JP2022031715A - 視標追跡及び走査レーザ投影をウェアラブルヘッドアップディスプレイに統合するシステム、デバイス、及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
、特に、視標追跡機能を走査レーザプロジェクタに基づくウェアラブルヘッドアップディ
スプレイに統合することに関する。
ヘッドマウントディスプレイは、ユーザの頭部に装着され、そのように装着されている
場合、ユーザの頭部の位置又は配向に関わらず、少なくとも1つの電子ディスプレイをユ
ーザの眼の少なくとも1つの可視界内部に固定する電子デバイスである。ウェアラブルヘ
ッドアップディスプレイは、ユーザが表示された内容を見ることを可能にするが、ユーザ
が彼らの外部環境を見ることができることを妨げないヘッドマウントディスプレイである
。ウェアラブルヘッドアップディスプレイの「表示する」内容は、それが、ユーザが彼ら
の外部環境を見ることができることを完全に妨害しないように、透明か、ユーザの視野の
周囲にあるかのどちらか一方である。ウェアラブルヘッドアップディスプレイの例は、幾
つか挙げると、Google Glass(登録商標)、Optinvent Ora(
登録商標)、Epson モベリオ(Moverio)(登録商標)、及びSony グ
ラストロン(Glasstron)(登録商標)を含む。
ある。しかし、それが顔に装着するデバイスとなると、ユーザは美的感覚についても多く
を考慮する。これは、広大な(サングラスを含む)眼鏡フレーム産業によって明らかに強
調されている。それらの性能限界とは関係なく、ウェアラブルヘッドアップディスプレイ
の多くの前記例は、少なくとも部分的に、それらがファッションへのアピールを欠いてい
るため、消費者市場における牽引力を見出そうと奮闘している。今日までに発表された大
多数のウェアラブルヘッドアップディスプレイは、大型のディスプレイコンポーネントを
採用しており、結果として、今日までに発表された大多数のウェアラブルヘッドアップデ
ィスプレイは、従来の眼鏡フレームよりも相当にかさばり、洗練されていない。
きさを最小化しつつも、表示される内容を十分な表示品位で提供することにある。当該技
術において、ユーザの外部環境を見る彼らの能力を制限することなく、高品質画像をユー
ザに提供することができる、より美的にアピールする意匠のウェアラブルヘッドアップデ
ィスプレイに対するニーズが存在している。
視標追跡は、それによって眼の位置、向き、及び/又は動きが測定され、検出され、検
知され、判断される(総称して、「測定される」)か、及び/又は監視されてもよいプロ
セスである。眼の位置、向き、及び/又は動きは、異なる様々な方法で測定されてもよく
、そのうちの最も侵襲的でないものが、通常、1つ以上の光学センサ(例えば、カメラ)
を利用して、光学的に眼を追跡する。共通する技法は、眼全体に一挙に赤外光を当てるか
、照らし、赤外光に対して敏感であるように調整された少なくとも1つの光学センサで反
射を測定することを含む。赤外光が眼から反射する方法についての情報は、角膜、瞳孔、
虹彩、及び/又は網膜血管等の1つ以上の眼の特徴の位置、向き、及び/又は動きを判断
するよう分析される。
る。ウェアラブルヘッドアップディスプレイにおける視標追跡の有用性の幾つかの例は、
内容がユーザの視野内に表示される場所に影響を及ぼすこと、ユーザの視野の外側にある
内容を表示しないことによって電力を保全すること、何の内容がユーザに表示されるかに
影響を及ぼすこと、どこをユーザが見ているかを判断すること、ユーザがディスプレイ上
の表示されている内容を見ているか、ディスプレイを通して彼らの外部環境を見ているか
どうかを判断すること、及び、それを介してユーザが表示された内容を制御/対話できる
手段を提供すること、を含む。しかし、視標追跡機能をウェアラブルヘッドアップディス
プレイに組み込むことは、従来から、望まない大きさをシステムに加えている。今日利用
できる視標追跡システムは、概して、極めて厳しい位置決め要件と共に多数の専用コンポ
ーネントを実装しており、それらは、ウェアラブルヘッドアップディスプレイに組み込ま
れた場合に、システムの全体の大きさ及びフォームファクタを不必要に増加させる。当該
技術において、システムの大きさ及びフォームファクタへの最小効果でウェアラブルヘッ
ドアップディスプレイに統合できる視標追跡のシステム、デバイス、及び方法に対するニ
ーズが存在している。
ダイオード及び可視光を出力する少なくとも1つの可視光レーザダイオードを含むレーザ
モジュールと、赤外光及び可視光の両方を受け、且つ、赤外光及び可視光の両方を制御可
能に反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、走査ミラー
から反射された赤外光及び可視光の両方を受け、且つ、赤外光及び可視光の両方をユーザ
の眼に向け直すよう位置調整される波長多重化ホログラフィック光学素子であって、可視
光に反応し、赤外光に反応しない第1のホログラムと、赤外光に反応し、可視光に反応し
ない第2のホログラムとを含む波長多重化ホログラフィック光学素子と、ユーザの眼から
反射された赤外光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される赤外検出器と、を含むよ
うに要約されてもよい。前記波長多重化ホログラフィック光学素子は、ホログラフィック
材料の少なくとも2つの異なる層、第1のホログラムを含むホログラフィック材料の第1
の層及び第2のホログラムを含むホログラフィック材料の第2の層を備えていてもよい。
代替として、波長多重化ホログラフィック光学素子は、第1のホログラム及び第2のホロ
グラムの両方を含むホログラフィック材料の単一ボリュームを備えていてもよい。レーザ
モジュールにおける少なくとも1つの可視光レーザダイオードは、赤色レーザダイオード
、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダイオード、緑色レ
ーザダイオード、及び/又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせからなる群から選
択される少なくとも1つの可視光レーザダイオードを含んでいてもよい。
の屈折力を赤外光に印加してもよく、第2の屈折力は第1の屈折力とは異なる。第1の屈
折力は正の屈折力であってもよく、第1の屈折力は第2の屈折力よりも大きくてもよい。
第2の屈折力はゼロ以下であってもよい。
レームを含んでいてもよく、レーザモジュール、走査ミラー、波長多重化ホログラフィッ
ク光学素子、及び赤外検出器は全て前記支持フレームによって担持され、波長多重化ホロ
グラフィック光学素子は、環境光に対して略透明であり、支持フレームがユーザの頭部に
装着される場合に、ユーザの少なくとも1つの眼の視野内に位置決めされる。
レームと、支持フレームによって担持されるレーザモジュールであって、赤外光を出力す
る赤外レーザダイオード及び可視光を出力する少なくとも1つの可視光レーザダイオード
を含むレーザモジュールと、支持フレームによって担持され、且つ、レーザモジュールに
よって出力される赤外光及び可視光の両方を受け、赤外光及び可視光の両方を制御可能に
反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、支持フレームに
よって担持され、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも
1つの眼の視野内部に位置決めされる波長多重化ホログラフィック光学素子であって、支
持フレームがユーザの頭部に装着される場合、走査ミラーから反射された赤外光及び可視
光の両方を受け、且つ、赤外光及び可視光の両方をユーザの少なくとも1つの眼に向け直
すよう位置調整され、可視光に反応し、赤外光に反応しない第1のホログラムと、赤外光
に反応し、可視光に反応しない第2のホログラムとを含み、そして、環境光に対して略透
明である波長多重化ホログラフィック光学素子と、支持フレームによって担持され、支持
フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも1つの眼から反射され
る赤外光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される赤外検出器と、を含むように要約
されてもよい。支持フレームは一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有していてもよ
い。波長多重化ホログラフィック光学素子は、ホログラフィック材料の少なくとも2つの
異なる層、第1のホログラムを含むホログラフィック材料の第1の層及び第2のホログラ
ムを含むホログラフィック材料の第2の層を備えていてもよい。代替として、波長多重化
ホログラフィック光学素子は、第1のホログラム及び第2のホログラムの両方を含むホロ
グラフィック材料の単一ボリュームを備えていてもよい。レーザモジュールにおける少な
くとも1つの可視光レーザダイオードは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード
、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び/
又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つ
の可視光レーザダイオードを含んでいてもよい。
の屈折力を赤外光に印加してもよく、第2の屈折力は第1の屈折力とは異なる。第1の屈
折力は正の屈折力であってもよく、第1の屈折力は第2の屈折力よりも大きくてもよい。
第2の屈折力はゼロ以下であってもよい。
作する方法は、レーザプロジェクタの少なくとも第1のレーザダイオードによって可視光
を出力することであって、可視光は画像の少なくとも一部を表すことと、レーザプロジェ
クタの赤外レーザダイオードによって赤外光を出力することと、レーザプロジェクタの走
査ミラーによって可視光及び赤外光の両方を制御可能に、且つ、反射して走査することと
、波長多重化ホログラフィック光学素子によってユーザの眼に可視光及び赤外光の両方を
向け直すことと、赤外光検出器によってユーザの眼からの赤外光の少なくとも一部の反射
を検出することと、赤外光検出器によって検出されたユーザの眼からの赤外光の少なくと
も一部の反射に基づいて眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することと、を含むよう
に要約されてもよい。
向け直すことは、波長多重化ホログラフィック光学素子の第1のホログラムによって第1
の屈折力を可視光に印加することと、波長多重化ホログラフィック光学素子の第2のホロ
グラムによって第2の屈折力を赤外光に印加することであって、第2の屈折力は第1の屈
折力とは異なることと、を含んでいてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子の第
1のホログラムによって第1の屈折力を可視光に印加することは、波長多重化ホログラフ
ィック光学素子の第1のホログラムによって第1の正の屈折力を可視光に印加することを
含んでいてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子の第2のホログラムによって第
2の屈折力を赤外光に印加することは、波長多重化ホログラフィック光学素子の第2のホ
ログラムによって第1の屈折力よりも小さい第2の屈折力を赤外光に印加することを含ん
でいてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子の第2のホログラムによって第1の
屈折力よりも小さい第2の屈折力を赤外光に印加することは、波長多重化ホログラフィッ
ク光学素子の第2のホログラムによってゼロ以下の第2の屈折力を赤外光に印加すること
