特表 2024-509715 短焦点近眼表示システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-05

(54)【発明の名称】短焦点近眼表示システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240227BHJP

   G02B 27/28 20060101ALI20240227BHJP

   H04N 5/66 20060101ALI20240227BHJP

   H04N 5/70 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02B27/28 Z

H04N5/66 103

H04N5/70

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023547683

(86)(22)【出願日】2022-01-13

(85)【翻訳文提出日】2023-08-23

(86)【国際出願番号】 CN2022071795

(87)【国際公開番号】W WO2022166555

(87)【国際公開日】2022-08-11

(31)【優先権主張番号】202110154039.9

(32)【優先日】2021-02-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】202110746124.4

(32)【優先日】2021-07-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．テフロン

(71)【出願人】

【識別番号】523298188

【氏名又は名称】光感（上海）科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＧＵＡＮＧＧＡＮ（ＳＨＡＮＧＨＡＩ）ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｒ １６０２Ａ―３７６１，Ｎｏ．１１ Ｏｆ Ｌａｎｅ ８０３，Ｓｈｕａｎｇｃｈｅｎｇ Ｒｏａｄ，Ｂａｏｓｈａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１９００ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】楊 建明

【テーマコード（参考）】

2H199

5C058

【Ｆターム（参考）】

2H199CA12

2H199CA23

2H199CA25

2H199CA30

2H199CA37

2H199CA38

2H199CA42

2H199CA46

2H199CA47

2H199CA58

2H199CA64

2H199CA65

2H199CA69

2H199CA70

2H199CA86

5C058AA12

5C058AA13

5C058AB06

5C058AB07

5C058BA25

(57)【要約】

短焦点近眼表示システムは、近眼表示技術分野に関し、従来のＡＲ技術に存在する大視野角、大射出瞳径及びエネルギ－効率と体積の矛盾などの問題を解決し、当該システムは、マイクロディスプレイ（４）、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）、及び凹面部分反射鏡（３）を含み、マイクロディスプレイ（４）は、凸面部分反射鏡（２）と凹面部分反射鏡（３）との間に位置し、又はマイクロディスプレイ（４）は、平面部分反射鏡（１７）と凹面部分反射鏡（３）との間に位置し、且つ瞳位置（１）に向かって発光し、瞳位置（１）に近づくのは、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）であり、瞳位置（１）から離れるのは、凹面部分反射鏡（３）であり、マイクロディスプレイ（４）は、透明ディスプレイ又は回転する線状ディスプレイである。２回の反射により、光学的にマイクロディスプレイ（４）の寸法を大きくし、マイクロディスプレイ（４）の製造難易度を低下させ、回転に必要な精度を低下させ、且つより高い解像度をサポ－トする。平面鏡の屈折作用を使用することにより、眼鏡の厚さを最大限に減少させて、軽薄化を実現する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

短焦点近眼表示システムであって、
マイクロディスプレイ（４）と、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）と、凹面部分反射鏡（３）とを含み、前記マイクロディスプレイ（４）は、凸面部分反射鏡（２）と凹面部分反射鏡（３）との間に位置し、又は、マイクロディスプレイ（４）は、平面部分反射鏡（１７）と凹面部分反射鏡（３）との間に位置し、瞳位置（１）に近づくのは、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）であり、瞳位置（１）から離れるのは、凹面部分反射鏡（３）であり、前記マイクロディスプレイ（４）は、透明ディスプレイ又は回転する線状ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置（１）に向かって発光し、発した光線は、まず凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）によって反射され、反射された光線は、凹面部分反射鏡（３）によって反射され、反射されて戻った光線は、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）を通過した後、瞳位置（１）に到達し拡大望遠の機能を実現し、
前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡（２）と凹面部分反射鏡（３）が一部の光を透過可能に配置されることで、環境光が同時にはっきりと人間の目に到達する、ことを特徴とする短焦点近眼表示光学システム。

【請求項2】

瞳位置（１）、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の間に位相遅延波長板又は偏光素子が任意に配置されることで、光エネルギ－の利用率を向上させ、且つ迷光を低減させる、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示光学システム。

【請求項3】

前記凸面部分反射鏡（２）の表面に光学フィルム層を有し、ｐ直線偏光を反射し、且つｓ直線偏光を透過することが可能であり、前記凹面部分反射鏡（３）の表面に光学フィルム層がメッキされ、マイクロディスプレイ（４）の画素の発光波長に対して、最高の反射率を有し、マイクロディスプレイ（４）の発光波長以外の波長に対して、最高の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項4】

線状ディスプレイは、多段の直線状のマイクロ表示ユニット（４ｂ－３）がつなぎ合わせることにより構成することができ、隣接する直線状の表示ユニット（４ｂ－３）の間に無表示領域（４ｂ－４）が設けられ、隣接する２周の直線状の表示ユニット（４ｂ－３）のつなぎ合わせ位置に表示重畳領域（４ｂ－５）が予め確保されて、組立の誤差を補償する、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項5】

前記線状ディスプレイの縁に回転リング（４ｂ－６）が接続され、部分反射鏡（３）の中心に細軸（１８）が固定されることで、線状ディスプレイ（４ｂ）の径方向の移動を制限し、線状ディスプレイ（４ｂ）は、前記細軸周りに回転し、
前記回転リング（４ｂ－６）の外側に内磁気リング（１０）が固定され、内磁気リング（１０）の外側に、鏡フレ－ムに固定された外磁気リング（１２）が設けられ、内磁気リング（１０）と外磁気リング（１２）は、同心円を構成し、且つその間に空気隙間を有することで、摩擦を防止し、磁気閉じ込めを形成し、
回転リング（４ｂ－６）の左側又は右側に対応する鏡フレ－ムに駆動コイル又はＰＣＢ（１１）が設けられ、前記駆動コイル又はＰＣＢ（１１）は、回転リング（４ｂ－６）を回転駆動させ、且つ線状ディスプレイ（４ｂ）にワイヤレス給電するように配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項6】

線状ディスプレイの回転リング（４ｂ－６）の外輪にスライドリング（１６）が嵌設され、前記スライドリング（１６）の上方の鏡フレ－ムの対応位置に束縛磁気リング（１９）、磁気伝導リング（１３）及び耐摩耗リング（１４）が固定され、耐摩耗リング（１４）とスライドリング（１６）との間に潤滑隙間（１５）を有し、前記束縛磁気リング（１９）は、磁気伝導リング（１３）により、磁場を潤滑隙間（１５）の周囲に伝送し、潤滑隙間（１５）内に磁性流体が入っていることで、液体潤滑の安定的な密封構造を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項7】

凸面部分反射鏡（２）と凹面部分反射鏡（３）及び鏡フレ－ムが構成する密閉空間の内部に窒素ガス又は不活性ガスが充填され、又は真空にすることで、内部デバイスが酸化されることを防止し、且つ回転抵抗を低下させる、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項8】

前記凹面部分反射鏡（３）は、ストリップ状の凹面反射鏡であり、マイクロディスプレイ（４）と同期して回転する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項9】

短焦点近眼表示光学システムであって、
マイクロディスプレイ（４）、凸面部分反射鏡（２）及び凹面部分反射鏡（３）を含み、
前記マイクロディスプレイ（４）は、回転する線状ディスプレイ又は透明ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置（１）の方向に向かって発光し、マイクロディスプレイ（４）が回転する線状ディスプレイとして配置される場合、その外側に透明保護ケ－ス（２６）が配置され、
前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）は、前記瞳位置（１）からマイクロディスプレイ（４）までの間に順に配置され、
前記マイクロディスプレイ（４）の発した光が、凹面部分反射鏡（３）を通過した後、凸面部分反射鏡（２）によって反射され、その後、前記光が前記凹面部分反射鏡（３）によって反射され、且つ凸面部分反射鏡（２）を通過した後、瞳位置（１）に到達することで、マイクロディスプレイ（４）の画像を拡大望遠する作用を実現し、
前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）は、一部の光を透過可能に配置されることで、環境光が同時にはっきりと人間の目に到達する、ことを特徴とする短焦点近眼表示光学システム。

