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CN112204453B - 影像投射系统、影像投射装置、影像显示光衍射光学元件、器具以及影像投射方法 - Google Patents

影像投射系统、影像投射装置、影像显示光衍射光学元件、器具以及影像投射方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供具有小型的和/或轻量的头戴部分的能够实现双目视觉的影像投射系统。影像投射系统包括影像投射装置和与影像投射装置分离并且设置在双眼的前面的影像显示光衍射光学元件。影像投射装置包括：位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整单元，基于由位置信息获取单元获取的三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及一个投射光学系统，能够在覆盖双眼的区域中投射影像显示光，并且朝向影像显示光衍射光学元件投射由影像显示光调整单元调整后的影像显示光。

Description

影像投射系统、影像投射装置、影像显示光衍射光学元件、器 具以及影像投射方法
技术领域
本技术涉及影像投射系统、影像投射装置、影像显示光衍射光学元件、器具以及影像投射方法。更具体地，本技术涉及影像投射系统、构成影像投射系统的各个元件以及影像投射系统中的影像投射方法，其中影像投射系统包括：布置在双眼前面的影像显示光衍射光学元件；以及与影像显示光衍射光学元件分离并且朝向影像显示光衍射光学元件投射影像显示光的影像投射装置。
背景技术
近年来，以叠加在诸如现实的风景等的外部世界的场景上的方式来显示影像的技术引起了极大的关注。该技术也被称为增强现实(augmented reality，AR)技术。利用这种技术的产品之一是头戴式显示器。头戴式显示器通过用户将该头戴式显示器安装在他/她的头部来使用。在使用头戴式显示器的影像显示方法中，例如，不仅来自外部世界的光到达用户的眼睛，而且来自头戴式显示器的光也到达用户的眼睛，作为其结果，用户以叠加在外部世界的影像上的方式识别由来自显示器的光形成的影像。
头戴式显示器中的一种是眼镜型显示器，并且已经提出了各种眼镜型显示器。
迄今为止，已经提出了各内置有影像投射装置的许多眼镜型显示器。眼镜型显示器具有从每个眼镜内置的影像投射装置投射的光通过眼镜内部的光学系统被引导至眼睛的配置。例如，下面的专利文献1公开了这样的眼镜型显示器。具体地，下面的专利文献1公开了在头戴式显示器安装在观察者的头部的头戴状态下向观察者显示图像的头戴式显示器，该头戴式显示器包括单眼显示单元，该单眼显示单元通过将与用于显示图像的图像信号对应的图像光投射到作为观察者的眼睛之一的观察眼来向观察者显示图像。
此外，还提出了影像投射装置与诸如眼镜等的头戴部分分离的眼镜型显示器。例如，下面的专利文献2中公开的眼球投射型显示装置包括：投射光学部件，发射从图像生成部件发射的光束；以及目镜光学部件，将来自投射光学部件的光束会聚以形成出瞳，并在使用者的眼球内的位于该出瞳附近的视网膜上形成像。投射光学部件与目镜光学部件分开设置，仅目镜光学部件设置在使用者的眼球附近。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2013-44833
专利文献2：日本专利申请公开号2006-98820
发明内容
本发明要解决的问题
在头戴式显示器的构成元件当中，期望头戴部分是小尺寸和/或轻重量的，以减轻用户的负担。从降低成本和改善头戴式显示器的设计的观点来看，减小头戴部分的尺寸和/或重量也是重要的。
此外，期望向用户投射能够实现双目视觉的影像显示光，使得用户可以识别自然的影像，特别是立体的影像。然而，为了向用户投射能够实现双目视觉的影像显示光，可能存在装置变得复杂的情况。装置越复杂，减小装置的尺寸和/或重量越困难。
本技术旨在减小头戴式显示器的构成元件当中的头戴部分的尺寸和/或重量。此外，本技术还旨在提供能够实现双目视觉的技术。
问题的解决方案
本技术提供了一种影像投射系统，包括：
影像投射装置，包括：位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光；以及
影像显示光衍射光学元件，与所述影像投射装置分离并且布置在所述双眼的前面。
根据本技术的一个方面，所述影像显示光衍射光学元件具有以下光学特性：用作用于具有所述影像显示光的波长范围的光的透镜；以及透射具有该波长范围外的波长的光。
根据本技术的一个方面，所述投射光学系统通过放大光学系统利用影像显示光照射双眼。
根据本技术的另一个方面，所述投射光学系统可以将影像显示光会聚在瞳孔附近，并且利用该影像显示光照射视网膜，使得能够进行麦克斯韦观察(Maxwell view)。
根据本技术的一个方面，所述投射光学系统可以将影像显示光能够投射到的区域划分成两个区域，并且该两个区域能够分别覆盖右眼和左眼。
根据本技术的一个方面，所述投射光学系统能够包括楔形板、折线形镜或衍射元件作为用于所述划分的光学元件。
根据本技术的一个方面，所述投射光学系统可以将影像显示光能够投射到的区域划分成两个区域，该两个区域分别覆盖右眼和左眼，并且所述投射光学系统能够包括使投射的影像显示光偏转的偏转控制单元。
根据本技术的一个方面，所述影像显示光衍射光学元件被包括在适于将该光学元件保持在双眼的前面的器具中。
根据本技术的一个方面，所述器具不包括投射光学系统。
根据本技术的一个方面，所述位置信息获取单元包括图像传感器，并且所述位置信息获取单元能够基于由该图像传感器获取的信息来获取所述三维位置信息。
根据本技术的一个方面，所述影像显示光调整单元可以对影像显示光进行调整，使得不同的影像显示光分别投射到所述双眼。
根据本技术的一个方面，所述影像显示光调整单元能够基于所述双眼之间的视差来对影像显示光进行调整。
根据本技术的一个方面，通过将不同的影像显示光分别投射到所述双眼，所述影像投射系统的用户能够识别呈现的影像的三维位置。
此外，本技术还提供了一种影像投射装置，包括：位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光。
此外，本技术还提供了一种影像显示光衍射光学元件，用于对从影像投射装置投射的影像显示光进行衍射并使该影像显示光到达双眼，所述影像投射装置包括：位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光，其中所述影像显示光衍射光学元件与所述影像投射装置分离并且布置在双眼的前面。
此外，本技术还提供了一种器具，包括用于对从影像投射装置投射的影像显示光进行衍射并使该影像显示光到达双眼的影像显示光衍射光学元件，所述影像投射装置包括：位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光，其中所述器具与所述影像投射装置分离并且适于将所述光学元件保持在双眼的前面。
此外，本技术提供了一种影像投射方法，包括：位置信息获取过程，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整过程，基于在所述位置信息获取过程中获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及投射过程，在覆盖双眼的区域内朝向所述影像显示光衍射光学元件投射来自一个投射光学系统的影像显示光，该影像显示光已经在所述影像显示光调整过程中进行了调整，其中所述影像显示光衍射光学元件与投射所述影像显示光的影像投射装置分离并且布置在所述双眼的前面。