を含んでいてもよい。赤外光検出器によって検出されたユーザの眼からの赤外光の反射に
基づいて眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することは、プロセッサによってユーザ
の眼からの赤外光の反射に基づいて眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することを含
んでいてもよい。レーザプロジェクタの少なくとも第1のレーザダイオードによって可視
光を出力することは、レーザプロジェクタの赤色レーザダイオードによって赤色光を出力
すること、レーザプロジェクタの緑色レーザダイオードによって緑色光を出力すること、
及び/又は、レーザプロジェクタの青色レーザダイオードによって青色光を出力すること
、のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
ジュールであって、レーザモジュールは第1の狭周波数帯内の第1の可視レーザ光をレー
ザモジュールによって出力されるレーザ光に付与する第1のレーザダイオードを含み、第
1の可視レーザ光は画像の少なくとも第1の部分を表す、レーザモジュールと、レーザモ
ジュールによって出力されるレーザ光を受け、且つ、レーザモジュールによって出力され
るレーザ光を制御可能に反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミ
ラーと、走査ミラーから反射されるレーザ光を受け、且つ、レーザ光をユーザの眼に向け
直すよう位置調整されるホログラフィック光学素子であって、第1の狭周波数帯内の第1
の可視レーザ光に反応し、第1の狭周波数帯の外側の光に反応しない第1のホログラムを
含むホログラフィック光学素子と、ユーザの眼から反射されるレーザ光の少なくとも一部
を受けるよう位置調整される第1の狭周波数帯光検出器であって、第1の狭周波数帯内の
第1の可視レーザ光に反応し、第1の狭周波数帯の外側の光に反応しない第1の狭周波数
帯光検出器と、を含むように要約されてもよい。レーザモジュールは、第2の狭周波数帯
内の第2の可視レーザ光をレーザモジュールによって出力されるレーザ光に付与する第2
のレーザダイオードを含んでいてもよく、第2の狭周波数帯は第1の狭周波数帯とは異な
る。第2の可視レーザ光は画像の少なくとも第2の部分を表してもよい。第1のホログラ
ムは、第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光に反応しなくてもよい。ホログラフィッ
ク光学素子は、第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光に反応し、第1の狭周波数帯内
の第1の可視レーザ光に反応しない少なくとも第2のホログラムを含む波長多重化ホログ
ラフィック光学素子であってもよい。レーザプロジェクタは、更に、第2の狭周波数帯光
検出器を含んでいてもよく、第2の狭周波数帯光検出器は、第2の狭周波数帯内の第2の
可視レーザ光に反応し、第2の狭周波数帯の外側の光に反応しない。レーザモジュールは
、第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光をレーザモジュールによって出力されるレー
ザ光に付与する第3のレーザダイオードを含んでいてもよく、第3の狭周波数帯は、第1
の狭周波数帯及び第2の狭周波数帯の両方と異なる。第3の可視レーザ光は画像の少なく
とも第3の部分を表してもよい。第1のホログラムは、第3の狭周波数帯内の第3の可視
レーザ光に反応しなくてもよい。第2のホログラムは、第3の狭周波数帯内の第3の可視
レーザ光に反応しなくてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子は、第3の狭周波
数帯内の第3の可視レーザ光に反応し、第1の狭周波数帯内の第1の可視レーザ光及び第
2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光の両方に反応しない第3のホログラムを含んでい
てもよい。レーザプロジェクタは、更に、第3の狭周波数帯光検出器を含んでいてもよく
、第3の狭周波数帯光検出器は、第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光に反応し、第
3の狭周波数帯の外側の光に反応しない。
、ユーザの眼に赤色として見える第1の波長範囲に対応してもよい。第2のレーザダイオ
ードは緑色レーザダイオードであってもよく、第2の狭周波数帯は、ユーザの眼に緑色と
して見える第2の波長範囲に対応してもよい。第3のレーザダイオードは青色レーザダイ
オードであってもよく、第3の狭周波数帯は、ユーザの眼に青色として見える第3の波長
範囲に対応してもよい。
1のホログラムを含むホログラフィック材料の第1の層、第2のホログラムを含むホログ
ラフィック材料の第2の層、及び第3のホログラムを含むホログラフィック材料の第3の
層を備えていてもよい。代替として、ホログラフィック光学素子は、第1のホログラム、
第2のホログラム、及び第3のホログラムの3つ全てを含むホログラフィック材料の単一
ボリュームを備えていてもよい。
てもよく、第2のホログラムは同じ第1の屈折力を第2の狭周波数帯内の第2の可視光に
印加してもよく、そして、第3のホログラムは同じ第1の屈折力を第3の狭周波数帯内の
第3の可視レーザ光に印加してもよい。
レームを含んでいてもよく、レーザモジュール、走査ミラー、波長多重化ホログラフィッ
ク光学素子、及び第1の狭周波数帯光検出器は全て支持フレームによって担持され、波長
多重化ホログラフィック光学素子は、環境光に対して略透明であり、支持フレームがユー
ザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも1つの眼の視野内に位置決めされる。
レームと、支持フレームによって担持されるレーザモジュールであって、レーザモジュー
ルは第1の狭周波数帯内の第1の可視レーザ光を出力する第1のレーザダイオードを含み
、第1の可視レーザ光は画像の少なくとも第1の部分を表す、レーザモジュールと、支持
フレームによって担持され、第1の可視レーザ光を受け、且つ、第1の可視レーザ光を制
御可能に反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、支持フ
レームによって担持され、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少
なくとも1つの眼の視野内部に位置決めされるホログラフィック光学素子であって、支持
フレームがユーザの頭部に装着される場合、走査ミラーから反射された第1の可視レーザ
光を受け、且つ、第1の可視レーザ光をユーザの少なくとも1つの眼に向け直すよう位置
調整され、第1の狭周波数帯内の第1の可視レーザ光に反応し、第1の狭周波数帯の外側
の光に反応しない第1のホログラムを含み、そして、環境光に対して略透明であるホログ
ラフィック光学素子と、支持フレームによって担持され、支持フレームがユーザの頭部に
装着される場合に、ユーザの少なくとも1つの眼から反射される第1の可視レーザ光の少
なくとも一部を受けるよう位置調整される第1の狭周波数帯光検出器であって、第1の狭
周波数帯内の第1の可視レーザ光に反応し、第1の狭周波数帯の外側の光に反応しない第
1の狭周波数帯光検出器と、を含むように要約されてもよい。支持フレームは一対の眼鏡
レンズの一般的形状及び外観を有していてもよい。
第2の可視レーザ光を出力する第2のレーザダイオードを含んでいてもよく、第2の狭周
波数帯は第1の狭周波数帯とは異なり、第2の可視レーザ光は画像の少なくとも第2の部
分を表している。第1のホログラムは、第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光に反応
しなくてもよい。ホログラフィック光学素子は、第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ
光に反応し、第1の狭周波数帯内の第1の可視レーザ光に反応しない少なくとも第2のホ
ログラムを含む波長多重化ホログラフィック光学素子であってもよい。ウェアラブルヘッ
ドアップディスプレイは、更に、第2の狭周波数帯光検出器を含んでいてもよく、第2の
狭周波数帯光検出器は、第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光に反応し、第2の狭周
波数帯の外側の光に反応しない。ウェアラブルヘッドアップディスプレイのレーザモジュ
ールは、第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光を出力する第3のレーザダイオードを
含んでいてもよく、第3の狭周波数帯は第1の狭周波数帯及び第2の狭周波数帯の両方と
異なり、第3の可視レーザ光は画像の少なくとも第3の部分を表している。第1のホログ
ラムは、第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光に反応しなくてもよい。第2のホログ
ラムは、第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光に反応しなくてもよい。波長多重化ホ
ログラフィック光学素子は、第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光に反応し、第1の
狭周波数帯内の第1の可視レーザ光及び第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光の両方
に反応しない第3のホログラムを含んでいてもよい。ウェアラブルヘッドアップディスプ
レイは、更に、第3の狭周波数帯光検出器を含んでいてもよく、第3の狭周波数帯光検出
器は、第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光に反応し、第3の狭周波数帯の外側の光
に反応しない。
、ユーザの眼に赤色として見える第1の波長範囲に対応してもよい。第2のレーザダイオ
ードは緑色レーザダイオードであってもよく、第2の狭周波数帯は、ユーザの眼に緑色と
して見える第2の波長範囲に対応してもよい。第3のレーザダイオードは青色レーザダイ
オードであってもよく、第3の狭周波数帯は、ユーザの眼に青色として見える第3の波長
範囲に対応してもよい。
ック材料の少なくとも3つの異なる層:第1のホログラムを含むホログラフィック材料の
第1の層、第2のホログラムを含むホログラフィック材料の第2の層、及び第3のホログ
ラムを含むホログラフィック材料の第3の層を備えていてもよい。代替として、ウェアラ
ブルヘッドアップディスプレイのホログラフィック光学素子は、第1のホログラム、第2
のホログラム、及び第3のホログラムの3つ全てを含むホログラフィック材料の単一ボリ
ュームを備えていてもよい。
てもよく、第2のホログラムは同じ第1の屈折力を第2の狭周波数帯内の第2の可視光に
印加してもよく、そして、第3のホログラムは同じ第1の屈折力を第3の狭周波数帯内の
第3の可視レーザ光に印加してもよい。
作する方法は、レーザモジュールによって可視レーザ光を出力することであって、レーザ
モジュールは少なくとも第1のレーザダイオードを含み、レーザモジュールによって可視
レーザ光を出力することは、レーザモジュールの第1のレーザダイオードから第1の狭周
波数帯内の第1の可視レーザ光を出力することを含み、第1の可視レーザ光は画像の少な
くとも第1の部分を表すことと、走査ミラーによって可視レーザ光を制御可能に、且つ、
反射して走査することと、ホログラフィック光学素子によってユーザの眼に可視レーザ光
を向け直すことと、少なくとも第1の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視