【請求項10】

瞳位置（１）、凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の間に位相遅延波長板又は偏光素子が任意に配置されることで、光エネルギ－の利用率を向上させ、且つ迷光を低減させる、ことを特徴とする請求項９に記載の短焦点近眼表示光学システム。

【請求項11】

前記凹面部分反射鏡（３）は、ストリップ状の凹面反射鏡（２５）であり、前記ストリップ状の凹面反射鏡（２５）は、外側マイクロディスプレイ（４ｄ）に接続され、且つ一緒に回転する、ことを特徴とする請求項９に記載の短焦点近眼表示光学システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２１年０２月０４日に中国の特許庁へ出願した、出願番号２０２１１０１５４０３９.９、発明の名称「短焦点近眼表示システム」の中国特許出願、及び２０２１年０７月０１日に中国の特許庁へ出願した、出願番号２０２１１０７４６１２４.４、発明の名称「短焦点近眼表示システム」の中国特許出願の優先権を主張し、そのすべての内容は、援用により本願に組み入れられる。

【0002】

本願は、近眼表示技術分野に関し、具体的に短焦点近眼表示システムに関する。

【背景技術】

【0003】

拡張現実(ＡＲと略称する)は、第３世代計算プラットフォ－ムと呼ばれ、それは、小体積の眼鏡により、マイクロディスプレイの画像を拡大することができ、使用者に超巨大な３Ｄ画面を提供し、また、表示画像が現実環境と融合することができ、日常生活及び工業分野でいずれも非常に広く適用されている。

【0004】

現在、自由曲面プリズム、軸外反射構造、導波眼鏡などを含む様々なＡＲ技術が存在し、各種の制約要因のため、いずれも大視野角、大射出瞳径、エネルギ－効率と体積の矛盾を解決できなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願は、従来のＡＲ技術に存在する大視野角、大射出瞳径及びエネルギ－効率と体積の矛盾などの問題を解決し、短焦点近眼表示システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

短焦点近眼表示システムであって、マイクロディスプレイ、凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡、及び凹面部分反射鏡を含み、前記マイクロディスプレイは、凸面部分反射鏡と凹面部分反射鏡との間に位置し、又はマイクロディスプレイは、平面部分反射鏡と凹面部分反射鏡との間に位置し、瞳位置に近づくのは、凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡であり、瞳位置から離れるのは、凹面部分反射鏡であり、前記マイクロディスプレイは、透明ディスプレイ又は回転する線状ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置に向かって発光し、発した光線は、まず凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡によって反射され、反射された光線は、凹面部分反射鏡によって反射され、反射されて戻った光線は、凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡を通過した後、瞳位置に到達し拡大望遠の機能を実現し、
前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡及びマイクロディスプレイの面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡と凹面部分反射鏡は、一部の光を透過可能に配置されることで、環境光が同時にはっきりと人間の目に到達する、
短焦点近眼表示システムである。

【0007】

短焦点近眼表示システムであって、マイクロディスプレイ、凸面部分反射鏡及び凹面部分反射鏡を含み、
前記マイクロディスプレイは、回転する線状ディスプレイ又は透明ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置の方向に向かって発光し、マイクロディスプレイが、回転する線状ディスプレイとして配置される場合、その外側に透明保護ケ－スが配置され、
前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡は、前記瞳位置からマイクロディスプレイまでの間に順に配置され、
前記マイクロディスプレイの発した光が、凹面部分反射鏡を通過した後、凸面部分反射鏡によって反射され、その後、前記光が前記凹面部分反射鏡によって反射され、且つ凸面部分反射鏡を通過した後、瞳位置に到達することで、マイクロディスプレイの画像を拡大望遠する作用を実現し、
前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡及びマイクロディスプレイの面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡は、一部の光を透過可能に配置されることで、環境光が同時にはっきりと人間の目に到達する、
短焦点近眼表示システムである。

【発明の効果】

【0008】

本願の有益な効果は、以下の通りである。本願は、眼鏡の全体的な厚さを短縮し、射出瞳径を大きくし、ユ－ザの装着をより快適にし、より美観的にすることができる、短焦点近眼表示システムを提供する。

【0009】

２回の反射により、光学的にマイクロディスプレイの寸法を大きくし、マイクロディスプレイの製造難易度を低下させ、回転に必要な精度を低下させ、且つより高い解像度をサポ－トする。

【0010】

平面鏡の屈折作用を使用することにより、眼鏡の厚さを最大限に減少させることができ、軽薄化を実現する。

【0011】

本願において、前記マイクロディスプレイの位置は、前後にシフトすることができ、ズ－ム機能を実現する。反射鏡のうちの１つの表面曲率は、装着者の度数に適応するように、調節することができる。

【0012】

最後に、本願のディスプレイは、人間の目に向かって発光し、表示情報の漏洩を低減させる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本願に記載の短焦点近眼表示システムの部分反射鏡の１つの表面反射方式の光路図である。

【図2】図１とは別の短焦点近眼表示システムの部分反射鏡の他の表面反射方式の光路図である。

【図3】本願に記載の短焦点近眼表示システムにおいて採用されるフラットディスプレイの光路図である。

【図4】本願に記載の平面部分反射鏡が採用される短焦点近眼表示システムの光路図である。

【図5】透明ディスプレイの構成図である。

【図6】本願に記載の短焦点近眼表示システムに採用される透明ディスプレイの組立模式図である。

【図7】マイクロディスプレイが線状ディスプレイである場合の基本構成図である。

【図8】多段の直線状ディスプレイを線状ディスプレイにつなぎ合わせる原理図である。

【図9】線状ディスプレイを使用し、且つ磁気閉じ込めを採用する組立模式図である。

【図10】線状ディスプレイを使用し、且つ滑り軸受を採用する組立模式図である。

【図11】直線状ディスプレイを使用し、且つ磁気閉じ込めを採用する組立模式図である。

【図12】平面部分反射鏡を使用し、且つ滑り軸受を採用する組立模式図である。

【図13】回転リング上の永久磁石の配列形態である。

【図14】回転リング上の永久磁石がｈａｌｂａｃｈアレイを採用する配置形態である。

【図15】図２に記載の短焦点近眼表示システムに位相遅延波長板及び偏振デバイスを加えた模式図である。

【図16】図４に記載の短焦点近眼表示システムに位相遅延波長板及び偏振デバイスを加えた模式図である。

【図17】図１に記載の短焦点近眼表示システムに位相遅延波長板を加えた光路の偏光変化の模式図である。

【図18】図１に記載の短焦点近眼表示システムに位相遅延波長板を加えた他の光路の偏光変化の模式図である。

【図19】図１に記載の短焦点近眼表示システムに前置動的遮光器を加えた模式図である。

【図20】本願に記載の第３種類のマイクロディスプレイが凹面部分反射鏡の外表面に貼り合わせる光路図である。

【図21】マイクロディスプレイと凹面部分反射鏡の外表面の間に間隔を有する光路図である。

【図22】マイクロディスプレイがフラットディスプレイとして外側に配置された光路図である。

【図23】図２０に記載の短焦点近眼表示システムに位相遅延波長板及び偏振デバイスを加えた模式図である。

【図24】ストリップ状の反射鏡を使用してマイクロディスプレイと同時に回転させた模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本願において、用語「第一」、「第二」等は説明の目的にのみ用いられ、相対的な重要性を指示又は暗示し、又は指示された技術的特徴の数量、順序を暗示するとは理解できない。これにより、「第一」、「第二」と限定された特徴は、明示的又は暗に1つ又は複数の前記特徴を含むことができる。本願の説明において、「複数」は、明確に具体的に限定されない限り、少なくとも２つ、例えば２つ、３つ等を意味する。

【0015】

本願において、用語「含む」と「有する」及びそれらの如何なる変形は、排他的でない包含をカバ－することを意図する。例えば、一連のユニットを含むシステム、製品或いは設備は明確に列挙されたものに限らず、明確に列挙されていない或はこれらの製品或いは設備に固有である他のユニットを含むことができる。

【0016】

本願において、明確な規定と限定がない限り、「取り付け」、「連結」、「接続」、「固定」などの用語は広義に理解されるべきであり、例えば固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、または一体になってもよく、機械的接続であってもよく、電気的接続または相互通信であってもよく、直接的な接続であってもよく、中間媒体を介して間接的に接続してもよく、２つの素子内部の連通または２つの素子の相互作用関係を可能にする。当業者であれば、具体的な状況に基づいて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。

