WO2023153129A1 - 眼球装着型の表示装置、コンタクトレンズおよび表示装置を駆動する駆動方法 - Google Patents

Abstract

予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射するバックライトと、ホログラムパターンを形成し、バックライトから入射する光の位相を空間的に変調することにより、ホログラムパターンに対応する再生像を生成する空間光変調器とを備える眼球装着型の表示装置を提供する。バックライトおよび空間光変調器は、表示装置がユーザの眼球に装着された場合にユーザの角膜に沿うように、凸に湾曲した形状を有してもよい。

Description

眼球装着型の表示装置、コンタクトレンズおよび表示装置を駆動する駆動方法

　本発明は、眼球装着型の表示装置、コンタクトレンズおよび表示装置を駆動する駆動方法に関する。

　非特許文献１には、「The laser backlight emits vertically polarized laser light to illuminate the phase-only SLM. The phase-only SLM modulates the phase of the vertically polarized light and do not modulate the phase of the horizontally polarized light. The vertically polarized light is modulated to produce wavefront for the image generation. The polarizer transmits the horizontally polarized light from outer scenery, which is not modulated by the SLM.」（2 PROPOSED SYSTEM）と記載されている。
［先行技術文献］
［非特許文献］
　　［非特許文献１］　J. Sano, S.Liu, Y Nagahama, and Y Takaki, "Contact Lens Display Based on Holography," The 26th International Display Workshops (IDW '19), Sapporo, Hokkaido, Japan, 28 Nov. 2019.

一般的開示

　本発明の第１の態様においては、眼球装着型の表示装置を提供する。表示装置は、予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射するバックライトを備えてもよい。表示装置は、ホログラムパターンを形成し、前記バックライトから入射する前記光の位相を空間的に変調することにより、前記ホログラムパターンに対応する再生像を生成する空間光変調器を備えてもよい。

　前記バックライトは、凸に湾曲した形状または平坦な形状を有してもよい。

　前記空間光変調器は、凸に湾曲した形状または平坦な形状を有してもよい。

　前記バックライトおよび前記空間光変調器は、前記表示装置がユーザの眼球に装着された場合に前記ユーザの角膜に沿うように、凸に湾曲した形状を有してもよい。

　前記バックライトおよび前記空間光変調器は、前記表示装置がユーザの眼球に装着された場合に前記ユーザの角膜全体を覆ってもよい。

　表示装置は、偏光子を更に備えてもよい。前記バックライトは透明であってもよい。前記空間光変調器は、外光のうち前記偏光子を透過した成分の位相を変調せず、前記バックライトから入射する前記光の位相を変調してもよい。

　前記バックライトは、導波路と、前記導波路に設けられる薄膜回折格子と、前記導波路内に前記光を照射する光源とを有してもよい。

　前記薄膜回折格子は、前記光源から前記導波路内に照射される前記光を回折することにより、前記光を前記予め定められた領域内に収束させてもよい。

　前記薄膜回折格子は、ナノ構造の回折格子およびホログラム光学素子の少なくとも何れかを含んでもよい。

　前記薄膜回折格子の光結合効率は、前記光源からの前記光が前記導波路内に入射する位置に近いほど小さくてもよい。

　前記バックライトは、複数の前記光源を有し、前記複数の光源は、前記導波路の周囲において互いに異なる位置から前記導波路内に前記光を照射してもよい。

　前記光源は、レーザーまたはＬＥＤであってもよい。

　本発明の第２の態様においては、上記の何れかの表示装置と、前記表示装置を内包するレンズ基板とを備えるコンタクトレンズを提供する。

　本発明の第３の態様においては、バックライトおよび空間光変調器を有する眼球装着型の表示装置を駆動する駆動方法を提供する。駆動方法は、前記バックライトによって、予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射する出射段階を備えてもよい。駆動方法は、前記空間光変調器によって、ホログラムパターンを形成し、前記バックライトから入射する前記光の位相を空間的に変調することにより、前記ホログラムパターンに対応する再生像を生成する生成段階を備えてもよい。

　なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

一実施形態によるコンタクトレンズ１０がユーザの眼球３０に装着された状態を模式的に示す図である。 図１のコンタクトレンズ１０を含む領域を部分的に拡大した図である。 コンタクトレンズ１０の表示装置１００を駆動する駆動方法の一例を説明するためのフローチャートである。 比較例のコンタクトレンズ２０がユーザの眼球３０に装着された状態を模式的に示す図である。 別の実施形態によるコンタクトレンズ１０がユーザの眼球３０に装着された状態を模式的に示す図である。 図５のコンタクトレンズ１０を含む領域を部分的に拡大した図である。

　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

　図１は、一実施形態によるコンタクトレンズ１０がユーザの眼球３０に装着された状態を模式的に示す図である。眼球３０は、ユーザの右目であってもよく、左目であってもよい。コンタクトレンズ１０は、ユーザの左右の眼球３０のそれぞれに装着されてもよく、片方の眼球３０のみに装着されてもよい。なお、図１は、コンタクトレンズ１０を実線で示し、眼球３０を破線で示す。また、説明のための例示的な光線を細線の矢印で示す。以降の図においても同様とする。

　本実施形態によるコンタクトレンズ１０は、眼球装着型の表示装置１００と、レンズ基板１２とを備える。コンタクトレンズ１０の外形は、通常のコンタクトレンズと同様である。

　表示装置１００は、ホログラフィー技術を用いたディスプレイであり、ホログラムパターンを形成して、これに対応する再生像を表示装置１００から離れた位置に虚像として生成する。当該位置は、コンタクトレンズ１０を装着しているユーザの眼球３０がピント合わせできるほど十分に、例えば数センチから無限遠まで、表示装置１００から外界側に離れている。ユーザの眼球３０が当該虚像にピント合わせすると、眼球３０の網膜３７上に当該虚像の画像５０が結像される。表示装置１００はまた、外界からの光の一部の成分を透過する。これにより、コンタクトレンズ１０を装着しているユーザは、表示装置１００によって生成される再生像と外界とを同時に観察することができる。

　表示装置１００は、再生像を生成するための照明光として、予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を用いる。表示装置１００は、当該照明光として平面波を用いた全体的に平坦な空間光変調器を用いた場合に比べて、画角を拡大させ、眼球３０の網膜３７上により大きな画像５０を結像させる。

　レンズ基板１２は、透明で円形の板状体であり、コンタクトレンズ１０の輪郭を形成する。本出願において透明と称する場合、特に断らない限り、特定の波長に対して不可避な吸収分を除き、少なくとも可視広域について透明であることを指す。レンズ基板１２は、表示装置１００を内包する。そのため、表示装置１００は、外部に露出せず、コンタクトレンズ１０を装着したユーザの眼球３０に接触しない。レンズ基板１２はまた、レンズパワーを有してもよく、レンズパワーを有さなくてもよい。なお、以降の説明で表示装置１００と称する場合、表示装置１００単体を指してもよく、レンズ基板１２に内包された状態の表示装置１００、すなわちコンタクトレンズ１０を指してもよい。

　図２は、図１のコンタクトレンズ１０を含む領域を部分的に拡大した図である。図２において、眼球３０の一部を波線で省略している。また、細線で示す一部の光線上には、特定方向に偏光した直線偏光を説明するために、黒塗りの丸を示す。残りの一部の光線上には、当該特定方向に直交する方向に偏光した直線偏光を説明するために、当該光線と直角に交わる線を示す。コンタクトレンズ１０に入射する前の無偏光な外光を示す光線上には、当該黒塗りの丸と当該直角に交わる線の両方を示す。

　表示装置１００は、バックライト１１０と、空間光変調器１２０とを備える。本実施形態による表示装置１００は一例として、偏光子１３０と、駆動部１４０とを更に備える。本実施形態の表示装置１００は、ユーザの眼球３０に装着された場合に外界側から偏光子１３０、バックライト１１０、空間光変調器１２０の順で並ぶように構成されている。

　バックライト１１０は、上述の予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射する。予め定められた領域内に収束する空間的にコヒーレントな光は、例えば、眼球３０が作る全体の光学系における入射瞳の中心に向かうような光である。当該光は、球面波としてもよい。