レーザ光の少なくとも一部の反射を検出することであって、第1の狭周波数帯光検出器は
、第1の狭周波数帯内の光に反応し、第1の狭周波数帯の外側の光に実質的に反応せず、
少なくとも第1の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視レーザ光の少なくと
も一部の反射を検出することは、第1の狭周波数帯光検出器によって画像の第1の部分の
反射を検出することを含むことと、第1の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザ
の眼からの画像の第1の部分の反射に少なくとも基づいて、眼の少なくとも1つの特徴の
位置を判断することと、を含むように要約されてもよい。
よって可視レーザ光を出力することは、更に、レーザモジュールの第2のレーザダイオー
ドによって第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光を出力することを含んでいてもよく
、第2の狭周波数帯は第1の狭周波数帯とは異なる。第2の可視レーザ光は画像の少なく
とも第2の部分を表してもよい。走査ミラーによって可視レーザ光を制御可能に、且つ、
反射して走査することは、走査ミラーによって画像の第1の部分及び画像の第2の部分の
両方を制御可能に、且つ、反射して走査することを含んでいてもよい。ホログラフィック
光学素子は、第1の狭周波数帯内の光に反応し、第1の狭周波数帯の外側の光に反応しな
い第1のホログラムと、第2の狭周波数帯内の光に反応し、第2の狭周波数帯の外側の光
に反応しない第2のホログラムとを備える波長多重化ホログラフィック光学素子であって
もよい。ホログラフィック光学素子によってユーザの眼に可視レーザ光を向け直すことは
、波長多重化ホログラフィック光学素子の第1のホログラムによってユーザの眼に画像の
第1の部分を向け直すことと、波長多重化ホログラフィック光学素子の第2のホログラム
によってユーザの眼に画像の第2の部分を向け直すこととを含んでいてもよい。少なくと
も第1の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視レーザ光の少なくとも一部の
反射を検出することは、更に、第2の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの画像
の第2の部分の反射を検出することを含んでいてもよく、第2の狭周波数帯光検出器は、
第2の狭周波数帯内の光に反応し、第2の狭周波数帯の外側の光に実質的に反応しない。
第1の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第1の部分の反射
に少なくとも基づいて眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することは、更に、第2の
狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第2の部分の反射に基づ
いて眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することを含んでいてもよい。
よって可視光を出力することは、更に、レーザモジュールの第3のレーザダイオードによ
って第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光を出力することを含んでいてもよく、第3
の狭周波数帯は第1の狭周波数帯及び第2の狭周波数帯の両方と異なる。第3の可視レー
ザ光は画像の少なくとも第3の部分を表してもよい。走査ミラーによって可視レーザ光を
制御可能に、且つ、反射して走査することは、更に、走査ミラーによって画像の第3の部
分を制御可能に、且つ、反射して走査することを含んでいてもよい。波長多重化ホログラ
フィック光学素子は、更に、第3の狭周波数帯内の光に反応し、第3の狭周波数帯の外側
の光に反応しない第3のホログラムを含んでいてもよい。HOEによってユーザの眼に可
視レーザ光を向け直すことは、更に、波長多重化ホログラフィック光学素子の第3のホロ
グラムによってユーザの眼に画像の第3の部分を向け直すことを含んでいてもよい。少な
くとも第1の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視レーザ光の少なくとも一
部の反射を検出することは、更に、第3の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの
画像の第3の部分の反射を検出することを含んでいてもよく、第3の狭周波数帯光検出器
は、第3の狭周波数帯内の光に反応し、第3の狭周波数帯の外側の光に実質的に反応しな
い。第1の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第1の部分の
反射に少なくとも基づいて眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することは、更に、第
3の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第3の部分の反射に
基づいて眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することを含んでいてもよい。
第1のレーザダイオードによって第1の狭周波数帯内の第1の可視レーザ光を出力するこ
とは、赤色レーザダイオードによって赤色レーザ光を出力することを含んでいてもよい。
画像の第1の部分は画像の赤色部分であってもよい。
第2のレーザダイオードによって第2の狭周波数帯内の第2の可視レーザ光を出力するこ
とは、緑色レーザダイオードによって緑色レーザ光を出力することを含んでいてもよい。
画像の第2の部分は画像の緑色部分であってもよい。
第3のレーザダイオードによって第3の狭周波数帯内の第3の可視レーザ光を出力するこ
とは、青色レーザダイオードによって青色レーザ光を出力することを含んでいてもよい。
画像の第3の部分は画像の青色部分であってもよい。
うに要約されてもよく、ホログラフィック材料の少なくとも1つの層は、第1の波長を有
する光に第1の屈折力を印加する第1のホログラムと、第2の波長を有する光に第2の屈
折力を印加する少なくとも第2のホログラムとを含み、第2の屈折力は第1の屈折力とは
異なり、第2の波長は第1の波長とは異なる。第1のホログラムは、第1の波長を有する
光を向け直し、第1の波長を有する光の向け直し時に、第1の波長を有する光に第1の屈
折力を印加してもよい。第2のホログラムは、第2の波長を有する光を向け直し、第2の
波長を有する光の向け直し時に、第2の波長を有する光に第2の屈折力を印加してもよい
。
光を第1の集束率で集束させてもよい。第2の屈折力はゼロであってもよい。第2の屈折
力は負の屈折力であってもよく、第2のホログラムは、第2の波長を有する光を発散させ
てもよい。第2の屈折力は正で、第1の屈折力より小さくてもよく、第2のホログラムは
、第2の波長を有する光を、第1の集束率よりも小さい第2の集束率で集束させてもよい
。第1の屈折力は40ジオプター以上であってもよく、第2の屈折力は0ジオプター以下
であってもよい。
できなくてもよい。第1の波長は390nm~700nmの第1の範囲から選択されても
よく、第2の波長は700nm~10umの第2の範囲から選択されてもよい。
いてもよく、第1のホログラム及び少なくとも第2のホログラムは、両方、ホログラフィ
ック材料の単一層内に含まれてもよい。代替として、ホログラフィック材料の少なくとも
1つの層は、ホログラフィック材料の第1の層と、ホログラフィック材料の少なくとも第
2の層とを含んでいてもよく、ホログラフィック材料の第1の層は第1のホログラムを含
んでいてもよく、ホログラフィック材料の第2の層は第2のホログラムを含んでいてもよ
い。
屈折力を印加する少なくとも第3のホログラムを含んでいてもよく、第3の波長は第1の
波長及び第2の波長の両方と実質的に異なる。第1のホログラムは第1の屈折力を赤色光
に印加する赤色ホログラムであってもよく、第2のホログラムは第2の屈折力を赤外光に
印加する赤外ホログラムであってもよく、第3のホログラムは第1の屈折力を緑色光に印
加する緑色ホログラムであってもよく、ホログラフィック材料の少なくとも1つの層は、
更に、第1の屈折力を青色光に印加する青色ホログラムであってもよい。
ィック材料の少なくとも1つの層は眼鏡レンズによって担持される。
要素の大きさ及び相対位置は、必ずしも正確な縮尺で描かれてはいない。例えば、様々な
構成要素の形状及び角度は、必ずしも正確な縮尺で描かれてはおらず、これらの構成要素
のいくつかは、図面の見やすさを向上するために任意に拡大され、位置決めされている。
更に、図示の構成要素の特定の形状は、必ずしも、特定の構成要素の実際の形状に関する
何らかの情報を伝達する意図はなく、図面内での認識の容易さのためだけに選択されてい
る。
するために説明する。しかし、当業者は、実施形態が、1つ以上のこれらの特定の詳細が
無いか、他の方法、構成部品、材料等により、実施されてもよいことを認識するであろう
。他の例では、ポータブル電子デバイス及び頭部着用デバイスに関連する周知の構造は、
実施形態の説明を不必要に曖昧にすることを避けるよう、詳細に示されていないか、説明
されていなかった。
語「comprise」並びに「comprises」及び「comprising」等
のその変形例は、「以下を含むが、それらに限定されない」のような、オープンで、包括
的な意味で解釈されるものとする。
、構造、又は特性が、1つ以上の実施形態において何らかの適切な方法で組み合わされて
もよいことを意味している。
the」は、内容で明確に規定しない限り、複数の指示対象を含んでいる。また、用語「
又は」は、一般に、内容で明確に規定しない限り、「及び/又は」の意味と同じその最も
幅広い意味で用いられることにも注意されたい。
囲又はその意味に解釈しない。
SLP」)に統合するためのシステム、デバイス、及び方法を提供する。本明細書の態様
は、プロジェクタ及び視標追跡装置のコンポーネントの両方としてSLPを操作すること
を含む。多くの異なる使用事例に適用できる一方で、本システム、デバイス、及び方法は
、少なくとも1つのSLPを既に採用しているウェアラブルヘッドアップディスプレイ(
「WHUD」)における使用に特に良好に適している。システム、デバイス、及び方法に
よれば、WHUD内のSLPは、少数の目立たず、邪魔にならないコンポーネントのみの
追加により、表示目的のための可視光と視標追跡目的のための赤外光とを同時に提供し、
それによってWHUDにおける視標追跡機能を可能にするようなされていてもよい。
Pを既に採用しているWHUDにおける使用に良好に適している。かかるディスプレイの
実施例は、米国仮特許出願第62/017,089号明細書、米国仮特許出願第62/0
53,598号明細書、米国仮特許出願第62/117,316号明細書、米国仮特許出
願第62/134,347号明細書(現在、米国非仮特許出願第15/070,887号
明細書)、米国仮特許出願第62/156,736号明細書、米国仮特許出願第62/2
42,844号明細書、米国特許出願公開第US2015-0378164A1号明細書
、米国特許出願公開第US2015-0378161A1号明細書、米国特許出願公開第
US2015-0378162A1号明細書、米国非仮特許出願第15/145,576
号明細書、米国非仮特許出願第15/145,609号明細書、米国非仮特許出願第15
/145,583号明細書、米国非仮特許出願第15/046,234号明細書、米国非
仮特許出願第15/046,254号明細書、及び米国非仮特許出願第15/046,2
69号明細書に説明されている。視標追跡能力を有していないかかるWHUDアーキテク
