JPWO2020246256A1 - Glasses type image display device - Google Patents
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Abstract
画像情報を含む光である画像光を眼鏡のレンズ面に向けて出射する画像出力部を含む眼鏡型画像表示装置において、画像出力部から出射された画像光を複製する回折光学系素子(透過ホログラム20A)と、複製されたそれぞれの光に独立に反応し(例えば独立に反射し)、当該反応の際に反応後の各光が、眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する方向調整用光学系素子(反射ホログラム30A)と、を設けた。In a spectacle-type image display device including an image output unit that emits image light, which is light containing image information, toward the lens surface of the spectacles, a diffractive optical system element (transmission hologram) that duplicates the image light emitted from the image output unit. 20A) and each of the duplicated lights reacts independently (for example, reflects independently), and each light after the reaction during the reaction is directed toward the eyes of the user wearing the eyeglass-type image display device. A direction adjusting optical system element (reflection hologram 30A) for adjusting the direction so as to proceed in parallel directions with each other is provided.
Description
本発明は、眼鏡型画像表示装置に関する。なお、「画像」には、静止画像および動画像が含まれるものとする。 The present invention relates to a spectacle-type image display device. The "image" shall include a still image and a moving image.
従来、眼鏡のレンズ面に画像を表示する眼鏡型画像表示装置が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載された眼鏡型画像表示装置では、眼鏡のレンズ面に対して垂直な方向から画像が投影される。また、近年では、眼鏡型画像表示装置を小型化して取り扱いやすくするために、眼鏡のレンズ面に対し、眼鏡のテンプル側から斜めに画像を投影する技術が知られている。 Conventionally, a spectacle-type image display device that displays an image on the lens surface of spectacles is known (see, for example, Patent Document 1). In the spectacle-type image display device described in Patent Document 1, an image is projected from a direction perpendicular to the lens surface of the spectacles. Further, in recent years, in order to make the spectacle-type image display device smaller and easier to handle, a technique of projecting an image obliquely from the temple side of the spectacles on the lens surface of the spectacles has been known.
上記のような眼鏡型画像表示装置に係る技術分野において、ユーザが眼鏡型画像表示装置を装着した場合に眼を動かしても画像が見える範囲は「Eyebox(アイボックス)」と呼ばれ、ユーザが安定的に画像を視認する上で、Eyeboxを拡大することは欠かせない。 In the technical field related to the spectacle-type image display device as described above, the range in which the image can be seen even if the user wears the spectacle-type image display device is called "Eyebox", and the user wears the spectacle-type image display device. Enlarging the Eyebox is indispensable for stable image viewing.
従来の眼鏡型画像表示装置に係る技術として、例えば、画像光をユーザの眼へ向けて投射する網膜投射方式が有り、この網膜投射方式は、虚像を形成する画素の拡散光が、限りなく細く、平行に近い状態のものであり、人の水晶体での光の屈折の影響が無い又は非常に小さい方式として知られている。この網膜投射方式は、Eyeboxが狭い方式として知られていたが、Eyeboxを広げる方法も検討されている。しかし、その場合、視野角に限界がある点が指摘されていた。このように従来の眼鏡型画像表示装置に係る技術では、広い視野角を維持しながらEyeboxを拡大することが課題とされていた。 As a technique related to a conventional eyeglass-type image display device, for example, there is a retinal projection method in which image light is projected toward the user's eye, and in this retinal projection method, the diffused light of the pixels forming a virtual image is as thin as possible. , It is in a state close to parallel, and is known as a method in which there is no influence of refraction of light in a human crystalline lens or it is very small. This retinal projection method was known as a method in which the Eyebox was narrow, but a method of expanding the Eyebox is also being studied. However, in that case, it was pointed out that there is a limit to the viewing angle. As described above, in the conventional technology related to the spectacle-type image display device, it has been a problem to enlarge the Eyebox while maintaining a wide viewing angle.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、広い視野角を維持しながらEyeboxを拡大することができる眼鏡型画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a spectacle-type image display device capable of magnifying an Eyebox while maintaining a wide viewing angle.
本発明の一形態に係る眼鏡型画像表示装置は、画像情報を含む光である画像光を眼鏡のレンズ面に向けて出射する画像出力部、を含む眼鏡型画像表示装置であって、前記画像出力部から出射された画像光を複製する回折光学系素子と、前記回折光学系素子により複製されたそれぞれの光に独立に反応し、当該反応の際に反応後の各光が、当該眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する方向調整用光学系素子と、を備える。 The spectacle-type image display device according to one embodiment of the present invention is a spectacle-type image display device including an image output unit that emits image light, which is light including image information, toward the lens surface of the spectacles. The diffractive optical system element that duplicates the image light emitted from the output unit and the respective light duplicated by the diffractive optical system element react independently, and each light after the reaction during the reaction is the spectacle type. It includes an optical system element for direction adjustment that adjusts the direction so as to advance in a direction parallel to each other toward the eyes of the user wearing the image display device.
