JP2017524962A - 仮想または拡張現実装置を用いて仮想コンテンツ表示を生成する方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国仮特許出願第62/005,807号(2014年5月30日出願、名称「METHODS AND SYSTEMS FOR VIRTUAL AND AUGMENTED REALTY」)の利益を主張する。本願は、米国仮特許出願第61/909,174号(2013年11月27日出願、名称「VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY SYSTEMS AND METHODS」、代理人事件番号ML 30011.00)、米国仮特許出願第61/845,907号(2013年7月12日出願、代理人事件番号ML 30007.00)と相互関連する。 本願は、米国特許出願第14/690,401号(2015年4月18日出願、名称「SYSTEMS AND METHODS FOR AUGMENTED AND VIRTUAL REALITY」)、米国特許出願第14/555,585号(2014年11月27日出願、名称「VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY SYSTEMS AND METHODS」)にも関連する。
Claims (45)
- 仮想現実および/または拡張現実のための立体画像を生成する方法であって、
内部結合光学要素を使用することによって、入力光ビームを接眼レンズの基板の中に伝送することと、
前記接眼レンズの第1の層上の少なくとも第1の回折要素を使用することによって、前記入力光ビームの第1の部分を前記第1の層上の第2の回折要素に向かって偏向させることと、
前記第1の層上の前記第2の回折要素を用いて前記入力光ビームの前記第1の部分の一部を偏向させることによって、第1の出射光ビームを視認者の方へ向かわせることと
を含む、方法。 - 前記入力光ビームの残りの部分を前記接眼レンズの基板内で伝送することと、
前記第1の層上の前記第1の回折要素を使用することによって、前記入力光ビームの前記残りの部分の一部を前記第2の回折要素に向かって偏向させることと、
前記第1の層上の前記第2の回折要素を用いて前記入力光ビームの前記残りの部分の一部を偏向させることによって、第2の出射光ビームを前記視認者の方へ向かわせることと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記入力光ビームの前記第1の部分の残りの部分を前記接眼レンズの基板内で伝送することと、
前記第1の部分の前記残りの部分に前記第1の層上の前記第1の回折要素および前記第2の回折要素と相互作用させることによって、追加の出射光ビームを前記視認者の方へ向かわせることと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 1つ以上の制御信号を使用することによって、前記接眼レンズの第2の層を動的にオンに切り替えることであって、前記第2の層は、第3の回折要素および第4の回折要素を含む、ことと、
前記第2の層上の少なくとも前記第3の回折要素および前記第4の回折要素を使用することによって、前記入力光ビームから出射光ビームを前記視認者の方へ向かわせることと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の層は、第1の焦点距離に関連付けられた第1の焦点面をホストし、前記第1の出射光ビームは、前記第1の焦点面から発しているように前記ユーザに見える、請求項4に記載の方法。
- 前記第2の層は、第2の焦点距離に関連付けられた第2の焦点面をホストし、前記出射光ビームは、前記第2の焦点面から発しているように前記ユーザに見える、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、表面起伏型回折要素、体積位相型回折要素、または前記表面起伏型回折要素および前記体積位相型回折要素の組み合わせを備えている、請求項1に記載の方法。
- 仮想現実および/または拡張現実のための立体画像を生成するための装置であって、
基板を含む接眼レンズと、
入力光ビームを前記基板の中に伝送するための内部結合光学要素と、
第1の回折要素および第2の回折要素を備えている前記基板の第1の層と
を備え、
前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、前記内部結合光学要素に動作可能に結合され、前記基板の1つ以上の側に配置され、前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、線形回折要素および円形または放射対称回折要素を備えている、装置。 - 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、前記第1の層上に同一平面配置で配置されている、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、前記第1の層の両側に折り畳まれたまたは重ね合わせられた配置で配置されている、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、前記第1の層に取り付けられた一体型の分離不能層内に配置されている、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、前記一体型の分離不能層内に単一の記録で作成される、請求項11に記載の装置。