チャの一般化された例を、図1に提供する。
。SLP110は、赤色レーザダイオード(図1において「R」と表記)、緑色レーザダ
イオード(図1において「G」と表記)、及び青色レーザダイオード(図1において「B
」と表記)、を含むレーザモジュール111と、2つの自由軸線を中心として制御可能に
回動自在な走査ミラー112とを備えている。2つの自由軸線を中心として回動自在な単
一の走査ミラー112は、本明細書中で例示的な実施例としてのみ用いられ、当業者は、
類似の機能が、例えば、2つの直交する自由軸線のそれぞれ1つを中心としてそれぞれ制
御可能に回動自在であり、レーザ光120の光学経路に対して順にそれぞれ位置決めされ
る2つの走査ミラー等の異なるミラー構成を用いて実現されてもよいことを正しく認識す
るであろう。SLP110によって出力されるレーザ光120は、赤色レーザ光(赤色レ
ーザダイオードによって出力)、緑色レーザ光(緑色レーザダイオードによって出力)、
及び/又は青色レーザ光(青色レーザダイオードによって出力)の任意に変調された組み
合わせを備えていてもよい。走査ミラー112から反射したレーザ光120は、レーザ光
120をユーザの眼190に戻すよう向け直すホログラフィック光学素子(「HOE」)
130に入射する。概して、本システム、デバイス、及び方法において、用語「ユーザ」
とはSLPのユーザを指す。図1の特定の文脈において、用語「ユーザ」とはWHUD1
00を装着又は使用している人物を指す。当業者は、WHUD100がユーザの頭部に装
着される場合に、少なくともHOE130がユーザの少なくとも1つの眼190の視野内
に位置決めされるように、ユーザが図1に示す構成要素を装着することを可能にする支持
フレーム及び/又は他の支持/位置調整構造を、WHUD100が含んでいてもよいこと
を正しく認識するであろう。
140に対して略光学的に透明(すなわち、環境光140を構成する波長の大部分に対し
て光学的に透明)であってもよい。HOE130は投影されたレーザ光120と外部環境
光140とをユーザの視野内で効果的に組み合わせるため、HOE130は、「コンバイ
ナ」若しくは「透明コンバイナ」、「ホログラフィック光学コンバイナ」、又は類似物等
の関連する変形体と称されてもよい。WHUD100の支持フレーム(図示せず)が眼鏡
の一般的形状、外観、及び/又は寸法形状を有している場合、HOE130は、WHUD
100の1つ以上の透明レンズ(1つ以上の処方レンズ又は1つ以上の非処方レンズ等)
上に担持されていてもよい。HOE130の構成(例えば、HOE130の例示的な多重
化構成を含む)及びHOE130がレーザ光120を眼190に向け直してもよい方法(
例えば、例示的な射出瞳及びアイボックス構成)に関する更なる詳細は、少なくとも上に
列挙した特許出願に説明されている。
HUDの例である。従来の視標追跡機能がWHUD100に追加されてもよい方法の実施
例を、図2に示す。
面図を示す例示の線図である。WHUD200は、WHUD200がWHUD200にお
ける視標追跡機能を可能にするよう追加コンポーネント240及び250を備える視標追
跡システムを含むことを除いて、図1によるWHUD100に略類似している。WHUD
200の視標追跡システムは、赤外光源240及び赤外光検出器250を含んでいる。使
用中、赤外光源240は、単一で大きなスポットの赤外光222(赤外光222が眼29
0に見えないことを意味し、SLP210によって出力される可視光221とは区別する
ために破線で描く)を眼290に完全に当てるか、「照らす」。赤外光検出器250は、
ユーザの眼290からの赤外光222の反射を検出する。眼290の異なる特徴(例えば
、角膜、瞳孔、虹彩、及び/又は網膜血管)は、単一で大きなスポットの入射赤外光22
2の一部を眼290から異なる方向に反射させることができ、従って、赤外光源240及
び光検出器250に対する眼290のかかる特徴の位置は、光検出器250によって検出
された赤外光222の強度に影響を及ぼす可能性がある。赤外光源240が眼290を赤
外光で照らす際に、光検出器250は、眼290の位置/向きによって決まる反射赤外光
222の強度パターン又はマップを検出する。すなわち、光検出器250によって検出さ
れる赤外光222の強度は、眼290の位置/向き(又は、角膜、瞳孔、等のような眼2
90の特徴の位置/向き)によって決まる。光検出器250によって検出される強度パタ
ーン/マップは、眼290が見ている場所によって決まる。このようにして、WHUD2
00の視標追跡システムにおける単品コンポーネントの組み合わせ(赤外光源240及び
赤外光検出器250)は、眼290の注視方向及び動きの両方が測定され、追跡されるこ
とを可能にする。
る)視標追跡システムが完全に別体で、独立したサブシステムとして両方含まれている構
築例を示している。かかる実装は幾つかのシステムに対して許容されてもよいが、一般に
、WHUDにとって、フォームファクタ及び処理/電力要件の両方の観点から、可能な限
りコンパクトで、スリム化されることが有利である。本明細書中に説明する様々な実施形
態は、視標追跡機能をSLPに統合して、フォームファクタ及び処理/電力要件の両方の
観点から、より効率的なシステムを提供するためのシステム、デバイス、及び方法を提供
する。
P310を含むWHUD300を示す例示の線図である。WHUD300は、WHUD3
00において、走査レーザ投影及び視標追跡が単一のパッケージ/モジュール310に両
方統合されていることを除いて、図2によるWHUD200に略類似している。特に、S
LP310は、赤色レーザダイオード(図3において「R」と表記)、緑色レーザダイオ
ード(図3において「G」と表記)、及び青色レーザダイオード(図3において「B」と
表記)を含むレーザモジュール311と、図1のWHUD100のために説明したものと
類似の構成における走査ミラー312とを備えている。しかし、加えて、レーザモジュー
ル311は、また、WHUD200において赤外光源240のために説明したものと類似
の方法で視標追跡において用いるための赤外レーザダイオード(図3において「IR」と
表記)も含んでいる。走査ミラー312は、(図1のWHUD100による走査ミラー1
12と類似の方法での)レーザ投影用の走査ミラー及び視標追跡用の走査ミラーの両方と
しての役割を同時に果たし、それによって、走査ミラー312は、眼390の全域を順次
照明するよう(例えば、IR光のラスター走査を介して)眼390の領域にわたって赤外
レーザ光(図3において破線322で表す)を走査する。WHUD200がプロジェクタ
レーザモジュール211から切り離された赤外光源240を含む一方で、WHUD300
において、赤外レーザダイオード341はSLP310のレーザモジュール311に統合
され、走査ミラー312は、可視(R、G、及び/又はB)並びに赤外(IR)レーザ光
の両方を眼390の上で走査するのに役立つ。
気機械システム(「MEMS」)ミラーを有利に含んでいてもよい。一般的な操作におい
て、SLP310の走査ミラー312は、その全体の位置範囲にわたって繰り返し走査し
、ディスプレイの視野全体にわたって効果的に走査する。画像/ピクセルが各走査位置に
投影されるか否かは、レーザモジュール311の制御された変調及び走査ミラー312と
のその同期によって決まる。走査ミラー312が、概して、レーザプロジェクタとして操
作中にその範囲全体にわたって走査するという事実は、SLP310の走査ミラー312
を視標追跡目的のための使用に適合させる。SLP310は、その動作をSLPとして妥
協、修正する必要なく、視標追跡機能を提供するよう適合する。動作において、走査ミラ
ー312はその全体の位置範囲にわたって繰り返し走査する一方で、RGBレーザダイオ
ードは、走査された画像のピクセルに対応する可視光321を提供するよう変調される。
同時に、赤外レーザダイオードは、ユーザの眼390(1度に1つのスポット又はピクセ
ル、それぞれはそれぞれの走査ミラー位置に対応する)を視標追跡目的のために赤外レー
ザ光322で照明するよう作動させてもよい。実装に応じて、赤外レーザダイオードは、
単純に、常に、赤外レーザ光322で眼390を完全に照明する(すなわち、その領域全
体にわたって走査する)ようにしてもよいか、若しくは、赤外レーザダイオードは、照明
パターン(例えば、グリッド、1組の平行線、十字線、又はその他の形状/パターン)を
眼390の上に提供するよう変調されてもよい。赤外レーザ光322はユーザの眼390
に見えないため、赤外レーザ光322は、SLP310によって投影される走査画像を妨
げない。
HUD300は、図2のWHUD200による光検出器250と類似した少なくとも1つ
の赤外光検出器350を含んでいる。1つだけの光検出器350が図3に示されているが
、代替の実施形態において、任意の数の光検出器350が用いられ(例えば、光検出器3
50のアレイ、又は、赤外波長域内の光に反応する電荷結合素子ベースのカメラ)、任意
の編成内に位置決めされ、実装に応じて任意の所望位置にあってもよい。
像を生成するために眼390の上で変調されたR、G、及び/又はB光321を走査する
際に、走査ミラー312は、また、IRレーザダイオードの変調に基づいて眼390の上
で赤外レーザ光322も走査する。光検出器350は、眼390の位置/向きによって決
まる反射された赤外レーザ光322の強度パターン又はマップを検出する。すなわち、走
査ミラー312のそれぞれ別個の位置は、結果として、眼390の位置/向き(又は、角
膜、虹彩、瞳孔、等のような眼390の特徴の位置/向き)によって決まる、光検出器3
50によって検出される赤外レーザ光322のそれぞれの強度を生じてもよい。光検出器
350によって検出される強度パターン/マップは、眼390が見ている場所によって決
まる。このようにして、WHUD300内の同じSLP310は、i)画像投影、及びi
i)眼390の注視方向及び動きが測定され、追跡されることの両方を可能にする。
D300への別の適合は、HOE330の波長多重化である。WHUD100のHOE1
30のために説明したものと同じように、WHUD300も、SLP310のレーザモジ
ュール311から出力されたレーザ光を眼390に向け直すHOE330を含んでいるが
、しかし、WHUD300において、HOE330は、少なくとも2つの波長多重化ホロ
グラム:少なくとも、レーザモジュール311によって出力される可視光321に反応し
(すなわち、第1のホログラムの再生効率に応じた部分の大きさの少なくとも一部を向け
直し)、レーザモジュール311によって出力される赤外光322に反応しない(すなわ
ち、透過させる)第1のホログラム331と、レーザモジュール311によって出力され
る赤外光322に反応し(すなわち、第2のホログラムの再生効率に応じた部分の大きさ
の少なくとも一部を向け直し)、レーザモジュール311によって出力される可視光32
1に反応しない(すなわち、透過させる)第2のホログラム332とを含むよう(図1の
HOE130と比較して)なされている。図3は、第1のホログラム331を単一のホロ
グラムとして示す一方で、実際には、レーザモジュール311によって出力される可視光
321に反応するHOE330の態様は、波長多重化(すなわち、レーザモジュール31
1の赤色レーザダイオードからの赤色光にのみ反応する「赤色」ホログラム、レーザモジ
ュール311の緑色レーザダイオードからの緑色光にのみ反応する「緑色」ホログラム、
レーザモジュール311の青色レーザダイオードからの青色光にのみ反応する「青色」ホ
ログラム)、角度多重化(例えば、アイボックス拡張/複製の目的のため)、位相多重化
、空間多重化、時間多重化、等を含むが、これらに限定されない様々な異なる方法で多重
化されてもよい任意の数のホログラムを含んでいてもよい。可視光321の向け直し時、
第1のホログラム331は第1の屈折力を可視光321に印加してもよい。有利に、第1
