RU2805008C1

RU2805008C1 - Virtual image visualization system

Info

Publication number: RU2805008C1
Application number: RU2023107934A
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Арсенин; Вячеслав Сергеевич Брунов; Валентин Сергеевич Волков; Максим Павлович Киселев; Александр Вячеславович Сюй
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КСПАНСЕО"(ООО "КСПАНСЕО")
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-10-10

Abstract

FIELD: optics.

SUBSTANCE: system for visualizing a virtual image. The system contains a wearable optical device with a diffractive optical element and a projection device with an emitter that directs a visible image to the user's eye. The projection device is equipped with a processor and feedback elements that are manually controlled by the user. The diffractive optical element is equipped with at least two different holograms, providing the ability to direct an image from an emitter located at angles to the user's eye θ+∆θ_i and θ-∆θ_i to the diffractive optical element, where θ - the angle corresponding to the basic position of the projection device in the user’s hands; ∆θ_i is the angle of deviation from the central position, and ∆θ_i≥0, i - serial number i=1…n.

EFFECT: expanding the possibility of interconnection with a virtual image, providing the ability to observe a virtual image when turning the eyes, expanding the field of view while preserving the virtual image, as well as simplifying and facilitating projection.

21 cl, 18 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим системам визуализации и может быть использовано для создания виртуального изображения объектов в поле зрения при формирования дополненной или расширенной реальности (AR/XR).The invention relates to optical visualization systems and can be used to create a virtual image of objects in the field of view when forming augmented or extended reality (AR/XR).

Из уровня техники известна система визуализации виртуального изображения для формирования дополненной реальности (AR), содержащая прозрачный дисплей, расположенный перед головой пользователя (HUD - используются в основном в автомобильной промышленности) или надеваемый непосредственно на голову (HMD - используются в основном в шлемах и очках дополненной реальности, в компьютерных играх) и размещенный близко к глазу. В таких системах дифракционный оптический элемент выполнен в виде прозрачного голографического экрана и перенаправляет в глаз пользователя излучение от проекционного устройства (см. публикацию US2015362734A1, кл. G02B27/01; G02B5/32; G02C7/04; G03H1/02; G03H1/04; G03H1/18, опубл. 17.12.2015). Основным недостатком известного решения является его привязка к габаритному оборудованию - большому голографическому дисплею и относительно массивной проекционной системе, кроме того, такие системы в основном предназначены только для предоставления визуальной информации, а взаимодействие с ней осложнено необходимостью использовать дополнительные устройства (смартфон, ноутбук, компьютер и т.д.). Кроме того, такого рода системы предъявляют высокие требования к источнику лазерного излучения: это должен быть монохромный, когерентный источник со стабильной мощностью.A virtual image visualization system for forming augmented reality (AR) is known from the prior art, containing a transparent display located in front of the user's head (HUD - used mainly in the automotive industry) or worn directly on the head (HMD - used mainly in helmets and augmented glasses). reality, in computer games) and placed close to the eye. In such systems, the diffractive optical element is made in the form of a transparent holographic screen and redirects radiation from the projection device to the user's eye (see publication US2015362734A1, class G02B27/01; G02B5/32; G02C7/04; G03H1/02; G03H1/04; G03H1 /18, published December 17, 2015). The main disadvantage of the known solution is its connection to large equipment - a large holographic display and a relatively massive projection system; in addition, such systems are mainly designed only to provide visual information, and interaction with it is complicated by the need to use additional devices (smartphone, laptop, computer, etc.) etc.). In addition, this type of system places high demands on the laser radiation source: it must be a monochrome, coherent source with stable power.

Из уровня техники известна система визуализации для предоставления пользователю информации, выполненная в виде проекционного устройства, формирующего в глазу пользователя виртуальное изображение (см. публикацию JP2006098820A, кл. G02B27/02; H04N5/64; опубл. 13.04.2006). Основными недостатками известного решения являются необходимость использования громоздкой проекционной оптической системы, помещаемой непосредственно перед глазным яблоком, или необходимость использования оптической системы для сбора света, которая прикреплена к голове пользователя (например, в виде очков).A visualization system for providing the user with information is known from the prior art, made in the form of a projection device that forms a virtual image in the user’s eye (see publication JP2006098820A, class G02B27/02; H04N5/64; publ. 04/13/2006). The main disadvantages of the known solution are the need to use a bulky projection optical system placed directly in front of the eyeball, or the need to use a light collecting optical system that is attached to the user's head (eg, in the form of glasses).

Из уровня техники известна система визуализации виртуального изображения, которая содержит размещаемое непосредственно на роговице глаза пользователя устройство отображения, выполненное с возможностью кольцевого сканирования сетчатки путем сопоставления количества светодиодов и плотности ячеек колбочек на сетчатке (см. публикацию CN110955063A, кл. G02C7/04; G02F1/133; G02F1/1335; G02F1/1343, опубл. 03.04.2020). Такая система позволяет значительно уменьшить общее количество пикселей и добиться так называемого изображения с углублениями (Foveated Imaging), что не только сокращает время задержки при обработке изображений с высоким разрешением, но и снижает энергопотребление устройства. Основным недостатком известного решения является трудоемкость изготовления жидкокристаллической решетки с множеством электродов, которые управляют светом, направляемым на сетчатку глаза пользователя.A virtual image visualization system is known from the prior art, which contains a display device placed directly on the cornea of the user's eye, capable of circular scanning of the retina by comparing the number of LEDs and the density of cone cells on the retina (see publication CN110955063A, cl. G02C7/04; G02F1/ 133; G02F1/1335; G02F1/1343, published 04/03/2020). This system can significantly reduce the total number of pixels and achieve the so-called Foveated Imaging, which not only reduces the latency when processing high-resolution images, but also reduces the power consumption of the device. The main disadvantage of the known solution is the laboriousness of manufacturing a liquid crystal lattice with a plurality of electrodes that control the light directed to the retina of the user's eye.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является система визуализации виртуального изображения, содержащая носимое оптическое устройство в виде контактной линзы с прозрачным в видимой области спектра дифракционным оптическим элементом и связанное с ним проекционное устройство с излучателем, совместно обеспечивающие возможность направления видимого изображения, формируемого указанным излучателем, в глаз пользователя (см. публикацию CA2280022A1, кл. G02B 27/01, G02C 7/04, опубл. 28.01.2001). В известной системе используется дифракционный оптический элемент с единственной голограммой в контактной линзе, которая направляет видимое изображение от излучателя, расположенного, например, на кепке/бейсболке или очках (т. е. под постоянным углом к глазу пользователя в его базовом положении). Основными недостатками известного решения являются пропадание изображения при движении глаз, а также невозможность интерактивного взаимодействия с проекционным устройством (отсутствие подсистемы обратной связи).The closest in technical essence to the claimed invention is a virtual image visualization system containing a wearable optical device in the form of a contact lens with a diffractive optical element transparent in the visible region of the spectrum and an associated projection device with an emitter, together providing the ability to direct the visible image formed by the specified emitter , into the user's eye (see publication CA2280022A1, class G02B 27/01, G02C 7/04, published 01/28/2001). The known system uses a diffractive optical element with a single hologram in a contact lens that directs a visible image from an emitter located, for example, on a cap/baseball cap or glasses (ie, at a constant angle to the user's eye in its base position). The main disadvantages of the known solution are the disappearance of the image when moving the eyes, as well as the impossibility of interactive interaction with the projection device (lack of a feedback subsystem).

Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание системы визуализации виртуального изображения, обеспечивающей возможность взаимодействия с объектами виртуальной реальности без потери возможности взаимодействия с реальной сценой.The technical problem is to eliminate these shortcomings and create a virtual image visualization system that provides the ability to interact with virtual reality objects without losing the ability to interact with the real scene.

Технический результат заключается в расширении возможностей взаимосвязи с виртуальным изображением (реализация подсистемы обратной связи для интерактивного взаимодействия с изображением), обеспечении возможности наблюдать виртуальное изображение при повороте глаз, расширении поля зрения с сохранением виртуального изображения, а также упрощении и облегчении проекционной системы. The technical result consists in expanding the possibilities of interaction with a virtual image (implementing a feedback subsystem for interactive interaction with the image), providing the ability to observe a virtual image when turning the eyes, expanding the field of view while preserving the virtual image, as well as simplifying and facilitating the projection system.

Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в системе визуализации виртуального изображения, содержащей носимое оптическое устройство с прозрачным в видимой области спектра дифракционным оптическим элементом и связанное с ним проекционное устройство с, по меньшей мере, одним излучателем, совместно обеспечивающие возможность направления видимого изображения, формируемого указанным излучателем, в глаз пользователя, проекционное устройство снабжено процессором и элементами обратной связи, управляемыми пользователем вручную, а дифракционный оптический элемент снабжён, по меньшей мере, двумя различными голограммами, обеспечивающими возможность направления в глаз пользователя изображения от излучателя, расположенного под углами θ+Δθ _i и θ-Δθ _i к указанному дифракционному оптическому элементу, где θ - угол, соответствующий базовому положению проекционного устройства в руках пользователя; Δθ _i - угол отклонения от базового положения, причём Δθ _i≥0, i - порядковый номер i=1…n, причём n≥2. Проекционное устройство может быть выполнено в виде джойстика, клавиатуры, смартфона или планшета, а элементы обратной связи - в виде манипуляторов, кнопок и/или сенсорных панелей. Проекционное устройство может быть снабжено излучателями лазерного монохроматического излучения в красной, зелёной и синей областях спектра, а каждая из указанных голограмм - соответственно красной, зелёной и синей компонентами. Проекционное устройство может быть снабжено блоком проводной и/или беспроводной связи, а также видеокартой, оперативной памятью, устройством хранения информации и источником питания. Носимое оптическое устройство может быть выполнено в виде контактной линзы, а голограммы - в виде голографических пленок, для которых Δθ _i составляет от 3° до 30°. Указанная контактная линза может быть снабжена элементом позиционирования на глазу пользователя или дифракционный оптический элемент указанной контактной линзы может быть снабжён голограммами, записанными для различной угловой ориентации линзы относительно оптической оси глаза пользователя. В одном варианте излучатель может быть установлен с возможностью изменения его направления излучения относительно проекционного устройства, а само проекционное устройство снабжено блоком слежения за положением глаз пользователя, выполненным с возможностью управления направлением излучения излучателя для сохранения угла (компенсации углового сдвига в реальном времени) между ним и дифракционным оптическим элементом во время использования системы визуализации. При этом излучатель может быть установлен на направляющей с возможностью изменения его пространственного расположения относительно проекционного устройства. В другом варианте проекционное устройство может быть снабжено множеством излучателей с различными направлениями излучения относительно указанного проекционного устройства и блоком слежения за положением глаз пользователя, выполненным с возможностью попеременного включения одного из указанных излучателей для сохранения угла между ним и дифракционным оптическим элементом во время использования системы визуализации. Блок слежения за положением глаз пользователя при этом может быть выполнен с возможностью переключения проекционного устройства в режим ожидания в случае выхода положения глаз пользователя за пределы заданного диапазона. Проекционное устройство при этом может быть снабжено блоком распознавания изображения, а блок слежения за положением глаз пользователя снабжён камерой, подключенной к указанному блоку распознавания изображения. Проекционное устройство может быть снабжено контейнером для хранения, очистки и/или подзарядки, по меньшей мере, одной указанной контактной линзы. Излучатель может быть выполнен с возможностью варьирования положения фокальной плоскости проецируемого изображения, а само проекционное устройство снабжено блоком определения расстояния до носимого оптического устройства. Носимое оптическое устройство снабжено идентификационной меткой, а проекционное устройство - блоком распознавания идентификационной метки. В одном варианте указанная идентификационная метка может быть выполнена в виде маркировки, например, штрих-код, bar-код или QR-код, а блок распознавания идентификационной метки при этом выполнен в виде модуля блока распознавания изображения, подключенного к камере. В другом варианте указанная идентификационная метка моет быть выполнена в виде NFC-метки или RFID-метки, а блок распознавания идентификационной метки при этом выполнен в виде соответствующего ридера. Идентификационная метка (12) и/или голограммы (10i) могут быть размешены внутри прозрачной в видимом диапазоне биосовместимой капсулы (13).The problem posed is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a virtual image visualization system containing a wearable optical device with a diffractive optical element transparent in the visible region of the spectrum and an associated projection device with at least one emitter, together providing the ability to direct the visible of the image formed by the specified emitter into the user's eye, the projection device is equipped with a processor and feedback elements manually controlled by the user, and the diffractive optical element is equipped with at least two different holograms that make it possible to direct images from the emitter located at angles into the user's eye θ+ Δ θ _i and θ- Δ θ _i to the specified diffractive optical element, where θ is the angle corresponding to the base position of the projection device in the hands of the user; Δ θ _i is the angle of deviation from the base position, and Δ θ _i ≥0, i is the serial number i =1… n , and n ≥2. The projection device can be made in the form of a joystick, keyboard, smartphone or tablet, and the feedback elements can be in the form of manipulators, buttons and/or touch panels. The projection device can be equipped with emitters of laser monochromatic radiation in the red, green and blue regions of the spectrum, and each of these holograms - with red, green and blue components, respectively. The projection device can be equipped with a wired and/or wireless communication unit, as well as a video card, RAM, storage device and power source. A wearable optical device can be made in the form of a contact lens, and holograms can be made in the form of holographic films, for which Δ θ _i ranges from 3° to 30°. Said contact lens may be provided with a positioning element on the user's eye, or the diffractive optical element of said contact lens may be provided with holograms recorded for different angular orientations of the lens relative to the optical axis of the user's eye. In one embodiment, the emitter can be installed with the ability to change its direction of radiation relative to the projection device, and the projection device itself is equipped with a tracking unit for the position of the user's eyes, configured to control the direction of radiation of the emitter to maintain the angle (compensation for angular shift in real time) between it and diffractive optical element while using the imaging system. In this case, the emitter can be installed on a guide with the possibility of changing its spatial location relative to the projection device. In another embodiment, the projection device may be equipped with a plurality of emitters with different directions of radiation relative to the specified projection device and a unit for tracking the position of the user's eyes, configured to alternately turn on one of these emitters to maintain the angle between it and the diffractive optical element during use of the imaging system. The unit for tracking the position of the user's eyes can be configured to switch the projection device to standby mode if the position of the user's eyes goes beyond a specified range. In this case, the projection device can be equipped with an image recognition unit, and the unit for tracking the position of the user's eyes is equipped with a camera connected to the specified image recognition unit. The projection device may be provided with a container for storing, cleaning and/or recharging at least one of said contact lenses. The emitter can be configured to vary the position of the focal plane of the projected image, and the projection device itself is equipped with a unit for determining the distance to the wearable optical device. The wearable optical device is equipped with an identification mark, and the projection device is equipped with an identification mark recognition unit. In one embodiment, said identification mark can be made in the form of a marking, for example, a bar code, bar code or QR code, and the identification mark recognition unit is made in the form of an image recognition unit module connected to the camera. In another embodiment, the specified identification mark can be made in the form of an NFC tag or RFID tag, and the identification mark recognition unit is made in the form of a corresponding reader. An identification tag (12) and/or holograms (10i) may be placed within a visible-transparent, biocompatible capsule (13).

