートとを組み合わせた構成は、所望の画像を直接ビューアの網膜に向けるのに効果的な方法である。必要であれば、このような構成を用いて、(1)ビューアの眼の動きをモニタする目的で追跡アセンブリに光を向け、(2)拡張現実を可能にするメディア体験(すなわち、ユーザに見える物理的環境のビューを重ね合わせたメディア表示)を生み出すこともできる。   The combination of a curved mirror and a partially reflective plate is an effective way to direct the desired image directly to the viewer's retina. If necessary, such a configuration can be used to (1) direct light to the tracking assembly for the purpose of monitoring viewer eye movements, and (2) a media experience that enables augmented reality (ie, visible to the user). It is also possible to create a media display that overlays views of the physical environment.

以下で簡単に説明する様々な図面に、システムの多くの特徴及び発明態様を示す。以下の図面に示す、要素番号に関連する全てのコンポーネントについては、詳細な説明の部分に示す表1において指定し、説明する。   Various features and inventive aspects of the system are shown in the various figures briefly described below. All components associated with element numbers shown in the following drawings are specified and described in Table 1 in the Detailed Description section.

部分的に反射性で部分的に透明なプレートに固定された曲面ミラーの側面図の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the side view of the curved mirror fixed to the partially reflective and partially transparent plate. 照明アセンブリによる光の生成から開始してビューアの眼に画像が投影されるまでの、システムにおける光のライフサイクル(すなわち、照明路)の例における、照明アセンブリからイメージングアセンブリへの光の伝達例を示すブロック図である。Example of light transmission from the illumination assembly to the imaging assembly in the example of the light life cycle (ie, illumination path) in the system from the generation of light by the illumination assembly until the image is projected to the viewer's eye FIG. 照明アセンブリによる光の生成から開始してビューアの眼に画像が投影されるまでの、システムにおける光のライフサイクル(すなわち、照明路)の例における、イメージングアセンブリからプレートへの画像の伝達例を示すブロック図である。Shows an example of image transfer from the imaging assembly to the plate in the example of the light life cycle (ie, illumination path) in the system from the generation of light by the illumination assembly to the projection of the image onto the viewer's eye It is a block diagram. 照明アセンブリによる光の生成から開始してビューアの眼に画像が投影されるまでの、システムにおける光のライフサイクル(すなわち、照明路)の例における、一部の光が曲面ミラーに向かって反射され、他の光がプレートを上方に通過する、プレートの部分的透明性及び反射性を示すブロック図である。In the example of the light life cycle (ie, illumination path) in the system from the generation of light by the lighting assembly until the image is projected to the viewer's eye, some light is reflected towards the curved mirror FIG. 6 is a block diagram showing the partial transparency and reflectivity of the plate, with other light passing up the plate. 照明アセンブリによる光の生成から開始してビューアの眼に画像が投影されるまでの、システムにおける光のライフサイクル(すなわち、照明路)の例における、プレートによって以前にミラーに向かって反射された光がプレートに向かって反射される例を示すブロック図である。The light previously reflected by the plate towards the mirror in the example of the light life cycle (ie, illumination path) in the system from the generation of light by the lighting assembly until the image is projected to the viewer's eye It is a block diagram which shows the example in which is reflected toward a plate. 照明アセンブリによる光の生成から開始してビューアの眼に画像が投影されるまでの、システムにおける光のライフサイクル(すなわち、照明路)の例における、一部の光がプレートを通過し、他の光がイメージングアセンブリに向かって反射される例を示すブロック図である。In the example of the light life cycle (ie, illumination path) in the system, starting from the generation of light by the lighting assembly until the image is projected to the viewer's eye, some light passes through the plate and others FIG. 6 is a block diagram illustrating an example in which light is reflected toward an imaging assembly. 追跡アセンブリが利用する赤外光路において、眼からの赤外光がプレートに到達する様子を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a mode that the infrared light from an eye reaches | attains a plate in the infrared-light path which a tracking assembly utilizes. 追跡アセンブリが利用する赤外光路において、赤外光がプレートから追跡アセンブリに反射される様子を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating how infrared light is reflected from a plate to a tracking assembly in an infrared light path utilized by the tracking assembly. イメージングアセンブリによって作成された画像を見ている間にビューアの眼に外部光が到達する照明路における、外部環境画像が曲面ミラーに到達する例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example in which the external environment image reaches | attains a curved-surface mirror in the illumination path where external light reaches | attains a viewer's eyes while looking at the image produced by the imaging assembly. イメージングアセンブリによって作成された画像を見ている間にビューアの眼に外部光が到達する照明路における、外部環境画像が部分的透明プレートに到達する例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example where an external environment image reaches a partially transparent plate in an illumination path where external light reaches the viewer's eyes while viewing an image created by the imaging assembly. イメージングアセンブリによって作成された画像を見ている間にビューアの眼に外部光が到達する照明路における、外部光がビューアの眼に到達する例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example in which external light reaches the viewer's eye in an illumination path where the external light reaches the viewer's eye while viewing an image created by the imaging assembly. プレート−曲面ミラー構成の例をビューアの眼に面した形で示す正面図である。It is a front view which shows the example of a plate-curved mirror structure in the form which faced the viewer's eyes. 画像の表示、眼の追跡、及び外部環境の画像をビューアの眼に到達させることに関して、プレート−曲面ミラー構成が実行できる役割のタイプの例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating examples of types of roles that a plate-curved mirror configuration can perform in relation to image display, eye tracking, and bringing an external environment image to the viewer's eye. ユーザがシステムを使用する例を示す処理フロー図である。It is a processing flow figure showing an example in which a user uses a system. 照明アセンブリ、イメージングアセンブリ及び投影アセンブリなどの、システムの動作において存在できる異なるアセンブリの例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating examples of different assemblies that can exist in the operation of the system, such as an illumination assembly, an imaging assembly, and a projection assembly. 任意の追跡アセンブリを含む構成の例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example configuration that includes an optional tracking assembly. 任意の拡張アセンブリを含む構成の例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example configuration that includes an optional expansion assembly. 任意の追跡アセンブリ及び任意の拡張アセンブリの両方を含む構成の例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example configuration that includes both an optional tracking assembly and an optional expansion assembly. 照明アセンブリに含めることができる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be included in a lighting assembly. イメージングアセンブリに含めることができる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be included in an imaging assembly. 投影アセンブリに含めることができる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be included in a projection assembly. 追跡アセンブリに含めることができる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be included in a tracking assembly. 拡張アセンブリに含めることができる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be included in an expansion assembly. システムの構造及び機能に含めることができる異なるタイプの支持コンポーネントの例を示す階層図である。FIG. 2 is a hierarchical diagram illustrating examples of different types of support components that can be included in the structure and function of the system. 追跡アセンブリの機能をサポートするために使用される光の流れの例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of light flow used to support the function of the tracking assembly. 画像投影の例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the example of an image projection. プレート−曲面ミラー構成を用いたDLPシステムの例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the DLP system using a plate-curved surface mirror structure. プレート−曲面ミラー構成を用いたDLPシステムのさらに詳細な例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the further detailed example of the DLP system using a plate-curved mirror structure. 複数の光ディフューザを用いたLCOSシステムの例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the LCOS system using a some optical diffuser. システムのVRD装置の実施形態の斜視図である。1 is a perspective view of an embodiment of a VRD device of the system. FIG. システムを具体化するVRD装置を着用したユーザの側面図の例を示す環境図である。It is an environment figure showing an example of a side view of a user who wears a VRD device which materializes a system. VRD装置において使用できるコンポーネントの例を示す構造図である。It is a structural diagram showing an example of components that can be used in the VRD device. スタジアムのスコアボードなどの巨大システムから、個人ユーザの網膜に視覚画像を直接投影するVRDバイザーシステムに及ぶ、革新的システムを潜在的に実装できるディスプレイシステムの異なるカテゴリの例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different categories of display systems that can potentially implement innovative systems, ranging from giant systems such as stadium scoreboards to VRD visor systems that project visual images directly to the retina of individual users. 図5aのシステムを厳密に反映したディスプレイ装置の異なるカテゴリの例を示す階層図である。FIG. 5b is a hierarchical diagram illustrating examples of different categories of display devices that closely reflect the system of FIG. 5a. 統合VRDバイザー装置を着用したユーザの例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a user who wears an integrated VRD visor device. システムに組み込むことができる異なる表示/投影技術の例を示す階層図である。FIG. 2 is a hierarchical diagram illustrating examples of different display / projection techniques that can be incorporated into the system. 没入及び拡張に関するシステムの異なる動作モードの例を示す階層図である。It is a hierarchy figure which shows the example of the different operation mode of the system regarding immersion and expansion. センサを用いたユーザの属性検出及び/又はユーザによるシステムの使用に関するシステムの異なる動作モードの例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different operating modes of a system relating to user attribute detection using sensors and / or use of the system by a user. (単複の)装置がメディアプレーヤコンポーネントと一体化されているか否かに基づく、システム実装の異なるカテゴリの例を示す階層図である。FIG. 4 is a hierarchical diagram illustrating examples of different categories of system implementations based on whether device (s) are integrated with a media player component. 画像のビューア及びシステムのオペレータであるユーザの2つの役割又はタイプの例を示す階層図である。FIG. 3 is a hierarchical diagram illustrating examples of two roles or types of image viewers and users who are operators of the system. メディアコンテンツに関連することができる異なる属性の例を示す階層図である。FIG. 6 is a hierarchical diagram illustrating examples of different attributes that can be associated with media content. 異なる画像コンテキストの例を示す階層図である。It is a hierarchy figure which shows the example of a different image context.

