(57)【要約】  表示システム及び表示方法を提供した。前記表示システムは投影ユニットと視標追跡ユニットを含む。前記投影ユニットは投影光源と、投影レンズと、空間光変調器を含み、前記投影レンズが前記投影光源と前記空間光変調器との間に配置され、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含む。前記視標追跡ユニットはカメラを含み、前記カメラの結像光路が前記第２のレンズ部を通過する。本発明の実施例の表示システム及び表示方法は、ホログラフィックディスプレイ技術を含む表示分野において有利に使用され、光学設計を簡略化し、コンパクトで高効率の光学系を得ることができる。
2019532676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影ユニットと視標追跡ユニットを含む表示システムであって、
前記投影ユニットは投影光源と、投影レンズと、空間光変調器を含み、前記投影レンズが前記投影光源と前記空間光変調器との間に配置され、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含み、
前記視標追跡ユニットはカメラを含み、前記カメラの結像光路が前記第２のレンズ部を通過する。
【請求項２】
前記投影レンズと前記投影光源との間に配置され、前記第２のレンズ部からの光を前記カメラに反射するように構成されるビームスプリッターをさらに含む請求項1に記載の表示システム。
【請求項３】
前記ビームスプリッターはビームスプリットプレート又はビームスプリットプリズムである請求項２に記載の表示システム。
【請求項４】
前記ビームスプリッターが偏光スプリットプリズムである請求項２に記載の表示システム。
【請求項５】
前記視標追跡ユニットが第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供するように構成される照明光源をさらに含む請求項１に記載の表示システム。
【請求項６】
前記照明光源が赤外線光源を含む請求項５に記載の表示システム。
【請求項７】
前記投影レンズが１つのレンズのみを含む請求項１に記載の表示システム。
【請求項８】
前記投影レンズが複数のレンズを含む請求項１に記載の表示システム。
【請求項９】
前記投影レンズが円形であり、前記空間光変調器が長方形である請求項１に記載の表示システム。
【請求項１０】
前記投影光源がレーザーを含む請求項１に記載の表示システム。
【請求項１１】
前記投影ユニットが前記投影光源と前記投影レンズとの間に順次に配置されたビームエキスパンダと、マイクロ対物レンズと、ピンホールフィルターと、矩形絞りとをさらに含む請求項１に記載の表示システム。
【請求項１２】
前記第２のレンズ部が前記第１のレンズ部の周辺に位置する請求項１に記載の表示システム。
【請求項１３】
投影光源、投影レンズ及び空間光変調器を用いて投影を行うことと、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含むことと、
前記第２のレンズ部によって結像するカメラを用いて視標追跡を行うこととを含む表示方法である。
【請求項１４】
前記投影レンズと前記投影光源との間に配置されたビームスプリッターによって、前記第２のレンズ部からの光を前記カメラに反射することをさらに含む請求項１３に記載の表示方法。
【請求項１５】
前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供することをさらに含む請求項１３に記載の表示方法。
【請求項１６】
前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供することが前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に赤外線照明を提供することを含む請求項１５に記載の表示方法。
【請求項１７】
カメラを用いて視標追跡を行うことが虹彩と強膜の間の境界によって眼部の方位角を確定することを含む請求項１３に記載の表示方法。
【請求項１８】
カメラを用いて視標追跡を行うことが眼部特徴の解像度によって眼部と投影レンズとの間の距離を確定することを含む請求項１３に記載の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本願は２０１６年７月２２日に出願された中国特許出願第２０１６１０５８１７９１．０号の優先権を主張するものであり、その全内容が参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は表示技術分野に関し、特に表示システムおよび表示方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ホログラフィックディスプレイ技術は、記録されたシーンの振幅および位相情報を再現し、観察者の目に画像および焦点深度情報を提供し、従来の立体表示技術における輻輳と調節の不一致によって引き起こされる視覚疲労問題を解決し、観察者に立体表示の最も現実的な効果を提供することができる。