　本実施形態によるバックライト１１０は、一例として、凸に湾曲した形状を有する。これにより、バックライト１１０は、表示装置１００がユーザの眼球３０に装着された場合に、ユーザの角膜３１に沿うことができる。バックライト１１０は、角膜３１に沿うように形成されることによって、角膜３１と同様に、眼球３０の水晶体３５の中心付近に光を収束させ易くなる。なお、この場合、バックライト１１０の曲率中心またはバックライト１１０が出射する光の収束位置が、角膜３１の曲率中心と一致するように、バックライト１１０が設計されてもよい。なお、本願明細書において、表示装置１００の任意の構成が凸に湾曲した形状を有すると説明する場合は、表示装置１００がユーザの眼球３０に装着された場合に凸面が外界側を向くことを意図する。

　バックライト１１０が凸に湾曲した形状を有する場合の好適な一例として、バックライト１１０は、表示装置１００がユーザの眼球３０に装着された場合に、ユーザの角膜３１全体を覆う。この場合、空間光変調器１２０は、ユーザの全視野に対して再生像を生成してもよい。なお、他の例として、バックライト１１０は、ユーザの角膜３１の一部のみを覆ってもよい。この場合、バックライト１１０は、例えばコンタクトレンズ１０と同心円の環状領域のみを覆ってもよい。

　本実施形態によるバックライト１１０はまた、一例として、透明である。例えば、バックライト１１０は、外光のうち、一部の波長成分を回折し、当該一部の波長成分以外のほとんどの波長成分に対しては回折効果を持たず透過するので、ほぼ透明とできる。

　本実施形態によるバックライト１１０はまた、一例として、導波路１１１と、導波路１１１に設けられる薄膜回折格子１１３と、導波路１１１内に空間的にコヒーレントな光を照射する光源１１５とを有する。導波路１１１の厚さは、例えば０．１ｍｍ程度である。導波路１１１は、バックライト１１０の輪郭を形成してもよく、すなわち凸に湾曲した形状を有してもよい。導波路１１１の内部では、光源１１５によって照射された光が全反射しながら伝搬する。

　薄膜回折格子１１３は、光源１１５から導波路１１１内に照射される光を回折することにより、当該光を、上述の予め定められた領域内に収束させる。薄膜回折格子１１３は、ナノ構造の回折格子およびホログラム光学素子の少なくとも何れかを含んでもよい。

　薄膜回折格子１１３は、一例として、コンタクトレンズ１０がユーザの眼球３０に装着された場合に導波路１１１の外界側あるいはその反対側に位置するように、導波路１１１に設けられる。薄膜回折格子１１３は、導波路１１１と一体的に形成されていてもよく、フィルム状に形成されて導波路１１１の表面に貼り付けられていてもよい。

　導波路１１１内には、光源１１５により、特定方向に偏光する直線偏光であって、特定の波長を有する空間的にコヒーレントな光が照射される。当該特定の波長は、表示装置１００が形成するホログラムパターンを計算するときに設定する光の波長と同じであり、例えば可視光領域の波長であってもよく、赤外光領域の波長であってもよい。薄膜回折格子１１３は、当該特定の波長を有する光を、予め定められた領域内に収束する波面に対して直交する方向に回折させる。なお、薄膜回折格子１１３は、当該特定の波長以外の波長を有する光に対しては、回折効果をもたず透過する。

　薄膜回折格子１１３の光結合効率は、光源１１５からの光が導波路１１１内に入射する位置に近いほど小さいことが好ましい。薄膜回折格子１１３の光結合効率、すなわち、入射した光を回折光に変換する効率を表す回折効率を、光源１１５からの距離が短いほど小さくなるように薄膜回折格子１１３を形成することにより、バックライト１１０から出射される光の光強度を均一化できる。同様の目的で、バックライト１１０は、複数の光源１１５を有し、複数の光源１１５は、導波路１１１の周囲において互いに異なる位置から導波路１１１内に光を照射してもよい。

　光源１１５は、少なくとも空間的にコヒーレントな光を放射する。光源１１５は、例えば半導体レーザであって、空間的にも時間的にもコヒーレントなレーザ光を放射してもよい。光源１１５は、例えばＬＥＤであって、空間的にコヒーレントな光を放射してもよい。