のホログラム331によって(又は、実装が可視光321を向け直すために多重化ホログ
ラムのセットを採用していた場合、多重化ホログラムの第1のセットによって)印加され
る第1の屈折力は、可視光321を、例えば、広い視野を有する明瞭で焦点の合った画像
を提供する目的のため、ユーザの眼390において1センチメートル未満(例えば、6m
m、5mm、4mm、3mm)の直径を有する射出瞳に焦点を合わせるか、集束させる正
の屈折力であってもよい。赤外光322の向け直し時、第2のホログラム332は第2の
屈折力を赤外光322に印加してもよく、ここで第2のホログラム332によって印加さ
れる第2の屈折力は第1のホログラム331によって印加される第1の屈折力とは異なっ
ている。有利に、第2のホログラム332が、眼390における可視光321の射出瞳よ
りも大きい眼390の領域の上に赤外光322を向け直すように、第1の屈折力は第2の
屈折力より大きくてもよく(及び、従って、第2の屈折力は第1の屈折力より小さくても
よい)。例えば、第2のホログラム332の第2の屈折力は、第1のホログラム331の
第1の屈折力によって可視光321に印加される集束率よりも小さい集束率を赤外光32
2に印加してもよいか、又は、第2の屈折力は、第2のホログラム332が何の集束もそ
れらに加えることなく赤外光322を眼390に向け直すように、ゼロであってもよいか
、又は、第2のホログラム332の第2の屈折力が、眼390の領域全体を照明し、その
照明された領域内部の全ての眼の位置/動きを追跡する目的のために、赤外光322を集
束させて(すなわち、集束率をそれらに加えて)、例えば、眼390の領域全体を(及び
、必要に応じて、それを超えて)覆う覆うように、第2の屈折力は負(すなわち、ゼロ未
満)であってもよい。
332の両方を符号化するか、担持するか、その内部又はその上に埋め込まれたか、概し
て含む単一ボリュームのホログラフィック材料(例えば、フォトポリマー又はハロゲン化
銀化合物)を備えていてもよいか、又は、代替として、HOE330は、第1のホログラ
ム331を含むホログラフィック材料の第1の層及び第2のホログラム332を含むホロ
グラフィック材料の第2の層を、積層されるか、概して共に層状に積み重ねられるホログ
ラフィック材料(例えば、フォトポリマー及び/又はハロゲン化銀化合物)の少なくとも
2つの異なる層を備えていてもよい。例示的な多重化HOEの詳細は、図8を参照して後
に説明する。
、一般に、平均的な人間の眼で通常見ることのできる光の最大波長よりも大きい光の波長
を指す。平均的な人間の眼で見ることのできる光(すなわち、本明細書において「可視光
」)は、一般に、400nm~700nmの範囲にあり、本明細書中で用いるように、用
語「赤外」とは、700nmより大きく、最大1mmの波長を指す。本明細書中及び特許
請求の範囲において用いられるように、可視とは、光が通常、略400nm(青紫)から
略700nm(赤色)までの電磁スペクトルの人間への可視部内の波長を含むことを意味
する。
容を邪魔するか、干渉しないため、赤外光の使用は視標追跡システムにおいて有利である
。赤外レーザダイオードをSLPに統合することは、本システム、デバイス、及び方法に
よれば、可視のレーザ投影及び不可視の視標追跡がWHUDの実質的に同じハードウェア
によって同時に行われることを可能にし、それによって、システムの全体の大きさ及び処
理/電力要件を最小化している。しかし、本明細書中に説明する様々な実施形態は、また
、可視スペクトルで(すなわち、赤外光無しで)完全に動作するSLPに視標追跡機能を
統合するシステム、デバイス、及び方法も含んでいる。
テムに統合するようなされているWHUD400の側面図を示す例示の線図である。WH
UD400は、WHUD400がユーザの眼490から反射された可視レーザ光420を
検出し(赤外レーザ光を検出する少なくとも1つの赤外光検出器350とは対照的な)、
結果として生じる強度パターン/マップを用いて眼490の位置及び/又は動きを判断す
る少なくとも3つの狭周波数帯光検出器451、452、及び453を含むことを除いて
、図1によるWHUD100に略類似している。
」と表記)、緑色レーザダイオード(図4において「G」と表記)、及び青色レーザダイ
オード(図4において「B」と表記)を含むSLP410を備えている。この明細書及び
添付特許請求の範囲全体を通して、用語「狭周波数帯」とは、特定の文脈を与える比較的
小さい範囲の波長(又は波長帯域幅)を指す。レーザダイオード等の光源の文脈において
、狭周波数帯光は約10nm以下の帯域幅内の光であり、光検出器の文脈において、狭周
波数帯光検出器は約200nm以下の帯域幅内の光に反応する。SLP410からのレー
ザ光420は、図1のWHUD100のために説明したように、変調されて画像をユーザ
の眼490に投影する。しかし、WHUD400は、また、SLP410の赤色レーザダ
イオードによって出力される光に対応する狭周波数帯内のレーザ光420に反応する第1
の狭周波数帯光検出器451と、SLP410の緑色レーザダイオードによって出力され
る光に対応する狭周波数帯内のレーザ光420に反応する第2の狭周波数帯光検出器45
2と、SLP410の青色レーザダイオードによって出力される光に対応する狭周波数帯
内のレーザ光420に反応する第3の狭周波数帯光検出器453とを含んでいる。光検出
器451、452、及び453のそれぞれは、眼490の位置及び/又は動きが判断され
ることを可能にするよう、ユーザの眼490から反射したレーザ光420を受けるために
位置調整されている。各光検出器は、1つ以上の光学帯域フィルタ等のもう1つの光学フ
ィルタを用いて光のそれぞれの「狭周波数帯」に反応するようなされていてもよい。光検
出器451、452、及び453は、検出された環境光からのノイズを最小化する有利な
「狭周波数帯」である。
も対応する同じ可視レーザ光420を用いるレーザ視標追跡を実装している。このスキー
ムの利点は、何の赤外レーザダイオードも必要とせず、SLP410が変更なく原則的に
用いられてもよい点にあるが、しかし、欠点は、眼の位置/動きを、赤外光によって与え
られる完全な不可視の照明を用いる代わりに、投影された画像/ピクセルからの光に曝し
て判断しなければならないという点にある。本システム、デバイス、及び方法によれば、
SLPの画像生成システム(すなわち、レーザ光420の変調を走査ミラーの位置に同期
させて制御するシステム)と、狭周波数帯光検出器451、452、及び453によって
検出された反射光に基づいて眼490の位置/動きを判断する視標追跡システムとの間の
通信が利点である。かかる通信は、例えば、どのレーザダイオードが各ミラー位置におい
てアクティブなのかについての情報を含んでいてもよい。この情報を用いて、視標追跡シ
ステムは、現在の走査ミラー位置及びレーザ変調パターンに基づいて、眼490の様々な
位置及び/又は動きに対する光検出器451、452、及び/又は453からの検出した
強度情報をマッピングすることが可能である。
装において、「グリント」及び/又は「プルキニエ像」を利用してもよく、及び/又は、
米国仮特許出願第62/245,792号明細書に説明されている視標追跡の「角膜影に
基づく(corneal shadow based)」方法を採用してもよい。
)は、1つ以上の(狭周波数帯)光検出器に、及び、1つ以上のプロセッサ読取可能スト
レージ媒体又はメモリに通信可能に結合される1つ以上のデジタルプロセッサを含んでい
てもよい。メモリは、プロセッサ実行可能命令、及び/又は、プロセッサによって実行さ
れる場合、プロセッサが、1つ以上の光検出器によって提供される情報(例えば、強度パ
ターン/マップ等の強度情報)に基づいて、ユーザの眼の位置及び/又は動きを判断する
ことを可能にするデータを格納してもよい。
視標追跡及び走査レーザ投影を統合したWHUD500の斜視図である。WHUD500
は、図1、2、3、及び4に示した構成要素の多く、すなわち、可視レーザ光521(例
えば、少なくとも第1の狭周波数帯での)及び赤外レーザ光522を出力するようなされ
たレーザモジュール511と、レーザモジュールから出力されたレーザ光を受け、レーザ
光を制御可能に反射(すなわち、走査)するよう位置調整された走査ミラーと、レーザ光
521及び522をユーザの眼590に向け直すよう位置調整された波長多重化HOE5
30と、赤外レーザ光522に反応する少なくとも1つの赤外光検出器550とを含んで
いる。実装に応じて、可視レーザ光521は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び/又は
青色レーザ光のいずれか、単独又は何らかの組み合わせのいずれか一方に対応してもよい
。WHUD500は、また、支持フレーム580がユーザの頭部に装着される場合に、H
OE530がユーザの眼590の視野内に位置決めされるような、一般的形状及び外観を
有する支持フレーム580又は一対の眼鏡レンズも含んでいる。
560と、デジタルプロセッサ570に通信可能に結合される非一時的プロセッサ読取可
能ストレージ媒体又はメモリ570とを含んでいる。メモリ570は、プロセッサ実行可
能命令、及び/又は、プロセッサ560によって実行される場合、光検出器550からプ
ロセッサ560に通信される眼590から反射された赤外光522についての情報に基づ
いて、プロセッサ560に眼590の1つ以上の位置及び/又は運動を判断させるデータ
を格納する。
用途)を参照し、図示しているが、当業者は、本システム、デバイス、及び方法が、ユー
ザの両眼(すなわち、双眼用途)のための走査レーザ投影及び走査レーザ視標追跡を提供
するために、WHUDにおいて重複してもよいことを容易に正しく認識するであろう。
の)は、SLPによって出力されるレーザ光の経路内に様々な光学素子を含んでもよい。
本システム、デバイス、及び方法によれば、視標追跡目的のために赤外レーザダイオード
をSLPに統合するWHUDは、可視及び赤外レーザのそれぞれの経路を位置調整/分離
させるために、必要に応じて、ホット光学素子及び/又はコールド光学素子を有利に採用
してもよい。実施例を図6に示す。
242,844号明細書(現在、米国非仮特許出願第15/046,254号明細書)に
説明されているようなSLPの出力を3つの角度分離コピーに分離させるために適合させ
た光学スプリッタ600の略図である。スプリッタ600は、それぞれ異なる角度で配向
される2つの反射面671及び672とその間の透過範囲673とを有する光学構造67
0を含んでいる。SLP610(図3によるSLP310と略類似していてもよい)は、
図6に示すようなサブレンジA、B、及びCを含む走査範囲を有する。SLP610は、
3つの画像コピー:走査範囲A内の第1のコピー、走査範囲B内の第2のコピー、及び走
査範囲C内の第3のコピーにわたって可視光を走査するよう操作されてもよい。走査範囲
Aにわたって投影される第1の画像コピーは、光学構造670の透過範囲673を通って
透過されて、例えば、角度多重化ホログラフィックコンバイナに衝突する。走査範囲Bに
わたって投影される第2の画像コピーは、光学構造670の第1の反射面671によって
反射され、次いで、第2のリフレクタ(例えば、ミラー)681によって再度反射される
。第2のリフレクタ681は、走査範囲Bに対応する光をホログラフィックコンバイナ(
混乱を減らすため、図6に図示せず)に向け直すよう配向される。走査範囲Cにわたって
投影される第3の画像コピーは、光学構造670の第2の反射面672によって反射され
、次いで、第3のリフレクタ(例えば、ミラー)682によって再度反射される。第3の
リフレクタ682は、走査範囲Cに対応する光をホログラフィックコンバイナに向け直す
よう配向される。レーザ光の同じ変調パターン(例えば、時間、強度、及び/又は空間)
