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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-19
(45)【発行日】2024-04-30
(54)【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
(51)【国際特許分類】
G02C 7/04 20060101AFI20240422BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20240422BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20240422BHJP
【ＦＩ】
G02C7/04
G02B27/02 Z
G02B3/00 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2023195574
(22)【出願日】2023-11-17
(62)【分割の表示】P 2023175680の分割
【原出願日】2023-10-11
【審査請求日】2023-11-20
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】518271743
【氏名又は名称】アルディーテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120640
【弁理士】
【氏名又は名称】森 幸一
(72)【発明者】
【氏名】竹谷 元伸
【審査官】辻本 寛司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２２－０４６４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２２／０１４６８５４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３９３６７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１３５０４６５０（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１４４５９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１７０６４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２１－５１５２８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０３２０５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｃ ７／０４
Ｇ０２Ｂ ２７／０２
Ｇ０２Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射する光に対して、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し、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ように構成され、全体として角膜の表面の湾曲に応じて椀状に湾曲した形状を有するコリメート機能付きコンタクトレンズ。
【請求項2】
入射する光に対して、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し、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ように構成され、全体として角膜の表面の湾曲に応じて椀状に湾曲した形状を有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3】
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画素から発せられて入射する光に対して、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し、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ように構成され、全体として角膜の表面の湾曲に応じて椀状に湾曲した形状を有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。
【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／ｃｍ2 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／ｃｍ2 ）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】
【文献】特表２０２２－５１７２０７号公報
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３７９２１４号明細書
【文献】特表２０２２－５２１９７４号公報
【文献】特表２０２０－５２３６２８号公報
【文献】米国特許第１０６３４９１２号明細書
【非特許文献】
【0009】
【文献】［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 〉
【文献】［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】
この発明が解決しようとする他の課題は、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ＶＲグラス用ディスプレイおよびこのＶＲグラス用ディスプレイを用いたＶＲグラスを提供することである。
【0012】
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、ＸＲグラス本体部と組み合わせて用いることにより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のコリメート機能付きコンタクトレンズを用いたＸＲグラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために、この発明は、
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、
上記画素毎または上記副画素毎に設けられた、上記マイクロ発光ダイオードからの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
を有し、
上記画素の開口率は１０％以上である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である。
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、
上記画素毎または上記副画素毎に設けられた、上記マイクロ発光ダイオードからの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
を有し、
上記画素の開口率は１０％以上である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である。
【0014】
ここで、光の放射角度とは、光の強度が最大となる出射方向から、その強度が２分の１になるまでの角度範囲を表し、光の放射角度が５度以下とは、光の強度が最大となる出射方向を基準（０度）として、光の強度が２分の１になるまでの角度範囲が±２．５度以下、レンジで５度以下であることを意味する。
【0015】
コリメーターは、マイクロレンズおよびマイクロ発光ダイオードからの光の出射範囲をマイクロレンズの焦点付近に制限する開口部（アパーチャーまたはピンホール）によって構成される場合と、マイクロ発光ダイオードからの光の放射領域に含まれる大きさの柱状体により構成され、当該柱状体は中心軸方向に延在する互いに分離した複数の光透過部を有するもの、あるいは、複数の当該柱状体が中心軸方向に複数積層された構造を有し、互いに隣接する一対の当該柱状体の光透過部は中心軸方向と垂直な方向に互いにずれているものにより構成される場合とがある。前者のコリメーターでは、開口部で制限されたマイクロ発光ダイオードからの光がマイクロレンズを通ることで平行光線束が得られる。開口部は、典型的には筒型、取り分け円筒型の形状を有する。画素毎にコリメーターが設けられる場合は、１つの画素内に含まれる全てのマイクロ発光ダイオードからの光が１つの開口部を通った後、１つのマイクロレンズを通ることで平行光線束が得られる。副画素毎にコリメーターが設けられる場合は、１つの副画素内に含まれる全てのマイクロ発光ダイオードからの光が１つの開口部を通った後、１つのマイクロレンズを通ることで平行光線束が得られる。後者のコリメーターでは、マイクロ発光ダイオードからの光が複数の光透過部を通ることで平行光線束が得られる。典型的には、光透過部の外周面は光吸収膜により覆われる。こうすることで、光透過部に入射した光のうち外周面に入射した光は吸収され、最終的に光透過部の中心軸方向に進行する光のみとなり、この光が光透過部の末端から平行光線束として出射される。
【0016】
コリメーターの設計により、マイクロ発光ダイオードからの光の放射角度を容易に５度以下に狭めることができる。コリメーターは、好適には、マイクロ発光ダイオードからの光の放射角度を０．１度以上２．０度以下に狭めるように構成される。こうすることで、表示される画像を十分に高い解像度で認識することができる。
【0017】
この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は、好適には、明るい外界でもはっきりと映像を認識できるようにするために外光に比べて十分な輝度（最大輝度５０００～１００００ｎｉｔ程度）を有する。
【0018】
画素の開口率（画素の面積に占める、外部からの可視光が透過できる面積の割合）は半透明マイクロ発光ダイオードディスプレイを構成するためには最低でも１０％以上とする必要があるが、好適には、４０％以上とされる。こうすることで、半透明マイクロ発光ダイオードディスプレイを通して外界を十分に明瞭に認識することができる。
【0019】
