JPWO2021030430A5

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Publication number: JPWO2021030430A5
Application number: JP2022508814A
Authority: JP
Publication date: 2023-08-21

Description

開示されるＩｎＩベースの３Ｄシステムでは、明視野は、３Ｄ場面によって見掛け上放出される光線の方向を角度的にサンプリングすることによって、３Ｄ場面の４Ｄ明視野を再構築する。いくつかの実施形態によると、光学設計プロセスは、従来のＨＭＤ設計において物体－像共役平面間の２Ｄマッピングを単純に最適化するのではなく、４Ｄ明視野レンダリングにおいて光線位置および光線方向の両方のマッピングを最適化することを含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
インテグラルイメージング（ＩｎＩ）ベースの３次元（３Ｄ）ディスプレイシステムを設計する方法であって、前記方法は、
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムにおける明視野に関連付けられた光線の組を追跡することであって、前記システムは、
アレイ光学系と、
複数の要素像を生成することが可能であるアレイディスプレイデバイスと、
仮想中心深度平面（ＣＤＰ）を表す第１の基準平面であって、前記ディスプレイ上の点源によって放出された光線が、前記ＣＤＰ上に像点を形成するように収束する、第１の基準平面と、
再構築された３Ｄ場面を視認するための視認窓を表す第２の基準平面と、
人間の眼のモデルを表す光学サブ区分と
を含み、
前記追跡することは、前記アレイディスプレイデバイスにおいて開始し、前記アレイ光学系を通して、前記アレイディスプレイデバイスおよびアレイ光学系の各要素に関する前記光学サブ区分まで実行される、ことと、
所定の値または値の範囲内の少なくとも第１のメトリック値を取得するために、前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた１つ以上のパラメータを調節することと
を含み、
前記第１のメトリック値は、前記明視野の光線方向サンプリングに対応する、方法。
（項目２）
前記第１のメトリック値は、前記明視野の所与の光線束の光線フットプリントのその近軸フットプリントからの変形を定量化する、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第１のメトリック値は、前記第２の基準平面上の周辺光線の実位置と理論位置との間の平均ずれ距離の前記近軸フットプリントの対角線幅に対する相対的比率に従って決定される、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記第１のメトリック値は、光線追跡によって取得される前記視認窓上の周辺光線の実位置と前記視認窓上のそれらの対応する近軸位置との差異に基づいて決定される、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた前記１つ以上のパラメータを調節することは、別の所定の値または値の範囲内の第２のメトリック値をさらに取得するために実行され、前記第２のメトリック値は、少なくとも前記アレイ光学系の近隣の要素によって誘発される変形を考慮する前記明視野の光線位置サンプリングに対応する、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記第２のメトリック値は、前記第２の基準平面から測定される中心物体野の主光線の実位置と理論位置との間の角度ずれに従って決定される、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記第２のメトリック値は、大域的歪み尺度を表す、項目５に記載の方法。
（項目８）
前記第２のメトリック値は、前記仮想ＣＤＰ上の前記複数の要素像のある仮想要素像の中心位置のその近軸位置からのずれとして算出される、項目５に記載の方法。
（項目９）
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた前記１つ以上のパラメータを調節することは、各要素像の結像をさらに個々に最適化するために、前記明視野の前記光線位置サンプリングに対して実行される、項目５に記載の方法。
（項目１０）
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムは、前記アレイ光学系と前記第２の基準平面との間に位置付けられた接眼レンズをさらに含み、前記光線の組を追跡することは、前記接眼レンズを通して前記光線の組を追跡することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記アレイディスプレイデバイスは、マイクロディスプレイデバイスである、項目１に記載の方法。