このような眼鏡型画像表示装置では、画像情報を含む光である画像光が、画像出力部から眼鏡のレンズ面に向けて出射され、出射された画像光は回折光学系素子により複製される。そして、方向調整用光学系素子は、複製されたそれぞれの光に独立に反応し、当該反応の際に反応後の各光が、当該眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する。上記の反応後の各光は、ユーザの眼へ向けて互いに平行な方向へ進み、ユーザにより同じ方向から来た光と認識される。そのため、ユーザが眼を動かしても画像が見える範囲であるEyeboxを拡大することができる。一方、詳細は、図4(a)等を用いて後述するが、例えばホログラムにより構成される、回折光学系素子および方向調整用光学系素子においては、作成(露光)時の物体光の角度が再生時の視野角となるため、作成(露光)時の物体光の角度を調整することで再生時の広視野角化を図ることができる。このように、広い視野角を維持しながらEyeboxを拡大することができる。 In such a spectacle-type image display device, image light, which is light containing image information, is emitted from the image output unit toward the lens surface of the spectacles, and the emitted image light is duplicated by the diffractive optical system element. Then, the direction adjusting optical system element reacts independently to each of the duplicated lights, and each light after the reaction at the time of the reaction is directed to the eyes of the user wearing the spectacle-type image display device. Adjust the direction so that it goes in parallel directions. Each light after the above reaction travels in a direction parallel to each other toward the user's eye, and is recognized by the user as light coming from the same direction. Therefore, it is possible to enlarge the Eyebox, which is the range in which the image can be seen even if the user moves his / her eyes. On the other hand, the details will be described later with reference to FIG. 4A and the like. For example, in the diffractive optical system element and the direction adjusting optical system element configured by the hologram, the angle of the object light at the time of creation (exposure) is different. Since it is the viewing angle during reproduction, it is possible to widen the viewing angle during reproduction by adjusting the angle of the object light at the time of creation (exposure). In this way, the Eyebox can be magnified while maintaining a wide viewing angle.
本発明によれば、広い視野角を維持しながらEyeboxを拡大することができる眼鏡型画像表示装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a spectacle-type image display device capable of magnifying an Eyebox while maintaining a wide viewing angle.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
図1は、発明の実施形態に係る眼鏡型画像表示装置1を模式的に示す図である。眼鏡型画像表示装置1は、眼鏡のレンズ面に画像(静止画像および動画像)を表示することにより、眼鏡を装着したユーザ(以下、単に「ユーザ」と記載)に画像を視認させる表示装置である。眼鏡型画像表示装置1は、眼鏡のテンプル52に組み付けられた画像表示ユニット10から出射された画像光をユーザの瞳孔に入射させることにより、ユーザに画像を視認させる。なお、画像表示ユニット10においてディスプレイ表示に用いられる照明光としては、LED(Light Emitting Diode)の光を用いてもよいし、レーザー光を用いてもよい。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a spectacle-type image display device 1 according to an embodiment of the invention. The spectacle-type image display device 1 is a display device that displays an image (still image and moving image) on the lens surface of the spectacles so that a user wearing spectacles (hereinafter, simply referred to as “user”) can visually recognize the image. be. The spectacle-type image display device 1 causes the user to visually recognize an image by incident the image light emitted from the
眼鏡型画像表示装置1は、眼鏡の基本構成を具備しており、図1に示すように、両眼に対応する一対のレンズ50、両眼のレンズ50を保持するフレーム間を架け渡すブリッジ51、および、両眼のレンズ50を保持するフレームに連続すると共にユーザの側頭部に固定される一対のテンプル52等の構成を備えている。レンズ50は、入射した(投影された)画像光の少なくとも一部をユーザの瞳孔に向けて反射する。レンズ50の入射面において反射した画像光は、瞳孔から見て虚像として像を形成する。これにより、ユーザに画像を視認させることができる。なお、眼鏡型画像表示装置1は、テンプル52におけるユーザの耳に対応した位置に、画像に応じた音声を出力するスピーカー(不図示)を有してもよい。