【0017】

具体的な実施形態１として、図１乃至図１９を参照して本実施形態を説明する。図１に示すように、短焦点近眼表示システムは、主にマイクロディスプレイ４、凸面部分反射鏡２及び凹面部分反射鏡３により構成され、また、マイクロディスプレイ４は、凸面部分反射鏡２と凹面部分反射鏡３との間に位置し、且つ目に向かって発光する。マイクロディスプレイ４は、透明ディスプレイ４ａであってもよく、回転する線状ディスプレイ４ｂであってもよい。目に近づく部分反射鏡は、凸面鏡であり、目から離れる部分反射鏡は、凹面鏡である。マイクロディスプレイ４は、凹側にて光を発し、凸面部分反射鏡２における１つの表面、即ち凸面部分反射鏡内側面２－１又は凸面部分反射鏡外側面２－２によって反射され、マイクロディスプレイ４を通過した後、凹面部分反射鏡３によって反射され、再びマイクロディスプレイを通過する。凸面部分反射鏡２が同時に光を透過可能であるため、反射されて戻った光線は、凸面部分反射鏡２を通過した後、人間の視認のために、瞳位置１に到達する。マイクロディスプレイ４の発した光が２回反射されると、拡大望遠の効果を実現する。好ましくは、表示画像の鮮明度の均一性を実現するために、凸面部分反射鏡２、凹面部分反射鏡３及びマイクロディスプレイ４は、同心の球面上に分布し、球心位置は、瞳位置１の中心となる。人間の目がズ－ム調節作用を有するため、各部材の位置のある程度の移動又は面型の変形が許容され、このような移動による付加的な作用は、近視度数に適応すること及び動的ズ－ムを実現することにある。例として、以下の表には、そのうちの１つの光学設計パラメ－タが示されている。

【0018】

【表1】

【0019】

図２に示すように、凸面部分反射鏡２における１つの面は、反射膜がメッキされて仮想画像の生成に関与すれば、他の１つの面の曲率を変化させて近視矯正の表面とすることができ、それにより、使用者の度数に適応する。凹面反射鏡の２つの表面は、同様な処理をされて度数を調節することができる。

【0020】

凹面部分反射鏡３における１つの面に部分反射膜層がメッキされ、通常、反射フィルタ膜と呼ばれ、当該膜層は、マイクロディスプレイ４の発光波長に応じて設計される。例えば、部分反射膜層は、マイクロディスプレイ４の発光の中心波長に対して高い反射率を有し、例えば、９０％よりも大きく反射する一方、発光の中心波長以外の波長域に対して高い透過率を有し、例えば、９０％透過する。このような設計は、環境光の輝度を向上させることができる。反射フィルタ膜は、誘電体膜層、誘電体金属組合膜層、ホログラム膜層及びマイクロ構造膜層であってもよい。

【0021】

図３に示すように、前記マイクロディスプレイ４は、フラットマイクロディスプレイであり、なお、フラットマイクロディスプレイ４ｃは、凸面部分反射鏡２と凹面部分反射鏡３の間に位置し、且つ目に向かって発光する。前記フラットマイクロディスプレイ４ｃは、フラットな透明ディスプレイであってもよく、回転する直線状ディスプレイであってもよい。その形状がフラットであるため、従来技術の条件で加工しやすい。目に近づく部分反射鏡は、凸面鏡であり、目から離れる部分反射鏡は、凹面鏡である。フラットマイクロディスプレイ４ｃは、凸面部分反射鏡２へ光を発し、凸面部分反射鏡２における１つの表面、即ち凸面部分反射鏡内側面２－１又は凸面部分反射鏡外側面２－２によって反射され、フラットマイクロディスプレイ４を通過した後、凹面部分反射鏡３によって反射される。凸面部分反射鏡２が同時に光を透過可能であるため、反射されて戻った光線は、凸面部分反射鏡２を通過した後、人間の目が視認できるように、瞳位置１に到達する。フラットマイクロディスプレイ４ｃの発した光が２回反射されることにより、拡大望遠の効果を実現する。フラットマイクロディスプレイ４ｃを使用するため、光路の全体構成は、球対称性を有しない。非対称的な矯正を実現するために、好ましくは、凸面部分反射鏡２と凹面部分反射鏡３のうちの少なくとも１つは、非球面である。人間の目がズ－ム調節作用を有するため、各部材位置のある程度の移動又は面型の変形が許容され、このような移動による付加的な作用は、近視度数に適応すること及び動的ズ－ムを実現することにある。例として、以下の表に、そのうちの２つの光学面がいずれも偶数次非球面を使用する場合の設計パラメ－タが示されている。

【0022】

【表2】

【0023】

前記凸面部分反射鏡２における１つの面は、反射膜がメッキされて仮想画像の生成に関与すれば、他の１つの面の曲率を変化させて近視矯正の表面とすることができ、それにより、使用者の度数に適応する。凹面反射鏡の２つの表面は、同様な処理されて度数を調節することができる。

【0024】

前記凹面部分反射鏡３における１つの面に部分反射膜層がメッキされ、通常反射フィルタ膜と呼ばれ、当該膜層は、マイクロディスプレイ４の発光の波長に応じて設計され、マイクロディスプレイ４の発光の中心波長に対して高い反射率を有し、例えば９０％よりも大きく反射する一方、発光の中心波長以外の波長域に対して高い透過率を有し、例えば９０％透過する。このような設計は、環境光の輝度を向上させることができる。反射フィルタ膜は、誘電体膜層、誘電体金属組合膜層、ホログラム膜層及びマイクロ構造膜層であってもよい。

【0025】

図４に示すように、マイクロディスプレイ４、平面部分反射鏡１７及び凹面部分反射鏡３によって構成され、なお、マイクロディスプレイ４は、平面部分反射鏡１７と凹面部分反射鏡３の間に位置し、且つ目に向かって発光する。マイクロディスプレイ４は、透明ディスプレイ４ａであってもよく、回転する線状ディスプレイ４ｂであってもよい。目に近づく部分反射鏡は、平面鏡であり、目から離れる部分反射鏡は、凹面鏡である。マイクロディスプレイ４は、凸側にて光を発し、平面部分反射鏡１７における１つの表面、即ち平面部分反射鏡内側面１７－１又は平面部分反射鏡外側面１７－２によって反射され、一部の光は、マイクロディスプレイ４の表示部分を通過し、一部の光は、マイクロディスプレイ４の縁部分を通過した後、凹面部分反射鏡３によって反射され、再びマイクロ表示スクリ－ンを通過する。平面部分反射鏡１７が同時に光を透過可能であるため、反射されて戻った光線は、平面部分反射鏡１７を通過した後、人間の目が視認できるように、瞳位置１に到達する。マイクロディスプレイ４の発した光は、凹面部分反射鏡３によって反射された後、拡大望遠の効果を実現する。

【0026】

本実施形態では、表示画像の鮮明度の均一性を実現するために、凹面部分反射鏡３は、球面であり、その球心が、瞳位置１の中心と重ね合わせる。マイクロディスプレイ４も球面上に分布し、平面部分反射鏡１７が鏡面を展開した後、球心位置も瞳位置１の中心となる。人間の目がズ－ム調節作用を有するため、各部材位置のある程度の移動又は面型の変形が許容される。このような移動による付加的な作用は、近視度数に適応すること及び動的ズ－ムを実現することにある。例として、以下の表にそのうちの１つの光学設計パラメ－タが示されている。

【0027】

【表3】

【0028】

前記平面部分反射鏡１７における１つの面は、反射膜がメッキされて仮想画像の生成に関与すれば、他の１つの面の曲率を変化させて近視矯正の表面とすることができ、それにより、使用者の度数に適応する。凹面反射鏡の２つの表面は、同様な処理されて度数を調節することができる。

