JP2024511742A - 拡張現実または複合現実デバイスにおいて使用されるポリマーアイピースのためのアサーマル化コンセプト - Google Patents

Abstract

本開示の実施形態は、ディスプレイ用のシステムおよび方法を提供する。実施形態では、ディスプレイシステムは、フレームと、フレームに結合されたアイピースと、フレームとアイピースとの間に配置された第１の接着剤結合部と、を含む。アイピースは、光入射領域および光出射領域を含むことができる。第１の接着剤結合部は、アイピースの外周の第１の部分に沿って配置されることができ、アイピースの外周の第１の部分は、第１の接着剤結合部がフレームに対する光入射領域の位置を維持するように構成されるように、光入射領域に接する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年３月１２日に出願された米国仮特許出願第６３／１６０，４１９号の優先権を主張し、その内容は両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

分野
本開示は、一般に、視覚情報を表示するためのシステムに関し、特に、拡張現実または複合現実環境において視覚情報を表示するためのアイピースに関する。

背景
仮想環境は、コンピューティング環境においてユビキタスであり、ビデオゲーム（仮想環境がゲーム世界を表し得る）；マップ（仮想環境がナビゲートされる地形を表し得る）；シミュレーション（仮想環境が現実環境をシミュレートし得る）；デジタルストーリーテリング（仮想キャラクタが仮想環境において互いに対話し得る）；および多くの他の用途において使用されている。現代のコンピュータユーザは、一般に、仮想環境を快適に知覚し、仮想環境と対話する。しかしながら、仮想環境に関するユーザの体験は、仮想環境を提示するための技術によって制限される可能性がある。例えば、従来のディスプレイ（例えば、２Ｄ表示画面）および音声システム（例えば、固定スピーカ）は、魅力的で現実的で没入感のある体験を生み出す方法で仮想環境を実現することができないことがある。

仮想現実（「ＶＲ」）、拡張現実（「ＡＲ」）、複合現実（「ＭＲ」）、および関連技術（まとめて「ＸＲ」）は、ＸＲシステムのユーザに、コンピュータシステム内のデータによって表される仮想環境に対応する感覚情報を提示する能力を共有する。本開示は、ＶＲシステム、ＡＲシステム、およびＭＲシステムの間の区別を想定している（ただし、いくつかのシステムは、１つの態様（例えば、視覚的態様）ではＶＲとして分類され、別の態様（例えば、音声態様）ではＡＲまたはＭＲとして同時に分類され得る）。本明細書で使用される場合、ＶＲシステムは、少なくとも１つの態様においてユーザの現実環境を置き換える仮想環境を提示する。例えば、ＶＲシステムは、遮光ヘッドマウントディスプレイなどを用いて、現実環境の視界を同時に見えにくくしながら、仮想環境の視界をユーザに提示することができる。同様に、ＶＲシステムは、現実環境からの音声を同時にブロック（減衰）しながら、仮想環境に対応する音声をユーザに提示することができる。

ＶＲシステムは、ユーザの現実環境を仮想環境に置き換えることから生じる様々な欠点を体験することがある。１つの欠点は、仮想環境におけるユーザの視野が、現実環境（仮想環境ではない）におけるユーザのバランスおよび向きを検出する自分の内耳の状態にもはや対応しないときに生じる可能性がある酔いの感覚である。同様に、ユーザは、自身の身体および手足（ユーザが現実環境において「接地している」と感じるために依拠するビュー）が直接見えないＶＲ環境において見当識障害を体験することがある。別の欠点は、特に仮想環境にユーザを没入させようとするリアルタイムアプリケーションにおいて、完全な３Ｄ仮想環境を提示しなければならない、ＶＲシステムに課される計算負荷（例えば、ストレージ、処理能力）である。同様に、ユーザは、仮想環境の僅かな不完全性にも敏感である傾向があり、そのいずれも仮想環境への没入感を損なう可能性があるため、そのような環境は、没入型と見なされるために非常に高い臨場感基準に達する必要があることがある。さらに、ＶＲシステムの別の欠点は、システムのそのようなアプリケーションが、現実世界において体験する様々な光景および音などの現実環境における広範囲の感覚データを利用することができないことである。関連する欠点は、現実環境において物理的空間を共有するユーザが仮想環境において互いに直接見たり対話したりすることができないことがあるため、ＶＲシステムが複数のユーザが対話することが可能な共有環境を作成するのに苦労する場合があることである。

本明細書で使用されるように、ＡＲシステムは、少なくとも１つの態様において現実環境に重複する、または現実環境にオーバーレイする仮想環境を提示する。例えば、ＡＲシステムは、光がディスプレイを通過してユーザの眼に入ることを可能にしながら表示画像を提示する透過型ヘッドマウントディスプレイなど、現実環境のユーザのビューにオーバーレイされた仮想環境のビューをユーザに提示することができる。同様に、ＡＲシステムは、現実環境からの音声を同時にミキシングしながら、仮想環境に対応する音声をユーザに提示することができる。同様に、本明細書で使用されるように、ＭＲシステムは、ＡＲシステムと同様に、少なくとも１つの態様において現実環境に重複するかまたはオーバーレイする仮想環境を提示し、さらに、ＭＲシステム内の仮想環境が少なくとも１つの態様において現実環境と対話することを可能にし得る。例えば、仮想環境内の仮想キャラクタは、現実環境内のライトスイッチを切り替え、現実環境内の対応する電球をオンまたはオフにし得る。別の例として、仮想キャラクタは、現実環境の音声信号に（表情などで）反応し得る。現実環境の提示を維持することによって、ＡＲおよびＭＲシステムは、ＶＲシステムの前述の欠点のいくつかを回避し得る。例えば、現実環境（ユーザ自身の身体を含む）からの視覚的合図が視認可能なままとすることができ、そのようなシステムは没入するために完全に実現された３Ｄ環境をユーザに提示する必要がないため、ユーザの酔いが低減される。さらに、ＡＲおよびＭＲシステムは、現実世界の感覚入力（例えば、風景、オブジェクト、および他のユーザのビューおよび音）を利用して、その入力を増強する新たなアプリケーションを作成することができる。

