JP7324802B2 - 非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス - Google Patents
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Description
10:対象物
20:非可視光線
30:可視光線
31:可視光現実イメージ情報
40:可視光拡張現実イメージ情報
50:肉眼
100:非可視光線照射ユニット
200:入力ユニット
210:第1入力カプラ
211:第1ピンミラー
212:第2ピンミラー
213:両面ピンミラー
220:第1出力カプラ
230:カメラ部
231:第1フィルタ
300:導波管
301:第1導波管
302:第2導波管
400:情報処理ユニット
500:イメージ出力ユニット
510:第2入力カプラ
520:第2出力カプラ
530:ディスプレイ部
600:焦点調節ユニット
610:第1焦点調節部
620:第2焦点調節部
700:眼球追跡ユニット
Claims (16)
- 使用者の顔面に着用するメガネ本体;
前記メガネ本体の一側に設置されて対象物に向けて非可視光線を照射する非可視光線照射ユニット;
前記メガネ本体の前面に設置され、前記対象物から放出された非可視光線を可視光線と共に導波管に入力する入力ユニット;
前記メガネ本体の一側に設置され、前記入力ユニットから受信した非可視光線イメージ情報を人が認識できる可視光イメージ情報に変換する情報処理ユニット;および
前記メガネ本体の後面に設置され、前記情報処理ユニットで処理された可視光イメージ情報を受信して前記導波管から肉眼に出力するイメージ出力ユニットを含み、
前記メガネ本体の一側に設置されて両肉眼の視線が集まる所と、前記イメージ出力ユニットから出力された現実および拡張現実イメージ情報の焦点とが正確に一致するように調節する焦点調節ユニット;および
前記メガネ本体の一側に設置され、映像認知距離を予測して前記焦点調節ユニットに距離情報を伝送する眼球追跡ユニットをさらに含み、
前記入力ユニットは、
前記導波管の端部に形成され、非可視光線が入射する第1入力カプラ;
前記導波管の他端部に、前記第1入力カプラと所定距離だけ離隔して形成され、前記第1入力カプラから入射した非可視光線を前記カメラ部に出力する第1出力カプラ;および
前記第1出力カプラから出力された非可視光線を撮影するカメラ部を具備し、
前記イメージ出力ユニットは、
前記情報処理ユニットで受信した情報を出力するディスプレイ部;
前記導波管の端部に形成され、前記ディスプレイ部から出力されたイメージ情報を受信する第2入力カプラ;
前記導波管に、前記第2入力カプラと所定間隔だけ離隔して形成され、前記第2入力カプラから受信した情報が、使用者の肉眼に出力され得るように形成される第2出力カプラを具備するとともに、
前記第2出力カプラは、映像出力位置が、前記対象物の実際の位置に対応するように形成され、
前記焦点調節ユニットは、
1個以上の反射、屈折、回折、ホログラフィックの素子または偏光素子を含んで光の屈折を惹き起こす透明な光学系で構成された第1焦点調節部;および、
1個以上の反射、屈折、回折、ホログラフィックの素子または偏光素子を含んで光の屈折を惹き起こす透明な光学系で構成された第2焦点調節部を具備し、
前記焦点調節ユニットにおいて、前記第1焦点調節部は、前記第1入力カプラの対象物側の方面に設置し、正の焦点距離を有するようにし、前記第2焦点調節部は、前記第1焦点調節部と所定距離だけ離隔して、前記第2出力カプラの肉眼側の方面に設置し、負の焦点距離を有するようにするとともに、両焦点距離の絶対値が同じであるようにしており、
前記第1入力カプラ、第1出力カプラ、前記第2入力カプラおよび第2出力カプラは、1個以上の反射、屈折、回折、ホログラフィックの素子または偏光素子を含めて組み合わせることで80度以上の視野角を確保し、
前記焦点調節ユニットは、
前記眼球追跡ユニットで測定し、前記情報処理ユニットで計算した映像認知距離情報をリアルタイムに受けて、非可視光線情報が入ったデジタル映像の焦点距離が、眼球の映像認知距離と比較して、その差が0.25ディオプター以内に維持されるようにするのであり、
前記第1焦点調節部は、使用者の両眼に対応するように両側に位置し、
前記第2焦点調節部は、使用者の両眼に対応するように両側に位置するものの、映像出力位置が前記対象物を向く視線に整合するように形成され、
前記第1焦点調節部は、
前記第1出力カプラ内に設置されたレンズと複合的に作用して、眼球レンズの焦点深さと同等の効果を示すように構成されることで、前記カメラ部に自動的に現実感のある光学ブラー(Optical blur)を付与できるのであり、
前記眼球追跡ユニットは、
両眼に対応する別途のカメラと照明からなるか、両眼の眼電図信号を使った収束追跡機(Vergence tracker)の構造を有する、非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記ディスプレイ部は、
使用者が認識する現実イメージ情報と対比され得る疑似色相(Pseudo Color)を使って、非可視光線が有している情報を、可視光の形態で前記第2入力カプラに送信する、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記カメラ部は前記情報処理ユニットに映像情報を送出し、
