WO2025206367A1 - 照明装置、アイトラッカー、及び表示装置 - Google Patents
照明装置、アイトラッカー、及び表示装置Info
- Publication number
- WO2025206367A1 WO2025206367A1 PCT/JP2025/012951 JP2025012951W WO2025206367A1 WO 2025206367 A1 WO2025206367 A1 WO 2025206367A1 JP 2025012951 W JP2025012951 W JP 2025012951W WO 2025206367 A1 WO2025206367 A1 WO 2025206367A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- light
- light guide
- lighting device
- reflector
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/02—Viewing or reading apparatus
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C11/00—Non-optical adjuncts; Attachment thereof
Definitions
- This disclosure relates to lighting devices, eye trackers, and display devices.
- Eye trackers are widely used.
- An eye tracker is a device that detects gaze direction.
- An eye tracker includes multiple light sources and an imaging device.
- the multiple light sources are positioned in front of the eyeball.
- the imaging device captures the image of the light sources reflected on the cornea of the eyeball.
- Each light source is captured as a light-emitting point.
- the gaze direction changes, the relative positions of the multiple light-emitting points captured by the imaging device and the pupil change.
- the gaze direction can be detected based on the relative positions of the multiple light-emitting points and the pupil.
- the eye tracker may include a wearable device such as glasses, goggles, or a helmet. Multiple light sources and imaging devices may be held in the wearable device.
- Eye trackers can be used to generate virtual reality (VR) images or augmented reality (AR) images.
- the eye tracker can be incorporated into a wearable display device.
- Eye trackers require multiple light-emitting points to be placed around the position directly facing the eyeball. Increasing the number of light-emitting points can improve the accuracy with which the eye tracker detects gaze direction.
- a light source forms a single light-emitting point.
- each light source includes a light-emitting element such as an LED and a diffractive optical element that adjusts the light distribution of the light-emitting element.
- a lighting device includes: 1.
- a lighting device for an eye tracker comprising: A light source and a reflector that reflects the light emitted from the light source, The reflector reflects the light at a plurality of light emitting portions positioned at intervals around a reference position directly facing the eyeball.
- FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3A, showing yet another example of the arrangement of the light guide on the holder.
- FIG. 4D is a plan view showing an example of the overall configuration of the display device.
- FIG. 4E is a cross-sectional view of the display device shown in FIG. 4D taken along line AA, illustrating the display device shown in FIG. 4C.
- FIG. 4F is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4E, showing another example of the overall configuration of the display device.
- FIG. 4G is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4E, showing yet another example of the overall configuration of the display device.
- FIG. 18A is a plan view showing an example of an incident area of light from a light source onto a reflector.
- FIG. 18B is a plan view showing another example of an incident region of the reflector on which light from the light source is incident.
- FIG. 18C is a plan view showing yet another example of an incident region of the reflector on which light from the light source enters.
- FIG. 18D is a plan view showing still another example of an incident region of the reflector on which light from the light source enters.
- FIG. 18E is a plan view showing yet another example of an incident region of the reflector on which light from the light source enters.
- FIG. 18F is a plan view showing yet another example of an incident region of the reflector on which light from the light source enters.
- FIG. 18A is a plan view showing an example of an incident area of light from a light source onto a reflector.
- FIG. 18B is a plan view showing another example of an incident region of the reflector on which light from the light source is
- One embodiment of the present disclosure relates to the following items ⁇ 1> to ⁇ 36>.
- a lighting device for an eye tracker comprising: A light source and a light guide that guides the light emitted from the light source, The light guide is positioned around a reference position facing the eyeball, The light guide includes a plurality of light-emitting portions that emit the light.
- the light guide includes a light guide core portion through which the light travels, and a light extraction element provided in the light guide core portion in the light emitting portion,
- the light extraction element includes at least one of a scattering layer, a textured surface, a microlens array, a convex portion, and a concave portion.
- the light guide includes a light guide core through which the light travels,
- ⁇ 5> The lighting device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the light guide includes a light guide core portion through which the light travels, and a cladding portion that covers the light guide core portion.
- ⁇ 6> The illumination device according to ⁇ 5>, wherein the refractive index of the cladding portion is smaller than the refractive index of the light-guiding core portion.
- ⁇ 8> The lighting device according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 7>, wherein the light-guiding core is exposed from the cladding in the light-emitting section.
- ⁇ 9> The lighting device according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 8>, wherein the light guide includes a light-shielding layer that covers the cladding portion.
- ⁇ 11> The lighting device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the light source includes a light emitter disposed opposite an end of the light guide in a longitudinal direction.
- ⁇ 13> The lighting device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12>, wherein the light source includes a plurality of light emitters.
- the light source includes a first light source and a second light source spaced apart from each other;
- the light guides include a first light guide and a second light guide spaced apart from each other; the first light guide guides the light emitted from the first light source; the second light guide guides the light emitted from the second light source;
- the lighting device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>, wherein the reference position is located between the first light guide and the second light guide.
- a wearing device to be worn on the head, The lighting device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 14>, wherein the mounting device includes a holder that holds the light guide.
- the light guide body includes a light guide core portion through which the light travels and a cladding portion that covers the light guide core portion,
- the light guide includes a light guide core through which the light travels, and a scattering layer located on the light guide core in the light emitting section,
- the light emitting unit further includes a reflector disposed facing the light guide, The lighting device according to ⁇ 15>, wherein the reflector is fixed to the light guide and the holder.
- an imaging device held by the wearing device and configured to image the eyeball.
- ⁇ 20> a control device that calculates the direction of the line of sight of the eyeball based on the image pickup result of the image pickup device;
- the wearing device includes a wearing tool to be worn on a head, and one or more of a display panel, an optical element, and a light-transmitting plate held by the wearing tool;
- the display device, wherein one or more of the display panel, the optical element, and the light-transmitting plate includes a holder that holds the light guide.
- a lighting device for an eye tracker comprising: A light source and a reflector that reflects the light emitted from the light source, The reflector reflects the light at a plurality of light-emitting elements positioned at intervals around a reference position directly facing the eyeball.
- the reflector includes a reflective member extending linearly around the reference position.
- ⁇ 24> The lighting device according to ⁇ 22> or ⁇ 23>, wherein the reflector includes a plurality of reflective members positioned at intervals around the reference position.
- ⁇ 25> ⁇ 25>.
- the lighting device according to any one of ⁇ 22> to ⁇ 24>, wherein the reflector reflects light from the light source in a direction other than a specular reflection direction at a maximum radiance in at least one of the plurality of light-emitting units.
- ⁇ 26> The lighting device according to any one of ⁇ 22> to ⁇ 25>, wherein the reflector includes one or more of a metal layer, a diffractive optical element, and a cholesteric liquid crystal structure layer.
- ⁇ 27> The illumination device according to ⁇ 26>, wherein the diffractive optical element includes a reflective relief hologram or a volume hologram.
- the light source includes a light-emitting body that emits light, and a light control member that directs the light from the light-emitting body to the plurality of light-emitting portions.
- the light control member includes at least one of a microlens array and a diffractive optical element;
- each of the plurality of light-emitting units has one or more of a circular shape, an elliptical shape, a square shape, a star shape, and a cross shape.
- a wearing device to be worn on the head, The lighting device according to any one of ⁇ 22> to ⁇ 31>, wherein the mounting device includes a holder that holds the reflector.
- ⁇ 33> The lighting device according to ⁇ 32>, wherein the reflector is provided on a convex portion or a concave portion of the holding portion.
- ⁇ 34> ⁇ 32> or ⁇ 33>, and the lighting device according to ⁇ 32> or ⁇ 33>; an imaging device held by the wearing device and configured to image the eyeball.
- ⁇ 35> a control device that calculates the direction of the line of sight of the eyeball based on the image pickup result of the image pickup device;
- the lighting device includes a wearing tool to be worn on a head, and one or more of a display panel, an optical element, and a light-transmitting plate held by the wearing tool;
- the display device wherein one or more of the display panel, the optical element, and the light-transmitting plate includes a holder that holds the reflector.
- Figures 1A to 1C show application examples of the eye tracker 20 according to the first and second embodiments.
- Figures 2 to 11B are diagrams for explaining the first embodiment.
- Figures 12 to 20D are diagrams for explaining the second embodiment.
- the eye tracker 20 is a device that detects the gaze direction 98 of a target human.
- the eye tracker 20 is a gaze detection device.
- the eye tracker 20 and the lighting device 30 may include a wearable device 40.
- the eye tracker 20 includes an illumination device 30 and an imaging device 22.
- the illumination device 30 includes a plurality of light-emitting units 35.
- the plurality of light-emitting units 35 are scattered in an area surrounding a reference position 99 directly facing the eyeball 91.
- the imaging device 22 captures an image of the eyeball 91.
- the plurality of light-emitting units 35 are reflected on the cornea 92.
- a glare image 35X of the light-emitting units 35 can be observed on the cornea 92.
- the plurality of glare images 35X may be observed around the pupil 93 of the eyeball 91.
- the imaging device 22 captures an image of the light-emitting portion 35 reflected in the eyeball 91.
- the imaging device 22 also captures an image of the pupil 93.
- the imaging device 22 captures a reflected image 35X of the light-emitting portion 35 on the cornea 92.
- the imaging device 22 is not particularly limited.
- the imaging device 22 may be a camera including a CCD sensor.
- the imaging device 22 may be a camera including a CMOS sensor.
- the eyeball 91 is not spherical.
- the cornea 92 of the eyeball 91 bulges in the area facing the pupil 93 and iris 94.
- the pupil 93 is located at the center of the bulge. Therefore, as shown by the dashed dotted lines in Figures 4A and 16A, when the gaze direction 98 changes, the relative position of the pupil 93 and the reflected images 35X of the multiple light-emitting elements 35 identified from the imaging results of the imaging device 22 changes.
- the eye tracker 20 detects the gaze direction 98 based on the relative positions of the multiple light-emitting elements 35 and the pupil 93 observed on the cornea 92 of the eyeball 91.
- Increasing the number of light-emitting units 35 can improve the accuracy of detecting the gaze direction 98.
- the accuracy of detecting the gaze direction 98 can be improved.
- the accuracy of detecting the gaze direction 98 can be improved.
- the accuracy of detecting the gaze direction 98 can be improved. In other words, by emitting light from each light-emitting unit 35 toward the area on the cornea 92 that faces the pupil 93 and iris 94, the accuracy of detecting the gaze direction 98 can be improved.
- the eye tracker 20 may further include a control device 24.
- the control device 24 may be electrically connected to the image capture device 22 via wiring 26 (see Figure 4A).
- the control device 24 may be electrically connected to the light source 50 of the lighting device 30 via wiring 26.
- the control device 24 may calculate the direction of the gaze of the eyeball based on the imaging data acquired by the image capture device 22.
- the control device 24 may detect the gaze direction 98 based on the position of the reflected image 35X of the multiple light-emitting elements 35 reflected in the eyeball 91.
- the control device 24 may be configured with hardware such as a CPU. At least a portion of the control device 24 may be configured with software. A portion of the control device 24 may be located physically separate. Some of the components of the control device 24 may be able to cooperate with other components by communicating over a network.
- the control device 24 may be a device whose some components are able to communicate with other components over an external network, for example, a server or database on the cloud.
- the lighting device 30 may include a wearable device 40.
- the wearable device 40 is worn by a subject whose gaze direction 98 is to be detected.
- the wearable device 40 is worn on the subject's head.
- the eye tracker 20 detects the gaze direction of the wearer 90 wearing the wearable device 40.
- the wearing device 40 which holds the light guide 60 and reflector 80 that form the light-emitting unit 35, is placed at a predetermined position on the head of the wearer 90.
- the wearing device 40 also holds the image capturing device 22. That is, the light-emitting unit 35 and image capturing device 22 of the lighting device 30 are placed at a predetermined position relative to the head of the wearer 90. Therefore, by using the light-emitting unit 35 and image capturing device 22, the line of sight direction 98 of the wearer 90 can be detected with high accuracy.
- the wearing device 40 includes a wearing fixture 41.
- the wearing device 40 is goggles 42.
- the wearing device 40 includes the goggles 42 as the wearing fixture 41.
- the goggles 42 may include a frame 42A and a wearing holder 42B.
- the wearing holder 42B holds the frame 42A in a predetermined position on the wearer 90.
- the wearing holder 42B may be configured as a belt or the like.
- the wearing device 40 shown in Figures 1A to 1C may constitute a wearable display device 10.
- the display device 10 may display images such as virtual reality (VR) images, augmented reality (AR), and mixed reality (MR).
- the wearing device 40 constituting the display device 10 may include one or more of a display panel 12, an optical element 14, and a light-transmitting plate 16, along with a wearing device 41.
- the display panel 12, the optical element 14, and the light-transmitting plate 16 may be held by the wearing device 41.
- the display panel 12, the optical element 14, and the light-transmitting plate 16 may be held by the wearing device 41 and positioned facing the eyes of the wearer 90.
- Examples of the optical element 14 include a lens, a prism, a diffractive optical element, etc.
- One or more of the display panel 12, the optical element 14, and the light-transmitting plate 16 may be the holder 31 that holds the light guide 60 or the reflector 80.
- the wearing device 40 that constitutes the display device 10 may include a control device 18.
- the control device 18 may form a VR image, an AR image, an MR image, etc. based on the gaze direction 98 detected by the eye tracker 20.
- the control device 18 may be configured with hardware such as a CPU. At least a portion of the control device 18 may be configured with software. A portion of the control device 18 may be located physically separate. Some of the components of the control device 18 may be able to cooperate with other components by communicating over a network.
- the control device 18 may be a device whose some components are able to communicate with other components over an external network, for example, a server or database on the cloud.
- the control device 18 may be configured as separate hardware from the control device 24 of the eye tracker 20, or may share at least a portion of it.
- the lighting device 30 for the eye tracker 20 includes a light source 50 and a light guide 60.
- the light source 50 emits light.
- the light emitted from the light source 50 is incident on the light guide 60.
- the lighting device 30 may include multiple light guides 60.
- the light guides 60 are positioned around a reference position 99.
- the reference position 99 is directly opposite the pupil 93 of the eyeball 91 facing forward.
- the light guide 60 includes multiple light-emitting elements 35 that emit light.
- the multiple light-emitting elements 35 are positioned at intervals along the longitudinal direction of the light guide 60.
- the front direction is the direction in which the face of the wearer 90 is facing. In some drawings used to explain the first and second embodiments, the front direction is illustrated as the first direction D1.
- the second direction D2 is the left-right direction of the face of the wearer 90.
- the third direction D3 is the up-down direction of the face of the wearer 90.
- the eye tracker 20 shown in FIG. 2 includes a light source 50 and light guide 60 for the right eye, and a light source 50 and light guide 60 for the left eye.
- the illustrated eye tracker 20 can detect the gaze direction 98 of the right eye and can detect the gaze direction 98 of the left eye.
- the first embodiment is not limited to this example.
- the eye tracker 20 may include only one of the light source 50 and light guide 60 for the right eye and the light source 50 and light guide 60 for the left eye.
- Figures 3A to 11 show the eye tracker 20 and lighting device 30 for the right eye.
- the eye tracker 20 and lighting device 30 for the right eye and the eye tracker 20 and lighting device 30 for the left eye may be configured symmetrically.
- the eye tracker 20 and lighting device 30 for the right eye and the eye tracker 20 and lighting device 30 for the left eye may be configured identically.
- the light source 50 may face the end of the linearly extending light guide 60.
- the light source 50 may face the end face of the linearly extending light guide 60 from the longitudinal direction 60LD of the light guide 60.
- the light source 50 may include a light emitter 52 arranged facing the end face of the light guide 60 in the longitudinal direction 60LD.
- the light source 50 may be located between the ends of the two light guides 60. In the example shown in FIG. 3A, the light source 50 faces the end faces of the two light guides 60 and emits light into the two light guides 60.
- the light source 50 may face the side of the linearly extending light guide 60.
- the light source 50 may include a light emitter 52 arranged facing the light guide 60 in a direction perpendicular to the longitudinal direction 60LD of the light guide 60.
- the lighting device 30 may include a single light source 50. As shown in Figures 3A and 3B, the lighting device 30 may include multiple light sources 50. The multiple light sources 50 may be positioned apart from each other. The number of light sources 50 included in the lighting device 30 may be smaller than the number of light-emitting units 35 included in the lighting device 30. In the example shown in Figures 3A and 3B, the lighting device 30 includes two light sources 50. In the example shown in Figures 3A and 3B, the light guide 60 includes eight light-emitting units 35.
- the lighting device 30 may include multiple light emitters (light sources) 52.
- One light source 50 may include multiple light emitters 52.
- the light source 50 shown in FIG. 5 includes multiple light emitters 52.
- One light source 50 may include multiple light emitters 52 provided on a single substrate 53.
- the substrate 53 may be a glass epoxy substrate or a polyimide substrate.
- the wavelength of the light emitted from the light-emitting body 52 is not particularly limited.
- the light emitted from the light-emitting body 52 may be infrared light.
- the wearer (subject) 90 can observe their surroundings without being adversely affected by the light from the light-emitting unit 35.
- the wavelength of the infrared light emitted from the light source 50 and the light-emitting body 52 may be 700 nm or more and 3000 nm or less, 750 nm or more and 1000 nm or less, or 830 nm or more and 950 nm or less.
- the light guide 60 guides the light emitted from the light source 50.
- the light guide 60 forms a plurality of light-emitting sections 35.
- the light-emitting sections 35 are sections (areas or positions) from which light is emitted from the light guide 60.
- the light guide 60 is positioned around the reference position 99.
- the light guide 60 may surround the reference position 99 from all sides.
- the angular range in which the light guide 60 surrounds the reference position 99 may be 30° or more, 90° or more, or 180° or more.
- the number of light-emitting units 35 can be increased.
- the light-emitting units 35 can be positioned in appropriate positions. This improves the detection accuracy of the line of sight direction 98.
- the angular range in which the light guide 60 surrounds the reference position 99 is not particularly limited.
- the angular range in which the light guide 60 surrounds the reference position 99 may be 360° or less.
- the angular range in which the light guide 60 surrounds the reference position 99 may be 30° or more and 360° or less, 90° or more and 360° or less, or 180° or more and 360° or less.
- the lighting device 30 shown in FIG. 3A includes two light guides 60 (a first light guide 60A and a second light guide 60B).
- the lighting device 30 includes two light sources 50.
- Each light source 50 is located between the longitudinal ends of the two light guides 60. Light from each light source is incident on the two light guides 60.
- the number of light guides 60 included in the lighting device 30 is not particularly limited.
- the number of light guides 60 included in the lighting device 30 may be 1, 2, 3, 4, or 5 or more.
- the number of light guides 60 included in the lighting device 30 may be 2 to 12, 3 to 12, 4 to 12, or 5 to 12.
- the light source 50 includes a light emitter 52 that faces the light guide 60 from the side.
- the angular range in which the light guide 60 surrounds the reference position 99 is 360°.
- the example shown in FIG. 3B improves the degree of freedom in arranging the light emitters 35. An appropriate number of light emitters 35 can be arranged in appropriate positions. This improves the accuracy of detecting the line of sight direction 98.
- the lighting device 30 shown in Figure 3B includes one annular light guide 60.
- the lighting device 30 includes two light sources 50.
- the light source 50 may include a first light source 50A and a second light source 50B.
- the first light guide 60A guides light emitted from the first light source 50A.
- the second light guide 60B guides light emitted from the second light source 50B.
- the reference position 99 is located between the first light guide 60A and the second light guide 60B.
- the first light guide 60A may extend in a curved shape.
- the second light guide 60B may extend in a curved shape.
- the reference position 99 may be located inside the curve that forms the first light guide 60A, in other words, on the center side of the curvature of the curve that forms the first light guide 60A.
- the reference position 99 may be located inside the curve that forms the second light guide 60B, in other words, on the center side of the curvature of the curve that forms the second light guide 60B.
- the degree of freedom in the placement of the light guide 60 can be improved. This therefore improves the degree of freedom in the placement of the light-emitting unit 35, allowing the light-emitting unit 35 to be positioned appropriately. This improves the accuracy with which the eye tracker 20 detects the gaze direction 98.
- the lighting device 30 may include separate light guides 60 for the right eye and left eye.
- the lighting device 30 may include separate light guides 60 around two reference positions 99.
- the lighting device 30 may include light guides 60 for the right eye and the left eye.