发明的效果
本技术提供了减小头戴部分的尺寸和/或重量并且能够实现双目视觉的头戴式显示器。因此，可以：减轻头戴式显示器的头戴部分对用户的负担；以及向用户呈现自然的影像。
注意，本技术所产生的效果并不总是限于本文中记载的效果，并且可以包括本说明书中记载的任何效果。
附图说明
图1是构成根据本技术的影像投射系统的影像投射装置的示例性框图。
图2是图示用户利用根据本技术的影像投射系统的示例性状态的视图。
图3是图示放大光学系统的图。
图4是图示麦克斯韦观察光学系统的图。
图5是图示根据本技术的示例性影像显示光衍射光学元件和适于将该光学元件保持在双眼的前面的示例性器具的视图。
图6提供了图示根据本技术的影像显示光衍射光学元件的示例性形状和标记的布置示例的视图。
图7是图示根据本技术的示例性影像显示光衍射光学元件的视图。
图8是图示用户利用根据本技术的影像投射系统的示例性状态的视图。
图9是图示根据本技术将影像显示光投射到用户的示例性状态的示意图。
图10是图示根据本技术投射影像显示光的示例性状态的示意图。
图11是图示影像可投射区域中的影像显示光衍射光学元件的位置改变的图。
图12是图示根据本技术将影像可投射区域划分成两个的示例性配置的图。
图13是图示根据本技术将影像可投射区域划分成两个的示例性配置的图。
图14是图示根据本技术将影像可投射区域划分成两个的示例性配置的图。
图15是图示根据本技术将影像可投射区域划分成两个的示例性配置的图。
图16是图示影像可投射区域内的影像显示光衍射光学元件的位置改变的图。
图17是图示根据本技术将影像可投射区域划分成两个的示例性配置的图。
图18是图示影像可投射区域内的影像显示光衍射光学元件的位置改变的图。
图19是图示根据本技术的影像投射装置的示例性配置的图。
图20是图示根据本技术的影像投射方法的示例性流程的图。
图21是图示利用影像显示光进行扫描的示例性方式的图。
具体实施方式
在下文中，将描述实施本技术的优选模式。注意，以下描述的实施例说明了本技术的代表性实施例，并且本技术的范围不限于这些实施例。注意，将按以下次序描述本技术。
1.第一实施例(影像投射系统)
(1)第一实施例的描述
(2)第一实施例的第一示例(影像投射系统)
(3)第一实施例的第二示例(投射影像显示光的示例性方式)
(4)第一实施例的第三示例(投射影像显示光的示例性方式)
(5)第一实施例的第四示例(投射影像显示光的示例性方式)
(6)第一实施例的第五示例(影像投射装置的示例性配置)
2.第二实施例(影像投射装置)
3.第三实施例(影像显示光衍射光学元件)
4.第四实施例(包括影像显示光衍射光学元件的器具)
5.第五实施例(影像投射方法)
(1)第五实施例的描述
(2)第五实施例的示例(影像投射方法)
1.第一实施例(影像投射系统)
(1)第一实施例的描述
根据本技术的影像投射系统包括：影像投射装置；以及与影像投射装置分离的影像显示光衍射光学元件。影像投射装置包括投射光学系统，影像显示光从影像投射装置朝向在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件投射。因此，安装在头部并适于将影像显示光衍射光学元件保持在双眼的前面的器具(诸如眼镜、头盔等)可以不需要包括任何投射光学系统，此外，该器具可以不需要包括投射影像显示光所需的元件(例如投射光学系统、电源、由电力驱动的装置等)。利用这种配置，可以减小器具的尺寸和/或重量，并且可以减轻用户的负担。
此外，由于器具的尺寸和重量的这样的减小，还可以降低器具的成本，而且提高器具的设计的自由度。
上述专利文献1中公开的头戴式显示器包括向观察者显示图像的单眼显示单元，并且该显示单元被安装在要安装在头部的框架上。该显示单元包括中空的壳体，并且该壳体中容纳有图像光形成单元。即，上述专利文献1中公开的头戴式显示器具有将形成影像显示光的构成元件安装在安装于头部的框架上的配置。由于头戴式显示器包括这种构成元件，因此难以减小尺寸或重量。
在根据本技术的影像投射系统中，如上所述，投射影像显示光所需的元件不必包括在安装于头部的器具中。因此，根据本技术，可以减小安装于头部的器具的尺寸和/或重量。
此外，本技术的影像投射系统中包括的影像投射装置包括一个投射光学系统，该投射光学系统可以将影像显示光投射到覆盖双眼的区域。在本技术中，影像显示光可以从一个投射光学系统投射的区域也将被称为“影像可投射区域”。基于由位置信息获取单元获取的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息，由影像显示光调整单元对影像显示光进行调整。在本技术的影像投射系统中，由可以将影像显示光投射到覆盖双眼的区域的一个投射光学系统投射如上所述调整的影像显示光。因此，可以从一个投射光学系统投射能够实现双目视觉的影像显示光。作为结果，可以通过具有简单配置的影像投射装置向用户呈现自然影像。
上述专利文献2中公开的眼球投射型显示装置包括投射光学部件和目镜光学部件，投射光学部件与目镜光学部件分开设置，并且仅目镜光学部件设置在使用者的眼球附近。然而，上述专利文献2没有公开能够实现双目视觉的具体配置。可以想到分别为右眼和左眼设置两套该显示装置的投射光学部件，但是在那种情况下，该显示装置的尺寸和成本增加。
在本技术的影像投射系统中，如上所述调整的影像显示光从可以将影像显示光投射到覆盖双眼的区域的一个投射光学系统投射到影像显示光衍射光学元件，然后，该影像显示光到达双眼。因此，可以从一个投射光学系统投射能够实现双目视觉的影像显示光。
(2)第一实施例的第一示例(影像投射系统)
在下文中，将参考图1和图2描述根据本技术的影像投射系统的示例。图1是构成根据本技术的影像投射系统的影像投射装置的示例性框图。图2是图示用户利用根据本技术的影像投射系统的示例性状态的视图。
如图1中所示，影像投射装置110包括位置信息获取单元111、投射光学系统112和控制单元113。控制单元113包括影像显示光调整单元114。如图2中所示，影像显示光衍射光学元件150布置在利用影像投射系统100的用户的双眼的前面。影像显示光衍射光学元件150通过器具151布置在用户的双眼的前面。器具151例如包括安装在用户的头部的眼镜。在下文中，将描述各个构成元件。
位置信息获取单元111获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件150的三维位置信息。三维位置信息例如可以包括影像显示光衍射光学元件150相对于影像投射装置110的三维位置信息，以及优选地，影像显示光衍射光学元件150相对于投射光学系统112的三维位置信息。
更优选地，影像显示光衍射光学元件150设置在右眼和左眼中的每一个的前面，并且三维位置信息可以包括每个影像显示光衍射光学元件150相对于影像投射装置110(特别是投射光学系统112)的位置信息。即，三维位置信息可以包括与左眼前面的影像显示光衍射光学元件和右眼前面的影像显示光衍射光学元件中的每一个相关的位置信息。利用该配置，可以调整基于右眼与左眼之间的视差的影像显示光，并且不仅可以向用户呈现平面影像，而且也可以向用户呈现立体影像或三维影像。
更具体地，三维位置信息例如可以包括以下信息中的任何一条或者任何两条或更多条：
从影像投射装置110(特别是投射光学系统112)到影像显示光衍射光学元件150的距离，特别是到右眼和左眼中的每一个的前面的影像显示光衍射光学元件150的距离；
影像显示光衍射光学元件150相对于影像投射装置110(特别是投射光学系统112)的方向，特别是右眼和左眼中的每一个的前面的影像显示光衍射光学元件150的方向；