リアルタイムのホログラフィックディスプレイを実現する鍵は、高解像度空間光変調器である。反射型液晶パネル（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ，ＬＣｏＳ）デバイスは、現在、高価であり、普及が困難である。従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は空間光変調器として解像度が不十分である。Ｓｅｅｒｅａｌ社はＬＣＤ用ウィンドウホログラフィック技術を提出した。前記ウィンドウホログラフィック技術は、結像光学系によって空間おいて既存のＬＣＤを圧縮することにより、小さなウィンドウ内に高密度の画像変調波面を得て、ホログラフィックディスプレイを実現する。しかしながら、ウィンドウホログラフィックは、小さな視野の制限のため、眼部が動くときに見えることを可能にするために、裸眼ディスプレイに視線追跡システムと協力する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、既存の視線追跡光学系が、眼球の位置を追跡するために、表示システムの外部に結像レンズを別個に配置する必要があることを見出した。一方、表示遮蔽を生じさせないために、追跡結像レンズはバイアス配置されるべきであり、眼部画像の正面コレクションに不利である。他方、追跡光路の偏移量を算出するために、最初に３次元方向に眼部位置を正確に位置付ける必要があり、追跡精度や計算量への要求は比較的厳しい。
【０００５】
従って、光学設計を簡略化し、コンパクトで高効率の光学系を得る表示システム及び表示方法を提供するのが有利である。
【０００６】
本発明の一態様によれば、本発明の実施例は、表示システムを提供する。前記表示システムは投影ユニットと視標追跡ユニットを含む。前記投影ユニットは投影光源と、投影レンズと、空間光変調器を含み、前記投影レンズが前記投影光源と前記空間光変調器との間に配置され、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含む。前記視標追跡ユニットはカメラを含み、前記カメラの結像光路が前記第２のレンズ部を通過する。
【０００７】
本発明の実施例に提供される表示システムは、投影レンズの周縁部を視標追跡ユニットの結像レンズとする。投影ユニットの像空間と視標追跡ユニットの物体空間は重なっているため、投影レンズの光軸方向に眼部を結像させることができ、投影レンズのハイパス部分を有効に利用したことにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。本発明の実施例の表示システムは、ホログラフィックディスプレイ技術を含む表示分野において有利に使用され、光学設計を簡略化し、コンパクトで高効率の光学系を得ることができる。
必要に応じて、前記表示システムは、前記投影レンズと前記投影光源との間に配置されたビームスプリッターをさらに含む。前記ビームスプリッターは、前記第２のレンズ部からの光を前記カメラに反射するように構成される。
【０００８】
ビームスプリッターによって、投影光路を変更することなく通常の投影結像を実現しただけでなく、前記第２のレンズ部によってユーザーの眼部のターゲットなどを結像することもできる。
【０００９】
必要に応じて、前記ビームスプリッターはビームスプリットプレート又はビームスプリットプリズムである。
【００１０】
ビームスプリットプレート又はビームスプリットプリズムを用い、ビームの偏光方向を考慮する必要はなく、投影ユニットおよび視標追跡ユニットの設定は比較的に簡単である。
【００１１】
必要に応じて、前記ビームスプリッターは偏光スプリットプリズムである。
【００１２】
偏光スプリットプリズムを用い、かつ前記２つのビームの偏光方向を互いに直交するように設置し、投影ユニットのビームと視標追跡ユニットのビームを完全に分離させ、投影ユニットと視標追跡ユニットの間のクロストークを避ける。
【００１３】
必要に応じて、前記視標追跡ユニットは第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供するように構成される照明光源をさらに含む。
【００１４】
前記構成により、暗い環境においても、アクティブな照明光源によって、正確な視標追跡を実現することができる。
【００１５】
必要に応じて、前記照明光源は赤外線光源を含む。
【００１６】
照明光源から放出されたビームが一般的にユーザーの眼部の照明に用いられるので、赤外線光源を照明光源とすることによって、ユーザーの眼部への刺激又は干渉を低減できる。
【００１７】
必要に応じて、前記投影レンズは１つのレンズのみを含む。
【００１８】
システム構造を簡略化するために、１つのレンズのみで投影することができる。
【００１９】
必要に応じて、前記投影レンズは複数のレンズを含む。
【００２０】
投影レンズ群（即ち、複数のレンズ）を用いて投影することにより、投影を様々な設計要件を満たすように柔軟に調整できる。