- one light guide 60 may be positioned around two reference positions 99.
- the holding portion 31 for the right eye and the holding portion 31 for the left eye may be separate, as shown in Figures 3E and 3F, or may be integrated.
- the post-wearing portion 41 for the right eye and the post-wearing portion 41 for the left eye may be separate, as shown in Figures 3E and 3F, or may be integrated.
- the light guide 60 includes a first light guide 60A and a second light guide 60B.
- Each of the first light guide 60A and the second light guide 60B is positioned around one reference position 99 and around the other reference position 99.
- Each of the first light guide 60A and the second light guide 60B guides light emitted toward both the right eyeball and the left eyeball.
- the first light guide 60A is positioned at one reference position 99 facing the first side in the third direction D3, and is positioned at the other reference position 99 facing the first side in the third direction D3.
- the second light guide 60B is positioned at one reference position 99 facing the second side in the third direction D3, and is positioned at the other reference position 99 facing the second side in the third direction D3.
- the first light guide 60A is positioned facing one reference position 99 from a first side in the third direction D3, passes between one reference position 99 and the other reference position 99, and is positioned facing the other reference position 99 from a second side in the third direction D3.
- the second light guide 60B is positioned facing one reference position 99 from a second side in the third direction D3, passes between one reference position 99 and the other reference position 99, and is positioned facing the other reference position 99 from a first side in the third direction D3.
- the first light guide 60A and the second light guide 60B both pass between two reference positions 99, but may be spaced apart from each other.
- multiple light guides 60 are positioned spaced apart from one another around a single reference position 99.
- the multiple light guides 60 are not limited to the first light guide 60A and the second light guide 60B.
- the number of multiple light guides 60 positioned spaced apart from one another around a single reference position 99 may be two, three, or four.
- the radius of curvature of each light guide 60 can be increased.
- Each light guide 60 can also be linear. This can promote light guidance using total reflection at the light guide 60. This can suppress unintentional emission of light from the light guide 60, i.e., light leakage.
- the light guide 60 may be elongated.
- the illustrated light guide 60 has a longitudinal direction 60LD.
- the light guide 60 extends elongated along the longitudinal direction 60LD.
- a light guide 60 having a longitudinal direction 60LD can efficiently guide light to the light-emitting unit 35. Light that enters the light guide 60 travels inside the part that forms the light guide path by being reflected at the interface formed by the outer surface (outer contour) of the part that forms the light guide path.
- the reflection at this interface may be total reflection.
- Total reflection can avoid reflection loss.
- Total reflection can efficiently guide the light emitted from the light source 50 to the light-emitting unit 35.
- Total reflection can improve the efficiency of using light from the light source 50.
- the light guide 60 may include a light guide core 62.
- the light guide core 62 is the portion through which the light to be guided travels.
- the refractive index of the light guide core 62 may be 1.35 or more, 1.40 or more, or 1.45 or more.
- the refractive index of the light guide core 62 may be 1.48 or more, 1.55 or more, or 1.60 or more.
- the refractive index of the light guide core 62 may be 1.70 or less, or 1.65 or less.
- the light guide core 62 may be made of acrylic resin, for example.
- the refractive index of the light-guiding core portion 62 may be 1.35 or greater and 1.70 or less, 1.40 or greater and 1.70 or less, 1.45 or greater and 1.70 or less, 1.48 or greater and 1.70 or less, 1.55 or greater and 1.70 or less, or 1.60 or greater and 1.70 or less.
- the refractive index of the light-guiding core portion 62 may be 1.35 or greater and 1.65 or less, 1.40 or greater and 1.65 or less, 1.45 or greater and 1.65 or less, 1.48 or greater and 1.65 or less, 1.55 or greater and 1.65 or less, or 1.60 or greater and 1.65 or less.
- the angle of incidence is the angle between the direction of light incidence and the perpendicular (or normal) to the incident surface.
- the angle of incidence is between 0° and 90°.
- Figures 6A to 6D show cross sections taken along line VI-VI in Figure 3A.
- the light extraction element 63 may include a reflective convex portion (convex portion) 66.
- the light extraction element 63 may include a reflective concave portion (convex portion) 67.
- the reflective convex portion 66 and the reflective concave portion 67 include an inclined surface 69 that narrows the thickness in a direction perpendicular to the longitudinal direction 60LD of the light guide 60 as the distance from the light source 50 increases along the longitudinal direction 60LD of the light guide 60. When light is incident on this inclined surface 69, the angle of incidence on the outer surface of the light guide core portion 62 increases.
- the reflective convex portion 66 and the reflective concave portion 67 include an inclined surface 69 inclined in the longitudinal direction 60LD.
- the inclined surfaces 69 of the reflective convex portion 66 and the reflective concave portion 67 may be given the function of adjusting the emission direction. That is, the emission direction of light from the light-emitting portion 35 where the light extraction element 63 is located may be directed toward the eyeball 91 of the wearer 90. This improves the utilization efficiency of the light source 50.
- the brightness of the reflected image 35X on the cornea 92 can be increased, improving the detection accuracy of the gaze direction 98.
- the angle of the inclined surface 69 with respect to the longitudinal direction 60LD may be 10° or more, 20° or more, 30° or more, 40° or more, or 45° or more.
- the angle that the inclined surface 69 forms with respect to the longitudinal direction 60LD may be 10° or greater and less than 90°, 20° or greater and less than 90°, 30° or greater and less than 90°, 40° or greater and less than 90°, or 45° or greater and less than 90°.
- the light extraction element 63 may include a microlens array 68.
- the microlens array 68 is a collection of unit lenses.
- the microlens array 68 controls focus and improves brightness toward the eye. Note that in this specification, the term "lens" includes the concept of a prism and is not distinguished from a prism.
- the light-guiding core 62 may include an inclined surface 69 in the light-emitting section 35 that is inclined relative to a direction perpendicular to the longitudinal direction 60LD of the light guide 60.
- This inclined surface 69 may extend in the longitudinal direction 60LD of the light guide 60.
- the inclined surface 69 causes the thickness of the light guide 60 to decrease with increasing distance from the reference position 99 in a direction perpendicular to the longitudinal direction 60LD.
- This inclined surface 69 may constitute a light extraction element 63. This inclined surface 69 allows light emitted from the light-emitting section 35 to be directed toward the eyeball 91.
- a scattering layer 64 may be provided on the inclined surfaces 69 of the reflective convex portions 66 and the reflective concave portions 67.
- An uneven surface 65 may also be provided on the inclined surfaces 69 of the reflective convex portions 66 and the reflective concave portions 67.
- the light guide 60 may include a light guide core 62 and a cladding 72.
- the light guide core 62 is the portion of the light guide 60 through which light travels.
- the cladding 72 at least partially covers the light guide core 62.
- light traveling inside the light guide core 62 is reflected at the interface between the light guide core 62 and the cladding 72. This reflection at the interface may be total internal reflection. Therefore, the refractive index of the cladding 72 may be lower than that of the light guide core 62.
- the cladding 72 may contain fluorine.
- the cladding 72 may be made of a fluorine-containing resin.
- the light guide core 62 may be made of an acrylic resin.
- the refractive index difference at the interface between the light-guiding core portion 62 and the cladding portion 72 may be 0.08 or more and 1.0 or less, 0.10 or more and 1.0 or less, 0.15 or more and 1.0 or less, 0.18 or more and 1.0 or less, 0.20 or more and 1.0 or less, or 0.25 or more and 1.0 or less.
- the light-guiding core 62 may include a light extraction element 63 in the light-emitting section 35. Providing the light extraction element 63 promotes light from the light-guiding core 62 in the light-emitting section 35.
- the light extraction element 63 provided in the light-guiding core 62 is an uneven surface 65.
- the light extraction element 63 used in the example shown in FIG. 9B is not limited to the uneven surface 65.
- the light extraction element 63 provided in the light-guiding core 62 may include one or more of a scattering layer 64, an uneven surface 65, a reflective convex portion 66, a reflective concave portion 67, and an inclined surface 69.
- the light guide 60 may include a light-shielding layer 74 covering the cladding portion 72.
- the light-shielding layer 74 blocks light entering the cladding portion 72 from the light-guiding core portion 62.
- the light-shielding layer 74 blocks light leaking from the light guide 60.
- the spectral transmittance of the light-shielding layer 74 for light of a wavelength emitted from the light source 50 at the maximum radiant flux is 3.0% or less, or may be 1.0% or less, or 0.10% or less. There is no particular lower limit for the spectral transmittance of the light-shielding layer 74 for light of a wavelength emitted from the light source 50 at the maximum radiant flux.
- the spectral transmittance of the light-shielding layer 74 for light of a wavelength emitted from the light source 50 at the maximum radiant flux may be 0% or more.
- the spectral transmittance of the light-shielding layer 74 for light of a wavelength emitted from the light source 50 at the maximum radiant flux is 0% or more and 3.0% or less, or may be 0% or more and 1.0% or less, or may be 0% or more and 0.10% or less.
- the spectral transmittance is the arithmetic mean of five measured values.
- the five measured values are measured at five measurement positions on the light-shielding layer 74 to be evaluated.
- the five measurement positions are located at least 10 mm apart from each other.
- the mounting device 40 may include a holding portion 31 that holds the light guide 60.
- the light guide 60 may be held by the holding portion 31 of the mounting device 40.
- the light guide 60 including the clad portion 72 may be held by the holding portion 31 in direct contact with the holding portion 31.
- the light guide 60 including the clad portion 72 may be fused to the holding portion 31.
- the light guide 60 including the clad portion 72 may be held to the holding portion 31 using a bonding layer.
- the bonding layer may be a pressure-sensitive adhesive layer or an adhesive layer.
- the light guide 60 may be held on the outer surface of the holding portion 31.
- the light guide 60 may be at least partially embedded in the holding portion 31. That is, a recess may be formed in the holding portion 31, and the light guide 60 may be at least partially located within the recess of the holding portion 31.
- the light guide 60 may be embedded in the holding portion 31 so as to be flush with the holding portion 31. That is, the light guide 60 may be embedded in the holding portion 31 so that the surface of the light guide 60 and the surface of the holding portion 31 are located on the same plane.
- the light guide 60 may be fixed to the holding portion 31 at the scattering layer 64.
- the light guide core portion 62 is spaced apart from the holding portion 31.
- An air layer is formed between the light guide core portion 62 and the holding portion 31. Therefore, light traveling inside the light guide core portion 62 is likely to be totally reflected at the interface between the light guide core portion 62 and the air layer.
- the lighting device 30 may include a reflector 76.
- the reflector 76 may be disposed facing the light guide 60 in the light-emitting section 35.
- the reflector 76 may be fixed to the light guide 60 and the holder 31.
- the light guides 60 and 70 are fixed using the reflector 76.
- the reflector 76 the light guide 60 can be fixed to the holder 31 without relying on the configuration of the light extraction element 63.
- the mounting device 40 may include not only the mounting fixture 41, but also the display panel 12, optical element 14, and light-transmitting plate 16.
- One or more of the display panel 12, optical element 14, and light-transmitting plate 16 may include the holder 31.
- the light-transmitting plate 16 is a transparent plate-like member that is transparent to visible light. "Transparent” means having a total light transmittance of 50% or more.
- the total light transmittance of the light-transmitting plate 16 is 50% or more, and may be 70% or more, or 80% or more. There is no particular upper limit set for the total light transmittance of the light-transmitting plate 16.
- the total light transmittance of the light-transmitting plate 16 may be 100% or less.
- the total light transmittance of the light-transmitting plate 16 is 50% or more and 100% or less, and may be 70% or more and 100% or less, or 80% or more and 100% or less.
- a light source that mimics the spectrum of D65 standard light (hereafter referred to as the D65 light source) is used.
- the D65 light source Before measuring total luminous transmittance, the D65 light source is turned on for 15 minutes to stabilize the output of the D65 light source.
- the angle of incidence on the sample is set to 0°.
- the test environment for measuring total luminous transmittance is a temperature of 23°C ⁇ 2°C and a relative humidity of 50% ⁇ 5%. The sample is placed in the test environment for 16 hours before the start of the test. Other measurement conditions for measuring total luminous transmittance follow JIS K7361-1:1997.
- the total light transmittance is the arithmetic mean of five measured values.
- the five measured values are measured at five measurement positions on the sample being evaluated.
- the five measurement positions are located at least 10 mm apart from each other.
- the light guide 60 is fixed to the light-transmitting plate 16.
- the mounting device 40 of the eye tracker 20 shown in FIG. 4A may be the helmet 46 shown in FIG. 1C.
- the light-transmitting plate 16 of the mounting device 40 shown in FIG. 4A may be the light-transmitting plate 46B of the helmet 46.
- the light guide 60 is fixed to the optical element 14.
- the display device 10 shown in FIG. 4C may be VR goggles.
- the display panel 12 that generates a VR image is held by the frame 42A of the wearing device 41.
- the optical element 14 is laminated on the display panel 12.
- the optical element 14 may be a lens.
- the mounting fixture 41 may include a holding portion 31.
- the light guide 60 may be held by the frame 42A of the mounting fixture 41.
- the light source 50 may be fixed to the light guide 60.
- the light source 50 may be held by the holder 31, similar to the light guide 60.
- Figures 4D and 4E show an example of the overall configuration of the display device 10, including the lighting device 30 and the eye tracker 20.
- a display device 10 including an illumination device 30 may include one or more of a display panel 12, an optical element 14, a light-transmitting plate 16, a dimming element 100, and a transparent antenna 113.
- the light guide 60 includes a light guide core portion 62.
- the holding portion 31 that holds the light guide 60 as the light guide core portion 62 may have a refractive index that is smaller than the refractive index of the light guide core portion 62.
- the holding portion 31 that holds the light guide 60 as the light guide core portion 62 may function as a cladding portion 72.
- the holding portion 31 that holds the light guide 60 may be transparent.
- the holding portion 31, which also functions as the cladding portion 72, may be a light-transmitting plate 16 or an optical element 14.
- the light-transmitting plate 16 may be a transparent substrate that holds the light guide 60 and the light-guiding core portion 62.
- the optical element 14 may hold the light guide 60 and the light-guiding core portion 62 and function as a lens.
- the holder 31 that holds the light guide 60 may be connected to the mounting fixture 41 around its entire periphery.
- the holder 31 that holds the light guide 60 may be held by the mounting fixture 41 around its entire periphery.
- the light guide 60 may be embedded in a holder 31 that holds the light guide 60 from the second side in the first direction D1.
- the surface of the light guide 60 facing the second side in the first direction D1 and the surface of the holder 31 that holds the light guide 60 facing the second side in the first direction D1 are located on the same plane. According to this example, image distortion can be suppressed when observing the back of the holder 31 and the light guide 60. According to this example, the light guide 60 can be made less noticeable.
- the light guide 60 may be embedded in the holder 31 that holds the light guide 60 from the first side in the first direction D1.
- the surface of the light guide 60 facing the first side in the first direction D1 and the surface of the holder 31 that holds the light guide 60 facing the first side in the first direction D1 may be located on the same plane. According to this example, image distortion can be suppressed when observing the back of the holder 31 and the light guide 60. According to this example, the light guide 60 can be made less noticeable.
- the light path control element 112 may adjust the light path of the image light incident on the light-guiding element 111 from the image forming device 110 so that the image light is totally reflected by the main surface of the light-guiding element 111.
- the light path control element 112 may include a relief hologram 112b.
- the relief hologram 112b has surface irregularities and diffracts the image light.
- the light path of the image light incident on the light-guiding element 111 from the image forming device 110 may be adjusted by the relief hologram 112b so that the image light is totally reflected by the main surface of the light-guiding element 111.
- This relief hologram 112b may be disposed near the light-guiding element 111.
- the light-guiding element 111 may be connected to the mounting fixture 41 around its entire periphery.
- the light-guiding element 111 may be held by the mounting fixture 41 around its entire periphery.
- the light-guiding element 111 may be transparent.
- the light-guiding element 111 may be made of resin.
- the dimming element 100 may be located on a first side in the first direction D1 relative to the transparent antenna 113. As shown in Figure 4I, the dimming element 100 may be located on a second side in the first direction D1 relative to the transparent antenna 113.
- the configuration of the area surrounding the reference position 99 can be further simplified.
- the efficiency of light utilization can be improved, and the accuracy of detecting the gaze direction 98 can be improved.
- the first embodiment has been described with reference to specific examples, but the above-mentioned specific examples do not limit the first embodiment.
- the above-mentioned embodiment can be implemented with various other specific examples, and various omissions, substitutions, modifications, additions, etc. can be made without departing from the spirit of the embodiment.
- the imaging device 22 is positioned above the reference position 99 and the light guide 60.
- the imaging device 22 shown in FIG. 2 is merely an example.
- the imaging device 22 may also be positioned below the reference position 99 and the light guide 60.
- the imaging device 22 may also be positioned inside the reference position 99 and the light guide 60 in the left-right direction.
- the imaging device 22 may also be positioned outside the reference position 99 and the light guide 60 in the left-right direction.
- the inside in the left-right direction is the side closer to the midpoint between the left and right eyes.
- the outside in the left-right direction is the side further away from the midpoint between the left and right eyes.
- the light source 50 faces a portion of the light guide 60 that is located on the inside in the left-right direction.
- the arrangement of the light sources 50 shown in FIG. 2 is merely an example. The number and arrangement of the light sources 50 may be changed.
- the light source 50 may be located above the reference position 99 and the light guide 60.
- the light source 50 may be located below the reference position 99 and the light guide 60.
- the light source 50 may be located outside the reference position 99 and the light guide 60 in the left-right direction.
- the number of light sources may be 2, 3, 4, 5 or more.
- the number of light sources may be 2 to 10, 3 to 10, 4 to 10, or 5 to 10.
- the lighting device 30 differs from the first embodiment in that it includes a reflector 80 instead of a light guide 60, but may otherwise be configured identically to the first embodiment.
- parts that may be configured similarly to the first embodiment described above will be designated by the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the first embodiment described above, and duplicate descriptions will be omitted.
- Figures 13, 15 to 11 show the eye tracker 20 and lighting device 30 for the right eye.
- the eye tracker 20 and lighting device 30 for the right eye and the eye tracker 20 and lighting device 30 for the left eye may be configured symmetrically.
- the eye tracker 20 and lighting device 30 for the right eye and the eye tracker 20 and lighting device 30 for the left eye may be configured identically.
- the light-emitting units 35 can be arranged in appropriate positions. These arrangements improve the accuracy of detecting the line of sight direction 98.
- the angular range over which the linearly extending reflective member 82 surrounds the reference position 99 is not particularly limited.
- the angular range over which the linearly extending reflective member 82 surrounds the reference position 99 may be 360° or less.
- the light emitter 52 may emit infrared light, as described in the first embodiment.
- the wavelength of the infrared light emitted from the light source 50 and the light emitter 52 may be 700 nm or more and 3000 nm or less, 750 nm or more and 1000 nm or less, or 830 nm or more and 950 nm or less.
- the light control member 54 is a microlens array 54B.
- the microlens array 54B can split the light from the light emitter 52 and direct it toward each of the multiple light emitters 35.
- the microlens array 54B can emit light in discrete directions toward the multiple light emitters 35 located on the reflector 80.
- the microlens array 54B can split the light from the light emitter 52 and direct it toward the multiple light emitters 35 located on the reflector 80.
- multiple light emitters 52 arranged two-dimensionally are used.
- the light emitters 52 are vertical-cavity surface-emitting lasers 52C.
- the light-emitting unit 35 becomes a light-emitting point that is brightly reflected on the cornea 92.
- the position of the reflected image 35X can be reliably detected from the imaging data acquired by the imaging device 22.
- the gaze direction 98 of the wearer 90 can be detected with high accuracy. Light utilization efficiency can also be improved.
- the reflector 80 may include one or more of a metal layer 83, a diffractive optical element 84, and a cholesteric liquid crystal structure layer 87 as a reflective member 82. As described above, the reflector 80 may be held by a holding portion 31.
- the reflector 80 includes a metal layer 83 held by the holding portion 31 as the reflective member 82.
- the metal layer 83 may be a layer containing silver, aluminum, or an alloy thereof.
- the diffractive optical element 84 diffracts incident light.
- the diffractive optical element 84 changes the direction of travel of the incident light through diffraction.
- the diffractive optical element 84 may be a reflective hologram element.
- the diffractive optical element 84 may be a phase modulation hologram element.
- the diffractive optical element 84 may be an amplitude modulation hologram element.