The spectacle-type image display device 1 includes a basic configuration of spectacles, and as shown in FIG. 1, a pair of
眼鏡型画像表示装置1は、画像表示ユニット10を備えている。画像表示ユニット10は、コンテンツ蓄積部11と画像出力部12と制御部13とを備える。このうち画像出力部12は例えばテンプル52上に配置される。なお、眼鏡型画像表示装置1は、上述した画像表示ユニット10の各構成を、両眼それぞれに対応して有しているが、当該両眼それぞれに対応する構成の機能は互いに同一であるため、以下の説明においては片方の眼に対応した構成のみを説明する。
The spectacle-type image display device 1 includes an
コンテンツ蓄積部11は、ユーザに視認させるコンテンツを蓄積する構成であり、ユーザに視認させるコンテンツとは、本実施形態ではレンズ50に投影される画像である。コンテンツ蓄積部11は、テンプル52上に配置されていてもよいし、テンプル52から離れた位置に配置されていてもよい。
The
画像出力部12は、画像情報を含む光である画像光を出力する構成であり、有線または無線接続によりコンテンツ蓄積部11から画像情報を取得し、取得した画像情報に関する画像光を出射する。画像出力部12には、光源およびディスプレイが含まれ、光源から出射された照射光をディスプレイにおいて反射させて、画像情報を含む画像光として出力する。
The
制御部13は、各種の制御を行う回路である。制御部13のハードウェア構成については後述する。制御部13は、例えば、画像出力部12によって、コンテンツ蓄積部11からの画像の取得および画像光の出射が行われるように、画像出力部12に所定の制御信号を出力する。
The
[眼鏡型画像表示装置1の特徴について]
眼鏡型画像表示装置1は、機能的な側面からみると、画像出力部12から出射された画像光を複製する「回折光学系素子」と、複製されたそれぞれの光に独立に反応し、当該反応の際に反応後の各光がユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する「方向調整用光学系素子」とを備え、以下に示すさまざまな態様を採用することができる。[Characteristics of glasses-type image display device 1]
From a functional aspect, the spectacle-type image display device 1 reacts independently with the "diffractive optical system element" that duplicates the image light emitted from the
(第1の態様)
以下、上記の回折光学系素子および方向調整用光学系素子に関する第1の態様について説明する。図2に示すように、第1の態様では、回折光学系素子が、画像出力部12から出射された画像光を複数の光に複製して透過する透過ホログラム20Aにより構成され、方向調整用光学系素子が、透過ホログラム20Aにより透過された複数の光を独立に反射し、当該反射の際に反射された各光が、眼鏡型画像表示装置1を装着したユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する反射ホログラム30A、により構成される。ここでの「互いに平行な方向へ進む」とは、同じ画像における同じ位置の画素からの画像光が、複製され反射された後、ユーザの眼へ向けて互いに平行な方向へ進むことを意味する。透過ホログラム20Aは、眼鏡レンズ面50Aにおけるユーザの眼に近い側の面(図2における下面)に形成され、反射ホログラム30Aは、眼鏡レンズ面50Aにおけるユーザの眼から遠い側の面(図2における上面)に形成されている。ここでは、回折光学系素子、方向調整用光学系素子ともホログラムにより構成される例を示すが、ホログラム以外に、積層した回折格子などにより構成してもよい。(First aspect)
Hereinafter, the first aspect of the above-mentioned diffractive optical system element and the direction adjusting optical system element will be described. As shown in FIG. 2, in the first aspect, the diffractive optical system element is composed of a
図2では、説明のため、画像光における端部の光A、B、および、これらの透過光・反射光の進路を示している。透過ホログラム20Aは、入射した画像光Aを複数の光A1、A2、A3に複製して透過し、反射ホログラム30Aは、複数の光A1、A2、A3を独立に反射し、当該反射の際に反射された光AR1、AR2、AR3がユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する。同様に、透過ホログラム20Aは、入射した画像光Bを複数の光B1、B2、B3に複製して透過し、反射ホログラム30Aは、複数の光B1、B2、B3を独立に反射し、当該反射の際に反射された光BR1、BR2、BR3がユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する。上記のように透過ホログラム20Aによって画像光を複製する際には、複製後の各光の収差度合いが同じになるよう調整することが望ましい。具体的には、図2において、複製された光A1、B1が平行になるように調整する。同様に、複製された光A2、B2が平行になるように調整し、複製された光A3、B3が平行になるように調整する。上記のように複製後の光線が平行に進むように調整することで、画像光Aから複製された各光A1、A2、A3の収差度合いが同じになるよう調整することができ、同じく、画像光Bから複製された各光B1、B2、B3の収差度合いも同じになるよう調整することができる。上記の方向調整機能は、後述するホログラムの多重記録を利用することで実現する。
FIG. 2 shows the light A and B at the ends of the image light, and the paths of the transmitted light and the reflected light thereof for the sake of explanation. The transmitted