（項目１２）
前記アレイ光学系は、各々が複数のマイクロレンズを含む１つ以上のレンズレットアレイを備えている、項目１に記載の方法。
（項目１３）
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムは、ＩｎＩベースの頭部搭載型ディスプレイ（ＩｎＩベースのＨＭＤ）システムである、項目１に記載の方法。
（項目１４）
前記第１または前記第２のメトリックのうちの一方または両方に関する前記所定の値または値の範囲は、特定の像品質を達成するように選択される、項目１または５に記載の方法。
（項目１５）
前記第１または前記第２のメトリックのうちの一方または両方に関する前記所定の値または値の範囲は、前記第１または前記第２のメトリックに関する最適な設計基準を提供する最大値または最小値を表す、項目１または５に記載の方法。
（項目１６）
レンズレットアレイを含むインテグラルイメージング光学システムの設計を改良する方法であって、前記レンズレットアレイは、２次元要素像（ＥＩ）のアレイを生成する明視野の方向を角度的にサンプリングし、前記ＥＩの各々は、３次元（３Ｄ）の異なる視点を表し、前記方法は、
前記明視野の光線方向サンプリングに対応する第１のメトリックを決定することと、
前記明視野の光線位置サンプリングに対応する第２のメトリックを決定することと、
前記第１および前記第２のメトリックに基づいて、前記インテグラルイメージング光学システムに関する設計を決定するための光線追跡動作を行うことと
を含む、方法。
（項目１７）
前記光線追跡動作は、対応する値または値の範囲に前記第１または前記第２のメトリックを維持することを含む１つ以上の制約に基づいて行われる、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記インテグラルイメージング光学システムは、ＩｎＩベースの頭部搭載型ディスプレイ（ＩｎＩベースのＨＭＤ）を備えている、項目１６に記載の方法。
（項目１９）
デバイスであって、前記デバイスは、
プロセッサと、
プロセッサ実行可能コードを備えているメモリと
を備え、
前記コードは、前記プロセッサによる実行時、
ＩｎＩベースの３Ｄシステムにおける明視野に関連付けられた光線の組を追跡することであって、前記システムは、
アレイ光学系と、
複数の要素像を生成することが可能であるアレイディスプレイデバイスと、
仮想中心深度平面（ＣＤＰ）を表す第１の基準平面であって、前記ディスプレイ上の点源によって放出された光線が、前記ＣＤＰ上に像点を形成するように収束する、第１の基準平面と、
再構築された３Ｄ場面を視認するための視認窓を表す第２の基準平面と、
人間の眼のモデルを表す光学サブ区分と
を含み、
前記追跡することは、前記アレイディスプレイデバイスにおいて開始し、前記アレイ光学系を通して、前記アレイディスプレイデバイスおよびアレイ光学系の各要素に関する前記光学サブ区分まで実行される、ことと、
所定の値または値の範囲内の少なくとも第１のメトリック値を取得するために、前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた１つ以上のパラメータを調節することと
を前記プロセッサに行わせ、
前記第１のメトリック値は、前記明視野の光線方向サンプリングに対応する、デバイス。
（項目２０）
記憶された命令を備えている非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、プロセッサによる実行時、インテグラルイメージング（ＩｎＩ）ベースの３次元（３Ｄ）ディスプレイシステムを設計する方法を前記プロセッサに実行させ、
前記命令は、
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムにおける明視野に関連付けられた光線の組を追跡するためのプログラムコードであって、前記システムは、
アレイ光学系と、
複数の要素像を生成することが可能であるアレイディスプレイデバイスと、
仮想中心深度平面（ＣＤＰ）を表す第１の基準平面であって、前記ディスプレイ上の点源によって放出された光線が、前記ＣＤＰ上に像点を形成するように収束する、第１の基準平面と、
再構築された３Ｄ場面を視認するための視認窓を表す第２の基準平面と、
人間の眼のモデルを表す光学サブ区分と
を含み、
前記追跡することは、前記アレイディスプレイデバイスにおいて開始し、前記アレイ光学系を通して、前記アレイディスプレイデバイスおよびアレイ光学系の各要素に関する前記光学サブ区分まで実行される、プログラムコードと、
所定の値または値の範囲内の少なくとも第１のメトリック値を取得するために、前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた１つ以上のパラメータを調節するためのプログラムコードと
を備え、
前記第１のメトリック値は、前記明視野の光線方向サンプリングに対応する、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体。