- the diffractive optical element 84 may be a reflective relief hologram.
- the diffractive optical element 84 may be fabricated as a computer generated hologram (CGH).
- the diffractive optical element 84 may be a reflective volume hologram.
- the reflector 80 includes a reflective relief hologram 85 held by a holding portion 31 as a reflective member 82.
- the relief hologram 85 is a hologram with a relief structure. In the relief hologram 85, diffraction due to phase modulation in the relief structure is expected.
- the reflective relief hologram 85 may include a layer with a relief structure and a reflective layer.
- the reflective relief hologram 85 includes a first uneven structure layer 85a, a reflective layer 85b, and a second uneven structure layer 85c.
- the first uneven structure layer 85a, the reflective layer 85b, and the second uneven structure layer 85c are arranged in this order from the light source side (incident side).
- the first uneven structure layer 85a is closest to the eyeball 91.
- the first uneven structure layer 85a and the second uneven structure layer 85c may be layers made of resin.
- the reflective layer 85b may be a layer containing silver, aluminum, or an alloy thereof. The uneven structure of the first uneven structure layer 85a is adjusted so that reflected light can be directed toward the eyeball 91.
- the reflector 80 includes a cholesteric liquid crystal structure layer 87 as the reflective member 82.
- the cholesteric liquid crystal structure layer 87 is formed using a liquid crystal composition that exhibits cholesteric regularity.
- the cholesteric liquid crystal structure layer 87 is a layer having a cholesteric liquid crystal structure.
- a cholesteric liquid crystal structure is a helical structure in which the directors of liquid crystal molecules (liquid crystal compounds) continuously rotate along a helical axis.
- the layer has polarization separation properties that separate circularly polarized light components in one direction (e.g., right-handed circularly polarized light components) from circularly polarized light components in the opposite direction (e.g., left-handed circularly polarized light components).
- Unpolarized light incident along the helical axis is separated into right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light.
- One of the right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light is transmitted through the cholesteric liquid crystal structure layer 87.
- the other of the right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light is reflected by the cholesteric liquid crystal structure layer 87.
- the reflection direction of the cholesteric liquid crystal structure layer 87 can be adjusted to a direction other than the regular reflection direction by changing the direction of the helical axis.
- the cholesteric liquid crystal structure layer 87 can reflect only light in a specific wavelength range that corresponds to the helical pitch length of the helical structure of the liquid crystal molecules.
- the liquid crystal layer 87b includes multiple helical structures 88.
- the helical structures 88 include multiple liquid crystal molecules (liquid crystal compounds) 88a whose light is distributed so that the director gradually changes along the helical axis 88D.
- the helical axis 88D of the helical structures 88 is aligned along the thickness direction of the liquid crystal layer 87b (first direction D1 in the illustrated example).
- the arrangement pitch 88P of the helical structures 88 is the pitch (spacing) between helical structures 88 containing liquid crystal molecules with the same director at any position along the helical axis 88D.
- the first protective film 87a is transmissive to light from the light source 50.
- the spectral transmittance of the first protective film 87a for light of a wavelength emitted from the light source 50 with the maximum radiant flux may be 50% or more, 70% or more, or 80% or more.
- the spectral transmittance of the first protective film 87a does not have a particular upper limit and may be 100% or less.
- the first protective film 87a is transmissive to light from the light source 50.
- the spectral transmittance of the first protective film 87a for light of a wavelength emitted from the light source 50 with the maximum radiant flux may be 50% or more and 100% or less, 70% or more and 100% or less, or 80% or more and 100% or less.
- a metal layer 83 is provided on the holding protrusions 32.
- a metal layer 83 is provided in the holding recesses 33.
- the reflector 80 arranged on the holding protrusions 32 or holding recesses 33 is not limited to the examples shown in Figures 19A and 19B.
- a diffractive optical element 84 may be arranged on the holding protrusions 32 or holding recesses 33.
- a reflective relief hologram 85 may be arranged on the holding protrusions 32 or holding recesses 33.
- a volume hologram 86 may be arranged on the holding protrusions 32 or holding recesses 33.
- a cholesteric liquid crystal structure layer 87 may be arranged on the holding protrusions 32 or holding recesses 33.
- the mounting device 40 may include not only the mounting fixture 41, but also the display panel 12, the optical element 14, and the light-transmitting plate 16.
- One or more of the display panel 12, the optical element 14, and the light-transmitting plate 16 may include a holder 31 that holds the reflector 80.
- the arrangement of the reflector 80 shown in Figures 16A and 16B is merely an example. Similar to the light guide 60 shown in Figure 4B, the reflector 80 may be fixed to the display panel 12. Similar to the light guide 60 shown in Figure 4C, the reflector 80 may be fixed to the optical element 14.
- the mounting fixture 41 may include a holding portion 31. The reflector 80 may be held by the frame 42A of the mounting fixture 41. The reflector 80 may be held to the holding portion 31 by welding. The reflector 80 may be held to the holding portion 31 using a bonding layer. The bonding layer may be an adhesive layer or an adhesive layer. The reflector 80 may be fixed directly onto the holding portion 31.
- the light source 50 may be held by the holder 31, similar to the reflector 80. As shown in FIG. 16A, the light source 50 may be fixed at a position away from the reflector 80 in the front direction. As shown in FIG. 16B, the light source 50 may be fixed at a position closer to the reflector 80 in the front direction.
- the display device 10 including the lighting device 30 may include one or more of the display panel 12, the optical element 14, the light-transmitting plate 16, the dimming element 100, and the transparent antenna 113.
- the holder 31 that holds the reflector 80 and the reflective member 82 may be a light-transmitting plate 16 or an optical element 14.
- the light-transmitting plate 16 may be a transparent substrate that holds the light guide 60 and the light-guiding core portion 62.
- the optical element 14 may hold the light guide 60 and the light-guiding core portion 62 and function as a lens.
- the holder 31 that holds the reflector 80 and the reflective member 82 may be connected to the mounting fixture 41 around its entire periphery.
- the holder 31 that holds the reflector 80 and the reflective member 82 may be held by the mounting fixture 41 around its entire periphery.
- the reflector 80 and the reflective member 82 may be held by the light-guiding element 111 of the display panel 12.
- the positions of the reflector 80, the lighting device 30 including the reflector 80, the display panel 12, and the transparent antenna 113 in the first direction D1 are not particularly limited.
- the display panel 12 may be located on a first side in the first direction D1 from the reflector 80 and the lighting device 30 including the reflector 80, or may be located on a second side in the first direction D1 from the reflector 80 and the lighting device 30 including the reflector 80.
- light can be projected from the light source 50 onto multiple light-emitting units 35. Therefore, the number of light sources 50 in the lighting device 30 can be reduced compared to the number of light-emitting units 35.
- the configuration of the lighting device 30 and eye tracker 20 can be significantly simplified. A reduction in the number of light sources 50 is expected to result in reduced power consumption and heat generation.
- the reflector 80 can be installed not only on the mounting fixture 41 of the mounting device 40, but also on the display panel 12, optical element 14, light-transmitting plate 16, etc., which are arranged facing the eyeball 91.
- Multiple light-emitting units 35 can be arranged on the display panel 12, optical element 14, light-transmitting plate 16, etc., which are arranged facing the eyeball 91.
- the reflector 80 can be installed directly on the resin optical element 14 or light-transmitting plate 16 to provide multiple light-emitting units 35.
- the reflector 80 may include a reflective member 82 extending linearly around the reference position 99.
- the light source 50 may emit light toward multiple light-emitting units 35 positioned at intervals in the longitudinal direction 80LD of the reflector 80.
- multiple light-emitting units 35 can be formed using a reflector 80 with a simple configuration. By adjusting the incident position from the light source 50 to the reflective member 82, the number and positions of the light-emitting units 35 can be easily adjusted. Therefore, the detection accuracy of the line of sight direction 98 can be improved.
- the reflector 80 may include multiple reflective members 82 positioned at intervals around the reference position 99.
- multiple light-emitting units 35 can be formed using a reflector 80 with a simple configuration. By changing the number and arrangement of the reflective members 82, the number and positions of the light-emitting units 35 can be easily adjusted. This improves the detection accuracy of the line of sight direction 98.
- the light source 50 may emit light toward a plurality of light-emitting elements 35 on the reflector 80.
- the light source 50 may include a light-emitting element 52 that emits light and a light control member 54 that directs the light from the light-emitting element 52 toward the plurality of light-emitting elements 35.
- the light control member 54 may include one or more of a microlens array 54B and a diffractive optical element 54C.
- the light-emitting element 52 may include one or more of a light-emitting diode 52A, a laser device 52B, and a surface-emitting laser device 52C. According to any of these specific examples, the light distribution characteristics of the light source 50 can improve light utilization efficiency.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Abstract
第1実施形態の照明装置は、アイトラッカーに用いられる。照明装置は、光源と、光源から放出された光を導光する導光体と、を含む。導光体は、眼球に正対する基準位置の周囲を線状に延びる。導光体は、光を放出する複数の発光部を含む。第2実施形態の照明装置は、アイトラッカーに用いられる。照明装置は、光源と、光源から放出された光を反射する反射体と、を含む。反射体は、眼球に正対する基準位置の周囲に間隔を空けて位置する複数の発光部において、光を反射する。
Description
本開示は、照明装置、アイトラッカー、及び表示装置に関する。
アイトラッカーが普及している。アイトラッカーは、視線方向を検出する装置である。アイトラッカーは、複数の光源及び撮像装置を含む。複数の光源は、眼球の前方に配置される。撮像装置は、眼球の角膜に映り込んだ光源の像を撮像する。各光源は、発光点として撮像される。視線方向が変化することにより、撮像装置によって撮像される複数の発光点と瞳孔の相対位置が変化する。複数の発光点と瞳孔の相対位置に基づき、視線方向が検出され得る。
アイトラッカーは、眼鏡、ゴーグル、ヘルメット等の装着具を含み得る。複数の光源や撮像装置は、装着具に保持され得る。
アイトラッカーは、仮想現実(VR:Virtual Reality)画像や、拡張現実(AR:Augmented Reality)画像の生成に利用され得る。この態様において、アイトラッカーは、装着型の表示装置に組み込まれ得る。
アイトラッカーでは、眼球に正対する位置の周囲に複数の発光点を設ける必要がある。発光点の数を増やすことにより、アイトラッカーによる視線方向の検出精度を向上できる。従来技術において、光源が、一つの発光点を形成している。特許文献1(US11,796,829B1)において、各光源は、LED等の発光体と、発光体の配光を調節する回折光学素子と、を含む。
眼球に正対する位置の周囲に複数の光源を設置し、更に各光源へ電気配線を設置することは、アイトラッカーの構成を複雑化させる。
本開示は、光源の数を低減して、アイトラッカーの構成を簡易化することを目的とする。
本開示の第1の実施の形態による照明装置は、