本発明は、画像表示システム、方法及び装置(まとめて「システム」)である。具体的には、このシステムは、曲面ミラー及び部分的透明プレートを用いてビューアの眼に画像を投影する仮想網膜ディスプレイシステムである。   The present invention is an image display system, method and apparatus (collectively “system”). Specifically, this system is a virtual retinal display system that projects an image onto the viewer's eye using a curved mirror and a partially transparent plate.

I.概要
図1aは、システム100の部分的な例を示すブロック図である。この図には、光を誘導するための非常に有用なツールとすることができる、投影アセンブリ400の2つのコンポーネントを開示する。この2つのコンポーネントは、少なくとも部分的に透明なプレート430(当然ながら、少なくとも部分的に反射性のプレートでもある)及び曲面ミラー420である。多くの場合、曲面ミラー420は、少なくとも部分的に透明な半透鏡である。これらの2つのコンポーネントは、ビューアの眼に画像を投影する役割を果たす非常に望ましい投影アセンブリ400を構成することができる。また、このコンポーネントの構成を用いて、追跡アセンブリによる眼の追跡及び/又は拡張アセンブリによる拡張現実を可能にすることもできる。プレート430及び曲面ミラー420は、システム内の光の動きに関して、非常に効果的な「トラフィック」の誘導物としての役割を果たすことができる。
I. Overview FIG. 1 a is a block diagram illustrating a partial example of system 100. This figure discloses two components of the projection assembly 400 that can be a very useful tool for directing light. The two components are an at least partially transparent plate 430 (which is of course also an at least partially reflective plate) and a curved mirror 420. In many cases, the curved mirror 420 is a semi-transparent mirror that is at least partially transparent. These two components can constitute a highly desirable projection assembly 400 that serves to project an image onto the viewer's eye. This component configuration can also be used to enable eye tracking by the tracking assembly and / or augmented reality by the augmentation assembly. Plate 430 and curved mirror 420 can serve as very effective “traffic” inducers for the movement of light in the system.

A.ビューアの眼に対する画像の表示
図1b〜図1fは、照明アセンブリによる光の生成から開始してビューアの眼に画像が投影されるまでの、システム100における光のライフサイクル(すなわち、照明路)の例を示すブロック図である。
A. Display of Images to the Viewer Eye FIGS. 1b-1f illustrate the light life cycle (ie, illumination path) of the system 100 from the generation of light by the lighting assembly to the projection of the image onto the viewer's eye. It is a block diagram which shows an example.

図1bは、照明アセンブリ200からイメージングアセンブリ300への光800の伝達例を示すブロック図である。   FIG. 1 b is a block diagram illustrating an example of the transmission of light 800 from the illumination assembly 200 to the imaging assembly 300.

図1cは、イメージングアセンブリ300からプレート430への(光で具体化される)画像880の伝達例を示すブロック図である。   FIG. 1 c is a block diagram illustrating an example of the transmission of an image 880 (embodied in light) from the imaging assembly 300 to the plate 430.

図1dは、一部の光が曲面ミラー420に向かって反射され、他の光がプレート430を上方に通過する、プレート430の部分的透明性及び反射性を示すブロック図である。   FIG. 1d is a block diagram illustrating the partial transparency and reflectivity of the plate 430, with some light reflected toward the curved mirror 420 and other light passing upward through the plate 430. FIG.

図1eは、プレート430によって以前にミラー420に向かって反射された光880がプレート430に向けて反射される例を示すブロック図である。   FIG. 1 e is a block diagram illustrating an example in which light 880 previously reflected by the plate 430 toward the mirror 420 is reflected toward the plate 430.

図1fは、一部の光880がプレート430を通過し、他の光がイメージングアセンブリ300に向かって反射される例を示すブロック図である。   FIG. 1 f is a block diagram illustrating an example where some light 880 passes through the plate 430 and other light is reflected toward the imaging assembly 300.

B.眼の動きの追跡
システム100のいくつかの実施形態は、追跡アセンブリを含むことができる。追跡アセンブリは、ビューア96が画像880を見ている間に、システム100がビューア96の眼92の動きを追跡することを可能にする。図1g〜図1hは、追跡アセンブリ500が利用する赤外光路を示すブロック図である。
B. Some embodiments of the eye movement tracking system 100 may include a tracking assembly. The tracking assembly allows the system 100 to track the movement of the eye 92 of the viewer 96 while the viewer 96 is viewing the image 880. FIGS. 1g-1h are block diagrams illustrating the infrared light path utilized by tracking assembly 500. FIG.

図1gは、眼92からの赤外光830がプレート430に到達する様子を示すブロック図である。   FIG. 1 g is a block diagram showing how the infrared light 830 from the eye 92 reaches the plate 430.

図1hは、赤外光830がプレート430から追跡アセンブリ500に反射される様子を示すブロック図である。赤外光832又は他のタイプの光は、追跡アセンブリ500内の光源又はランプによって生成することができる。   FIG. 1 h is a block diagram illustrating how infrared light 830 is reflected from the plate 430 to the tracking assembly 500. Infrared light 832 or other types of light may be generated by a light source or lamp within tracking assembly 500.

C.拡張現実
システム100は、(ビューアが外部世界の画像と表示画像とを同時に見る)拡張現実モード、又は外部画像を遮断する没入モードのいずれかにおいて使用することができる。図1i〜図1kは、イメージングアセンブリによって作成された画像を見ている間にビューアの眼に外部光が到達する照明路を示すブロック図である。
C. The augmented reality system 100 can be used in either an augmented reality mode (where a viewer views an external world image and a display image simultaneously) or an immersive mode that blocks external images. 1i-1k are block diagrams illustrating illumination paths through which external light reaches the viewer's eyes while viewing an image created by the imaging assembly.

図1iは、外部環境画像650が曲面ミラーに到達する例を示すブロック図である。   FIG. 1 i is a block diagram illustrating an example in which the external environment image 650 reaches a curved mirror.

図1jは、外部環境画像650が部分的透明プレートに到達する例を示すブロック図である。   FIG. 1 j is a block diagram illustrating an example in which the external environment image 650 reaches a partially transparent plate.

図1kは、外部環境画像650を具体化する外部光830がビューア96の眼92に到達する例を示すブロック図である。   FIG. 1 k is a block diagram illustrating an example in which the external light 830 that embodies the external environment image 650 reaches the eye 92 of the viewer 96.

図1lは、プレート−曲面ミラー構成の例をビューアの眼に面した形で示す正面図である。   FIG. 11 is a front view showing an example of a plate-curved mirror configuration facing the viewer's eyes.

D.集約機能
図1mは、画像の表示、眼の追跡、及び外部環境の画像をビューアの眼に到達させることに関して、プレート−曲面ミラー構成が実行できる光800のタイプの例を示す入出力図である。システム100のいくつかの実施形態は、追跡モード又は拡張現実モードのいずれかを含まないが、プレート430及び曲面ミラー420は、3つの機能全てを実装するのに有用な方法とすることができる。この構成は、システム100における様々な光の流れのための効果的な「交通警官」の役割を果たすことができる。
D. Aggregation Function FIG. 1m is an input / output diagram illustrating examples of types of light 800 that can be implemented by a plate-curved mirror configuration for image display, eye tracking, and bringing an image of the external environment to the viewer's eye. . Although some embodiments of the system 100 do not include either a tracking mode or an augmented reality mode, the plate 430 and the curved mirror 420 can be a useful way to implement all three functions. This configuration can act as an effective “traffic cop” for various light streams in the system 100.