仮想環境を現実的な方法で提示して、堅牢で費用効果の高い方法でユーザの没入体験を作成することは困難である可能性がある。例えば、ヘッドマウントディスプレイは、１つ以上の多層ガラスアイピースを有する光学系を含むことができる。ガラスアイピースは、高価で壊れやすい構成要素である可能性がある。例えば、各層は、デジタル画像をユーザに効果的に投射するために回折格子および関連するフィルムを達成するための複数のステップを含む複雑なプロセスを介して製造され得る。さらに、ガラスは、ヘッドマウントディスプレイを慎重に取り扱うことなく、故障または損傷を受けやすい脆弱な構成要素である可能性がある。したがって、デジタル画像の品質を犠牲にすることなく、ガラスアイピースよりも製造が容易で堅牢なアイピースが必要とされている。

概要
本明細書では、ヘッドウェアラブルデバイスなどのディスプレイ用のシステムおよび方法が開示される。例示的なディスプレイは、フレームと、フレームに結合されたアイピースと、フレームとアイピースとの間に配置された第１の接着剤結合部と、を含むことができる。アイピースは、光入射領域および光出射領域を含むことができる。第１の接着剤結合部は、アイピースの外周の第１の部分に沿って配置されることができ、アイピースの外周の第１の部分は、第１の接着剤結合部がフレームに対する光入射領域の位置を維持するように構成されるように、光入射領域に接する。本明細書で開示される実施形態は、使用中に一貫したデジタル画像品質を提供することができる堅牢で製造が容易なディスプレイシステムを提供し得る。

図１Ａ～図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実環境を示している。 図１Ａ～図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実環境を示している。 図１Ａ～図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実環境を示している。

図２Ａ～図２Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、複合現実環境を生成し、それと対話するために使用されることができる例示的な複合現実システムの構成要素を示している。 図２Ａ～図２Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、複合現実環境を生成し、それと対話するために使用されることができる例示的な複合現実システムの構成要素を示している。 図２Ａ～図２Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、複合現実環境を生成し、それと対話するために使用されることができる例示的な複合現実システムの構成要素を示している。 図２Ａ～図２Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、複合現実環境を生成し、それと対話するために使用されることができる例示的な複合現実システムの構成要素を示している。

図３Ａは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、複合現実環境に入力を提供するために使用されることができる例示的な複合現実ハンドヘルドコントローラを示している。

図３Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムとともに使用されることができる例示的な補助ユニットを示している。

図４は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムの例示的な機能ブロック図を示している。

図５は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図６は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図７は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図８は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースおよび取り付け方式を示している。

図９は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースおよび取り付け方式を示している。

図１０は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースおよび取り付け方式を示している。

図１１は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースおよび取り付け方式を示している。

図１２は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースおよび取り付け方式を示している。

図１３Ａ～図１３Ｃは、バイメタル現象の例を示している。

図１４は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、増加する層間ＣＴＥ変動に基づく例示的な性能劣化を示すチャートである。

図１５は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図１６は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図１７は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図１８は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図１９は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図２０は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図２１は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図２２は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図２３は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図２４は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

図２５は、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムのための例示的なアイピースを示している。

詳細な説明
以下の例の説明では、本明細書の一部を形成し、実施されることができる特定の例を例示として示す添付の図面を参照する。開示された例の範囲から逸脱することなく、他の例が使用されることができ、構造的変更が行われることができることを理解されたい。
複合現実環境

全ての人と同様に、複合現実システムのユーザは、現実環境、すなわち、ユーザによって知覚可能な「現実世界」の３次元部分およびそのコンテンツの全てに存在する。例えば、ユーザは、人間の通常の感覚（視覚、音、触覚、味覚、嗅覚）を使用して現実環境を知覚し、現実環境内で自分の身体を動かすことによって現実環境と対話する。現実環境における位置は、座標空間における座標として記述されることができる。例えば、座標は、海面に対する緯度、経度、および高度；基準点からの３つの直交寸法における距離；または他の適切な値を含むことができる。同様に、ベクトルは、座標空間内の方向および大きさを有する量を記述することができる。

コンピューティングデバイスは、例えば、デバイスに関連付けられたメモリに、仮想環境の表現を維持することができる。本明細書で使用される場合、仮想環境は、３次元空間の計算表現である。仮想環境は、任意のオブジェクト、アクション、信号、パラメータ、座標、ベクトル、またはその空間に関連付けられた他の特性の表現を含むことができる。いくつかの例では、コンピューティングデバイスの回路（例えば、プロセッサ）は、仮想環境の状態を維持および更新することができる。すなわち、プロセッサは、第１の時間ｔ０において、仮想環境に関連付けられたデータおよび／またはユーザによって提供された入力に基づいて、第２の時間ｔ１における仮想環境の状態を決定することができる。例えば、仮想環境内のオブジェクトが時間ｔ０において第１の座標に位置し、特定のプログラムされた物理的パラメータ（例えば、質量、摩擦係数）を有する場合、ユーザから受信した入力は、方向ベクトルにおいてオブジェクトに力が加えられるべきであることを指示する。プロセッサは、基本力学を使用して時間ｔ１におけるオブジェクトの位置を決定するために運動学の法則を適用することができる。プロセッサは、仮想環境について知られている任意の適切な情報および／または任意の適切な入力を使用して、時間ｔ１における仮想環境の状態を決定することができる。仮想環境の状態を維持および更新する際に、プロセッサは、仮想環境における仮想オブジェクトの作成および削除に関連するソフトウェア；仮想環境における仮想オブジェクトまたはキャラクタの挙動を定義するためのソフトウェア（例えば、スクリプト）；仮想環境における信号（例えば、音声信号）の挙動を定義するためのソフトウェア；仮想環境に関連付けられたパラメータを作成および更新するためのソフトウェア；仮想環境において音声信号を生成するためのソフトウェア；入出力を扱うソフトウェア；ネットワーク動作を実装するためのソフトウェア；アセットデータを適用するソフトウェア（例えば、仮想オブジェクトを経時的に移動させるためのアニメーションデータ）；または他の多くの可能性を含む任意の適切なソフトウェアを実行することができる。