【００２１】
必要に応じて、前記投影レンズは円形であり、前記空間光変調器は長方形である。
【００２２】
前記構成によれば、前記空間光変調器に対応する第１のレンズ部は長方形である。同時に、前記投影レンズの周縁部（即ち、第２のレンズ部）は依然として結像機能を備え、これによりユーザーの眼部への結像が実現される。類似して、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含めば、前記投影レンズ及び前記空間光変調器はそれぞれ他の形であってよい。
【００２３】
必要に応じて、前記投影光源はレーザーを含む。しかも、必要に応じて、前記投影ユニットは前記投影光源と前記投影レンズとの間に順次に配置されたビームエキスパンダと、マイクロ対物レンズと、ピンホールフィルターと、矩形絞りとをさらに含む。
【００２４】
ピンホールフィルターを適用し、投影光源は近似点光源の照明を提供し、他の空間周波数を有する光を通過させずに迷光を除去する。レーザー光源を利用し、レーザービームが前記空間光変調器によって変調されるので、ホログラフィックディスプレイを実現することができる。
【００２５】
必要に応じて、前記第２のレンズ部が前記第１のレンズ部の周辺に位置する。
【００２６】
前記第１のレンズ部の周辺に位置する第２のレンズ部を適用し、投影レンズのハイパス部分を有効に利用したことにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。
【００２７】
本発明の他の態様によれば、本発明の実施例は表示方法を提供する。前記表示方法は、投影光源、投影レンズ及び空間光変調器を用いて投影を行うことと、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含むことと、前記第２のレンズ部によって結像するカメラを用いて視標追跡を行うこととを含む。
【００２８】
本発明の実施例に提供される表示方法は、表示システム中の投影レンズの周縁部を視標追跡の結像レンズとして使用する。投影ユニットの像空間と視標追跡ユニットの物体空間は重なっているため、投影レンズの光軸方向に眼部を結像させることができ、投影レンズのハイパス部分を有効に利用したことにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。本発明の実施例の表示システムは、ホログラフィックディスプレイ技術を含む表示分野において有利に使用され、光学設計を簡略化し、コンパクトで高効率の光学系を得ることができる。
【００２９】
必要に応じて、前記方法は、前記投影レンズと前記投影光源との間に配置されたビームスプリッターによって、前記第２のレンズ部からの光を前記カメラに反射することをさらに含む。
【００３０】
ビームスプリッターによって、投影光路を変更することなく通常の投影結像を実現しただけでなく、前記第２のレンズ部によってユーザーの眼部のターゲットなどを結像することもできる。
【００３１】
必要に応じて、前記方法は、前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供することをさらに含む。
【００３２】
前記構成により、暗い環境においても、アクティブな照明光源によって、正確な視標追跡を実現することができる。
【００３３】
必要に応じて、前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供することは、前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に赤外線照明を提供することを含む。
【００３４】
照明光源から放出されたビームが一般的にユーザーの眼部の照明に用いられるので、赤外線光源を照明光源とすることによって、ユーザーの眼部への刺激又は干渉を低減できる。
【００３５】
必要に応じて、カメラを用いて視標追跡を行うことは、虹彩と強膜の間の境界によって眼部の方位角を確定することを含む。
【００３６】
画像処理に基づいて、虹彩と強膜の間の境界によって眼部の方位角が容易に確定できる。例えば、異なる方位角を有する眼部を、レンズを介してカメラの異なる位置に直接的に結像させることができる。方位角及び結像位置を校正した後、カメラによって受信された画像内の眼部の座標位置を確定すれば、対応する方位角が算出できる。
【００３７】
必要に応じて、カメラを用いて視標追跡を行うことは、眼部特徴の解像度によって眼部と投影レンズとの間の距離を確定することを含む。
【００３８】
ホログラフィックディスプレイにおいて、眼部と表示システムとの間の距離はホログラム計算の必要なパラメータである。前記距離が大きく変化しない場合、方位角のみを考慮すればよい。前記距離が大きく変化する場合、距離の変化も考慮する必要がある。被写体がはっきりと結像される場合、カメラの結像パラメータ（例えば、カメラのズームレンズ群の焦点距離が挙げられるが、これに限定されない）と被写体距離（即ち、眼部とカメラの距離）は対応関係である。ズームレンズ群の焦点距離を読み取ることにより、眼部とカメラとの距離を求めることができ、これにより、眼部と投影レンズとの距離を算出した。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の実施例による表示システムの構造概略図を示す。