図1nは、3つの機能全てを用いた例を示すフローチャート図である。950において、ビューア96の眼92に画像880が投影される。960において、システム100は、画像880(又は複数の画像880である可能性の方が高い)を見ている時のビューア96の眼92の動きを追跡する。954において、システム100は、外部環境画像650をビューアの眼92に到達させ、表示画像880と同時に見えるように表示することができる。   FIG. 1 n is a flowchart showing an example using all three functions. At 950, an image 880 is projected onto the eye 92 of the viewer 96. At 960, the system 100 tracks the movement of the eye 92 of the viewer 96 when viewing the image 880 (or more likely being multiple images 880). At 954, the system 100 can cause the external environment image 650 to reach the viewer's eye 92 and display it for viewing simultaneously with the display image 880.

II.アセンブリ及びコンポーネント
システム100は、システム100の動作をサポートする様々な機能を実行するコンポーネントのアセンブリの面から説明することができる。図2aは、照明アセンブリ200、イメージングアセンブリ300及び投影アセンブリ400などの、システム100の動作において存在できる異なるアセンブリの例を示すブロック図である。照明アセンブリ200は、画像880のための光800を供給する光源210を含む。イメージングアセンブリ300内の変調器320は、入射光800を変調して画像880を形成する。この段階において、いくつかの方法ではシステム100の処理によって画像880がさらに修正され、合焦され、又は別様に影響を受けるので、画像880を暫定画像850と呼ぶこともできる。それにもかかわらず、変調器320は、光800の原料物質をビューア96に見える何かに変換することに関与する。少なくとも部分的に透明なプレート430及び曲面ミラー420を含む投影アセンブリ300は、イメージングアセンブリ300から画像880を受け取り、この画像をビューア96に投影する。VRDバイザー装置116の場合には、画像880がビューア96の眼92に投影される。
II. Assembly and Component System 100 can be described in terms of an assembly of components that perform various functions that support the operation of system 100. FIG. 2 a is a block diagram illustrating examples of different assemblies that may exist in the operation of system 100, such as illumination assembly 200, imaging assembly 300 and projection assembly 400. The illumination assembly 200 includes a light source 210 that provides light 800 for the image 880. A modulator 320 in the imaging assembly 300 modulates the incident light 800 to form an image 880. At this stage, image 880 can also be referred to as provisional image 850 because in some methods, image 880 is further modified, focused, or otherwise affected by the processing of system 100. Nevertheless, the modulator 320 is responsible for converting the source material of the light 800 into something visible to the viewer 96. Projection assembly 300 including at least partially transparent plate 430 and curved mirror 420 receives image 880 from imaging assembly 300 and projects this image onto viewer 96. In the case of the VRD visor device 116, the image 880 is projected onto the eye 92 of the viewer 96.

図2b、図2c及び図2dに示すように、システム100は、ビューアの眼の動きを追跡する追跡アセンブリ500を含むこともできる。この追跡は、画像880が表示されている間に行うことも、或いは画像880が表示されていない時に行うこともできる。システム100は、メディアコンテンツからの画像880及び外部環境画像650の両方がビューア96に見えるようにする拡張アセンブリを含むこともできる。これを拡張現実と呼ぶことができる。   As shown in FIGS. 2b, 2c, and 2d, the system 100 may also include a tracking assembly 500 that tracks the eye movements of the viewer. This tracking can be done while the image 880 is displayed, or it can be done when the image 880 is not displayed. The system 100 may also include an expansion assembly that makes both the image 880 from the media content and the external environment image 650 visible to the viewer 96. This can be called augmented reality.

A.照明アセンブリ
照明アセンブリ200は、画像880を表示できるように、システム100に光800を供給する機能を実行する。図2eは、照明アセンブリ200に含めることができる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。これらのコンポーネントは、以下に限定されるわけではないが、幅広い光源210、カラーホイール又は他のタイプの色付けフィルタ、ディフューザ、及び様々な支持コンポーネント150を含むことができる。光源210の例は、以下に限定されるわけではないが、マルチバルブ光源211、LEDランプ212、3色LEDランプ213、レーザ214、OLED215、CFL216、白熱ランプ218、及び角度非依存型ランプ219などを挙げることができる。光源210は、光800が生成され、システム100の残り部分全体を通じて移動する場所である。従って、各光源は、光800が生み出される場所230である。
A. Illumination Assembly Illumination assembly 200 performs the function of providing light 800 to system 100 so that image 880 can be displayed. FIG. 2 e is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be included in the lighting assembly 200. These components can include, but are not limited to, a wide range of light sources 210, a color wheel or other type of coloring filter, a diffuser, and various support components 150. Examples of the light source 210 include, but are not limited to, a multi-bulb light source 211, an LED lamp 212, a three-color LED lamp 213, a laser 214, an OLED 215, a CFL 216, an incandescent lamp 218, and an angle-independent lamp 219. Can be mentioned. The light source 210 is where the light 800 is generated and travels throughout the rest of the system 100. Thus, each light source is a location 230 where light 800 is produced.

B.イメージングアセンブリ
イメージングアセンブリ300は、照明アセンブリ200によって供給された光800から画像880を作成する機能を実行する。変調器320は、照明アセンブリ200によって供給された光800を、システム100が表示する画像880に変換することができる。イメージングアセンブリ300によって生成された画像880は、1又は2以上のユーザ90が体験できる場所に向けられる前に合焦され、又はある程度まで別様に修正することができるので、暫定画像850と呼ぶこともできる。
B. Imaging Assembly The imaging assembly 300 performs the function of creating an image 880 from the light 800 provided by the illumination assembly 200. The modulator 320 can convert the light 800 provided by the lighting assembly 200 into an image 880 that the system 100 displays. The image 880 generated by the imaging assembly 300 is referred to as a provisional image 850 because it can be focused before being directed to a location where one or more users 90 can experience or otherwise modified to some extent. You can also.

イメージングアセンブリ300は、画像を作成するために使用される技術のタイプに基づいて大きく変化することができる。イメージングアセンブリ300内の実質的に異なるコンポーネントには、DLP(デジタル光処理)、LCD(液晶ディスプレイ)、LCOS(liquid crystal on silicon;反射型液晶)などのディスプレイ技術、及びその他の方法が関与することができる。   The imaging assembly 300 can vary greatly based on the type of technique used to create the image. Substantially different components within the imaging assembly 300 involve display technologies such as DLP (Digital Light Processing), LCD (Liquid Crystal Display), LCOS (Liquid Crystal on Silicon), and other methods. Can do.

図2fは、システム100のイメージングアセンブリ300において利用できる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。プリズム310は、変調器320に及び/又は変調器320から光を誘導する上で非常に有用なコンポーネントとすることができる。通常、DLPアプリケーションは、TIRプリズム311又はRTIRプリズム312のアレイを用いてDMD324に及びDMD324から光を誘導する。   FIG. 2 f is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be utilized in the imaging assembly 300 of the system 100. The prism 310 can be a very useful component in guiding light to and / or from the modulator 320. Typically, DLP applications direct light to and from DMD 324 using an array of TIR prisms 311 or RTIR prisms 312.

光変調器320は、光800を修正又は変更し、表示すべき画像880を生成する装置である。変調器320は、変調器320の様々な異なる特性を用いて動作することができる。反射式変調器322は、変調器320の反射特性を用いて、供給された光800から画像880を形成する。反射式変調器322の例としては、以下に限定されるわけではないが、DLPディスプレイのDMD324及びいくつかのLCOS(反射型液晶)パネル340が挙げられる。透過式変調器321は、変調器320の透過特性を用いて、供給された光800から画像880を形成する。透過式変調器321の例としては、以下に限定されるわけではないが、LCDディスプレイのLCD(液晶ディスプレイ)及びいくつかのLCOSパネル340が挙げられる。通常、LCOS又はLCDシステム100のイメージングアセンブリ300は、コンバイナキューブ350、又は単一の画像880に異なる単色画像を組み込むための何らかの同様の装置を有する。   The light modulator 320 is a device that modifies or changes the light 800 and generates an image 880 to be displayed. Modulator 320 can operate with a variety of different characteristics of modulator 320. The reflective modulator 322 uses the reflection characteristics of the modulator 320 to form an image 880 from the supplied light 800. Examples of the reflective modulator 322 include, but are not limited to, a DLP display DMD 324 and several LCOS (reflective liquid crystal) panels 340. The transmissive modulator 321 forms an image 880 from the supplied light 800 using the transmission characteristics of the modulator 320. Examples of transmissive modulator 321 include, but are not limited to, an LCD (Liquid Crystal Display) LCD display and several LCOS panels 340. Typically, the imaging assembly 300 of the LCOS or LCD system 100 has a combiner cube 350 or some similar device for incorporating different monochromatic images into a single image 880.

イメージングアセンブリ300は、様々な支持コンポーネント150を含むこともできる。   The imaging assembly 300 can also include various support components 150.