影像显示光衍射光学元件150的表面相对于影像投射装置110(特别是投射光学系统112)的朝向，右眼和左眼中的每一个的前面的影像显示光衍射光学元件150的表面的朝向)；以及
与右眼和左眼的前面的两个影像显示光衍射光学元件150的位置相关联的关系，例如左眼前面的影像显示光衍射光学元件相对于右眼前面的影像显示光衍射光学元件的位置、右眼前面的影像显示光衍射光学元件相对于左眼前面的影像显示光衍射光学元件的位置等。
位置信息获取单元111优选地可以获取双眼的三维位置信息，更优选地可以获取双眼的瞳孔的三维位置信息。利用影像显示光衍射光学元件的三维位置信息和双眼的三维位置信息这二者，影像显示光调整单元114可以基于双眼相对于影像显示光衍射光学元件的三维位置信息来调整影像显示光。利用这种配置，影像显示光可以被调整以变得更适合用户。
双眼(特别是双眼的瞳孔)的三维位置信息例如可以包括相对于影像显示光衍射光学元件150的三维位置信息。双眼的三维位置信息更特别地可以包括：左眼相对于左眼前面的影像显示光衍射光学元件的位置信息；以及右眼相对于右眼前面的影像显示光衍射光学元件的位置信息。
此外，双眼(特别是双眼的瞳孔)的三维位置信息可以包括与右眼和左眼之间的位置关系相关联的信息。右眼和左眼的位置关系信息例如可以包括右眼和左眼之间的距离(特别是右眼和左眼的瞳孔之间的距离)和/或右眼和左眼的相互位置信息。
此外，双眼的三维位置信息可以包括与右眼和左眼的瞳孔的尺寸相关联的信息。该信息例如可以包括每个瞳孔的直径或半径和/或每个瞳孔的面积。
位置信息获取单元111可以包括诸如图像传感器等的光学检测设备115。作为图像传感器，例如可以使用CMOS或CCD。光学检测设备115可以获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件150的图像。即，在本技术中，位置信息获取单元111包括图像传感器，并且可以基于由该图像传感器获取的信息(特别是图像信息)来获取每个影像显示光衍射光学元件150的三维位置信息。三维位置信息可以由位置信息获取单元111中包括的图像处理单元116获取。
此外，图像通常包括双眼的图像。因此，位置信息获取单元111(特别是图像处理单元116)可以从图像中获取双眼的三维位置信息。
在图1中，图像处理单元116被示为与控制单元113分离的配置，但是图像处理单元116可以被包括在控制单元113中。
根据本技术的一个方面，图像处理单元116可以通过使用标记(mark)的技术来获取每个影像显示光衍射光学元件150的三维位置信息。例如，可以在每个影像显示光衍射光学元件150的一部分或周围设置用于图像处理单元116获取三维位置信息的标记。图像处理单元116识别图像中的标记，并且可以获取每个影像显示光衍射光学元件150的三维位置信息。
根据本技术的另一个方面，图像处理单元116可以通过瞳孔识别技术来获取双眼的三维位置信息。作为瞳孔识别技术，可以使用这个技术领域中的已知技术。
此外，图像处理单元116可以通过对每个影像显示光衍射光学元件和/或双眼进行三维测量和/或学习来获取影像显示光衍射光学元件和/或双眼的三维位置信息。
根据本技术的优选方面之一，位置信息获取单元111可以实时地获取影像显示光衍射光学元件和/或双眼的三维位置信息。通过利用实时获取的三维位置信息，可以准确地投射影像显示光。
影像投射装置110包括一个投射光学系统112，该投射光学系统112可以将影像显示光投射到覆盖双眼的区域。在本技术中，具有一个投射光学系统可以意味着应到达右眼和左眼中的每一个的影像显示光是从同一个投射光学系统投射的。例如，具有一个投射光学系统可以意味着存在一个用于投射应到达双眼中的每只眼的影像显示光的投射端口。例如，具有一个投射光学系统可以意味着投射应到达双眼中的每只眼的影像显示光的光源是相同的。由于构成本技术的影像投射系统的影像投射装置仅包括一个投射光学系统，因此可以减小影像投射装置的尺寸和/或成本。
从投射光学系统112投射的影像显示光可以包括由LED或CRT发射的光。影像显示光例如可以包括激光。
优选地，投射光学系统112可以包括光学变焦调整单元。利用这种配置，可以调整投射的影像的焦点。
在本技术中，更优选地，将一个投射光学系统的影像可投射区域设置为使得即使当影像显示光衍射光学元件的三维位置由于例如面部或手的晃动等而改变时该光学元件也位于这个区域中。利用这种配置，即使当影像显示光衍射光学元件的三维位置在上下方向、左右方向或前后方向上改变时，影像显示光调整单元也调整影像显示光，作为结果，可以将影像显示光投射到改变之后的位置。
投射光学系统112可以朝向影像显示光衍射光学元件150投射由影像显示光调整单元114调整后的影像显示光。本技术中采用的投射光学系统的类型可以由本领域技术人员例如根据产品概念等适当地选择。
根据本技术的一个方面，投射光学系统112通过放大光学系统将影像显示光投射到双眼。放大光学系统是例如在显微镜、望远镜等中采用的光学系统。根据本技术的另一个方面，投射光学系统112可以将影像显示光会聚在瞳孔附近，然后用影像显示光照射视网膜，以进行麦克斯韦观察。下面将参考图3和图4分别描述放大光学系统和麦克斯韦观察光学系统。
如图3中所示，在放大光学系统中，从影像投射装置31投射的影像显示光通过被设置为影像显示光衍射光学元件的全息透镜32到达瞳33。影像显示光的光速通过整个瞳(瞳孔)33并聚焦在视网膜上。因此，即使在瞳33或全息透镜32移位的情况下，也容易确保视野并且图像几乎不消失。此外，由于看起来漂浮在空间中的虚像34以固定的距离聚焦，因此识别出的影像可以根据用户的视力而变化。通过放大光学系统投射影像显示光的投射光学系统可以包括：光源单元，诸如LED等；以及影像显示单元，诸如液晶等。
如图4中所示，在麦克斯韦观察光学系统中，从影像投射装置41投射的影像显示光通过被设置为影像显示光衍射光学元件的全息透镜42到达瞳43。将影像显示光会聚在瞳孔附近，然后利用影像显示光照射视网膜。在麦克斯韦观察光学系统中，当前显示的影像中的一个点(最小的显示单位)通过晶状体上的一个点，因此，视网膜上的一个点的像几乎不受晶状体的状态的影响。例如，即使是具有近视、远视、散光等的用户也可以清楚地识别影像。此外，看起来漂浮在空间中的虚像是无焦点的，并且虚像无论与眼睛的距离如何都可以被聚焦。在麦克斯韦观察光学系统中，影像显示光可以会聚在瞳孔附近，例如可以会聚在瞳孔上，或者可以在光轴方向上从瞳孔移位几mm至几十mm(例如1mm至20mm，特别是2mm至15mm)。即使像后一种情况那样焦点不在瞳孔上，也可以实现麦克斯韦观察。即使当通过在光轴方向上使焦点移位而使影像移位时，用户也几乎不会丢失影像。通过麦克斯韦观察光学系统投射影像显示光的投射光学系统例如可以包括输出激光的光源单元和利用输出的激光执行二维扫描的光扫描单元。例如，可以将激光输出为包括红色、绿色和蓝色激光的一个光束。例如，光扫描单元可以包括MEMS镜。光扫描单元可以高速移动激光的方向，使得在视网膜上形成影像。
影像显示光调整单元114基于由位置信息获取单元111获取的三维位置信息来调整影像显示光。利用这种调整，使投射到双眼中的每只眼的影像显示光适于向用户呈现期望的影像。例如，影像显示光调整单元114可以调整影像显示光的波长、强度和方向中的任何一个或多个。影像显示光调整单元114可以调整影像显示光，使得例如影像被移位或旋转，或者影像的尺寸或失真被调整。优选地，影像显示光调整单元114可以基于双眼视差来调整影像显示光。