【図２】図２は、本発明の実施例による表示システムにおける投影レンズおよび空間光変調器の概略図を示す。
【図３】図３は、レンズ結像における空間周波数の概略図を示す。
【図４】図４は、本発明の別の実施例による表示システムの構造概略図を示す。
【図５】図５は、本発明の実施例による表示方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下では本発明実施例の図面を組み合わせ、本発明実施例の技術案を明瞭、完全に説明する。明らかに、述べる実施例は本発明の実施例の一部だけであり、全部の実施例ではない。本発明の実施例に基づき、当業者が進歩性のある労働に付することなく、得られたその他の全ての実施例は何れも本発明の保護範囲に属する。
【００４１】
本発明の一態様によれば、本発明の実施例は表示システムを提供する。図１及び図２に示すように、前記表示システム１００は投影ユニット１０１と視標追跡ユニット１０２を含む。前記投影ユニット１０１は投影光源１０と、投影レンズ１０１１と、空間光変調器１０１２を含み、前記投影レンズ１０１１は、前記投影光源１０１と前記空間光変調器１０１２との間に配置され、図２に示すように、前記投影レンズ１０１１の光軸１１方向において、前記投影レンズ１０１１は前記空間光変調器１０１２と重なる第１のレンズ部１０１３と、前記空間光変調器１０１２と重ならない第２のレンズ部１０１４とを含む。前記視標追跡ユニット１０２はカメラ１０２１を含み、前記カメラ１０２１の結像光路は、前記第２のレンズ部１０１４を通過する。本願の文脈において、「カメラの結像光路」は、前記カメラで結像するために適用される外部光線の伝播経路を指す。しかも、「カメラ」という技術用語は、光学原理によって結像し、かつイメージを記録する装置を指し、カメラおよびビデオカメラを含むが、これらに限定されない。
【００４２】
本発明の実施例に提供される表示システムは、表示システムにおける投影レンズ１０１１の周縁部を視標追跡ユニットの結像レンズとする。投影ユニット１０１の像空間と視標追跡ユニット１０２の物体空間は重なっているため、投影レンズ１０１１の光軸方向に眼部１０３を結像させることができ、投影レンズ１０１１のハイパス部分を有効に利用したことにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。本発明の実施例の表示システムは、ホログラフィックディスプレイ技術を含む表示分野において有利に使用され、光学設計を簡略化し、コンパクトで高効率の光学系を得ることができる。
【００４３】
結像光学系において、レンズの口径の増大は、結像光束の向上に役立ち、暗い環境における結像検出システムの適合性を高める。同時に、レンズの口径は光学結像解像度の決定要因の１つであり、結像解像度は眼部検出の精度に直接な影響を及ぼす。従って、大口径の結像レンズは視線追跡に極めて有利である。レンズ結像は図３に示すようであり、物点２０１から放出されたビームは光軸２０２に沿ってレンズ２０３を通して像点２０４に結像され、結像ビームが光軸に沿って円錐状に分布している。フーリエ光学では、光線の空間周波数ｆは、光線と光軸の夾角αの正弦値と波長の比と定義され、即ち、ｆ=（ｓｉｎα） /λ。 夾角αが大きくなると、対応する空間周波数も大きくなる。光学系が受け取られる物体の光線の最大空間周波数は、この光学系の最大結像解像度を決定する。結像過程に、像の全体的な明暗分布は主に近軸の低周波ビームによって形成され、像のディテールテクスチャは主に周縁の高周波ビームによって形成される。本発明の実施例では、近軸の低周波情報は、空間光変調器によってブロックされ、変調される。従って、前記第２のレンズ部はハイパスフィルター結像装置を構成し、得られた像は主として、輝度の突変、テクスチャ、領域の境界などを含む物体のディテール情報を含む。従って、図１及び図２に示すように、眼部１０３を結像する時、前記第２のレンズ部１０１４のハイパス結像特性は画像認識追跡に眼部の近傍の画像テクスチャ等のディテール情報を都合よく提供し、認識追跡に有利である。
【００４４】
必要に応じて、図１に示すように、前記表示システム１００は、前記投影レンズ１０１１と前記投影光源１０との間に配置されたビームスプリッター１０１５をさらに含む。前記ビームスプリッター１０１５は、前記第２のレンズ部１０１４からの光を前記カメラ１０２１に反射するように構成される。
【００４５】
ビームスプリッター１０１５によって、投影光路を変更することなく通常の投影結像を実現しただけでなく、前記第２のレンズ部１０１４によってユーザーの眼部のターゲットなどを結像することもできる。
【００４６】
必要に応じて、前記ビームスプリッター１０１５はビームスプリットプレート又はビームスプリットプリズムである。