На фиг.1 представлена общая схема предлагаемой системы с проекционным устройством в виде джойстика;Figure 1 shows a general diagram of the proposed system with a projection device in the form of a joystick;

на фиг.2 - то же с проекционным устройством в виде клавиатуры;figure 2 - the same with a projection device in the form of a keyboard;

на фиг.3 - график угловой селективности одной голограммы;Fig. 3 is a graph of the angular selectivity of one hologram;

на фиг.4 - схема взаимодействия пользователя с предлагаемой системой визуализации в базовом положении, общий вид;Fig. 4 is a diagram of user interaction with the proposed visualization system in the basic position, general view;

на фиг.5 - то же, что на фиг.4, вид сверху;Fig.5 is the same as in Fig.4, top view;

на фиг.6 - то же, что на фиг.5, вид сбоку;Fig.6 is the same as in Fig.5, side view;

на фиг.7 - схема взаимодействия пользователя с предлагаемой системой визуализации в положении, отклонённом от базового в вертикальной плоскости на Δθ, когда Δθ ₁=0, вид сбоку;Fig. 7 is a diagram of user interaction with the proposed visualization system in a position deviated from the base one in the vertical plane by Δ θ when Δ θ ₁ =0, side view;

на фиг.8 - схема взаимодействия пользователя с предлагаемой системой визуализации в положении, отклонённом от базового в горизонтальной плоскости на Δθ, когда Δθ ₁≠0, вид сверху;Fig. 8 is a diagram of user interaction with the proposed visualization system in a position deviated from the base one in the horizontal plane by Δ θ when Δ θ ₁ ≠0, top view;

на фиг.9 - вариант выполнения носимого устройства в виде контактной линзы с тремя плоскими голографическими плёнками;Fig. 9 is an embodiment of a wearable device in the form of a contact lens with three flat holographic films;

на фиг.10 - вариант выполнения носимого устройства в виде контактной линзы с множеством плоских голографических плёнок;Fig. 10 is an embodiment of a wearable device in the form of a contact lens with a plurality of flat holographic films;

на фиг.11 - вариант выполнения носимого устройства в виде контактной линзы с тремя голографическими плёнками сферической формы;Fig. 11 is an embodiment of a wearable device in the form of a contact lens with three holographic films of a spherical shape;

на фиг.12 - вариант выполнения носимого устройства в виде контактной линзы с множеством голографических плёнок сферической формы;Fig. 12 is an embodiment of a wearable device in the form of a contact lens with a plurality of holographic films of spherical shape;

на фиг.13 - вариант выполнения проекционного устройства в виде джойстика с подвижным излучателем на направляющей;Fig. 13 is an embodiment of a projection device in the form of a joystick with a movable emitter on a guide;

на фиг.14 - вариант выполнения проекционного устройства в виде клавиатуры с множеством излучателей с различными направлениями излучения;Fig. 14 is an embodiment of a projection device in the form of a keyboard with multiple emitters with different radiation directions;

на фиг.15 представлено носимое оптическое устройство в виде контактной линзы с элементом позиционирования и идентификационной меткой;Fig. 15 shows a wearable optical device in the form of a contact lens with a positioning element and an identification mark;

на фиг.16 - сценарий использования предлагаемой системы визуализации виртуального изображения в вагоне метро; Fig. 16 is a scenario for using the proposed virtual image visualization system in a subway car;

на фиг.17 - сценарий использования предлагаемой системы визуализации виртуального изображения на станции;Fig. 17 is a scenario for using the proposed virtual image visualization system at a station;

на фиг.18 - сценарий использования предлагаемой системы визуализации виртуального изображения в кафе.Fig. 18 is a scenario for using the proposed virtual image visualization system in a cafe.

Предлагаемая система визуализации виртуального изображения (фиг.1-2) состоит из пассивного носимого оптического устройства (1) и активного проекционного устройства (2), которые совместно обеспечивают возможность направления видимого виртуального изображения в глаз (3) пользователя. Носимое оптическое устройство (1) может быть выполнено в виде контактных линз или очков с дифракционным оптическим элементом (10) на основе голограмм (например, объёмные фазовые внеосевые пропускающие голограммы или голограммы Лейта-Упатниекса). Проекционное устройство (2) выполняют, например, в виде джойстика, клавиатуры, смартфона, планшета, электронной книги или ноутбука. На чертежах исключительно для упрощения визуализации представлены примеры только с носимым оптическим устройством (1) в виде контактной линзы и проекционным устройством (2) в виде джойстика или клавиатуры, не ограничивающие однако существо предлагаемого решения.The proposed virtual image visualization system (Fig. 1-2) consists of a passive wearable optical device (1) and an active projection device (2), which together provide the ability to direct a visible virtual image to the user's eye (3). A wearable optical device (1) can be made in the form of contact lenses or glasses with a diffractive optical element (10) based on holograms (for example, volumetric phase off-axis transmission holograms or Leith-Upatnieks holograms). The projection device (2) is made, for example, in the form of a joystick, keyboard, smartphone, tablet, e-reader or laptop. In the drawings, solely to simplify visualization, examples are presented only with a wearable optical device (1) in the form of a contact lens and a projection device (2) in the form of a joystick or keyboard, but do not limit the essence of the proposed solution.