根据本技术的优选方面，影像显示光调整单元114可以调整影像显示光，使得不同的影像显示光分别投射到双眼。例如，影像显示光调整单元114基于双眼之间的视差来调整影像显示光，从而分别将不同的影像显示光投射到双眼。由于不同的影像显示光分别投射到双眼，因此例如用户例如通过双目视觉来识别呈现的影像的三维位置。例如，影像看起来漂浮在用户当前通过眼镜看到的外部风景中。
如图2中所示，影像显示光衍射光学元件150与影像投射装置110分离并且布置在双眼的前面。影像显示光衍射光学元件150用于衍射从影像投射装置110投射的影像显示光，并且使影像显示光到达双眼。根据本技术的一个方面，影像投射装置110可以如图2中所示位于比用户的视线方向低的位置，或者影像投射装置110可以位于比用户的视线方向高的位置。从影像投射装置110投射的影像显示光的前进方向被影像显示光衍射光学元件150改变，并被引导至用户的双眼。利用这种配置，在用户的视线方向上没有影像投射装置110的状态下，用户可以通过识别基于来自影像投射装置110的影像显示光的影像。根据本技术的另一个方面，影像投射装置110可以位于与用户的视线方向相同的高度附近。在这种情况下，可以通过例如调整影像的亮度和/或例如将影像显示位置限制到视野中的一部分(诸如上半部分、下半部分、左半部分、右半部分等)来使影像投射装置和外部风景之间的重叠部分达到用户可忽略的水平。影像显示光衍射光学元件150使图2中的影像显示光折射，但是在本技术中，影像显示光可以不被影像显示光衍射光学元件150折射而到达双眼。
优选地，影像显示光衍射光学元件150可以具有以下光学特性：用作用于具有影像显示光的波长范围的光的透镜；以及透射具有该波长范围外的波长的光。由于这些光学特性，例如，用户可以通过影像显示光衍射光学元件150识别视线方向上的前方的风景，并且还可以识别基于影像显示光的影像。具有上述光学特性的影像显示光衍射光学元件150的示例例如包括全息透镜，优选的是膜状全息透镜，并且更优选的是透明膜状全息透镜。通过使用本技术领域中的已知技术，可以向全息透镜提供期望的光学特性。作为全息透镜，可以使用市售的全息透镜，或者可以通过本技术领域中的已知技术来制造全息透镜。
影像显示光衍射光学元件150可以设置在适于将该光学元件150保持在双眼的前面的器具151中。即，可以通过器具151将该光学元件150保持在双眼的前面。器具例如可以包括眼镜、护目镜(goggle)或头盔。例如，如图5中所示，可以在眼镜51的每个镜片52的一侧的表面(外部风景侧的表面或眼球侧的表面)上层叠全息透镜53作为影像显示光衍射光学元件。此外，由于影像显示光衍射光学元件具有上述光学特性，因此在不执行影像投射的情况下，可以将器具151用于该器具的原始用途(例如作为眼镜的用途)。通过将影像显示光衍射光学元件150粘贴到由用户或本领域技术人员适当选择的器具，可以利用根据本技术的影像投射系统。因此，可以在本技术中采用的器具的选择范围非常广泛。
优选地，器具151不包括投射光学系统。更优选地，器具151可以不必包括投射影像显示光所需的元件(例如投射光学系统、电源、由电力驱动的装置等)。由于器具151是这样配置的，因此可以减小器具151的尺寸和重量。
如以上针对图像处理单元116所描述的，可以在每个影像显示光衍射光学元件150的一部分或周围设置用于图像处理单元116获取三维位置信息的标记。标记的数量例如可以是一个、两个、三个、四个或更多个。通过使用多个标记，可以获取更准确的三维位置信息。可以选择标记的位置以使其不引人注意。利用这种配置，可以改善头戴部分的设计。
图6图示了影像显示光衍射光学元件的示例性形状以及标记的布置示例。
如图6(a)中所示，将全息膜透镜602粘贴到眼镜601的每个镜片表面的一部分。在全息膜透镜602的周围设置四个标记603。当图像处理单元116识别出这些标记603时，作为影像显示光衍射光学元件的全息膜透镜602的三维位置信息被获取。标记603可以通过使用例如全息图、反射膜或红外光反射膜来形成，或者可以包括预定的图案等。在标记603是红外反射膜的情况下，位置信息获取单元可以包括红外光投射设备和红外光检测设备。
如图6(b)中所示，可以将全息膜透镜612粘贴到眼镜611的每个镜片表面的一部分。在图6(b)中，在全息膜透镜612中的四个角处设置标记613。
如图6(c)中所示，可以将全息透镜622粘贴到眼镜621的每个镜片表面的整个表面。在这种情况下，在全息透镜622中设置四个标记623。
如以上针对图像处理单元116所描述的，可以通过三维测量和/或学习影像显示光衍射光学元件和/或双眼来获取影像显示光衍射光学元件的三维位置信息和/或双眼的三维位置信息。在这种情况下，不需要上述标记。因此，如图7中所示，例如，仅粘贴有作为影像显示光衍射光学元件的全息透镜702的眼镜701可以构成本技术的系统。
影像投射装置110可以包括诸如智能电话、移动电话、手表型终端等的便携式装置。由于将这样的便携式装置用作本技术的影像投射系统中的影像投射装置，因此可以由小型或超小型移动装置执行根据本技术的影像投射。图8图示了用户利用包括作为智能电话的影像投射装置的根据本技术的影像投射系统的示例性状态。眼镜850安装在用户的头部，并且影像显示光衍射光学元件851被粘贴到眼镜850的每个镜片。此外，用户例如手持智能电话810。
图像传感器(相机)811设置在智能电话810中。由图像传感器811获取位于用户的双眼前面的影像显示光衍射光学元件851的三维位置信息，并且还根据需要获取双眼的三维位置信息。智能电话810中的位置信息获取单元基于三维位置信息来调整影像显示光。调整后的影像显示光从智能电话810的投射端口812朝向影像显示光衍射光学元件851投射。影像显示光被每个影像显示光衍射光学元件851衍射并到达用户的双眼。因此，用户识别出叠加在外部风景上的影像。
此外，每个影像显示光衍射光学元件851可以具有以下光学特性：用作用于具有影像显示光的波长范围的光的透镜；以及透射具有该波长范围外的波长的光。利用这种配置，由影像显示光形成的影像被叠加在外部风景上。
(3)第一实施例的第二示例(投射影像显示光的示例性方式)
根据本技术的一个方面，影像显示光调整单元调整影像显示光，使得影像显示光投射到影像可投射区域之中的右眼和左眼的眼球(或瞳孔)并且影像显示光不投射到其周围。利用这种配置，影像显示光仅投射到影像可投射区域中所包括的且用户识别影像所必需的区域。下面将参考图9和图10描述该方面中的投射影像显示光的方式。
图9和图10是各自图示根据本方面投射影像显示光的示例性状态的示意图。在图9和图10中，影像显示光由麦克斯韦观察光学系统投射到用户。
图9(a)是从用户的头部上方查看影像显示光从影像投射装置投射到用户的状态的情况下的示意图。影像投射装置210的投射光学系统的影像可投射区域的水平方向上的宽度被表示为W1。向右眼呈现影像所需的影像显示光的宽度被定义为W2，向左眼呈现影像所需的影像显示光的宽度被定义为W3。因此，影像显示光投射到影像可投射区域的宽度W1之中的W2和W3的区域，并且影像显示光不投射到其周围的区域。
图9(b)是从用户的横向方向查看影像显示光从影像投射装置投射到用户的状态的情况下的示意图。影像投射装置210的投射光学系统的影像可投射区域的垂直宽度(高度)被表示为H1。向左眼呈现影像所需的影像显示光的宽度被表示为H3。因此，影像显示光投射到影像可投射区域的宽度H1之中的H3的区域，并且影像显示光不投射到其周围。对于右眼，影像显示光类似地仅投射到H1之中的必要区域。
投射的影像显示光被每个影像显示光衍射光学元件251衍射，会聚在瞳孔上，并到达视网膜。因此，通过麦克斯韦观察将影像呈现给用户。注意，在图9中，省略了影像显示光衍射光学元件251对光路的折射。