【００４７】
ビームスプリットプレート又はビームスプリットプリズムを用い、ビームの偏光方向を考慮する必要はなく、投影ユニットおよび視標追跡ユニットの設定は比較的に簡単である。
【００４８】
必要に応じて、前記ビームスプリッター１０１５は偏光スプリットプリズムである。
【００４９】
偏光スプリットプリズムを用い、かつ前記２つのビームの偏光方向を互いに直交するように設置し、投影ユニットのビームと視標追跡ユニットのビームを完全に分離させ、投影ユニットと視標追跡ユニットの間のクロストークを避ける。
【００５０】
必要に応じて、前記視標追跡ユニット１０２は第２のレンズ部１０１４を介して観察者の眼部に照明を提供するように構成される照明光源１０２２をさらに含む。
【００５１】
前記構成により、暗い環境においても、アクティブな照明光源によって、正確な視標追跡を実現することができる。具体的には、光路の可逆性のため、前記照明光源１０２２は、例えば、カメラ１０２１の位置に配置されることにより、アクティブな照明を提供することができる。
【００５２】
必要に応じて、前記照明光源１０２２は赤外線光源を含む。
【００５３】
照明光源から放出されたビームが一般的にユーザーの眼部の照明に用いられるので、赤外線光源を照明光源とすることによって、ユーザーの眼部への刺激又は干渉を低減できる。
【００５４】
前記実施例では、投影レンズ１０１１で投影する。しかし、当業者は前記投影レンズ１０１１の代りに、投影レンズ群（即ち、複数のレンズ）を用いて投影することができるのが分かっている。図４に示すように、投影レンズ群１０１１’の周縁部を視標追跡の結像レンズとすることにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。
【００５５】
必要に応じて、図１に示すように、前記投影レンズ１０１１は１つのレンズのみを含む。
【００５６】
システム構造を簡略化するために、１つのレンズのみで投影することができる。
【００５７】
必要に応じて、図４に示すように、前記投影レンズ１０１１’は複数のレンズを含む。
【００５８】
投影レンズ群（即ち、複数のレンズ）を用いて投影することにより、投影を様々な設計要件を満たすように柔軟に調整できる。
【００５９】
必要に応じて、図２に示すように、前記投影レンズ１０１１は円形であり、前記空間光変調器１０１２は長方形である。
【００６０】
前記構成によれば、前記空間光変調器に対応する第１のレンズ部１０１３は長方形である。同時に、前記投影レンズの周縁部（即ち、第２のレンズ部１０１４）は依然として結像機能を備え、これによりユーザーの眼部への結像が実現される。類似して、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含めば、前記投影レンズ及び前記空間光変調器はそれぞれ他の形であってよい。
【００６１】
必要に応じて、前記投影光源１０はレーザー１０１７を含む。しかも、必要に応じて、前記投影ユニット１０１は前記投影光源１０と前記投影レンズ１０１１との間に順次に配置されたビームエキスパンダ１０１８と、マイクロ対物レンズ１０１９と、ピンホールフィルター１０１６と、矩形絞り（図示せず）とをさらに含む。
【００６２】
ピンホールフィルター１０１６を適用し、投影光源１０は近似点光源の照明を提供し、他の空間周波数を有する光を通過させずに迷光を除去する。レーザー１０１７を利用し、レーザービームが前記空間光変調器１０１２によって変調されるので、ホログラフィックディスプレイを実現することができる。
【００６３】
必要に応じて、図２に示すように、前記第２のレンズ部１０１４が前記第１のレンズ部１０１３の周辺に位置する。
【００６４】
前記第１のレンズ部の周辺に位置する第２のレンズ部を適用し、投影レンズのハイパス部分を有効に利用したことにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。
【００６５】
一部の実施例に、図１および図４に示すように、前記表示システム１００は前記空間光変調器１０１２の下流に位置する偏光子１０２0をさらに含むことができる。偏光子と空間光変調器との共同作業により、ホログラフィックディスプレイのより良い効果を達成することができる。しかし、当業者は偏光子が空間光変調器にも形成できることが分かっている。従って、本開示に限定をしていない。
【００６６】
本発明の他の態様によれば、本発明の実施例は表示方法を提供する。図５に示すように、前記表示方法５００は、
Ｓ５０１  投影光源、投影レンズ及び空間光変調器を用いて投影を行うステップと、前記投影レンズの光軸方向において、前記投影レンズが前記空間光変調器と重なる第１のレンズ部と、前記空間光変調器と重ならない第２のレンズ部とを含むステップと、
Ｓ５０２  前記第２のレンズ部によって結像するカメラを用いて視標追跡を行うステップと、を含む。
【００６７】