１つの画素は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３原色を実現するため、１つの例では、赤色発光のマイクロ発光ダイオード、緑色発光のマイクロ発光ダイオードおよび青色発光のマイクロ発光ダイオードを有する。１つの例では、これらのマイクロ発光ダイオードはそれぞれ可視光を透過する透明樹脂により覆われ、当該透明樹脂の表面は上記の開口部の内部に向かって光を反射するように構成された光反射膜により覆われる。他の例では、１つの画素は複数の青色発光または紫外発光のマイクロ発光ダイオードだけで構成される。典型的には、これらのマイクロ発光ダイオードはそれぞれ赤色蛍光体、緑色蛍光体または青色蛍光体により覆われ、当該赤色蛍光体、当該緑色蛍光体または当該青色蛍光体の表面は上記の開口部の内部に向かって光を反射するように構成された光反射膜により覆われる。この場合、青色発光または紫外発光のマイクロ発光ダイオードからの光が赤色蛍光体、緑色蛍光体または青色蛍光体を透過することにより波長変換が行われ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３原色が実現される。
【0020】
典型的には、１つの副画素に含まれるマイクロ発光ダイオードの数は３以上、または、１つのマイクロ発光ダイオードは少なくとも１つのｎ側電極および少なくとも３つ以上のｐ側電極を有する。典型的には、１つの副画素にはｎ側電極用幹線部配線およびｐ側電極用幹線部配線が存在し、当該ｐ側電極用幹線部配線には少なくとも３つ以上の支線部配線が存在する。
【0021】
赤色発光のマイクロ発光ダイオード、緑色発光のマイクロ発光ダイオードおよび青色発光のマイクロ発光ダイオードとしては、いずれもＡｌＧａＩｎＮ系マイクロ発光ダイオードを用いてもよいし、緑色発光のマイクロ発光ダイオードおよび青色発光のマイクロ発光ダイオードとしてはＡｌＧａＩｎＮ系マイクロ発光ダイオードを用い、赤色発光のマイクロ発光ダイオードとしてはＡｌＧａＩｎＰ系マイクロ発光ダイオードを用いてもよい。これらのマイクロ発光ダイオードは横型であっても縦型であってもよい。
【0022】
この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は、典型的には、フレキシブルに構成される。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート、ポリカーボネートなどの透明プラスチックからなる基板上に配線を形成した配線基板を用い、その上に画素アレイを形成することにより、フレキシブルな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を得ることができる。
【0023】
ＸＲグラスは、ＡＲ（Augmented Reality)、ＭＲ（Mixed Reality)、ＳＲ（Substitutional Reality) などの技術、これらの技術の中間的な技術（例えば、ＡＲとＭＲとの間に位置付けられる技術）などを用いたグラスの総称であり、現実と仮想の世界とを融合して疑似体験を提供する空間を創り出す映像表示装置である。ＡＲは現実空間に仮想世界を重ねて投影して見せる技術、ＭＲは現実空間と仮想空間とを融合させて見せる技術、ＳＲは過去の映像を現実空間に重ね合わせて見せることで、過去にあった出来事があたかも今目の前で行っているかのように見せる技術である。
【0024】
また、この発明は、
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し、
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、
上記画素毎または上記副画素毎に設けられた、上記マイクロ発光ダイオードからの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
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
により構成されているＸＲグラスである。
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し、
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、
上記画素毎または上記副画素毎に設けられた、上記マイクロ発光ダイオードからの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
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
により構成されているＸＲグラスである。
【0025】
このＸＲグラスの発明においては、上記の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の発明に関連して説明したことが成立する。
【0026】
また、この発明は、
画素アレイと、
上記画素アレイの画素毎に設けられた、上記画素からの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
を有する有機エレクトロルミネッセンスディスプレイまたは液晶ディスプレイからなるＶＲグラス用ディスプレイである。
画素アレイと、
上記画素アレイの画素毎に設けられた、上記画素からの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
を有する有機エレクトロルミネッセンスディスプレイまたは液晶ディスプレイからなるＶＲグラス用ディスプレイである。
【0027】
ＶＲは仮想世界を現実世界のように体験することができる技術である。ＶＲグラスは、ゴーグルタイプのものやヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display: ＨＭＤ）タイプのものも含む。このＶＲグラス用ディスプレイの発明においては、特にその性質に反しない限り、上記の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の発明に関連して説明したことが成立する。
【0028】
また、この発明は、
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し、
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は
画素アレイと、
上記画素アレイの画素毎に設けられた、上記画素からの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
を有する有機エレクトロルミネッセンスディスプレイまたは液晶ディスプレイ
により構成されているＶＲグラスである。
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し、
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は
画素アレイと、
上記画素アレイの画素毎に設けられた、上記画素からの光の放射角度を５度以下に狭めるコリメーターと、
を有する有機エレクトロルミネッセンスディスプレイまたは液晶ディスプレイ
により構成されているＶＲグラスである。
【0029】
ここで、このＶＲグラスは、ゴーグルタイプのものやヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display: ＨＭＤ）タイプのものも含む。
【0030】
また、この発明は、
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ト機能付きコンタクトレンズと、
を有するＸＲグラスである。
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ト機能付きコンタクトレンズと、
を有するＸＲグラスである。
【0031】
コリメート機能付きコンタクトレンズは、左目用ディスプレイ部および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％以上の放射角度を５度以下にすることができる限り、基本的にはどのように構成されてもよい。典型的には、コリメート機能付きコンタクトレンズの外周部を除く部分（中央部）は、例えば、正六角錐台状の透明柱を多数、互いに側面同士が密着するように蜂の巣状に、角膜の表面に対応した湾曲面上に配列させた透明柱集合体により構成することができる。各透明柱の側面には光吸収膜が設けられる。この場合、好適には、このコリメート機能付きコンタクトレンズを角膜に装着したとき、このコリメート機能付きコンタクトレンズの各透明柱を透過する光の収束点が水晶体の中心付近に位置するようにする。収束点を眼球中心側にするほど視界は狭くなるが、透過した光の収束点が水晶体中心付近に来るように設計、製造すれば十分広い視界を確保できる。
【0032】
このコリメート機能付きコンタクトレンズを角膜に装着し、ＸＲグラス本体部を眼前に装着した場合、マイクロ発光ダイオードからの光がこのコリメート機能付きコンタクトレンズの透明柱の一端に入射して他端から出射されることにより、放射角度が５度以下の光が水晶体に入射するようにすることができる。
【0033】
光は、波の性質を持ち、回折現象等が存在することや、光吸収膜を透過するものもあり、幾何学的に設計された角度を超えて透過するものがある程度存在する。そのため、放射角度が５度以下とはディスプレイの任意の点から発せられた光のうち、上記のコリメート機能付きコンタクトレンズの各透明柱を透過する光の収束点に向かう光の方向を基準として、透過率が５０％以上である放射角度範囲が５度以下（±２．５度以下）であることを意味する。
【0034】
このＸＲグラスの発明においては、その性質に反しない限り、上記以外のことは、既に説明したＸＲグラスの発明に関連して説明したことが成立する。
【0035】
また、この発明は、
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ト機能付きコンタクトレンズである。
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ト機能付きコンタクトレンズである。
【0036】
このコリメート機能付きコンタクトレンズを装着すれば、目に入る光量は低下するが、遠くから非常に近距離まではっきりと見えるようになる。遠視も近視も同時に視力矯正ができるため、通常生活におけるコンタクトレンズとしても使用可能である。
【0037】
また、ピントの合う範囲が拡大されており、虚像を生成するレンズの有無に依らず近接ディスプレイの画像を認識できるようになる。ＶＲグラスに対しても使用可能であり、ＶＲグラスから虚像を生成するための大型のレンズを省くことでＶＲグラスの薄型化を可能にする。
【0038】
このコリメート機能付きコンタクトレンズの発明においては、その性質に反しない限り、上記以外のことは、既に説明したＸＲグラスの発明に関連して説明したことが成立する。
【発明の効果】
【0039】