　空間光変調器１２０は、ホログラムパターンを形成する。空間光変調器１２０は、例えば、透過型の液晶素子であり、液晶層に接続されたマトリックス電極に印加される電圧値に応じて、２次元的なホログラムパターンを形成する。このような構成を有する空間光変調器１２０の厚さは、例えば１０μｍ程度である。なお、コンタクトレンズ１０のレンズ基板１２は酸素を透過させる必要があるため、液晶素子である空間光変調器１２０においては、封止剤などを使い、液晶そのものの中に酸素の影響が出ないようにすることが好ましい。

　空間光変調器１２０は、バックライト１１０から入射する空間的にコヒーレントな光の位相を空間的に変調することにより、当該ホログラムパターンに対応する再生像を生成する。上述の通り、バックライト１１０から入射する空間的にコヒーレントな光は、特定方向に偏光する直線偏光である。空間光変調器１２０はまた、外光のうち偏光子１３０を透過した成分の位相を変調せず、バックライト１１０から入射する空間的にコヒーレントな光の位相を変調する。

　空間光変調器１２０は、特定方向に偏光する光についてのみ、光の位相を２次元的に変調し、光の波面を制御するデバイスである。空間光変調器１２０は、当該特定方向に直交する方向に偏光する光については、光の位相を変調せずに透過する。空間光変調器１２０は、光の振幅を変調しない。より具体的には、空間光変調器１２０を光が透過する際に、ある程度の光吸収は起こるが、空間的にはほぼ均一なので、光の振幅はほとんど空間的に変調されない。

　空間光変調器１２０は、表示装置１００がユーザの眼球３０に装着され、眼球３０が当該再生像にピント合わせした場合に、上述の再生像の画像５０を、眼球３０の網膜３７上に結像させる。

　本実施形態による空間光変調器１２０は、一例として、凸に湾曲した形状を有する。これにより、空間光変調器１２０は、表示装置１００がユーザの眼球３０に装着された場合に、ユーザの角膜３１に沿うことができる。なお、この場合、空間光変調器１２０の曲率中心が、角膜３１の曲率中心と一致するように、空間光変調器１２０が設計されてもよい。

　空間光変調器１２０が凸に湾曲した形状を有する場合の好適な一例として、空間光変調器１２０は、表示装置１００がユーザの眼球３０に装着された場合に、ユーザの角膜３１全体を覆う。空間光変調器１２０およびバックライト１１０がユーザの角膜３１全体を覆うことにより、バックライト１１０から出射されて空間光変調器１２０で変調された光を、ユーザの眼球３０の角膜３１、虹彩３３および水晶体３５などで構成される全体の光学系に対して最大限の画角で収束させることができる。これにより、表示装置１００は、当該最大限の画角で収束した光を、水晶体３５を透過させて、最大限の画角で眼球３０の網膜３７上に投影することができ、ユーザの全視野に対して再生像を生成することができる。

　空間光変調器１２０は、一例として、画素ピッチを３～５μｍ程度にしてもよい。画素ピッチを小さくするに連れて、空間光変調器１２０の各点で回折する光の回折角が大きくなる。眼球３０の水晶体３５での光の広がりは、眼球３０の結像系における実質的な入射瞳径を与える。眼球３０の結像系において、入射瞳径を大きくするに連れて、ピントが合う奥行き範囲である被写界深度が小さくなる。そのため、空間光変調器１２０の画素ピッチを小さくすることにより、表示装置１００で立体表示した再生像の被写界深度を狭くすることができ、奥行き方向の特定の位置に再生像を表示することが可能になる。つまり、表示装置１００によれば、空間光変調器１２０の画素ピッチを小さくすることにより、表示装置１００を装着したユーザに対して、立体像を特定の位置でシャープに見せることができ、当該位置の前後の位置では当該立体像をボケた状態で見せることができる。

　偏光子１３０は、光の偏光を制御する。上述の通り、偏光子１３０は、外光のうち特定方向に偏光する成分を透過し、当該特定方向に直交する方向に偏光する成分を遮断する。当該特定方向は、空間光変調器１２０で位相が空間的な変調を受ける方向と直交する。換言すると、偏光子１３０を透過した成分の位相が、空間光変調器１２０で空間的に変調されないように、偏光子１３０および空間光変調器１２０のそれぞれの向き等が設計される。偏光子１３０の厚さは、例えば数μｍ～数十μｍである。