图10图示了：从用户的头部上方查看影像显示光从影像投射装置向用户投射的状态的情况下的示意图；以及从用户的脸部正面查看相同状态的情况下的影像投射区域的示意图。如图10中所示，在从头部上方查看的情况下，影像显示光投射到影像可投射区域的宽度W1之中的W2和W3的区域，并且影像显示光不投射到其周围。此外，在从用户的脸部正面查看的情况下，影像显示光投射到覆盖双眼的影像可投射区域A1之中的眼镜中的A2和A3的区域，并且影像显示光不投射到其他区域。由于影像显示光衍射光学元件设置在A2和A3的区域中的每个区域中，因此影像显示光投射到用户的双眼中的每只眼。
此外，如图10中所示，可以通过诸如图像传感器等的光学检测设备10来获取影像显示光衍射光学元件的位置和双眼的位置。
如以上参考图9和10所描述的，在本方面中，影像显示光仅投射到影像可投射区域中所包括的且向右眼和左眼这二者呈现影像所必需的区域。
将参考图21描述通过扫描来执行上述影像显示光的投射的示例性情况。图21是图示利用影像显示光进行扫描的示例性方式的图。
假设存在以下情况：影像显示光投射到图21中所示的影像可投射区域A1之中的区域A2和A3，并且影像显示光不投射到其他区域。影像可投射区域A1中的由投射光学系统扫描的扫描线包括L1至R1、R2至L2、...以及Ln至Rn。在上述情况下，影像显示光不投射到扫描线L1至R1、R2至L2、...以及Ri-1至Li-1。影像显示光投射到扫描线Li至Ri之中的与A2和A3重叠的部分，并且影像显示光不投射到扫描线Li至Ri之中的其他部分。这类似地适用于从扫描线Li+1至Ri+1到扫描线Li+4至Ri+4的扫描线。影像显示光不投射到从扫描线Li+5至Ri+5到扫描线Ln至Rn的扫描线。因此，影像显示光投射到影像可投射区域A1之中的区域A2和A3，并且影像显示光不投射到其他区域。以这种方式，影像显示光可以仅投射到特定区域。此外，影像显示光可以由影像显示光调整单元控制，以将影像显示光仅投射到特定区域。
注意，在图21中，为了更好的理解，扫描线之间的间隔被图示得非常宽。当然，在实际的影像投射装置中，以较窄的间隔设置扫描线。
此外，也可以在放大光学系统中调整影像显示光，使得影像显示光投射到影像可投射区域A1之中的区域A2和A3，并且影像显示光不投射到其他区域。
注意，考虑到易于理解，在图21中以矩形图示了区域A2和A3，但是当然，可以将它们设置成任何形状(例如眼镜镜片的形状等)。
在影像可投射区域中，影像显示光投射到的区域的周围区域也可以被称为边缘(margin)区域。即使当影像显示光衍射光学元件的三维位置由于用户的移动、眼镜的移动等而改变时，由于这个边缘区域，影像显示光也可以投射到改变之后的位置。此外，由于这个边缘区域，不需要为影像投射装置设置用于控制影像显示光的偏转的构成元件，并且影像投射装置的配置可以更加简化。这也可以减小影像投射装置的尺寸、重量或成本。
此外，由位置信息获取单元获取这样的改变之后的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息。然后，影像显示光调整单元基于该三维位置信息来调整影像显示光。因此，即使当影像显示光衍射光学元件的三维位置由于用户或眼镜的移动而改变时，只要该光学元件存在于影像可投射区域中，就可以通过影像显示光调整单元调整影像显示光来朝向该光学元件投射影像显示光。
例如，如图11(a)中所示，假设影像显示光衍射光学元件的标准位置被定义在影像可投射区域的中心部分处。由于上述改变，影像显示光衍射光学元件的位置可能例如如图11(b)中所示在上下方向上移位，如图11(c)中所示在左右方向上移位，如图11(d)中所示在旋转方向上移位，或者如图11(e)中所示在上下和左右方向上以倾斜方式移位并且还在旋转方向上移位。即使在三维位置发生这样的改变的情况下，也可以通过以下方式将适当的影像显示光投射到用户的双眼：位置信息获取单元获取影像显示光衍射光学元件的三维位置；并且影像显示光调整单元调整影像显示光，使得影像显示光投射到所获取的改变后的三维位置。
在影像显示光衍射光学元件位于影像可投射区域的标准位置的情况下，上下方向上的边缘区域包括从上端起在上方向上延伸例如4cm至7cm(优选为5cm至6cm)并且从下端起在下方向上延伸例如4cm至7cm(优选为5cm至6cm)的区域。类似地，在影像显示光衍射光学元件位于影像可投射区域的中心的情况下，左右方向上的边缘区域可以包括从左端起在左方向上延伸例如4cm至7cm(优选为5cm至6cm)并且从右端起在右方向上延伸例如4cm至7cm(优选为5cm至6cm)的区域。
由于专注于图像的人脸经常在大约1cm至2cm的范围内晃动，因此可以通过上述边缘区域来恢复由于这样的人脸的晃动造成的影像显示光衍射光学元件的三维位置的改变。此外，例如，在用户将影像投射装置(例如，诸如智能电话等的便携式装置)握在手中并且紧密注视前方的情况下，在使用期间，影像投射装置可能倾斜例如7度至8度和/或握住影像投射装置的手有时晃动。在这种情况下，装置的倾斜或者手的晃动也造成影像显示光衍射光学元件的三维位置的相对改变，并且这样的相对改变也可以通过上述边缘区域来恢复。
在上述投射方式中，通过调整影像可投射区域中的影像显示光投射到的区域，将影像显示光投射到双眼。因此，不需要使影像显示光的光路偏转。因而，在采用这种投射方式的情况下，不需要投射光学系统包括使光路偏转的偏转控制单元。
(4)第一实施例的第三示例(投射影像显示光的示例性方式)
根据本技术的一个方面，投射光学系统将影像显示光可以投射到的区域(影像可投射区域)划分成两个，并且这两个区域分别覆盖右眼和左眼。利用这种配置，提高了影像可视区域相对影像可投射区域的比率。因此，更容易提高影像的分辨率(分辨力)。可以考虑需要的边缘区域和需要的分辨率来选择影像可视区域相对影像可投射区域的比率。可以根据所选择的比率来选择是否对影像可投射区域进行划分。
为了将影像可投射区域划分成两个，例如，可以在影像投射装置的投射透镜的前面设置楔形板、折线形镜或衍射元件。优选地，衍射元件可以是体积全息元件。体积全息元件可以是透射型或反射型。在本技术中，本领域技术人员可以适当地选择用于将影像可投射区域划分成两个的光学系统构成元件。因此，提高了根据本技术的影像投射装置的设计的自由度。
在下文中，将参考图12至图15描述用于将影像可投射区域划分成两个的配置。
在图12所示的投射光学系统中，在投射透镜301的前面设置了透射型楔形板302。利用这种配置，影像可投射区域被划分成两个区域(覆盖右眼的区域和覆盖左眼的区域)。
在图13所示的投射光学系统中，在投射透镜311的前面设置了折线形镜312。利用这种配置，影像可投射区域可以被划分成两个区域。在这种情况下，通过在折线形镜312处对已经通过投射透镜311的影像显示光进行反射来执行分割。
在图14所示的投射光学系统中，在投射透镜321的前面设置了透射型体积全息元件322。利用这种配置，影像可投射区域可以被划分成两个区域。
在图15所示的投射光学系统中，在投射透镜331的前面设置了反射型体积全息元件332。利用这种配置，影像可投射区域可以被划分成两个区域。在这种情况下，通过在反射型体积全息元件332处对已经通过投射透镜331的影像显示光进行反射来执行划分。
将参考图16来描述以上参考图12至图15描述的本方面的情况下的影像可投射区域中的影像显示光衍射光学元件的三维位置的改变。
图16图示了从用户的前面查看的情况下的影像可投射区域以及在该影像可投射区域中影像显示光投射到的区域。