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、眼球に正対する基準位置の周囲に位置し、
前記導光体は、前記光を放出する複数の発光部を含む。
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、眼球に正対する基準位置の周囲に位置し、
前記導光体は、前記光を放出する複数の発光部を含む。
本開示の第2の実施の形態による照明装置は、
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を反射する反射体と、を備え、
前記反射体は、眼球に正対する基準位置の周囲に間隔を空けて位置する複数の発光部において、前記光を反射する。
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を反射する反射体と、を備え、
前記反射体は、眼球に正対する基準位置の周囲に間隔を空けて位置する複数の発光部において、前記光を反射する。
本開示によれば、光源の数を低減して、アイトラッカーの構成を簡易化できる。
本開示の一実施の形態は、次の<1>~<36>に関する。
<1>
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、眼球に正対する基準位置の周囲に位置し、
前記導光体は、前記光を放出する複数の発光部を含む、照明装置。
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、眼球に正対する基準位置の周囲に位置し、
前記導光体は、前記光を放出する複数の発光部を含む、照明装置。
<2>
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記発光部において前記導光コア部に設けられた光取出要素と、を含み、
前記光取出要素は、散乱層、凹凸面、マイクロレンズアレイ、凸部、及び凹部の一以上を含む、<1>に記載の照明装置。
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記発光部において前記導光コア部に設けられた光取出要素と、を含み、
前記光取出要素は、散乱層、凹凸面、マイクロレンズアレイ、凸部、及び凹部の一以上を含む、<1>に記載の照明装置。
<3>
前記導光体は、前記光が進む導光コア部を含み、
前記導光コア部は、前記発光部において、前記導光体の長手方向に直交する方向に対して傾斜した傾斜面を含む、<1>又は<2>に記載の照明装置。
前記導光体は、前記光が進む導光コア部を含み、
前記導光コア部は、前記発光部において、前記導光体の長手方向に直交する方向に対して傾斜した傾斜面を含む、<1>又は<2>に記載の照明装置。
<4>
前記傾斜面は、前記導光体の長手方向に延びる、<3>に記載の照明装置。
前記傾斜面は、前記導光体の長手方向に延びる、<3>に記載の照明装置。
<5>
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記導光コア部を被覆するクラッド部と、を含む、<1>~<4>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記導光コア部を被覆するクラッド部と、を含む、<1>~<4>のいずれか一項に記載の照明装置。
<6>
前記クラッド部の屈折率は前記導光コア部の屈折率よりも小さい、<5>に記載の照明装置。
前記クラッド部の屈折率は前記導光コア部の屈折率よりも小さい、<5>に記載の照明装置。
<7>
前記クラッド部はフッ素を含む、<5>又は<6>に記載の照明装置。
前記クラッド部はフッ素を含む、<5>又は<6>に記載の照明装置。
<8>
前記導光コア部は、前記発光部において、前記クラッド部から露出している、<5>~<7>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記導光コア部は、前記発光部において、前記クラッド部から露出している、<5>~<7>のいずれか一項に記載の照明装置。
<9>
前記導光体は、前記クラッド部を被覆する遮光層を含む、<5>~<8>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記導光体は、前記クラッド部を被覆する遮光層を含む、<5>~<8>のいずれか一項に記載の照明装置。
<10>
前記発光部において前記導光体に対面して配置された反射板を更に備える、<1>~<9>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記発光部において前記導光体に対面して配置された反射板を更に備える、<1>~<9>のいずれか一項に記載の照明装置。
<11>
前記光源は、前記導光体の長手方向における端部に対面して配置された発光体を含む、<1>~<10>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光源は、前記導光体の長手方向における端部に対面して配置された発光体を含む、<1>~<10>のいずれか一項に記載の照明装置。
<12>
前記光源は、前記導光体の長手方向に直交する方向から前記導光体に対面して配置された発光体を含む、<1>~<11>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光源は、前記導光体の長手方向に直交する方向から前記導光体に対面して配置された発光体を含む、<1>~<11>のいずれか一項に記載の照明装置。
<13>
前記光源は、複数の発光体を含む、<1>~<12>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光源は、複数の発光体を含む、<1>~<12>のいずれか一項に記載の照明装置。
<14>
前記光源は、互いから離れて位置する第1光源及び第2光源を含み、
前記導光体は、互いから離れて位置する第1導光体及び第2導光体を含み、
前記第1導光体は、前記第1光源から放出された光を導光し、
前記第2導光体は、前記第2光源から放出された光を導光し、
前記基準位置は、前記第1導光体及び前記第2導光体の間に位置する、<1>~<13>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光源は、互いから離れて位置する第1光源及び第2光源を含み、
前記導光体は、互いから離れて位置する第1導光体及び第2導光体を含み、
前記第1導光体は、前記第1光源から放出された光を導光し、
前記第2導光体は、前記第2光源から放出された光を導光し、
前記基準位置は、前記第1導光体及び前記第2導光体の間に位置する、<1>~<13>のいずれか一項に記載の照明装置。
<15>
頭部に装着される装着装置を更に備え、
前記装着装置は、前記導光体を保持する保持部を含む、<1>~<14>のいずれか一項のいずれか一項に記載の照明装置。
頭部に装着される装着装置を更に備え、
前記装着装置は、前記導光体を保持する保持部を含む、<1>~<14>のいずれか一項のいずれか一項に記載の照明装置。
<16>
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記導光コア部を被覆するクラッド部と、を含み、
前記導光体は、前記保持部に埋め込まれている、<15>に記載の照明装置。
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記導光コア部を被覆するクラッド部と、を含み、
前記導光体は、前記保持部に埋め込まれている、<15>に記載の照明装置。
<17>
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記発光部において前記導光コア部上に位置する散乱層と、を含み、
前記導光体は、前記散乱層において前記保持部に固定される、<15>に記載の照明装置。
前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記発光部において前記導光コア部上に位置する散乱層と、を含み、
前記導光体は、前記散乱層において前記保持部に固定される、<15>に記載の照明装置。
<18>
前記発光部において前記導光体に対面して配置された反射板を更に備え、
前記反射板は、前記導光体及び前記保持部に固定されている、<15>に記載の照明装置。
前記発光部において前記導光体に対面して配置された反射板を更に備え、
前記反射板は、前記導光体及び前記保持部に固定されている、<15>に記載の照明装置。
<19>
<15>~<18>のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記装着装置に保持され、前記眼球を撮像する撮像装置と、を備える、アイトラッカー。
<15>~<18>のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記装着装置に保持され、前記眼球を撮像する撮像装置と、を備える、アイトラッカー。
<20>
前記撮像装置の撮像結果に基づいて前記眼球による視線の向きを計算する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、前記眼球に映り込んだ前記複数の発光部の位置に基づき、前記視線の向きを計算する、<19>に記載のアイトラッカー。
前記撮像装置の撮像結果に基づいて前記眼球による視線の向きを計算する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、前記眼球に映り込んだ前記複数の発光部の位置に基づき、前記視線の向きを計算する、<19>に記載のアイトラッカー。
<21>
<15>~<20>のいずれか一項に記載の照明装置を備え、
前記装着装置は、頭部に装着される装着具と、前記装着具に保持された表示パネル、光学素子、及び透光板の一以上と、を含み、
前記表示パネル、前記光学素子、及び前記透光板の一以上は、前記導光体を保持する保持部を含む、表示装置。
<15>~<20>のいずれか一項に記載の照明装置を備え、
前記装着装置は、頭部に装着される装着具と、前記装着具に保持された表示パネル、光学素子、及び透光板の一以上と、を含み、
前記表示パネル、前記光学素子、及び前記透光板の一以上は、前記導光体を保持する保持部を含む、表示装置。
<22>
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を反射する反射体と、を備え、
前記反射体は、眼球に正対する基準位置の周囲に間隔を空けて位置する複数の発光部において、前記光を反射する、照明装置。
アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を反射する反射体と、を備え、
前記反射体は、眼球に正対する基準位置の周囲に間隔を空けて位置する複数の発光部において、前記光を反射する、照明装置。
<23>
前記反射体は、前記基準位置の周囲を線状に延びる反射部材を含む、
前記光源は、前記反射部材の長手方向に間隔を空けて位置する前記複数の発光部に向けて光を放出する、<22>に記載の照明装置。
前記反射体は、前記基準位置の周囲を線状に延びる反射部材を含む、
前記光源は、前記反射部材の長手方向に間隔を空けて位置する前記複数の発光部に向けて光を放出する、<22>に記載の照明装置。
<24>
前記反射体は、前記基準位置の周囲に間隔をあけて位置する複数の反射部材を含む、<22>又は<23>に記載の照明装置。
前記反射体は、前記基準位置の周囲に間隔をあけて位置する複数の反射部材を含む、<22>又は<23>に記載の照明装置。
<25>
前記反射体は、前記複数の発光部の一以上において、前記光源からの光を正反射方向以外の方向に最大放射輝度で反射する、<22>~<24>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記反射体は、前記複数の発光部の一以上において、前記光源からの光を正反射方向以外の方向に最大放射輝度で反射する、<22>~<24>のいずれか一項に記載の照明装置。
<26>
前記反射体は、金属層、回折光学素子、及びコレステリック液晶構造層の一以上を含む、<22>~<25>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記反射体は、金属層、回折光学素子、及びコレステリック液晶構造層の一以上を含む、<22>~<25>のいずれか一項に記載の照明装置。
<27>
前記回折光学素子は、反射型レリーフホログラム又は体積ホログラムを含む、<26>に記載の照明装置。
前記回折光学素子は、反射型レリーフホログラム又は体積ホログラムを含む、<26>に記載の照明装置。
<28>
前記光源は、前記反射体上の前記複数の発光部に向けて前記光を放出する、<22>~<27>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光源は、前記反射体上の前記複数の発光部に向けて前記光を放出する、<22>~<27>のいずれか一項に記載の照明装置。
<29>
前記光源は、光を放出する発光体と、前記発光体からの光を前記複数の発光部に向ける光制御部材と、を含む、<22>~<28>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光源は、光を放出する発光体と、前記発光体からの光を前記複数の発光部に向ける光制御部材と、を含む、<22>~<28>のいずれか一項に記載の照明装置。
<30>
前記光制御部材は、マイクロレンズアレイ及び回折光学素子の一以上を含み、
前記発光体は、発光ダイオード及びレーザー装置の一以上を含む、<29>に記載の照明装置。
前記光制御部材は、マイクロレンズアレイ及び回折光学素子の一以上を含み、
前記発光体は、発光ダイオード及びレーザー装置の一以上を含む、<29>に記載の照明装置。
<31>
前記光源は、前記複数の発光部の各々における入射領域が円形状、楕円形状、角形状、星形状、及び十字形状の一以上となるように、前記反射体に前記光を投射する、<22>~<30>のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光源は、前記複数の発光部の各々における入射領域が円形状、楕円形状、角形状、星形状、及び十字形状の一以上となるように、前記反射体に前記光を投射する、<22>~<30>のいずれか一項に記載の照明装置。
<32>
頭部に装着される装着装置を更に備え、
前記装着装置は、前記反射体を保持する保持部を含む、<22>~<31>のいずれか一項に記載の照明装置。
頭部に装着される装着装置を更に備え、
前記装着装置は、前記反射体を保持する保持部を含む、<22>~<31>のいずれか一項に記載の照明装置。
<33>
前記反射体は、前記保持部の凸部又は凹部に設けられている、<32>に記載の照明装置。
前記反射体は、前記保持部の凸部又は凹部に設けられている、<32>に記載の照明装置。
<34>
<32>又は<33>に記載の照明装置と、
前記装着装置に保持され、前記眼球を撮像する撮像装置と、を備える、アイトラッカー。
<32>又は<33>に記載の照明装置と、
前記装着装置に保持され、前記眼球を撮像する撮像装置と、を備える、アイトラッカー。
<35>
前記撮像装置の撮像結果に基づいて前記眼球による視線の向きを計算する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、前記眼球に映り込んだ前記複数の発光部の位置に基づき、前記視線の向きを計算する、<34>に記載のアイトラッカー。
前記撮像装置の撮像結果に基づいて前記眼球による視線の向きを計算する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、前記眼球に映り込んだ前記複数の発光部の位置に基づき、前記視線の向きを計算する、<34>に記載のアイトラッカー。
<36>
<32>又は<33>に記載の照明装置を備え、
前記装着装置は、頭部に装着される装着具と、前記装着具に保持された表示パネル、光学素子、及び透光板の一以上と、を含み、
前記表示パネル、前記光学素子、及び前記透光板の一以上は、前記反射体を保持する保持部を含む、表示装置。
<32>又は<33>に記載の照明装置を備え、
前記装着装置は、頭部に装着される装着具と、前記装着具に保持された表示パネル、光学素子、及び透光板の一以上と、を含み、
前記表示パネル、前記光学素子、及び前記透光板の一以上は、前記反射体を保持する保持部を含む、表示装置。
以下、本開示の第1の実施の形態及び第2の実施の形態について説明する。本件明細書に添付する図面において、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。一部の図において示された構成等が、他の図において省略され得る。図面間で、縮尺および縦横の寸法比等が異なり得る。
本明細書において、数値範囲に関する複数の上限値の候補と、複数の下限値の候補とが、別の文に記載されることがある。この記載において、当該数値範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。一例として、「パラメータBは、A1以上でもよく、A2以上でもよく、A3以上でもよい。パラメータBは、A4以下でもよく、A5以下でもよく、A6以下でもよい。」との記載について検討する。この例において、パラメータBの数値範囲は、A1以上A4以下でもよく、A1以上A5以下でもよく、A1以上A6以下でもよく、A2以上A4以下でもよく、A2以上A5以下でもよく、A2以上A6以下でもよく、A3以上A4以下でもよく、A3以上A5以下でもよく、A3以上A6以下でもよい。
方向の関係を図面間で明確にするため、いくつかの図面には、共通する符号を付した矢印により共通する第1方向D1、第2方向D2、及び第3方向D3を示している。矢印の先端側が、各方向の第1側となる。矢印の先端とは反対側が、各方向の第2側となる。図面の紙面に垂直な方向に沿って紙面の手前に向かう矢印を、例えば図3Aに示すように、円の中に点を設けた記号により示した。図面の紙面に垂直な方向に沿って紙面の奥に向かう矢印を、例えば図11Aに示すように、円の中に×を設けた記号により示した。
第1の実施の形態及び第2の実施の形態によるアイトラッカー20及び照明装置30について説明する。図1A~図1Cは、第1及び第2の実施の形態に係るアイトラッカー20の適用例を示す。図2~図11Bは、第1の実施の形態を説明するための図である。図12~図20Dは、第2の実施の形態を説明するための図である。
アイトラッカー20は、対象となる人間の視線方向98を検出する装置である。すなわち、アイトラッカー20は、視線検出装置である。アイトラッカー20及び照明装置30は、装着装置40を含んでもよい。
図2、図12、及び図14に示すように、アイトラッカー20は、照明装置30及び撮像装置22を含む。照明装置30は、複数の発光部35を含む。複数の発光部35は、眼球91に正対する基準位置99の周囲となる領域に点在する。撮像装置22は、眼球91を撮像する。図3A、図3B、図13、及び図15に示すように、複数の発光部35は、角膜92上に映り込む。図3A、図3B、図13、及び図15に示すように、角膜92上に発光部35の写り込み像35Xが観察され得る。図示された例のように、複数の映り込み像35Xは、眼球91の瞳孔93の周囲に観察されてもよい。
撮像装置22は、眼球91に映り込んだ発光部35を撮像する。撮像装置22は、瞳孔93も撮像する。撮像装置22は、角膜92上の発光部35の映り込み像35Xを撮像する。撮像装置22は、特に限定されない。撮像装置22は、CCDセンサを含むカメラでもよい。撮像装置22は、CMOSセンサを含むカメラでもよい。
図4Aや図16Aに示すように、眼球91は球形状ではない。眼球91の角膜92は、瞳孔93及び虹彩94に対面する領域で膨出している。瞳孔93が膨出の中心に位置する。したがって、図4A及びや図16Aに一点鎖線で示すように、視線方向98が変化すると、撮像装置22の撮像結果から特定される複数の発光部35の映り込み像35Xと瞳孔93の相対位置が変化する。アイトラッカー20は、眼球91の角膜92上に観察される複数の発光部35と瞳孔93の相対位置に基づき、視線方向98を検出する。
発光部35の数が多いと、視線方向98の検出精度を向上できる。複数の発光部35が、正面視の状態における瞳孔93に正面方向から正対する基準位置99の周囲となる領域に位置することにより、視線方向98の検出精度を向上できる。各発光部35が、瞳孔93及び瞳孔93を取り囲む虹彩94に向けて光を放出することにより、視線方向98の検出精度を向上できる。すなわち、瞳孔93及び虹彩94に対面する角膜92上の領域に向けて各発光部35から光を放出することにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
図2、図12、及び図14に示すように、アイトラッカー20は、制御装置24を更に含んでもよい。制御装置24は、配線26(図4A参照)によって、撮像装置22と電気的に接続してもよい。制御装置24は、配線26によって、照明装置30の光源50と電気的に接続してもよい。制御装置24は、撮像装置22で取得された撮像データに基づき、眼球による視線の向きを計算してもよい。制御装置24は、眼球91に映り込んだ複数の発光部35の映り込み像35Xの位置に基づき、視線方向98を検出してもよい。
制御装置24は、CPU等のハードウェアによって構成されてもよい。制御装置24の少なくとも一部が、ソフトウェアによって構成されてもよい。制御装置24の一部分が物理的に離間して配置されていてもよい。制御装置24は、その一部の構成部が、他の構成部との間でネットワークを通じた通信によって連携可能でもよい。制御装置24は、その一部の構成部が、他の構成部との間で外部ネットワークを通じて通信可能な装置でもよく、例えばクラウド上のサーバやデータベースでもよい。
図1A~図1Cに示すように、照明装置30は、装着装置40を含んでもよい。図示された例において、装着装置40は、視線方向98を検出される対象者によって装着される。装着装置40は、対象者の頭部に装着される。アイトラッカー20は、装着装置40を装着した装着者90の視線方向を検出する。
図1A~図1Cに示された例において、装着装置40は、照明装置30を保持する。第1の実施の形態において、装着装置40は、照明装置30の後述する導光体60を保持する保持部31を含んでもよい。第2の実施の形態において、装着装置40は、照明装置30の後述する反射体80を保持する保持部31を含んでもよい。撮像装置22及び制御装置24は、装着装置40によって保持されてもよい。
このような例によれば、発光部35を形成する導光体60や反射体80を保持する装着装置40が、装着者90の頭部の所定位置に配置される。また、装着装置40は、撮像装置22を保持する。すなわち、照明装置30の発光部35及び撮像装置22は、装着者90の頭部に対して所定位置に配置される。したがって、発光部35及び撮像装置22を用いることによって、装着者90の視線方向98を精度良く検出できる。
図1A~図1Cに示すように、装着装置40は、装着具41を含む。図1Aに示された例において、装着装置40はゴーグル42である。装着装置40は、装着具41として、ゴーグル42を含む。ゴーグル42は、フレーム42A及び装着保持部42Bを含んでもよい。装着保持部42Bは、フレーム42Aを装着者90の所定位置に保持する。装着保持部42Bは、ベルト等によって構成されてもよい。
図1Bに示された例において、装着装置40は眼鏡44である。装着装置40は、装着具41として、フレーム44Aを含んでもよい。装着装置40は、フレーム44Aに保持された光学素子44Bを含んでもよい。光学素子44Bはレンズでもよい。
図1Cに示された例において、装着装置40はヘルメット46である。装着装置40は、装着具41として、ヘルメット本体46Aを含んでもよい。装着装置40は、ヘルメット本体46Aによって保持された透光板46Bを含んでもよい。透光板46Bは風防として機能し得る。
図1A~図1Cに示された装着装置40は、装着型の表示装置10を構成してもよい。表示装置10は、仮想現実(VR:Virtual Reality)画像、拡張現実(AR:Augmented Reality)、複合現実(MR:Mixed Reality)等の画像を表示してもよい。表示装置10を構成する装着装置40は、装着具41とともに、表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上を含んでもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16は、装着具41に保持されてもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16は、装着具41に保持されて、装着者90の眼球に対面して配置されてもよい。光学素子14として、レンズ、プリズム、回折光学素子等が例示される。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上が、導光体60又は反射体80を保持する保持部31でもよい。
表示装置10を構成する装着装置40は、制御装置18を含んでもよい。制御装置18は、アイトラッカー20によって検出された視線方向98に基づき、VR画像、AR画像、MR画像等を形成してもよい。
制御装置18は、CPU等のハードウェアによって構成されてもよい。制御装置18の少なくとも一部が、ソフトウェアによって構成されてもよい。制御装置18の一部分が物理的に離間して配置されていてもよい。制御装置18は、その一部の構成部が、他の構成部との間でネットワークを通じた通信によって連携可能でもよい。制御装置18は、その一部の構成部が、他の構成部との間で外部ネットワークを通じて通信可能な装置でもよく、例えばクラウド上のサーバやデータベースでもよい。
制御装置18は、アイトラッカー20の制御装置24と、別個のハードウェアとして構成されてもよいし、少なくとも一部を共有してもよい。
次に、図2~図11Bを主として参照しながら、第1の実施の形態による表示装置10、アイトラッカー20及び照明装置30について説明する。
第1の実施の形態において、図2に示すように、アイトラッカー20用の照明装置30は、光源50及び導光体60を含む。光源50は光を放出する。光源50から放出された光は、導光体60に入射する。照明装置30は複数の導光体60を含んでもよい。図3A及び図3Bに示すように、導光体60は、基準位置99の周囲に位置する。基準位置99は、正面方向を向いた眼球91の瞳孔93と正面方向に正対する。導光体60は、光を放出する複数の発光部35を含む。複数の発光部35は、導光体60の長手方向に間隔をあけて位置する。