図3に示すように、反射光AR1、BR1は例えばユーザの瞳孔上で収束し、同様に、反射光AR2、BR2も瞳孔上で収束し、反射光AR3、BR3も瞳孔上で収束する。上記のように複製された複数の光がユーザの瞳孔に入射され、Eyeboxは平行に並べる光線の数に応じた範囲W2となる。図3は一例であるが、複数の光を並べる間隔W1は、明るい環境では2mm前後、暗い環境では5mm前後が望ましく、瞳孔内に2つ以上の光線が入るように設計される。 As shown in FIG. 3, the reflected lights AR1 and BR1 converge on the pupil of the user, for example, the reflected lights AR2 and BR2 also converge on the pupil, and the reflected lights AR3 and BR3 also converge on the pupil. A plurality of lights duplicated as described above are incident on the user's pupil, and the Eyebox has a range W2 according to the number of rays arranged in parallel. Although FIG. 3 is an example, the interval W1 for arranging a plurality of lights is preferably about 2 mm in a bright environment and about 5 mm in a dark environment, and is designed so that two or more light rays enter the pupil.
ここで、ホログラムの作成(露光)と再生について概説する。図4(a)に示すように、破線で示す波面(物体光)と実線で示す波面(参照光)とによってホログラムを作成(露光)する。再生については、図4(b)において実線で示す拡散していない画像光を再生光として利用する。このとき、画像光の主光線を露光時の参照光(図4(a)の実線)に合わせるようにする。これにより、図4(b)において広視野角の点線の光が再生される。ここでは、ホログラム作成(露光)時の物体光の角度が再生時の視野角となるので、ホログラム作成(露光)時の物体光の角度を調整することで、再生時の広視野角化を図ることができる。 Here, the creation (exposure) and reproduction of the hologram will be outlined. As shown in FIG. 4A, a hologram is created (exposed) by a wavefront (object light) shown by a broken line and a wavefront (reference light) shown by a solid line. For reproduction, the non-diffused image light shown by the solid line in FIG. 4B is used as the reproduction light. At this time, the main ray of the image light is aligned with the reference light (solid line in FIG. 4A) at the time of exposure. As a result, the dotted line light having a wide viewing angle is reproduced in FIG. 4 (b). Here, since the angle of the object light at the time of hologram creation (exposure) is the viewing angle at the time of reproduction, the angle of the object light at the time of hologram creation (exposure) is adjusted to widen the viewing angle at the time of reproduction. be able to.
次に、図5(a)と図5(b)を用いて、再生光学系について概説する。図5(a)に示すように再生光の光源がスキャンディスプレイである場合は、スキャンディスプレイの光線の方向を、ホログラム露光時の参照光線の方向に一致させるように設定する。また、図5(b)に示すように再生光の光源が平面型ディスプレイ(例えばLiquid crystal on silicon(Lcos)(登録商標)など)である場合は、調整用レンズ60を用いて、再生光の主光線の方向を、ホログラム露光時の参照光線の方向に一致させるように設定する。上記の構成では、図5(a)の角度X、図5(b)の角度Yがたとえ狭くても、図4(a)、(b)に基づき前述したように、ホログラム作成(露光)時の物体光の角度を調整することで再生時の広視野角化を図ることができる、という利点がある。
Next, the reproduction optical system will be outlined with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). As shown in FIG. 5A, when the light source of the reproduced light is a scan display, the direction of the light rays of the scan display is set to match the direction of the reference light rays at the time of hologram exposure. Further, as shown in FIG. 5B, when the light source of the reproduced light is a flat display (for example, Liquid crystal on silicon (Lcos) (registered trademark)), the adjusting
一般に広く使われているLcos(登録商標)、DMD(Digital Micromirror Device)などのディスプレイでは、画素サイズが小さいため、画素が回折格子(スリット)のように働き、ディスプレイ光(再生光)が拡散することが知られている。そこで、図6に示すように、拡散する再生光を、より細く成型するための成型用レンズ61(成型用光学系素子)をさらに設けてもよい。この場合、画像のボケを防止し、高解像度化を図ることができる。 In displays such as Lcos (registered trademark) and DMD (Digital Micromirror Device), which are widely used in general, the pixel size is small, so the pixels act like a diffraction grating (slit) and the display light (reproduced light) is diffused. It is known. Therefore, as shown in FIG. 6, a molding lens 61 (molding optical system element) for molding the diffused reproduced light into a finer shape may be further provided. In this case, blurring of the image can be prevented and high resolution can be achieved.