如图16(a)中所示，假设影像显示光衍射元件的标准位置被定义在分别覆盖右眼和左眼的影像可投射区域的中心部分处。影像显示光衍射元件的位置可以例如如图16(b)中所示在上下方向上移位，如图16(c)中所示在左右方向上移位，如图16(d)中所示在旋转方向上移位，或者如图16(e)中所示在上下和左右方向上以倾斜方式移位并且还在旋转方向上移位。即使在三维位置发生这样的改变的情况下，位置信息获取单元也可以准确地获取影像显示光衍射光学元件的三维位置，然后影像显示光调整单元调整影像显示光，使得适当的影像显示光投射到所获取的改变后的三维位置。
此外，与如第二示例中所述不对影像可投射区域进行划分的情况相比，在本方面中，通过使影像可投射区域更窄，可以更提高影像可投射区域中的影像显示光投射到的区域的比率。因此，与不划分影像可投射区域的情况相比，在本方面中可以更提高分辨率。
在上述投射方式中，通过调整影像可投射区域中的影像显示光投射到的区域，将影像显示光投射到双眼。因此，不需要使影像显示光的光路偏转。因而，在采用这种投射方式的情况下，不需要投射光学系统包括使光路偏转的偏转控制单元。
(5)第一实施例的第四示例(投射影像显示光的示例性方式)
根据本技术的一个方面，投射光学系统具有使得影像显示光可以投射到的区域(影像可投射区域)被划分成两个的配置，这两个区域分别覆盖右眼和左眼，并且可以包括控制影像显示光的偏转的偏转控制单元。利用这种配置，影像显示光仅投射到影像可投射区域中所包括的且用户识别影像所必需的区域。此外，偏转控制单元可以使影像显示光偏转，使得影像显示光投射到划分的两个影像可投射区域中。因此，与第三示例中描述的情况相比，在本方面中，可以使影像可投射区域更窄。利用这种配置，可以更提高影像可投射区域中的影像显示光投射到的区域的比率。因此，与上述第三示例的情况相比，在本方面中可以更提高分辨率。
偏转控制单元可以包括诸如电流镜(galvanometer mirror)等的可移动镜。该可移动镜可以能够例如在X轴方向和Y轴方向中的每个方向上偏转影像显示光。例如，两个电流镜可以分别执行X轴方向上的偏转和Y轴方向上的偏转。通过这样的偏转，可以调整影像显示光以使其投射到双眼中的每只眼中的适当位置(例如瞳孔内)。
为了将影像可投射区域划分成两个，例如，可以在影像投射装置的投射透镜的前面设置楔形板、折线形镜或衍射元件。优选地，衍射元件可以是体积全息元件。体积全息元件可以是透射型或反射型。
在下文中，将参考图17描述本方面中的示例性配置。
在图17所示的投射光学系统中，在投射透镜401的前面设置透射型楔形板402。在楔形板的前面还设置偏转控制单元403。楔形板402将影像可投射区域划分成两个区域(覆盖右眼的区域和覆盖左眼的区域)。此外，影像显示光被偏转控制单元403偏转。
图18图示了从用户正面查看的情况下的影像可投射区域和在影像可投射区域中影像显示光投射到的区域。
如图18(a)中所示，假设将影像显示光衍射元件的标准位置定义在分别覆盖右眼和左眼的影像可投射区域的中心部分处。影像显示光衍射元件的位置可以例如如图18(b)中所示在上下方向上移位，如图18(c)中所示在左右方向上移位，如图18(d)中所示在旋转方向上移位，或者如图18(e)中所示在上下和左右方向上以倾斜方式移位并且还在旋转方向上移位。即使在三维位置发生这样的改变的情况下，位置信息获取单元也可以准确地获取影像显示光衍射光学元件的三维位置，然后影像显示光调整单元调整影像显示光，使得适当的影像显示光投射到所获取的改变后的三维位置。在图18(c)的情况下，影像显示光衍射元件的三维位置改变到影像可投射区域的外部。在这种情况下，影像显示光被偏转控制单元偏转，使得影像显示光投射到改变后的三维位置。
(6)第一实施例的第五示例(影像投射装置的示例性配置)
在下文中，将参考图19描述构成本技术的影像投射系统的影像投射装置的示例性配置。图19是图示根据本技术的影像投射装置的示意性示例性配置的图。
图19中所示的影像投射装置1000包括中央处理单元(CPU)1002和RAM 1003。CPU1002和RAM 1003经由总线1005彼此连接，并且还经由总线1005与影像投射装置1000的其他构成元件连接。
CPU 1002执行影像投射装置1000的控制和算术运算。可以使用任意处理器作为CPU 1002，并且其示例可以包括Xeon(注册商标)系列、Core(商标)系列或Atom(商标)系列的处理器。参考图1描述的影像投射装置110的控制单元113、影像显示光调整单元114和图像处理单元116的功能例如可以由CPU 1002实现。
RAM 1003例如包括高速缓存存储器和主存储器，并且可以暂时存储由CPU 1002使用的程序等。
影像投射装置1000可以包括盘1004、通信设备1006、投射光学系统1007和驱动器1008。所有这些构成元件都可以连接到总线1005。
盘1004可以存储操作系统(例如WINDOWS(注册商标)、UNIX(注册商标)、LINUX(注册商标)等)、用于实现根据本技术的影像投射方法的程序、用于执行位置信息获取处理的程序、用于调整影像显示光的程序、其他各种程序以及各种数据(例如影像数据)。
通信设备1006有线或无线地将影像投射装置1000连接到网络1010。通信设备1006可以经由网络1010为影像投射装置1000获取各种数据(例如影像数据等)。获取的数据例如可以存储在盘1004中。通信设备1006的类型可以由本领域技术人员适当地选择。盘1004例如可以是诸如闪存等的半导体记录介质，并且没有特别限制。
投射光学系统1007可以朝向影像显示光衍射元件投射根据本技术控制的影像显示光。
驱动器1008可以读取记录介质中记录的信息，并将该信息输出到RAM 1003。记录介质例如是microSD存储卡、SD存储卡或闪存，但不限于此。
2.第二实施例(影像投射装置)
本技术还提供了一种构成根据本技术的影像投射系统的影像投射装置。根据本技术的影像投射装置是以上在“1.第一实施例(影像投射系统)”中描述的影像投射装置，并且针对该影像投射装置描述的所有事项都适用于本实施例中的影像投射装置。因此，将省略对该装置的描述。
该影像投射装置与以上在“1.第一实施例(影像投射系统)”中描述的影像显示光衍射光学元件组合使用，从而产生如上所述的效果。
3.第三实施例(影像显示光衍射光学元件)
本技术还提供了构成根据本技术的影像投射系统的影像显示光衍射光学元件。该影像显示光衍射光学元件用于对从根据本技术的影像投射装置投射的影像显示光进行衍射并使影像显示光到达双眼，此外，该影像显示光衍射光学元件与影像投射装置分离并布置在双眼的前面。
影像显示光衍射光学元件是以上在“1.第一实施例(影像投射系统)”中描述的影像显示光衍射光学元件，并且针对该影像显示光衍射光学元件描述的所有事项都适用于本实施例中的影像显示光衍射光学元件。因此，将省略对该光学元件的描述。
该光学元件与以上在“1.第一实施例(影像投射系统)”中描述的影像投射装置结合使用，从而产生如上所述的效果。
4.第四实施例(包括影像显示光衍射光学元件的器具)
本技术还提供了一种包括构成根据本技术的影像投射系统的影像显示光衍射光学元件的器具(例如眼镜、护目镜、头盔等)。该器具与影像投射装置分离并且适于将该光学元件保持在双眼的前面。
器具和器具中包括的影像显示光衍射光学元件是以上在“1.第一实施例(影像投射系统)”中描述的器具和影像显示光衍射光学元件，并且针对该器具和该影像显示光衍射光学元件描述的所有事项都适用于本实施例中的器具和影像显示光衍射光学元件。因此，将省略对该器具和该光学元件的描述。
该器具与以上在“1.第一实施例(影像投射系统)”中描述的影像投射装置结合使用，从而产生如上所述的效果。