В ходе использования проекционное устройство (2) размещается в руках пользователя и формирует виртуальное видимое изображение с помощью, по меньшей мере, одного излучателя (20). Излучатель (2) представляет собой, например лазерный диодный проектор, DLP, SLM-проектор и т.д.During use, the projection device (2) is placed in the user's hands and forms a virtual visible image using at least one emitter (20). The emitter (2) is, for example, a laser diode projector, a DLP projector, an SLM projector, etc.

В одном варианте проекционное устройство (2) может быть выполнено в виде самостоятельного независимого гаджета, снабженного собственной видеокартой, оперативной памятью, устройством хранения информации и источником питания (батарейкой, аккумулятором и т.д.) для автономной работы, а также блоком проводной и/или беспроводной связи для выхода в Интернет. В другом варианте для снижения массогабаритных параметров проекционное устройство (2) может представлять собой только приёмо-передающий узел, а вся обработка информации может происходить на дополнительном устройстве-компаньоне (например, смартфоне или компьютере) или на удалённом сервере, обмен данными с которым происходит с помощью блока проводной и/или беспроводной связи.In one embodiment, the projection device (2) can be made in the form of a separate independent gadget, equipped with its own video card, RAM, information storage device and power source (battery, accumulator, etc.) for autonomous operation, as well as a wired and/or or wireless connection to access the Internet. In another embodiment, to reduce weight and size parameters, the projection device (2) can be only a receiving-transmitting node, and all information processing can take place on an additional companion device (for example, a smartphone or computer) or on a remote server, with which data is exchanged with using a wired and/or wireless communication unit.

В случае использования в предлагаемой системе визуализации носимого оптического устройства (1) в виде контактной линзы, проекционное устройство (2) снабжают контейнером (24) для её хранения, очистки и/или электрической подзарядки.If a wearable optical device (1) in the form of a contact lens is used in the proposed visualization system, the projection device (2) is equipped with a container (24) for its storage, cleaning and/or electrical recharging.

Для обеспечения интерактивной обратной связи с пользователем проекционное устройство (2) снабжают процессором и элементами (21) обратной связи, управляемыми пользователем вручную, например, манипуляторами, кнопками и/или сенсорными панелями. Такое выполнение позволяет пользователю напрямую взаимодействовать с виртуальным изображением: пользоваться элементами виртуального меню, перемещать виртуальные объекты по полю зрения, набирать текст и т.д. Однако, в реальных условиях удержание проекционного устройства (2) в руках неизбежно приводит к его постоянному пространственному смещению (угловому или линейному перемещению, качанию, дрожанию и т.д.), что ведёт к потере виртуального изображения ввиду небольшой угловой селективности (FWHM- full width at half maximum - ширина на полувысоте) - голограммы (порядка 1-4°, фиг.3).To provide interactive feedback to the user, the projection device (2) is equipped with a processor and feedback elements (21) manually controlled by the user, for example, manipulators, buttons and/or touch panels. This implementation allows the user to directly interact with the virtual image: use virtual menu elements, move virtual objects across the field of view, type text, etc. However, in real conditions, holding the projection device (2) in the hands inevitably leads to its constant spatial displacement (angular or linear movement, rocking, shaking, etc.), which leads to the loss of the virtual image due to small angular selectivity (FWHM-full width at half maximum - width at half maximum) - holograms (about 1-4°, Fig. 3).

Для компенсации этого эффекта и расширения диапазона рабочих углов взаимного положения носимого оптического устройства (1) и проекционного устройства (2) прозрачный в видимой области спектра дифракционный оптический элемент (10) снабжают двумя или более различными голограммами (10i). Эти голограммы (10i) обеспечивают возможность направления в глаз (3) пользователя изображения от излучателя (20), расположенного под углами θ+Δθ _i и θ-Δθ _i к указанному дифракционному оптическому элементу (10). Здесь θ - угол, соответствующий базовому положению проекционного устройства (2) в руках пользователя, т.е. угол между базовой линией (направлением взгляда) и направлением излучения от проекционного устройства (2), а угол отклонения от базового положения Δθ _i≥0 (i - порядковый номер i=1…n). Угол θ может быть одинаковым (средним) для обоих глаз (3) или носимое оптическое устройство (1) может иметь независимые правый и левый элементы со своим θ для обеспечения возможность проекционного устройства (2) в 3D режиме. Технический результат достигается уже при наличие двух таких голограмм (10i), когда для n=1, а Δθ _i≠ 0. Однако для повышения комфортности использования предлагаемой системы визуализации целесообразно использовать большее число голограмм, например, n=11.To compensate for this effect and expand the range of operating angles of the relative position of the wearable optical device (1) and the projection device (2), the diffractive optical element (10), transparent in the visible region of the spectrum, is equipped with two or more different holograms (10i). These holograms (10i) provide the ability to direct an image to the user's eye (3) from the emitter (20), located at angles θ+ Δ θ _i and θ- Δ θ _i to the specified diffractive optical element (10). Here θ is the angle corresponding to the base position of the projection device (2) in the user’s hands, i.e. the angle between the base line (viewing direction) and the direction of radiation from the projection device (2), and the angle of deviation from the base position Δ θ _i ≥0 (i is the serial number i =1… n ). The angle θ may be the same (average) for both eyes (3) or the wearable optical device (1) may have independent right and left elements with their own θ to enable the projection device (2) in 3D mode. The technical result is achieved already in the presence of two such holograms (10i), when for n = 1, and Δ θ _i ≠ 0. However, to increase the comfort of using the proposed visualization system, it is advisable to use a larger number of holograms, for example, n = 11.