前述したように、図2の反射ホログラム30Aは、複数の光A1、A2、A3を独立に反射し、当該反射の際に反射された光AR1、AR2、AR3がユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する。このような方向調整機能は、ホログラムの多重記録を利用することで実現する。ホログラムの多重記録とは、1枚のホログラムに複数の干渉縞を作成する記録手法であり、実際には、厚みの有る体積型ホログラムにおいて実現される。図7に示すように、ホログラムの多重記録を施せば、複数の光線が一度に眼鏡レンズ面に入射しても、眼鏡レンズ面に設けられたホログラム(多重記録を施したホログラム)は、それぞれの光線を独立に、任意の方向に反射するように構成できる。例えば、図7において光線X1、Y1が一度に眼鏡レンズ面に入射しても、眼鏡レンズ面に形成されたホログラムXが光線X1を矢印X2の方向へ反射し、同じく眼鏡レンズ面に形成されたホログラムYが光線Y1を矢印Y2の方向へ、それぞれ独立に反射するように構成できる。ここで、ホログラムXとホログラムYは一枚のフィルム状に、体積型ホログラムとして形成することができる。その際、ホログラムが有する角度依存性によって、ホログラムXは、光線X1には反応するが、光線X1とは異なる角度で入射する光線Y1には反応しない。また、ホログラムYは、光線Y1には反応するが、光線Y1とは異なる角度で入射する光線X1には反応しない。これにより、異なる角度で入射する複数の光を独立に反射する構成を実現できる。
As described above, the reflected
(第2の態様)
次に、回折光学系素子および方向調整用光学系素子に関する第2の態様について説明する。図8に示すように、第2の態様では、回折光学系素子が、画像出力部12から出射された画像光を複数の光に複製して反射する反射ホログラム30B、により構成され、方向調整用光学系素子が、反射ホログラム30Bにより反射された複数の光を独立に透過し、当該透過の際に透過された各光がユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する透過ホログラム20B、により構成される。透過ホログラム20Bは、眼鏡レンズ面50Bにおけるユーザの眼に近い側の面(図8における下面)に形成され、反射ホログラム30Bは、眼鏡レンズ面50Bにおけるユーザの眼から遠い側の面(図8における上面)に形成されている。ここでは、回折光学系素子、方向調整用光学系素子ともホログラムにより構成される例を示すが、ホログラム以外に、積層した回折格子などにより構成してもよい。(Second aspect)
Next, a second aspect of the diffractive optical system element and the direction adjusting optical system element will be described. As shown in FIG. 8, in the second aspect, the diffractive optical system element is composed of a
図8では、説明のため、画像光における端部の光C、D、および、これらの透過光・反射光の進路を示している。反射ホログラム30Bは、入射した画像光Cを複数の光C1、C2、C3に複製して反射し、透過ホログラム20Bは、複数の光C1、C2、C3を独立に透過し、当該透過の際に透過された光CR1、CR2、CR3がユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する。同様に、反射ホログラム30Bは、入射した画像光Dを複数の光D1、D2、D3に複製して反射し、透過ホログラム20Bは、複数の光D1、D2、D3を独立に透過し、当該透過の際に透過された光DR1、DR2、DR3がユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する。上記の方向調整機能は、第1の態様と同様に、前述したホログラムの多重記録を利用することで実現される。
For the sake of explanation, FIG. 8 shows the light C and D at the ends of the image light, and the paths of the transmitted light and the reflected light thereof. The reflected
図8に示すように、反射光CR1、DR1がユーザの瞳孔上で収束し、同様に、反射光CR2、DR2も瞳孔上で収束し、反射光CR3、DR3も瞳孔上で収束する。上記のように複製された複数の光がユーザの瞳孔に入射され、Eyeboxは平行に並べる光線の数に応じた範囲W2となる。図8は一例であるが、複数の光を並べる間隔W1は、明るい環境では2mm前後、暗い環境では5mm前後が望ましく、瞳孔内に2つ以上の光線が入るように設計される。また、第2の態様では、図4〜図7を基づき説明した技術事項は第1の態様と同様である。 As shown in FIG. 8, the reflected lights CR1 and DR1 converge on the pupil of the user, similarly, the reflected lights CR2 and DR2 also converge on the pupil, and the reflected lights CR3 and DR3 also converge on the pupil. A plurality of lights duplicated as described above are incident on the user's pupil, and the Eyebox has a range W2 according to the number of rays arranged in parallel. Although FIG. 8 is an example, the interval W1 for arranging a plurality of lights is preferably about 2 mm in a bright environment and about 5 mm in a dark environment, and is designed so that two or more light rays enter the pupil. Further, in the second aspect, the technical matters described with reference to FIGS. 4 to 7 are the same as those in the first aspect.