C.投影アセンブリ
投影アセンブリ400は、ユーザ900が画像880にアクセスできるシステム100内の最終目的地に画像880を誘導するタスクを実行することができる。多くの場合、イメージングアセンブリ300によって作成された画像880は、変調器320による画像880の生成とユーザ90に対する画像880の表示との間で少なくともわずかに修正される。従って、イメージングアセンブリ300の変調器320によって作成された画像880は暫定画像850にすぎず、実際にユーザ90に表示される最終版の画像880ではない。
C. Projection Assembly Projection assembly 400 can perform the task of directing image 880 to a final destination in system 100 where user 900 can access image 880. In many cases, the image 880 created by the imaging assembly 300 is at least slightly modified between the generation of the image 880 by the modulator 320 and the display of the image 880 to the user 90. Accordingly, the image 880 created by the modulator 320 of the imaging assembly 300 is only a provisional image 850 and not the final image 880 that is actually displayed to the user 90.

図2gは、投影アセンブリ400の一部とすることができる異なるコンポーネントの例を示す階層図である。(通常は拡張が所望の能力である半透鏡422である)曲面ミラー420及び部分的透明プレート430は、ほとんど従来の光学系として特徴付けることができる様々な支持コンポーネント150を伴うことができる。   FIG. 2 g is a hierarchical diagram illustrating examples of different components that can be part of the projection assembly 400. The curved mirror 420 and the partially transparent plate 430 (usually a semi-transparent mirror 422 where expansion is the desired capability) can be accompanied by various support components 150 that can be characterized as mostly conventional optics.

D.追跡/検知アセンブリ
図2hに示すように、通常、追跡アセンブリ500は、赤外線ランプ520などのランプ、赤外線カメラ520などのカメラ、及び様々な支持コンポーネントを含む。アセンブリ500には、眼を追跡するクアッドフォトダイオードアレイ又はCCDを含めることができる。図2kは、追跡アセンブリ830が実装できる光の流れの例を示す入出力図である。ランプ520は、カメラ510がビューア96の眼92を「確認」できるように光830を生成する。生成された光830は、一種のフラッシュの役割を果たし、画像の投影には使用されないので、赤外線ランプ520は、様々な異なる場所に位置することができる。赤外光830を使用する1つの理由は、赤外光830がビューア96に見えないため外部環境画像650の画像880と干渉しないからである。
D. Tracking / Sensing Assembly As shown in FIG. 2h, tracking assembly 500 typically includes a lamp, such as infrared lamp 520, a camera, such as infrared camera 520, and various support components. The assembly 500 may include a quad photodiode array or CCD that tracks the eye. FIG. 2k is an input / output diagram illustrating an example of light flow that the tracking assembly 830 can implement. The lamp 520 generates light 830 so that the camera 510 can “see” the eye 92 of the viewer 96. The generated light 830 serves as a kind of flash and is not used for image projection, so the infrared lamp 520 can be located in a variety of different locations. One reason for using the infrared light 830 is that the infrared light 830 is not visible to the viewer 96 and therefore does not interfere with the image 880 of the external environment image 650.

F.拡張アセンブリ
拡張アセンブリ600は、メディアソース又はストリーミングソースから生成された表示画像880と同時に外部環境画像650を見る能力を提供する。図2iに示すように、拡張アセンブリ2iは、外部光650がビューアの眼に到達できるようにするウィンドウコンポーネント620、及びウィンドウコンポーネント620の閉鎖又は遮断を可能にするシャッタコンポーネント610を含み、特定の状況に必要な又は有用な場合には支持コンポーネント150を含むこともできる。
F. Extension Assembly The extension assembly 600 provides the ability to view an external environment image 650 simultaneously with a display image 880 generated from a media source or streaming source. As shown in FIG. 2i, the expansion assembly 2i includes a window component 620 that allows the external light 650 to reach the viewer's eye, and a shutter component 610 that allows the window component 620 to be closed or blocked, in certain situations Support component 150 may also be included where necessary or useful.

G.支持コンポーネント
光800は、管理が困難な資源となり得る。光800は動きが速く、ほとんどの入力又は原料物質を制約できる方法と同じ方法で制約することができない。図2jは、いくつかの支持コンポーネント150の例を示す階層図であり、これらの多くは従来の光学コンポーネントである。(ダイクロイックミラー152を含む)ミラー141、レンズ160、コリメータ170及びダブレット180などの従来の光学コンポーネントには、いずかのディスプレイ技術アプリケーションが伴う。同様に、あらゆる電動装置は電源191を必要とし、画像880を表示できる装置は、プロセッサ190を有する可能性が高い。
G. Supporting components Light 800 can be a difficult resource to manage. The light 800 is fast moving and cannot be constrained in the same way that most input or source materials can be constrained. FIG. 2j is a hierarchical diagram illustrating examples of several support components 150, many of which are conventional optical components. Conventional optical components such as mirror 141 (including dichroic mirror 152), lens 160, collimator 170 and doublet 180 involve any display technology application. Similarly, any electrically powered device requires a power source 191 and any device capable of displaying an image 880 is likely to have a processor 190.

H.処理フロー図
システム100は、照明アセンブリ200、イメージングアセンブリ300及び投影アセンブリ400の機能を相互接続したものとして説明することができる。一方で、システム100は、照明処理910、イメージング処理920及び投影処理930を含む方法900の面から説明することもできる。同様に、追跡アセンブリ500及び拡張アセンブリ600の機能も、処理面から説明し、特徴付けることができる。
H. Process Flow Diagram The system 100 can be described as interconnecting the functions of the illumination assembly 200, the imaging assembly 300, and the projection assembly 400. On the other hand, the system 100 can also be described in terms of a method 900 that includes an illumination process 910, an imaging process 920, and a projection process 930. Similarly, the functions of tracking assembly 500 and expansion assembly 600 can also be described and characterized from a processing perspective.

III.異なるディスプレイ技術
システム100は、以下に限定されるわけではないが、DLP及びLCOSを含む様々な異なるディスプレイ技術に関して実装することができる。
III. Different Display Technologies System 100 can be implemented for a variety of different display technologies including, but not limited to, DLP and LCOS.

A.DLPの実施形態
図3aに、DLPシステム141の例、すなわちDLP光学素子を利用するシステム100の実施形態を示す。DLPシステム141は、数百万個もの極小ミラーで構成されたDMD314(デジタルマイクロミラーデバイス)を変調器320として利用する。DMD314の各マイクロミラーは、画像880内の特定の画素に関連することができる。
A. DLP Embodiment FIG. 3a shows an example of a DLP system 141, ie, an embodiment of a system 100 that utilizes DLP optics. The DLP system 141 uses a DMD 314 (digital micromirror device) composed of millions of extremely small mirrors as the modulator 320. Each micromirror in DMD 314 can be associated with a particular pixel in image 880.

上述したように、照明アセンブリ200は、光800を供給する光源210を含む。光800は、その後にイメージングアセンブリ300に進む。2つのTIRプリズム311が光800をDMD314に向け、DMD314は、この光800を用いて画像880を作成し、その後、TIRプリズム311は、画像880を具体化する光800を、画像880をビューア96の眼92上に送達するように協働するプレート430と曲面ミラー420の構成に向ける。   As described above, the illumination assembly 200 includes a light source 210 that provides light 800. The light 800 then proceeds to the imaging assembly 300. Two TIR prisms 311 direct the light 800 to the DMD 314, which uses the light 800 to create an image 880, after which the TIR prism 311 transmits the light 800 that embodies the image 880 and the image 880 to the viewer 96. Orienting the plate 430 and the curved mirror 420 to cooperate for delivery on the eye 92.

図3bは、DLPシステム141のさらに詳細な例である。この図では、DLPシステム141が、光の流れを誘導するのに役立つことができる追加のレンズ160を含む。同様に、カラーホイール又は他の同様のコンポーネントなどのコンポーネントを追加して画像880に着色することもできる。レンズ160は、画像880がビューア96に提供される前に画像880を修正/合焦するように、ディスプレイ410の手前に位置する。   FIG. 3 b is a more detailed example of the DLP system 141. In this figure, the DLP system 141 includes an additional lens 160 that can help direct light flow. Similarly, components such as a color wheel or other similar components can be added to color the image 880. The lens 160 is positioned in front of the display 410 so as to correct / focus the image 880 before the image 880 is provided to the viewer 96.