5.第五实施例(影像投射方法)
(1)第五实施例的描述
本技术提供了一种影像投射方法，包括：位置信息获取过程，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整过程，基于在位置信息获取过程中获取的三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及投射过程，在覆盖双眼的区域内朝向影像显示光衍射光学元件投射来自一个投射光学系统的影像显示光，该影像显示光已经在影像显示光调整过程中进行了调整，其中影像显示光衍射光学元件与影像投射装置分离并且布置在双眼的前面。
通过根据本技术的影像投射方法产生了以上在“1.第一实施例(影像投射系统)”中描述的效果。
(2)第五实施例的示例(影像投射方法)
在下文中，将参考图1、图2和图20描述根据本技术的影像投射方法的示例。图20是图示根据本技术的影像投射方法的示例性流程的图。
在步骤S101中，影像投射装置110开始根据本技术的影像投射处理。
在步骤S102中的位置信息获取过程中，位置信息获取单元111获取影像显示光衍射光学元件150的三维位置信息。位置信息获取过程例如可以包括：图像获取过程，其中控制单元113驱动光学检测设备115获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件150的图像；信息处理过程，其中图像处理单元116从图像中获取影像显示光衍射光学元件150的三维位置信息。在步骤S102中的位置信息获取过程中，还可以获取双眼的三维位置信息。
在步骤S103中的影像显示光调整过程中，影像显示光调整单元114基于在步骤S102中获取的三维位置信息来调整影像显示光。
在步骤S104的投射过程中，一个投射光学系统112朝向影像显示光衍射光学元件150投射在影像显示光调整过程中调整后的影像显示光。投射的影像显示光被影像显示光衍射光学元件150衍射，到达用户的双眼，并且用户识别影像。
注意，可以在步骤S104之后连续地重复进行步骤S102、步骤S103和步骤S104。利用这种方法，可以实时地执行根据本技术的影像投射。可替代地，可以在影像显示光衍射光学元件150和/或双眼的三维位置改变的情况下重复进行步骤S102、步骤S103和步骤S104。利用这种方法，例如可以抑制影像投射装置使用的电力量。
在步骤S105中，影像投射装置110结束根据本技术的影像投射处理。
以上处理例如可以通过根据本技术的影像投射装置来执行。关于上述各个步骤中的影像投射装置的各个构成元件的更详细的操作，参考上述“1.第一实施例(影像投射系统)”。
注意，本技术还可以采用如下配置。
[1]一种影像投射系统，包括：
影像投射装置，包括：
位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；
影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光；以及
影像显示光衍射光学元件，与所述影像投射装置分离并且布置在所述双眼的前面。
[2]在[1]中记载的影像投射系统，其中所述影像显示光衍射光学元件具有以下光学特性：用作用于具有所述影像显示光的波长范围的光的透镜；以及透射具有该波长范围外的波长的光。
[3]在[1]或[2]中记载的影像投射系统，其中所述投射光学系统通过放大光学系统利用影像显示光照射双眼。
[4]在[1]或[2]中记载的影像投射系统，其中所述投射光学系统将影像显示光会聚在瞳孔附近，并且利用该影像显示光照射视网膜，使得能够进行麦克斯韦观察。
[5]在[1]至[4]中的任一项中记载的影像投射系统，其中所述投射光学系统将影像显示光能够投射到的区域划分成两个区域，并且该两个区域分别覆盖右眼和左眼。
[6]在[5]中记载的影像投射系统，其中所述投射光学系统包括楔形板、折线形镜或衍射元件作为用于所述划分的光学元件。
[7]在[1]至[4]中的任一项中记载的影像投射系统，其中
所述投射光学系统将影像显示光能够投射到的区域划分成两个，该两个区域分别覆盖右眼和左眼，并且
所述投射光学系统包括使投射的影像显示光偏转的偏转控制单元。
[8]在[1]至[7]中的任一项中记载的影像投射系统，其中所述影像显示光衍射光学元件被包括在适于将该光学元件保持在双眼的前面的器具中。
[9]在[8]中记载的影像投射系统，其中所述器具不包括投射光学系统。
[10]在[1]至[9]中的任一项中记载的影像投射系统，其中所述位置信息获取单元包括图像传感器，并且所述位置信息获取单元基于由该图像传感器获取的信息来获取所述三维位置信息。
[11]在[1]至[10]中的任一项中记载的影像投射系统，其中所述影像显示光调整单元对影像显示光进行调整，使得不同的影像显示光分别投射到所述双眼。
[12]在[1]至[11]中的任一项中记载的影像投射系统，其中所述影像显示光调整单元基于所述双眼之间的视差来对影像显示光进行调整。
[13]在[1]至[12]中的任一项中记载的影像投射系统，其中通过将不同的影像显示光分别投射到所述双眼，使所述影像投射系统的用户识别呈现的影像的三维位置。
[14]一种影像投射装置，包括：
位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；
影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光。
[15]一种影像显示光衍射光学元件，用于对从影像投射装置投射的影像显示光进行衍射并使该影像显示光到达双眼，所述影像投射装置包括：位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及一个投射光学系统，其能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光，
其中所述影像显示光衍射光学元件与所述影像投射装置分离并且布置在双眼的前面。
[16]一种器具，包括用于对从影像投射装置投射的影像显示光进行衍射并使该影像显示光到达双眼的影像显示光衍射光学元件，所述影像投射装置包括：位置信息获取单元，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；影像显示光调整单元，基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光，
其中所述器具与所述影像投射装置分离，并且适于将所述光学元件保持在双眼的前面。
[17]一种影像投射方法，包括：
位置信息获取过程，获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；
影像显示光调整过程，基于在所述位置信息获取过程中获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
投射过程，在覆盖双眼的区域内朝向所述影像显示光衍射光学元件投射来自一个投射光学系统的影像显示光，该影像显示光已经在所述影像显示光调整过程中进行了调整，
其中所述影像显示光衍射光学元件与投射所述影像显示光的影像投射装置分离并且布置在所述双眼的前面。
附图标记列表
100 影像投射系统
110 影像投射装置
111 位置信息获取单元
112 投射光学系统
113 控制单元
114 影像显示光调整单元
115 光学检测设备
116 图像处理单元
150 影像显示光衍射光学元件
151 器具

Claims (16)

1.一种影像投射系统，包括：
影像投射装置，影像投射装置包括：