(第3の態様)
次に、第3の態様について説明する。図9に示すように、第3の態様では、回折光学系素子は、画像出力部12から出射された画像光を導波路方式に基づき複数の光に複製し、複製された複数の光を前記眼鏡のレンズ面へ向けて射出する導波路40、により構成される。(Third aspect)
Next, a third aspect will be described. As shown in FIG. 9, in the third aspect, the diffractive optical system element replicates the image light emitted from the
図10に示すように、例えば、導波路40は、導波ガラス40Aと回折光学素子40Bとを含んで構成される。回折光学素子40Bは、入射した光Eを反射し、異なる箇所で反射して複数の光E1、E2、E3として出射する。同様に、回折光学素子40Bは、入射した光Fを反射し、異なる箇所で反射して複数の光F1、F2、F3として出射する。このようにして、導波路40を用いて、画像光を導波路方式に基づき複数の光に複製し、複製された複数の光を眼鏡のレンズ面へ向けて射出する構成とすることができる。
As shown in FIG. 10, for example, the
図11(a)には、第1〜第3の態様において眼鏡レンズ面へ出射される光線のイメージを示す。図11(a)に示す多数の光線は、画像光を複製する回折光学素子によって上下方向、左右方向にずらして複製されたものであり、図11(b)に示す光線を多数形成することで生成される。なお、図11(a)で上下方向、左右方向にずらす間隔は、例えば、明るい環境で用いられることを考慮し、約2mmとなるように設計される。 FIG. 11A shows an image of a light ray emitted to the spectacle lens surface in the first to third aspects. The large number of light rays shown in FIG. 11 (a) are duplicated by shifting them in the vertical and horizontal directions by a diffractive optical element that duplicates the image light, and by forming a large number of light rays shown in FIG. 11 (b). Generated. In addition, in FIG. 11A, the interval for shifting in the vertical direction and the horizontal direction is designed to be about 2 mm in consideration of being used in a bright environment, for example.
(効果について)
上述した発明の実施形態によれば、比較的簡易な光学系の構成によって、眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの眼へ向けて、画像光が互いに平行な方向へ進むように方向調整することができ、幅広いEyeboxを実現することができる。また、図4(a)を用いて前述したように、ホログラム作成(露光)時の物体光の角度が再生時の視野角となるので、ホログラム作成(露光)時の物体光の角度を調整することで、再生時の広視野角化を図ることができる。このように、広い視野角を維持しながらEyeboxを拡大することができる。(About the effect)
According to the embodiment of the above-mentioned invention, the direction is adjusted so that the image light travels in a direction parallel to each other toward the eyes of the user wearing the spectacle-type image display device by the configuration of a relatively simple optical system. It is possible to realize a wide range of Eyeboxes. Further, as described above with reference to FIG. 4A, the angle of the object light at the time of hologram creation (exposure) becomes the viewing angle at the time of reproduction, so the angle of the object light at the time of hologram creation (exposure) is adjusted. This makes it possible to widen the viewing angle during reproduction. In this way, the Eyebox can be magnified while maintaining a wide viewing angle.
上記の方向調整では、ユーザの瞳孔内に2つ以上の光線が入るように設計され、ユーザによる画像の視認性を高めている。 In the above-mentioned direction adjustment, it is designed so that two or more light rays enter the pupil of the user, and the visibility of the image by the user is enhanced.
また、図6を用いて前述したように、拡散するディスプレイ光(再生光)を、より細く成型するための成型用レンズ61(成型用光学系素子)をさらに設けることで、画像のボケを防止し、高解像度化を図ることができる。 Further, as described above with reference to FIG. 6, by further providing a molding lens 61 (molding optical system element) for molding the diffused display light (reproduced light) more finely, blurring of the image is prevented. However, it is possible to increase the resolution.
(その他)
以上、本発明の一実施形態に係る眼鏡型画像表示装置について説明したが、上記の構成に限定されず、適宜変更することができる。ユーザ向けに表示させる画像は、動画像(映像)であっても静止画像であってもよい。(others)
Although the spectacle-type image display device according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above configuration and can be appropriately changed. The image to be displayed for the user may be a moving image (video) or a still image.