B.LCDの実施形態
図3dは、LCOSシステム143の例を示す図である。LCOSは、DLPとLCDの混合である。LCOSは、反射型液晶ディスプレイを意味する。LCDは、液晶ディスプレイを意味する。LCDシステム142内の変調器320は、画像880を形成するように電子的に操作される液晶で構成された1又は2以上のLCDパネル330である。LCOSパネル340は、DLPアプリケーションのDMD314において使用されるチップに類似するコンピュータチップを含むLCDパネルである。
B. LCD Embodiment FIG. 3 d is a diagram illustrating an example of an LCOS system 143. LCOS is a mixture of DLP and LCD. LCOS means a reflective liquid crystal display. LCD means liquid crystal display. The modulator 320 in the LCD system 142 is one or more LCD panels 330 composed of liquid crystals that are electronically manipulated to form an image 880. The LCOS panel 340 is an LCD panel that includes a computer chip similar to the chip used in DMD 314 for DLP applications.

通常、LCOSシステム143内の照明アセンブリ200は、光800を、DLPアプリケーションに見られる多くのカラーホイール240上の色と同じ色である、通常は赤色、緑色及び青色である3つの成分色に分離するための様々なダイクロイックミラー152を含む。   Typically, the lighting assembly 200 in the LCOS system 143 separates the light 800 into three component colors, typically red, green and blue, which are the same colors as on many color wheels 240 found in DLP applications. Various dichroic mirrors 152 are included.

LCD330は、ダイクロイックコンバイナキューブ320又は何らかの同様の装置によって多色画像880に組み合わされる単色画像を形成する。   The LCD 330 forms a single color image that is combined with the multicolor image 880 by the dichroic combiner cube 320 or some similar device.

IV.VRDバイザーの実施形態
システム100は、様々な異なる構成及び動作規模で実装することができる。しかしながら、複数のディフューザ概念の構想の元々の着想は、VRDバイザー装置116として具体化されるVRDバイザーシステム106の文脈で生じたものである。VRDバイザー装置116は、画像880をユーザ90の眼に直接投影する。VRDバイザー装置116は、ユーザ90の頭部に着用できる装置である。VRDバイザー装置116は、多くの実施形態において音響及び視覚能力を含むことができる。このような実施形態は、視覚専用モード、音声専用モード、及び音声−視覚モードなどの複数の動作モードを含むことができる。VRDバイザー装置116は、非視覚モードで使用する場合、通常のヘッドホンのように構成することができる。
IV. VRD Visor Embodiments The system 100 can be implemented in a variety of different configurations and operational scales. However, the original idea of the concept of multiple diffuser concepts arises in the context of the VRD visor system 106 embodied as a VRD visor device 116. The VRD visor device 116 projects the image 880 directly onto the user's 90 eye. The VRD visor device 116 is a device that can be worn on the head of the user 90. The VRD visor device 116 may include acoustic and visual capabilities in many embodiments. Such embodiments can include multiple modes of operation, such as a visual only mode, an audio only mode, and an audio-visual mode. The VRD visor device 116 can be configured like normal headphones when used in non-visual mode.

図4aは、VRDバイザー装置116の例を示す斜視図である。2つのVRD接眼部418は、画像880をユーザ90の眼に直接投影できるようにする。「接眼部」418は、基本的に、プレート430とビューアの眼92との間を移動する光の通路である。図1b〜図1fに示すように、プレート430は、画像880がビューア96の眼92に到達する前にぶつかる最後の物体である。画像880は、プレート430に2回ぶつかる(図1c及び1e)。画像880は、曲面ミラー420には1回しかぶつからない(図1d)。正面図、すなわち図1lの眼から見た図に示すように、プレート430と曲面ミラー420の構成は、VRDディスプレイ内の仮想接眼部を形成することができる。   FIG. 4 a is a perspective view showing an example of the VRD visor device 116. The two VRD eyepieces 418 allow the image 880 to be projected directly onto the user 90 eye. The “eyepiece” 418 is basically a path of light that travels between the plate 430 and the viewer's eye 92. As shown in FIGS. 1 b-1 f, the plate 430 is the last object that the image 880 encounters before reaching the eye 92 of the viewer 96. Image 880 strikes plate 430 twice (FIGS. 1c and 1e). The image 880 hits the curved mirror 420 only once (FIG. 1d). As shown in the front view, ie, the view seen from the eye of FIG. 11, the configuration of the plate 430 and the curved mirror 420 can form a virtual eyepiece in the VRD display.

図4bは、VRDバイザー装置116をユーザ90の頭部94に着用した例を示す側面図である。装置116がユーザ90の眼92に画像880を投影する位置にある場合、ユーザ90の眼92は、装置116自体によって塞がれる。   FIG. 4 b is a side view showing an example in which the VRD visor device 116 is worn on the head 94 of the user 90. When device 116 is in a position to project image 880 onto user's 90 eye 92, user's 90 eye 92 is occluded by device 116 itself.

図4cは、左眼92用のVRDバイザー装置116の例を示すコンポーネント図である。右眼92には、図4cの鏡像が関連する。   FIG. 4 c is a component diagram illustrating an example of a VRD visor device 116 for the left eye 92. Associated with the right eye 92 is the mirror image of FIG.

3色LED光源213が、部分的にコヒーレントな光803を生成し、光803が集光レンズ160を通過し、集光レンズ160が光800をミラー151に向け、ミラー151が光800を成形レンズ160に向けて反射し、その後、光800は、2つのTIRプリズム311及びDMD314で構成されたイメージングアセンブリ300に入射する。イメージングアセンブリ300からの暫定画像850は、2つのダブレット180及び別のレンズ160を通過し、これらが暫定画像880を最終画像850に合焦し、プレート430/ミラー420構成を通じてユーザ90に見えるようになる。   The three-color LED light source 213 generates partially coherent light 803, the light 803 passes through the condenser lens 160, the condenser lens 160 directs the light 800 to the mirror 151, and the mirror 151 forms the light 800. Reflected towards 160, then the light 800 is incident on an imaging assembly 300 composed of two TIR prisms 311 and DMD 314. The provisional image 850 from the imaging assembly 300 passes through two doublets 180 and another lens 160 so that they focus the provisional image 880 to the final image 850 and are visible to the user 90 through the plate 430 / mirror 420 configuration. Become.

V.別の実施形態
発明の潜在的な実施形態の全てを言葉又は図面で明確に開示できる特許出願は存在しない。既知の同等物の変形例も非明示的に含まれる。特許法の規定に従い、システム100、方法900及び装置110(まとめて「システム」100)の原理、機能及び動作モードをいくつかの好ましい実施形態の形で説明し図示する。しかしながら、本発明のシステム100は、本発明の思想又は範囲から逸脱することなく、具体的に説明し図示する以外の方法でも実施できると理解しなければならない。
V. Alternative Embodiments There are no patent applications that can explicitly disclose all potential embodiments of the invention in words or drawings. Variations of known equivalents are also implicitly included. In accordance with the provisions of patent law, the principles, functions and modes of operation of system 100, method 900 and apparatus 110 (collectively “system” 100) are described and illustrated in the form of some preferred embodiments. However, it should be understood that the system 100 of the present invention can be implemented in other ways than those specifically described and illustrated without departing from the spirit or scope of the present invention.

上述及び後述のシステム100の説明は、本明細書で説明する要素の全ての新規の自明でない別の組み合わせも含むと理解すべきであり、特許請求の範囲は、本出願において提示することも、或いはこれらの要素のあらゆる新規の自明でない組み合わせに対するその後の出願において提示することもできる。さらに、上述した実施形態は例示的なものであり、いずれの単一の特徴又は要素も、本出願又はその後の出願において特許請求できる全ての考えられる組み合わせにとって不可欠なものではない。   It is to be understood that the description of system 100 above and below includes all novel and non-obvious combinations of the elements described herein, and the claims may be presented in this application, Alternatively, it can be presented in a subsequent application for any novel non-obvious combination of these elements. Further, the above-described embodiments are exemplary, and no single feature or element is essential to all possible combinations that can be claimed in this or a subsequent application.

システム100は、先行技術のディスプレイ技術に対する実質的な改善を表す。従来のディスプレイ技術が広範にわたるのと同様に、システム100も、幅広い異なる形で実装することができる。直列の部分的透明プレート430と曲面ミラー420とを利用するという新たな方法は、没入的状況及び拡張的状況において、並びに(ユーザ90からのセンサフィードバックがない)一方向の実施形態及び双方向(ユーザ90からのセンサフィードバック)の実施形態の両方において、様々な異なるディスプレイ技術を利用して様々な異なる規模で実装することができる。   System 100 represents a substantial improvement over prior art display technologies. As with conventional display technology, the system 100 can be implemented in a wide variety of different ways. The new method of utilizing the partially transparent plates 430 in series and the curved mirror 420 is immersive and expansive, as well as one-way embodiments (without sensor feedback from the user 90) and bi-directional ( In both embodiments (sensor feedback from user 90), a variety of different display technologies can be utilized and implemented at a variety of different scales.

