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公開番号2025133073
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2025029309
出願日2025-02-26
発明の名称視力を高めるためのヘッドウェアラブルディスプレイシステム
出願人ウーミーインコーポレイテッド
代理人個人,個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20250903BHJP(光学)
要約【解決手段】対象オブジェクトの第1及び第2の部分の複数の画像画素と対応する奥行きとを受信する検出モジュールと、対象オブジェクトの第1眼仮想画像を観察者に表示するために複数の第1眼光信号を発する第1の光エミッタと、複数の第1眼光信号の光方向を変更する第1の光方向変更器と、第1の光エミッタと第1の光方向変更器の間に配置され複数の第1眼光信号のビームウェスト位置を調整して互いに分離可能となるようにする第1のコリメータと、第1のコリメータと第1の光方向変更器の間に配置されビームウェストサイズを調整してスポットサイズを調整する第1の集束要素と、第1眼に向けて方向転換及び収束させる第1のコンバイナとを備えるヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【効果】第1視野内対象オブジェクトの第1部分の第1眼仮想画像は、第2視野内対象オブジェクトの第2部分第1眼仮想画像より1度あたりの第1眼光信号の数が多い。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
対象オブジェクトの第１の部分及び第２の部分の複数の画像画素と前記第１の部分及び前記第２の部分の対応する奥行きとを受信する対象オブジェクト検出モジュールと、
前記対象オブジェクトの第１の部分及び第２の部分の第１眼仮想画像を観察者に表示するために複数の第１眼光信号を発する第１の光エミッタと、
前記第１の光エミッタから発せられた前記複数の第１眼光信号の各々の光方向をそれぞれ変更する第１の光方向変更器と、
前記第１の光エミッタと前記第１の光方向変更器の間に配置され、前記複数の第１眼光信号の各々のビームウェスト位置を調整して、前記複数の第１眼光信号が互いに分離可能となるようにする第１のコリメータと、
前記第１のコリメータと前記第１の光方向変更器の間に配置され、前記複数の第１眼光信号の各々のビームウェストサイズを調整して、前記観察者の第１眼における前記複数の第１眼光信号のスポットサイズを調整する第１の集束要素と、
前記複数の第１眼光信号を前記観察者の第１眼に向けて方向転換及び収束させる第１のコンバイナと、を備える、
ヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
第１の視野における前記対象オブジェクトの第１の部分の前記第１眼仮想画像は、第２の視野における前記対象オブジェクトの第２の部分の前記第１眼仮想画像と比較して多い量の１度あたりの前記第１眼光信号を含む、請求項１に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項３】
前記第１の集束要素は－５ｍｍと－５０ｍｍの間の曲率半径を備える、請求項１に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項４】
前記第１の光方向変更器によって発せられる前記複数の第１眼光信号は、１５度と７５度の間の第１眼光入射角で第１コンバイナに発せられる、請求項１に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項５】
前記複数の第１眼光信号を受信し、前記複数の第１眼光信号の各々の光方向を変えるための第１の光リダイレクタと、
前記第１の光リダイレクタの第１の焦点及び前記第１のコンバイナの第１の焦点に隣接して配置された第２の光リダイレクタであって、反射器である第２の光リダイレクタと、をさらに備え、
前記第１の光リダイレクタは、前記複数の第１眼光信号を受信し、前記複数の第１眼光信号を前記第１のコンバイナに向け、前記第１のコンバイナは、前記複数の第１眼光信号によって構成される第１の画像フレームを前記観察者が見えるように、前記第１の光リダイレクタから受信した前記複数の第１眼光信号を前記観察者の第１眼に向け、
前記第１の光方向変更器は、第１の空間次元限界と第２の空間次元限界の間の第１の次元において前記複数の第１眼光信号の投射方向を変化させ、
前記第１の光リダイレクタの幾何学的形状は、前記第１の光方向変更器によって前記第１の空間次元限界の近くで発せられた前記複数の第１眼光信号のうちの１つにおける前記第１の光方向変更器から前記観察者の第１眼までの全光路長を、前記第１の光方向変更器によって前記第２の空間次元限界の近くで発せられた前記複数の第１眼光信号のうちの他の１つにおける前記第１の光方向変更器から前記観察者の第１眼までの全光路長と実質的に等しくするように構成され、
前記第１の光リダイレクタは、前記第１の光リダイレクタと前記観察者の第１眼の間の空間内に位置する２つの焦点を備え、前記第１の光リダイレクタの第１の焦点と前記第１のコンバイナの第１の焦点は同じ空間位置にあり、
前記第１の光方向変更器は、前記第１の光リダイレクタの第２の焦点に隣接しており、
前記第１のコンバイナから前記観察者の第１眼までの最短距離は１５ｍｍから３０ｍｍである、