また、眼鏡型画像表示装置に設けられる光学部品の数、配置等は、少なくとも上記実施形態で説明した構成を満たしていればよく、上記実施形態で説明した光学部品とは異なる光学部品が光路内に設けられていてもよい。 Further, the number, arrangement, and the like of the optical components provided in the spectacle-type image display device may at least satisfy the configuration described in the above embodiment, and optical components different from the optical components described in the above embodiment may be in the optical path. It may be provided in.
例えば、眼鏡型画像表示装置1における制御部13は、コンピュータとして機能してもよい。図12は、制御部13のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の制御部13は、物理的には、プロセッサ1001、メモリ1002、ストレージ1003、通信装置1004、入力装置1005、出力装置1006、及びバス1007などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。制御部13における各機能は、プロセッサ1001、メモリ1002などのハードウェア上に所定のソフトウェア(プログラム)を読み込ませることで、プロセッサ1001が演算を行い、通信装置1004による通信、メモリ1002及びストレージ1003におけるデータの読み出し及び/又は書き込みを制御することで実現される。
For example, the
以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更された態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。 Although the present invention has been described in detail above, it is clear to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described in the present specification. The present invention can be implemented as an amended or modified embodiment without departing from the spirit and scope of the present invention as determined by the description of the scope of claims. Therefore, the description of the present specification is for the purpose of exemplary explanation and does not have any limiting meaning to the present invention.
本明細書で説明した各態様/実施形態の処理手順などは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。 The order of the processing procedures of each aspect / embodiment described in the present specification may be changed as long as there is no contradiction. For example, the methods described herein present elements of various steps in an exemplary order and are not limited to the particular order presented.
入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理されてもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、又は追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。 The input / output information and the like may be stored in a specific place (for example, a memory) or may be managed by a management table. Information to be input / output may be overwritten, updated, or added. The output information and the like may be deleted. The input information or the like may be transmitted to another device.
本明細書で説明した各態様/実施形態は単独で用いられてもよいし、組み合わせて用いられてもよいし、実行に伴って切り替えて用いられてもよい。また、所定の情報の通知(例えば、「Xであること」の通知)は、明示的に行うものに限られず、暗黙的(例えば、当該所定の情報の通知を行わない)によって行われてもよい。 Each aspect / embodiment described in the present specification may be used alone, in combination, or may be switched and used according to the practice. Further, the notification of predetermined information (for example, the notification of "being X") is not limited to the explicit one, and may be implicit (for example, the notification of the predetermined information is not performed). good.
なお、本明細書で説明した用語及び/又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。 The terms described herein and / or the terms necessary for understanding the present specification may be replaced with terms having the same or similar meanings.
また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。 Further, the information, parameters, etc. described in the present specification may be represented by an absolute value, a relative value from a predetermined value, or another corresponding information. ..
上述したパラメータに使用される名称はいかなる点においても限定的なものではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。 The names used for the parameters mentioned above are not limited in any way. Further, mathematical formulas and the like using these parameters may differ from those expressly disclosed herein.
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」との両方を意味する。 The phrase "based on" as used herein does not mean "based on" unless otherwise stated. In other words, the statement "based on" means both "based only" and "at least based on".
本明細書で使用する「第1」、「第2」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量又は順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、2つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第1及び第2の要素への参照は、2つの要素のみがそこで採用され得ること、又は何らかの形で第1の要素が第2の要素に先行しなければならないことを意味しない。 Any reference to elements using designations such as "first", "second" as used herein does not generally limit the quantity or order of those elements. These designations can be used herein as a convenient way to distinguish between two or more elements. Therefore, references to the first and second elements do not mean that only two elements can be adopted there, or that the first element must somehow precede the second element.
「含む(including)」、「含んでいる(comprising)」、及びそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「又は(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。 As long as "including", "comprising", and variations thereof are used herein or within the scope of the claims, these terms are inclusive as well as the term "comprising". Intended to be targeted. Moreover, the term "or" as used herein or in the claims is intended to be non-exclusive.
本明細書において、文脈又は技術的に明らかに1つのみしか存在しない装置であることが示されていなければ、複数の装置をも含むものとする。 A plurality of devices are also included herein unless it is shown in the context or technically that there is only one device.
