体积型显示器制造技术

本发明专利技术的技术以提供能够进行快速的图像提示的体积型显示器为目的。共振型液体透镜(2)的焦距被使用液体的共振以周期性进行调节。图像投影部(1)经由共振型液体透镜(2)面向用户的视点位置对图像进行投影。进而，图像投影部(1)在比焦距的变动周期的1/10短的时间内面向视点位置对图像进行投影。图像投影部(1)例如由LED和DMD构成。例如由LED和DMD构成。例如由LED和DMD构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】体积型显示器


[0001]本专利技术涉及体积型显示器。

技术介绍

[0002]近年来VR以及AR日益受到关注，各种各样的头戴式显示器(HMD)被开发并广受瞩目。其中，透射型的HMD由于能够使注解(追加信息)重叠在真实世界上并向用户提示，因此被认为在基于AR等的应用中特别重要。
[0003]特别是如果考虑将注解向动态的现实世界重叠，则提示影像的显示器在理想上应具有毫秒程度的快速性。例如，在像触摸面板那样容易辨识到由于延迟引起的位置偏差的状况下，有报告称，人不感到延迟的极限值为2.38ms(下述非专利文献1)。
[0004]虽然不是HMD，但在使用投影仪对信息进行投影的基于投影的混合现实(projection based Mixed Reality(MR))或投影映射的领域中，也已知动态投影映射技术这样的快速性很重要的技术(下述非专利文献2以及3)。在HMD中也针对快速的影像提示进行了研究，提出了减小影像提示的延迟的方法(下述非专利文献4以及5)、或使用基于预测的校正的方法(下述非专利文献6)。这些研究的前提在于，基于向各个眼睛提示不同的二维影像的立体视觉来进行三维信息提示。
[0005]另一方面，在基于立体视觉的三维信息提示中，已知存在眼睛的焦点调节与辐辏的矛盾即视觉辐辏调节冲突(Vergence Accomodation Conflict(VAC))，这被认为是引起被称为所谓立体眩晕的疲劳、眩晕的症状的原因。为了将其消除，需要不仅向人提示视差而且向人提示焦点的线索。作为对此的解决方法，提出了利用光场(light field)的方法(下述非专利文献7以及8)、利用可变焦点透镜(下述非专利文献9～11)的方法、基于可变半反射镜(下述非专利文献12)的方法、利用全息的方法(下述非专利文献13)、利用基于SLM(空间光调制器(Spacial Light Modulator))的波阵面控制的方法(下述非专利文献14)等。此外，基于光场的方法虽然存在眼区(eye box)变小这样的问题，但还提出了采取与该方法相近的结构同时实现较宽的眼区的基于SMV(超多视点(Super multi
‑
view))的方法(下述非专利文献15)。作为消除人的焦点调节的影响的途径，存在通过基于麦克斯韦(Maxwell)视觉的深的DOF(焦深(Depth of Focus))和HOE(全息光学元件(Holographic Optical Element))来实现宽的眼区的方法(下述非专利文献16)等。
[0006]但是，在一般地减少VAC的方式的显示器中，由于需要提示与焦点调节匹配的光线场，因此存在难以提高帧速率的倾向，现在还不存在兼顾减少VAC与快速性的显示器方式。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:国际公布2014/062912
[0010]专利文献2:国际公布2017/112084
[0011]专利文献3:美国专利申请公开2017/0184848
[0012]非专利文献
to solve vergence
‑
accommodation conflict，"Opt.Express，vol.26，no.23，p.30703，Nov.2018.
[0028]非专利文献16:S.
‑
B.Kim and J.
‑
H.Park，"Optical see
‑
through Maxwellian near
‑
to
‑
eye display with an enlarged eyebox，"Opt.Lett.，vol.43，no.4，p.767，2018.
[0029]非专利文献17:A.Mermillod
‑
Blondin，E.McLeod，and C.B.Arnold，"High
‑
speed varifocal imaging with a tunable acoustic gradient index of refraction lens，"Opt.Lett.，vol.33，no.18，pp.2146
‑
2148，2008.

技术实现思路

[0030]专利技术要解决的课题
[0031]鉴于以上的状况，本专利技术的专利技术人针对能够快速地提示消除了VAC的三维光线场的显示器原理进行了研究。
[0032]如果考虑与眼睛的焦点调节匹配的显示器原理，则大体上有三种方法。第一是所谓体积型显示器原理(参考上述专利文献1～3)，其是一边光学地扫描显示器共轭图像的纵深位置(也就是说一边变更纵深位置)一边提示不同的影像的方法。第二是通过CGH(计算机生成全息(Computer Generated Holography))将光以也包含相位的方式作为波阵面生成的方法。第三是基于光场的方法，其是针对空间中的各坐标和方向这双方生成光线场的方法。
[0033]这些方法各有得失，但以快速生成影像为目的考虑时，上述的第二和第三方法存在运算量较多的问题。与其相比，体积型显示器原理能够以比较单纯的运算生成影像，因此认为适于快速化。
[0034]本专利技术鉴于上述的状况作出。本专利技术的主要目的在于，提供能够进行快速的图像提示的体积型显示器。
[0035]用于解决课题的手段
[0036]用于解决上述的课题的手段能够记作如下项目。
[0037](项目1)
[0038]一种体积型显示器，具备图像投影部和共振型液体透镜，
[0039]所述共振型液体透镜的焦距被使用液体的共振以周期性进行调节，
[0040]所述图像投影部构成为：经由所述共振型液体透镜面向用户的视点位置对图像进行投影，
[0041]而且，所述图像投影部构成为：在比所述焦距的变动周期的1/10短的时间内对所述图像进行投影。
[0042](项目2)
[0043]如项目1所述的体积型显示器，
[0044]所述图像投影部具备发光部和显示元件，
[0045]所述显示元件构成为形成所述图像，
[0046]所述发光部构成为：通过向所述显示元件照射光，将所述显示元件所形成的所述图像面向所述视点位置投影。
[0047](项目3)
[0048]如项目2所述的体积型显示器，
[0049]所述发光部具备产生所述光的LED，
[0050]所述显示元件由DMD构成。
[0051](项目4)
[0052]如项目2或者3所述的体积型显示器，
[0053]还具备控制部，
[0054]所述控制部构成为：与要向用户提示的图像的焦点位置相应地对所述发光部的发光定时进行控制。
[0055](项目5)
[0056]如项目1～4中任1项所述的体积型显示器，
[0057]还具备半反射镜，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种体积型显示器，具备图像投影部和共振型液体透镜，所述共振型液体透镜的焦距被使用液体的共振周期性地进行调节，所述图像投影部构成为：经由所述共振型液体透镜，面向用户的视点位置对图像进行投影，而且，所述图像投影部构成为：在比所述焦距的变动周期的1/10短的时间内对所述图像进行投影。2.如权利要求1所述的体积型显示器，所述图像投影部具备发光部和显示元件，所述显示元件构成为形成所述图像，所述发光部构成为：通过向所述显示元件照射光，将所述显示元件所形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥宽雅，
申请(专利权)人：国立大学法人群马大学，
类型：发明
国别省市：