請求項１に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項６】
前記第１の光方向変更器によって発せられる前記複数の第１眼光信号は、第１眼光入射角で前記第１の光リダイレクタに発せられ、前記第１眼光入射角は１５度と７５度の間である、請求項５に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項７】
前記観察者の網膜に投射される視野単位あたりの区別可能光信号の量は、前記第１の光方向変更器と前記第１のコリメータの間の距離を変化させることによって調整される、請求項１に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項８】
前記観察者の網膜に投射される視野単位あたりの区別可能光信号の量は、前記第１の集束要素と前記第１の光エミッタの間の距離を変化させることによって変調される、請求項１に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項９】
前記対象オブジェクトの第１の部分及び第２の部分の第２眼仮想画像を前記観察者に表示するために、前記複数の第１眼光信号に対応する複数の第２眼光信号を発する第２の光エミッタと、
前記第２の光エミッタから発せられた前記複数の第２眼光信号の各々の光方向をそれぞれ変更する第２の光方向変更器と、
前記第２の光エミッタと前記第２の光方向変更器の間に配置され、前記複数の第２眼光信号の各々のビームウェスト位置を調整して、前記複数の第２眼光信号が互いに分離可能となるようにする第２のコリメータと、
前記第２のコリメータと前記第２の光方向変更器の間に配置され、前記複数の第２眼光信号の各々のビームウェストサイズを調整して、前記観察者の第２眼における前記複数の第２眼光信号のスポットサイズを調整する第２の集束要素と、
前記複数の第２眼光信号を前記観察者の第２眼に向けて方向転換及び収束させる第２のコンバイナと、をさらに備え、
前記第１眼及び前記第２眼は、前記複数の第１眼光信号及び前記複数の第２眼光信号を知覚して両眼視を生成し、前記複数の第１眼光信号の１つと前記複数の第２眼光信号の対応する１つは、前記複数の第１眼光信号の１つと前記複数の第２眼光信号の対応する１つの光路延長間の輻輳角に関連する第１の奥行きを有する両眼画素を形成する、請求項１に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
【請求項１０】
前記第２の集束要素は－５ｍｍと－５０ｍｍの間の曲率半径を備える、請求項９に記載のヘッドウェアラブルディスプレイシステム。
（【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】
本発明は、視力の向上を提供するシステムに関し、より具体的には、奥行き知覚を伴う１．０を超える機械支援による視力を生じさせる可能性のあるヘッドウェアラブルディスプレイシステムに関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
視覚能力は、人間の眼の生体構造によって制限されることが多い。特に、眼の水晶体の屈折度数、眼球の軸長、角膜や網膜の状態等のパラメータは、視覚能力に大きく影響する。通常よりも高い視覚能力を達成するための一般市場で入手可能な機械視覚は、これまで提供されていなかった。近年では、視力障害を持つ人々の視力を向上させるために、機械視覚が開発され、多くの産業分野に採用されてきている。特に、機械視覚は、焦点を合わせる能力がない患者や、緑内障や近視性黄斑変性症等の視力障害状態にある患者を支援するために医療分野に適用されていた。例えば、画素化された画像の拡張により、患者が見ているオブジェクトの明度やコントラストを増大させることで、患者の視力回復を助けることができる。しかし、これでは患者の視覚を部分的にしか回復することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、日常使用に便利であり、通常の人間の視覚を超える視力をユーザに提供することにより、人間の自然な視覚を部分的又は実質的に置き換える可能性のあるヘッドウェアラブルディスプレイデバイスを提供する必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、光信号走査に基づく発光デバイスをヘッドウェアラブルディスプレイシステム／デバイス（例えば、ＡＲ眼鏡又はＶＲゴーグル）又は網膜走査デバイスに使用して、視覚的能力欠如又は視覚障害のある人々が通常の生活に戻るのを支援することである。特に、本発明は、観察者が見る対象オブジェクト又は観察者の周囲環境のリアルタイム画像情報をキャプチャし、観察者に奥行き知覚のある３次元デジタル（又は画素化）画像を再現することができる。さらに、本発明は、従来の処方眼鏡に代わるものとして、近視又は老眼等の人々の視覚補正を行うことができる。本発明はまた、健康な人々の通常の視覚能力を超えて視覚を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ヘッドウェアラブルディスプレイシステムは、対象オブジェクト検出モジュール、第１の光エミッタ、第１の光方向変更器、第１のコリメータ、第１の集束要素、及び第１のコンバイナを備える。対象オブジェクト検出モジュールは、対象オブジェクトの第１の部分及び第２の部分の複数の画像画素と前記第１の部分及び前記第２の部分の対応する奥行きとを受信するために使用される。