【0029】

前記凹面部分反射鏡３における１つの面に部分反射膜層がメッキされ、通常反射フィルタ膜と呼ばれ、当該膜層は、マイクロディスプレイ４の発光波長に応じて設計され、マイクロディスプレイ４の発光の中心波長に対して高い反射率を有し、例えば９０％よりも大きく反射する一方、発光の中心波長以外の波長域に対して高い透過率を有し、例えば９０％透過する。このような設計は、環境光の輝度を向上させることができる。反射フィルタ膜は、誘電体膜層、誘電体金属組合膜層、ホログラム膜層及びマイクロ構造膜層であってもよい。

【0030】

図５に示すように、前記マイクロディスプレイ４が透明ディスプレイ４ａである場合、その構成は、一般的に透明保護層４ａ－１、透明発光画素層４ａ－２、透明駆動層４ａ－３により構成され、迷光を防止するために、動的遮光層４ａ－４を加えることができる。なお、透明保護層４ａ－１は、一般的に透明材質のガラス又は樹脂により製造される。透明発光画素は、ＯＬＥＤ, Ｍｉｃｒｏ－ＬＥＤなどの構成であってもよく、液晶制御の方式によって実現することも可能である。透明駆動層４ａ－３は、ＩＴＯ、カ－ボンナノチュ－ブ及びグラフェンなどの透明導電材料によってアレイに製造された駆動ユニットより構成される。動的遮光層４ａ－４上にも複数の画素があり、染料液晶、エレクトロウェッテイングなどの方式によってグレ－スケ－ル調節を実現して、発光画素が人間の目に背向して発した光を遮断する。動的遮光層４ａ－４上の画素は、発光画素よりもはるかに大きくなってもよく、例えば直径０.５ｍｍ～２ｍｍの円形画素又は０.５ｍｍ*２０ｍｍの長尺状の画素であってもよい。その目的は、発光を遮断するためであり、そのため、画素寸法が一方向において人間の目の瞳孔よりも小さければ、光が人間の目に入ることを保証することができる。当然ながら、０.５ｍｍ以下に保つことが好ましく、それにより、より多い光が人間の目に入ることができる。フラットマイクロディスプレイ４ｃが透明ディスプレイである場合、その構成は、透明ディスプレイ４ａと同じであるが、異なる点は、その形状が平面であることにある。図６に示すように、透明表示スクリ－ンの縁に透明ディスプレイ外側ホルダ４ａ－５を設けることにより、鏡フレ－ムとの組立に便利である。なお、凸面部分反射鏡２の縁に凸面部分反射鏡延伸端２－３を設け、当該延伸端は、凹面部分反射鏡３及び鏡フレ－ムと密閉空間を構成することができ、粉塵を防止する効果を奏するとともに、密閉空間中に窒素ガス又は不活性ガスを充填し、又は真空とすることで、内部デバイスの酸化を防止し、耐久年数を延ばすことができる。

【0031】

図７に示すように、図７は、線状ディスプレイの模式図であり、駆動及び弧線状ホルダ４ｂ－２上に１列又は複数列の発光画素４ｂ－１が分布し、全体の幅は、人間の目の瞳孔の直径を超えてはならず、且つ細いほど好適となる。図８に示すように、弧線状の加工難易度を考慮すると、多段の直線状の表示ユニット４ｂ－３がつなぎ合わせる方式で全体の線状ディスプレイ４ｂを構成することができる。図８は、そのうちの１つのつなぎ合わせの方式を示し、上半段及び下半段の組み合わせによって、全体に１枚の完全な画面を形成することができる。そのメリットは、直線状の表示ユニット４ｂ－３の間に無表示領域４ｂ－４があり、前記無表示領域４ｂ－４の領域も駆動回路を設置可能なことにある。隣接する２周の直線状の表示ユニット４ｂ－３のつなぎ合わせ位置は、一般的に表示重畳領域４ｂ－５を予め確保することができ、組立の誤差を補償する。フラットマイクロディスプレイ４ｃが回転する線状ディスプレイである場合、その構成は、線状ディスプレイ４ｂと同じであるが、異なる点は、その形状が直線状であることにあるため、図８に示すようなセグメント配置方式が必要としない。

【0032】

図９に示すように、図９は、線状ディスプレイの回転構造の模式図であり、線状ディスプレイ４ｂの中心の発光画素４ｂ－１に背向する側に回転小孔が設けられ、その寸法が一般的に０.２～１ｍｍであり、凹面部分反射鏡３の中心に細軸１８が固定され、細軸１８の直径は、線状ディスプレイ４ｂの径方向の移動を制限するように、小孔に合わせ、線状ディスプレイ４ｂは、当該軸周りに回転することができる。凹面部分反射鏡３の前方に回転ホルダ２１を設置することができ、その中心に細軸１８が固定され、回転ホルダに透明材料で製造されたレンズ又は金属ストリップであってもよい。中心軸の長さが短いため、細軸１８と小孔との間の微小な隙間は、線状ディスプレイ４ｂの軸方向における揺動を引き起こし、この揺動を制限するために、磁力による制約の方式を採用することができる。回転リング４ｂ－６の外側に内磁気リング１０が固定され、内磁気リング１０は、回転リング４ｂ－６とともに回転し、内磁気リング１０の外側に、鏡フレ－ム上に固定された外磁気リング１２が設けられ、内磁気リング１０と外磁気リング１２は、同心円を構成し、且つその間に空気隙間を有して摩擦を防止する。内磁気リング１０は、外磁気リング１２と磁化方向が逆である場合、磁気閉じ込めを形成し、同一の平面に保持する力が存在する。パルスモ－タを使用するとき、回転リング上の磁体がいずれも同一の方向に配置されるため、外磁気リング１２と組み合わせて同様に安定的な構造を構成することができるため、内磁気リング１０は、この場合、省略することができる。回転リング４ｂ－６の左側又は右側に駆動コイル又はＰＣＢが設けられ、それが鏡フレ－ム上に固定されている。前記駆動コイル又はＰＣＢは、回転リング４ｂ－６を回転駆動させ、且つ線状ディスプレイ４ｂにワイヤレス給電することができる。

【0033】

図１０に示すように、他の1種類の回転構造の模式図である。回転リング４ｂ－６の外輪にスライドリング１６が嵌設され、それが、摩擦抵抗の小さい特性を有し、一般的に金属又はテフロンなどであり、対応する位置の上方に、鏡フレ－ム上に固定されて束縛磁気リング１９、磁気伝導リング１３及び耐摩耗リング１４などが位置する。また、耐摩耗リング１４とスライドリング１６の間に潤滑隙間１５を有する。この構造の原理は、束縛磁気リング１９が磁気伝導リング１３を介して磁場を潤滑隙間１５の周囲に伝送し、潤滑隙間１５内に磁性流体が充填されると、液体潤滑を形成することができるとともに、磁力による制約により、磁性流体が外へ漏れることができず、安定的な密封構造を形成することにある。

【0034】

図１１に示すように、フラットマイクロディスプレイ４ｃの中心の発光画素に背向する側に回転小孔が設けられ、その寸法が一般的に０.２～１ｍｍであり、凹面部分反射鏡３に近づく側に回転ホルダ２１が配置され、回転ホルダ２１の中心に細軸１８が固定され、細軸１８の直径は、フラットマイクロディスプレイ４ｃの径方向の移動を制限するように、小孔に合わせ、フラットマイクロディスプレイ４ｃは、当該軸周りに回転することができる。中心軸の長さが短いため、細軸１８と小孔との間の微小な隙間は、フラットマイクロディスプレイ４ｃの軸方向における揺動を引き起こし、この揺動を制限するために、磁力による制約の方式を採用することができる。フラットマイクロディスプレイ４ｃの先端は、フラットマイクロディスプレイ延伸端４ｃ－１に接続され、前記フラットマイクロディスプレイ延伸端４ｃ－１は、フラットマイクロディスプレイ回転リング４ｃ－２に固定接続されている。フラットマイクロディスプレイ回転リング４ｃ－２の外側に内磁気リング１０が固定され、内磁気リング１０は、フラットマイクロディスプレイ回転リング４ｃ－２とともに回転し、内磁気リング１０の外側に、鏡フレ－ム上に固定された外磁気リング１２が設けられ、内磁気リング１０と外磁気リング１２は、同心円を構成し、且つその間に空気隙間を有して摩擦を防止する。内磁気リング１０は、外磁気リング１２と磁化方向が逆である場合、磁気閉じ込めを形成、同一の平面に保持する力が存在する。パルスモ－タを使用するとき、回転リング上の磁体がいずれも同一の方向に配置されるため、外磁気リング１２と組み合わせて同様に安定的な構造を構成することができるため、内磁気リング１０は、この場合、省略することができる。