この発明による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によれば、半透明、すなわちシースルーであることにより外界を明瞭に見ることができ、マイクロ発光ダイオードディスプレイは高輝度であることにより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、画素毎または副画素毎に設けられたコリメーターによりマイクロ発光ダイオードからの光の放射角度を５度以下に狭めることができることにより十分な解像度で映像を表示することができ、光導波路や投影光学系が不要であるため部品点数も少なく、光学系も簡単に設計でき、薄く構成することもできる。そして、この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を用いてＸＲグラスを構成することにより、使用者の目の網膜に１画素単位で映像を結像することができる優れたＸＲグラスを実現することができる。また、この発明によるＶＲグラス用ディスプレイによれば、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイまたは液晶ディスプレイを用いた場合において、画素アレイの画素毎に設けられたコリメーターにより画素からの光の放射角度を５度以下に狭めることができることにより十分な解像度で映像を表示することができる。そして、このＶＲグラス用ディスプレイを用いてＶＲグラスを構成することにより、使用者の目の網膜に１画素単位で映像を結像することができる優れたＶＲグラスを実現することができる。また、この発明によるコリメート機能付きコンタクトレンズによれば、空間内の任意の点から反射または放出された光に対して、コンタクトレンズの各透明柱を透過する光の収束点に向かう方向から少なくとも５度（±２．５度）を超える放射角度を有する光の透過率を５０％以下に減衰させることにより、角膜に装着した場合、遠距離から近接距離まで網膜上に任意の点の明瞭な映像を結像することができる。そして、このコリメート機能付きコンタクトレンズをＸＲグラス本体部と組み合わせることにより、ＸＲグラス本体部にコリメーターを用いないでも、十分な解像度で映像を表示することができるＸＲグラスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】この発明の第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示す断面図である。
【図2】この発明の第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す平面図である。
【図3】この発明の第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
【図4】この発明の第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素の１副画素の部分を拡大して示す断面図である。
【図5】この発明の第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられる横型のマイクロＬＥＤを示す斜視図である。
【図6】この発明の第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの動作を説明するための断面図である。
【図7】この発明の第２の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示す断面図である。
【図8】この発明の第２の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す平面図である。
【図9】この発明の第２の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
【図10】この発明の第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示す断面図である。
【図11】この発明の第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターを示す斜視図である。
【図12】この発明の第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
【図13】この発明の第４の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターを示す斜視図である。
【図14】この発明の第５の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターを示す斜視図である。
【図15】この発明の第６の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示す断面図である。
【図16A】この発明の第６の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターの構成を説明するための略線図である。
【図16B】この発明の第６の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターの構成を説明するための略線図である。
【図16C】この発明の第６の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターの構成を説明するための略線図である。
【図17】この発明の第７の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示す断面図である。
【図18】この発明の第７の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
【図19】この発明の第８の実施の形態によるＸＲグラスを示す右側面図である。
【図20】この発明の第８の実施の形態によるＸＲグラスを使用者が眼前に装着した状態を示す略線図である。
【図21】この発明の第８の実施の形態によるＸＲグラスにおいてコリメーターをなくした場合の問題を説明するための右側面図である。
【図22】この発明の第９の実施の形態によるＸＲグラスを示す右側面図である。
【図23】この発明の第９の実施の形態によるＸＲグラスを使用者が眼前に装着した状態を示す略線図である。
【図24】この発明の第１０の実施の形態によるＶＲグラス用ディスプレイを示す断面図である。
【図25】この発明の第１１の実施の形態によるＶＲグラスを示す右側面図である。
【図26】この発明の第１１の実施の形態によるＶＲグラスを使用者が眼前に装着した状態を示す略線図である。
【図27】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスの本体部を示す右側面図である。
【図28A】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズを示す平面図である。
【図28B】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズを示す断面図である。
【図28C】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズを構成する透明柱を示す平面図である。
【図28D】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズを構成する透明柱を示す側面図である。
【図29A】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図29B】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図29C】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図29D】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図29E】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズの製造方法を説明するための断面図である。
【図30】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスのコリメート機能付きコンタクトレンズを使用者が角膜に装着した状態を示す略線図である。
【図31】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスを使用者が眼前に装着した状態を示す略線図である。
【図32】この発明の第１２の実施の形態によるＸＲグラスを使用者が眼前に装着した状態を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」という）について説明する。
【0042】
〈第１の実施の形態〉
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図１は第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図２および図３はそれぞれこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す平面図および斜視図である。図４はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素の１副画素の部分の断面図である。
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図１は第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図２および図３はそれぞれこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す平面図および斜視図である。図４はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素の１副画素の部分の断面図である。
【0043】
図１～図４に示すように、フレキシブルで透明な配線基板１０上に二次元マトリクス状に画素２０が配列されて画素アレイが設けられている。１つの画素２０は３つの副画素を有し、これらの副画素はそれぞれ１つの赤色発光のマイクロＬＥＤ３１、緑色発光のマイクロＬＥＤ３２および青色発光のマイクロＬＥＤ３３を有する。これらのマイクロＬＥＤ３１～３３は画素２０の１つの対角線上に等間隔に設けられている。これらのマイクロＬＥＤ３１～３３はいずれも横型であり、互いに同一の構造、形状およびサイズを有する。マイクロＬＥＤ３１はＡｌＧａＩｎＮ系ＬＥＤまたはＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ、マイクロＬＥＤ３２、３３はＡｌＧａＩｎＮ系ＬＥＤである。画素２０のサイズは例えば４～６μｍ□（４０００～６０００ＰＰＩに相当）であるが、これに限定されるものではない。
【0044】