Поскольку в силу физиологической конвергенции в горизонтальной плоскости глаза (3) более подвижны, чем в вертикальной, в первую очередь целесообразно сформировать голограммы (10i) для углов с Δθ _i в горизонтальной плоскости, т.е. при повороте проекционного устройства в руках пользователя влево-вправо относительно его центральной оси по окружности радиуса R (фиг.8). Для упрощения дальнейшего описания ниже подразумевается именно этот вариант выполнения, что тем не менее не ограничивает возможность использования предлагаемого решения для случая вертикального перемещения проекционного устройства (2) в руках пользователя (фиг. 7), а также для случая одновременного перемещения во всех направлениях.Since, due to physiological convergence, the eyes (3) are more mobile in the horizontal plane than in the vertical plane, it is first of all advisable to form holograms (10i) for angles with Δ θ _i in the horizontal plane, i.e. when the projection device is rotated in the user's hands left and right relative to its central axis along a circle of radius R (Fig. 8). To simplify the further description, this particular embodiment is implied below, which nevertheless does not limit the possibility of using the proposed solution for the case of vertical movement of the projection device (2) in the hands of the user (Fig. 7), as well as for the case of simultaneous movement in all directions.

В одном из вариантов выполнения дифракционный оптический элемент (10) может быть сформирован следующим образом.In one embodiment, the diffractive optical element (10) can be formed as follows.

В первую очередь записывают центральную (базовую) голограмму (101), соответствующую углу падения θ (Δθ ₁ = 0) излучения с длиной волны λ_G от проекционного устройства (2), расположенного в базовом положении в согнутых руках пользователя. Голограмму (101) записывают в фоторефрактивном материале при аналогичной геометрии. В процессе использования дифрагированного на голограмме (101) излучение от излучателя (2) заворачивается и направляется вдоль оптической оси глаза (3) пользователя, формируя на сетчатке чёткое изображение. Чёткость изображения сохраняется и при небольшом смещении излучателя (20) на несколько градусов. Более существенное смещение приводить к падению дифракционной эффективности (снижению яркости виртуального дисплея) в соответствии с угловой селективностью голограммы (фиг.3). Например, монохромная голограмма (101), записанная в фоторефрактивном полимерном (фотополимеры Covestro Bayfall HX120/HX200, Beijing Hope Rainbow Technologies Gj-01/Gj-03) слое толщиной 10-20 мкм (преимущественно 15 мкм), будет иметь угловую селективность 1.5-4° (преимущественно 2.5°). Это означает, что смещение излучателя (20) на Δθ _i = 0.75-2° (преимущественно 1.25°) будет приводить к уменьшению дифракционной эффективности (яркости виртуального дисплея) на 50%, что значительно усложняет дальнейшее взаимодействие с проекционным устройством (2).First of all, the central (base) hologram (101) is recorded, corresponding to the angle of incidence θ ( Δθ ₁ = 0) of radiation with wavelength λ _G from the projection device (2), located in the base position in the user’s bent arms. The hologram (101) is recorded in a photorefractive material with a similar geometry. In the process of using the radiation diffracted on the hologram (101), the radiation from the emitter (2) is wrapped and directed along the optical axis of the user’s eye (3), forming a clear image on the retina. Image clarity is maintained even with a slight shift of the emitter (20) by a few degrees. A more significant shift leads to a drop in diffraction efficiency (a decrease in the brightness of the virtual display) in accordance with the angular selectivity of the hologram (Fig. 3). For example, a monochrome hologram (101), recorded in a photorefractive polymer (Covestro Bayfall HX120/HX200 photopolymers, Beijing Hope Rainbow Technologies Gj-01/Gj-03) layer with a thickness of 10-20 μm (mainly 15 μm), will have an angular selectivity of 1.5- 4° (mostly 2.5°). This means that a displacement of the emitter (20) by Δθ _i = 0.75-2° (mainly 1.25°) will lead to a decrease in diffraction efficiency (virtual display brightness) by 50%, which significantly complicates further interaction with the projection device (2).

Для компенсации смещения проекционного устройства (2), например, на Δθ ₂=3° на дифракционном оптическом элементе (10) записывают ещё пару голограмм (102 и 102’) (фиг.9, 11). Эти голограммы (102 и 102’) записывают с помощью схем записи с углами θ+Δθ ₂ и θ-Δθ ₂ соответственно. За счёт этого при смещении проекционного устройства (2) в положение θ+Δθ ₂ поворот изображения от излучателя (2) будет обеспечиваться уже голограммой (102), и изображение от голограммы (101) пропадёт из поля зрения.To compensate for the displacement of the projection device (2), for example, at Δ θ ₂ =3°, a couple more holograms (102 and 102') are recorded on the diffractive optical element (10) (Fig. 9, 11). These holograms (102 and 102') are recorded using recording circuits with angles θ+ Δ θ ₂ and θ- Δ θ ₂ , respectively. Due to this, when the projection device (2) is shifted to the position θ+ Δ θ ₂ , the rotation of the image from the emitter (2) will be provided by the hologram (102), and the image from the hologram (101) will disappear from the field of view.

Аналогично записывают голограммы для Δθ _i = 6°, 9°, 12°, 15°, 18°, 21°, 24°, 27° и 30°. Для упрощения процедуры, каждая из голограмм (10i) может быть записана на собственной фотополимерной плёнке, а дифракционный оптический элемент (1) впоследствии сформирован в виде сэндвич-структуры (фиг.10, 12).Holograms for Δ are recorded similarlyθ _i = 6°, 9°, 12°, 15°, 18°, 21°, 24°, 27° and 30°. To simplify the procedure, each of the holograms (10i) can be recorded on its own photopolymer film, and the diffractive optical element (1) is subsequently formed in the form of a sandwich structure (Fig. 10, 12).

Таким образом, наличие нескольких голограмм (10i), записанных для различных углов θ+Δθ _i и θ-Δθ _i падения излучения, обеспечивает возможность пользования проекционным устройством (2) при удержании его в руках и его пространственным смещением при постоянном интерактивном взаимодействии с виртуальным изображением.Thus, the presence of several holograms (10i), recorded for different angles θ+ Δ θ _i and θ- Δ θ _i of radiation incidence, makes it possible to use the projection device (2) while holding it in the hands and its spatial displacement during constant interactive interaction with virtual image.

Для формирования цветного виртуального изображения проекционное устройство (2) снабжают излучателями (20) лазерного монохроматического излучения в красной (201), зелёной (202) и синей (203) областях спектра с длинами волн λ_R, λ_G и λ_B соответственно (например, с λ_R = 633 нм, λ_G = 532 нм, λ_B = 405 нм). Поскольку для разных длин волн излучения в схеме записи с одним и тем же углом θ должны использоваться соответственно разные источники излучения, каждую из указанных голограмм (10i) снабжают соответственно красной (10i1), зелёной (10i2) и синей (10i3) компонентами с собственным периодом дифракционной решётки. Указанные компоненты могут также представлять собой различные плёнки (альтернативно - тонкие стекла, например, фото-термо-рефрактивные стекла) или быть записаны на одной плёнке с использованием полихромной схемы записи.To form a color virtual image, the projection device (2) is equipped with emitters (20) of laser monochromatic radiation in the red (201), green (202) and blue (203) regions of the spectrum with wavelengths λ _R , λ _G and λ _B , respectively (for example, with λ _R = 633 nm, λ _G = 532 nm, λ _B = 405 nm). Since for different wavelengths of radiation in a recording circuit with the same angle θ , correspondingly different radiation sources must be used, each of the indicated holograms (10i) is provided with red (10i1), green (10i2) and blue (10i3) components with their own period, respectively diffraction grating. These components may also be different films (alternatively thin glasses, such as photo-thermo-refractive glasses) or recorded on a single film using a polychrome recording circuit.