　駆動部１４０は、表示装置１００を駆動する。駆動部１４０は、メモリ、コントローラ、バッテリ等を含んでもよい。駆動部１４０のメモリ、コントローラ、バッテリ等は、一体化されて実装されていてもよく、複数個として実装されていてもよい。

　駆動部１４０は、例えば、１または複数のホログラムパターンのそれぞれに対応する電圧値の情報を記憶している。駆動部１４０は、バックライト１１０の光源１１５および空間光変調器１２０に電気的に接続され、これらを制御する。例えば、駆動部１４０は、光源１１５へと供給する電力を制御することにより、光源１１５から発する光を制御する。駆動部１４０はまた、１または複数のホログラムパターンのそれぞれに対応する電圧値の情報に基づいて、空間光変調器１２０のマトリックス電極に印加する電圧を制御することにより、空間光変調器１２０に形成するホログラムパターンを制御する。駆動部１４０はまた、空間光変調器１２０のマトリックス電極に印加する電圧を制御することにより、ホログラムパターンに対応する再生像を立体表示させる奥行き方向の位置を制御してもよい。

　駆動部１４０は、例えば電力を蓄電するように構成されている。駆動部１４０は、外部の給電装置から無線で給電されてもよく、この場合、駆動部１４０は受電用のアンテナを含んでもよい。なお、駆動部１４０は、表示装置１００がユーザの眼球３０に装着された場合に駆動部１４０がユーザの視野内に位置しないように、レンズ基板１２の外周側に配置されてもよい。

　図３は、表示装置１００を駆動する駆動方法の一例を説明するためのフローチャートである。図３のフローは、一例として、ユーザがコンタクトレンズ１０の表示装置１００への充電を完了させたことにより開始する。

　コンタクトレンズ１０の表示装置１００は、空間光変調器１２０に形成させるホログラムパターン、および、当該ホログラムパターンに対応する再生像を立体表示させる奥行き方向の表示位置を制御するために必要な電圧値の情報を取得する準備段階を実行する（ステップＳ１０１）。表示装置１００は、当該情報を予め記憶している。ホログラムパターンおよび表示位置は、一例として、ユーザによって指定されたものであってもよい。

　表示装置１００は、バックライト１１０によって、予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射する出射段階を実行する（ステップＳ１０２）。具体的な一例として、バックライト１１０の光源１１５は、直線偏光の球面波であるコヒーレント光を、球面形状を有する導波路１１１内に照射する。導波路１１１内に照射されたコヒーレント光は、導波路１１１内で全反射しながら伝搬しつつ、導波路１１１に設けられた薄膜回折格子１１３によって、予め定められた領域内、例えば表示装置１００がユーザの眼球３０に装着された状態において水晶体３５の中心付近の領域内に収束する球面波の波面に垂直な方向へ回折され、空間光変調器１２０側に出射する。薄膜回折格子１１３の光結合効率が、光源１１５からの光が導波路１１１内に入射する位置に近いほど小さくすることで、導波路１１１の空間光変調器１２０側の各点から出射する光の強度は均一化される。

　表示装置１００は、空間光変調器１２０によって、ホログラムパターンを形成し、バックライト１１０から入射する空間的にコヒーレントな光の位相を空間的に変調することにより、当該ホログラムパターンに対応する再生像を生成する生成段階を実行し（ステップＳ１０３）、当該フローは終了する。ステップＳ１０３で形成されるホログラムパターンと、生成される再生像の奥行き方向の表示位置は、ステップＳ１０１の準備段階で取得された情報に対応する。図３のフローが実行された表示装置１００をユーザが自身の眼球３０に装着し、ユーザの眼球３０が当該再生像にピント合わせした場合、ユーザの眼球３０の網膜３７上には当該再生像に対応する画像５０が結像される。これにより、コンタクトレンズ１０を装着しているユーザは、表示装置１００によって生成される再生像と外界とを同時に観察することができる。なお、外光のうち偏光子１３０を透過する成分は、空間光変調器１２０によって位相を空間的に変調されないため、空間光変調器１２０により外界の画像にボケが生じることはない。なお、表示装置１００は、奥行きを感じさせる立体像を形成することもできる。