マイクロＬＥＤ３１～３３を図５に示す。図５に示すように、マイクロＬＥＤ３１～３３においては、ｎ型半導体層３４上に一部を除いて発光層３５およびｐ型半導体層３６が順次積層され、ｐ型半導体層３６上に一列に、四つの金属からなるｐ側電極３７が設けられ、発光層３５およびｐ型半導体層３６に隣接した部分のｎ型半導体層３４上に金属からなるｎ側電極３８が設けられている。マイクロＬＥＤ３１～３３は、必要に応じて、これらのｎ型半導体層３４、発光層３５およびｐ型半導体層３６以外の半導体層を有してもよい。マイクロＬＥＤ３２、３３においては、ｎ型半導体層３４はｎ型ＧａＮ層、ｐ型半導体層３６はｐ型ＧａＮ層であり、発光層３５は障壁層としてのＩｎx Ｇａ1-x Ｎ層と井戸層としてのＩｎy Ｇａ1-y Ｎ層とが交互に積層されたＩｎx Ｇａ1-x Ｎ／Ｉｎy Ｇａ1-y Ｎ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造（ｘ＜ｙ、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を有し、Ｉｎ組成比ｘ、ｙは緑色または青色の発光波長に応じて選ばれる。マイクロＬＥＤ３１がＡｌＧａＩｎＮ系ＬＥＤである場合、そのｎ型半導体層３４、発光層３５およびｐ型半導体層３６はマイクロＬＥＤ３２、３３と同様な構造を有する。マイクロＬＥＤ３１がＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤである場合は、ｎ型半導体層３４はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層、ｐ型半導体層３６はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層であり、発光層３５はＩｎx Ｇａ1-x Ｐ／Ｉｎy Ｇａ1-y Ｐ ＭＱＷ構造を有し、Ｉｎ組成比ｘ、ｙは赤色の発光波長に応じて選ばれる。ｐ側電極３７とｎ側電極３８とは互いに同じ高さになっている。図示は省略するが、ｐ側電極３７およびｎ側電極３８上には、マイクロＬＥＤチップ３１～３３を配線基板１０上に実装する際に用いるＳｎ膜が設けられている。
【0045】
図１～図４に示すように、配線基板１０上には、画素２０の１つの辺の近傍にこの辺に平行に延在してｎ側電極用幹線部配線４１が設けられている。ｎ側電極用幹線部配線４１はこのｎ側電極用幹線部配線４１に垂直な方向にそれぞれマイクロＬＥＤ３１～３３に対して分岐し、さらにこのｎ側電極用幹線部配線４１に平行な方向に折れ曲がってマイクロＬＥＤ３１～３３のｎ側電極３８と電気的に接続されている。また、配線基板１０上にはｎ側電極用幹線部配線４１に垂直な方向にｐ側電極用幹線部配線４２が設けられている。このｐ側電極用幹線部配線４２からマイクロＬＥＤ３１～３３のそれぞれに対して４本のｐ側電極用支線部配線４３が分岐しており、それぞれ４個のｐ側電極３７と電気的に接続されている。
【0046】
図１、図３および図４に示すように、マイクロＬＥＤ３１～３３は透明樹脂層５０により覆われている。透明樹脂層５０は半球体の頂部を大円に平行に切除した形状を有し、側面は湾曲している。透明樹脂層５０の中央部を除いた上面および側面を覆うように光反射膜６０が設けられている。光反射膜６０は上面の中央部に円形の開口部６１を有する。開口部６１はマイクロＬＥＤ３１～３３の上方に位置する。光反射膜５０の横方向の外側には、マイクロＬＥＤ３１～３３を覆う透明樹脂層５０と同じ透明樹脂層５０が光反射膜６０の上面と同じ高さに設けられている。光反射膜６０の開口部６１の周囲には内径が開口部６１の内径と等しいかそれ以上の円筒７０が設けられ、この円筒７０の内部の側壁および開口部６１がアパーチャー７１となっている。開口部６１の直径は例えば１００～５００ｎｍである。開口部６１の直径は透過した光が点光源として機能するように十分に小さく選ばれるが、開口部６１の直径が小さすぎると光の回折の増大や、光の透過率の極端な低下をもたらすため１００ｎｍ以上が望ましい。放射角度（θ）は、開口部６１の直径（ｄ）を後述のマイクロレンズ９０の焦点距離（ｆ）で割った値（ｄ／ｆ）に依存する（θ＝～ｄ／ｆ）。そのため、マイクロレンズ９０の焦点距離（ｆ）や光の利用効率等を考慮して開口部６１の直径（ｄ）は決定されるが、開口部６１の直径（ｄ）は５００ｎｍ以下が適切と考えられる。透明樹脂層５０および光反射膜６０上には円筒７０を覆うように透明樹脂層８０が設けられている。アパーチャー７１にもこの透明樹脂層８０が埋め込まれている。透明樹脂層８０上には、この透明樹脂層８０と一体に、円筒７０と同軸に半球体状のマイクロレンズ９０が設けられている。マイクロレンズ９０の焦点は開口部６１の中心またはその付近にある。円筒７０の内部の側壁は光吸収膜で構成され、開口部６１を透過した光のうち、マイクロレンズ９０以外の領域に到達する光を遮断する役割を担う。光吸収膜としては、例えば、カラーフィルター用のブラックレジスト等を用いることができる。マイクロレンズ９０と円筒７０の内部の側壁および開口部６１からなるアパーチャー７１とによりコリメーターが構成される。副画素毎に設けられたこのコリメーターにより、マイクロＬＥＤ３１～３３からの光の放射角度が５度以下、好適には０．１度以上２．０度以下に狭められるようになっている。マイクロレンズ９０の直径は例えば１～２μｍである。透明樹脂層５０、透明樹脂層８０およびマイクロレンズ９０の屈折率は例えば１．３～１．８である。通常、透明樹脂層５０には、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）等のシリコン系樹脂やアクリル系樹脂等が使われ、マイクロレンズ９０が形成される透明樹脂層８０には光硬化樹脂等が使われるが、これに限定されるものではない。
【0047】
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作］
図６に画素２０の１つの副画素における発光の様子を示す。一例として、副画素がマイクロＬＥＤ３１を有する場合について説明する。図６に示すように、マイクロＬＥＤ３１のｐ側電極３７とｎ側電極３８との間に順方向電圧が印加されて通電されると、マイクロＬＥＤ３１が発光してｎ型半導体層３４を透過して光が外部に放出される。放出された光は様々な方向に進行するが、アパーチャー７１に向かう光はそのままアパーチャー７１の内部の透明樹脂層８０を透過し、さらにその上の透明樹脂層８０を透過してマイクロレンズ９０に入射する。マイクロレンズ９０の焦点はアパーチャー７１の内部にあるため、マイクロレンズ９０に入射した光はマイクロレンズ９０の中心軸に平行な平行光としてマイクロレンズ９０から放出される。円筒７０のアパーチャー７１に向かわない光は光反射膜６０によって反射されることにより、大半は最終的にアパーチャー７１に向かい、平行光として外部に放出される。
図６に画素２０の１つの副画素における発光の様子を示す。一例として、副画素がマイクロＬＥＤ３１を有する場合について説明する。図６に示すように、マイクロＬＥＤ３１のｐ側電極３７とｎ側電極３８との間に順方向電圧が印加されて通電されると、マイクロＬＥＤ３１が発光してｎ型半導体層３４を透過して光が外部に放出される。放出された光は様々な方向に進行するが、アパーチャー７１に向かう光はそのままアパーチャー７１の内部の透明樹脂層８０を透過し、さらにその上の透明樹脂層８０を透過してマイクロレンズ９０に入射する。マイクロレンズ９０の焦点はアパーチャー７１の内部にあるため、マイクロレンズ９０に入射した光はマイクロレンズ９０の中心軸に平行な平行光としてマイクロレンズ９０から放出される。円筒７０のアパーチャー７１に向かわない光は光反射膜６０によって反射されることにより、大半は最終的にアパーチャー７１に向かい、平行光として外部に放出される。
【0048】
以上のように、第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイによれば、シースルーであることにより外界を明瞭に見ることができ、マイクロＬＥＤイオードディスプレイは高輝度であることにより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、画素２０の副画素毎に設けられた、マイクロレンズ９０とアパーチャー７１とにより形成されたコリメーターによりマイクロＬＥＤ３１～３３からの光の放射角度を５度以下に狭めることができることにより十分な解像度で（近接ディスプレイの）映像を網膜上に結像することができる。
【0049】
〈第２の実施の形態〉
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図７は第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図８および図９はそれぞれこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す平面図および斜視図である。
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図７は第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図８および図９はそれぞれこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す平面図および斜視図である。
【0050】
図７～図９に示すように、このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおける赤色発光のマイクロＬＥＤ３１、緑色発光のマイクロＬＥＤ３２および青色発光のマイクロＬＥＤ３３の代わりに、青色発光または紫外発光のマイクロＬＥＤ３９が用いられる。マイクロＬＥＤ３９はマイクロＬＥＤ３１～３３と同様な構成を有する。そして、赤色発光領域におけるマイクロＬＥＤ３９を覆うように赤色蛍光体９５が設けられ、緑色発光領域におけるマイクロＬＥＤ３９を覆うように緑色蛍光体９６が設けられ、青色発光領域におけるマイクロＬＥＤ３９を覆うように青色蛍光体９７が設けられている。これらの赤色蛍光体９５、緑色蛍光体９６および青色蛍光体９７を覆うように光反射膜６０が設けられている。透明樹脂層５０、８０、円筒７０およびマイクロレンズ９０については第１の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイと同様である。
【0051】
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作］
図７に示すように、マイクロＬＥＤ３９に通電されると、青色光または紫外光が外部に放出される。放出された青色光または紫外光により赤色蛍光体９５、緑色蛍光体９６および青色蛍光体９７が励起されることにより、それぞれ赤色光、緑色光および青色光が生じる。こうして生じた赤色光、緑色光および青色光のうちアパーチャー７１に向かう光はアパーチャー７１の内部の透明樹脂層８０を通り、さらにその上の透明樹脂層８０を通ってマイクロレンズ９０に入射する。マイクロレンズ９０に入射した光はマイクロレンズ９０の中心軸に平行な平行光としてマイクロレンズ９０から放出される。アパーチャー７１に向かわない光は光反射膜６０によって反射されることにより、大半は最終的にアパーチャー７１に向かい、最終的に平行光として外部に放出される。