Поскольку при записи голограммы (10i) пространственное положение дифракционного оптического элемента (10) имеет принципиальное значение, при выполнении носимого оптического устройства (1) в виде контактной линзы необходимо решить проблему его возможного поворота на глазу (3) пользователя. Для этого указанная контактная линза может быть снабжена элементом (11) позиционирования на глазу (3) пользователя (фиг.15). В альтернативном варианте дифракционный оптический элемент (10) может быть снабжён голограммами, записанными для различной угловой ориентации линзы относительно оптической оси глаза пользователя.Since the spatial position of the diffractive optical element (10) is of fundamental importance when recording a hologram (10i), when making a wearable optical device (1) in the form of a contact lens, it is necessary to solve the problem of its possible rotation on the user’s eye (3). For this purpose, said contact lens can be provided with a positioning element (11) on the eye (3) of the user (Fig. 15). Alternatively, the diffractive optical element (10) may be equipped with holograms recorded for different angular orientations of the lens relative to the optical axis of the user's eye.

В процессе использования предлагаемой системы визуализации, например, для компьютерных игр за счёт сильного смещения головы и/или глаз (3) пользователя, а значит и голограмм (10i), передаваемое излучателем (20) изображение может геометрически перестать попадать на сетчатку пользователя. В этом случае для ещё большего расширения диапазона допустимого взаимного положения носимого оптического устройства (1) и проекционного устройства (2) дополнительно может быть использованы следующие принципы подстройки проецируемого изображения (особенно актуальны для систем с контактными линзами).In the process of using the proposed visualization system, for example, for computer games, due to the strong displacement of the head and/or eyes (3) of the user, and therefore the holograms (10i), the image transmitted by the emitter (20) may geometrically stop falling on the user’s retina. In this case, to further expand the range of permissible relative positions of the wearable optical device (1) and the projection device (2), the following principles for adjusting the projected image (especially relevant for systems with contact lenses) can be additionally used.

При одном варианте изменение пространственной конфигурации устройств (1), (2) предлагаемой системы визуализации компенсируется путём изменения угла наклона передаваемого изображения ( - условный угол наклона оптической оси излучателя (20) к главной плоскости проекционного устройства (2), по существу является вектором). Для этого излучатель (20) устанавливают с возможностью изменения его направления излучения (оптической оси) относительно проекционного устройства (2), т.е. по сути монтируют на приводном шарнире. Этот шарнир управляется процессором проекционного устройства (2), благодаря чему у системы появляется возможность управления направлением излучения излучателя (20) для сохранения угла между ним и дифракционным оптическим элементом (10) во время использования системы визуализации.In one option, changes in the spatial configuration of devices (1), (2) of the proposed visualization system are compensated by changing the angle of inclination transmitted image ( - the conventional angle of inclination of the optical axis of the emitter (20) to the main plane of the projection device (2), essentially a vector). To do this, the emitter (20) is installed with the possibility of changing its direction of radiation (optical axis) relative to the projection device (2), i.e. essentially mounted on a drive joint. This hinge is controlled by the processor of the projection device (2), allowing the system to control the direction of the emitter (20) to maintain the angle between it and the diffractive optical element (10) during use of the imaging system.

Перерасчёт требуемого угла может быть проведён при наличии информации о положении самого проекционного устройства (2) - что может быть выполнено на основе обычных гироскопических систем, - и относительного положения устройств (1) и (2) - для чего необходимо разработать дополнительные узлы оборудования. Для определения относительного положения проекционное устройство (2) можно снабдить блоком (22) слежения за положением глаз (3) пользователя (eye-tracking) с камерой (220), подключенной к блоку (23) распознавания изображения.Recalculation of the required angle can be carried out if there is information about the position of the projection device itself (2) - which can be done on the basis of conventional gyroscopic systems - and the relative position of devices (1) and (2) - for which it is necessary to develop additional equipment units. To determine the relative position, the projection device (2) can be equipped with an eye-tracking unit (22) with a camera (220) connected to the image recognition unit (23).

Ещё большей вариативности геометрии такой системы визуализации можно достичь, если установить излучатель (20) на направляющей (23). В такой конструкции дополнительно можно изменять пространственное расположение излучателя (20) относительно проекционного устройства (2) и ещё более эффективно сохранять исходный угол θ для голограмм (10i) в процессе использования системы. Для обеспечения безопасности использования проекционное устройство (2) может быть снабжено элементами автоматического прерывания перемещения излучателя (20) или излучатель (20) и направляющие (23) могут быть расположены внутри корпуса проекционного устройства (2) .Even greater variability in the geometry of such a visualization system can be achieved by installing the emitter (20) on the guide (23). In such a design, it is additionally possible to change the spatial location of the emitter (20) relative to the projection device (2) and even more effectively maintain the original angle θ for holograms (10i) during use of the system. To ensure safe use, the projection device (2) can be equipped with elements for automatically interrupting the movement of the emitter (20) or the emitter (20) and guides (23) can be located inside the body of the projection device (2).

В другом варианте проекционное устройство (2) может быть снабжено множеством излучателей (20) с различными направлениями излучения. В этом случае проекционное устройство (2) выполняют с возможностью попеременного включения посредством процессора одного из указанных излучателей (20) для сохранения исходного угла θ между ним и дифракционным оптическим элементом (10) во время использования системы визуализации. Указанный вариант также используется совместно с блоком (22) слежения за положением глаз (3) пользователя.In another embodiment, the projection device (2) can be equipped with a plurality of emitters (20) with different directions radiation. In this case, the projection device (2) is configured to alternately switch on one of these emitters (20) by means of a processor to maintain the original angle θ between it and the diffractive optical element (10) during use of the imaging system. This option is also used in conjunction with a block (22) for tracking the position of the user's eyes (3).

Для компенсации продольного перемещения устройств (1), (2) вдоль соединяющей их прямой - т.е. при сохранении исходного угла θ, но изменении расстояния L (что также важно при записи голограммы), - излучатель (20) выполняют с возможностью варьирования положения фокальной плоскости проецируемого изображения. При этом само проекционное устройство (2) должно быть снабжено блоком определения расстояния L до носимого оптического устройства (1).To compensate for the longitudinal movement of devices (1), (2) along the straight line connecting them - i.e. while maintaining the original angle θ , but changing the distance L (which is also important when recording a hologram), the emitter (20) is made with the ability to vary the position of the focal plane of the projected image. In this case, the projection device (2) itself must be equipped with a unit for determining the distance L to the wearable optical device (1).