位置信息获取单元，被配置为获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；
影像显示光调整单元，被配置为基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且被配置为朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光；以及
所述影像显示光衍射光学元件，所述影像显示光衍射光学元件与所述影像投射装置分离、布置在所述双眼的前面并且具有标记，
其中，所述三维位置信息是所述影像显示光衍射光学元件相对于所述投射光学系统的位置信息，并且包含从所述影像投射装置到所述影像显示光衍射光学元件的距离，
其中，所述位置信息获取单元使用所述标记来获取所述三维位置信息，并且
其中，所述影像显示光衍射光学元件被包括在适于将该光学元件保持在双眼的前面的器具中。
2.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述影像显示光衍射光学元件具有以下光学特性：用作用于具有所述影像显示光的波长范围的光的透镜；以及透射具有该波长范围外的波长的光。
3.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述投射光学系统通过放大光学系统利用影像显示光照射双眼。
4.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述投射光学系统将影像显示光会聚在瞳孔附近，并且利用该影像显示光照射视网膜，使得能够进行麦克斯韦观察。
5.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述投射光学系统将影像显示光能够投射到的区域划分成两个区域，并且所述两个区域分别覆盖右眼和左眼。
6.根据权利要求5所述的影像投射系统，其中，所述投射光学系统包括楔形板、折线形镜或衍射元件作为用于所述划分的光学元件。
7.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，
所述投射光学系统将影像显示光能够投射到的区域划分成两个区域，所述两个区域分别覆盖右眼和左眼，并且
所述投射光学系统包括使投射的影像显示光偏转的偏转控制单元。
8.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述器具不包括投射光学系统。
9.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述位置信息获取单元包括图像传感器，并且所述位置信息获取单元基于由该图像传感器获取的信息来获取所述三维位置信息。
10.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述影像显示光调整单元对影像显示光进行调整，使得不同的影像显示光分别投射到所述双眼。
11.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，所述影像显示光调整单元基于所述双眼之间的视差来对影像显示光进行调整。
12.根据权利要求1所述的影像投射系统，其中，通过将不同的影像显示光分别投射到所述双眼，使所述影像投射系统的用户识别呈现的影像的三维位置。
13.一种影像投射装置，包括：
位置信息获取单元，被配置为获取在双眼的前面设置的且具有标记的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；
影像显示光调整单元，被配置为基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且被配置为朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光，
其中，所述三维位置信息是所述影像显示光衍射光学元件相对于所述投射光学系统的位置信息，并且包含从所述影像投射装置到所述影像显示光衍射光学元件的距离，
其中，所述位置信息获取单元使用所述标记来获取所述三维位置信息，并且
其中，所述影像显示光衍射光学元件被包括在适于将该光学元件保持在双眼的前面的器具中。
14.一种影像显示光衍射光学元件，用于对从影像投射装置投射的影像显示光进行衍射并使该影像显示光到达双眼，
所述影像投射装置包括：
位置信息获取单元，被配置为获取在双眼的前面设置的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；
影像显示光调整单元，被配置为基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且被配置为朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光，
其中，所述影像显示光衍射光学元件与所述影像投射装置分离、布置在双眼的前面并且具有标记，
其中，所述三维位置信息是所述影像显示光衍射光学元件相对于所述投射光学系统的位置信息，并且包含从所述影像投射装置到所述影像显示光衍射光学元件的距离，
其中，所述位置信息获取单元使用所述标记来获取所述三维位置信息，并且
其中，所述影像显示光衍射光学元件被包括在适于将该光学元件保持在双眼的前面的器具中。
15.一种包括影像显示光衍射光学元件的器具，所述影像显示光衍射光学元件用于对从影像投射装置投射的影像显示光进行衍射并使该影像显示光到达双眼，
所述影像投射装置包括：
位置信息获取单元，被配置为获取在双眼的前面设置的并且具有标记的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息，其中所述三维位置信息包括从所述影像投射装置到所述影像显示光衍射光学元件的距离；
影像显示光调整单元，被配置为基于由所述位置信息获取单元获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
一个投射光学系统，能够将影像显示光投射到覆盖双眼的区域，并且被配置为朝向所述影像显示光衍射光学元件投射由所述影像显示光调整单元调整后的影像显示光，
其中，所述器具与所述影像投射装置分离，并且适于将所述光学元件保持在双眼的前面，
其中，所述三维位置信息是所述影像显示光衍射光学元件相对于所述投射光学系统的位置信息，并且包含从所述影像投射装置到所述影像显示光衍射光学元件的距离，以及
其中，所述位置信息获取单元使用所述标记来获取所述三维位置信息。
16.一种影像投射方法，包括：
位置信息获取过程，获取在双眼的前面设置的并且具有标记的影像显示光衍射光学元件的三维位置信息；
影像显示光调整过程，基于在所述位置信息获取过程中获取的所述三维位置信息来对投射的影像显示光进行调整；以及
投射过程，在覆盖双眼的区域内朝向所述影像显示光衍射光学元件投射来自一个投射光学系统的影像显示光，该影像显示光已经在所述影像显示光调整过程中进行了调整；
其中，所述影像显示光衍射光学元件与投射所述影像显示光的影像投射装置分离并且布置在所述双眼的前面，
其中，所述三维位置信息是所述影像显示光衍射光学元件相对于所述投射光学系统的位置信息，并且包含从所述影像投射装置到所述影像显示光衍射光学元件的距离，
其中，所述位置信息获取过程使用所述标记来获取所述三维位置信息，并且
其中，所述影像显示光衍射光学元件被包括在适于将该光学元件保持在双眼的前面的器具中。
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