第１の光エミッタは、対象オブジェクトに関連する複数の第１眼光信号を発して、対象オブジェクトの第１の部分及び第２の部分の第１眼仮想画像を観察者に表示するために使用される。例えば、複数の第１眼光信号は、観察者がヘッドウェアラブルディスプレイシステムを介して対象オブジェクトの第１眼仮想画像を見ることができるように、対象オブジェクトの画像画素を直接再現してよい。第１の光エミッタは、光パルスを生成して、画素化された画像を作成可能であってよい。場合によっては、光エミッタは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び青色レーザダイオードを備えていてよい。第１の光方向変更器は、第１の光エミッタによって発せられた複数の第１眼光信号を受信し、第１の光エミッタから発せられた複数の第１眼光信号の各々の光方向を変更する。光方向は、第１の光方向変更器の周期的な走査動作によって画像が作成され、一定期間内に画像フレームが作成されるように、複数の空間次元において時間に対して変更されてよい。本発明で言及される光方向変更器は、時間に対して光エミッタによって発せられた光の方向を動的に変更することができる機械的又は光学的要素を参照してよい。第１のコリメータは、複数の第１眼光信号が互いに分離可能となるように複数の第１眼光信号の各々のビームウェスト位置を調整するために、第１の光エミッタと第１の光方向変更器の間に配置されて、第１の光エミッタからの複数の第１眼光信号をコリメートしてよい。別の実施形態では、第１のコリメータは、第１の光方向変更器と第１のコンバイナの間に配置されてよい。さらに、第１のコリメータは、第１眼光信号の光路長を変更してよい。第１の集束要素は、第１のコリメータと第１の光方向変更器の間に配置され、複数の第１眼光信号の各々のビームウェストサイズを調整して、観察者の第１眼における複数の第１眼光信号のスポットサイズを調整する。具体的には、第１の集束要素は、第１のコリメータからの複数の第１眼光信号を集束して、複数の第１眼光信号の各々のビームウェストを調整し、その結果、第１の光方向変更器によって発せられた複数の第１眼光信号のビームウェストが調整される。
【０００６】
第１のコンバイナは、複数の第１眼光信号を観察者の第１眼に向けて方向転換及び収束させるために使用される。いくつかの実施形態では、第１のコンバイナは、第１の光方向変更器から複数の第１眼光信号を受信し、複数の第１眼光信号を収束して観察者の第１眼に向ける。第１の光方向変更器は、ある角度範囲内で回転しているか、ある直線変位範囲内で移動してよい。複数の第１眼光信号の光方向も、特定の範囲内で変化させられてよく、第１のコンバイナが第１の光方向変更器から複数の第１眼光信号を受信すると、第１のコンバイナは、異なる入射角を有するそれぞれの第１眼光信号を観察者の第１眼に向ける。複数の第１眼光信号は、所定の入射角範囲内で観察者の第１眼に向けられ、これは、ヘッドウェアラブルディスプレイシステムによって生成される最大視野（ＦＯＶ）に相当する。いくつかの実施形態では、第１眼の網膜に投射される第１眼光信号のスポットサイズは、光方向変更器と第１のコリメータの間の距離を変更することによって操作することができる。
【０００７】
一実施形態では、第１の集束要素は－５ｍｍと－５０ｍｍの間の曲率半径を備える。
【０００８】
一実施形態では、第１の光方向変更器によって発せられる複数の第１眼光信号は、１５度と７５度の間の第１眼光入射角で第１コンバイナに発せられる。
【０００９】
一実施形態では、ヘッドウェアラブルディスプレイシステムは、複数の第１眼光信号を受信し、複数の第１眼光信号の各々の光方向を変えるための第１の光リダイレクタと、第１の光リダイレクタの第１の焦点及び第１のコンバイナの第１の焦点に隣接して配置された第２の光リダイレクタであって、反射器である第２の光リダイレクタと、をさらに備え、第１の光リダイレクタは、複数の第１眼光信号を受信し、複数の第１眼光信号を第１のコンバイナに向け、第１のコンバイナは、複数の第１眼光信号によって構成される第１の画像フレームを観察者が見えるように、第１の光リダイレクタから受信した複数の第１眼光信号を観察者の第１眼に向け、第１の光方向変更器は、第１の空間次元限界と第２の空間次元限界の間の第１の次元において複数の第１眼光信号の投射方向を変化させ、第１の光リダイレクタの幾何学的形状は、第１の光方向変更器によって第１の空間次元限界の近くで発せられた複数の第１眼光信号のうちの１つにおける第１の光方向変更器から観察者の第１眼までの全光路長を、第１の光方向変更器によって第２の空間次元限界の近くで発せられた複数の第１眼光信号のうちの他の１つにおける第１の光方向変更器から観察者の第１眼までの全光路長と実質的に等しくするように構成され、第１の光リダイレクタは、第１の光リダイレクタと観察者の第１眼の間の空間内に位置する２つの焦点を備え、第１の光リダイレクタの第１の焦点と第１のコンバイナの第１の焦点は同じ空間位置にあり、第１の光方向変更器は、第１の光リダイレクタの第２の焦点に隣接しており、第１のコンバイナから観察者の第１眼までの最短距離は１５ｍｍから３０ｍｍである。
【００１０】
一実施形態では、第１の光方向変更器によって発せられる複数の第１眼光信号は、第１眼光入射角で第１の光リダイレクタに発せられ、第１眼光入射角は１５度と７５度の間である。
（【００１１】以降は省略されています）

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