【0035】

細軸１８のフラットマイクロディスプレイ４ｃに近づく側に、中心永久磁石２３が配置可能であり、中心永久磁石２３と細軸１８の間に一般的に一定の中心隙間２２があり、この中心隙間２２中に磁性流体が充填されると潤滑の作用を果たすことができる。

【0036】

図１２に示すように、図１２は、平面部分反射鏡１７の回転方法であり、回転リング４ｂ－６の外輪にスライドリング１６が嵌設され、それが摩擦抵抗の小さい特性を有し、一般的に、金属又はテフロンなどであり、対応する位置の上方に、鏡フレ－ム上に固定されて束縛磁気リング１９、磁気伝導リング１３及び耐摩耗リング１４などが位置し、また、耐摩耗リング１４とスライドリング１６の間に潤滑隙間１５を有する。当該構造の原理は、束縛磁気リング１９が磁気伝導リング１３を介して磁場を潤滑隙間１５の周囲に伝送し、潤滑隙間１５内に磁性流体が充填されると、液体潤滑を形成することができるとともに、磁力による制約により、磁性流体が外へ漏れることができず、安定的な密封構造を形成することにある。図２０に示す構造に類似し、回転ホルダ２１を加えて中心の軸周りに回転する方式を採用することもできる。

【0037】

凸面部分反射鏡２と凹面部分反射鏡３及び鏡フレ－ムにより構成された密閉空間の内部に窒素ガス又は不活性ガスを充填して酸化を防止することで耐久性を向上させ、また、真空にすることで回転抵抗をさらに低下させることができる。

【0038】

図１３に示すように、回転リング４ｂ－６又はフラットマイクロディスプレイ回転リング４ｃ－２上の永久磁石の配置方式は、ＮＳ交互配置であってもよい。図１４に示すように、回転リング４ｂ－６又はフラットマイクロディスプレイ回転リング４ｃ－２上の永久磁石の配置は、ｈａｌｂａｃｈアレイの配置方式であってもよい。上記の２種類の配置が採用されたモ－タは、一般的にブラシレス直流モ－タの範疇に属する。回転リングの左側又は右側の対応する位置に駆動及給電コイル又はＰＣＢ１１が配置され、それが、電力により回転リングの回転を駆動することができ、同時にマイクロディスプレイに給電することができる。

【0039】

上記の設計により、本実施形態に記載の光学システムは、眼鏡の全体的な厚さを短縮することができ、射出瞳径を大きくすることができ、ユ－ザの装着をより快適、より美観的にすることができる。２回の反射により、光学的にマイクロディスプレイの寸法を大きくすることにより、マイクロディスプレイの製造難易度を低下させ、回転に必要な精度を低下させ、且つより高い解像度をサポ－トする。

【0040】

本実施形態は、光路を折りたたむことにより、光学システムの全体の構造を薄くし、快適度を向上させるとともに、低摩擦、安定的な回転方案を案出する。

【0041】

図１５及び１６に示すように、本実施形態において、位相遅延波長板、偏光素子及び動的遮光器が加えられ、前記位相遅延波長板は、一般的に１／４波長板及び１／２波長板を含み、前記偏光素子は、主に吸收型偏光板、メタルワイヤグリッド偏光板及び誘電体膜偏光板などがある。位相遅延波長板と偏光素子の協同使用により光エネルギ－の利用率を向上させ、迷光干渉を低減させることができる。

【0042】

前記凸面部分反射鏡２又は平面部分反射鏡１７とマイクロディスプレイ４の間に位相遅延波長板５を加え、又はマイクロディスプレイ４と凹面部分反射鏡３の間に位相遅延波長板５を加える。

【0043】

マイクロディスプレイ４と凹面部分反射鏡３の間にさらに位相遅延波長板５が配置可能であり、当該位相遅延波長板５は、凹面反射鏡３に付着可能であり、マイクロディスプレイ４と凸面部分反射鏡２又は平面部分反射鏡１７の間にも位相遅延波長板５が挿入可能であり、それが凸面部分反射鏡２又は平面部分反射鏡１７に付着可能である。

【0044】

凹面部分反射鏡３に外側偏光素子８が付着可能であり、凸面部分反射鏡２にも内側偏光素子９が付着可能である。

【0045】

前記凸面部分反射鏡２又は平面部分反射鏡１７の一方側に前置動的遮光層２０が配置される。

【0046】

図１７に示すように、位相遅延波長板５が凹面部分反射鏡３とマイクロディスプレイ４の間に位置する場合の光路原理図である。マイクロディスプレイ４は、第１ｐ直線偏光７ａ－１を発し、凸面部分反射鏡２にｐ光を反射し且つs光を透過する膜層がメッキされ、反射された光線は、依然として第２ｐ直線偏光７ａ－２であり、位相遅延波長板５を通過した後、第１円又は楕円偏光７ａ－３に変わり、そして凹面部分反射鏡３によって反射された後、光線は、依然として第２円又は楕円偏光７ａ－４であり、当該光線は、再び位相遅延波長板５を通過した後、第１ｓ直線偏光７ａ－５に変わり、当該光線は、最大限に凸面部分反射鏡２を透過して人間の目に入ることができ、同時に迷光の干渉を回避できた。

【0047】

図１８に示すように、位相遅延波長板５が凸面部分反射鏡２とマイクロディスプレイ４の間に位置する場合の光路原理図である。マイクロディスプレイ４は、第３円又は楕円偏光７ｂ－１を発し、位相遅延波長板５を通過した後、第３ｐ直線偏光７ｂ－２に変わり、凸面部分反射鏡２にｐ光を反射し且つs光を透過する膜層がメッキされ、反射された光線は、依然として第４ｐ直線偏光７ｂ－３であり、位相遅延波長板５を通過した後、第４円又は楕円偏光７ｂ－３に変わり、そして凹面部分反射鏡３によって反射された後、光線は、依然として第５円又は楕円偏光７ｂ－４であり、当該光線は、再び位相遅延波長板５を透過した後、第２ｓ直線偏光７ｂ－５に変わり、当該光線は、最大限に凸面部分反射鏡２を透過して人間の目に入ることができ、同時に迷光の干渉を回避できた。

【0048】

当該システムの両側に外側偏光素子８及び内側偏光素子９を加えることができ、偏光方向を調節することにより、環境光による迷光を解消し、よりよい効果を得る。図１９に示すように、凸面部分反射鏡２又は平面部分反射鏡１７の人間の目に近づく側に前置動的遮光器２０を配置することができ、その作用は、マイクロディスプレイ４が発した、直接的に凸面部分反射鏡２又は平面部分反射鏡１７を透過した光を遮断することである。それは、グレ－スケ－ル画素により構成され、マイクロディスプレイ４が走査して発光する時、動的遮光層２０は、マイクロディスプレイの発した光線が直接的に凸面部分反射鏡２又は平面部分反射鏡１７を透過して人間の目に入った位置で黒状態になり、他の位置で白状態であってもよく、それにより直接的に人間の目に入った迷光を遮断して、画像のコントラストを向上させる。動的遮光器２０は、マイクロディスプレイ４と凸面部分反射鏡２の間に配置されてもよい。その画素寸法は、少なくとも一方向において人間の目の瞳孔よりも小さい必要がある。強調すべきなのは、位相遅延波長板５、外側偏光素子８、内側偏光素子９及び動的遮光層２０は、面型が限定されず、曲面であってもよく、平面であってもよい。

【0049】

本実施形態において、位相遅延波長板、偏光素子及び動的遮光器を加えることにより、光エネルギ－の利用率を向上させ、輝度を向上させるとともに、迷光干渉を低下させることができる。

【0050】

具体的な実施形態２として、図２０乃至図２４を参照しながら本実施形態を説明する。本実施形態のマイクロディスプレイ４の構成及び回転方法は、具体的な実施形態１に類似し、ここで繰り返し述べない。