ディスプレイまたはスピーカなどの出力デバイスは、仮想環境の任意のまたは全ての態様をユーザに提示することができる。例えば、仮想環境は、ユーザに提示されることができる仮想オブジェクト（これは、無生物；人々；動物；ライトなどのオブジェクトの表現を含み得る）を含み得る。プロセッサは、仮想環境のビューを決定することができ（例えば、原点座標、ビュー軸、および錐台を有する「カメラ」に対応する）、ディスプレイに、そのビューに対応する仮想環境の視聴可能なシーンをレンダリングすることができる。この目的のために、任意の適切なレンダリング技術が使用され得る。いくつかの例では、視聴可能なシーンは、仮想環境内のいくつかの仮想オブジェクトのみを含み、特定の他の仮想オブジェクトを除外し得る。同様に、仮想環境は、１つ以上の音声信号としてユーザに提示され得る音声態様を含み得る。例えば、仮想環境内の仮想オブジェクトは、オブジェクトの位置座標から生じる音を生成し得る（例えば、仮想キャラクタは、発話するか、または効果音を発生させ得る）。あるいは、仮想環境は、特定の位置に関連付けられてもよく、または関連付けられなくてもよい音楽キューまたは周囲音に関連付けられてもよい。プロセッサは、「聴取者」座標に対応する音声信号、例えば、仮想環境内の音の合成に対応し、聴取者座標において聴取者が聞く音声信号をシミュレートするために混合および処理された音声信号を決定し、１つ以上のスピーカを介して音声信号をユーザに提示することができる。

仮想環境は、計算構造としてのみ存在するため、ユーザは、通常の感覚を使用して仮想環境を直接知覚することはできない。代わりに、ユーザは、例えばディスプレイ、スピーカ、触覚出力デバイスなどによってユーザに提示されるように、仮想環境を間接的にのみ知覚することができる。同様に、ユーザは、仮想環境に直接触れたり、仮想環境を操作したり、仮想環境と直接対話したりすることはできないが、仮想環境を更新するためにデバイスまたはセンサデータを使用することができるプロセッサに、入力デバイスまたはセンサを介して入力データを提供することができる。例えば、カメラセンサは、ユーザが仮想環境内でオブジェクトを移動させようとしていることを示す光学データを提供することができ、プロセッサは、そのデータを使用して、仮想環境内でオブジェクトにそれに応じて応答させることができる。

複合現実システムは、例えば、透過型ディスプレイおよび／または１つ以上のスピーカ（これは、例えば、ウェアラブルヘッドデバイスに組み込まれてもよい）を使用して、現実環境と仮想環境との態様を組み合わせた複合現実環境（「ＭＲＥ」）をユーザに提示することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のスピーカは、ヘッドマウントウェアラブルユニットの外部にあってもよい。本明細書で使用される場合、ＭＲＥは、現実環境と対応する仮想環境との同時表現である。いくつかの例では、対応する現実環境および仮想環境は、単一の座標空間を共有する。いくつかの例では、実座標空間および対応する仮想座標空間は、変換行列（または他の適切な表現）によって互いに関連付けられる。したがって、単一の座標（いくつかの例では、変換行列とともに）は、現実環境内の第１の位置、および仮想環境内の第２の対応する位置を定義することができ、逆もまた同様である。

ＭＲＥでは、仮想オブジェクト（例えば、ＭＲＥに関連付けられた仮想環境における）は、現実オブジェクト（例えば、ＭＲＥに関連する現実環境における）に対応することができる。例えば、ＭＲＥの現実環境が位置座標に現実のランプポスト（現実オブジェクト）を含む場合、ＭＲＥの仮想環境は、対応する位置座標に仮想ランプポスト（仮想オブジェクト）を含み得る。本明細書で使用される場合、現実オブジェクトは、対応する仮想オブジェクトと組み合わせて、「複合現実オブジェクト」を構成する。仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトと完全に一致または位置合わせされる必要はない。いくつかの例では、仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトの単純化版とすることができる。例えば、現実環境が現実のランプポストを含む場合、対応する仮想オブジェクトは、現実のランプポストとほぼ同じ高さおよび半径の円筒を含み得る（ランプポストがほぼ円筒形の形状であり得ることを反映している）。このように仮想オブジェクトを単純化することは、計算効率を高めることができ、そのような仮想オブジェクトに対して実行される計算を単純化することができる。さらに、ＭＲＥのいくつかの例では、現実環境内の全ての現実オブジェクトが対応する仮想オブジェクトに関連付けられるとは限らない。同様に、ＭＲＥのいくつかの例では、仮想環境内の全ての仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトに関連付けられるとは限らない。すなわち、いくつかの仮想オブジェクトは、現実世界の対応物なしで、ＭＲＥの仮想環境のみであってもよい。

いくつかの例では、仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトの特性とは時々大幅に異なる特性を有し得る。例えば、ＭＲＥ内の現実環境は、緑色の２本腕のサボテン（とげのある無生物のオブジェクト）を含み得るが、ＭＲＥ内の対応する仮想オブジェクトは、人間の顔の特徴および無表情を有する緑色の２本腕の仮想キャラクタの特性を有し得る。この例では、仮想オブジェクトは、特定の特性（色、腕の数）においてその対応する現実オブジェクトに似ているが、他の特性（顔の特徴、性格）は、現実オブジェクトとは異なる。このようにして、仮想オブジェクトは、創造的、抽象的、誇張的、または想像的な方法で現実オブジェクトを表す、または、そうでなければ無生物の現実オブジェクトに挙動（例えば、人間の性格）を与える可能性を有する。いくつかの例では、仮想オブジェクトは、現実世界の対応物のない純粋に想像力のある作成物（例えば、場合によっては現実環境内の空きスペースに対応する位置にいる仮想環境内の仮想モンスター）であり得る。

現実環境を不明瞭にしながらユーザに仮想環境を提示するＶＲシステムと比較して、ＭＲＥを提示する複合現実システムは、仮想環境が提示されている間に現実環境が知覚可能なままであるという利点を提供する。したがって、複合現実システムのユーザは、現実環境に関連付けられた視覚的および音声的キューを使用して、対応する仮想環境を体験し、対話することができる。例として、上述したように、ユーザは、仮想環境を直接知覚または対話することができないため、ＶＲシステムのユーザは、仮想環境に表示された仮想オブジェクトを知覚または対話するのに苦労することがあるが、ＭＲシステムのユーザは、自分自身の現実環境内の対応する現実オブジェクトを見て、聞いて、触れることによって仮想オブジェクトと対話することが直感的且つ自然であると見出し得る。このレベルの対話性は、仮想環境との没入感、接続感、および関与感を高めることができる。同様に、現実環境と仮想環境とを同時に提示することによって、複合現実システムは、ＶＲシステムに関連付けられた否定的な心理的感情（例えば、認知的不協和）および否定的な身体的感情（例えば、酔い）を低減することができる。複合現実システムは、現実世界の体験を増強または変更し得るアプリケーションの多くの可能性をさらに提供する。