1…眼鏡型画像表示装置、10…画像表示ユニット、11…コンテンツ蓄積部、12…画像出力部、13…制御部、20A、20B…透過ホログラム、30A、30B…反射ホログラム、40…導波路、40A…導波ガラス、40B…回折光学素子、50…レンズ、50A…眼鏡レンズ面、50B…眼鏡レンズ面、51…ブリッジ、52…テンプル、60…調整用レンズ、61…成型用レンズ、1001…プロセッサ、1002…メモリ、1003…ストレージ、1004…通信装置、1005…入力装置、1006…出力装置、1007…バス。 1 ... glasses-type image display device, 10 ... image display unit, 11 ... content storage unit, 12 ... image output unit, 13 ... control unit, 20A, 20B ... transmission hologram, 30A, 30B ... reflection hologram, 40 ... waveguide, 40A ... Hologram, 40B ... Diffractive optical element, 50 ... Lens, 50A ... Eyeglass lens surface, 50B ... Eyeglass lens surface, 51 ... Bridge, 52 ... Temple, 60 ... Adjustment lens, 61 ... Molding lens, 1001 ... Processor, 1002 ... Memory, 1003 ... Storage, 1004 ... Communication device, 1005 ... Input device, 1006 ... Output device, 1007 ... Bus.
Claims (6)
前記画像出力部から出射された画像光を複製する回折光学系素子と、
前記回折光学系素子により複製されたそれぞれの光に独立に反応し、当該反応の際に反応後の各光が、当該眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する方向調整用光学系素子と、
を備える眼鏡型画像表示装置。A spectacle-type image display device including an image output unit that emits image light, which is light including image information, toward the lens surface of the spectacles.
A diffractive optical system element that duplicates the image light emitted from the image output unit, and
Each light replicated by the diffractive optical system element reacts independently, and each light after the reaction reacts in a direction parallel to each other toward the eyes of the user wearing the spectacle-type image display device. An optical system element for direction adjustment that adjusts the direction so as to proceed to
A glasses-type image display device equipped with.
前記眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの瞳孔内に複数の光が入射するように、互いに平行な方向へ進む前記各光の方向調整を行う、
請求項1に記載の眼鏡型画像表示装置。The direction adjustment optical system element is
The direction of each light traveling in parallel directions is adjusted so that a plurality of lights are incident on the pupil of the user wearing the spectacle-type image display device.
The spectacle-type image display device according to claim 1.
前記方向調整用光学系素子は、前記眼鏡のレンズ面に設けられ、前記透過ホログラムにより透過された前記複数の光を独立に反射し、当該反射の際に反射された各光が、当該眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する反射ホログラム、により構成される、
請求項1又は2に記載の眼鏡型画像表示装置。The diffractive optical system element is provided on the lens surface of the spectacles, and is composed of a transmission hologram that duplicates and transmits the image light emitted from the image output unit to a plurality of lights.
The direction adjusting optical system element is provided on the lens surface of the eyeglass, and independently reflects the plurality of light transmitted by the transmission hologram, and each light reflected at the time of the reflection is the eyeglass type. It is composed of a reflective hologram that adjusts the direction toward the eyes of the user wearing the image display device so as to proceed in directions parallel to each other.
The spectacle-type image display device according to claim 1 or 2.
前記方向調整用光学系素子は、前記眼鏡のレンズ面に設けられ、前記反射ホログラムにより反射された前記複数の光を独立に透過し、当該透過の際に透過された各光が、当該眼鏡型画像表示装置を装着したユーザの眼へ向けて、互いに平行な方向へ進むように方向調整する透過ホログラム、により構成される、
請求項1又は2に記載の眼鏡型画像表示装置。The diffractive optical system element is provided on the lens surface of the spectacles, and is composed of a reflective hologram that duplicates and reflects the image light emitted from the image output unit into a plurality of lights.
The direction adjusting optical system element is provided on the lens surface of the spectacles, and the plurality of lights reflected by the reflected hologram are independently transmitted, and each light transmitted at the time of the transmission is the spectacle type. It is composed of a transmission hologram that adjusts the direction toward the eyes of the user wearing the image display device so as to proceed in directions parallel to each other.
The spectacle-type image display device according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載の眼鏡型画像表示装置。The diffractive optical system element replicates the image light emitted from the image output unit into a plurality of light based on the waveguide method, and emits the duplicated light toward the lens surface of the spectacles. , Consists of,
The spectacle-type image display device according to claim 1 or 2.
をさらに備える請求項1〜5の何れか一項に記載の眼鏡型画像表示装置。A molding optical system element for molding the image light emitted from the image output unit into a finer shape.
The spectacle-type image display device according to any one of claims 1 to 5.
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