前記情報処理ユニットは受信した映像情報を映像処理して前記ディスプレイ部に送出する、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記眼球追跡ユニットは、眼球が現実空間を眺める視線を追跡して映像認知距離を把握し、把握された情報を前記情報処理ユニットに入力するようにし、
前記情報処理ユニットは、入力された情報に基づいて眼球の映像認知距離をリアルタイムに計算する、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記第1入力カプラは、使用者の両眼に対応するように両側に位置しており、前記第1出力カプラとカメラ部は、前記両側の第1入力カプラから離隔して前記メガネ本体内の両側に位置しており、
前記第2出力カプラは、使用者の両眼に対応するように両側に位置しており、前記ディスプレイ部と第2入力カプラは、前記両側の第2出力カプラから離隔して前記メガネ本体内の両側に位置するとともに、前記第2出力カプラは、映像出力位置が前記対象物を向く視線に整合するように形成される、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記第1入力カプラと第2出力カプラが、回折光学素子、ホログラフィック光学素子またはピンミラーのうちのいずれか一つであることを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。
- 前記第1入力カプラまたは第1出力カプラは、非可視光線のみが前記カメラ部に伝達され得るように、前面にフィルタをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。
- 前記導波管は、
第1導波管と第2導波管でもって形成され;
前記第1導波管は、
前記第1導波管の端部に形成されて非可視光線が入射する第1入力カプラ;
前記第1導波管に、前記第1入力カプラと所定距離だけ離隔して形成され、前記第1入力カプラから入射した非可視光線を出力する第1出力カプラ、および、前記第1出力カプラから出力された非可視光線を撮影するカメラ部を具備し、
前記第2導波管は、
前記第2導波管の端部に形成されて、前記ディスプレイ部から出力されたイメージ情報を受信する第2入力カプラ;および、
前記第2導波管に、前記第2入力カプラと所定間隔だけ離隔して形成され、前記第2入力カプラから受信した情報が、使用者の肉眼に出力され得るように設置される第2出力カプラを具備する、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記第1入力カプラは、第1導波管の一側に備えられる第1回折光学素子、第1ホログラフィック光学素子または第1ピンミラーのうちのいずれか一つであり、
前記第2出力カプラは第2導波管の一側に備えられる第2回折光学素子、第2ホログラフィック光学素子、または第2ピンミラーのうちのいずれか一つであることを特徴とする、請求項8に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記第1入力カプラまたは第1出力カプラは、
非可視光線のみが前記カメラ部に伝達され得るように、前面に第1フィルタをさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記非可視光線照射ユニットは、
前記対象物に向けて、特定の波長帯域の非可視光線のみを照射できるように第2フィルタを含むことを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記焦点調節ユニットは、
VAC問題を解決するための焦点調節機能を維持しながらも、同時に、入射瞳および出射瞳の拡張を通じての光量の確保、および、アイボックスの拡張の機能を達成するための平行光の構造からなることを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記導波管は、
可視光線が通過する透明な光学素材で形成されており、フリーフォーム光学素子(freeform optic)、平面光学素子、曲面光学素子のうちのいずれか一つが使われ得るのであり、一般のメガネのように、使用者の視力矯正の役割を添加することもできることを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。 - 前記入力ユニットおよび前記イメージ出力ユニットのそれぞれは、一個以上の波長チャネルを有する構造からなり、各チャネルには固有波長のみが伝達されるようにすることで、色収差を解決できる構造からなることを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。
- 前記第1出力カプラおよび前記第2入力カプラの形態がbirdbath構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。
- 前記第2焦点調節部は、
視力矯正が必要な各使用者に応じて焦点距離にディオプターを追加できることを特徴とする、請求項1に記載の非可視光線可視化自動整合型拡張現実グラス。
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