　図４は、比較例のコンタクトレンズ２０がユーザの眼球３０に装着された状態を模式的に示す図である。比較例のコンタクトレンズ２０は、照明光として平面波を用いた全体的に平坦な空間光変調器２１を備える。図４に示すように、照明光に平面波を用いた平坦な空間光変調器２１を用いた場合、画角を拡大するためには、空間光変調器２１の画素ピッチを小さくして、空間光変調器の各点で回折される光の回折角を大きくし、光をユーザの網膜３７全体に広げる必要がある。当該画素ピッチは３μｍ程度までしか小さくすることができないため、当該比較例では、図４に示すように、画角を殆ど拡大することができず、画像５０は網膜３７上の一部にしか形成されない。また、照明光として平面波を用いた全体的に平坦な空間光変調器２１の場合、空間光変調器を大きくしても、画角は大きくならない。より具体的には、空間光変調器を大きくすると、図４から分かるように、水晶体３５での光の広がりが大きくなるため眼球３０の結像系の実質的な入射瞳が大きくなり、立体表示の再生像の被写界深度を狭くする効果をもつが、空間光変調器を大きくしても画角は大きくならない。

　これに対して本実施形態による表示装置１００によれば、予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射し、当該光の位相をホログラムパターンによって空間的に変調することにより、当該ホログラムパターンに対応する再生像を生成する。当該構成を備える表示装置１００によれば、図１に示すように、空間光変調器１２０上の各点から出射した当該光は、ユーザの眼球３０内で収束し、当該領域の一例として水晶体３５の中心領域を通り、水晶体３５の中心領域に対して当該各点と対称な網膜３７上の位置に投影される。このように、表示装置１００によれば、上述の比較例と比べて画角をはるかに拡大させ、当該光を眼球３０の網膜３７全体に広げ、網膜３７上に大きな画像５０を結像させることができる。表示装置１００によれば、画角を大きくするために、上述の比較例のように空間光変調器１２０の画素ピッチを小さくする必要が無い。そもそも、表示装置１００では、上述の比較例とは異なり、空間光変調器１２０の画素ピッチと画角との間に因果関係が無い。また、表示装置１００においては、照明光として予め定められた領域内に収束する光を用いることに加えて、空間光変調器１２０等をユーザの角膜３１に沿って大きくすることによって、画角をより一層大きくすることができる。一例として、表示装置１００は、バックライト１１０および空間光変調器１２０を凸に湾曲した形状とすることにより、空間光変調器１２０等をユーザの角膜３１に沿って大きくして画角をより一層大きくすることができる。

　以上の実施形態の説明において、光源１１５は、例として半導体レーザまたはＬＥＤとした。特に光源１１５にレーザーを用いる場合には、レーザー光は空間的にも時間的にもコヒーレンスが高いので、ボケも無く、より正確にホログラムパターンに対応した再生像を生成できる。このように、バックライト１１０は、空間的にコヒーレントな光として、レーザー光を出射してもよく、ＬＥＤ光を出射してもよい。

　以上の実施形態の説明において、表示装置１００は、凸に湾曲した形状を有し、これによってユーザの眼球３０の角膜３１に沿う構成として説明した。これに代えて、表示装置１００は、バックライト１１０から球面波を照射する場合には、平坦な形状を有してもよい。例えば、別の実施形態によるコンタクトレンズ１０は、平坦な形状の表示装置２００を備え、バックライト１１０から球面波を照射してもよい。図５には、別の実施形態によるコンタクトレンズ１０がユーザの眼球３０に装着された状態を模式的に示し、図６には、図５のコンタクトレンズ１０を含む領域を部分的に拡大して示す。別の実施形態による表示装置２００は、全体として平坦な形状を有する点、すなわちバックライト１１０、空間光変調器１２０および偏光子１３０が平坦な形状を有する点を除いて、上記の実施形態による表示装置１００と同様の機能および構成を備え、同様の構成には同じ参照番号を付し、重複する説明を省略する。別の実施形態によるコンタクトレンズ１０においては、表示装置２００を凸に湾曲した形状を有するレンズ基板１２に内包させることを考慮して表示装置２００の直径を１ｍｍ程度にすると、２０°程度の画角の画像５０を網膜３７上に結像できる。