正面方向は、装着者90の顔が向く方向である。第1の実施の形態及び第2の実施の形態を説明するためのいくつかの図面において、正面方向は第1方向D1として図示されている。第2方向D2は、装着者90の顔の左右方向である。第3方向D3は、装着者90の顔の上下方向である。
図2に示されたアイトラッカー20は、右目用の光源50及び導光体60と、左目用の光源50及び導光体60と、を含む。図示されたアイトラッカー20は、右目の視線方向98を検出でき且つ左目の視線方向98を検出できる。しかしながら、第1の実施の形態は、この例に限られない。アイトラッカー20は、右目用の光源50及び導光体60と、左目用の光源50及び導光体60と、の一方のみを含んでもよい。
図3A~図11は、右目用のアイトラッカー20及び照明装置30を示す。右目用のアイトラッカー20及び照明装置30と、左目用のアイトラッカー20及び照明装置30は、左右対称に構成されてもよい。右目用のアイトラッカー20及び照明装置30と、左目用のアイトラッカー20及び照明装置30は、同一に構成されてもよい。
図3Aに示すように、光源50は、線状に延びる導光体60の端部に対面してもよい。光源50は、線状に延びる導光体60の端面に、導光体60の長手方向60LDから、対面してもよい。光源50は、導光体60の長手方向60LDにおける端部に対面して配置された発光体52を含んでもよい。図3Aに示すように、光源50は、二つ導光体60の端部の間に位置してもよい。図3Aに示された例において、光源50は、二つ導光体60の端面に対面し、二つ導光体60に光を入射させる。
図3Bに示すように、光源50は、線状に延びる導光体60の側面に対面してもよい。光源50は、導光体60の長手方向60LDに直交する方向から導光体60に対面して配置された発光体52を含んでもよい。
照明装置30は単一の光源50を含んでもよい。図3A及び図3Bに示すように、照明装置30は複数の光源50を含んでもよい。複数の光源50は、互いから離間して位置してもよい。照明装置30に含まれる光源50の数は、照明装置30に含まれる発光部35の数より小さくてもよい。図3A及び図3Bに示された例において、照明装置30は二つの光源50を含む。図3A及び図3Bに示された例において、導光体60は八つの発光部35を含む。
照明装置30は、複数の発光体(発光源)52を含んでもよい。一つの光源50は、複数の発光体52を含んでもよい。図5に示された光源50は、複数の発光体52を含む。一つの光源50は、単一の基板53上に設けられた複数の発光体52を含んでもよい。基板53は、ガラスエポキシ基板でもよく、ポリイミド基板でもよい。
複数の光源50が設けられることによれば、一つの光源50が使用不可能となっても、他の光源50からの光を導光体60に供給できる。したがって、照明装置30の信頼性を向上できる。一つの光源50が複数の発光体52を含むことによれば、一つの発光体52が使用不可能となっても、同一の光源50に含まれる他の発光体52からの光を導光体60に供給できる。したがって、照明装置30の信頼性を向上できる。
発光体52は、特に限定されない。発光体52は、LEDとも呼ばれる発光ダイオードでもよい。発光体52は、レーザー装置でもよい。レーザー装置は、半導体レーザーでもよい。発光体52は、垂直共振器型面発光レーザー(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser)でもよい。複数の垂直共振器型面発光レーザーを、二次元アレイとして、光源50を構成してもよい。
発光体52から放出される光の波長は特に限定されない。発光体52から放出される光は、赤外線でもよい。発光部35が赤外線を放出する場合、発光部35からの光によって悪影響を及ぼされることなく、装着者(対象者)90は周囲を観察できる。光源50及び発光体52から放出される赤外線の波長は、700nm以上3000nm以下でもよく、750nm以上1000nm以下でもよく、830nm以上950nm以下でもよい。
導光体60は、光源50から放出された光を導光する。導光体60は、複数の発光部35を形成する。発光部35は、導光体60から光が出射する部分(領域又は位置)である。
発光部35から出射した光は、装着者90の眼球91に向かってもよい。発光部35から最大放射輝度で出射する光の出射方向は、眼球91に向いていてもよい。すなわち、発光部35上での放射輝度は、当該発光部35から眼球91に向かう方向において最大値となってもよい。発光部35から最大放射輝度で出射する光の出射方向は、眼球91の瞳孔93又は虹彩94に向いていてもよい。発光部35から最大放射輝度で出射する光の出射方向は、アイボックスに向いていてもよい。これらの例によれば、発光部35は、角膜92上に明るく映り込む発光点となる。撮像装置22で取得された撮像データから、映り込み像35Xの位置を安定して検出できる。結果として、装着者90の視線方向98を高精度に検出できる。光の利用効率も改善できる。
導光体60が含む発光部35の数は、特に限定されない。発光部35の数が多いと、視線方向98の検出精度は向上する。発光部35の数は、2以上でもよく、4以上でもよく、6以上でもよく、8以上でもよい。発光部35の数に上限は特に設定されない。発光部35の数は、50以下でもよく、20以下でもよい。発光部35の数は、2以上50以下でもよく、4以上50以下でもよく、6以上50以下でもよく、8以上50以下でもよい。発光部35の数は、2以上20以下でもよく、4以上20以下でもよく、6以上20以下でもよく、8以上20以下でもよい。
導光体60は、基準位置99の周囲に位置する。導光体60は、図3A及び図3Bに示された正面方向からの観察において、基準位置99を周囲から囲んでもよい。導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲は、30°以上でもよく、90°以上でもよく、180°以上でもよい。導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲に下限を設定することにより、発光部35の数を増加できる。導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲に下限を設定することにより、発光部35を適切な位置に配置できる。これらにより、視線方向98の検出精度を向上できる。導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲は特に限定されない。導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲は、360°以下でもよい。導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲は、30°以上360°以下でもよく、90°以上360°以下でもよく、180°以上360°以下でもよい。
図3Aに示された例において、導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲は略360°である。図3Aに示された例において、光源50及び導光体60によって、基準位置99を全周囲から包囲している。図3Aに示された例によれば、発光部35の配置の自由度を向上できる。適切な数の発光部35を適切な位置に配置できる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
図3Aに示された照明装置30は、二つの導光体60(第1導光体60A及び第2導光体60B)を含む。照明装置30は、二つの光源50を含む。各光源50は、二つの導光体60の長手方向における端部の間に位置している。各光源の光は、二つの導光体60に入射する。
照明装置30に含まれる導光体60の数は、特に限定されない。照明装置30に含まれる導光体60の数は、1でもよいし、2でもよいし、3でもよいし、4でもよいし、5以上でもよい。照明装置30に含まれる導光体60の数は、2以上12以下でもよく、3以上12以下でもよく、4以上12以下でもよく、5以上12以下でもよい。
図3Bに示された例において、光源50は、導光体60に側方から対面する発光体52を含む。図3Bに示された例において、導光体60が基準位置99を取り囲む角度範囲は360°である。図3Bに示された例によれば、発光部35の配置の自由度を向上できる。適切な数の発光部35を適切な位置に配置できる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
図3Bに示された照明装置30は、一つの環状の導光体60を含む。照明装置30は、二つの光源50を含む。
図3C及び図3Dに示された例において、一つの基準位置99の周囲に位置する導光体60は、第1導光体60A及び第2導光体60Bを含む。第1導光体60A及び第2導光体60Bは、同一の眼球に放出される光を導光してもよい。第1導光体60A及び第2導光体60Bは、互いから離れて位置する。基準位置99は、第1導光体60A及び第2導光体60Bの間に位置する。
図3C及び図3Dに示すように、光源50は、第1光源50A及び第2光源50Bを含んでもよい。図3C及び図3Dに示された例において、第1導光体60Aは、第1光源50Aから放出された光を導光する。第2導光体60Bは、第2光源52Bから放出された光を導光する。基準位置99は、第1導光体60A及び第2導光体60Bの間に位置する。
図3Cに示された例において、第1導光体60A及び第2導光体60Bは、第3方向D3に対面している。第1導光体60A及び第2導光体60Bは、鉛直方向に対面している。第1導光体60A及び第2導光体60Bは、上下方向に対面している。
図3Cに示された例において、照明装置30は、第1導光体60Aの両端の各々に対面する二つの第1光源50Aを含み、さらに、第2導光体60Bの両端の各々に対面する二つの第2光源50Bを含む。照明装置30は、合計四つの光源50A,50Bを含む。図示された例に限られず、照明装置30は、第1導光体60Aの両端の一方に対面する一つの第1光源50Aと、第2導光体60Bの両端の一方に対面する一つの第2光源50Bと、を含んでもよい。
図3Dに示された例において、第1導光体60A及び第2導光体60Bは、第2方向D2に対面している。第1導光体60A及び第2導光体60Bは、水平方向に対面している。第1導光体60A及び第2導光体60Bは、左右方向に対面している。
図3Dに示された例において、照明装置30は、第1導光体60Aの両端の各々に対面する二つの第1光源50Aを含み、さらに、第2導光体60Bの両端の各々に対面する二つの第2光源50Bを含む。照明装置30は、合計四つの光源50A,50Bを含む。図示された例に限られず、照明装置30は、第1導光体60Aの両端の一方に対面する一つの第1光源50Aと、第2導光体60Bの両端の一方に対面する一つの第2光源50Bと、を含んでもよい。
図3C及び図3Dに示すように、第1導光体60Aは曲線状に延びてもよい。第2導光体60Bは曲線状に延びてもよい。第1導光体60Aをなす曲線の内側、言い換えると第1導光体60Aをなす曲線の湾曲の中心側に、基準位置99は位置してもよい。第2導光体60Bをなす曲線の内側、言い換えると第2導光体60Bをなす曲線の湾曲の中心側に、基準位置99は位置してもよい。
導光体60が第1導光体60A及び第2導光体60Bを含むことによって、導光体60の配置の自由度を向上できる。したがって、発光部35の配置の自由度を向上でき、発光部35を適切に配置できる。アイトラッカー20による視線方向98の検出精度を向上できる。
図2に示すように、照明装置30は、右目用の導光体60及び左目用の導光体60を別個に含んでもよい。この例において、照明装置30は、二つの基準位置99の周囲に別個の導光体60を含んでもよい。
図3E及び3Fに示すように、照明装置30は、右目用かつ左目用の導光体60を含んでもよい。この例において、一つの導光体60は、二つの基準位置99の周囲に位置してもよい。右目用かつ左目用の導光体60を用いることによって、照明装置30に含まれる導光体60の数を低減できる。右目用の保持部31及び左目用の保持部31は、図3E及び図3Fに示すように別体でもよく、一体でもよい。右目用の装着後41及び左目用の装着後41は、図3E及び図3Fに示すように別体でもよく、一体でもよい。
図3E及び3Fに示された例において、導光体60は、第1導光体60A及び第2導光体60Bを含む。第1導光体60A及び第2導光体60Bのそれぞれは、一方の基準位置99の周囲に位置し、かつ他方の基準位置99の周囲に位置する。第1導光体60A及び第2導光体60Bのそれぞれは、右の眼球及び左の眼球の両方に向けて放出される光を導光する。
図3Eに示された例において、第1導光体60Aは、一方の基準位置99に第3方向D3における第1側から対面して位置し、且つ、他方の基準位置99に第3方向D3における第1側から対面して位置する。第2導光体60Bは、一方の基準位置99に第3方向D3における第2側から対面して位置し、且つ、他方の基準位置99に第3方向D3における第2側から対面して位置する。
図3Fに示された例において、第1導光体60Aは、一方の基準位置99に第3方向D3における第1側から対面して位置し、一方の基準位置99及び他方の基準位置99の間を通過し、他方の基準位置99に第3方向D3における第2側から対面して位置する。第2導光体60Bは、一方の基準位置99に第3方向D3における第2側から対面して位置し、一方の基準位置99及び他方の基準位置99の間を通過し、他方の基準位置99に第3方向D3における第1側から対面して位置する。図3Fに示された例において、第1導光体60A及び第2導光体60Bは、共に二つの基準位置99の間を通過するが、互いから離れていてもよい。
図3C~図3Fに示された例において、一つの基準位置99の周囲に互いから離れた複数の導光体60が位置している。複数の導光体60は、第1導光体60A及び第2導光体60Bに限られない。一つの基準位置99の周囲に互いから離れて位置する複数の導光体60の数は、2個でもよく、3個でよく、4個でもよい。一つの基準位置99の周囲に互いから離れた複数の導光体60を設ける例によれば、各導光体60の曲率半径を大きくできる。各導光体60を直線状にすることもできる。したがって、導光体60での全反射を利用した導光を促進できる。導光体60から光が意図せず出射すること、すなわち光漏れを抑制できる。
図3C~図3Fにおいて、装着具41及び/又は保持部31を二点鎖線で示している。
導光体60は、細長く延びてもよい。図示された導光体60は、長手方向60LDを有する。導光体60は、長手方向60LDに沿って細長く延びる。長手方向60LDを有する導光体60は、発光部35まで効率的に導光できる。導光体60に入射した光は、導光路を形成する部分の外面(外輪郭)によって構成される界面で反射することにより、導光路を形成する部分の内部を進む。
この界面での反射は、全反射でもよい。全反射によれば、反射損失を回避できる。全反射によれば、光源50から放出された光を効率的に発光部35まで導光できる。全反射によれば、光源50からの光の利用効率を向上できる。
図6A等に示すように、導光体60は導光コア部62を含んでもよい。導光コア部62は、導光対象の光が進む部分である。導光コア部62の外面(外輪郭)での反射率を向上させる観点から、導光コア部62の屈折率は、1.35以上でもよく、1.40以上でもよく、1.45以上でもよい。導光コア部62の外面での全反射を促す観点から、導光コア部62の屈折率は、1.48以上でもよく、1.55以上でもよく、1.60以上でもよい。導光コア部62の外面によって構成される屈折率界面での屈折率の上限は特に設定されない。導光コア部62の屈折率は、1.70以下でもよく、1.65以下でもよい。導光コア部62は、一例として、アクリル樹脂によって構成されてもよい。
導光コア部62の屈折率は、1.35以上1.70以下でもよく、1.40以上1.70以下でもよく、1.45以上1.70以下でもよく、1.48以上1.70以下でもよく、1.55以上1.70以下でもよく、1.60以上1.70以下でもよい。導光コア部62の屈折率は、1.35以上1.65以下でもよく、1.40以上1.65以下でもよく、1.45以上1.65以下でもよく、1.48以上1.65以下でもよく、1.55以上1.65以下でもよく、1.60以上1.65以下でもよい。
図6A等に示すように、導光体60は、導光コア部62及び光取出要素63を含んでもよい。導光体60内に入射した光は、導光コア部62の内部を進む。光取出要素63は、光取出機能を有する。光取出機能は、導光コア部62の内部を進む光を導光コア部62から出射させる機能である。光取出要素63は、導光コア部62の外面(外輪郭)へ入射する際の入射角を大きくする。光取出要素63は、発光部35において、導光コア部62に設けられてもよい。導光コア部62のうちの光取出要素63によって出射が促された部分に、導光体60の発光部35が形成され得る。
入射角は、光の入射方向と入射面への垂線(又は法線)との間の角度である。入射角は、0°以上90°以下となる。
図6A~図8を参照して、光取出要素63の複数の具体例について説明する。図6A~図6Dは、図3AのVI-VI線に沿った断面を示す。
図6Aに示すように、光取出要素63は、散乱層64を含んでもよい。散乱層64は、入射光L6A1を散乱させる。散乱層64は、バインダー部64A及び光拡散要素64Bを含んでもよい。光拡散要素64Bとして、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、金属化合物を周囲に保持した樹脂ビーズ、白色微粒子、単なる気泡が例示される。光拡散要素64Bは、酸化チタンや二酸化ケイ素でもよい。散乱層64は、バインダー部64A及び光拡散要素64Bとの間に形成される不規則な方向を向く界面での屈折や反射によって、入射光を散乱させる。一つの発光部35に設けられる散乱層64は、ドット状に点在する多数の散乱層群でもよい。
図6Bに示すように、光取出要素63は凹凸面65を含んでもよい。凹凸面65は粗面とも呼ばれる。凹凸面65はマット面とも呼ばれる。凹凸面65は、規則的または不規則的に配置された凸部と、規則的または不規則的に配置された凹部と、の少なくとも一方を含んでもよい。
図6Cに示すように、光取出要素63は反射凸部(凸部)66を含んでもよい。図6Dに示すように、光取出要素63は反射凹部(凹部)67を含んでもよい。反射凸部66及び反射凹部67は、導光体60の長手方向60LDに沿って光源50から離れるにつれて導光体60の長手方向60LDに直交する方向への厚みを狭くする傾斜面69を含む。この傾斜面69へ光が入射すると、導光コア部62の外面への入射角が大きくなる。
図6C及び図6Dに示された例において、反射凸部66及び反射凹部67は、長手方向60LDに傾斜した傾斜面69を含む。反射凸部66及び反射凹部67の傾斜面69は、出射方向を調整する機能を付与されてもよい。すなわち、光取出要素63が位置する発光部35からの光の出射方向を、装着者90の眼球91に向けてもよい。これにより、光源50の利用効率を改善できる。角膜92上の映り込み像35Xの明るさを明るくして、視線方向98の検出精度を向上できる。傾斜面69の長手方向60LDに対してなす角度は、10°以上でもよく、20°以上でもよく、30°以上でもよく、40°以上でもよく、45°以上でもよい。傾斜面69の長手方向60LDに対してなす角度は、10°以上90°未満でもよく、20°以上90°未満でもよく、30°以上90°未満でもよく、40°以上90°未満でもよく、45°以上90°未満でもよい。
図7に示すように、光取出要素63はマイクロレンズアレイ68を含んでもよい。マイクロレンズアレイ68は、単位レンズの集合体である。マイクロレンズアレイ68によれば、焦点制御し、眼球方向への輝度を向上できる。なお、本件明細書では、レンズは、プリズムを含む概念であって、プリズムと区別されない。
図8に示すように、導光コア部62は、発光部35において、導光体60の長手方向60LDに直交する方向に対して傾斜した傾斜面69を含んでもよい。この傾斜面69は、導光体60の長手方向60LDに延びてもよい。傾斜面69によって、長手方向60LDに直交する方向に沿って基準位置99から離れるにつれて導光体60の厚みは薄くなる。この傾斜面69が光取出要素63を構成してもよい。この傾斜面69によれば、発光部35から出射光を、眼球91に向けることができる。
図面を参照して、光取出要素63に関する複数の具体例を説明した。上述の複数の光取出要素63を組合せてもよい。例えば、反射凸部66及び反射凹部67の傾斜面69に、散乱層64を設けてもよい。反射凸部66及び反射凹部67の傾斜面69に、凹凸面65を設けてもよい。
図9Aに示すように、導光体60は、導光コア部62及びクラッド部72を含んでもよい。導光コア部62は、上述してきたように、導光体60のうちの光が進む部分である。クラッド部72は、導光コア部62を少なくとも部分的に被覆する。図9Aに示された例において、導光コア部62の内部を進む光は、導光コア部62及びクラッド部72の界面で反射する。この界面での反射は、全反射でもよい。したがって、クラッド部72の屈折率は、導光コア部62の屈折率より小さくてもよい。クラッド部72はフッ素を含んでもよい。クラッド部72は、フッ素含有樹脂によって構成されてもよい。導光コア部62は、アクリル樹脂によって構成されてもよい。フッ素又はフッ素含有樹脂を含むクラッド部72の屈折率は低くなる。フッ素又はフッ素含有樹脂を含むクラッド部72の屈折率は、通常、アクリル樹脂を含む導光コア部62の屈折率よりも低い。
導光コア部62とクラッド部72の界面での反射率を向上させる観点から、導光コア部62とクラッド部72の界面での屈折率差は、0.08以上でもよく、0.10以上でもよく、0.15以上でもよい。導光コア部62とクラッド部72の界面での全反射を促す観点から、導光コア部62とクラッド部72の界面での屈折率差は、0.18以上でもよく、0.20以上でもよく、0.25以上でもよい。導光コア部62とクラッド部72の界面での屈折率差の上限は特に設定されない。導光コア部62とクラッド部72の界面での屈折率差は、1.0以下でもよい。
導光コア部62とクラッド部72の界面での屈折率差は、0.08以上1.0以下でもよく、0.10以上1.0以下でもよく、0.15以上1.0以下でもよく、0.18以上1.0以下でもよく、0.20以上1.0以下でもよく、0.25以上1.0以下でもよい。
図9Aに示すように、導光コア部62は、発光部35において、クラッド部72から露出してもよい。クラッド部72は、発光部35において、導光コア部62の少なくとも一部分を被覆していなくてもよい。導光コア部62及びクラッド部72の界面での反射により、導光コア部62内の光は長手方向60LDに進む。図9Aに示すように、クラッド部72が設けられていない領域において、導光コア部62の内部を進む光は。導光コア部62から出射し得る。したがって、クラッド部72が設けられていない領域に発光部35を形成できる。
図9Bに示すように、導光コア部62は、発光部35において、光取出要素63を含んでもよい。光取出要素63を設けることによって、発光部35において光が導光コア部62から出射することが促進される。図9Bに示された例において、導光コア部62に設けられた光取出要素63は、凹凸面65である。図9Bに示された例に用いられる光取出要素63は、凹凸面65に限られない。導光コア部62に設けられた光取出要素63は、散乱層64、凹凸面65、反射凸部66、反射凹部67、及び傾斜面69の一以上を含んでもよい。
図9Cに示すように、導光体60は、クラッド部72を被覆する遮光層74を含んでもよい。遮光層74は、導光コア部62からクラッド部72に入射した光を遮光する。遮光層74は、導光体60からの漏れ光を遮光する。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての遮光層74の分光透過率は、3.0%以下であり、1.0%以下でもよく、0.10%以下でもよい。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての遮光層74の分光透過率の下限は特に設定されない。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての遮光層74の分光透過率は0%以上でもよい。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての遮光層74の分光透過率は、0%以上3.0%以下であり、0%以上1.0%以下でもよく、0%以上0.10%以下でもよい。
分光透過率を測定する前、光源を15分間点灯し、光源の出力を安定させる。分光透過率を測定する際のサンプルへの入射角は0°とする。分光透過率を測定する際の試験環境は、温度23℃±2℃、相対湿度50%±5%とする。サンプルは、試験開始前に、試験環境に16時間配置する。分光透過率を測定する際のその他の測定条件は、JIS Z8722:2009に従う。分光透過率の測定において、JIS Z8722:2009に規定された幾何条件fを採用する。
分光線透過率は、5つの測定値の算術平均値とする。5つの測定値は、評価対象となる遮光層74の5箇所の測定位置にて測定された測定値とする。5箇所の測定位置は、互いから10mm以上離れて位置する。
図6Dに示すように、照明装置30は反射板76を含んでもよい。反射板76は、発光部35において、導光体60に対面する。反射板76は、光取出要素63に対面する。反射板76は、導光体60から出射した光の進行方向を調節してもよい。反射板76は、導光体60から出射した光を眼球91に向けてもよい。
反射板76は、図6Dに示された照明装置30以外の照明装置30及び導光体60に対しても適用可能である。反射板76は、図6Dに示された反射凹部67との組合せだけでなく、その他の光取出要素63に対面して配置されてもよい。
長手方向60LDに直交する断面における導光体60及び導光コア部62の断面形状は、特に限定されない。図10に示すように、導光体60及び導光コア部62の断面形状は、円形状でもよい。導光体60及び導光コア部62の断面形状は、楕円形状でもよい。図11A及び図11Bに示すように、導光体60及び導光コア部62の断面形状は、角形状でもよい。図11A及び図11Bに示すように、導光体60及び導光コア部62の断面形状は、四角形形状、矩形状、又は長方形形状でもよい。
上述したように、装着装置40は、導光体60を保持する保持部31を含んでもよい。導光体60は、装着装置40の保持部31によって保持されてもよい。図11A及び図11Bに示すように、クラッド部72を含む導光体60は、保持部31に直接接触して、保持部31に保持されてもよい。クラッド部72を含む導光体60は、保持部31に融着してもよい。クラッド部72を含む導光体60は、接合層を用いて、保持部31に保持されてもよい。接合層は、粘着剤層でもよく、接着剤層でもよい。