図７に示すように、マイクロＬＥＤ３９に通電されると、青色光または紫外光が外部に放出される。放出された青色光または紫外光により赤色蛍光体９５、緑色蛍光体９６および青色蛍光体９７が励起されることにより、それぞれ赤色光、緑色光および青色光が生じる。こうして生じた赤色光、緑色光および青色光のうちアパーチャー７１に向かう光はアパーチャー７１の内部の透明樹脂層８０を通り、さらにその上の透明樹脂層８０を通ってマイクロレンズ９０に入射する。マイクロレンズ９０に入射した光はマイクロレンズ９０の中心軸に平行な平行光としてマイクロレンズ９０から放出される。アパーチャー７１に向かわない光は光反射膜６０によって反射されることにより、大半は最終的にアパーチャー７１に向かい、最終的に平行光として外部に放出される。
【0052】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【0053】
〈第３の実施の形態〉
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図１０は第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図１１はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターを示す。図１２はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図１０は第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図１１はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいて用いられるコリメーターを示す。図１２はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
【0054】
図１０～図１２に示すように、このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、赤色発光のマイクロＬＥＤ３１、緑色発光のマイクロＬＥＤ３２および青色発光のマイクロＬＥＤ３３のそれぞれの上方に図１１に示すようなコリメーター１００が設けられており、光反射膜６０は透明樹脂層５０の側面にのみ設けられ、第１の実施の形態における円筒７０およびマイクロレンズ９０は設けられていないことが第１の実施の形態と異なる。その他のことは第１の実施の形態と同様である。
【0055】
図１１に示すように、コリメーター１００は細長い正四角柱状の透明柱１０１を側面同士が密着するように複数束ねたものであり、全体として正四角柱状の形状を有する。各透明柱１０１の側面は光吸収膜１０２により覆われている。透明柱１０１の材質は例えばシリコン系樹脂やアクリル系樹脂等であり、光吸収膜はブラックカラーレジスト等であるが、これに限定されるものではない。
【0056】
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作］
図１０に示すように、マイクロＬＥＤ３１～３３に通電されると、マイクロＬＥＤ３１～３３から放出された光は様々な方向に進行するが、コリメーター１００のいずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向に進行する光は透明柱１０１の内部を進行して上端面から外部に出射される。コリメーター１００のいずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向と異なる方向に進行する光は透明柱１０１の側面の光吸収膜１０２に入射して吸収される。マイクロＬＥＤ３１～３３から放出された光のうちコリメーター１００に向かわない光は光反射膜６０によって反射され、最終的にコリメーター１００のいずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向に進行する光は透明柱１０１の内部を進行して上端面から外部に出射される。こうして、コリメーター１００から外部に平行光が放出される。
図１０に示すように、マイクロＬＥＤ３１～３３に通電されると、マイクロＬＥＤ３１～３３から放出された光は様々な方向に進行するが、コリメーター１００のいずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向に進行する光は透明柱１０１の内部を進行して上端面から外部に出射される。コリメーター１００のいずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向と異なる方向に進行する光は透明柱１０１の側面の光吸収膜１０２に入射して吸収される。マイクロＬＥＤ３１～３３から放出された光のうちコリメーター１００に向かわない光は光反射膜６０によって反射され、最終的にコリメーター１００のいずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向に進行する光は透明柱１０１の内部を進行して上端面から外部に出射される。こうして、コリメーター１００から外部に平行光が放出される。
【0057】
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【0058】
〈第４の実施の形態〉
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
第４の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおけるコリメーター１００の代わりに、図１３に示すコリメーター１００が用いられることが異なり、その他のことは第３の実施の形態と同様である。
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
第４の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおけるコリメーター１００の代わりに、図１３に示すコリメーター１００が用いられることが異なり、その他のことは第３の実施の形態と同様である。
【0059】
図１３に示すように、コリメーター１００は細長い円柱状の透明柱１０１を側面同士が密着するように複数束ねたものであ、全体として正四角柱状の形状を有する。各柱１０１の側面は光吸収膜１０２により覆われている。このコリメーター１００においては、いずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向に進行する光は透明柱１０１の内部を進行して上端面から外部に出射され、コリメーター１００のいずれかの透明柱１０１の下端面に入射した光のうちこの透明柱１０１の中心軸に平行な方向と異なる方向に進行する光は透明柱１０１の側面の光吸収膜１０２に入射して吸収される。
【0060】
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作］
このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作は、図１１に示すコリメーター１００の代わりに図１３に示すコリメーター１００が用いられていることを除いて、第３の実施の形態と同様である。
このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作は、図１１に示すコリメーター１００の代わりに図１３に示すコリメーター１００が用いられていることを除いて、第３の実施の形態と同様である。
【0061】
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【0062】
〈第５の実施の形態〉
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
第５の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおけるコリメーター１００の代わりに、図１４に示すコリメーター１００が用いられることが異なり、その他のことは第３の実施の形態と同様である。
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
第５の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、第３の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおけるコリメーター１００の代わりに、図１４に示すコリメーター１００が用いられることが異なり、その他のことは第３の実施の形態と同様である。
【0063】
図１４に示すように、コリメーター１００は円柱状の透明柱１０１の周りに同軸に複数（図１４では３つ）の円筒状の透明層１０３が互いに密着して設けられている。透明柱１０１および透明層１０３の側面は光吸収膜１０２により覆われている。このコリメーター１００においては、透明柱１０１および透明層１０３のいずれかの一端面に入射した光のうちコリメーター１００の中心軸に平行な方向に進行する光はその内部を進行して他端面から外部に出射され、コリメーター１００の透明柱１０１および透明層１０３のいずれかの一端面に入射した光のうちコリメーター１００の中心軸に平行な方向と異なる方向に進行する光は透明柱１０１および透明層１０３の側面の光吸収膜１０２に入射して吸収される。
【0064】
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作］
このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作は、図１１に示すコリメーター１００の代わりに図１４に示すコリメーター１００用いられていることを除いて、第３の実施の形態と同様である。
このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作は、図１１に示すコリメーター１００の代わりに図１４に示すコリメーター１００用いられていることを除いて、第３の実施の形態と同様である。
【0065】
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【0066】
【0067】
