特許ウォッチ

公開番号2025066621
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-23
出願番号2023195574,2023175680
出願日2023-11-17,2023-10-11
発明の名称コリメート機能付きコンタクトレンズおよびXRグラス
出願人アルディーテック株式会社
代理人個人
主分類G02C 7/04 20060101AFI20250416BHJP(光学)
要約【課題】XRグラス本体部と組み合わせることで十分な解像度で映像を認識することができるコリメート機能付きコンタクトレンズおよびこれを用いたXRグラスを提供する。
【解決手段】XRグラスは、少なくとも3つ以上の副画素により1つの画素が構成された画素アレイと、それぞれの副画素に含まれる1つまたは複数のマイクロ発光ダイオード(31～33)とを有し、画素の開口率は10%以上である半透明マイクロ発光ダイオードディスプレイからなる左目用ディスプレイ部および右目用ディスプレイ部を有するXRグラス本体部と、左目用ディスプレイ部および上記右目用ディスプレイ部の任意の点から発せられた光に対して、透過率50%以上の放射角度が5度以下である、コリメーターとなる透明柱(1100)が複数配列された透明柱集合体を有し、各透明柱を透過した光が収束点に収束するコリメート機能付きコンタクトレンズ(1000)とを有する。
【選択図】図31
特許請求の範囲【請求項１】
任意の点から発せられた光に対して、透過率５０％以上の放射角度が５度以下である、コリメーターとなる透明柱が複数配列された透明柱集合体を有し、各透明柱を透過した光が収束点に収束するコリメート機能付きコンタクトレンズ。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
角膜に装着された場合、上記収束点が水晶体の中心付近に来る請求項１記載のコリメート機能付きコンタクトレンズ。
【請求項３】
任意の点から発せられた光に対して、透過率５０％以上の放射角度が５度以下である、コリメーターとなる透明柱が複数配列された透明柱集合体を有し、各透明柱を透過した光が収束点に収束するコリメート機能付きコンタクトレンズを用いたＸＲグラス。
【請求項４】
少なくとも３つ以上の副画素により１つの画素が構成された画素アレイと、それぞれの上記副画素に含まれる１つまたは複数のマイクロ発光ダイオードとを有し、上記画素の開口率は１０％以上である半透明マイクロ発光ダイオードディスプレイからなる左目用ディスプレイ部および右目用ディスプレイ部を有するＸＲグラス本体部と、
上記左目用ディスプレイ部および上記右目用ディスプレイ部の任意の点から発せられた光に対して、透過率５０％以上の放射角度が５度以下である、コリメーターとなる透明柱が複数配列された透明柱集合体を有し、各透明柱を透過した光が収束点に収束するコリメート機能付きコンタクトレンズと、
を有するＸＲグラス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＸＲ（Cross Reality)グラス用半透明マイクロ発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、ＸＲグラス、ＶＲ（Virtual Reality)グラス用ディスプレイ、ＶＲグラスおよびコリメート機能付きコンタクトレンズに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ライトエンジン（画像の光源）に有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子（ＯＬＥＤ）を用いたＸＲグラスは市販されている（非特許文献１参照）。しかし、これらのＸＲグラスは、有機ＥＬ素子の光量が不足しているため、明るい外界ではＸＲグラスに表示される映像を認識しづらい。光量を大きくするために有機ＥＬ素子の駆動電流密度を上げることが考えられるが、駆動電流密度は一般に数１０ｍＡ／ｃｍ
2
と小さく、駆動電流密度を上げると効率の低下や劣化が早まるといった問題がある。
【０００３】
一方、光学系に関しては光導波路や投影光学系を使ったＸＲグラスが提案されている（特許文献１、２、３参照）。光導波路や投影光学系を使う光学系は、ＸＲグラスを薄くできるという利点はあるが、部品点数の増大、光学設計の複雑さ、光学部品の製造難易度が高い等の問題がある。特に広い視野角を確保することは難しく、現状の視野角は最大で６０度程度であるが、光学設計上更なる拡大は容易ではない（非特許文献２参照）。
【０００４】
外界の視認に必要な周囲光透過率と、明るい日中の環境下において画像認識に必要十分な輝度と、広い視野角と広いアイボックス（＝眼球の動きによる画像を見失わない範囲）を持ち、軽量で薄く嵩張らず、メガネのように常時装着可能なＸＲグラスの実現には至っていない。
【０００５】
ディスプレイを半透明（シースルー）にすることができれば、光導波路を使わずに済むため、ＸＲグラスの光学部品を簡略化することができる。特許文献４では、シースルーの有機ＥＬ素子を使ったＡＲグラスが提案されている。しかし、上述のように有機ＥＬ素子では輝度が不足している。輝度を高めるために発光面積を広げることはディスプレイの半透明化の妨げとなる。また、たとえ発光面積を画素全体に広げても有機ＥＬ素子ではＸＲグラスとしての十分な輝度は得られない。
【０００６】
光量を確保するためには、光源としてマイクロＬＥＤを使用することが望ましい。ＬＥＤは有機ＥＬ素子に比べて１０００倍以上の高い電流密度（数１０Ａ～数１００Ａ／ｃｍ
2
）で駆動できるためである。ＸＲグラスとして十分な輝度を確保することができるだけでなく、非常に小さな面積で高輝度を実現できるため、ディスプレイ自体の半透明化も容易である。マイクロＬＥＤを光源とした半透明ディスプレイで光導波路を用いずにＸＲグラスを構成することができれば、軽量で薄く、メガネのように常時装着可能なＸＲグラスを実現することができる。
【０００７】
マイクロＬＥＤを光源として目のすぐ近くに設置された半透明ディスプレイの前にレンズ（マイクロレンズ）を設置して虚像を生成する方法が提案されている（特許文献５参照）。この方法では、一定の画素の集まりに対して１つのマイクロレンズを使用し、画素の集まりを一定の間隔で配置して開口率を確保する方法であるため、連続した状態で虚像が映し出されるわけではない。また、レンズによる虚像領域の形状は円形であるために、虚像領域の円の中に入る外界の視界はレンズによる歪の影響を受ける。原理的には、画素１つ１つにマイクロレンズを設置して１画素ずつ虚像を生成し、１画素毎の虚像の集合体として虚像を生成できれば虚像周辺の外界の視界を歪めることのない完璧な虚像を現実空間に映し出すことができるのであるが、数μｍサイズの画素それぞれにマイクロレンズを設置して虚像を生成する方法は、画素とマイクロレンズとの間の距離をÅ単位で制御する必要があるため、位置精度を確保することは非常に困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特表２０２２－５１７２０７号公報
米国特許出願公開第２０２０／０３７９２１４号明細書
特表２０２２－５２１９７４号公報
特表２０２０－５２３６２８号公報
米国特許第１０６３４９１２号明細書
【非特許文献】
【０００９】
［令和５年９月１７日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：https://www.itmedia.co.jp/fav/articles/2306/10/news049.html 〉
［令和５年９月１７日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000004.000030718.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明が解決しようとする課題は、外界を明瞭に見ることができ、明るい外界でも表示された映像を明瞭に認識することができ、十分な解像度で映像を表示することができ、厚さも薄くて済むＸＲグラス用半透明マイクロ発光ダイオードディスプレイおよびこのＸＲグラス半透明マイクロ発光ダイオードディスプレイを用いたＸＲグラスを提供することである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許