A.様々な規模
ディスプレイ装置は、様々な異なる規模で実装することができる。(Jacksonville Jaguarsのホームである)EverBanks Fieldの巨大スコアボードは、高さ60フィート、長さ362フィートの、3550万個のLED電球で構成されたディスプレイシステムである。このスコアボードは、数万人もの人々によって同時に見られるように意図されている。この対極にあるAvegant社製のGLYPH(TM)バイザーは、ユーザの頭部に着用されて1人のビューアの眼に視覚画像を直接投影する装置である。これらの連続体の両端間には、様々な異なるディスプレイシステムが存在する。システム100の仕様目的は、バイザーシステム105、特にVRDバイザーシステム106に深く基づくものであるが、それは、この概念がこれらの文脈外の実用性を有していないということではない。
A. Various scales Display devices can be implemented in various different scales. The EverBanks Field giant scoreboard (home of Jacksonville Jaguars) is a display system consisting of 35.5 million LED bulbs, 60 feet high and 362 feet long. This scoreboard is intended to be viewed simultaneously by tens of thousands of people. The ALYGANT GLYPH ™ visor at the opposite end is a device that is worn on the user's head and projects a visual image directly on the eyes of one viewer. There are a variety of different display systems between the ends of these continuums. The specification purpose of the system 100 is deeply based on the visor system 105, in particular the VRD visor system 106, but it does not mean that this concept has no utility outside these contexts.

システム100は、様々な異なる規模で、或いは異なる目的に対応してこれらの構造が使用されるように実装することができる。   The system 100 can be implemented such that these structures are used on a variety of different scales or for different purposes.

図5aは、一般的にはディスプレイシステムの、具体的にはシステム100の実装規模に関連する様々なカテゴリ及びサブカテゴリを示す階層図である。図5aに示すように、システム100は、大規模システム101として実装することも、又はパーソナルシステム103として実装することもできる。   FIG. 5a is a hierarchical diagram illustrating various categories and subcategories that are generally associated with a display system, specifically the scale of implementation of the system 100. FIG. As shown in FIG. 5 a, the system 100 can be implemented as a large scale system 101 or as a personal system 103.

1.大規模システム
大規模システム101は、複数の同時ユーザ90による使用を意図している。大規模システム101の例としては、映画館のプロジェクタ、バー、レストラン又は家庭内の大画面TV、及びその他の同様のディスプレイが挙げられる。大規模システム101は、スタジアムのスコアボード102a、タイムズスクエアのディスプレイ102b、或いは高速道路から離れた広告板などの他の又は大型の屋外ディスプレイなどの巨大システム102というサブカテゴリを含む。
1. Large Scale System Large scale system 101 is intended for use by multiple concurrent users 90. Examples of large scale systems 101 include movie theater projectors, bars, large screen TVs in restaurants or homes, and other similar displays. Large system 101 includes a sub-category of giant system 102, such as a stadium scoreboard 102a, Times Square display 102b, or other or large outdoor displays such as billboards off the highway.

2.パーソナルシステム
パーソナルシステム103は、単一のユーザ90による視聴のために設計されたシステム100の実施形態である。パーソナルシステム103の例としては、デスクトップモニタ103a、ポータブルTV103b、ラップトップモニタ103c、及びその他の同様の装置が挙げられる。パーソナルシステム103のカテゴリは、ニア・アイ・システム104というサブカテゴリも含む。
2. Personal System Personal system 103 is an embodiment of system 100 designed for viewing by a single user 90. Examples of the personal system 103 include a desktop monitor 103a, a portable TV 103b, a laptop monitor 103c, and other similar devices. The category of the personal system 103 includes a sub-category of the near eye system 104.

a.ニア・アイ・システム
ニア・アイ・システム104は、ユーザ90の眼がディスプレイの約12インチ内に存在するパーソナルシステム103のサブカテゴリである。ニア・アイ・システム104としては、タブレットコンピュータ104a、スマートフォン104b、及びカメラ、顕微鏡などの接眼部応用104c、並びにその他の同様の装置が挙げられる。ニア・アイ・システム104のサブカテゴリは、バイザーシステム105というサブカテゴリを含む。
a. Near Eye System The near eye system 104 is a subcategory of the personal system 103 where the user's 90 eye is within approximately 12 inches of the display. The near eye system 104 includes a tablet computer 104a, a smartphone 104b, and an eyepiece application 104c such as a camera and a microscope, and other similar devices. The sub-category of the near eye system 104 includes a subcategory of visor system 105.

b.バイザーシステム
バイザーシステム105は、視覚画像200を表示するシステム100の一部がユーザ90の頭部94に実際に着用されるニア・アイ・システム104のサブカテゴリである。このようなシステム105の例としては、仮想現実バイザー、Google Glass(グーグルグラス)、及びその他の従来のヘッドマウントディスプレイ105aが挙げられる。バイザーシステム105のカテゴリは、VRDバイザーシステム106というサブカテゴリを含む。
b. Visor System The visor system 105 is a subcategory of the near eye system 104 in which a portion of the system 100 that displays the visual image 200 is actually worn on the head 94 of the user 90. Examples of such a system 105 include a virtual reality visor, Google Glass, and other conventional head mounted displays 105a. The category of the visor system 105 includes a subcategory VRD visor system 106.

c.VRDバイザーシステム
VRDバイザーシステム106は、ユーザの眼に視覚画像200が直接投影されるバイザーシステム105の実装である。ビューアの眼に画像を直接投影する技術は、2012年2月6日に出願された「画像生成システム及び画像生成方法(IMAGE GENERATION SYSTEMS AND IMAGE GENERATING METHODS)」(米国特許出願第13/367,261号)という名称の公開特許出願に開示されており、この特許出願の内容は引用により本明細書に組み入れられる。VRDバイザーシステム106は、光210のコヒーレンスを低減する複数ディフューザ140手法の実装に特に適していると見込まれる。
c. VRD Visor System The VRD visor system 106 is an implementation of a visor system 105 in which the visual image 200 is projected directly onto the user's eyes. A technique for directly projecting an image onto the viewer's eye is disclosed in “Image GENERATION SYSTEM AND IMAGE GENERATION METHODS” filed on Feb. 6, 2012 (US Patent Application No. 13 / 367,261). No.), the contents of which are incorporated herein by reference. The VRD visor system 106 is expected to be particularly suitable for implementing a multiple diffuser 140 approach that reduces the coherence of the light 210.

3.統合装置
メディアコンポーネントは、時間と共に区分化され共有化されるようになる傾向がある。照明アセンブリ120が特定のイメージングアセンブリ160に一時的にしか接続されないディスプレイ装置の構想が可能である。しかしながら、システム100の照明アセンブリ120及びイメージングアセンブリ160は、ほとんどの実施形態において、(少なくともユーザ90の実用的見地から)単一の統合装置110に恒久的に組み込まれる。図5bは、装置110の異なるカテゴリ及びサブカテゴリの例を示す階層図である。図5bは、図5aを厳密に反映する。潜在的な装置110の領域は、大型装置111及びパーソナル装置113というカテゴリを含む。大型装置111は、巨大装置112というサブカテゴリを含む。パーソナル装置113のカテゴリは、バイザー装置115というサブカテゴリを含むニア・アイ装置114というサブカテゴリを含む。VRDバイザー装置116は、仮想網膜ディスプレイを実装したバイザー装置115のカテゴリを構成し、すなわちVRDバイザー装置116は、視覚画像200をユーザ90の眼に直接投影する。
3. Integrated devices Media components tend to become segmented and shared over time. A display device concept is possible in which the illumination assembly 120 is only temporarily connected to a particular imaging assembly 160. However, the illumination assembly 120 and imaging assembly 160 of the system 100 are permanently incorporated into a single integrated device 110 (at least from a practical point of view of the user 90) in most embodiments. FIG. 5 b is a hierarchical diagram illustrating examples of different categories and subcategories of the device 110. FIG. 5b closely reflects FIG. 5a. Potential device 110 areas include the categories of large devices 111 and personal devices 113. Large device 111 includes a subcategory of giant device 112. The category of the personal device 113 includes a sub-category of the near eye device 114 including a sub-category of the visor device 115. The VRD visor device 116 constitutes a category of the visor device 115 that implements the virtual retina display, that is, the VRD visor device 116 projects the visual image 200 directly on the eyes of the user 90.

図5cは、ユーザ90の頭部94に着用された統合VRDバイザー装置106の形で具体化されたVRDバイザーシステム106の斜視図の例を示す図である。要素92については、図ではユーザ90の眼92が装置116自体によって塞がれているという理由で点線を用いている。   FIG. 5 c shows an example of a perspective view of the VRD visor system 106 embodied in the form of an integrated VRD visor device 106 worn on the head 94 of the user 90. For the element 92, the dotted line is used in the figure because the user's 90 eye 92 is occluded by the device 116 itself.