図１５に示すように、このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、第２の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイと同様に、マイクロＬＥＤ３１～３３の代わりに青色発光または紫外発光のマイクロＬＥＤ３９が用いられ、赤色発光領域におけるマイクロＬＥＤ３９を覆うように赤色蛍光体９５が設けられ、緑色発光領域におけるマイクロＬＥＤ３９を覆うように緑色蛍光体９６が設けられ、青色発光領域におけるマイクロＬＥＤ３９を覆うように青色蛍光体９７が設けられている。これらの赤色蛍光体９５、緑色蛍光体９６および青色蛍光体９７の側面を覆うように光反射膜６０が設けられている。これらの赤色蛍光体９５、緑色蛍光体９６、青色蛍光体９７および透明樹脂層５０上に第１コリメーター層１１０、第２コリメーター層１２０および第３コリメーター層１３０が設けられている。第１コリメーター層１１０はマイクロＬＥＤ３９の上方の部分に透明樹脂層１１１を貫通するように二次元格子状に光吸収膜１１２を埋め込むことにより形成され、光吸収膜１０２を埋め込んだ部分がコリメーターとして機能する。第２コリメーター層１２０はマイクロＬＥＤ３９の上方の部分に透明樹脂層１２１を貫通するように二次元格子状に光吸収膜１２２を埋め込むことにより形成され、光吸収膜１０２を埋め込んだ部分がコリメーターとして機能する。第２コリメーター層１２０の光吸収膜１２２は第１コリメーター層１１０の光吸収膜１１２に対して光吸収膜１１２の間隔の約半分の距離だけ横方向にずれている。第３コリメーター層１３０はマイクロＬＥＤ３９の上方の部分に透明樹脂層１３１を貫通するように二次元格子状に光吸収膜１３２を埋め込むことにより形成され、光吸収膜１３２を埋め込んだ部分がコリメーターとして機能する。第３コリメーター層１３０の光吸収膜１３２は第１コリメーター層１１０の光吸収膜１１２と第２コリメーター層１２０の光吸収膜１２２との間の真ん中に位置している。図１６Ａは第１コリメーター層１１０の光吸収膜１１２の様子を示す。図１６Ｂは第１コリメーター層１１０の光吸収膜１１２と第２コリメーター層１２０の光吸収膜１２２との位置関係を示す。図１６Ｃは第１コリメーター層１１０の光吸収膜１１２と第２コリメーター層１２０の光吸収膜１２２と第３コリメーター層１３０の光吸収膜１３２との位置関係を示す。
【0068】
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作］
図１５に示すように、マイクロＬＥＤ３９が通電されると、青色光または紫外光が外部に放出される。放出された青色光または紫外光により赤色蛍光体９５、緑色蛍光体９６および青色蛍光体９７がそれぞれ励起されることにより、それぞれ赤色光、緑色光および青色光が生じる。こうして生じた赤色光、緑色光および青色光のうちの第１コリメーター層１１０の下端面に入射した光のうちコリメーター部の中心軸に平行な方向に進行する光は光吸収膜１１２で囲まれた正四角柱状の透明柱の内部を進行して他端面から出射され、第２コリメーター層１２０の下端面に入射する。第２コリメーター層１２０の下端面に入射した光は、光吸収膜１２２の位置が光吸収膜１１２と少し横方向にずれていることによる開口率の低下とコリメーター層の厚さの増加とにより、より狭い角度範囲にコリメートされて第２コリメーター層１２０の上端面から出射され、第３コリメーター層１３０の下端面に入射する。第３コリメーター層１３０の下端面に入射した光は、光吸収膜１３２の位置が光吸収膜１２２と少し横方向にずれていることによる開口率の低下とコリメーター層の厚さの増加とにより、さらに狭い角度範囲にコリメートされて第３コリメーター層１３０の上端面から出射される。こうして、第３コリメーター層１３０の上端面から出射される光は狭い角度範囲に制限された平行光として外部に放出される。このようにコリメーター層を多層にして重ねることで、アスペクト比（開口部の径と層厚の比）を低下させる効果を有し、製造上の難易度を低下させることができる。
図１５に示すように、マイクロＬＥＤ３９が通電されると、青色光または紫外光が外部に放出される。放出された青色光または紫外光により赤色蛍光体９５、緑色蛍光体９６および青色蛍光体９７がそれぞれ励起されることにより、それぞれ赤色光、緑色光および青色光が生じる。こうして生じた赤色光、緑色光および青色光のうちの第１コリメーター層１１０の下端面に入射した光のうちコリメーター部の中心軸に平行な方向に進行する光は光吸収膜１１２で囲まれた正四角柱状の透明柱の内部を進行して他端面から出射され、第２コリメーター層１２０の下端面に入射する。第２コリメーター層１２０の下端面に入射した光は、光吸収膜１２２の位置が光吸収膜１１２と少し横方向にずれていることによる開口率の低下とコリメーター層の厚さの増加とにより、より狭い角度範囲にコリメートされて第２コリメーター層１２０の上端面から出射され、第３コリメーター層１３０の下端面に入射する。第３コリメーター層１３０の下端面に入射した光は、光吸収膜１３２の位置が光吸収膜１２２と少し横方向にずれていることによる開口率の低下とコリメーター層の厚さの増加とにより、さらに狭い角度範囲にコリメートされて第３コリメーター層１３０の上端面から出射される。こうして、第３コリメーター層１３０の上端面から出射される光は狭い角度範囲に制限された平行光として外部に放出される。このようにコリメーター層を多層にして重ねることで、アスペクト比（開口部の径と層厚の比）を低下させる効果を有し、製造上の難易度を低下させることができる。
【0069】
第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【0070】
〈第７の実施の形態〉
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図１７は第７の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図１８はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ］
図１７は第７の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。図１８はこのＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの１画素を示す斜視図である。
【0071】
図１７および図１８に示すように、このＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイにおいては、１画素毎に１つのマイクロレンズ９０が設けられていること、および、円筒７０はマイクロＬＥＤ３１、３２、３３のそれぞれから放出される光のうち特定の方向に進行する光を集めるように設けられていることが第１の実施の形態と異なる。その他のことは第１の実施の形態と同様である。円筒７０の内部のアパーチャー７１とマイクロレンズ９０とにより１つのコリメーターが構成されている。
【0072】
［ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイの画素２０の動作］
図１７に示すように、マイクロＬＥＤ３１、３２、３３に通電されると、マイクロＬＥＤ３１、３２、３３のそれぞれが発光してｎ型半導体層３４を透過して光が外部に放出される。放出された光は様々な方向に進行するが、円筒７０の内部に向かう光はそのまま円筒７０の内部の透明樹脂層８０を通り、さらにその上の透明樹脂層８０を通ってマイクロレンズ９０に入射する。マイクロレンズ９０の焦点は円筒７０の内部にあるため、マイクロレンズ９０に入射した光はマイクロレンズ９０の中心軸の平行光となってマイクロレンズ９０から放出される。円筒７０の内部に向かわない光は光反射膜６０によって反射されることにより、大半は最終的に円筒７０の内部に向かい、平行光として外部に放出される。
図１７に示すように、マイクロＬＥＤ３１、３２、３３に通電されると、マイクロＬＥＤ３１、３２、３３のそれぞれが発光してｎ型半導体層３４を透過して光が外部に放出される。放出された光は様々な方向に進行するが、円筒７０の内部に向かう光はそのまま円筒７０の内部の透明樹脂層８０を通り、さらにその上の透明樹脂層８０を通ってマイクロレンズ９０に入射する。マイクロレンズ９０の焦点は円筒７０の内部にあるため、マイクロレンズ９０に入射した光はマイクロレンズ９０の中心軸の平行光となってマイクロレンズ９０から放出される。円筒７０の内部に向かわない光は光反射膜６０によって反射されることにより、大半は最終的に円筒７０の内部に向かい、平行光として外部に放出される。
【0073】
第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【0074】
【0075】
図１９に示すように、このＸＲグラスにおいては、フレーム２００に一体化された透明な左目側の風防部（図示せず）の後方に左目用ディスプレイ部として第１の実施の形態と同様な構成の半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００が風防部と一体に設けられている。ただし、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００は、各画素からの光の放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度と小さいため、各画素からの光が瞳に入るように、配線基板１０のフレキシブル性を利用してディスプレイ面を湾曲させている。ここで、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００では、配線基板１０のマイクロＬＥＤ３１～３３を単なる四角で表し、その上のコリメーターも円筒７０だけ表示し、マイクロレンズ９０などの図示は省略するなど、図示を大幅に簡略化している。フレーム２００の左側の耳掛け部２００ａには、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００の動作を制御するための制御回路部２１０が耳掛け部２００ａの外周を取り囲むように設けられている。耳掛け部２００ａの側面にはフレキシブル配線２２０が設けられている。フレキシブル配線２２０は制御回路部２１１と半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００との間を配線している。半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００に対応する部分を除く風防部は配線領域として用いることができる。電源として用いられるバッテリー（リチウムイオン電池など）はフレーム２００の何れかの部位（例えば耳掛け部２００ａなど）に取り付けられる。フレーム２００の鼻側の部分には鼻パッド２３０が設けられている。必要に応じて、フレーム２００のうちの例えば風防部の真上の部分などに左目用センサーが設けられる。左目用センサーは、例えば、左目用撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤなど）、ＬｉＤＡＲ、照度センサー、加速度センサー、ジャイロセンサー、地磁気センサー、アイトラッキング用の近赤外線カメラなどのいずれか１つ以上を含む。