図１Ａは、ユーザ１１０が複合現実システム１１２を使用する例示的な現実環境１００を示している。複合現実システム１１２は、例えば以下に説明するように、ディスプレイ（例えば、透過型ディスプレイ）および１つ以上のスピーカ、ならびに１つ以上のセンサ（例えば、カメラ）を備え得る。図示の現実環境１００は、ユーザ１１０が立っている長方形部屋１０４Ａと、現実オブジェクト１２２Ａ（ランプ）、現実オブジェクト１２４Ａ（テーブル）、現実オブジェクト１２６Ａ（ソファー）、および現実オブジェクト１２８Ａ（絵画）とを含む。部屋１０４Ａは、現実環境１００の原点とみなし得る位置座標１０６をさらに含む。図１Ａに示すように、その原点１０６（世界座標）を有する環境／世界座標系１０８（ｘ軸１０８Ｘ、ｙ軸１０８Ｙ、およびｚ軸１０８Ｚを含む）は、現実環境１００の座標空間を定義することができる。いくつかの実施形態では、環境／世界座標系１０８の原点１０６は、複合現実システム１１２の電源がオンにされた場所に対応し得る。いくつかの実施形態では、環境／世界座標系１０８の原点１０６は、動作中にリセットされてもよい。いくつかの例では、ユーザ１１０は、現実環境１００内の現実オブジェクトとみなし得る。同様に、ユーザ１１０の身体部分（例えば、手、足）は、現実環境１００における現実オブジェクトとみなし得る。いくつかの例では、点１１５（例えば、ユーザ／聴取者／頭部座標）を原点とするユーザ／聴取者／頭部座標系１１４（ｘ軸１１４Ｘ、ｙ軸１１４Ｙ、およびｚ軸１１４Ｚを含む）は、複合現実システム１１２が配置されているユーザ／聴取者／頭部についての座標空間を定義することができる。ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５は、複合現実システム１１２の１つ以上の構成要素に対して定義され得る。例えば、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５は、複合現実システム１１２の初期較正中などに、複合現実システム１１２のディスプレイに対して定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４空間と環境／世界座標系１０８空間との間の変換を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、左耳座標１１６および右耳座標１１７は、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５に対して定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、左耳座標１１６および右耳座標１１７とユーザ／聴取者／頭部座標系１１４空間との間の変換を特徴付けることができる。ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４は、ユーザの頭部、または例えば環境／世界座標系１０８に対する頭部装着型デバイスに対する位置の表現を単純化することができる。同時位置推定およびマッピング（ＳＬＡＭ）、ビジュアルオドメトリ、または他の技術を使用して、ユーザ座標系１１４と環境座標系１０８との間の変換がリアルタイムで決定および更新されることができる。

図１Ｂは、現実環境１００に対応する例示的な仮想環境１３０を示している。図示の仮想環境１３０は、現実の長方形部屋１０４Ａに対応する仮想の長方形部屋１０４Ｂと、現実オブジェクト１２２Ａに対応する仮想オブジェクト１２２Ｂと、現実オブジェクト１２４Ａに対応する仮想オブジェクト１２４Ｂと、現実オブジェクト１２６Ａに対応する仮想オブジェクト１２６Ｂとを含む。仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂに関連付けられたメタデータは、対応する現実オブジェクト１２２Ａ、１２４Ａ、および１２６Ａから導出された情報を含むことができる。仮想環境１３０は、現実環境１００内のいかなる現実オブジェクトにも対応しない仮想モンスター１３２をさらに備える。現実環境１００における現実オブジェクト１２８Ａは、仮想環境１３０におけるいずれの仮想オブジェクトにも対応しない。点１３４をその原点とする持続座標系１３３（ｘ軸１３３Ｘ、ｙ軸１３３Ｙ、およびｚ軸１３３Ｚを含む）（持続座標）は、仮想コンテンツの座標空間を定義することができる。持続座標系１３３の原点１３４は、現実オブジェクト１２６Ａなどの１つ以上の現実オブジェクトに対して／相対的に定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、持続座標系１３３空間と環境／世界座標系１０８空間との間の変換を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２のそれぞれは、持続座標系１３３の原点１３４に対して独自の持続座標点を有し得る。いくつかの実施形態では、複数の持続座標系が存在してもよく、仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２のそれぞれは、１つ以上の持続座標系に対して独自の持続座標点を有してもよい。

持続座標データは、物理的環境に対して持続的な座標データであり得る。持続座標データは、持続的仮想コンテンツを配置するためにＭＲシステム（例えば、ＭＲシステム１１２、２００）によって使用されてもよく、持続的仮想コンテンツは、仮想オブジェクトが表示されているディスプレイの動きに結び付けられなくてもよい。例えば、２次元スクリーンは、スクリーン上の位置に対する仮想オブジェクトのみを表示し得る。２次元スクリーンの移動に伴って、仮想コンテンツがスクリーンとともに移動してもよい。いくつかの実施形態では、持続的仮想コンテンツは、部屋の隅に表示され得る。ＭＲユーザは、隅を見て、仮想コンテンツを見て、隅から外を見てもよく（ユーザの頭部の動きにより、仮想コンテンツがユーザの視野内からユーザの視野外の位置に移動した可能性があるため、仮想コンテンツはもはや見えなくなり得る）、後ろを見て隅内の仮想コンテンツを見てもよい（現実オブジェクトが挙動し得る方法と同様）。