本発明の実施例に提供される表示方法は、表示システム中の投影レンズの周縁部を視標追跡の結像レンズとして使用する。投影ユニットの像空間と視標追跡ユニットの物体空間は重なっているため、投影レンズの光軸方向に眼部を結像させることができ、投影レンズのハイパス部分を有効に利用したことにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。本発明の実施例の表示システムは、ホログラフィックディスプレイ技術を含む表示分野において有利に使用され、光学設計を簡略化し、コンパクトで高効率の光学系を得ることができる。
【００６８】
必要に応じて、図５に示すように、前記方法は、前記投影レンズと前記投影光源との間に配置されたビームスプリッターによって、前記第２のレンズ部からの光を前記カメラに反射するステップＳ５０３をさらに含む。
【００６９】
ビームスプリッターによって、投影光路を変更することなく通常の投影結像を実現しただけでなく、前記第２のレンズ部によってユーザーの眼部のターゲットなどを結像することもできる。
【００７０】
必要に応じて、図５に示すように、前記方法は、前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供するステップＳ５０４をさらに含む。
【００７１】
前記構成により、暗い環境においても、アクティブな照明光源によって、正確な視標追跡を実現することができる。
【００７２】
必要に応じて、前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に照明を提供することは、前記第２のレンズ部を介して観察者の眼部に赤外線照明を提供することを含む。
【００７３】
照明光源から放出されたビームが一般的にユーザーの眼部の照明に用いられるので、赤外線光源を照明光源とすることによって、ユーザーの眼部への刺激又は干渉を低減できる。
必要に応じて、カメラを用いて視標追跡を行うことは、虹彩と強膜の間の境界によって眼部の方位角を確定することを含む。
【００７４】
画像処理に基づいて、虹彩と強膜の間の境界によって眼部の方位角が容易に確定できる。例えば、異なる方位角を有する眼部を、レンズを介してカメラの異なる位置に直接的に結像させることができる。方位角及び結像位置を定めた後、カメラによって受信された画像内の眼部の座標位置を確定すれば、対応する方位角が算出できる。
【００７５】
必要に応じて、カメラを用いて視標追跡を行うことは、眼部特徴の解像度によって眼部と投影レンズとの間の距離を確定することを含む。
【００７６】
ホログラフィックディスプレイにおいて、眼部と表示システムとの距離はホログラム計算の必要なパラメータである。前記距離が大きく変化しない場合、方位角のみを考慮すればよい。前記距離が大きく変化する場合、距離の変化も考慮する必要がある。被写体がはっきりと結像される場合、カメラの結像パラメータ（例えば、カメラのズームレンズ群の焦点距離が挙げられるが、これに限定されない）と被写体距離（即ち、眼部とカメラの距離）は対応関係である。 ズームレンズ群の焦点距離を読み取ることにより、眼部とカメラとの距離を求めることができ、これにより、眼部と投影レンズとの距離を算出した。
【００７７】
本発明の実施例に提供される表示システム及び表示方法は、表示システム中の投影レンズの周縁部を視標追跡ユニットの結像レンズとする。投影ユニットの像空間と視標追跡ユニットの物体空間は重なっているため、投影レンズの光軸方向に眼部を結像させることができ、投影レンズのハイパス部分を有効に利用したことにより、正確なリアルタイムの視標追跡を実現する。本発明の実施例における表示システム及び表示方法は、ホログラフィックディスプレイ技術を含む表示分野において有利に使用され、光学設計を簡略化し、コンパクトで高効率の光学系を得ることができる。
【００７８】
明らかに、当業者にとって、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々の変更及び変形を行うことが可能である。これで、本発明に対する改変及び変形が本発明の特許請求の範囲及びそれに等しい技術の範囲に属すれば、本発明もこのような変更及び変形をカバーすることが意図されている。
【符号の説明】
【００７９】
１０  投影光源
１１  光軸
１００  表示システム
１０１  投影光源、投影ユニット
１０２  視標追跡ユニット
１０３  眼部
２０１  物点
２０２  光軸
２０３  レンズ
２０４  像点
５００  表示方法
１０１１  投影レンズ
１０１１’   投影レンズ群、投影レンズ
１０１２  空間光変調器
１０１３  第１のレンズ部
１０１４  第２のレンズ部
１０１５  ビームスプリッター
１０１６  ピンホールフィルター
１０１７  レーザー
１０１８  ビームエキスパンダ
１０１９  マイクロ対物レンズ
１０２０  偏光子
１０２１  カメラ
１０２２  照明光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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