【0076】
図２０にこのＸＲグラスを使用者が眼前に装着したときの左目４００に対する相対的位置関係を示す。左目用ディスプレイ部および右目用ディスプレイ部をそれぞれ構成する半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００は使用者の視界全体をほぼ覆う面積を有している。左目４００は眼球４１０、水晶体４２０、角膜４３０、網膜４４０を有する。眼球４１０を球体と仮定した場合の直径は～２４ｍｍである。水晶体４２０の直径は～９ｍｍ、厚さは～４ｍｍである。網膜４４０は３０～４０ｍｍの長さに亘って広がっている。
【0077】
各画素から出射されたコリメート光は、ディスプレイ面の湾曲等により、１点に収束するように設計され、収束点は水晶体４２０の中心と眼球４１０の中心の間に設定される。収束点の位置により、画像の視野角( ＝ディスプレイ画像が見える角度範囲) とアイボックスは変動する。視野角とアイボックスは相反する関係にあり、光の収束点を眼球４１０の中心側にするほどアイボックスは広くなり、視野角は狭まる。ディスプレイ面と角膜４３０の距離を１２ｍｍとし、光の収束点を眼球４１０の中心付近（＝角膜４３０から～１２ｍｍ) に設定した場合、瞳孔( 図示せず) の開き具合によるが、瞳孔径が２ｍｍのときの視野角は～１９度、瞳孔径が８ｍｍの時の視野角は～６７度程度となる。光の収束点を水晶体４２０の中心側にすれば視野角は広がり、アイボックスは狭まる。光の収束点を調整することで実用的な視野角とアイボックスを実現できるが、例えば、デバイスにアイトラッキング機能を付加し、ディスプレイの角度や位置を瞳孔の動きに追随させることで、より一層広いアイボックスと広い視野角を両立できる。
【0078】
［ＸＲグラスの動作］
図２０に示すように、このＸＲグラスでは、遠方から到達した外界の光は半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００を透過して眼球４１０に到達し、水晶体４２０を通って網膜４４０上に結像する。瞳孔が大きく開いた８ｍｍを基準として、２３ｃｍ～５ｍまでの距離で焦点を合わせることが可能と仮定すると、瞳孔に入る光の放射角度は２３ｃｍのときで～２．０度、５ｍでは～０．１度である。放射角度５度は、瞳孔の直径を８ｍｍとしたときに約９．２ｃｍ先から目に入る光の放射角度であり、人によってはピントを合わせることが可能な範囲である。そのため、画素からの光の放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度の範囲であれば、通常の視力の使用者が、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００に表示された画像を認識することができると考えられる。図２０中、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００の１つの画素からの光と、隣接する画素からの光とは両者ともコリメーターにより放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度に狭められているため、遠方から到達した外界の光と同等であり、互いに混合することなく網膜４４０上に結像する。このため、通常の視力の人間が、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００に表示された画像を認識することができると考えられる。一方、図２１に示すように、画素にコリメーターを設けない半透明マイクロＬＥＤディスプレイでは、画素からの光の広がり（放射角度）が大きいため、隣接画素からの光を分離することができず、光は混合した状態で網膜４４０上に到達することから、半透明マイクロＬＥＤディスプレイに表示される画像は不鮮明でぼやけた状態になる。
図２０に示すように、このＸＲグラスでは、遠方から到達した外界の光は半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００を透過して眼球４１０に到達し、水晶体４２０を通って網膜４４０上に結像する。瞳孔が大きく開いた８ｍｍを基準として、２３ｃｍ～５ｍまでの距離で焦点を合わせることが可能と仮定すると、瞳孔に入る光の放射角度は２３ｃｍのときで～２．０度、５ｍでは～０．１度である。放射角度５度は、瞳孔の直径を８ｍｍとしたときに約９．２ｃｍ先から目に入る光の放射角度であり、人によってはピントを合わせることが可能な範囲である。そのため、画素からの光の放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度の範囲であれば、通常の視力の使用者が、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００に表示された画像を認識することができると考えられる。図２０中、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００の１つの画素からの光と、隣接する画素からの光とは両者ともコリメーターにより放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度に狭められているため、遠方から到達した外界の光と同等であり、互いに混合することなく網膜４４０上に結像する。このため、通常の視力の人間が、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００に表示された画像を認識することができると考えられる。一方、図２１に示すように、画素にコリメーターを設けない半透明マイクロＬＥＤディスプレイでは、画素からの光の広がり（放射角度）が大きいため、隣接画素からの光を分離することができず、光は混合した状態で網膜４４０上に到達することから、半透明マイクロＬＥＤディスプレイに表示される画像は不鮮明でぼやけた状態になる。
【0079】
第８の実施の形態によれば、左目用ディスプレイ部および右目用ディスプレイ部として第１の実施の形態と同様な構成の半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００を用いていることにより、使用者の目の網膜に１画素単位で映像を結像することができる優れたＸＲグラスを実現することができる。
【0080】
【0081】
図２２に示すように、このＸＲグラスにおいては、半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００の内側に視力矯正用レンズ５００が設けられていることが第８の実施の形態によるＸＲグラスと異なり、その他のことは第８の実施の形態と同様である。視力矯正用レンズ５００は、遠視（老眼）矯正の場合は凸レンズ、近視矯正の場合は凹レンズであるが、図２２では一例として凹レンズである場合が示されている。視力矯正用レンズ５００は半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００の外側に設けられてもよい。
【0082】
図２３にこのＸＲグラスを使用者が眼前に装着したときの左目４００に対する相対的位置関係を示す。
【0083】
［ＸＲグラスの動作］
図２３に示すように、このＸＲグラスの動作は、水晶体４２０と視力矯正用レンズ５００との組み合わせで焦点を合わせることを除いて、第８の実施の形態によるＸＲグラスと同様である。
図２３に示すように、このＸＲグラスの動作は、水晶体４２０と視力矯正用レンズ５００との組み合わせで焦点を合わせることを除いて、第８の実施の形態によるＸＲグラスと同様である。
【0084】
第９の実施の形態によれば、視力矯正用レンズ５００を用いた場合においても、第８の実施の形態と同様な利点を得ることができる。
【0085】
〈第１０の実施の形態〉
［ＶＲグラス用ディスプレイ］
図２４は第１０の実施の形態によるＶＲグラス用ディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。このＶＲグラス用ディスプレイは有機ＥＬディスプレイまたは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）により構成される。
［ＶＲグラス用ディスプレイ］
図２４は第１０の実施の形態によるＶＲグラス用ディスプレイを示し、画素の配列を模式的に示す断面図である。このＶＲグラス用ディスプレイは有機ＥＬディスプレイまたは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）により構成される。
【0086】
図２４に示すように、このＶＲグラス用ディスプレイにおいては、フレキシブルで透明な配線基板１０上に二次元マトリクス状に画素２０が配列されて画素アレイが設けられている。配線基板１０の裏面（画素２０と反対側の面）には外光遮断膜６００が設けられている。
【0087】
図２４には、１画素を構成する３つの副画素の赤色発光の発光部位７０１、緑色発光の発光部位７０２および青色発光の発光部位７０３が示されている。発光部位７０１、７０２、７０３は、有機ＥＬディスプレイでは有機ＥＬ素子、液晶ディスプレイではフレキシブル透明基板上に形成された透明導電膜、配向膜、液晶、カラーフィルターなどの積層構造体である。発光部位７０１、７０２、７０３上にはそれぞれコリメーター７１０が設けられている。コリメーター７１０は発光部位７０１、７０２、７０３から放出される光の放射角度を５度以下、好適には０．１～２．０度に狭めるためのものである。コリメーター７１０は、第１の実施の形態などで用いられた、円筒７０のアパーチャー７１とマイクロレンズ９０とからなるものであっても、第３の実施の形態で用いられたコリメーター１００などであってもよい。
【0088】
［ＶＲグラス用ディスプレイの画素２０の動作］
図２４に示すように、発光部位７０１、７０２、７０３からそれぞれ放出された光はコリメーター７１０により放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度に狭められ、最終的にほぼ平行光として外部に放出される。
図２４に示すように、発光部位７０１、７０２、７０３からそれぞれ放出された光はコリメーター７１０により放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度に狭められ、最終的にほぼ平行光として外部に放出される。
【0089】
第１０の実施の形態によるＶＲグラス用ディスプレイによれば、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイまたは液晶ディスプレイを用いた場合において、画素アレイの画素２０毎に設けられたコリメーターにより画素からの光の放射角度を５度以下に狭めることができることにより十分な解像度で映像を表示することができる。