【0051】

図２０に示すように、短焦点近眼表示システムは、主に外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆ、凸面部分反射鏡２及び凹面部分反射鏡３により構成され、また、外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆは、凹面部分反射鏡３の人間の目から離れる方向の外側に位置し、且つ目に向かって発光する。図２０に示すように、その位置は、凹面部分反射鏡外側面３－２に密着することができる。図２１及び図２２に示すように、一定の間隔、例えば３ｍｍを置いてもよい。外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆは、透明ディスプレイ又は回転する線状ディスプレイであってもよく、仮想現実のために使用される、非透明ディスプレイであってもよい。目に近づく部分反射鏡は、凸面鏡であり、目から離れる部分反射鏡は、凹面鏡である。外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆは、人間の目に向かって発光し、光線は、凹面部分反射鏡３を通過した後、凸面部分反射鏡２における１つの表面、即ち凸面部分反射鏡内側面２－１又は凸面部分反射鏡外側面２－２によって反射され、その後、光は、凹面部分反射鏡３によって反射され、凸面部分反射鏡２が同時に光を透過可能であるため、反射されて戻った光線は、凸面部分反射鏡２を通過した後、人間の目が視認できるように、瞳位置１に到達する。外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆの発した光は、凸面部分反射鏡２及び凹面部分反射鏡３によって反射されると、拡大望遠の効果を実現する。

【0052】

本実施形態では、表示画像の鮮明度の均一性を実現するために、凸面部分反射鏡２、凹面部分反射鏡３及び外側マイクロディスプレイ４ｄは、同心球面上に分布し、球心位置は、瞳位置１の中心となる。図２２に示すように、外側マイクロディスプレイ４ｄの製造難易度を低下させるために、外側フラットマイクロディスプレイ４ｆを使用する場合、光路の全体構成は、球対称性を有しない。非対称的な矯正を実現するために、好ましくは、凸面部分反射鏡２と凹面部分反射鏡３のうちの少なくとも１つは、非球面である。外側フラットマイクロディスプレイ４ｆの前方に動的遮光器２０を加えることができ、外側フラットマイクロディスプレイ４ｆが直接的に人間の目に入る光路で前置動的遮光器黒状態画素２０－１に調節することにより、直接的に人間の目に入る迷光２４を減少させる。

【0053】

人間の目がズ－ム調節作用を有するため、各部材位置のある程度の移動又は面型の変形が許容され、このような移動による付加的な作用は、近視度数に適応すること及び動的ズ－ムを実現することであり。例として、以下の表にそのうちの１種類の対称設計の光学パラメ－タが示されている。

【0054】

【表4】

【0055】

凸面部分反射鏡２における１つの面は、反射膜がメッキされて仮想画像の生成に関与すれば、他の１つの面の曲率を変化させて近視矯正の表面とすることができ、使用者の度数に適応する。凹面反射鏡の２つの表面は、同様な処理をされて度数を調節することができ、環境光がはっきりと人間の目に到達するようにことができる。

【0056】

図２３に示すように、当該実施例に記載の外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆが凹面部分反射鏡３の外側に位置する場合、外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆの前方に外側偏光素子８が配置され、さらに外側位相遅延波長板５－２が配置され、同時に、凸面部分反射鏡２と凹面部分反射鏡３の間にさらに内側位相遅延波長板５－１が加えられることができる。各位相遅延波長板は、凸面部分反射鏡２及び凹面部分反射鏡３の表面に付着可能である。前記位相遅延波長板、偏光素子及び動的遮光器は、いずれもよりよい効果を実現するためのものであるが、必須のデバイスではない。

【0057】

以下の表に虚像距離が２ｍｍ、環境光、ディオプトリ－なし、近視度数がない場合に適用される設計パラメ－タ表が示されている。

【0058】

【表5】

【0059】

図２４に示すように、光エネルギ－の利用率を向上させ、また迷光干渉を減少させるために、ストリップ状の凹面反射鏡２５を使用することができ、ストリップ状の凹面反射鏡前面２５－１又はストリップ状の凹面反射鏡裏面２５－２に一定の反射率の膜層がメッキされ、幅が一般的に１ｍｍ～１０ｍｍである。ストリップ状の凹面反射鏡２５と外側マイクロディスプレイ４ｄは、固定接続され、且つ一緒に回転する。外側マイクロディスプレイ４ｄの外側に外透明保護ケ－ス２６が設けられ、それが鏡フレ－ムに固定接続される。外側マイクロディスプレイ４ｄの表示スクリ－ンホルダ２７に回転小孔が設けられ、その寸法が一般的に０.２～５ｍｍであり、外透明保護ケ－ス２６の中心に細軸１８が固定され、細軸１８の直径は、外側マイクロディスプレイ４ｄの径方向の移動をするように、小孔に合わせ、外側マイクロディスプレイ４ｄは、当該軸周りに回転することができる。中心軸の長さが短いため、細軸１８と小孔の間の微小な隙間は、外側マイクロディスプレイ４ｄの軸方向における揺動を引き起こする。この揺動を制限するために、磁力による制約の方式を採用することができる。外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１の外側に内磁気リング１０が固定され、内磁気リング１０は、外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１とともに回転する。内磁気リング１０の外側に、鏡フレ－ム上に固定された外磁気リング１２が設けられ、内磁気リング１０と外磁気リング１２は、同心円を構成し、且つその間に空気隙間を有して摩擦を防止する。内磁気リング１０は、外磁気リング１２と磁化方向が逆である場合、磁気閉じ込めを形成し、同一の平面に保持する力が存在する。パルスモ－タを使用する場合、回転リング上の磁体がいずれも同一の方向に配置されるため、外磁気リング１２と組み合わせて同様に安定的な構造を構成することができるため、内磁気リング１０は、この場合、省略することができる。外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１の左側又は右側に駆動コイル又はＰＣＢが設けられ、それが鏡フレ－ム上に固定されている。前記駆動コイル又はＰＣＢは、外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１を回転駆動させ、且つ線状ディスプレイ４ｂにワイヤレス給電することができる。細軸１８の外側マイクロディスプレイ４ｄに近づく側に、中心永久磁石２３を配置することができ、中心永久磁石２３と細軸１８の間に一般的に一定の中心隙間２２があり、この中心隙間２２に磁性流体が充填されると潤滑の作用を果たすことができる。

【0060】

以上、ストリップ状の反射鏡を用いてマイクロディスプレイと同時に回転させる方式を実施形態１に適用することもできる。

【0061】

本実施形態のメリットは、光線が外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆを複数回通過する必要がなく、マイクロディスプレイが一定の吸収を有する場合、外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆを複数回通過することによる光エネルギ－の損失を回避することができる。なお、外側マイクロディスプレイ４ｄ又は外側フラットマイクロディスプレイ４ｆと凹面部分反射鏡３の間に位相遅延波長板及び偏光素子を配置することができ、自由度を向上させる。

【0062】

上述した実施例の各技術的特徴は任意の組み合わせを行うことができ、説明を簡潔にするために、上記実施例中の各技術的特徴のすべての可能な組み合わせに対して説明は行われていないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾が存在しない限り、すべて本明細書記載の範囲と見なすべきである。

【0063】

上述した実施例は本出願のいくつかの実施形態のみを表し、その説明は比較的に具体的かつ詳細であるが、これによって特許請求の範囲に対する制限と理解することはできない。なお、当業者にとって、本願の構想から逸脱しない前提の下で、さらに若干の変形と改良を行うことができ、それらはいずれも本願の保護範囲に属する。そのため、本願の特許の保護範囲は添付の請求項を基準とする。