- 1つ以上の第2の層をさらに備え、前記第1の層および前記1つ以上の第2の層は、オン状態とオフ状態との間で動的に切り替え可能であり、前記1つ以上の第2の層は、互の上にスタックされている、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の層または前記1つ以上の第2の層は、少なくとも1つのポリマー分散液晶層を含む、請求項13に記載の装置。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、体積位相型回折要素を含む、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、表面起伏型回折要素を含む、請求項8に記載の装置。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、表面起伏型回折要素および体積位相型回折要素の両方を含む、請求項8に記載の装置。
- 仮想現実および/または拡張現実のための立体画像を生成するための装置を実装する方法であって、
接眼レンズのための第1の基板を識別または製作することと、
1つ以上の第1のフィルム上の第1の回折要素および第2の回折要素を識別または製作することであって、前記第1の回折要素および第2の回折要素は、線形回折要素および円形または放射対称回折要素を備えている、ことと、
前記第1の回折要素および前記第2の回折要素を含む前記1つ以上の第1のフィルムを前記第1の基板上に配置することと、
内部結合光学要素を前記接眼レンズの中に統合し、入力光ビームを入力光源から前記第1の基板の中に伝送することであって、前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、前記内部結合光学要素に動作可能に結合され、前記入力光ビームの少なくとも一部を偏向させる、ことと
を含む、方法。 - 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素を含む前記1つ以上の第1のフィルムを前記第1の基板上に配置する行為は、
前記第1の基板の片側に同一平面配置で前記第1の回折要素および前記第2の回折要素を配置することと、
前記第1の基板の片側、両側に折り畳まれたまたは重ね合わせられた配置で前記第1の回折要素および前記第2の回折要素を配置することと、
前記第1の回折要素および前記第2の回折要素を前記第1の基板の片側に配置された一体型の分離不能層上で多重化することと
のうちの1つを含む、請求項18に記載の方法。 - 前記接眼レンズのための第2の基板を識別または製作することと、
1つ以上の第2のフィルム上の第3の回折要素および第4の回折要素を識別または製作することであって、前記第3の回折要素および第4の回折要素は、前記線形回折要素および前記円形または放射対称回折要素を備えている、ことと、
前記第3の回折要素および前記第4の回折要素を含む前記1つ以上の第2のフィルムを前記第2の基板上に配置することと
をさらに含む、請求項18に記載の方法。 - 前記第2の基板を前記第1の基板上に配置することをさらに含み、
前記第1の基板上の前記第1の回折要素および前記第2の回折要素ならびに前記第2の基板上の前記第3の回折要素および前記第4の回折要素は、電圧または電流を使用することによって、オン状態とオフ状態との間で動的に切り替え可能である、請求項20に記載の方法。 - 前記1つ以上の第1のフィルムおよび前記1つ以上の第2のフィルムのうちの少なくとも1つは、ポリマー分散液晶層を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、表面起伏型回折要素、体積位相型回折要素、または前記表面起伏型回折要素および前記体積位相型回折要素の組み合わせを備えている、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、体積位相回折要素および表面起伏構造の組み合わせを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の基板は、単一層ホスト透明または半透明誘電ホスト媒体を備えている、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の基板は、半透明または透明ホスト媒体の2つ以上の層を備え、前記2つ以上の層は、互に結合され、前記立体画像を生成するための前記入力光ビームの少なくとも一部のための導波管を一緒に形成している、請求項18に記載の方法。
- 仮想現実および/または拡張現実のための立体画像を生成するための装置を使用または考案する方法であって、
入力光ビームを内部結合光学デバイスから受信することと、