いくつかの実施形態では、持続座標データ（例えば、持続座標系および／または持続座標フレーム）は、原点および３つの軸を含むことができる。例えば、持続座標系は、ＭＲシステムによって部屋の中心に割り当てられ得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、部屋の中を動き回ったり、部屋の外に出たり、部屋に再び入ったりしてもよく、持続座標系は、（例えば、物理的環境に対して持続することから）部屋の中心に留まってもよい。いくつかの実施形態では、仮想オブジェクトは、持続的仮想コンテンツの表示を可能にし得る持続座標データへの変換を使用して表示され得る。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、持続座標データを生成するために同時位置特定およびマッピングを使用し得る（例えば、ＭＲシステムは、持続座標系を空間内の点に割り当て得る）。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、一定の間隔で持続座標データを生成することによって環境をマッピングし得る（例えば、ＭＲシステムは、グリッド内に持続座標系を割り当て得て、持続座標系は、別の持続座標系から少なくとも５フィート以内にあり得る）。

いくつかの実施形態では、持続座標データは、ＭＲシステムによって生成され、リモートサーバに送信され得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、持続座標データを受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、複数の観測インスタンスからの持続座標データを同期させるように構成され得る。例えば、複数のＭＲシステムは、同じ部屋を持続座標データによってマッピングし、そのデータをリモートサーバに送信し得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、この観測データを使用して、１つ以上の観測に基づき得る標準的な持続座標データを生成し得る。いくつかの実施形態では、標準的な持続座標データは、持続座標データの単一の観測よりも正確および／または信頼性が高くてもよい。いくつかの実施形態では、標準的な持続座標データは、１つ以上のＭＲシステムに送信され得る。例えば、ＭＲシステムは、画像認識および／または位置データを使用して、対応する標準的な持続座標データを有する部屋に位置することを認識し得る（例えば、他のＭＲシステムが以前に部屋をマッピングしていることから）。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、その位置に対応する標準的な持続座標データをリモートサーバから受信し得る。

図１Ａおよび図１Ｂに関連して、環境／世界座標系１０８は、現実環境１００および仮想環境１３０の両方についての共有座標空間を定義する。図示の例では、座標空間は、点１０６にその原点を有する。さらに、座標空間は、同じ３つの直交軸（１０８Ｘ、１０８Ｙ、１０８Ｚ）によって定義される。したがって、現実環境１００内の第１の位置、および仮想環境１３０内の第２の対応する位置は、同じ座標空間に関して記述されることができる。これは、同じ座標が使用されて両方の位置を識別することができるため、現実環境および仮想環境における対応する位置の識別および表示を単純化する。しかしながら、いくつかの例では、対応する現実環境および仮想環境は、共有座標空間を使用する必要はない。例えば、いくつかの例（図示せず）では、行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、現実環境座標空間と仮想環境座標空間との間の変換を特徴付けることができる。

図１Ｃは、現実環境１００および仮想環境１３０の態様を、複合現実システム１１２を介してユーザ１１０に同時に提示する例示的なＭＲＥ１５０を示している。図示の例では、ＭＲＥ１５０は、現実環境１００からの現実オブジェクト１２２Ａ、１２４Ａ、１２６Ａ、および１２８Ａ（例えば、複合現実システム１１２のディスプレイの透過部分を介して）、および仮想環境１３０からの仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２（例えば、複合現実システム１１２のディスプレイのアクティブ表示部分を介して）をユーザ１１０に同時に提示する。上記のように、原点１０６は、ＭＲＥ１５０に対応する座標空間の原点として機能し、座標系１０８は、座標空間のｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を定義する。

図示の例では、複合現実オブジェクトは、座標空間１０８内の対応する位置を占める現実オブジェクトと仮想オブジェクトの対応するペア（すなわち、１２２Ａ／１２２Ｂ、１２４Ａ／１２４Ｂ、１２６Ａ／１２６Ｂ）を含む。いくつかの例では、現実オブジェクトと仮想オブジェクトの両方がユーザ１１０に同時に見えることがある。これは、例えば、仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトのビューを拡張するように設計された情報を提示する場合（仮想オブジェクトが古い損傷した彫刻の欠落したピースを提示する美術館アプリケーションなど）に望ましいことがある。いくつかの例では、対応する現実オブジェクト（１２２Ａ、１２４Ａ、および／または１２６Ａ）を遮るように、仮想オブジェクト（１２２Ｂ、１２４Ｂ、および／または１２６Ｂ）が表示され得る（例えば、画素化遮蔽シャッタを使用するアクティブ画素化遮蔽を介して）。これは、例えば、仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトの視覚的置換として機能する場合（無生物の現実オブジェクトが「生きている」キャラクタになる対話型ストーリーテリングアプリケーションなど）に望ましいことがある。

いくつかの例では、現実オブジェクト（例えば、１２２Ａ、１２４Ａ、１２６Ａ）は、必ずしも仮想オブジェクトを構成しなくてもよい仮想コンテンツまたはヘルパーデータに関連付けられてもよい。仮想コンテンツまたはヘルパーデータは、複合現実環境における仮想オブジェクトの処理または取り扱いを容易にすることができる。例えば、そのような仮想コンテンツは、対応する現実オブジェクトの２次元表現；対応する現実オブジェクトに関連付けられたカスタムアセットタイプ；または対応する現実オブジェクトに関連付けられた統計データを含むことができる。この情報は、不必要な計算オーバーヘッドを招くことなく、現実オブジェクトを含む計算を可能または容易にすることができる。

いくつかの例では、上述した提示はまた、音声態様を組み込んでもよい。例えば、ＭＲＥ１５０では、仮想モンスター１３２は、モンスターがＭＲＥ１５０の周りを歩くときに生成される足音効果などの１つ以上の音声信号に関連付けられることができる。以下にさらに説明するように、複合現実システム１１２のプロセッサは、ＭＲＥ１５０内の全てのそのような音の混合および処理された合成に対応する音声信号を計算し、複合現実システム１１２に含まれる１つ以上のスピーカおよび／または１つ以上の外部スピーカを介してユーザ１１０に音声信号を提示することができる。
例示的な複合現実システム