【0090】
【0091】
図２５に示すように、このＶＲグラスにおいては、フレーム２００に一体化された透明な左目側の風防部（図示せず）の後方に左目用ディスプレイ部として第１０の実施の形態と同様な構成のディスプレイ８００が風防部と一体に設けられている。ただし、ディスプレイ８００は、各画素からの光の放射角度が５度以下、好適には０．１～２．０度と小さいため、各画素からの光が瞳に入るようにディスプレイ面を湾曲させている。このＶＲグラスのその他のことは第１０の実施の形態と同様である。
【0092】
図２６にこのＶＲグラスを使用者が眼前に装着したときの左目４００に対する相対的位置関係を示す。
【0093】
［ＶＲグラスの動作］
図２６に示すように、このＶＲグラスの動作は、外光遮断膜６００により外界からの光がディスプレイ８００を透過しないことを除いて、第８の実施の形態によるＸＲグラスと同様である。
図２６に示すように、このＶＲグラスの動作は、外光遮断膜６００により外界からの光がディスプレイ８００を透過しないことを除いて、第８の実施の形態によるＸＲグラスと同様である。
【0094】
第１１の実施の形態によれば、左目用ディスプレイ部および右目用ディスプレイ部として第１０の実施の形態と同様な構成のディスプレイ８００を用いていることにより、使用者の目の網膜に１画素単位で映像を結像することができる優れたＶＲグラスを実現することができる。
【0095】
〈第１２の実施の形態〉
［ＸＲグラス］
第１２の実施の形態によるＸＲは、ＸＲグラス本体部と目の角膜に装着されるコリメート機能付きコンタクトレンズとを組み合わせたものである。
［ＸＲグラス］
第１２の実施の形態によるＸＲは、ＸＲグラス本体部と目の角膜に装着されるコリメート機能付きコンタクトレンズとを組み合わせたものである。
【0096】
図２７はＸＲグラス本体部９００を示し、右側面図である。このＸＲグラス本体部９００は左右対称に構成されているため、以下においては、左目側の構成について説明する。
【0097】
図２７に示すように、このＸＲグラス本体部９００は、第８の実施の形態によるＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ３００におけるコリメーターをなくしたＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ９１０を有する。すなわち、ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ９１０においては、円筒７０、透明樹脂層７０およびマイクロＬＥＤ９０は設けられていない。このＸＲグラス本体部９００のその他の構成は第８の実施の形態と同様である。
【0098】
図２８Ａ、図２８Ｂ、図２８Ｃおよび図２８Ｄはコリメート機能付きコンタクトレンズ１０００を示し、図２８Ａおよび図２８Ｂはそれぞれコリメート機能付きコンタクトレンズ１０００の平面図および断面図、図２８Ｃおよび図２８Ｄはそれぞれコリメート機能付きコンタクトレンズ１０００を構成する透明柱集合体の透明柱１１００を示す平面図および側面図である。
【0099】
【0100】
コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００の中央部には、図２８Ｃおよび図２８Ｄに示すような正六角錐台状の透明柱１１００が多数、互いに側面を密着させて蜂の巣状に配列されていて透明柱集合体が形成されている。コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００の湾曲した外面および内面は滑らかに形成されている。透明柱１１００の外面における対角長をＤOuter 、内面における対角長をＤInner とすると、ＤOuter ＞ＤInner である。
【0101】
図２８Ｂに示すように、この透明柱集合体を構成する各透明柱１１００を通り抜ける光は一点（収束点）に収束するように構成されている。各透明柱１１００を透過した光が収束する収束点は、このコリメート機能付きコンタクトレンズ１０００が角膜４３０に装着された場合、水晶体４２０の中心付近に来るようにする。
【0102】
コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００は各透明柱１１００からの光の放射角度が５度以内になるように構成されている。図２８Ｃおよび図２８Ｄに示すように、透明柱１１００の対角長をＤ、長さをＬ、放射角度の半分をθ／２とすると、例えばＤ＝４μｍ、Ｌ＝９２μｍとすれば、放射角度θが５度以内（±２．５度）の光がこのコリメート機能付きコンタクトレンズ１０００を透過する。
【0103】
コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００の透明材料は例えば、熱可塑性のアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）樹脂であり、透明柱１１００の側面の光吸収膜にはブラックカラーレジストや熱可塑性樹脂にカーボンブラックを混合した材料などを用いることができる。
【0104】
放射角度５度以内を実現するには、コリメーターとなる透明柱１１００のアスペクト比を約２３以上に大きくする必要があり、一括形成は困難である。そのため、例えば、図２９Ａに示すように、側壁が光吸収膜（図示せず）で形成された正六角柱状の透明柱１１００からなる透明柱集合体を有する平坦で伸縮性を有する透明層１２００を形成し、これを図２９Ｂに示すように複数層（この例では３層）重ねて、放射角度を５度以内にできる十分な厚さのコリメート機能を持った透明柱集合体の厚膜を形成する。その厚膜をコンタクトレンズとして適切な大きさの円盤型に切断し、加熱成型して湾曲させる。この状態を図２９Ｃに示す。この工程により、透明柱集合体の開口面積は湾曲面の外側が広く、内側が狭い形状となる。この時の湾曲の曲率半径によって、透明柱集合体を透過する光の収束点を調整できる。収束点を水晶体中心付近にする場合は、曲率半径をおおよそ角膜４３０の表面と水晶体４２０の中心との間の距離にする。厚膜の湾曲形状と角膜４３０の形状が異なる場合は、図２９Ｄに示すように、角膜４３０の形状に合うように厚膜の内側湾曲面の余分な部分の研削を行う。外側湾曲面の研削は曲率が角膜４３０と同等の場合は不要であるが、図２９Ｄには外側湾曲面の研削を行った場合が示されている。こうして、コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００が製造される。必要に応じて、図２９Ｅに示すように、コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００の外周部の面取りを行う。図２９Ｅに示すコリメート機能付きコンタクトレンズ１０００を角膜４３０に装着した状態を図３０に示す。
【0105】
図３１にＸＲグラス本体部９００を使用者が眼前に装着し、コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００を角膜４３０に装着してＸＲグラスを構成した時の様子を示す。
【0106】
［ＸＲグラスの動作］
図３１に示すように、ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ９１０の画素からの光は、コリメーターがないため大きな放射角度を有するが、コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００に入射すると放射角度が実質的に５度以内に狭められるため、隣接画素からの光が互いに大きく混じり合うことなく網膜上で結像する。図３２に示すように、視線が下向きになって眼球４１０が回転しても、ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ９１０の画素からの光は大きな放射角度を有し、瞳孔に入射できる角度を持った光が広範囲に存在するため、広いアイボックスを維持できる。
図３１に示すように、ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ９１０の画素からの光は、コリメーターがないため大きな放射角度を有するが、コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００に入射すると放射角度が実質的に５度以内に狭められるため、隣接画素からの光が互いに大きく混じり合うことなく網膜上で結像する。図３２に示すように、視線が下向きになって眼球４１０が回転しても、ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ９１０の画素からの光は大きな放射角度を有し、瞳孔に入射できる角度を持った光が広範囲に存在するため、広いアイボックスを維持できる。
【0107】
第１２の実施の形態によるＸＲグラスによれば、コリメーターのないＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ９１０を用いても、コリメート機能付きコンタクトレンズ１０００により画素からの光の放射角度を実質的に５度以下に狭めることができることにより、十分な解像度で映像を表示することができる。
【0108】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【0109】
例えば、上述の実施の形態において挙げた数値、構成、形状、材料、方法などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構成、形状、材料、方法などを用いてもよい。
【符号の説明】
【0110】
１０…配線基板、２０…画素、３１…赤色発光のマイクロＬＥＤ、３２…緑色発光のマイクロＬＥＤ、３３…青色発光のマイクロＬＥＤ、６２…左目、２００…フレーム、２００ａ…耳掛け部、２１０…制御回路部、２２０…フレキシブル配線、３００…半透明マイクロＬＥＤディスプレイ、５００…視力矯正用レンズ、６００…外光遮断膜、７０１、７０２、７０３…発光部位、７１０…コリメーター、８００…ディスプレイ、９００…ＸＲグラス本体部、９１０…ＸＲグラス用半透明マイクロＬＥＤディスプレイ、１０００…コリメート機能付きコンタクトレンズ、１１００…透明柱
【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
【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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28A】
【図28B】
【図28C】
【図28D】
【図29A】
【図29B】
【図29C】
【図29D】
【図29E】
【図30】
【図31】
【図32】