図11Bに示すように、導光体60は、保持部31の外面上に保持されてもよい。図11Aに示すように、導光体60は、保持部31に少なくとも部分的に埋め込まれてもよい。すなわち、保持部31に凹部が形成され、導光体60は少なくとも部分的に保持部31の凹部内に位置してもよい。図11Bに示すように、導光体60は、保持部31と面一となるように、保持部31に埋め込まれてもよい。すなわち、導光体60の面と保持部31の面が、同一面上に位置するように、導光体60は保持部31に埋め込まれてもよい。
図6Aに示すように、導光体60は、散乱層64において、保持部31に固定されてもよい。図6Aに示された例において、導光コア部62は保持部31から離れている。導光コア部62と保持部31との間に空気層が形成されている。したがって、導光コア部62の内部を進む光は、導光コア部62と空気層との界面において全反射し易い。
図6Dに示すように、照明装置30は反射板76を含んでもよい。反射板76は、発光部35において、導光体60に対面して配置され得る。反射板76は、導光体60及び保持部31に固定されてもよい。この例によれば、反射板76を用いて、導光体60及び70が固定される。反射板76を用いることによって、光取出要素63の構成によることなく、導光体60を保持部31に固定できる。
上述したように、装着装置40は、装着具41だけでなく、表示パネル12、光学素子14、透光板16を含んでもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上が、保持部31を含んでもよい。
なお、透光板16は、可視光透過性を有する透明な板状部材である。透明とは、50%以上の全光線透過率を有することを意味する。透光板16の全光線透過率は、50%以上であり、70%以上でもよく、80%以上でもよい。透光板16の全光線透過率の上限は特に設定されない。透光板16の全光線透過率は100%以下でもよい。透光板16の全光線透過率は、50%以上100%以下であり、70%以上100%以下でもよく、80%以上100%以下でもよい。
全光線透過率の測定にはD65標準光のスペクトルを模した光源(以後、D65光源と呼ぶ)を用いる。全光線透過率を測定する前、D65光源を15分間点灯し、D65光源の出力を安定させる。全光線透過率を測定する際のサンプルへの入射角は0°とする。全光線透過率を測定する際の試験環境は、温度23℃±2℃、相対湿度50%±5%とする。サンプルは、試験開始前に、試験環境に16時間配置する。全光線透過率を測定する際のその他の測定条件は、JIS K7361-1:1997に従う。
全光線透過率は、5つの測定値の算術平均値とする。5つの測定値は、評価対象となるサンプルの5箇所の測定位置にて測定された測定値とする。5箇所の測定位置は、互いから10mm以上離れて位置する。
図4Aに示された例において、導光体60は透光板16に固定されている。一例として、図4Aに示されたアイトラッカー20の装着装置40は、図1Cに示されたヘルメット46でもよい。図4Aに示された装着装置40の透光板16は、ヘルメット46の透光板46Bでもよい。
図4Bに示された例において、導光体60は表示パネル12に固定されている。一例として、図4Bに示された表示装置10は、ARゴーグルでもよい。表示パネル12は、AR画像を生成する、透明表示素子である。図4Bに示された例において、表示パネル12は、装着具41に保持された透光板16に積層されている。
図4Cに示された例において、導光体60は光学素子14に固定されている。一例として、図4Cに示された表示装置10は、VRゴーグルでもよい。図4Cに示された例において、VR画像を生成する表示パネル12が、装着具41のフレーム42Aによって保持されている。光学素子14は、表示パネル12に積層されている。光学素子14はレンズでもよい。
図4A~図4Cに示された例とは異なり、装着具41が保持部31を含んでもよい。導光体60は、装着具41のフレーム42Aによって保持されてもよい。
光源50は、導光体60に固定されてもよい。光源50は、導光体60と同様に、保持部31によって保持されてもよい。
図4D及び図4Eは、照明装置30及びアイトラッカー20を含む表示装置10の全体構成の一例を示している。
図4D及び図4Eに示すように、照明装置30を含む表示装置10は、表示パネル12、光学素子14、透光板16、調光素子100、及び透明アンテナ113の一以上を含んでもよい。
図4D及び図4Eに示すように、導光体60は導光コア部62を含む。導光コア部62としての導光体60を保持する保持部31は、導光コア部62の屈折率より小さい屈折率を有してもよい。導光コア部62としての導光体60を保持する保持部31は、クラッド部72として機能してもよい。導光体60を保持する保持部31は、透明でもよい。
図4D及び図4Eに示された例において、クラッド部72としても機能する保持部31は、透光板16でもよいし、光学素子14でもよい。透光板16は、導光体60及び導光コア部62を保持する透明な基材でもよい。光学素子14は、導光体60及び導光コア部62を保持し且つレンズとして機能してもよい。
導光体60を保持する保持部31は、その全周囲において、装着具41に接続してもよい。導光体60を保持する保持部31は、その全周囲において、装着具41に保持されてもよい。
図4Eに示すように、導光体60は、導光体60を保持する保持部31に第1方向D1における第2側から埋め込まれてもよい。図4Eに示された例において、導光体60の第1方向D1における第2側を向く面と、導光体60を保持する保持部31の第1方向D1における第2側を向く面は、同一平面上に位置している。この例によれば、保持部31及び導光体60の背後を観察する際、像の歪みを抑制できる。この例によれば、導光体60を目立たなくできる。
図4Fに示された例と異なり、導光体60は、導光体60を保持する保持部31に第1方向D1における第1側から埋め込まれてもよい。導光体60の第1方向D1における第1側を向く面と、導光体60を保持する保持部31の第1方向D1における第1側を向く面は、同一平面上に位置してもよい。この例によれば、保持部31及び導光体60の背後を観察する際、像の歪みを抑制できる。この例によれば、導光体60を目立たなくできる。
図4D及び図4Eに示すように、表示パネル12は、画像形成装置110及び導光素子111を含んでもよい。画像形成装置110は、表示画像を形成する画像光を放出する。導光素子111は、画像光を導光する導光板として機能する。導光素子111は、光路制御素子112を含んでもよい。
光路制御素子112は、画像形成装置110から導光素子111に入射した画像光が導光素子111の主面で全反射するよう、画像光の光路を調整してもよい。図4D及び図4Eに示された例において、光路制御素子112は、レリーフホログラム112bを含んでもよい。レリーフホログラム112bは、表面凹凸を有し、画像光を回折する。画像形成装置110から導光素子111に入射した画像光は、導光素子111の主面で全反射するよう、レリーフホログラム112bによって光路を調節されてもよい。このレリーフホログラム112bは、導光素子111の近傍に配置されてもよい。
光路制御素子112は、導光素子111内を進む画像光が導光素子111から出射するよう、画像光の光路を調整してもよい。図4Eに示された例において、光路制御素子112は、体積ホログラム112aを含んでもよい。体積ホログラム112aは、記録された干渉縞によって、画像光を回折する。導光素子111内を進む画像光は、導光素子111から出射するよう、体積ホログラム112aによって光路を調節されてもよい。この体積ホログラム112aは、眼球91に対面する位置してもよい。
導光素子111は、その全周囲において、装着具41に接続してもよい。導光素子111は、その全周囲において、装着具41に保持されてもよい。導光素子111は、透明でもよい。導光素子111は、樹脂製でもよい。
図4Gに示すように、導光体60は、導光素子111に保持されてもよい。導光素子111は、保持部31を構成してもよい。導光体60を構成する導光コア部62が、導光素子111に直接保持されてもよい。導光素子111の屈折率が、導光コア部62の屈折率より小さい場合、導光素子111はクラッド部72として機能してもよい。
透明アンテナ113は、アンテナ基材114及び透明導電体115を含んでもよい。アンテナ基材114は、シート状でもよい。アンテナ基材114は、透明でもよい。透明導電体115は、通信機能を有した導電体である。透明アンテナ113は、ミリ波用アンテナ、電話用アンテナ、WiFi用アンテナ、3G用アンテナ、4G用アンテナ、5G用アンテナ、LTE用アンテナ、Bluetooth(登録商標)用アンテナ、NFC用アンテナ等でもよい。透明アンテナ113は、制御装置24と電気的に接続してもよい。制御装置24は、透明アンテナ113を用いて外部と通信してもよい。透明アンテナ113は、ジェスチャーセンシング機能、無線給電機能、曇り止め機能、ヒーター機能、ホバリング機能(使用者がディスプレイに直接触れなくても操作可能となる機能)、指紋認証機能、ノイズカット(電磁波シールド)機能等の機能を有していてもよい。
透明アンテナ113は、WO2024/185544A1に記載された配線基板と同様に構成されてもよい。
アンテナ基材114は、透明導電体115を支持する基材として機能してもよい。アンテナ基材114は、透明でもよい。アンテナ基材114は、レンズ機能等の光学機能を有した光学素子でもよい。アンテナ基材114は、樹脂製でもよい。アンテナ基材114は、その全周囲において、装着具41に接続してもよい。アンテナ基材114は、その全周囲において、装着具41に保持されてもよい。アンテナ基材114は、WO2024/185544A1に記載された配線基板の基材と同様に構成されてもよい。
透明導電体115は、網目状に配置された線状導電体でもよい。透明導電体115を構成する金属は、アルミニウムでもよく、銅でもよく、アルミニウム合金でもよく、銅合金でもよい。網目状に配置された線状導電体は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング加工やインプリント技術によるパターニングによって、金属箔や導電性塗膜からパターニングされてもよい。網目状に配置された線状導電体は、スクリーン印刷等の印刷によって、形成されてもよい。透明導電体115は、酸化インジウムスズの蒸着膜でもよい。透明導電体115は、WO2024/185544A1に記載された配線基板のメッシュ配線層と同様に構成されてもよい。
図4Dに示された例において、透明導電体115は、眼球91に対面する領域の周囲に位置している。すなわち、透明導電体115は、眼球91と第1方向D1に正対していない。ただし、透明導電体115の配置は、図示された例に限られない。透明導電体115は、眼球91に対面してもよい。透明導電体115は、アンテナ基材114の全面に設けられてもよい。
また、透明アンテナ113に代えて、透明アンテナ113に加えて、配線基板を有してもよい。配線基板は、透明アンテナ113と同様に、基材及び透明導電体を含んでもよい。配線基板の基材は、透明アンテナ113のアンテナ基材と同様に構成されてもよい。配線基板の透明導電体は、透明アンテナ113の透明導電体と同様に構成されてもよい。
配線基板は、例えば、ジェスチャーセンシング機能、無線給電機能、曇り止め機能、ヒーター機能、ホバリング機能(使用者がディスプレイに直接触れなくても操作可能となる機能)、指紋認証機能、ノイズカット(電磁波シールド)機能等の機能を有していてもよい。ここで、本明細書中、「ジェスチャーセンシング機能」とは、配線基板の透明導電体に対する対象物の相対位置(距離、角度等)、又は、対象物の移動速度を検出する機能を意味する。この場合、例えば、配線基板の透明導電体は、ミリ波を検出することにより、ジェスチャーセンシング機能を果たしてもよい。
調光素子100は、その透過率が可変な部材である。調光素子100の透過率は、電圧印加によって調節可能でもよい。調光素子100は、遮光状態及び透過状態の間で切り替え可能でもよい。透過状態において、装着者90は、表示装置10の背後を透過可能となる。遮光状態において、装着者90は、表示装置10の背後を観察できない。調光素子100の遮光状態及び透過状態の切り替えは、制御装置24によって制御されてもよい。
図4Hは、調光素子100の一例の概略構成を示す。調光素子100は、第1基板101、調光液晶層103、及び第2基板102を、第1方向D1にこの順で含んでもよい。調光液晶層103は、液晶分子を含む。調光液晶層103への電場形成により、液晶分子の配向を制御することにより、調光素子100の透過率を調節できる。
第1基板101及び第2基板102は、制御装置24からの電圧印加により、調光液晶層103に含まれる液晶分子の配向を変化させ得る構成を有する。液晶分子の駆動方式は、特に限定されることない。液晶分子の駆動方式として、VA(Vertical Alignment)方式、TN(Twisted Nematic)方式、IPS(In Plane Switching)方式、GH(Guest Host)方式等が例示される。
図4Hは、VA方式又はTN方式を採用した調光素子100の具体的を示す。第1基板101は、第1方向D1における第2側から第1側への順で、第1偏光板101A、第1基材101B、第1電極101C、及び第1配向膜101Dを含む。第2基板102は、第1方向D1における第1側から第2側への順で、第2偏光板102A、第2基材102B、第2電極102C、及び第2配向膜102Dを含む。
第1偏光板101A及び第2偏光板102Aは、吸収型の偏光子を含んでもよい。吸収型の偏光子は、一方の直線偏光成分及び他方の直線偏光成分の一方を透過し、一方の直線偏光成分及び他方の直線偏光成分の他方を吸収する。第1偏光板101A及び第2偏光板102Aは、透過軸が互いに直交するクロスニコル状態で配置されてもよい。第1偏光板101A及び第2偏光板102Aは、透過軸が互いに平行なパラレルニコル状態で配置されてもよい。
第1配向膜101D及び第2配向膜102Dは、液晶分子に配向規制力を付与する。第1配向膜101D及び第2配向膜102Dは、ラビング処理された樹脂層でもよい。第1電極101C及び第2電極102Cは、透明電極層でもよい。透明電極層は、酸化インジウムスズの蒸着膜でもよい。
GH方式を採用した調光素子100において、調光液晶層103は、液晶分子とともに二色性色素を含む。二色性色素の配向は、液晶分子の配向とともに制御される。二色性色素及び液晶分子を水平配向とすることにより、調光素子100を遮光状態にできる。二色性色素及び液晶分子を垂直配向とすることにより、調光素子100を透過状態にできる。GH方式を採用した調光素子100において、第1偏光板101A及び第2偏光板102Aを省略できる。
図4E~図4Gに示すように、調光素子100は、照明装置30より第1方向D1における第1側に位置する。この配置によれば、調光素子100の遮光状態においても、照明装置30から眼球91に光を放出できる。
図4E~図4Gに示すように、調光素子100は、表示パネル12より第1方向D1における第1側に位置する。この配置によれば、調光素子100の遮光状態においても、装着者90は、表示パネル12によって表示された画像を観察できる。
図4E~図4Gに示すように、調光素子100は、透明アンテナ113より第1方向D1における第1側に位置してもよい。図4Iに示すように、調光素子100は、透明アンテナ113より第1方向D1における第2側に位置してもよい。
導光体60、導光体60を含む照明装置30、表示パネル12、及び透明アンテナ113の第1方向D1における位置は特に限定されない。一例として、表示パネル12は、図4Eに示すように、導光体60及び導光体60を含む照明装置30より第1方向D1における第1側に位置してもよいし、図4Fに示すように、導光体60及び導光体60を含む照明装置30より第1方向D1における第2側に位置してもよい。
以上に説明してきた第1の実施の形態による照明装置30は、アイトラッカー20に用いられる。照明装置30は、光源50と、光源50から放出された光を導光する導光体60と、を含む。導光体60は、眼球91に正対する基準位置99の周囲に位置する。導光体60は、光を放出する複数の発光部35を含む。第1の実施の形態による照明装置30によれば、次の作用効果を奏することができる。
第1の実施の形態において、導光体60が複数の発光部35を含む。したがって、導光体60に入射する光を放出する光源50の数を、発光部35の数より低減できる。照明装置30及びアイトラッカー20の構成を大幅に簡易化できる。光源50の数の低減にともなう、消費電力の低減や発熱量の低減も期待できる。
光源50を眼球91の瞳孔93に対面する基準位置99の周囲に配置する必要がない。光源50の設置と異なり、導光体60の設置に電気配線等は不要である。光源50の設置と異なり、導光体60の設置に半田付け等の高温加工を要しない。光源50と異なり、導光体60自体が高温発熱することもない。したがって、導光体60を保持する保持部31に、電気配線を設置しなくてもよい。導光体60を保持する保持部31は、耐熱性等を有していなくてもよい。
例えば、装着装置40の装着具41だけでなく、眼球91に対面して配置される表示パネル12、光学素子14、透光板16等に、導光体60を設置できる。眼球91に対面して配置される表示パネル12、光学素子14、透光板16等に、複数の発光部35を配置できる。また、導光体60と、表示パネル12、光学素子14、透光板16等との間に、光源50の設置に使用される耐熱性を有したガラスエポキシ基板やポリイミド基板等を設置しなくてもよい。耐熱性を有したガラス製の光学素子や透光板に代えて、樹脂製の光学素子(レンズ、プリズム、回折光学素子等)14や透光板16に導光体60を直接設置して複数の発光部35を設けることができる。
以上のように、基準位置99の周囲に光源を設置することに代えて、基準位置99の周囲に導光体60を容易に配置して、複数の発光部35を設けることができる。導光体60を用いることによって、部品点数を低減できる。結果として、導光体60を用いることによって、基準位置99の周囲に位置する領域の構成を大幅に簡易化できる。導光体60を用いることによって、アイトラッカー20の組立工程を簡易化できる。部品点数が低減され製造工程が簡略化されるので、アイトラッカー20の信頼性を向上できる。更に、導光体60に含まれる発光部35の数や位置を容易に調節できる。アイトラッカー20における視線方向98の検出精度を向上できる。
導光体60を基準位置99から側方に延ばすことにより、装着装置40のフレーム42A等の安定した保持部31によって、光源50を安定して保持することが可能となる。光源50と電気的に接続する配線等を容易に設置できる。
第1の実施の形態の一具体例において、導光体60は、光が進む導光コア部62と、発光部35において導光コア部62に設けられた光取出要素63と、を含んでもよい。光取出要素63は、散乱層64、凹凸面65、反射凸部66、反射凹部67、及びマイクロレンズアレイ68の一以上を含んでもよい。本具体例によれば、簡易な構成の光取出要素63によって多数の発光部35を形成できる。多数の発光部35を設けることによって、視線方向98の検出精度を向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、導光体60は、光が進む導光コア部62を含んでもよい。導光コア部62は、発光部35において、導光体60の長手方向60LDに直交する方向に対して傾斜した傾斜面69を含んでもよい。本具体例によれば、傾斜面69によって、発光部35から放出された光を眼球91の瞳孔93の周囲に効率的に向けることができる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。光の利用効率を向上して、消費電力の低減や発熱量の低減を期待できる。
第1の実施の形態の一具体例において、導光体60は、光が進む導光コア部62と、導光コア部62を被覆するクラッド部72と、を含んでもよい。クラッド部72の屈折率は導光コア部62の屈折率よりも小さくてもよい。クラッド部72はフッ素を含んでもよい。導光コア部62は、発光部35において、クラッド部72から露出してもよい。これらのいずれかの具体例によれば、簡易な構成の導光体60により光源50からの光を発光部35まで安定して誘導できる。光の利用効率を向上して、消費電力の低減や発熱量の低減を期待できる。
第1の実施の形態の一具体例において、導光体60は、クラッド部72を被覆する遮光層74を含んでもよい。本具体例によれば、導光コア部62からクラッド部72へ漏れた光が迷光となって撮像装置22に撮像されることを抑制できる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、照明装置30は、発光部35において導光体60に対面して配置された反射板76を更に含んでもよい。本具体例によれば、発光部35において、眼球91以外に向けて導光体60から放出された光を、反射板76での反射によって眼球91に向けることが可能となる。光の利用効率を向上して、消費電力や発熱量を低減できる。
第1の実施の形態の一具体例において、光源50は、導光体60の長手方向60LDにおける端部に対面して配置された発光体52を含んでもよい。本具体例によれば、一つの発光体52によって、複数の発光部35に光を供給することができる。したがって、基準位置99の周囲に位置する領域の構成を大幅に簡易化できる。
第1の実施の形態の一具体例において、光源50は、導光体60の長手方向60LDに直交する方向から対面して配置された発光体52を含んでもよい。本具体例によれば、一つの発光体52によって、複数の発光部35に光を供給することができる。一つの発光体52によって、導光体60の両側に向けて光を放出することができる。したがって、基準位置99の周囲に位置する領域の構成を大幅に簡易化できる。
第1の実施の形態の一具体例において、光源50は、複数の発光体52を含んでもよい。本具体例によれば、一つの発光体52に不具合が生じても、他の発光体52から、導光体60に光を供給できる。したがって、アイトラッカー20の信頼性をより向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、光源50は、互いから離れて位置する第1光源50A及び第2光源50Bを含む。導光体60は、互いから離れて位置する第1導光体60A及び第2導光体60Bを含む。第1導光体60Aは、第1光源50Aから放出された光を導光する。第2導光体50Bは、第2光源52Bから放出された光を導光する。基準位置99は、第1導光体60A及び第2導光体60Bの間に位置する。本具体例によれば、各導光体60の曲率半径を大きくでき、各導光体60を直線状にすることもできる。したがって、導光体60での全反射を利用した導光を促進できる。導光体60から光が意図せず出射すること、すなわち光漏れを抑制できる。また、導光体60の配置の自由度を向上できる。したがって、発光部35の配置の自由度を向上でき、発光部35を適切に配置できる。アイトラッカー20による視線方向98の検出精度を向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、照明装置30は、頭部に装着される装着装置40を更に含んでもよい。装着装置40は導光体60を保持する保持部31を含んでもよい。本具体例によれば、アイトラッカー20を頭部に装着することによって、導光体60に形成される発光部35を装着者90の眼球91に対して精度良く位置決めできる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、導光体60は、光が進む導光コア部62と、導光コア部62を被覆するクラッド部72と、を含んでもよい。導光体60は、保持部31に埋め込まれてもよい。本具体例によれば、導光体60は、導光コア部62及びクラッド部72との界面での反射を利用して、その内部において安定して導光できる。クラッド部72を用いることによって、複数の発光部35を含む導光体60を装着装置40の保持部31に、大面積に亘って安定して固定できる。装着者90がアイトラッカー20を頭部に装着することによって、導光体60の発光部35を装着者90の眼球91に対して精度良く位置決めできる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、導光体60は、光が進む導光コア部62と、発光部35において導光コア部62上に位置する散乱層64と、を含んでもよい。導光体60は、散乱層64において保持部31に固定されてもよい。本具体例によれば、導光コア部62は、その外面において空気との界面を形成できる。導光コア部62は、外面における空気層との界面での反射を利用して、その内部において安定して導光できる。光取出要素63としても機能する散乱層64を用いて、複数の発光部35を含む導光体60を装着装置40の保持部31に安定して固定できる。装着者90がアイトラッカー20を頭部に装着することによって、導光体60の発光部35を装着者90の眼球91に対して精度良く位置決めできる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、照明装置30は、発光部35において導光体60に対面して配置された反射板76を更に含んでもよい。反射板76は、導光体60及び保持部31に固定されてもよい。本具体例によれば、発光部35において、眼球91以外に向けて導光体60から放出された光を、反射板76での反射によって眼球91に向けることができる。光の利用効率を向上して、消費電力や発熱量を低減できる。この反射板76を利用して、導光体60を装着装置40の保持部31に安定して固定できる。装着者90がアイトラッカー20を頭部に装着することによって、導光体60の発光部35を装着者90の眼球91に対して精度良く位置決めできる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第1の実施の形態の一具体例において、表示装置10は照明装置30を含む。装着装置40は、頭部に装着される装着具41と、装着具41に保持された表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上と、を含んでもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上は、導光体60を保持する保持部31を含んでもよい。本具体例によれば、導光体60の設置に起因して電気配線を保持部31に設置する必要は生じない。導光体60を保持する保持部31は、耐熱性等を有さなくてもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16にも、導光体60を直接設置できる。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16と、導光体60と、の間に、耐熱性を有したガラスエポキシ基板やポリイミド基板等を設置しなくてもよい。基準位置99の周囲に位置する領域の構成を更に簡易化できる。眼球91に正面方向から対面する表示パネル12、光学素子14、及び透光板16に発光部35を設けることにより、光の利用効率を向上でき、視線方向98の検出精度を向上できる。