B.ディスプレイ技術の異なるカテゴリ
先行技術は、以下に限定されるわけではないが、DLP(デジタル光処理)、LCD(液晶ディスプレイ)及びLCOS(反射型液晶)を含む様々な異なるディスプレイ技術を含む。図5dは、間隙290によって隔てられた2つ(又は3つ以上)のディフューザ282を実装できる基本ディスプレイ技術に基づく、システム100の異なるカテゴリを示す階層図である。図5dに示すように、システム100は、DLPシステム141、LCOSシステム143及びLCDシステム142として実装することができる。システム100は、ディスプレイ技術の他のカテゴリ及びサブカテゴリにおいて実装することもできる。
B. Different Categories of Display Technology The prior art includes a variety of different display technologies including, but not limited to, DLP (Digital Light Processing), LCD (Liquid Crystal Display) and LCOS (Reflective Liquid Crystal). FIG. 5d is a hierarchical diagram illustrating different categories of the system 100 based on basic display technology that can implement two (or more) diffusers 282 separated by a gap 290. FIG. As shown in FIG. 5d, the system 100 can be implemented as a DLP system 141, an LCOS system 143, and an LCD system 142. The system 100 can also be implemented in other categories and subcategories of display technology.

C.没入対拡張
図5eは、没入と拡張の違いに基づいてカテゴリに体系化されたシステム100の階層を示す階層図である。システム100のいくつかの実施形態は、様々な異なる動作モード120を有することができる。没入モード121は、システム100がユーザ90に表示しているもののみにユーザ90の焦点が合うように外部世界を遮断する機能を有する。対照的に、拡張モード122は、ユーザ90の物理的環境に重ね合わせた視覚画像200を表示するように意図される。システム100の没入モードと拡張モードの違いは、特にニア・アイ・システム104及びバイザーシステム105の文脈において関連する。
C. Immersion vs. Extension FIG. 5e is a hierarchy diagram showing the hierarchy of the system 100 organized into categories based on the difference between immersive and extended. Some embodiments of the system 100 can have a variety of different modes of operation 120. The immersion mode 121 has a function of blocking the outside world so that the user 90 is focused only on what the system 100 displays to the user 90. In contrast, the enhanced mode 122 is intended to display a visual image 200 superimposed on the physical environment of the user 90. The difference between immersive mode and extended mode of system 100 is particularly relevant in the context of near eye system 104 and visor system 105.

システム100のいくつかの実施形態は、ユーザ90自身の判断で没入モード又は拡張モードのいずれかで動作するように構成することができる。一方で、システム100の他の実施形態は、単一の動作モード120のみを有することもできる。   Some embodiments of the system 100 may be configured to operate in either immersive mode or extended mode at the user's own discretion. On the other hand, other embodiments of the system 100 may have only a single mode of operation 120.

D.表示専用対表示/検出/追跡/モニタ
システム100のいくつかの実施形態は、光学情報の一方向伝達のみのために構成される。他の実施形態は、ユーザ90からの情報を視覚画像880として取り込み、潜在的にユーザ90がメディア体験の他の態様にアクセスできるようにすることができる。図5fは、一方向システム124(非検知動作モード124)及び双方向システム123(検知動作モード123)のカテゴリを反映する階層図である。双方向システム123は、網膜スキャニング及びモニタリングなどの機能を含むことができる。ユーザ90を識別することも、ユーザ90の眼92の焦点を追跡することも、他の同様の機能を提供することもできる。一方向システム124には、ユーザ90に関する情報又はユーザ90からの情報を取り込むセンサ又はセンサアレイが存在しない。
D. Some embodiments of the display-only versus display / detect / track / monitor system 100 are configured for only one-way transmission of optical information. Other embodiments can capture information from the user 90 as a visual image 880, potentially allowing the user 90 to access other aspects of the media experience. FIG. 5f is a hierarchical diagram reflecting the categories of the one-way system 124 (non-detection operation mode 124) and the bidirectional system 123 (detection operation mode 123). The interactive system 123 can include functions such as retinal scanning and monitoring. The user 90 can be identified, the focus of the user's 90 eye 92 can be tracked, or other similar functions can be provided. There is no sensor or sensor array in the one-way system 124 that captures information about or from the user 90.

E.メディアプレーヤ−一体型対分離型
ディスプレイ装置は、メディアプレーヤと一体化されることもある。他の例では、メディアプレーヤがディスプレイ装置から完全に分離される。一例として、ラップトップコンピュータは、単一の統合装置内に、映画を表示する画面、ビデオ画像に伴う音声を伝えるスピーカ、ディスクから離れてソースメディアを再生するDVD又はBLU−RAY(登録商標)プレーヤを含むことができる。このような装置は、ストリーミングを行うこともできる。
E. Media Player—Integrated vs. Separate Display Device may be integrated with a media player. In another example, the media player is completely separated from the display device. As an example, a laptop computer can be a single integrated device with a screen that displays a movie, speakers that carry audio accompanying a video image, a DVD or BLU-RAY® player that plays the source media away from the disc. Can be included. Such devices can also stream.

図5gは、システム100がメディアプレーヤと一体化されているか否かに基づくシステム100の様々な異なるカテゴリを示す階層図である。統合メディアプレーヤシステム107は、実際にメディアコンテンツを再生する能力及び画像880を表示する能力を含む。非統合メディアプレーヤシステム108は、メディアコンテンツを再生するためにメディアプレーヤと通信しなければならない。   FIG. 5g is a hierarchical diagram illustrating various different categories of the system 100 based on whether the system 100 is integrated with a media player. The integrated media player system 107 includes the ability to actually play media content and the ability to display images 880. The non-integrated media player system 108 must communicate with the media player to play the media content.

F.ユーザ−ビューア対オペレータ
図5hは、ユーザ90が果たすことができる異なる役割の例を示す階層図である。ビューア96は、画像880にアクセスすることはできるが、それ以外にシステム100の機能を制御することはできない。オペレータ98は、システム100の動作を制御することはできるが、画像880にアクセスすることはできない。映画館で言えば、ビューア96は観客であり、オペレータ98は映画館の従業員である。
F. User-Viewer vs. Operator FIG. 5h is a hierarchy diagram showing examples of different roles that the user 90 can play. The viewer 96 can access the image 880 but cannot otherwise control the functions of the system 100. Operator 98 can control the operation of system 100, but cannot access image 880. Speaking of a movie theater, the viewer 96 is a spectator and the operator 98 is a movie theater employee.

G.メディアコンテンツの属性
図5iに示すように、メディアコンテンツ840は、様々な異なるタイプの属性を含むことができる。画像880を表示するシステム100は、視覚属性841を含むメディアコンテンツ840を再生するシステム100である。しかしながら、メディアコンテンツ840の多くの例は、音響属性842、さらには触覚属性も含む。嗅覚属性844を通信するいくつかの新たな技術も存在し、状況によっては、味覚属性845を伝える能力がメディア体験の一部になるのも時間の問題にすぎない。
G. Media Content Attributes As shown in FIG. 5i, media content 840 can include a variety of different types of attributes. A system 100 that displays an image 880 is a system 100 that plays media content 840 that includes a visual attribute 841. However, many examples of media content 840 include acoustic attributes 842 and even tactile attributes. There are also some new technologies for communicating olfactory attributes 844, and in some situations, the ability to convey taste attributes 845 becomes only part of the media experience.

図5jに示すように、いくつかの画像880は、さらに大量のビデオ890コンテキストの一部である。他のコンテキストでは、画像880を、単独型静止フレーム882とすることもできる。   As shown in FIG. 5j, some images 880 are part of a much larger video 890 context. In other contexts, the image 880 may be a stand-alone still frame 882.

6.用語集/定義
以下の表1は、要素番号、名称及び説明/定義のリストである。











6). Glossary / Definition Table 1 below lists element numbers, names and descriptions / definitions.