Тем не менее, какие бы системы компенсации ни были использованы, существует такое взаимное положение устройств (1) и (2), при котором попадание изображения от излучателя (20) в глаз (3) пользователя физически невозможно. В этом случае систему визуализации целесообразно снабдить возможностью автоматического перехода проекционного устройства (2) в режим ожидания по соответствующему сигналу от блока (22) слежения (в случае выхода положения глаз (3) пользователя за пределы заданного углового или пространственного диапазона).However, no matter what compensation systems are used, there is such a relative position of devices (1) and (2) that it is physically impossible for the image from the emitter (20) to enter the user’s eye (3). In this case, it is advisable to provide the visualization system with the ability to automatically switch the projection device (2) to standby mode upon a corresponding signal from the tracking unit (22) (if the position of the user's eyes (3) goes beyond the specified angular or spatial range).

Замыкание носимого оптического устройства (1) и проекционного устройства (2) в закрытую систему может быть обеспечено путём формирования между ними зашифрованного канала обмена данными. Для этого носимое оптическое устройство (1) снабжают особой идентификационной меткой (12), а проекционное устройство (2) - блоком (25) распознавания этой идентификационной метки (12). Таким образом может быть сформирована однозначная связь между устройствами (1), (2) одного конкретного набора, формирующего систему визуализации, и/или внутри семейства устройств (1), (2) одного производителя.The closure of a wearable optical device (1) and a projection device (2) into a closed system can be ensured by forming an encrypted data exchange channel between them. To do this, the wearable optical device (1) is equipped with a special identification mark (12), and the projection device (2) is equipped with a recognition unit (25) for this identification mark (12). In this way, an unambiguous connection can be formed between devices (1), (2) of one specific set that forms the visualization system, and/or within a family of devices (1), (2) of the same manufacturer.

В одном варианте идентификационная метка (12) может быть выполнена в виде маркировки: штрих-кода, bar-кода или QR-кода, которые напечатаны или выгравированы на поверхности носимого оптического устройства. В этом случае блок (25) распознавания идентификационной метки целесообразно выполнять в виде специального модуля блока (23) распознавания изображения, подключенного к той же камере (220).In one embodiment, the identification mark (12) may be in the form of a bar code, bar code or QR code that is printed or engraved on the surface of the wearable optical device. In this case, it is advisable to implement the identification mark recognition block (25) in the form of a special module of the image recognition block (23) connected to the same camera (220).

В другом варианте указанная идентификационная метка (12) может быть выполнена в виде NFC-метки или RFID-метки. Тогда блок (23) распознавания идентификационной метки выполняют в виде соответствующего ридера, ассортимент которых широко представлен на рынке.In another embodiment, said identification tag (12) can be made in the form of an NFC tag or an RFID tag. Then the identification mark recognition unit (23) is made in the form of a corresponding reader, the range of which is widely represented on the market.

Для обеспечения биологической безопасности голограммы (10i) и/или метка (12) могут быть размешены внутри прозрачной в видимом диапазоне биосовместимой капсулы (13).To ensure biological safety, the holograms (10i) and/or the label (12) can be placed inside a biocompatible capsule (13), transparent in the visible range.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно расширить возможности взаимодействия с виртуальным изображением и может быть использована в качестве системы визуализации для компьютерных игр, чтения информации (в т.ч. электронной почты), изучения технической документации, просмотр фильмов, виртуальных музеев, выставок и т.д.The proposed invention allows us to significantly expand the possibilities of interaction with a virtual image and can be used as a visualization system for computer games, reading information (including email), studying technical documentation, watching films, virtual museums, exhibitions, etc.

Пример 1.Example 1.

Носимое оптическое устройство изготовили в виде контактной линзы с дифракционным оптическим элементом из трёх голограмм с угловой селективностью 2° (FWHM). Голограммы были записаны в полимерном фоторефрактивном слое толщиной 15 мкм под разные углы восстановления: 42°, 44° и 46° соответственно (т.е. θ = 44°, Δθ ₁ =0, Δθ ₂ = 2°). Каждая голограмма выполнена цветной и состоит из трёх согласованных монохромных компонент (дифракционных решёток) со своим периодом, рассчитанным под длину волны 407 нм (B), 532 нм (G) и 633 нм (R) соответственно. В ходе использования излучатель проекционного устройства визуализирует чёткое цветное виртуальное изображение при углах наклона излучателя к глазу пользователя в диапазоне θ = 41-47°.The wearable optical device was made in the form of a contact lens with a diffractive optical element of three holograms with 2° angular selectivity (FWHM). Holograms were recorded in a polymer photorefractive layer 15 μm thick at different recovery angles: 42°, 44° and 46°, respectively (i.e. θ = 44° , Δ θ ₁ = 0, Δ θ ₂ = 2°). Each hologram is made in color and consists of three matched monochrome components (diffraction gratings) with their own period, calculated for a wavelength of 407 nm (B), 532 nm (G) and 633 nm (R), respectively. During use, the emitter of the projection device visualizes a clear color virtual image at angles of inclination of the emitter to the user’s eye in the range θ = 41-47°.

Пример 2.Example 2.

Носимое оптическое устройство изготовили в виде контактной линзы с дифракционным оптическим элементом из четырёх голограмм с угловой селективностью 3° (FWHM). Голограммы были записаны в полимерном фоторефрактивном слое толщиной 10 мкм под разные углы восстановления: две под 32° и две под 38° соответственно (т.е. θ = 35°, Δθ ₁ = 3°). В паре голограмм одним и тем же углом восстановления, одна записана под дистанцию от излучателя до глаза пользователя: расстояние L = 450 мм, а другая - под L = 500 мм. Каждая голограмма выполнена монохромной под длину волны 532 нм (G). В ходе использования излучатель проекционного устройства визуализирует чёткое монохромное виртуальное изображение при углах наклона излучателя к глазу пользователя в диапазоне θ = 30-40° и L = 425-525 мм.The wearable optical device was made in the form of a contact lens with a diffractive optical element of four holograms with angular selectivity of 3° (FWHM). The holograms were recorded in a 10 µm thick polymer photorefractive layer at different recovery angles: two at 32° and two at 38°, respectively (i.e. θ = 35° , Δθ ₁ = 3 °). In a pair of holograms with the same reconstruction angle, one is recorded at the distance from the emitter to the user’s eye: distance L = 450 mm, and the other at L = 500 mm. Each hologram is made monochrome at a wavelength of 532 nm (G). During use, the emitter of the projection device visualizes a clear monochrome virtual image at angles of inclination of the emitter to the user’s eye in the range θ = 30-40° and L = 425-525 mm.