が、範囲A、B、及びCのそれぞれにわたってSLP610によって繰り返されてもよく
、このように、3つの画像コピーは、SLP610によって生成され、それぞれ異なる角
度で角度多重化ホログラフィックコンバイナに向けられてもよい。光学スプリッタ600
は、射出瞳複製によって網膜走査ディスプレイシステムのアイボックスを拡張するために
、それに応じて適合されるSLP動作モード及び角度多重化ホログラフィックコンバイナ
と併用して用いられてもよい光学スプリッタの構成例を表している。赤外レーザ光を視標
追跡目的のためにかかるスプリッタを用いるシステムに統合するために、スプリッタは、
例えば、赤外光が、スプリッタを「見ること」又はそれに影響されることなく、本質的に
それを通って透過されるように、コールド光学素子から構成されてもよい。この場合、赤
外光(図6において破線で表現)はA+B+Cの範囲全体にわたって走査されてもよい。
代替として、スプリッタ600は、赤外光がそれによって反射されるように、ホット光学
素子から構成されてもよい。この場合、赤外光は、3つの走査範囲A、B、又はCのうち
の1つのためにオンに変調され、他の2つの走査範囲のためにオフに変調される必要だけ
があってもよい。
ザの眼を追跡するよう、レーザプロジェクタを操作する方法700を示すフロー図である
。方法700は、6つの行動701、702、703、704、705、及び706を含
んでいるが、当業者は、代替の実施形態において、ある特定の行動が省略されてもよく、
及び/又は、追加行動が追加されてもよいことを正しく認識するであろう。当業者は、ま
た、図示の順序の行動が、例示的な目的のためだけに示されており、代替の実施形態にお
いて変更してもよいことを正しく認識するであろう。方法700の目的のために、用語「
ユーザ」とは、レーザプロジェクタによって投影された画像を観察している人物を指す。
出力する。可視光は、画像の少なくとも一部を表すか、具現化するか、又はそうでなけれ
ば、それに対応する。例えば、可視光は、完全な画像又は画像の1つ以上のピクセルを表
すか、具現化するか、又はそうでなければ、それに対応してもよい。可視光は、レーザ光
の完全な変調されたパターン(完全な画像を符号化する)、レーザ光の変調されたパター
ンの一部、又は、レーザ光の変調されたパターンの単一要素のみを含んでいてもよい。レ
ーザプロジェクタは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び青色レーザダ
イオードを含んでいてもよく、701において出力される可視光は、赤色レーザダイオー
ドによって出力される赤色レーザ光、緑色レーザダイオードによって出力される緑色レー
ザ光、青色レーザダイオードによって出力される青色レーザ光、又はそれらの任意の組み
合わせを含んでいてもよい。
定の実装に応じて、赤外レーザダイオードは赤外レーザ光のパターンを出力するよう変調
しても、しなくてもよい。
いてレーザプロジェクタによって出力された可視光)及び赤外光(すなわち、702にお
いてレーザプロジェクタによって出力された赤外光)の両方を制御可能に、反射して走査
する。
び赤外光の両方を受け、HOEは可視光及び赤外光の両方をユーザの眼に向け直す。可視
光はユーザに投影/表示されるビジュアルコンテンツを表す一方で、赤外光は視標追跡目
的のために用いられる。先に説明したように、少なくとも、可視光の波長に反応し、赤外
光に反応しない波長多重化HOEの第1のホログラムは、可視光をユーザの眼に向け直し
てもよく、赤外光に反応し、可視光の波長に反応しない波長多重化HOEの第2のホログ
ラムは、赤外光をユーザの眼に向け直してもよい。かかる実装において、少なくとも、波
長多重化HOEの第1のホログラムは、それによる又はそれからの可視光の向け直し時に
、第1の屈折力を可視光に印加する一方で、波長多重化HOEの第2のホログラムは、そ
れによる又はそれからの赤外光の向け直し時に、第2の屈折力を赤外光に印加する。第2
の屈折力は第1の屈折力よりも小さくてもよい。例えば、第1の屈折力は正の屈折力であ
ってもよい一方で、第2の屈折力はゼロ以下であってもよい。
検出する。赤外光検出器によって検出された赤外光の強度は、赤外光が反射される眼の1
つ以上の特徴の位置、向き、及び/又は運動によって決まってもよい。
よって検出された赤外光の少なくとも一部の少なくとも反射に基づいて判断される。眼の
少なくとも1つの特徴は、眼の瞳孔、虹彩、角膜、又は網膜血管を含んでいてもよいが、
これらに限定されない。この文脈において、用語「位置」は、光検出器の空間位置及び/
又は向き、若しくは、少なくとも1つの特徴の前もって公知の空間位置及び/又は向き等
の、基準点に対する眼の少なくとも1つの特徴の一般的な空間位置及び/又は向きを指す
ために大まかに用いられる。従って、706において判断される眼の少なくとも1つの特
徴の位置は、眼自体の位置、向き、及び/又は動きを表すものであってもよい(及び/又
は、その後判断されるために用いられてもよい)。幾つかの実装において、眼の少なくと
も1つの特徴の位置(及び/又は、眼自体の対応する位置、向き、及び/又は動き)は、
赤外光検出器と通信するプロセッサによって判断されてもよい。
一部(又は複数部分)の反射を検出するために用いられてもよく、多数の赤外光検出器は
、共に物理的にクラスター化されるか、WHUDの支持フレームを中心として空間的に分
離されてもよい(例えば、HOEの全周)。
の全領域は全面ラスター走査を介して完全に照明されてもよいか、又は、(プロジェクタ
は各フレームを素早くリフレッシュし、全視標追跡はユーザへの顕著な遅延無しに多数の
フレームにわたって広げることができるため)眼の一部は様々なパターンのいずれかで照
明されてもよい。例えば、グリッド又は1組の平行線等の受動パターンが採用されてもよ
いか、又は、能動パターンが採用されてもよい。能動的照明パターンの例は、眼の領域が
バイナリ範囲に分割され、視標追跡装置が、2つの範囲のうちのどちらが特徴(例えば、
瞳孔又は角膜)を含んでいるかを判断し、その範囲が、その後、バイナリ範囲に分割され
、特徴の位置が所望の解像度で識別されるまで、処理がより小さな範囲で継続される「バ
イナリスタイル検索」;信頼できる眼の位置が見つかると、後続の走査が既知の眼の位置
の位置を含む全走査領域のサブセットに限定され、そのサブセットは、信頼できる眼の位
置が特定されてからの時間内に眼が動く可能性に基づいている「最新領域焦点合わせ」;
及び/又は、眼の領域が連続して走査されるくさび形又はパイ状の一片に分割される「回
転走査」を含む。
別できるため、有利である。しかし、赤外光は環境内でも一般的であるため、赤外光に反
応するよう最適化されている狭周波数帯光検出器は、それでもやはり、環境赤外ノイズを
検出する可能性がある。この効果を軽減することを補助するために(赤外レジームにおい
て、及び、例えば、図4に示すような、可視光が視標追跡のために用いられる実装におい
て)、視標追跡目的のために用いられるレーザ光は、かかる光が類似波長の環境光と区別
されることを可能にするよう、様々な異なる方法のいずれかで符号化されてもよい。例え
ば、視標追跡目的のために用いられる狭周波数帯光(赤外又は可視)は意図的に偏光され
てもよく、対応する偏光フィルタは、光検出器が、狭周波数帯内にあり、適正な偏光の光
のみに反応するように、狭周波数帯(例えば、赤外)光検出器に適用されてもよい。別の
実施例として、視標追跡目的のために用いられる狭周波数帯光は意図的な変調パターンで
変調されてもよく、このパターンを提供する光は、光検出器出力の信号処理及び解析中に
光検出器によって提供される強度マップから抽出することができる。幾つかの実装におい
て、赤外フィルタがWHUDのレンズ(透明コンバイナ)に適用されるか、又はそうでな
ければ、それに統合されて、ユーザの外部環境からの赤外光がレンズ/透明コンバイナを
通過せず、ユーザの眼に当たらないように妨害してもよく、その結果、眼から反射し、赤
外光検出器によって検出される環境赤外光の量が低減される。
ることは、それが可視レーザ光に付与する光学機能から赤外レーザ光に異なる光学機能(
例えば、屈折力)を付与するよう設計されるHOEを有利に用いてもよい。
可能にする波長多重化HOE830を含むWHUD800の側面図を示す例示の線図であ
る。WHUD800は図3によるWHUD300と略類似しており、HOE830の幾つ
かの詳細が説明のために強調されている。簡単に説明すると、WHUD800は、視標追
跡目的のための赤外レーザダイオード(図8において「IR」と表記)を含むようなされ
たSLP810と、眼鏡レンズ860と統合される(例えば、積層されるか、又はそうで
なければ、層状に積み重ねられるか、若しくは、内部に注型される)波長多重化HOE8
30を備える透明コンバイナとを含んでいる。レンズ860とのHOE830の統合は、
米国仮特許出願第62/214,600号明細書及び/又は米国仮特許出願第62/26
8,892号明細書に説明されているシステム、デバイス、及び方法を含むか、及び/又
は、採用してもよい。
る屈折力を印加する)よう波長多重化されている。より詳細には、HOE830は、第1
の波長(例えば、少なくとも第1の可視波長)を有する光821に第1の屈折力を印加す
る第1のホログラムと、第2の波長(例えば、赤外波長)を有する光822に第2の屈折
力を印加する第2のホログラムとを少なくとも含む異種HOEである。第2の屈折力は第
1の屈折力とは異なり、第2の波長は第1の波長とは異なっている。HOE830は、幾
つものホログラムを担持するか、符号化するか、包含するか、又はそうでなければ含むホ
ログラフィック材料(例えば、フォトポリマー、ハロゲン化銀化合物)の幾つもの層を含
んでいてもよい。ホログラフィック材料の単一層は多数のホログラムを含んでもよいか、
及び/又は、個々のホログラムはホログラフィック材料のそれぞれ個々の層上又はその中
に含まれていてもよい。
は、それぞれ、両方ともSLP810によって出力される可視レーザ光821及び赤外レ
ーザ光822に対応する。SLP810は、画像投影の目的のための可視レーザ光821
(図8において実線で表現)と視標追跡の目的のための赤外レーザ光822(図8におい
て破線で表現)とを出力する。実施例のように、可視レーザ光821は、約390nmか
ら約700nmの範囲の少なくとも1つの波長を有する光(例えば、赤色、緑色、又はそ
れ未満;若しくは、赤色、緑色、及び/又は青色の任意の組み合わせ)を含んでいてもよ
く、赤外レーザ光822は、約700nmから約10umの範囲の少なくとも1つの波長
を有する光を含んでいてもよい。可視レーザ光821及び赤外レーザ光822の両方は、
波長多重化HOE830に入射し、それによって、WHUD800のユーザの眼890に
向け直されるが、しかし、画像投影及び視標追跡の要件が異なるため、波長多重化HOE
830は、波長多重化HOE830が赤外レーザ光822を眼890に向け直す方法とは
異なる方法で、可視レーザ光821を眼に向け直す。波長多重化HOE830は、i)眼
890に向かう可視レーザ光821(すなわち、可視スペクトル内の少なくとも第1の波
長を有する光)に反応する(すなわち、向け直し、第1の屈折力を印加する)少なくとも
第1のホログラムと、及びii)眼890に向かう赤外レーザ光822(すなわち、赤外
スペクトル内の第2の波長を有する光)に反応する(すなわち、向け直し、第2の屈折力
を印加する)第2のホログラムと含んでいる。第1の屈折力(すなわち、波長多重化HO
E830の少なくとも第1のホログラムによって可視レーザ光821に印加される屈折力
)は、波長多重化HOE830における少なくとも第1のホログラムが、可視レーザ光8
21をユーザの眼890において又はその近傍で第1の射出瞳に集束させるように、正で
ある。この集束は、ユーザが表示された内容を適度な視野で見ることを可能にするために