具体例を参照しながら第1の実施の形態を説明してきたが、上述の具体例が第1の実施の形態を限定しない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施でき、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加等を行える。
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用い、重複する説明を省略する。
図2に示された例において、撮像装置22は、基準位置99及び導光体60の上方に位置する例を示した。しかしながら、図2に示された撮像装置22は、一例に過ぎない。撮像装置22は、基準位置99及び導光体60の下方に位置してもよい。撮像装置22は、基準位置99及び導光体60の左右方向における内側に位置してもよい。撮像装置22は、基準位置99及び導光体60の左右方向における外側に位置してもよい。
左右方向における内側は、左右方向において左右の目の中間位置に近い側である。左右方向における外側は、左右方向において左右の目の中間位置から離れる側である。
図2に示された例において、光源50は、導光体60のうちの左右方向における内側に位置する部分に対面していた。しかしながら、図2に示された光源50の配置は、一例に過ぎない。光源50の個数や配置は変更してもよい。光源50は、基準位置99及び導光体60の上方に位置してもよい。光源50は、基準位置99及び導光体60の下方に位置してもよい。光源50は、基準位置99及び導光体60の左右方向における外側に位置してもよい。光源の数は、2でもよく、3でもよく、4でもよく、5以上でもよい。光源の数は、2以上10以下でもよく、3以上10以下でもよく、4以上10以下でもよく、5以上10以下でもよい。
次に、図12~図20Dを主として参照しながら、第2の実施の形態による表示装置10、アイトラッカー20及び照明装置30について説明する。第2の実施の形態において、照明装置30は、導光体60に代えて反射体80を設けた点において、第1の実施の形態と異なり、その他において第1の実施の形態と同一に構成され得る。第2の実施の形態に関する以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した第1の実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の第1の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用い、重複する説明を省略する。
第2の実施の形態において、図12及び図14に示すように、アイトラッカー20用の照明装置30は、光源50及び反射体80を含む。光源50から放出された光は、反射体80に入射する。反射体80は、光源50から放出された光を反射する。反射体80は、眼球91に正対する基準位置99の周囲に間隔をあけて位置する複数の発光部35において、光を反射する。
図12及び図14に示されたアイトラッカー20は、右目用の光源50及び反射体80と、左目用の光源50及び反射体80と、を含む。図示されたアイトラッカー20は、右目の視線方向98を検出でき且つ左目の視線方向98を検出できる。しかしながら、第2の実施の形態は、これらの例に限られない。アイトラッカー20は、右目用の光源50及び反射体80と、左目用の光源50及び反射体80と、の一方のみを含んでもよい。
図13、図15~図11は、右目用のアイトラッカー20及び照明装置30を示す。右目用のアイトラッカー20及び照明装置30と、左目用のアイトラッカー20及び照明装置30は、左右対称に構成されてもよい。右目用のアイトラッカー20及び照明装置30と、左目用のアイトラッカー20及び照明装置30は、同一に構成されてもよい。
図12及び図13に示すように、反射体80は、基準位置99の周囲に位置する複数の反射部材82を含む。複数の反射部材82は、基準位置99の周囲において、互いに間隔をあけて配置されている。複数の反射部材82及び複数の発光部35は、図13に示された眼球91に正対する正面方向からの観察において、基準位置99を取り囲む周状の線に沿って間隔をあけて位置してもよい。複数の反射部材82及び複数の発光部35は、正面方向からの観察において、基準位置99を取り囲む円または楕円に沿って間隔をあけて位置してもよい。
第2の実施の形態における複数の反射部材82の配置、及び第2の実施の形態における複数の発光部35の配置は、第1の実施の形態における複数の発光部35の配置と同様にしてもよい。反射部材82の数及び発光部35の数は、特に限定されない。反射部材82の数及び発光部35の数が多いと、視線方向98の検出精度は向上する。反射部材82の数及び発光部35の数は、2以上でもよく、3以上でもよく、4以上でもよく、5以上でもよく、8以上でもよい。反射部材82の数及び発光部35の数に上限は特に設定されない。反射部材82の数及び発光部35の数は、50以下でもよく、20以下でもよい。反射部材82の数及び発光部35の数は、2以上50以下でもよく、3以上50以下でもよく、4以上50以下でもよく、5以上50以下でもよく、8以上50以下でもよい。反射部材82の数及び発光部35の数は、2以上20以下でもよく、3以上20以下でもよく、4以上20以下でもよく、5以上20以下でもよく、8以上20以下でもよい。
図12及び図13に示された例において、光源50は、発散光を放出してもよい。光源から放出された発散光は、複数の反射部材82及び反射体80を保持する保持部31に投射される。
他の例として、光源50は、離散的な方向に光を放出してもよい。言い換えると、光源50は、分離した複数の光を放出してもよい。分離した各光が、いずれかの反射部材82に向けられてもよい。すなわち、光源50は、複数の発光部35(図12及び図13に示された例において複数の反射部材82)に向けた離散的な方向に光を放出してもよい。光源50が、複数の発光部35の分布に応じた光を放出してもよい。この例によれば、光源50の光の利用効率を向上できる。この例によれば、発光部35は、角膜92上に明るく映り込む発光点となる。
図14及び図15に示された例において、反射体80は、基準位置99の周囲を線状に延びる反射部材82を含む。光源50は、反射体80の長手方向80LDに間隔を空けて位置する複数の発光部35に向けて光を放出する。すなわち、光源50は、離散的な方向に光を放出する。線状に延びる反射部材82は、主としてその長手方向80LDに間隔をあけて位置する複数の発光部35において、光源からの光を受光する。この例によっても、発光部35は、角膜92上に明るく映り込む発光点となる。
図14及び図15に示された線状に延びる反射部材82は、第1の実施の形態における導光体60と同様に配置され得る。線状に延びる反射部材82は、基準位置99の周囲に位置する。線状に延びる反射部材82は、図15に示された正面方向からの観察において、基準位置99を周囲から囲んでもよい。線状に延びる反射部材82が基準位置99を取り囲む角度範囲は、30°以上360°以下でもよく、90°以上360°以下でもよく、180°以上360°以下でもよい。線状に延びる反射部材82が基準位置99を取り囲む角度範囲に下限を設定することにより、発光部35の数を増加できる。線状に延びる反射部材82が基準位置99を取り囲む角度範囲に下限を設定することにより、発光部35を適切な位置に配置できる。これらにより、視線方向98の検出精度を向上できる。線状に延びる反射部材82が基準位置99を取り囲む角度範囲は特に限定されない。線状に延びる反射部材82が基準位置99を取り囲む角度範囲は、360°以下でもよい。
照明装置30に含まれる線状に延びる反射部材82の数は、1に限定されない。照明装置30に含まれる線状に延びる反射部材82の数は、1でもよいし、2でもよいし、3でもよいし、4でもよいし、5以上でもよい。照明装置30に含まれる線状に延びる反射部材82の数は、1以上12以下でもよく、2以上12以下でもよく、3以上12以下でもよく、4以上12以下でもよく、5以上でもよい。
図15に示された例において、線状に延びる反射部材82が基準位置99を取り囲む角度範囲は360°である。図15に示された例によれば、発光部35の配置の自由度を向上できる。適切な数の発光部35を適切な位置に配置できる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。線状に延びる反射部材82は、細長く延びてもよい。図15に示された反射体80は、長手方向80LDを有する。反射体80は、長手方向80LDに沿って細長く延びる。
図17A~図17Cに示すように、光源50は、発光体52及び光制御部材54を含んでもよい。発光体52は、光を放出する。光制御部材54は、発光体52からの光を複数の発光部に向ける。光制御部材54は、発光体52からの光の進行方向を調節する。
発光体52は、特に限定されない。発光体52は、LEDとも呼ばれる発光ダイオードでもよい。発光体52は、レーザー装置でもよい。レーザー装置は、半導体レーザーでもよい。発光体52は、垂直共振器型面発光レーザー(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)でもよい。図17Bに示すように、複数の垂直共振器型面発光レーザーを、二次元アレイとして、光源50を構成してもよい。
発光体52は、第1の実施に形態で説明したように、赤外線を放出してもよい。光源50及び発光体52から放出される赤外線の波長は、700nm以上3000nm以下でもよく、750nm以上1000nm以下でもよく、830nm以上950nm以下でもよい。
図17Aに示された例において、光制御部材54は拡散板54Aである。拡散板54Aは、発光体52からの光を反射体80及び反射体80の周囲に向けてもよい。拡散板54Aは、反射体80及び眼球91に対面する領域に光を向けてもよい。拡散板54Aは、基準位置99の周囲を延びる環状領域であって、反射体80が配置されている環状領域に光を指向性拡散してもよい。図17Aに示された例において、発光体52は発光ダイオード52Aを含んでもよい。
図17Bに示された例において、光制御部材54はマイクロレンズアレイ54Bである。マイクロレンズアレイ54Bによれば、発光体52からの光を、複数の発光部35の各々に向けて分割できる。すなわち、マイクロレンズアレイ54Bによれば、反射体80上に位置する複数の発光部35に向けて離散的な方向に光を放出できる。マイクロレンズアレイ54Bによれば、発光体52からの光を分割して、反射体80上に位置する複数の発光部35に向けることができる。図17Bに示された例において、二次元配列された複数の発光体52が用いられている。発光体52は、垂直共振器型面発光レーザー52Cである。
図17Cに示された例において、光制御部材54は回折光学素子54Cである。回折光学素子54Cによれば、発光体52からの光を、複数の発光部35の各々に向けて分割できる。すなわち、回折光学素子54Cによれば、反射体80上に位置する複数の発光部35に向けて離散的な方向に光を放出できる。回折光学素子54Cによれば、発光体52からの光を分割して、反射体80上に位置する複数の発光部35に向けることができる。図17Cに示された例において、発光体52はレーザー装置52Bを含んでもよい。
回折光学素子54Cは、入射光を回折する。回折光学素子54Cは、回折によって、入射光の進行方向を変化させる。回折光学素子54Cは、ホログラム素子でもよい。回折光学素子54Cは、位相変調型のホログラム素子でもよい。回折光学素子54Cは、振幅変調型のホログラム素子でもよい。回折光学素子54Cは、反射型レリーフホログラムでもよい。回折光学素子54Cは、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)として作製されてもよい。回折光学素子54Cは、体積ホログラムでもよい。回折光学素子54Cは、図示されたように透過型ホログラムでもよいし、反射型ホログラムでもよい。
光制御部材54を含む光源50によれば、反射体80上の入射領域(すなわり、スポット領域)の形状を調節できる。光源50は、複数の発光部35の各々における入射領域が円形状(図18A参照)、楕円形状(図18B参照)、角形状(図18Cの三角形形状及び図18Dの四角形形状)、星形状(図18E参照)、及び十字形状(図18F)の一以上となるように、反射体80に光を投射してもよい。すなわち、光源50からの光を照射される反射体80上の照射領域は、円形状、楕円形状、角形状、星形状、及び十字形状の一以上でもよい。
複数の発光部35の一以上において、反射体80は光源50から投射される光を正反射方向以外の方向に最大放射輝度で反射してもよい。いずれかの発光部35上で測定される最大放射輝度は、正反射方向以外の方向で得られてもよい。反射体80で反射した光は、装着者90の眼球91に向かってもよい。最大放射輝度となる反射体80での反射方向は、眼球91に向いていてもよい。最大放射輝度となる反射体80での反射方向は、眼球91の瞳孔93又は虹彩94に向いていてもよい。最大放射輝度となる反射体80での反射方向は、アイボックスに向いていてもよい。これらの例によれば、発光部35は、角膜92上に明るく映り込む発光点となる。撮像装置22で取得された撮像データから、映り込み像35Xの位置を安定して検出できる。結果として、装着者90の視線方向98を高精度に検出できる。光の利用効率も改善できる。
反射体80は、反射部材82として、金属層83、回折光学素子84、及びコレステリック液晶構造層87の一以上を含んでもよい。上述したように、反射体80は保持部31によって保持されてもよい。
図19A及び図19Bに示された例において、反射体80は、反射部材82として、保持部31によって保持された金属層83を含む。金属層83は、銀、アルミニウム、及びこれらの合金を含む層でもよい。
回折光学素子84は、入射光を回折する。回折光学素子84は、回折によって、入射光の進行方向を変化させる。回折光学素子84は、反射型のホログラム素子でもよい。回折光学素子84は、位相変調型のホログラム素子でもよい。回折光学素子84は、振幅変調型のホログラム素子でもよい。回折光学素子84は、反射型レリーフホログラムでもよい。回折光学素子84は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)として作製されてもよい。回折光学素子84は、反射型体積ホログラムでもよい。
図20Aに示された例において、反射体80は、反射部材82として、保持部31によって保持された反射型レリーフホログラム85を含む。レリーフホログラム85は凹凸構造を有するホログラムである。レリーフホログラム85では、凹凸構造での位相変調による回折を期待される。反射型レリーフホログラム85は、凹凸構造を有する層と、反射層と、を含んでもよい。
図20Aに示された例において、反射型レリーフホログラム85は、第1凹凸構造層85a、反射層85b、及び第2凹凸構造層85cを含む。第1凹凸構造層85a、反射層85b、及び第2凹凸構造層85cは、光源側(入射側)からこの順で配置されている。第1凹凸構造層85aは、眼球91に最も接近している。第1凹凸構造層85a及び第2凹凸構造層85cは樹脂からなる層でもよい。反射層85bは、銀、アルミニウム、及びこれらの合金を含む層でもよい。反射光を眼球91に向けることができるよう、第1凹凸構造層85aの凹凸構造は調節されている。
第1凹凸構造層85aは、光源50からの光に対する透過性を有する。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての第1凹凸構造層85aの分光透過率は、50%以上でもよく、70%以上でもよく、80%以上でもよい。第1凹凸構造層85aの分光透過率は、特に上限を有さず、100%以下でもよい。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての第1凹凸構造層85aの分光透過率は、50%以上100%以下でもよく、70%以上100%以下でもよく、80%以上100%以下でもよい。
図20Bに示された例において、反射体80は、反射部材82として、保持部31によって保持された反射型の体積ホログラム86を含む。図示された体積ホログラム86は、第1保護フィルム86a、ホログラム層86b、及び第2保護フィルム86cを含む。第1保護フィルム86a、ホログラム層86b、及び第2保護フィルム86cは、光源側からこの順で配置されている。ホログラム層86bは、参照光及び物体光の干渉縞を記録された硬化処理済みの感光層である。反射光を眼球91に向けることができるよう、ホログラム層86bは、干渉縞を調節されている。
第1保護フィルム86aは、光源50からの光に対する透過性を有する。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての第1保護フィルム86aの分光透過率は、50%以上でもよく、70%以上でもよく、80%以上でもよい。第1保護フィルム86aの分光透過率は、特に上限を有さず、100%以下でもよい。第1保護フィルム86aは、光源50からの光に対する透過性を有する。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての第1保護フィルム86aの分光透過率は、50%以上100%以下でもよく、70%以上100%以下でもよく、80%以上100%以下でもよい。
図20Cに示された例において、反射体80は、反射部材82として、コレステリック液晶構造層87を含む。コレステリック液晶構造層87は、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を用いて形成される。コレステリック液晶構造層87は、コレステリック液晶構造を有する層である。コレステリック液晶構造は、液晶分子(液晶化合物)のダイレクターが螺旋軸に沿って連続的に回転してなる螺旋構造を有する構造である。
このような液晶分子の物理的な分子配列に基づいて、一方向の円偏光成分(例えば、右円偏光成分)と、これと逆回りの円偏光成分(例えば、左円偏光成分)とを分離する偏光分離特性を有する。螺旋軸に沿って入射した無偏光状態の光は、右円偏光及び左円偏光に分離される。右円偏光及び左円偏光のうちの一方は、コレステリック液晶構造層87を透過する。右円偏光及び左円偏光のうちの他方は、コレステリック液晶構造層87で反射する。
例えば特開2006-284862号公報に示すように、コレステリック液晶構造層87での反射方向は、螺旋軸の方向によって、正反射方向以外に調節され得る。螺旋軸の方向を変化させることにより、コレステリック液晶構造層87での反射に拡散性を付与できる。コレステリック液晶構造層87は、液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ長に応じた特定波長域の光のみを反射できる。
図20Cに示されたコレステリック液晶構造層87は、第1保護フィルム87a、液晶層87b、及び第2保護フィルム87cを含む。第1保護フィルム87a、液晶層87b、及び第2保護フィルム87cは、光源側からこの順で配置されている。液晶層87bは、コレステリック液晶構造を有する。光源50から最大放射束で放出される波長の光を高効率で反射できるよう、液晶層87bのコレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長は、光源50から最大放射束で放出される波長に応じて調節されている。反射光を眼球91に向けることができるよう、液晶層87bのコレステリック液晶構造の螺旋軸は調節されている。
特許第6434140号に示すように、螺旋軸を厚み方向(正面方向)に平行としながら、入射光を鏡面反射方向以外に反射できる。図20Dに示された例において、液晶層87bは、複数の螺旋構造体88を含む。螺旋構造体88は、螺旋軸88Dに沿ってダイレクターが次第に変化するようにして配光された複数の液晶分子(液晶化合物)88aを含む。螺旋構造体88の螺旋軸88Dは、液晶層87bの厚み方向(図示された例において第1方向D1)に沿っている。螺旋軸88Dに沿った任意の位置において、螺旋構造体88の配列方向(図示された例において、第3方向D3や第2方向D2)に沿ってダイレクターは次第に変化する。結果として、同一のダイレクターの液晶分子88aを通過する面88Sは、厚さ方向に直交する面に対して傾斜する。液晶層87bへの入射光は、この面88Sと平行な面で反射される。
螺旋構造体88の配列ピッチ88Pを変化させることにより、液晶層87bでの反射に拡散性を付与できる。配列ピッチ88Pは、螺旋軸88Dに沿った任意の位置において、同一のダイレクターの液晶分子を含む螺旋構造体88のピッチ(間隔)である。
第1保護フィルム87aは、光源50からの光に対する透過性を有する。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての第1保護フィルム87aの分光透過率は、50%以上でもよく、70%以上でもよく、80%以上でもよい。第1保護フィルム87aの分光透過率は、特に上限を有さず、100%以下でもよい。第1保護フィルム87aは、光源50からの光に対する透過性を有する。光源50から最大放射束で放出される波長の光についての第1保護フィルム87aの分光透過率は、50%以上100%以下でもよく、70%以上100%以下でもよく、80%以上100%以下でもよい。
図19A及び図19Bに示すように、反射体80は、保持部31の保持凸部(凸部)32又は保持凹部(凹部)33に設けられてもよい。保持凸部32又は保持凹部33の向きにより、反射光を眼球91に向けてもよい。保持凸部32又は保持凹部33の向きと反射部材82の反射特性との組み合わせにより、反射光を眼球91に向けてもよい。
図19Aに示された例において、保持凸部32上に金属層83が設けられている。図19Bに示された例において、保持凹部33内に金属層83が設けられている。保持凸部32又は保持凹部33上に配置される反射体80は、図19A及び図19Bに例に限られない。保持凸部32又は保持凹部33上に、回折光学素子84が配置されてもよい。保持凸部32又は保持凹部33上に、反射型レリーフホログラム85が配置されてもよい。保持凸部32又は保持凹部33上に、体積ホログラム86が配置されてもよい。保持凸部32又は保持凹部33上に、コレステリック液晶構造層87が配置されてもよい。
上述したように、装着装置40は、装着具41だけでなく、表示パネル12、光学素子14、透光板16を含んでもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上が、反射体80を保持する保持部31を含んでもよい。
図16A及び図16Bに示された例において、反射体80は透光板16に固定されている。一例として、図16A及び図16Bに示されたアイトラッカー20の装着装置40は、図1Cに示されたヘルメット46でもよい。図16A及び図16Bに示された装着装置40の透光板16は、ヘルメット46の透光板46Bでもよい。
図16A及び図16Bに示された反射体80の配置は一例に過ぎない。図4Bに示された導光体60と同様に、反射体80は、表示パネル12に固定されてもよい。図4Cに示された導光体60と同様に、反射体80は、光学素子14に固定されてもよい。装着具41が保持部31を含んでもよい。反射体80は、装着具41のフレーム42Aによって保持されてもよい。反射体80は、溶着により保持部31に保持されてもよい。反射体80は、接合層を用いて保持部31に保持されてもよい。接合層は、粘着剤層でもよく、接着剤層でもよい。反射体80は、保持部31上に直接固定されてもよい。
光源50は、反射体80と同様に、保持部31によって保持されてもよい。図16Aに示すように、光源50は、正面方向において、反射体80から離れた位置に固定されてもよい。図16Bに示すように、光源50は、正面方向において、反射体80から接近した位置に固定されてもよい。
図4D~図4Iを参照して説明した第1の実施の形態と同様に、第2の実施の形態においても、照明装置30を含む表示装置10は、表示パネル12、光学素子14、透光板16、調光素子100、及び透明アンテナ113の一以上を含んでもよい。
反射体80及び反射部材82を保持する保持部31は、透光板16でもよいし、光学素子14でもよい。透光板16は、導光体60及び導光コア部62を保持する透明な基材でもよい。光学素子14は、導光体60及び導光コア部62を保持し且つレンズとして機能してもよい。反射体80及び反射部材82を保持する保持部31は、その全周囲において、装着具41に接続してもよい。反射体80及び反射部材82を保持する保持部31は、その全周囲において、装着具41に保持されてもよい。反射体80及び反射部材82が、表示パネル12の導光素子111に保持されてもよい。
調光素子100は、表示パネル12より第1方向D1における第1側に位置する。調光素子100は、透明アンテナ113より第1方向D1における第1側に位置してもよい。調光素子100は、透明アンテナ113より第1方向D1における第2側に位置してもよい。
反射体80、反射体80を含む照明装置30、表示パネル12、及び透明アンテナ113の第1方向D1における位置は特に限定されない。一例として、表示パネル12は、反射体80及び反射体80を含む照明装置30より第1方向D1における第1側に位置してもよいし、反射体80及び反射体80を含む照明装置30より第1方向D1における第2側に位置してもよい。
以上に説明してきた第2の実施の形態による照明装置30は、アイトラッカー20に用いられる。照明装置30は、光源50と、光源50から放出された光を反射する反射体80と、を含む。反射体80は、眼球91に正対する基準位置99の周囲に間隔を空けて位置する複数の発光部35において、光を反射する。第2の実施の形態による照明装置30によれば、次の作用効果を奏することができる。
