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公開番号2024044406
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2022149904
出願日2022-09-21
発明の名称画像表示装置および導光板
出願人ソニーグループ株式会社
代理人個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20240326BHJP(光学)
要約【課題】装置の小型化に貢献すること。
【解決手段】画像光を生成する画像光生成部と、前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、前記導光板は、入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
画像光を生成する画像光生成部と、
前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、
眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、
前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、
前記導光板は、
入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、
前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記眼球情報には、視線情報が含まれる、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記眼球情報には、前記眼球の瞳孔径が含まれる、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記眼球情報には、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方がさらに含まれる、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
前記眼球の瞳孔径をΦ、
前記基板の厚さをｔ、として、
前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足する、
請求項１に記載の画像表示装置。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ）・・・（６）
【請求項６】
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
前記眼球の瞳孔径をΦ、
前記基板の厚さをｔ、
前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、
前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足する、
請求項１に記載の画像表示装置。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１））・・・（１５）
【請求項７】
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に回折する回折光学素子である、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記偏向部は、ホログラフィック回折格子である、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記偏向部は、表面レリーフ型回折格子である、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に反射する反射光学素子である、
請求項１に記載の画像表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本技術は、画像表示装置および導光板に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）、および複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）などを含むエクステンデッド・リアリティ（ＸＲ：Extended Reality）を実現するために、画像光をユーザの眼球に投射して画像を視認させる技術が開発されている。例えば特許文献１および２では、画像光をユーザの眼球に投射して画像を視認させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／２２０６３８号
特開平６－３０８４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および２で説明されている表示装置には、小型化について改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本技術は、装置の小型化に貢献する画像表示装置および導光板を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術は、画像光を生成する画像光生成部と、前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、前記導光板は、入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置を提供する。
前記眼球情報には、視線情報が含まれてよい。
前記眼球情報には、前記眼球の瞳孔径が含まれてよい。
前記眼球情報には、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方がさらに含まれてよい。
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔ、として、前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ）・・・（６）
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔ、前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１））・・・（１５）
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に回折する回折光学素子であってよい。
前記偏向部は、ホログラフィック回折格子であってよい。
前記偏向部は、表面レリーフ型回折格子であってよい。
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に反射する反射光学素子であってよい。
前記画像光生成部が出射する前記画像光の一部を遮光する遮光部をさらに備えていてよい。
前記遮光部は、前記画像光の遮光度に空間的な分布を有していてよい。
前記遮光部は、前記画像光を時系列で遮光および遮光解除可能に構成されていてよい。
前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクであってよい。
前記遮光部は、液晶素子であってよい。
前記画像表示装置は、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離方向であるアイレリーフ方向に前記導光板を移動させる駆動部をさらに備えていてよい。
前記画像表示装置は、前記画像光により構成されるキャリブレーション画像に対するユーザ操作に基づき、ユーザの基準位置からのずれを取得するキャリブレーション部をさらに備えていてよい。
前記画像表示装置は、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方を取得するセンサ部をさらに備えていてよい。
また、本技術は、入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を眼球の回転中心に集光する偏向部と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記偏向部は、前記眼球情報に基づいて切り替えられた画像光を前記眼球の回転中心に集光する、導光板を提供する。
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔとして、前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ）・・・（６）
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔ、前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１））・・・（１５）
【０００７】
本技術によれば、装置の小型化に貢献する画像表示装置および導光板を提供できる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０の構成例を示す模式図である。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０の構成例を示すブロック図である。
本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理の一例を示すフローチャートである。
本技術の一実施形態に係る導光板５００と眼球１との相関関係を示す模式図である。
本技術の一実施形態に係る導光板５００と眼球１との相関関係を示す模式図である。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置２０の構成例を示す模式図である。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置２０の構成例を示すブロック図である。
本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理の一例を示すフローチャートである。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置３０の構成例を示す模式図である。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置３０の構成例を示すブロック図である。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置４０の構成例を示すブロック図である。
本技術の一実施形態に係る画像表示装置５０の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本技術を実施するための好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が限定されることはない。また、本技術は、下記の実施例およびその変形例のいずれかを組み合わせることができる。
【００１０】
以下の実施形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った用語で構成を説明することがある。たとえば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、完全に平行な状態からたとえば数％程度ずれた状態を含むことも意味する。他の「略」を伴った用語についても同様である。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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