例示的な複合現実システム１１２は、（ニアアイディスプレイであってもよい左右の透過型ディスプレイと、ディスプレイからの光をユーザの眼に結合するための関連構成要素とを備え得る）ディスプレイ；左右スピーカ（例えば、ユーザの左右の耳にそれぞれ隣接して配置される）；（例えば、ヘッドデバイスのテンプルアームに取り付けられる）慣性測定ユニット（ＩＭＵ）；（例えば、左側のテンプル片に取り付けられる）直交コイル型電磁受信機；ユーザから離れる方向に向けられた左右のカメラ（例えば、深度（飛行時間）カメラ）；および（例えば、ユーザの眼球運動を検出するための）ユーザに向けられた左右の眼のカメラを備えるウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブル拡張現実または複合現実ヘッドデバイス）を含むことができる。しかしながら、複合現実システム１１２は、任意の適切なディスプレイ技術、および任意の適切なセンサ（例えば、光学、赤外線、音響、ＬＩＤＡＲ、ＥＯＧ、ＧＰＳ、磁気）を組み込むことができる。さらに、複合現実システム１１２は、他の複合現実システムを含む他のデバイスおよびシステムと通信するためのネットワーキング機能（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ機能）を組み込み得る。複合現実システム１１２は、バッテリ（ユーザの腰の周りに装着されるように設計されたベルトパックなどの補助ユニットに装着され得る）、プロセッサ、およびメモリをさらに含み得る。複合現実システム１１２のウェアラブルヘッドデバイスは、ユーザの環境に対するウェアラブルヘッドデバイスの座標のセットを出力するように構成された、ＩＭＵまたは他の適切なセンサなどの追跡構成要素を含み得る。いくつかの例では、追跡構成要素は、同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）および／またはビジュアルオドメトリアルゴリズムを実行するプロセッサに入力を提供し得る。いくつかの例では、複合現実システム１１２はまた、以下にさらに説明するように、ウェアラブルベルトパックであってもよいハンドヘルドコントローラ３００および／または補助ユニット３２０を含んでもよい。

図２Ａ～図２Ｄは、ＭＲＥ（ＭＲＥ１５０に対応し得る）または他の仮想環境をユーザに提示するために使用され得る例示的な複合現実システム２００（複合現実システム１１２に対応し得る）の構成要素を示している。図２Ａは、例示的な複合現実システム２００に含まれるウェアラブルヘッドデバイス２１０２の斜視図を示している。図２Ｂは、ユーザの頭部２２０２に装着されたウェアラブルヘッドデバイス２１０２の平面図を示している。図２Ｃは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２の正面図を示している。図２Ｄは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２の例示的なアイピース２１１０の端面図を示している。図２Ａ～図２Ｃに示すように、例示的なウェアラブルヘッドデバイス２１０２は、例示的な左アイピース（例えば、左透明導波路セットアイピース）２１０８および例示的な右アイピース（例えば、右透明導波路セットアイピース）２１１０を含む。各アイピース２１０８および２１１０は、現実環境が見られることができる透過要素、ならびに現実環境と重複するディスプレイ（例えば、イメージワイズ変調光を介して）を提示するためのディスプレイ要素を含むことができる。いくつかの例では、そのようなディスプレイ要素は、イメージワイズ変調光の流れを制御するための表面回折光学素子を含むことができる。例えば、左アイピース２１０８は、左内部結合格子セット２１１２、左直交瞳孔拡張（ＯＰＥ）格子セット２１２０、および左射出（出力）瞳孔拡張（ＥＰＥ）格子セット２１２２を含むことができる。本明細書で使用される場合、瞳は、格子セットまたは反射器などの光学素子からの光の出射を指し得る。同様に、右アイピース２１１０は、右内部結合格子セット２１１８、右ＯＰＥ格子セット２１１４、および右ＥＰＥ格子セット２１１６を含むことができる。イメージワイズ変調光は、内部結合格子２１１２および２１１８、ＯＰＥ２１１４および２１２０、ならびにＥＰＥ２１１６および２１２２を介してユーザの眼に伝達されることができる。各内部結合格子セット２１１２、２１１８は、光をその対応するＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４に向けて偏向させるように構成されることができる。各ＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４は、光をその関連するＥＰＥ２１２２、２１１６に向かって徐々に下方に偏向させ、それによって形成される射出瞳を水平に延ばすように設計されることができる。各ＥＰＥ２１２２、２１１６は、その対応するＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４から受光した光の少なくとも一部を、アイピース２１０８、２１１０の背後に画定されたユーザのアイボックス位置（図示せず）に徐々に向け直すように構成されることができ、アイボックスに形成された射出瞳を垂直に延長する。あるいは、内部結合格子セット２１１２および２１１８、ＯＰＥ格子セット２１１４および２１２０、ならびにＥＰＥ格子セット２１１６および２１２２の代わりに、アイピース２１０８および２１１０は、イメージワイズ変調光のユーザの眼への結合を制御するための格子ならびに／または屈折および反射機構の他の配置を含むことができる。

いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２は、左テンプルアーム２１３０および右テンプルアーム２１３２を含むことができ、左テンプルアーム２１３０は、左スピーカ２１３４を含み、右テンプルアーム２１３２は、右スピーカ２１３６を含む。直交コイル電磁受信機２１３８は、左テンプル片内、またはウェアラブルヘッドユニット２１０２内の別の適切な位置に配置されることができる。慣性測定ユニット（ＩＭＵ）２１４０は、右テンプルアーム２１３２内に、またはウェアラブルヘッドデバイス２１０２内の別の適切な位置に配置されることができる。ウェアラブルヘッドデバイス２１０２はまた、左深度（例えば、飛行時間）カメラ２１４２および右深度カメラ２１４４を含むことができる。深度カメラ２１４２、２１４４は、より広い視野をともにカバーするように、異なる方向に適切に配向されることができる。

図２Ａ～図２Ｄに示す例では、イメージワイズ変調光の左源２１２４は、左の内部結合格子セット２１１２を介して左アイピース２１０８に光学的に結合されることができ、イメージワイズ変調光の右源２１２６は、右の内部結合格子セット２１１８を介して右アイピース２１１０に光学的に結合されることができる。イメージワイズ変調光の光源２１２４、２１２６は、例えば、光ファイバスキャナ；デジタル光処理（ＤＬＰ）チップまたは液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）変調器などの電子光変調器を含むプロジェクタ；または、側面ごとに１つ以上のレンズを使用して内部結合格子セット２１１２、２１１８に結合されたマイクロ発光ダイオード（μＬＥＤ）またはマイクロ有機発光ダイオード（μＯＬＥＤ）パネルなどの発光ディスプレイを含むことができる。入力結合格子セット２１１２、２１１８は、イメージワイズ変調光の光源２１２４、２１２６からの光を、アイピース２１０８、２１１０の全内部反射（ＴＩＲ）の臨界角を超える角度に偏向させることができる。ＯＰＥ格子セット２１１４、２１２０は、ＴＩＲによって伝播する光をＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２に向かって徐々に下方に偏向させる。ＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２は、ユーザの眼の瞳孔を含むユーザの顔に向かって光を徐々に結合する。