有利である。波長多重化HOEがレンズ860と統合されているため、波長多重化HOE
830は、眼890に近接して位置決めされてもよく、第1の屈折力は、必要な集束を提
供するために、比較的高くてもよい(例えば、約40ジオプター以上)。同時に、第2の
屈折力(すなわち、波長多重化HOE830の第2のホログラムによって赤外レーザ光8
22に印加される屈折力)は、波長多重化HOE830の少なくとも第1のホログラムに
よって可視光に印加された第1の屈折力よりも小さい。波長多重化HOE830の第2の
ホログラムによって印加される第2の屈折力は、赤外光822が可視光821の射出瞳よ
りも大きい直径を眼890において有する射出瞳に集束するように、正であってもよく、
波長多重化HOE830の少なくとも第1のホログラムによって印加された第1の屈折力
より小さくてもよい(例えば、その発散を低減するか、視準するか、又は集束するために
十分な、約40ジオプター未満)。代替として、第2のホログラムによって印加される第
2の屈折力は、ゼロであってもよいか、又は、波長多重化HOE830の第2のホログラ
ムが赤外レーザ光822を集束無しに(すなわち、平面ミラーからのように)890に向
け直させるか、又は、発散させるように、負であってもよい。言い換えれば、第2の屈折
力は約0ジオプター以下であってもよい。眼890において可視光821よりも大きい射
出瞳を赤外光822のために提供することは、SLP810が視標追跡目的のために赤外
レーザ光822で眼890の全領域を照明することを可能にするために有利である。
における少なくとも第1のホログラムは、幾つもの波長多重化ホログラムを含んでいても
よく、そのぞれぞれは、それぞれの波長又は可視光の波長のそれぞれの範囲に反応しても
よい。例えば、可視光に反応する波長多重化HOE830における少なくとも第1のホロ
グラムは、SLP810によって提供される赤色光に反応する赤色ホログラム、SLP8
10によって提供される緑色光に反応する緑色ホログラム、及び/又は、SLP810に
よって提供される青色光に反応する青色ホログラムを含んでいてもよい。有利に、波長多
重化HOE830の少なくとも第1のホログラムに含まれる可視光に反応する各ホログラ
ムは、その同じ第1の屈折力をホログラムが反応する特定の可視光に印加してもよい。
跡機能の統合は、本システム、デバイス、及び方法によれば、多くの新規コンポーネント
の大半を追加することとは対照的に、既存のハードウェアコンポーネントの大部分を目立
たないように適合させることによって達成されてもよい。特に、i)赤外レーザダイオー
ドはSLPに対してであってもよく(赤外ダイオードはプロジェクタにおいて可視光ダイ
オードとは無関係に変調される)、ii)赤外ホログラムは、ホログラフィックコンバイ
ナに追加されてもよく(赤外ホログラムは、ホログラフィックコンバイナによって可視レ
ーザ光に印加される比較的大きい屈折力とは対照的に、眼の全領域をカバーするために低
い屈折力(ゼロ又は負の屈折力を含む)を赤外レーザ光に印加する)、そして、iii)
少なくとも1つの赤外光検出器が、ユーザの眼からの赤外レーザ光の反射を監視するため
にWHUDに追加されてもよい。
ムの両方は、ホログラフィック材料(例えば、フィルム)の単一層内に、又は、その上に
含まれていてもよく、若しくは、代替として、第1のホログラムはホログラフィック材料
の第1の層内に、又は、その上に含まれていてもよく、第2のホログラムはホログラフィ
ック材料の第2の層内に、又は、その上に含まれていてもよい。後者の場合、ホログラフ
ィック材料の第1の層及びホログラフィック材料の第2の層は、直接若しくは幾つもの介
在層/材料を介してのどちらか一方で、積層されるか、又はそうでなければ、共に層状に
積み重ねられてもよい。
もの追加ホログラムを含んでもよい。例えば、波長多重化HOE830は、可視レーザ光
821の赤色成分に反応する第1のホログラムと、赤外レーザ光822に反応する第2の
ホログラムと、可視レーザ光821の緑色成分に反応する第3のホログラムと、可視レー
ザ光821の青色成分に反応する第4のホログラムとを含んでもよい。この構成において
、第1、第3、及び第4のホログラムは、それぞれ、同じ第1の屈折力を各ホログラムが
反応するそれぞれの可視光に印加してもよく、第2のホログラムは第2の屈折力を赤外光
に印加してもよい。
られてもよい。例えば、本明細書中で可能にした高解像度及び高感度視標追跡は、眼の衝
動性運動及び/又はユーザの心拍及び/又はユーザの血圧等の眼の運動の微妙な要因を抽
出するために処理されてもよい。
力が、SLP自体が動作している場合にのみ、動作することである。幾つかの状況におい
て、SLPの電源がオフにされた場合でさえも、粗い視標追跡機能を提供することが望ま
れるかもしれない。この目的を達成するために、本明細書中に説明した様々な実施形態(
例えば、図3、4、及び5に示した構成)は、ユーザが1つ以上の特定位置に視線を向け
ることによってSLPを起動することを可能にするよう、別体の視標追跡システム(図2
に示したもの等)を任意選択的に含んでもよい。本システム、デバイス、及び方法のSL
Pに基づく視標追跡を用いてWHUDに組み合わせられてもよい適切な粗い、補助的な、
若しくは、第2の視標追跡システムの例は、米国仮特許出願第62/281,041号明
細書に説明されている。
ロジェクタ(SLP又はその他)のように「レーザモジュール」に対して、参照が頻繁に
行われている。特に特定の文脈が要求しない限り、用語「レーザモジュール」は、「少な
くとも1つのレーザモジュール」を意味するよう大まかに解釈すべきであり、本明細書中
に説明され、主張された様々な実装は、用いられた別個のレーザモジュールの多くに対し
て一般的なものである。例えば、SLPは幾つものレーザダイオードを含む単一のレーザ
モジュールを採用してもよく、又は、SLPは、それぞれが幾つものレーザダイオードを
含む多数のレーザモジュール(又は、マルチチップレーザモジュール等のマルチチップモ
ジュールに相当するレーザ)を採用してもよい。
値又は量に関係して用いられる。例えば、「約10nm以下の帯域幅内の光」。特に特定
の文脈が要求しない限り、用語約は概して±15%を意味する。
のセンサ(例えば、マイクロフォン、カメラ、温度計、コンパス、及び/又はその他)を
含んでいてもよい。例えば、1つ以上のカメラが用いられて、ウェアラブルヘッドアップ
ディスプレイのプロセッサにフィードバックを提供し、透明ディスプレイ上のどこに任意
の画像が表示されるべきかに影響を及ぼしてもよい。
ッテリ)、無線通信を送信/受信するための無線送受信機、及び/又は、コンピュータに
結合及び/又は1つ以上のオンボード電源を充電するための有線式コネクタポートを含ん
でいてもよい。
うな、及び、「通信可能に結合」等の変形内の用語「通信」は、情報を転送及び/又は交
換するための何らかの工学的な配置を指すよう概して用いられる。例示の通信経路は、導
電性経路(例えば、導電性ワイヤ、導電性トレース)、磁気経路(例えば、磁気媒体)、
及び/又は光学経路(例えば、光ファイバ)を含むが、これらに限定されず、例示の通信
結合は、電気結合、磁気結合、及び/又は光学的結合を含むが、これらに限定されない。
は、「to detect(検出する)」、「to provide(提供する)」、「
to transmit(送信する)」、「to communicate(通信する)
」、「to process(処理する)」、「to route(ルーティングする)
」等を含むが、これらに限定されない。特定の文脈が特に必要としない限り、かかる不定
動詞形は、すなわち、「少なくとも検出する」、「少なくとも提供する」、「少なくとも
送信する」等のオープンな、包含的な感覚で用いられる。
して網羅又は制限する意図は無い。特定の実施形態及び実施例は、実例となる目的のため
に本明細書中で説明され、種々の同等の修正は、当業者によって認識されるように、開示
の精神及び適用範囲から逸脱すること無く行うことができる。様々な実施形態の本明細書
中で提供する教示は、上記で概して説明した例示のウェアラブル電子デバイスに限らず、
他のポータブル及び/又はウェアラブル電子デバイスに適用することができる。
バイス及び/又はプロセスの様々な実施形態を説明してきた。かかるブロック図、略図、
及び実施例が1つ以上の機能及び/又は動作を含む限り、かかるブロック図、フロー図、
及び実施例内の各機能及び/又は動作が、幅広いハードウェア、ソフトウェア、ファーム
ウェア、又は、実質的にそれらの組み合わせによって、個々に、及び/又は、総体的に、
実装できることは、当業者によって理解されるであろう。一実施形態において、本主題は
、特定用途向け集積回路(ASIC)により実装されてもよい。しかし、当業者は、本明
細書中で開示した実施形態が、全体又は一部として、1つ以上のコンピュータによって実
行される1つ以上のコンピュータプログラムとして(例えば、1つ以上のコンピュータシ
ステム上で動作する1つ以上のプログラムとして)、1つ以上のコントローラ(例えば、
マイクロコントローラ)によって実行される1つ以上のプログラムとして、1つ以上のプ
ロセッサ(例えば、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット、グラフィック処理ユニット
)によって実行される1つ以上のプログラムとして、ファームウェアとして、又は実質的
な何らかのそれらの組み合わせとして、標準の集積回路において同等に実装できること、
及び、回路を設計すること及び/又はソフトウェア及び/又はファームウェアのためのコ
ードを記述することは、本開示の教示を踏まえて、当業者の技能により良好に行われるこ
とを認識するであろう。
は、何らかのプロセッサ関連システム又は方法によって、又は、それに関連して使用する
ために何らかのプロセッサ読取可能媒体に格納できる。本開示の文脈において、メモリは
、コンピュータ及び/又はプロセッサプログラムを含むか、格納する電子的、磁気的、光
学的、又は他の物理的デバイス又は手段であるプロセッサ読取可能媒体である。ロジック
及び/又は情報は、コンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、又は、
命令実行システム、装置、又はデバイスからの命令を取り出し、ロジック及び/又は情報
に関連する命令を実行することができる他のシステム等の命令実行システム、装置、又は
デバイスによって、又は、それに関連して使用するために、何らかのプロセッサ読取可能
媒体において具現化できる。
、装置、及び/又はデバイスによって、又は、それに関連して使用するために、ロジック
及び/又は情報に関連するプログラムを格納できる何らかの構成要素であってもよい。プ
ロセッサ読取可能媒体は、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外光、又は半導
体システム、装置、又はデバイスであってもよいが、これらに限定されない。コンピュー
タ読取可能媒体のより詳細な実施例(限定的リスト)は以下を含む:ポータブルコンピュ
ータディスケット(磁気、コンパクトフラッシュ(登録商標)カード、セキュアデジタル
等)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読出し専用メモリ(ROM)、消去可能プロ
グラマブル読出し専用メモリ(EPROM、EEPROM、又はフラッシュメモリ)、ポ
ータブルコンパクトディスク読出し専用メモリ(CDROM)、デジタルテープ、及び他
の非一時的媒体。
よい。本明細書中の特定の教示及び定義と一致しない程度に対して、Thalmic L
abs Inc.が所有する、本明細書に引用し、及び/又は、出願データシートに挙げ
られた、以下を含むが、これらに限定されない米国特許、米国特許出願公開、米国特許出
願、外国特許、外国特許出願、及び非特許文献:米国仮特許出願第62/167,767