　以上の実施形態の説明において、表示装置１００は、駆動部１４０を備える構成として説明した。これに代えて、表示装置１００は、駆動部１４０におけるメモリやコントローラの機能を備えずに、外部の制御装置によって無線で制御されてもよい。この場合、制御装置は、駆動部１４０におけるメモリやコントローラの機能を有してもよい。制御装置は、ユーザが所持しているスマートフォンや、ユーザが装着しているウェアラブルデバイスなどであってもよい。

　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０　コンタクトレンズ
１２　レンズ基板
２０　コンタクトレンズ
２１　空間光変調器
３０　眼球
３１　角膜
３３　虹彩
３５　水晶体
３７　網膜
５０　画像
１００、２００　表示装置
１１０　バックライト
１１１　導波路
１１３　薄膜回折格子
１１５　光源
１２０　空間光変調器
１３０　偏光子
１４０　駆動部

Claims (14)

1. 　眼球装着型の表示装置であって、
   　予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射するバックライトと、
   　ホログラムパターンを形成し、前記バックライトから入射する前記光の位相を空間的に変調することにより、前記ホログラムパターンに対応する再生像を生成する空間光変調器と
   を備える表示装置。
2. 　前記バックライトは、凸に湾曲した形状または平坦な形状を有する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 　前記空間光変調器は、凸に湾曲した形状または平坦な形状を有する、
   請求項１または２に記載の表示装置。
4. 　前記バックライトおよび前記空間光変調器は、前記表示装置がユーザの眼球に装着された場合に前記ユーザの角膜に沿うように、凸に湾曲した形状を有する、
   請求項１に記載の表示装置。
5. 　前記バックライトおよび前記空間光変調器は、前記表示装置がユーザの眼球に装着された場合に前記ユーザの角膜全体を覆う、
   請求項２から４の何れか一項に記載の表示装置。
6. 　偏光子を更に備え、
   　前記バックライトは透明であり、
   　前記空間光変調器は、外光のうち前記偏光子を透過した成分の位相を変調せず、前記バックライトから入射する前記光の位相を変調する、
   請求項１から５の何れか一項に記載の表示装置。
7. 　前記バックライトは、導波路と、前記導波路に設けられる薄膜回折格子と、前記導波路内に前記光を照射する光源とを有する、
   請求項１から６の何れか一項に記載の表示装置。
8. 　前記薄膜回折格子は、前記光源から前記導波路内に照射される前記光を回折させることにより、前記光を前記予め定められた領域内に収束させる、
   請求項７に記載の表示装置。
9. 　前記薄膜回折格子は、ナノ構造の回折格子およびホログラム光学素子の少なくとも何れかを含む、
   請求項７または８に記載の表示装置。
10. 　前記薄膜回折格子の光結合効率は、前記光源からの前記光が前記導波路内に入射する位置に近いほど小さい、
    請求項７から９の何れか一項に記載の表示装置。
11. 　前記バックライトは、複数の前記光源を有し、前記複数の光源は、前記導波路の周囲において互いに異なる位置から前記導波路内に前記光を照射する、
    請求項７から１０の何れか一項に記載の表示装置。
12. 　前記光源は、レーザーまたはＬＥＤである、
    　請求項７から１１の何れか一項に記載の表示装置。
13. 　請求項１から１２の何れか一項に記載の表示装置と、
    　前記表示装置を内包するレンズ基板と
    を備えるコンタクトレンズ。
14. 　バックライトおよび空間光変調器を有する眼球装着型の表示装置を駆動する駆動方法であって、
    　前記バックライトによって、予め定められた領域内に収束する、空間的にコヒーレントな光を出射する出射段階と、
    　前記空間光変調器によって、ホログラムパターンを形成し、前記バックライトから入射する前記光の位相を空間的に変調することにより、前記ホログラムパターンに対応する再生像を生成する生成段階と
    を備える駆動方法。

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