いくつかの例では、図２Ｄに示すように、左アイピース２１０８および右アイピース２１１０のそれぞれは、複数の導波路２４０２を含む。例えば、各アイピース２１０８、２１１０は、それぞれがそれぞれの色チャネル（例えば、赤色、青色および緑色）専用の複数の個々の導波路を含むことができる。いくつかの例では、各アイピース２１０８、２１１０は、そのような導波路の複数のセットを含むことができ、各セットは、放射された光に異なる波面曲率を付与するように構成される。波面曲率は、例えば、ユーザの前方にある距離（例えば、波面曲率の逆数に対応する距離だけ）に配置された仮想オブジェクトを提示するために、ユーザの眼に対して凸状であってもよい。いくつかの例では、ＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２は、各ＥＰＥを横切る出射光のポインティングベクトルを変更することによって凸波面曲率を達成する湾曲格子溝を含むことができる。

いくつかの例では、表示されたコンテンツが３次元であるという知覚を作り出すために、立体的に調整された左右の眼の画像が、イメージワイズ光変調器２１２４、２１２６およびアイピース２１０８、２１１０を通してユーザに提示されることができる。立体的な左右の画像によって示される距離に近い距離に仮想オブジェクトが表示されるように導波路を選択する（したがって、波面曲率に対応する）ことによって、３次元仮想オブジェクトの提示の知覚される臨場感が高められることができる。この技術はまた、立体視左右眼画像によって提供される深度知覚キューと人間の眼の自律神経調節（例えば、オブジェクト距離に依存する焦点）との間の差によって引き起こされ得る、一部のユーザが体験する酔いを低減し得る。

図２Ｄは、例示的なウェアラブルヘッドデバイス２１０２の右アイピース２１１０の上からの端面図を示している。図２Ｄに示すように、複数の導波路２４０２は、３つの導波路の第１のサブセット２４０４と、３つの導波路の第２のサブセット２４０６とを含むことができる。導波路の２つのサブセット２４０４、２４０６は、出射光に異なる波面曲率を付与するために異なる格子線曲率を特徴とする異なるＥＰＥ格子によって区別されることができる。導波路の各サブセット２４０４、２４０６内で、各導波路が使用されて、異なるスペクトルチャネル（例えば、赤色、緑色、および青色のスペクトルチャネルのうちの１つ）をユーザの右眼２２０６に結合することができる。（図２Ｄには示されていないが、左アイピース２１０８の構造は、右アイピース２１１０の構造と類似している。）

図３Ａは、複合現実システム２００の例示的なハンドヘルドコントローラ構成要素３００を示している。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ３００は、グリップ部３４６と、上面３４８に沿って配置された１つ以上のボタン３５０とを含む。いくつかの例では、ボタン３５０は、カメラまたは他の光学センサ（これは、複合現実システム２００のヘッドユニット（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）に装着されることができる）とともに、例えば、ハンドヘルドコントローラ３００の６自由度（６ＤＯＦ）動きを追跡するための光学追跡ターゲットとして使用するように構成され得る。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ３００は、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に対する位置または向きなどの位置または向きを検出するための追跡構成要素（例えば、ＩＭＵまたは他の適切なセンサ）を含む。いくつかの例では、そのような追跡構成要素は、ハンドヘルドコントローラ３００のハンドル内に配置されてもよく、および／またはハンドヘルドコントローラに機械的に結合されてもよい。ハンドヘルドコントローラ３００は、ボタンの押下状態；またはハンドヘルドコントローラ３００の位置、向き、および／または動き（例えば、ＩＭＵを介して）のうちの１つ以上に対応する１つ以上の出力信号を提供するように構成されることができる。そのような出力信号は、複合現実システム２００のプロセッサへの入力として使用され得る。そのような入力は、ハンドヘルドコントローラの位置、向き、および／または動き（および、延長により、コントローラを保持するユーザの手の位置、向き、および／または動きに）に対応し得る。そのような入力は、ユーザがボタン３５０を押すことにも対応し得る。

図３Ｂは、複合現実システム２００の例示的な補助ユニット３２０を示している。補助ユニット３２０は、システム２００を動作させるためのエネルギーを供給するためのバッテリを含むことができ、システム２００を動作させるためのプログラムを実行するためのプロセッサを含むことができる。図示のように、例示的な補助ユニット３２０は、補助ユニット３２０をユーザのベルトに取り付けるなどのためのクリップ２１２８を含む。ユニットをユーザのベルトに取り付けることを伴わないフォームファクタを含む、他のフォームファクタが補助ユニット３２０に適しており、明らかであろう。いくつかの例では、補助ユニット３２０は、例えば、電線および光ファイバを含むことができる多導管ケーブルを介してウェアラブルヘッドデバイス２１０２に結合される。補助ユニット３２０とウェアラブルヘッドデバイス２１０２との間の無線接続も使用されることができる。

いくつかの例では、複合現実システム２００は、音を検出し、対応する信号を複合現実システムに提供するための１つ以上のマイクロフォンを含むことができる。いくつかの例では、マイクロフォンは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に取り付けられるか、または一体化されてもよく、ユーザの音声を検出するように構成されてもよい。いくつかの例では、マイクロフォンは、ハンドヘルドコントローラ３００および／または補助ユニット３２０に取り付けられるか、または一体化されてもよい。そのようなマイクロフォンは、環境音、周囲の雑音、ユーザもしくは第三者の音声、または他の音を検出するように構成されてもよい。