号明細書;米国仮特許出願第62/271,135号明細書;米国仮特許出願第62/0
17,089号明細書;米国仮特許出願第62/053,598号明細書;米国仮特許出
願第62/117,316号明細書;米国仮特許出願第62/134,347号明細書(
現在、米国非仮特許出願第15/070,887号明細書);米国仮特許出願第62/1
56,736号明細書;米国仮特許出願第62/242,844号明細書;米国特許出願
公開US2015-0378164A1号明細書;米国特許出願公開US2015-03
78161A1号明細書;米国特許出願公開US2015-0378162A1号明細書
;米国非仮特許出願第15/145,576号明細書;米国非仮特許出願第15/145
,609号明細書;米国非仮特許出願第15/145,583号明細書;米国非仮特許出
願第15/046,234号明細書;米国非仮特許出願第15/046,254号明細書
;米国非仮特許出願第15/046,269号明細書;米国仮特許出願第62/245,
792号明細書;米国仮特許出願第62/214,600号明細書;米国仮特許出願第6
2/268,892号明細書;及び米国仮特許出願第62/281,041号明細書は、
その全てを引用して、本明細書に組み込む。実施形態の態様は、必要であれば、更なる実
施形態を提供するために、種々の特許、出願、及び公報のシステム、回路、及び概念を採
用するよう変更してもよい。
般に、以下の特許請求の範囲において、使用する用語は、特許請求の範囲を明細書及び特
許請求の範囲に開示する特定の実施形態に制限するものと解釈すべきではないが、かかる
特許請求の範囲が権利を受ける均等物の完全な適用範囲と共にすべての可能な実施形態を
含むものと解釈すべきである。従って、特許請求の範囲は、開示によって制限されない。
Claims (22)
- 統合された視標追跡装置を有するレーザプロジェクタであって、
赤外光を出力する赤外レーザダイオード及び可視光を出力する少なくとも1つの可視光
レーザダイオードを含むレーザモジュールと、
前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、且つ、前記赤外光及び前記可視光の両方を制
御可能に反射するよう、前記レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、
前記走査ミラーから反射された前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、且つ、前記赤
外光及び前記可視光の両方をユーザの眼に向け直すよう位置調整される波長多重化ホログ
ラフィック光学素子(「HOE」)であって、前記可視光に反応し、前記赤外光に反応し
ない第1のホログラムと、前記赤外光に反応し、前記可視光に反応しない第2のホログラ
ムとを含む波長多重化HOEと、
前記ユーザの前記眼から反射された赤外光の少なくとも一部を受けるよう位置調整され
る赤外検出器と、を備える、
レーザプロジェクタ。 - 前記波長多重化HOEは、ホログラフィック材料の少なくとも2つの異なる層、前記第
1のホログラムを含むホログラフィック材料の第1の層及び前記第2のホログラムを含む
ホログラフィック材料の第2の層を備える、請求項1に記載のレーザプロジェクタ。 - 前記波長多重化HOEは、前記第1のホログラム及び前記第2のホログラムの両方を含
むホログラフィック材料の単一ボリュームを備える、請求項1に記載のレーザプロジェク
タ。 - 前記レーザモジュールにおける前記少なくとも1つの可視光レーザダイオードは、赤色
レーザダイオード、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダ
イオード、緑色レーザダイオード、及び/又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせ
からなる群から選択される少なくとも1つの可視光レーザダイオードを含む、請求項1に
記載のレーザプロジェクタ。 - 前記第1のホログラムは第1の屈折力を前記可視光に印加し、前記第2のホログラムは
第2の屈折力を前記赤外光に印加し、前記第2の屈折力は前記第1の屈折力とは異なる、
請求項1に記載のレーザプロジェクタ。 - 前記第1の屈折力は正の屈折力であり、前記第1の屈折力は前記第2の屈折力よりも大
きい、請求項5に記載のレーザプロジェクタ。 - 前記第2の屈折力はゼロ以下である、請求項6に記載のレーザプロジェクタ。
- 更に、一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有する支持フレームを備え、前記レー
ザモジュール、前記走査ミラー、前記波長多重化HOE、及び前記赤外検出器は全て前記
支持フレームによって担持され、前記波長多重化HOEは、環境光に対して略透明であり
、前記支持フレームが前記ユーザの頭部に装着される場合に、前記ユーザの少なくとも1
つの眼の視野内に位置決めされる、請求項1に記載のレーザプロジェクタ。 - ウェアラブルヘッドアップディスプレイ(「WHUD」)であって、
使用中、ユーザの頭部に装着される支持フレームと、
前記支持フレームによって担持されるレーザモジュールであって、赤外光を出力する赤
外レーザダイオード及び可視光を出力する少なくとも1つの可視光レーザダイオードを含
むレーザモジュールと、
前記支持フレームによって担持され、且つ、前記レーザモジュールによって出力される
前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、前記赤外光及び前記可視光の両方を制御可能に
反射するよう、前記レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、
前記支持フレームによって担持され、前記支持フレームが前記ユーザの前記頭部に装着
される場合に、前記ユーザの少なくとも1つの眼の視野内部に位置決めされる波長多重化
HOEであって、前記支持フレームが前記ユーザの頭部に装着される場合、前記走査ミラ
ーから反射された前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、且つ、前記赤外光及び前記可
視光の両方を前記ユーザの前記少なくとも1つの眼に向け直すよう位置調整され、前記可
視光に反応し、前記赤外光に反応しない第1のホログラムと、前記赤外光に反応し、前記
可視光に反応しない第2のホログラムとを含み、そして、環境光に対して略透明である波
長多重化HOEと、
前記支持フレームによって担持され、前記支持フレームが前記ユーザの前記頭部に装着
される場合に、前記ユーザの前記少なくとも1つの眼から反射される赤外光の少なくとも
一部を受けるよう位置調整される赤外検出器と、を備える、
ウェアラブルヘッドアップディスプレイ。 - 前記支持フレームは一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有する、請求項9に記載
のWHUD。 - 前記波長多重化HOEは、ホログラフィック材料の少なくとも2つの異なる層、前記第
1のホログラムを含むホログラフィック材料の第1の層及び前記第2のホログラムを含む
ホログラフィック材料の第2の層を備える、請求項9に記載のWHUD。 - 前記波長多重化HOEは、前記第1のホログラム及び前記第2のホログラムの両方を含
むホログラフィック材料の単一ボリュームを備える、請求項9に記載のWHUD。 - 前記レーザモジュールにおける前記少なくとも1つの可視光レーザダイオードは、赤色
レーザダイオード、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダ
イオード、緑色レーザダイオード、及び/又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせ
からなる群から選択される少なくとも1つの可視光レーザダイオードを含む、請求項9に
記載のWHUD。 - 前記第1のホログラムは第1の屈折力を前記可視光に印加し、前記第2のホログラムは
第2の屈折力を前記赤外光に印加し、前記第2の屈折力は前記第1の屈折力とは異なる、
請求項9に記載のWHUD。 - 前記第1の屈折力は正の屈折力であり、前記第1の屈折力は前記第2の屈折力よりも大
きい、請求項14に記載のWHUD。 - 前記第2の屈折力はゼロ以下である、請求項15に記載のWHUD。
- 画像をユーザの眼に投影し、且つ、前記ユーザの前記眼を追跡するようレーザプロジェ
クタを操作する方法であって、
前記レーザプロジェクタの少なくとも第1のレーザダイオードによって可視光を出力す
ることであって、前記可視光は前記画像の少なくとも一部を表すことと、
前記レーザプロジェクタの赤外レーザダイオードによって赤外光を出力することと、
前記レーザプロジェクタの走査ミラーによって前記可視光及び前記赤外光の両方を制御
可能に、且つ、反射して走査することと、
波長多重化HOEによって前記ユーザの前記眼に前記可視光及び前記赤外光の両方を向
け直すことと、
赤外光検出器によって前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の少なくとも一部の反射を
検出することと、
前記赤外光検出器によって検出された前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の少なくと
も一部の反射に基づいて前記眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することと、を含む
、
方法。 - 波長多重化HOEによって前記ユーザの前記眼に前記可視光及び前記赤外光の両方を向
け直すことは、
前記波長多重化HOEの第1のホログラムによって第1の屈折力を前記可視光に印加す
ることと、
前記波長多重化HOEの第2のホログラムによって第2の屈折力を前記赤外光に印加す
ることであって、前記第2の屈折力は前記第1の屈折力とは異なることと、を含む、請求
項17に記載の方法。 - 前記波長多重化HOEの第1のホログラムによって第1の屈折力を前記可視光に印加す
ることは、前記波長多重化HOEの前記第1のホログラムによって第1の正の屈折力を前
記可視光に印加することを含み、前記波長多重化HOEの第2のホログラムによって第2
の屈折力を前記赤外光に印加することは、前記波長多重化HOEの前記第2のホログラム
によって前記第1の屈折力よりも小さい第2の屈折力を前記赤外光に印加することを含む
、請求項18に記載の方法。 - 前記波長多重化HOEの前記第2のホログラムによって前記第1の屈折力よりも小さい
第2の屈折力を前記赤外光に印加することは、前記波長多重化HOEの前記第2のホログ
ラムによってゼロ以下の第2の屈折力を前記赤外光に印加することを含む、請求項19に
記載の方法。 - 前記赤外光検出器によって検出された前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の前記反射
に基づいて前記眼の少なくとも1つの特徴の位置を判断することは、プロセッサによって
前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の前記反射に基づいて前記眼の少なくとも1つの特
徴の前記位置を判断することを含む、請求項19に記載の方法。 - 前記レーザプロジェクタの少なくとも第1のレーザダイオードによって可視光を出力す
ることは、
前記レーザプロジェクタの赤色レーザダイオードによって赤色光を出力すること、
前記レーザプロジェクタの緑色レーザダイオードによって緑色光を出力すること、及び
/又は、
前記レーザプロジェクタの青色レーザダイオードによって青色光を出力すること、のう
ちの少なくとも1つを含む、請求項19に記載の方法。
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