Claims

インテグラルイメージング（ＩｎＩ）ベースの３次元（３Ｄ）ディスプレイシステムを設計する方法であって、前記方法は、
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムにおける明視野に関連付けられた光線の組を追跡することであって、前記システムは、
アレイ光学系と、
複数の要素像を生成することが可能であるアレイディスプレイデバイスと、
仮想中心深度平面（ＣＤＰ）を表す第１の基準平面であって、前記ディスプレイ上の点源によって放出された光線が、前記仮想ＣＤＰ上に像点を形成するように収束する、第１の基準平面と、
再構築された３Ｄ場面を視認するための視認窓を表す第２の基準平面と、
人間の眼のモデルを表す光学サブ区分と
を含み、
前記追跡することは、前記アレイディスプレイデバイスにおいて開始し、前記アレイ光学系を通して、前記アレイディスプレイデバイスおよびアレイ光学系の各要素に関する前記光学サブ区分まで実行される、ことと、
所定の値または値の範囲内の少なくとも第１のメトリック値を取得するために、前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた１つ以上のパラメータを調節することと
を含み、
前記第１のメトリック値は、前記明視野の光線方向サンプリングに対応する、方法。
前記第１のメトリック値は、前記明視野の所与の光線束の光線フットプリントのその近軸フットプリントからの変形を定量化する、請求項１に記載の方法。
前記第１のメトリック値は、前記第２の基準平面上の周辺光線の実位置と理論位置との間の平均ずれ距離の、前記近軸フットプリントの対角線幅に対する相対的比率に従って決定される、請求項２に記載の方法。
前記第１のメトリック値は、光線追跡によって取得される前記視認窓上の周辺光線の実位置と前記視認窓上のそれらの対応する近軸位置との差異に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた前記１つ以上のパラメータを調節することは、別の所定の値または値の範囲内の第２のメトリック値をさらに取得するために実行され、前記第２のメトリック値は、少なくとも前記アレイ光学系の近隣の要素によって誘発される変形を考慮する前記明視野の光線位置サンプリングに対応する、請求項１に記載の方法。
前記第２のメトリック値は、前記第２の基準平面から測定される中心物体野の主光線の実位置と理論位置との間の角度ずれに従って決定される、請求項５に記載の方法。
前記第２のメトリック値は、大域的歪み尺度を表す、請求項５に記載の方法。
前記第２のメトリック値は、前記仮想ＣＤＰ上の前記複数の要素像のある仮想要素像の中心位置のその近軸位置からのずれとして算出される、請求項５に記載の方法。
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムに関連付けられた前記１つ以上のパラメータを調節することは、各要素像の結像をさらに個々に最適化するために、前記明視野の前記光線位置サンプリングに対して実行される、請求項５に記載の方法。
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムは、前記アレイ光学系と前記第２の基準平面との間に位置付けられた接眼レンズをさらに含み、前記光線の組を追跡することは、前記接眼レンズを通して前記光線の組を追跡することを含む、請求項１に記載の方法。
前記アレイ光学系は、各々が複数のマイクロレンズを含む１つ以上のレンズレットアレイを備えている、請求項１に記載の方法。
前記ＩｎＩベースの３Ｄシステムは、ＩｎＩベースの頭部搭載型ディスプレイ（ＩｎＩベースのＨＭＤ）システムである、請求項１に記載の方法。
前記第１または前記第２のメトリックのうちの一方または両方に関する前記所定の値または値の範囲は、特定の像品質を達成するように選択される、請求項１に記載の方法。
前記第１または前記第２のメトリックのうちの一方または両方に関する前記所定の値または値の範囲は、前記第１または前記第２のメトリックに関する最適な設計基準を提供する最大値または最小値を表す、請求項１に記載の方法。
デバイスであって、
プロセッサと、
プロセッサ実行可能コードを記憶するメモリであって、前記プロセッサによって実行されると、請求項１～１４のいずれか１項に記載のＩｎＩベースの３Ｄディスプレイシステムを設計する方法を前記プロセッサに実施させる、メモリと
を備えている、デバイス。