前記装置の接眼レンズ内の第1の回折要素を用いて、前記入力光ビームの第1の部分を前記内部結合光学デバイスから第1の方向に第2の回折要素に向かって偏向させることであって、前記第1の回折要素は、所定の回折効率および前記入力光ビームの伝搬方向に対して第1の向きを有する、ことと、
前記入力光ビームの第2の部分を第2の向きを有する前記第2の回折要素を通して伝搬させ、観察者に立体画像を生成することと
を含む、方法。 - 前記第1の回折要素または前記第2の回折要素のうちの少なくとも1つは、体積ホログラムを備え、前記体積ホログラムは、前記第1の回折要素または前記第2の回折要素を単層ホスト媒体またはホスト媒体の2つ以上の別個の層を有する基板上に記録するための少なくとも体積位相技法を用いて製作される、請求項27に記載の方法。
- 少なくとも、前記第1の回折要素、前記第2の回折要素、または前記第1の回折要素および前記第2の回折要素の両方の組み合わせの回折効率を変調させることによって、前記立体画像内のアーチファクトを低減させることをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記第1の回折要素は、出射瞳拡張構造またはエキスパンダを備え、前記第2の回折要素は、直交瞳拡張構造またはエキスパンダを備えている、請求項27に記載の方法。
- 前記第1の回折要素または前記第2の回折要素は、乾式フォトポリマー材料を備えているホスト媒体を含む、請求項27に記載の方法。
- 前記ホスト媒体は、単層フォトポリマー材料、単層ハロゲン化銀、または単層ポリマー分散液晶混合物材料を含む、請求項31に記載の方法。
- 少なくとも前記入力光ビームの第1の部分の第1の光波面を少なくとも連続的に向け直し、全内部反射を介して、少なくとも前記入力光ビームの第2の部分と外部結合することによって、前記入力光ビームの伝搬を誘導することをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 異なる回折効率を用いて前記接眼レンズ内の1つ以上の構成要素の回折効率に少なくとも勾配を付けることによって、前記入力光ビームと前記第1の回折要素および/または前記第2の回折要素との間の前および後の相互作用を制御することをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記第1の回折要素および/または前記第2の回折要素の調製において、記録ビーム強度または前記記録ビーム強度の比率を少なくとも変調させることによって、前記第1の回折要素および/または前記第2の回折要素のための格子回折効率を分布させることをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記第1の回折要素または前記第2の回折要素は、表面起伏構造を使用せずに、識別または製作される、請求項27に記載の方法。
- 前記第1の回折要素および/または前記第2の回折要素に対して切り替え可能回折要素を使用することによって、投影された画像の時間多重化分布を複数の焦点面撮像要素に提供することをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記第1の回折要素または前記第2の回折要素は、ポリマー分散液晶(PDLC)構成要素を含む、請求項27に記載の方法。
- 前記ポリマー分散液晶(PDLC)構成要素を識別することと、
前記PDLC構成要素のためのホスト媒体を識別することと、
前記PDLC構成要素のホスト媒体内の構造要素を識別することと、
前記ホスト媒体または前記構造要素の屈折率を前記第1の回折要素および/または前記第2の回折要素が配置されている基板の第1の屈折率に合致しない率に決定することと
をさらに含む、請求項38に記載の方法。 - 単層構造を識別することと、
前記単層構造の中への前記第1の回折要素および前記第2の回折要素の両方を識別または製作することと、
前記単層構造内の前記第1の回折要素および前記第2の回折要素を多重化し、前記接眼レンズの少なくとも一部における入力光ビームの伝搬の回折におけるクロストークを低減させることと
をさらに含む、請求項27に記載の方法。 - 前記第1の回折要素および前記第2の回折要素は、基板上または基板内に配置され、体積位相回折要素および表面起伏構造の組み合わせを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記基板は、単一層ホスト透明または半透明誘電ホスト媒体を備えている、請求項41に記載の方法。
- 前記基板は、前記立体画像を生成するために、互に結合され、前記入力光ビームの少なくとも一部のための導波管を一緒に形成する半透明または透明ホスト媒体の2つ以上の層を備えている、請求項27に記載の方法。
- 請求項18−26のいずれかに記載の方法を行うための仮想現実および/または拡張現実のための立体画像を生成するための装置。
- 請求項27−43のいずれかに記載の方法を行うための仮想現実および/または拡張現実のための立体画像を生成するための装置。
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