【符号の説明】

【0064】

１ 瞳位置
２ 凸面部分反射鏡
２－１ 凸面部分反射鏡内側面
２－２ 凸面部分反射鏡外側面
２－３ 凸面部分反射鏡延伸端
３ 凹面部分反射鏡
３－１ 凹面部分反射鏡内側面
３－２ 凹面部分反射鏡外側面
４ マイクロディスプレイ
４ａ 透明ディスプレイ
４ａ－１ 透明保護層
４ａ－２ 透明発光画素層
４ａ－３ 透明駆動層
４ａ－４ 動的遮光層
４ａ－５ 透明ディスプレイ外側ホルダ
４ｂ 線状ディスプレイ
４ｂ－１ 発光画素
４ｂ－２ 駆動及び弧線状ホルダ
４ｂ－３ 直線状の表示ユニット
４ｂ－４ 無表示領域
４ｂ－５ 表示重畳領域
４ｂ－６ 回転リング
４ｂ－６－１ 回転リングＳ極外側永久磁石
４ｂ－６－２ 回転リングＮ極外側永久磁石
４ｂ－６－３ 回転リング外向き永久磁石
４ｂ－６－４ 回転リング内向き永久磁石
４ｂ－６－５ 回転リング時計周り向き永久磁石
４ｂ－６－６ 回転リング反時計回り向き永久磁石
４ｃ フラットマイクロディスプレイ
４ｃ－１ フラットマイクロディスプレイ延伸端
４ｃ－２ フラットマイクロディスプレイ回転リング
４ｄ 外側マイクロディスプレイ
４ｄ－１ 外側マイクロディスプレイ回転リング
４ｆ 外側フラットマイクロディスプレイ
５ 位相遅延波長板
５－１ 内側位相遅延波長板
５－２ 外側位相遅延波長板
６ 偏光偏光子
７ 光線
７ａ－１ 第１ｐ直線偏光
７ａ－２ 第２ｐ直線偏光
７ａ－３ 第１円又は楕円偏光
７ａ－４ 第２円又は楕円偏光
７ａ－５ 第１ｓ直線偏光
７ｂ－１ 第３円又は楕円偏光
７ｂ－２ 第３ｐ直線偏光
７ｂ－３ 第４円又は楕円偏光
７ｂ－４ 第５円又は楕円偏光
７ｂ－５ 第２ｓ直線偏光
８ 外側偏光素子
９ 内側偏光素子
１０ 内磁気リング
１１ 駆動及給電コイル又はＰＣＢ
１２ 外磁気リング
１３ 磁気伝導リング
１４ 耐摩耗リング
１５ 潤滑隙間
１６ スライドリング
１７ 平面部分反射鏡
１７－１ 平面部分反射鏡外側
１７－２ 平面部分反射鏡内側
１８ 細軸
１９ 束縛磁気リング
２０ 動的遮光器
２０－１ 前置動的遮光器黒状態画素
２１ 回転ホルダ
２２ 中心隙間
２３ 中心永久磁石
２４ 迷光
２５ ストリップ状の凹面反射鏡
２５－１ ストリップ状の凹面反射鏡前面
２５－２ ストリップ状の凹面反射鏡裏面
２６ 外透明保護ケ－ス
２７ 表示スクリ－ンホルダ

【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16】

【図17(a)】

【図17(b)】

【図18(a)】

【図18(b)】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【手続補正書】

【提出日】2023-08-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

短焦点近眼表示システムであって、マイクロディスプレイ、凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡、及び凹面部分反射鏡を含み、前記マイクロディスプレイは、凸面部分反射鏡と凹面部分反射鏡との間に位置し、又はマイクロディスプレイは、平面部分反射鏡と凹面部分反射鏡との間に位置し、瞳位置に近づくのは、凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡であり、瞳位置から離れるのは、凹面部分反射鏡であり、前記マイクロディスプレイは、透明ディスプレイ又は回転する線状ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置に向かって発光し、発した光線は、まず凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡によって反射され、反射された光線は、凹面部分反射鏡によって反射され、反射されて戻った光線は、凸面部分反射鏡又は平面部分反射鏡を通過した後、瞳位置に到達し、
前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡及びマイクロディスプレイの面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡と凹面部分反射鏡は、一部の光を透過可能に配置される、
短焦点近眼表示システムである。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

短焦点近眼表示システムであって、マイクロディスプレイ、凸面部分反射鏡及び凹面部分反射鏡を含み、
前記マイクロディスプレイは、回転する線状ディスプレイ又は透明ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置の方向に向かって発光し、マイクロディスプレイが、回転する線状ディスプレイとして配置される場合、その外側に透明保護ケ－スが配置され、
前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡は、前記瞳位置からマイクロディスプレイまでの間に順に配置され、
前記マイクロディスプレイの発した光が、凹面部分反射鏡を通過した後、凸面部分反射鏡によって反射され、その後、前記光が前記凹面部分反射鏡によって反射され、且つ凸面部分反射鏡を通過した後、瞳位置に到達し、
前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡及びマイクロディスプレイの面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡、凹面部分反射鏡は、一部の光を透過可能に配置される、
短焦点近眼表示システムである。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0025】

図４に示すように、短焦点近眼表示システムは、マイクロディスプレイ４、平面部分反射鏡１７及び凹面部分反射鏡３によって構成され、なお、マイクロディスプレイ４は、平面部分反射鏡１７と凹面部分反射鏡３の間に位置し、且つ目に向かって発光する。マイクロディスプレイ４は、透明ディスプレイ４ａであってもよく、回転する線状ディスプレイ４ｂであってもよい。目に近づく部分反射鏡は、平面鏡であり、目から離れる部分反射鏡は、凹面鏡である。マイクロディスプレイ４は、凸側にて光を発し、平面部分反射鏡１７における１つの表面、即ち平面部分反射鏡内側面１７－１又は平面部分反射鏡外側面１７－２によって反射され、一部の光は、マイクロディスプレイ４の表示部分を通過し、一部の光は、マイクロディスプレイ４の縁部分を通過した後、凹面部分反射鏡３によって反射され、再びマイクロ表示スクリ－ンを通過する。平面部分反射鏡１７が同時に光を透過可能であるため、反射されて戻った光線は、平面部分反射鏡１７を通過した後、人間の目が視認できるように、瞳位置１に到達する。マイクロディスプレイ４の発した光は、凹面部分反射鏡３によって反射された後、拡大望遠の効果を実現する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0031】

図７に示すように、図７は、線状ディスプレイの模式図であり、駆動及び弧線状ホルダ４ｂ－２上に１列又は複数列の発光画素４ｂ－１が分布し、全体の幅は、人間の目の瞳孔の直径を超えてはならず、且つ細いほど好適となる。図８に示すように、弧線状の加工難易度を考慮すると、多段の直線状の表示ユニット４ｂ－３がつなぎ合わせる方式で全体の線状ディスプレイ４ｂを構成することができる。図８は、そのうちの１つのつなぎ合わせの方式を示し、上半段及び下半段の組み合わせによって、全体に１枚の完全な画面を形成することができる。そのメリットは、直線状の表示ユニット４ｂ－３の間に無表示領域４ｂ－４があり、前記無表示領域４ｂ－４の領域も駆動回路を設置可能なことにある。隣接する２周の直線状の表示ユニット４ｂ－３のつなぎ合わせ位置は、一般的に表示重畳領域４ｂ－５を予め確保することができ、組立の誤差を補償する。フラットマイクロディスプレイ４ｃが回転する直線状ディスプレイである場合、その構成は、線状ディスプレイ４ｂと同じであるが、異なる点は、その形状が直線状であることにあるため、図８に示すようなセグメント配置方式が必要としない。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

図１２に示すように、図１２は、平面部分反射鏡を用いた短焦点近眼表示システムの構成模式図であり、回転リング４ｂ－６の外輪にスライドリング１６が嵌設され、それが摩擦抵抗の小さい特性を有し、一般的に、金属又はテフロンなどであり、対応する位置の上方に、鏡フレ－ム上に固定されて束縛磁気リング１９、磁気伝導リング１３及び耐摩耗リング１４などが位置し、また、耐摩耗リング１４とスライドリング１６の間に潤滑隙間１５を有する。当該構造の原理は、束縛磁気リング１９が磁気伝導リング１３を介して磁場を潤滑隙間１５の周囲に伝送し、潤滑隙間１５内に磁性流体が充填されると、液体潤滑を形成することができるとともに、磁力による制約により、磁性流体が外へ漏れることができず、安定的な密封構造を形成することにある。図２０に示す構造に類似し、回転ホルダ２１を加えて中心の軸周りに回転する方式を採用することもできる。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0059】