Пример 3.Example 3.

Носимое оптическое устройство изготовили в виде контактной линзы с дифракционным оптическим элементом из четырёх голограмм с угловой селективностью 1.5° (FWHM). Голограммы были записаны в полимерном фоторефрактивном слое толщиной 20 мкм под разные углы восстановления: две под 40° и две под 43° соответственно (т.е. θ = 41.5°, Δθ ₁ = 1.5°). В паре голограмм одним и тем же углом восстановления, одна записана под дистанцию от излучателя до глаза пользователя: расстояние L = 400 мм, а другая - под L = 420 мм. Каждая голограмма выполнена цветной и состоит из трёх согласованных монохромных комнпонет (дифракционных решёток) со своим периодом, рассчитанным под длину волны 407 нм (B), 532 нм (G) и 633 нм (R) соответственно. В ходе использования излучатель проекционного устройства визуализирует чёткое цветное виртуальное изображение при углах наклона излучателя к глазу пользователя в диапазоне θ = 39.25-43.75° и L = 390-430 мм.The wearable optical device was made in the form of a contact lens with a diffractive optical element of four holograms with angular selectivity of 1.5° (FWHM). The holograms were recorded in a 20 µm thick polymer photorefractive layer at different recovery angles: two at 40° and two at 43°, respectively (i.e. θ = 41.5° , Δθ ₁ = 1.5 °). In a pair of holograms with the same reconstruction angle, one is recorded at the distance from the emitter to the user’s eye: distance L = 400 mm, and the other at L = 420 mm. Each hologram is made in color and consists of three matched monochrome components (diffraction gratings) with their own period, calculated for a wavelength of 407 nm (B), 532 nm (G) and 633 nm (R), respectively. During use, the emitter of the projection device visualizes a clear color virtual image at angles of inclination of the emitter to the user’s eye in the range θ = 39.25-43.75° and L = 390-430 mm.

Claims

1. A virtual image visualization system containing

a wearable optical device (1) with a diffractive optical element (10) transparent in the visible spectrum and

associated projection device (2) with at least one emitter (20),

jointly providing the ability to direct the visible image formed by the specified emitter (20) into the eye (3) of the user,

characterized in that

the projection device (2) is equipped with a processor and feedback elements (21) manually controlled by the user,

and the diffractive optical element (10) is equipped with at least two different holograms (10i), providing the ability to direct an image to the user’s eye (3) from the emitter located at angles θ+Δθ _i and θ - Δθ _i to the specified diffractive optical element,

where θ is the angle corresponding to the basic position of the projection device (2) in the user’s hands;

Δθ _i – angle of deviation from the central position, and Δθ _i ≥0,

i - serial number i =1... n .

2. The visualization system according to claim 1, characterized in that the projection device (2) is made in the form of a joystick, keyboard, smartphone, tablet, e-reader or laptop, and the feedback elements (21) are made in the form of manipulators, buttons and/or touch panels.

3. The visualization system according to claim 1, characterized in that the projection device (2) is equipped with emitters (20) of laser monochromatic radiation in the red (201), green (202) and blue (203) regions of the spectrum, and each of these holograms ( 10i) is equipped with red (10i1), green (10i2) and blue (10i3) components, respectively.

4. Visualization system according to claim 1, characterized in that the projection device (2) is equipped with a wired and/or wireless communication unit.

5. The visualization system according to claim 1, characterized in that the projection device (2) is equipped with a video card, RAM, a storage device and a power source.

6. The visualization system according to claim 1, characterized in that the wearable optical device (1) is made in the form of a contact lens, and the holograms (10i) are in the form of holographic films, for which Δθ _i ranges from 3 to 30°.

7. An imaging system according to claim 6, characterized in that said contact lens is provided with a positioning element (11) on the eye (3) of the user.

8. The imaging system according to claim 6, characterized in that the diffractive optical element (10) of said contact lens is equipped with holograms recorded for different angular orientations of the lens relative to the optical axis of the user's eye (3).

9. The visualization system according to claim 6, characterized in that the emitter (20) is installed with the ability to change its direction of radiation relative to the projection device (2), and the projection device (2) itself is equipped with a block (22) for tracking the position of the eyes (3) user, configured to control the direction of radiation of the emitter (20) to maintain the angle between it and the diffractive optical element (10) during use of the imaging system.

10. The visualization system according to claim 9, characterized in that the emitter (20) is mounted on a guide (23) with the possibility of changing its spatial location relative to the projection device (2).

11. The visualization system according to claim 6, characterized in that the projection device (2) is equipped with a plurality of emitters (20) with different directions of radiation relative to the specified projection device (2) and a block (22) for tracking the position of the user’s eyes (3), made with the possibility of alternately switching on one of these emitters (20) to maintain the angle between it and the diffractive optical element (10) while using the imaging system.

12. Visualization system according to any one of claims 9-11, characterized in that the unit (22) for tracking the position of the user’s eyes (3) is configured to switch the projection device (2) to standby mode if the position of the user’s eyes (3) is lost outside the specified range.

13. Visualization system according to any one of claims 9-11, characterized in that the projection device (2) is equipped with an image recognition unit (23), and the unit (22) for tracking the position of the user’s eyes (3) is equipped with a camera (220) connected to the specified image recognition block (23).

14. An imaging system according to claim 6, characterized in that the projection device (2) is provided with a container (24) for storing, cleaning and/or recharging at least one said contact lens.

15. The visualization system according to claim 1, characterized in that the emitter (20) is configured to vary the position of the focal plane of the projected image, and the projection device itself (2) is equipped with a unit for determining the distance to the wearable optical device (1).

16. The visualization system according to claim 1, characterized in that the wearable optical device (1) is equipped with an identification mark (12), and the projection device (2) is equipped with a unit (25) for recognizing the identification mark (12).

17. The visualization system according to claim 16, characterized in that said identification mark (12) is made in the form of a marking, and the identification mark recognition unit (25) is made in the form of an image recognition unit (23) module connected to the camera (220).

18. The visualization system according to claim 17, characterized in that said marking is a bar code, bar code or QR code.

19. The visualization system according to claim 16, characterized in that said identification mark (12) is made in the form of an NFC tag or RFID tag, and the identification mark recognition unit (23) is made in the form of a corresponding reader.

20. The imaging system according to claim 16, characterized in that the identification mark (12) is placed inside a biocompatible capsule (13), transparent in the visible range.

21. The imaging system according to claim 1, characterized in that the holograms (10i) are placed inside a biocompatible capsule (13), transparent in the visible range.