以上に説明してきた第2の実施の形態によれば、複数の発光部35に光源50から光を投射できる。したがって、照明装置30の光源50の数を、発光部35の数より低減できる。照明装置30及びアイトラッカー20の構成を大幅に簡易化できる。光源50の数の低減にともなう、消費電力や発熱量の低減を期待できる。
光源50を眼球91の瞳孔93に対面する基準位置99の周囲に配置する必要がない。光源50の設置と異なり、反射体80の設置に電気配線等は不要である。光源50の設置と異なり、反射体80の設置に半田付け等の高温加工を要しない。光源50と異なり、反射体80自体が高温発熱することもない。したがって、反射体80を保持する保持部31に、電気配線を設置しなくてもよい。反射体80を保持する保持部31は、耐熱性等を有していなくてもよい。
例えば、装着装置40の装着具41だけでなく、眼球91に対面して配置される表示パネル12、光学素子14、透光板16等に、反射体80を設置できる。眼球91に対面して配置される表示パネル12、光学素子14、透光板16等に、複数の発光部35を配置できる。また、反射体80と、表示パネル12、光学素子14、透光板16等との間に、光源50の設置に使用される耐熱性を有したガラスエポキシ基板やポリイミド基板等を設置しなくてもよい。耐熱性を有したガラス製の光学素子(レンズ、プリズム、回折光学素子等)や透光板に代えて、樹脂製の光学素子14や透光板16に反射体80を直接設置して複数の発光部35を設けることができる。
以上のように、基準位置99の周囲に光源を設置することに代えて、基準位置99の周囲に反射体80を容易に配置して、複数の発光部35を設けることができる。反射体80を用いることによって、部品点数を低減できる。結果として、反射体80を用いることによって、基準位置99の周囲に位置する領域の構成を大幅に簡易化できる。反射体80を用いることによって、アイトラッカー20の組立工程を簡易化できる。部品点数が低減され製造工程が簡略化されるので、アイトラッカー20の信頼性を向上できる。更に、反射体80に含まれる発光部35の数や位置を容易に増加できる。アイトラッカー20における視線方向98の検出精度を向上できる。
装着装置40の装着具41等の安定した保持部31によって、光源50を安定して保持できる。光源50と電気的に接続する配線等を容易に設置できる。
第2の実施の形態の一具体例において、反射体80は、基準位置99の周囲を線状に延びる反射部材82を含んでもよい。光源50は、反射体80の長手方向80LDに間隔を空けて位置する複数の発光部35に向けて光を放出してもよい。本具体例によれば、簡易な構成の反射体80により複数の発光部35を形成できる。光源50から反射部材82への入射位置を調節することにより、発光部35の数や位置を容易に調節できる。したがって、視線方向98の検出精度を向上できる。
第2の実施の形態の一具体例において、反射体80は、基準位置99の周囲に間隔をあけて位置する複数の反射部材82を含んでもよい。本具体例によれば、簡易な構成の反射体80により複数の発光部35を形成できる。反射部材82の数や配置を変更することにより、発光部35の数や位置を容易に調節できる。したがって、視線方向98の検出精度を向上できる。
第2の実施の形態の一具体例において、反射体80は、複数の発光部35の一以上において、光源50からの光を正反射方向以外の方向に最大放射輝度で反射してもよい。反射体80は、金属層83、回折光学素子84、及びコレステリック液晶構造層87の一以上を含んでもよい。回折光学素子84は、反射型レリーフホログラム85又は体積ホログラム86を含んでもよい。これらのいずれかの具体例によれば、反射体80の反射特性により光の利用効率を向上できる。照明装置30の消費電力の低減や照明装置30からの発熱量の低減を期待できる。また、反射体80からの反射光を眼球91の瞳孔93の周囲に効率的に向けることができる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第2の実施の形態の一具体例において、光源50は、反射体80上の複数の発光部35に向けて光を放出してもよい。光源50は、光を放出する発光体52と、発光体52からの光を複数の発光部35に向ける光制御部材54と、を含んでもよい。光制御部材54は、マイクロレンズアレイ54B及び回折光学素子54Cの一以上を含んでもよい。発光体52は、発光ダイオード52A、レーザー装置52B、及び面発光レーザー装置52Cの一以上を含んでもよい。これらのいずれかの具体例によれば、光源50の配光特性により光の利用効率を向上できる。照明装置30の消費電力や照明装置からの発熱量を低減できる。また、反射体80からの反射光を眼球91の瞳孔93の周囲に効率的に向けることができる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第2の実施の形態の一具体例において、光源50は、複数の発光部35の各々における入射領域が円形状、楕円形状、角形状、星形状、及び十字形状の一以上となるように、反射体80に光を投射してもよい。本具体例によれば、眼球91の角膜92上に映り込む発光部35の映り込み像35Xが、円形状、楕円形状、角形状、星形状、及び十字形状の一以上となる。したがって、眼球91の角膜92上に映り込んだ発光部35の映り込み像35Xを高精度に検出できる。視線方向98の検出精度を向上できる。
第2の実施の形態の一具体例において、照明装置30は、頭部に装着される装着装置40を更に含んでもよい。装着装置40は、反射体80を保持する保持部31を含んでもよい。本具体例によれば、装着者90がアイトラッカー20を頭部に装着することによって、反射体80に形成される発光部35を装着者90の眼球91に対して精度良く位置決めできる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第2の実施の形態の一具体例において、反射体80は、保持部31の保持凸部32又は保持凹部33に設けられてもよい。本具体例によれば、簡易な構成により、反射体80からの反射光を眼球91の瞳孔93の周囲に効率的に向けることができる。これにより、視線方向98の検出精度を向上できる。
第2の実施の形態の一具体例において、表示装置10は照明装置30を含む。装着装置40は、頭部に装着される装着具41と、装着具41に保持された表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上と、を含んでもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16の一以上は、反射体80を保持する保持部31を含んでもよい。本具体例によれば、反射体80の設置に起因して電気配線を保持部31に設置する必要は生じない。反射体80を保持する保持部31は、耐熱性等を有していなくてもよい。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16にも、反射体80を直接設置できる。表示パネル12、光学素子14、及び透光板16と、反射体80と、の間に、耐熱性を有したガラスエポキシ基板やポリイミド基板等を設置しなくてもよい。基準位置99の周囲に位置する領域の構成を更に簡易化できる。眼球91に正面方向から対面する表示パネル12、光学素子14、及び透光板16に発光部35を設けることにより、光の利用効率を向上でき、また、視線方向98の検出精度を向上できる。
具体例を参照しながら第2の実施の形態を説明してきたが、上述の具体例が第2の実施の形態を限定しない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施でき、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加等を行える。
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用い、重複する説明を省略する。
図12及び図14に示された例において、撮像装置22は、基準位置99及び反射体80の上方に位置する例を示した。しかしながら、図12及び図14に示された撮像装置22は、一例に過ぎない。撮像装置22は、基準位置99及び反射体80の下方に位置してもよい。撮像装置22は、基準位置99及び反射体80の左右方向における内側に位置してもよい。撮像装置22は、基準位置99及び反射体80の左右方向における外側に位置してもよい。
図16A及び図16Bに示された例において、光源50は、反射体80よりも下方に位置していた。しかしながら、図16A及び図16Bに示された光源50の配置は、一例に過ぎない。光源50の個数や配置は変更してもよい。図19A及び図19Bに示すように、光源50は、基準位置99及び反射体80の上方に位置してもよい。光源50は、基準位置99及び反射体80の左右方向における外側に位置してもよい。光源50は、基準位置99及び反射体80の左右方向における内側に位置してもよい。光源の数は、2でもよく、3でもよく、4でもよく、5以上でもよい。光源の数は、2以上12以下でもよく、3以上12以下でもよく、4以上12以下でもよく、5以上12以下でもよい。
10:表示装置、12:表示パネル、14:光学素子、16:透光板、18:制御装置、20:アイトラッカー、22:撮像装置、24:制御装置、26:配線、30:照明装置、31:保持部、32:保持凸部、33:保持凹部、35:発光部、35X:映り込み像、40:装着装置、41:装着具、42:ゴーグル、42A:フレーム、42B:装着保持部、44:眼鏡、44A:フレーム、44B:光学素子、46:ヘルメット、46A:ヘルメット本体、46B:透光板、50:光源、52:発光体、52A:発光ダイオード、52B:レーザー装置、52C:垂直共振器型面発光レーザー、53:基板、54:光制御部材、54A:拡散板、54B:マイクロレンズアレイ、54C:回折光学素子、60:導光体、60LD:長手方向、62:導光コア部、63:光取出要素、64:散乱層、64A:バインダー部、64B:光拡散要素、65:凹凸面、66:反射凸部、67:反射凹部、68:マイクロレンズアレイ、69:傾斜面、72:クラッド部、74:遮光層、76:反射板、80:反射体、80LD:長手方向、82:反射部材、83:金属層、84:回折光学素子、85:反射型レリーフホログラム、85a:第1凹凸構造層、85b:反射層、85c:第2凹凸構造層、86:体積ホログラム、86a:第1保護フィルム、86b:ホログラム層、86c:第2保護フィルム、87:コレステリック液晶構造層、87a:第1保護フィルム、87b:液晶層、87c:第2保護フィルム、88:螺旋構造体90:装着者、91:眼球、92:角膜、93:瞳孔、94:虹彩、98:視線方向、99:基準位置、D1:第1方向、D2:第2方向、D3:第3方向、L6A1:光
Claims (32)
- アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、眼球に正対する基準位置の周囲に位置し、
前記導光体は、前記光を放出する複数の発光部を含む、照明装置。 - 前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記発光部において前記導光コア部に設けられた光取出要素と、を含み、
前記光取出要素は、散乱層、凹凸面、マイクロレンズアレイ、凸部、及び凹部の一以上を含む、請求項1に記載の照明装置。 - 前記導光体は、前記光が進む導光コア部を含み、
前記導光コア部は、前記発光部において、前記導光体の長手方向に直交する方向に対して傾斜した傾斜面を含む、請求項1に記載の照明装置。 - 前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記導光コア部を被覆するクラッド部と、を含む、請求項1に記載の照明装置。
- 前記クラッド部の屈折率は前記導光コア部の屈折率よりも小さい、請求項4に記載の照明装置。
- 前記クラッド部はフッ素を含む、請求項4に記載の照明装置。
- 前記導光コア部は、前記発光部において、前記クラッド部から露出している、請求項4に記載の照明装置。
- 前記導光体は、前記クラッド部を被覆する遮光層を含む、請求項4に記載の照明装置。
- 前記発光部において前記導光体に対面して配置された反射板を更に備える、請求項1に記載の照明装置。
- 前記光源は、前記導光体の長手方向における端部に対面して配置された発光体を含む、請求項1に記載の照明装置。
- 前記光源は、複数の発光体を含む、請求項1に記載の照明装置。
- 前記光源は、互いから離れて位置する第1光源及び第2光源を含み、
前記導光体は、互いから離れて位置する第1導光体及び第2導光体を含み、
前記第1導光体は、前記第1光源から放出された光を導光し、
前記第2導光体は、前記第2光源から放出された光を導光し、
前記基準位置は、前記第1導光体及び前記第2導光体の間に位置する、請求項1に記載の照明装置。 - 頭部に装着される装着装置を更に備え、
前記装着装置は、前記導光体を保持する保持部を含む、請求項1~12のいずれか一項に記載の照明装置。 - 前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記導光コア部を被覆するクラッド部と、を含み、
前記導光体は、前記保持部に埋め込まれている、請求項13に記載の照明装置。 - 前記導光体は、前記光が進む導光コア部と、前記発光部において前記導光コア部上に位置する散乱層と、を含み、
前記導光体は、前記散乱層において前記保持部に固定される、請求項13に記載の照明装置。 - 前記発光部において前記導光体に対面して配置された反射板を更に備え、
前記反射板は、前記導光体及び前記保持部に固定されている、請求項13に記載の照明装置。 - 請求項13に記載の照明装置と、
前記装着装置に保持され、前記眼球を撮像する撮像装置と、を備える、アイトラッカー。 - 請求項13に記載の照明装置を備え、
前記装着装置は、頭部に装着される装着具と、前記装着具に保持された表示パネル、光学素子、及び透光板の一以上と、を含み、
前記表示パネル、前記光学素子、及び前記透光板の一以上は、前記導光体を保持する保持部を含む、表示装置。 - アイトラッカー用の照明装置であって、
光源と、
前記光源から放出された光を反射する反射体と、を備え、
前記反射体は、眼球に正対する基準位置の周囲に間隔を空けて位置する複数の発光部において、前記光を反射する、照明装置。 - 前記反射体は、前記基準位置の周囲を線状に延びる反射部材を含む、
前記光源は、前記反射部材の長手方向に間隔を空けて位置する前記複数の発光部に向けて光を放出する、請求項19に記載の照明装置。 - 前記反射体は、前記基準位置の周囲に間隔をあけて位置する複数の反射部材を含む、請求項19に記載の照明装置。
- 前記反射体は、前記複数の発光部の一以上において、前記光源からの光を正反射方向以外の方向に最大放射輝度で反射する、請求項19に記載の照明装置。
- 前記反射体は、金属層、回折光学素子、及びコレステリック液晶構造層の一以上を含む、請求項19に記載の照明装置。
- 前記回折光学素子は、反射型レリーフホログラム又は体積ホログラムを含む、請求項23に記載の照明装置。
- 前記光源は、前記反射体上の前記複数の発光部に向けて前記光を放出する、請求項19に記載の照明装置。
- 前記光源は、光を放出する発光体と、前記発光体からの光を前記複数の発光部に向ける光制御部材と、を含む、請求項19に記載の照明装置。
- 前記光制御部材は、マイクロレンズアレイ及び回折光学素子の一以上を含み、
前記発光体は、発光ダイオード及びレーザー装置の一以上を含む、請求項26に記載の照明装置。 - 前記光源は、前記複数の発光部の各々における入射領域が円形状、楕円形状、角形状、星形状、及び十字形状の一以上となるように、前記反射体に前記光を投射する、請求項19に記載の照明装置。
- 頭部に装着される装着装置を更に備え、
前記装着装置は、前記反射体を保持する保持部を含む、請求項19~28のいずれか一項に記載の照明装置。 - 前記反射体は、前記保持部の凸部又は凹部に設けられている、請求項29に記載の照明装置。
- 請求項29に記載の照明装置と、
前記装着装置に保持され、前記眼球を撮像する撮像装置と、を備える、アイトラッカー。 - 請求項29に記載の照明装置を備え、
前記装着装置は、頭部に装着される装着具と、前記装着具に保持された表示パネル、光学素子、及び透光板の一以上と、を含み、
前記表示パネル、前記光学素子、及び前記透光板の一以上は、前記反射体を保持する保持部を含む、表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024057162 | 2024-03-29 | ||
| JP2024-057162 | 2024-03-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025206367A1 true WO2025206367A1 (ja) | 2025-10-02 |
Family
ID=97219901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/012951 Pending WO2025206367A1 (ja) | 2024-03-29 | 2025-03-28 | 照明装置、アイトラッカー、及び表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW202603439A (ja) |
| WO (1) | WO2025206367A1 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6474808B1 (en) * | 1999-11-29 | 2002-11-05 | David S. Bettinger | Spectacle-mounted ocular display apparatus |
| JP2014501908A (ja) * | 2010-10-07 | 2014-01-23 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | 頭の位置及び向きのトラッキング |
| US20140354953A1 (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | Pixart Imaging Inc. | Tracking device and optical assembly thereof |
| US20150223683A1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | Labyrinth Devices, Llc | System For Synchronously Sampled Binocular Video-Oculography Using A Single Head-Mounted Camera |
| JP2019139743A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 株式会社リコー | 視線方向検知装置、視線方向検知方法 |
| US20200170504A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | North Inc. | Infrared illuminator and related eye tracking apparatus and method |
-
2025
- 2025-03-28 WO PCT/JP2025/012951 patent/WO2025206367A1/ja active Pending
- 2025-03-28 TW TW114112119A patent/TW202603439A/zh unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6474808B1 (en) * | 1999-11-29 | 2002-11-05 | David S. Bettinger | Spectacle-mounted ocular display apparatus |
| JP2014501908A (ja) * | 2010-10-07 | 2014-01-23 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | 頭の位置及び向きのトラッキング |
| US20140354953A1 (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | Pixart Imaging Inc. | Tracking device and optical assembly thereof |
| US20150223683A1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | Labyrinth Devices, Llc | System For Synchronously Sampled Binocular Video-Oculography Using A Single Head-Mounted Camera |
| JP2019139743A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 株式会社リコー | 視線方向検知装置、視線方向検知方法 |
| US20200170504A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | North Inc. | Infrared illuminator and related eye tracking apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202603439A (zh) | 2026-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10983341B2 (en) | Eye tracking based on polarization volume grating | |
| US11407731B2 (en) | Holographic in-field illuminator | |
| JP7634277B2 (ja) | 光ガイド光学素子を介した眼の画像化に基づくアイトラッキングの装置および方法 | |
| CN113454504B (zh) | 使用衍射光学元件的用于头戴式显示器(hmd)眼睛跟踪的全息图案生成 | |
| WO2012036933A2 (en) | Laser-scanning virtual image display | |
| US10495879B1 (en) | Apparatuses, methods and systems for wearable displays | |
| TWI910077B (zh) | 基於使用與光導光學元件相關聯的光學佈置對來自眼睛的光的重定向來進行眼睛跟蹤的系統和方法 | |
| KR20220162173A (ko) | 시선 추적 촬영에서의 광학 결합기 수차 보정 | |
| CN107664840A (zh) | 头戴式显示装置 | |
| US11256213B2 (en) | Holographic pattern generation for head-mounted display (HMD) eye tracking using an array of parabolic mirrors | |
| US10838362B2 (en) | Holographic pattern generation for head-mounted display (HMD) eye tracking using a prism array | |
| CN118489082A (zh) | 具有用于视差感测检测器的收集光学器件的显示系统 | |
| WO2022130372A1 (en) | Optical systems and methods for eye tracking based on eye imaging via collimating element and light-guide optical element | |
| US20200192284A1 (en) | Holographic Pattern Generation for Head-Mounted Display (HMD) Eye Tracking Using a Lens Array | |
| CN112969954A (zh) | 不显眼的近眼电路 | |
| US20240069347A1 (en) | System and method using eye tracking illumination | |
| US11366298B1 (en) | Eye tracking based on telecentric polarization sensitive grating | |
| TW202603439A (zh) | 照明裝置、眼動追蹤器及顯示裝置 | |
| EP4028816B1 (en) | Short distance illumination of a spatial light modulator using a single reflector | |
| US12566500B1 (en) | Wearable device integrating light-guiding element for gaze-tracking system | |
| US11281160B2 (en) | Holographic pattern generation for head-mounted display (HMD) eye tracking using a fiber exposure | |
| CN109946840B (zh) | 显示装置 | |
| US10942489B2 (en) | Wide-field holographic pattern generation for head-mounted display (HMD) eye tracking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 25778450 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2026512183 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2026512183 Country of ref document: JP |