図２４に示すように、光エネルギ－の利用率を向上させ、また迷光干渉を減少させるために、ストリップ状の凹面反射鏡２５を使用することができ、ストリップ状の凹面反射鏡前面２５－１又はストリップ状の凹面反射鏡裏面２５－２に一定の反射率の膜層がメッキされ、幅が一般的に１ｍｍ～１０ｍｍである。ストリップ状の凹面反射鏡２５と外側マイクロディスプレイ４ｄは、固定接続され、且つ一緒に回転する。外側マイクロディスプレイ４ｄの外側に外透明保護ケ－ス２６が設けられ、それが鏡フレ－ムに固定接続される。外側マイクロディスプレイ４ｄの表示スクリ－ンホルダ２７に回転小孔が設けられ、その寸法が一般的に０.２～５ｍｍであり、外透明保護ケ－ス２６の中心に細軸１８が固定され、細軸１８の直径は、外側マイクロディスプレイ４ｄの径方向の移動を制限するように、小孔に合わせ、外側マイクロディスプレイ４ｄは、当該軸周りに回転することができる。中心軸の長さが短いため、細軸１８と小孔の間の微小な隙間は、外側マイクロディスプレイ４ｄの軸方向における揺動を引き起こする。この揺動を制限するために、磁力による制約の方式を採用することができる。外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１の外側に内磁気リング１０が固定され、内磁気リング１０は、外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１とともに回転する。内磁気リング１０の外側に、鏡フレ－ム上に固定された外磁気リング１２が設けられ、内磁気リング１０と外磁気リング１２は、同心円を構成し、且つその間に空気隙間を有して摩擦を防止する。内磁気リング１０は、外磁気リング１２と磁化方向が逆である場合、磁気閉じ込めを形成し、同一の平面に保持する力が存在する。パルスモ－タを使用する場合、回転リング上の磁体がいずれも同一の方向に配置されるため、外磁気リング１２と組み合わせて同様に安定的な構造を構成することができるため、内磁気リング１０は、この場合、省略することができる。外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１の左側又は右側に駆動コイル又はＰＣＢが設けられ、それが鏡フレ－ム上に固定されている。前記駆動コイル又はＰＣＢは、外側マイクロディスプレイ回転リング４ｄ－１を回転駆動させ、且つ線状ディスプレイ４ｂにワイヤレス給電することができる。細軸１８の外側マイクロディスプレイ４ｄに近づく側に、中心永久磁石２３を配置することができ、中心永久磁石２３と細軸１８の間に一般的に一定の中心隙間２２があり、この中心隙間２２に磁性流体が充填されると潤滑の作用を果たすことができる。

【手続補正7】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

短焦点近眼表示システムであって、
マイクロディスプレイ（４）と、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）と、凹面部分反射鏡（３）とを含み、前記マイクロディスプレイ（４）は、凸面部分反射鏡（２）と凹面部分反射鏡（３）との間に位置し、又は、マイクロディスプレイ（４）は、平面部分反射鏡（１７）と凹面部分反射鏡（３）との間に位置し、瞳位置（１）に近づくのは、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）であり、瞳位置（１）から離れるのは、凹面部分反射鏡（３）であり、前記マイクロディスプレイ（４）は、透明ディスプレイ又は回転する線状ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置（１）に向かって発光し、発した光線は、まず凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）によって反射され、反射された光線は、凹面部分反射鏡（３）によって反射され、反射されて戻った光線は、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）を通過した後、瞳位置（１）に到達し、
前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡（２）と凹面部分反射鏡（３）が一部の光を透過可能に配置される、ことを特徴とする短焦点近眼表示光学システム。

【請求項2】

瞳位置（１）、凸面部分反射鏡（２）又は平面部分反射鏡（１７）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の間に位相遅延波長板又は偏光素子が任意に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示光学システム。

【請求項3】

前記凸面部分反射鏡（２）の表面に光学フィルム層を有し、ｐ直線偏光を反射し、且つｓ直線偏光を透過することが可能であり、前記凹面部分反射鏡（３）の表面に光学フィルム層がメッキされ、マイクロディスプレイ（４）の画素の発光波長に対して、最高の反射率を有し、マイクロディスプレイ（４）の発光波長以外の波長に対して、最高の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項4】

線状ディスプレイは、多段の直線状のマイクロ表示ユニット（４ｂ－３）がつなぎ合わせることにより構成することができ、隣接する直線状の表示ユニット（４ｂ－３）の間に無表示領域（４ｂ－４）が設けられ、隣接する２周の直線状の表示ユニット（４ｂ－３）のつなぎ合わせ位置に表示重畳領域（４ｂ－５）が予め確保される、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項5】

前記線状ディスプレイの縁に回転リング（４ｂ－６）が接続され、部分反射鏡（３）の中心に細軸（１８）が固定されることで、線状ディスプレイ（４ｂ）の径方向の移動を制限し、線状ディスプレイ（４ｂ）は、前記細軸周りに回転し、
前記回転リング（４ｂ－６）の外側に内磁気リング（１０）が固定され、内磁気リング（１０）の外側に、鏡フレ－ムに固定された外磁気リング（１２）が設けられ、内磁気リング（１０）と外磁気リング（１２）は、同心円を構成し、且つその間に空気隙間を有することで、摩擦を防止し、磁気閉じ込めを形成し、
回転リング（４ｂ－６）の左側又は右側に対応する鏡フレ－ムに駆動コイル又はＰＣＢ（１１）が設けられ、前記駆動コイル又はＰＣＢ（１１）は、回転リング（４ｂ－６）を回転駆動させ、且つ線状ディスプレイ（４ｂ）にワイヤレス給電するように配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項6】

線状ディスプレイの回転リング（４ｂ－６）の外輪にスライドリング（１６）が嵌設され、前記スライドリング（１６）の上方の鏡フレ－ムの対応位置に束縛磁気リング（１９）、磁気伝導リング（１３）及び耐摩耗リング（１４）が固定され、耐摩耗リング（１４）とスライドリング（１６）との間に潤滑隙間（１５）を有し、前記束縛磁気リング（１９）は、磁気伝導リング（１３）により、磁場を潤滑隙間（１５）の周囲に伝送し、潤滑隙間（１５）内に磁性流体が入っていることで、液体潤滑の安定的な密封構造を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項7】

凸面部分反射鏡（２）と凹面部分反射鏡（３）及び鏡フレ－ムが構成する密閉空間の内部に窒素ガス又は不活性ガスが充填され、又は真空にする、ことを特徴とする請求項１に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項8】

前記凹面部分反射鏡（３）は、ストリップ状の凹面反射鏡であり、マイクロディスプレイ（４）と同期して回転する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の短焦点近眼表示システム。

【請求項9】

短焦点近眼表示光学システムであって、
マイクロディスプレイ（４）、凸面部分反射鏡（２）及び凹面部分反射鏡（３）を含み、
前記マイクロディスプレイ（４）は、回転する線状ディスプレイ又は透明ディスプレイとして配置され、且つ瞳位置（１）の方向に向かって発光し、マイクロディスプレイ（４）が回転する線状ディスプレイとして配置される場合、その外側に透明保護ケ－ス（２６）が配置され、
前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）は、前記瞳位置（１）からマイクロディスプレイ（４）までの間に順に配置され、
前記マイクロディスプレイ（４）の発した光が、凹面部分反射鏡（３）を通過した後、凸面部分反射鏡（２）によって反射され、その後、前記光が前記凹面部分反射鏡（３）によって反射され、且つ凸面部分反射鏡（２）を通過した後、瞳位置（１）に到達し、
前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の面型及び相対位置は、ユ－ザの近視度数に適応するように配置され、前記凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）は、一部の光を透過可能に配置される、ことを特徴とする短焦点近眼表示光学システム。

【請求項10】

瞳位置（１）、凸面部分反射鏡（２）、凹面部分反射鏡（３）及びマイクロディスプレイ（４）の間に位相遅延波長板又は偏光素子が任意に配置される、ことを特徴とする請求項９に記載の短焦点近眼表示光学システム。

【請求項11】

前記凹面部分反射鏡（３）は、ストリップ状の凹面反射鏡（２５）であり、前記ストリップ状の凹面反射鏡（２５）は、外側マイクロディスプレイ（４ｄ）に接続され、且つ一緒に回転する、ことを特徴とする請求項９に記載の短焦点近眼表示光学システム。

【国際調査報告】