92 眼
200 照明アセンブリ
300 イメージングアセンブリ
420 曲面ミラー
430 プレート
880 画像(光)
92 Eye 200 Illumination assembly 300 Imaging assembly 420 Curved mirror 430 Plate 880 Image (light)

Claims (20)

ビューア(96)の眼(92)に対して画像(880)を表示するシステム(100)であって、
変調器(320)に複数の光(800)を供給する光源(210)を備え、前記変調器(320)は、前記光(800)から前記画像(880)を作成し、前記システムは、
前記ビューア(96)の前記眼(92)に前記画像(880)を協働して投影する曲面ミラー(420)及び部分的透明プレート(430)をさらに備える、
ことを特徴とするシステム(100)。
A system (100) for displaying an image (880) to an eye (92) of a viewer (96),
A light source (210) that provides a plurality of light (800) to a modulator (320), wherein the modulator (320) creates the image (880) from the light (800), the system comprising:
A curved mirror (420) and a partially transparent plate (430) for projecting the image (880) on the eye (92) of the viewer (96);
The system (100) characterized by the above.
前記システム(100)は、VRDバイザー装置(116)である、
請求項1に記載のシステム(100)。
The system (100) is a VRD visor device (116).
The system (100) of claim 1.
前記部分的透明プレート(430)は、前記画像(880)が前記ビューア(96)の前記眼(92)に到達する前に接触する前記システム(100)の最後のコンポーネントである、
請求項1に記載のシステム(100)。
The partially transparent plate (430) is the last component of the system (100) that contacts the image (880) before reaching the eye (92) of the viewer (96).
The system (100) of claim 1.
前記曲面ミラー(420)は、前記画像(880)が前記ビューア(96)の前記眼(92)に到達する前に接触する前記システム(100)の最後から2番目のコンポーネントである、
請求項3に記載のシステム(100)。
The curved mirror (420) is the penultimate component of the system (100) that contacts the image (880) before reaching the eye (92) of the viewer (96).
The system (100) of claim 3.
前記ビューア(96)の前記眼(92)に投影される前記画像(880)は、前記ビューア(96)の前記眼(92)に到達する前に前記部分的透明プレート(430)に少なくとも2回接触する、
請求項1に記載のシステム(100)。
The image (880) projected onto the eye (92) of the viewer (96) is at least twice on the partially transparent plate (430) before reaching the eye (92) of the viewer (96). Contact,
The system (100) of claim 1.
前記ビューア(96)の前記眼(92)に投影される前記画像(880)は、前記ビューア(96)の前記眼(92)に到達する前に前記曲面ミラー(420)に少なくとも2回接触する、
請求項1に記載のシステム(100)。
The image (880) projected onto the eye (92) of the viewer (96) contacts the curved mirror (420) at least twice before reaching the eye (92) of the viewer (96). ,
The system (100) of claim 1.
前記曲面ミラー(420)は、少なくとも部分的に透明な半透鏡(422)である、
請求項1に記載のシステム(100)。
The curved mirror (420) is an at least partially transparent semi-transparent mirror (422).
The system (100) of claim 1.
前記半透鏡(422)は、複数の外部光(832)を前記ビューア(96)の前記眼(92)に到達させ、前記変調器(320)によって生成された前記画像(880)と外部環境画像(650)とが前記ビューア(96)に同時に見えるようにする、
請求項7に記載のシステム(100)。
The semi-transparent mirror (422) causes a plurality of external lights (832) to reach the eye (92) of the viewer (96), and the image (880) generated by the modulator (320) and an external environment image (650) is visible to the viewer (96) simultaneously,
The system (100) of claim 7.
前記システム(100)は、前記外部光(832)を遮断するシャッタコンポーネント(610)をさらに備える、
請求項8に記載のシステム(100)。
The system (100) further comprises a shutter component (610) that blocks the external light (832).
The system (100) of claim 8.
前記シャッタコンポーネント(610)は、前記ビューア(96)によって開閉される、
請求項9に記載のシステム(100)。
The shutter component (610) is opened and closed by the viewer (96).
The system (100) of claim 9.
前記部分的透明プレート(430)は、赤外光に対して少なくとも部分的に透明である、
請求項1に記載のシステム(100)。
The partially transparent plate (430) is at least partially transparent to infrared light;
The system (100) of claim 1.
前記システム(100)は、複数の赤外光(830)を生成する赤外線ランプ(520)と、前記ビューア(96)の前記眼(92)を追跡する赤外線カメラ(510)とをさらに備える、
請求項11に記載のシステム(100)。
The system (100) further comprises an infrared lamp (520) that generates a plurality of infrared lights (830) and an infrared camera (510) that tracks the eye (92) of the viewer (96).
The system (100) of claim 11.
前記部分的透明プレート(430)は、前記ビューア(96)の前記眼(92)にぶつかった赤外光(830)を前記赤外線カメラ(510)に向ける、
請求項12に記載のシステム(100)。
The partially transparent plate (430) directs infrared light (830) impinging on the eye (92) of the viewer (96) to the infrared camera (510).
The system (100) of claim 12.
前記ビューア(96)の前記眼(92)の間から前記赤外線カメラ(510)に伝わる前記赤外光(830)の少なくとも一部は、前記曲面ミラー(420)に接触しない、
請求項13に記載のシステム(100)。
At least a portion of the infrared light (830) transmitted from between the eyes (92) of the viewer (96) to the infrared camera (510) does not contact the curved mirror (420);
The system (100) of claim 13.
前記赤外線カメラ(510)は、(a)クアッドフォトダイオードアレイ及び(b)CCDの少なくとも一方と通信する、
請求項12に記載のシステム(100)。
The infrared camera (510) communicates with at least one of (a) a quad photodiode array and (b) a CCD;
The system (100) of claim 12.
ビューア(96)の頭部(94)に着用されて、前記ビューア(96)の眼(92)に画像(880)を投影する装置(110)であって、
変調器(320)に複数の光(800)を供給する光源(210)を含む照明アセンブリ(200)と、
前記光源(210)からの前記光(800)を用いて前記画像(880)を形成する前記変調器(320)を含むイメージングアセンブリ(300)と、
部分的透明プレート(430)及び曲面ミラー(420)を含み、前記変調器(320)によって形成された前記画像(880)を前記ビューア(96)の前記眼(92)に投影する投影アセンブリ(400)と、
を備えることを特徴とする装置(110)。
An apparatus (110) worn by a head (94) of a viewer (96) and projecting an image (880) onto an eye (92) of the viewer (96),
An illumination assembly (200) including a light source (210) that provides a plurality of lights (800) to the modulator (320);
An imaging assembly (300) including the modulator (320) that uses the light (800) from the light source (210) to form the image (880);
A projection assembly (400) that includes a partially transparent plate (430) and a curved mirror (420) and projects the image (880) formed by the modulator (320) onto the eye (92) of the viewer (96). )When,
A device (110), comprising:
前記装置(110)は、前記ビューア(96)の外部環境(650)からの複数の外部光(832)が見えるようにする拡張モード(122)と、前記ビューア(96)の前記眼(92)の動きを追跡する追跡モード(123)とを含む、
請求項16に記載の装置(110)。
The device (110) includes an extended mode (122) that allows a plurality of external lights (832) from an external environment (650) of the viewer (96) to be visible, and the eyes (92) of the viewer (96). A tracking mode (123) for tracking the movement of
The apparatus (110) of claim 16.
前記装置(110)は、前記外部光(832)が前記ユーザ(96)の前記眼(92)に到達できるようにすることと、前記外部光(832)を前記ユーザ(96)の前記眼(92)に到達できないようにすることとを可能にするシャッタコンポーネント(610)をさらに備える、
請求項17に記載の装置(110)。
The device (110) allows the external light (832) to reach the eyes (92) of the user (96) and directs the external light (832) to the eyes (96) of the user (96). And 92) further comprising a shutter component (610) that makes it impossible to reach
The apparatus (110) of claim 17.
前記装置(110)は、赤外線ランプ(520)と、前記ビューア(96)の前記眼(92)の動きを追跡する赤外線カメラ(510)とをさらに備える、
請求項17に記載の装置(110)。
The apparatus (110) further comprises an infrared lamp (520) and an infrared camera (510) that tracks the movement of the eye (92) of the viewer (96).
The apparatus (110) of claim 17.
ビューア(96)の眼(92)に対して画像(880)を表示する方法(900)であって、
曲面ミラー(420)及び部分的透明プレート(430)を用いて前記画像(880)を前記ユーザの前記眼(920)に向けることにより、前記画像(880)を前記ビューア(96)の前記眼(92)に投影するステップ(950)と、
前記画像(880)を受け取って前記眼(92)の動きを追跡するステップ(952)と、
前記画像(880)が前記ビューア(96)の前記眼(92)に投影されている間に、前記ビューア(96)の外部環境画像(650)を含む外部光(832)を前記ビューア(96)の眼(92)に到達させるステップ(954)と、
を含むことを特徴とする方法(900)。
A method (900) of displaying an image (880) for an eye (92) of a viewer (96) comprising:
By directing the image (880) to the user's eye (920) using a curved mirror (420) and a partially transparent plate (430), the image (880) is moved to the eye of the viewer (96) ( 92) projecting to (950);
Receiving (952) the image (880) and tracking the movement of the eye (92);
While the image (880) is projected onto the eye (92) of the viewer (96), external light (832) including an external environment image (650) of the viewer (96) is transmitted to the viewer (96). Reaching (954) the eyes (92) of
A method (900) comprising:
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