図４は、上述した複合現実システム２００（これは、図１に関する複合現実システム１１２に対応し得る）などの例示的な複合現実システムに対応し得る例示的な機能ブロック図を示している。図４に示すように、例示的なハンドヘルドコントローラ４００Ｂ（ハンドヘルドコントローラ３００（「トーテム」）に対応し得る）は、トーテム・ツー・ウェアラブルヘッドデバイス６自由度（６ＤＯＦ）トーテムサブシステム４０４Ａを含み、例示的なウェアラブルヘッドデバイス４００Ａ（ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に対応し得る）は、トーテム・ツー・ウェアラブルヘッドデバイス６ＤＯＦサブシステム４０４Ｂを含む。この例では、６ＤＯＦトーテムサブシステム４０４Ａおよび６ＤＯＦサブシステム４０４Ｂは、協働して、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに対するハンドヘルドコントローラ４００Ｂの６つの座標（例えば、３つの並進方向のオフセットおよび３つの軸に沿った回転）を決定する。６自由度は、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの座標系を基準として表され得る。３つの並進オフセットは、そのような座標系におけるＸ、Ｙ、およびＺオフセットとして、並進行列として、または他の何らかの表現として表され得る。回転自由度は、ヨー、ピッチ、およびロール回転のシーケンスとして、回転行列として、四元数として、または他の何らかの表現として表され得る。いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａ；ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに含まれる１つ以上の深度カメラ４４４（および／または１つ以上の非深度カメラ）；および／または１つ以上の光学ターゲット（例えば、上述したハンドヘルドコントローラ４００Ｂのボタン３５０、またはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに含まれる専用の光学ターゲット）が６ＤＯＦ追跡に使用されることができる。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂは、上述したように、カメラを含むことができ、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａは、カメラと連動して光学追跡のための光学ターゲットを含むことができる。いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａおよびハンドヘルドコントローラ４００Ｂは、それぞれ、３つの識別可能な信号を無線で送受信するために使用される３つの直交して配向されたソレノイドのセットを含む。受信に使用されるコイルのそれぞれにおいて受信された３つの識別可能な信号の相対的な大きさを測定することにより、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂに対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの６ＤＯＦが決定され得る。さらに、６ＤＯＦトーテムサブシステム４０４Ａは、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂの迅速な動きに関する改善された精度および／またはよりタイムリーな情報を提供するのに有用な慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を含むことができる。

いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステム４００は、ヘッドギアデバイス４００Ａ上に配置された１つ以上のマイクロフォンを含むことができるマイクロフォンアレイ４０７を含むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロフォンアレイ４０７は、４つのマイクロフォンを含むことができる。ヘッドギア４００Ａの前面に２つのマイクロフォンが配置されることができ、ヘッドヘッドギア４００Ａの背面に２つのマイクロフォンが配置されることができる（例えば、左後方に１つ、右後方に１つ）。いくつかの実施形態では、マイクロフォンアレイ４０７によって受信された信号は、ＤＳＰ４０８に送信されることができる。ＤＳＰ４０８は、マイクロフォンアレイ４０７から受信された信号に対して信号処理を実行するように構成されることができる。例えば、ＤＳＰ４０８は、マイクロフォンアレイ４０７から受信した信号に対してノイズ低減、音響エコー除去、および／またはビームフォーミングを実行するように構成されることができる。ＤＳＰ４０８は、信号をプロセッサ４１６に送信するように構成されることができる。

いくつかの例では、例えば、座標系１０８に対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの動きを補償するために、座標をローカル座標空間（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに対して固定された座標空間）から慣性座標空間（例えば、現実環境に対して固定された座標空間）に変換することが必要になることがある。例えば、そのような変換は、現実環境に仮想オブジェクトが存在する（そして、例えば、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａが移動および回転するときに現実環境に不自然に配置されているようには見えない）という錯覚を維持するために、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのディスプレイが、ディスプレイ上の固定された位置および向き（例えば、ディスプレイの右下隅の同じ位置）ではなく、現実環境に対して予想される位置および向きで仮想オブジェクト（例えば、現実の椅子に座っており、ウェアラブルヘッドデバイスの位置および向きに関係なく、前方を向いている仮想人物）を提示するために必要であり得る。いくつかの例では、座標空間間の補償変換は、座標系１０８に対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの変換を決定するために、ＳＬＡＭおよび／またはビジュアルオドメトリ手順を使用して深度カメラ４４４からの画像を処理することによって決定されることができる。図４に示す例では、深度カメラ４４４は、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６に結合され、画像をブロック４０６に提供することができる。ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６の実装は、この画像を処理し、ユーザの頭部の位置および向きを決定するように構成されたプロセッサを含むことができ、頭部座標空間と別の座標空間（例えば、慣性座標空間）との間の変換を識別するために使用されることができる。同様に、いくつかの例では、ユーザの頭部姿勢および位置に関する追加の情報源は、ＩＭＵ４０９から取得される。ＩＭＵ４０９からの情報は、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６からの情報と統合されて、ユーザの頭部姿勢および位置の迅速な調整に関する改善された精度および／またはよりタイムリーな情報を提供することができる。

いくつかの例では、深度カメラ４４４は、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのプロセッサに実装され得るハンドジェスチャトラッカ４１１に３Ｄ画像を供給することができる。ハンドジェスチャトラッカ４１１は、例えば、深度カメラ４４４から受信した３Ｄ画像をハンドジェスチャを表す記憶されたパターンと照合することによって、ユーザのハンドジェスチャを識別することができる。ユーザのハンドジェスチャを識別する他の適切な技術が明らかであろう。

いくつかの例では、１つ以上のプロセッサ４１６は、ウェアラブルヘッドデバイスの６ＤＯＦヘッドギアサブシステム４０４Ｂ、ＩＭＵ４０９、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６、深度カメラ４４４、および／またはハンドジェスチャトラッカ４１１からデータを受信するように構成され得る。プロセッサ４１６はまた、６ＤＯＦトーテムシステム４０４Ａから制御信号を送受信することもできる。プロセッサ４１６は、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂが接続されていない例のように、６ＤＯＦトーテムシステム４０４Ａに無線で結合されてもよい。プロセッサ４１６は、さらに、視聴覚コンテンツメモリ４１８、グラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）４２０、および／またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）音声スペーシャライザ４２２などの追加の構成要素と通信してもよい。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）メモリ４２５に結合されてもよい。ＧＰＵ４２０は、イメージワイズ変調光の左源４２４に結合された左チャネル出力と、イメージワイズ変調光の右源４２６に結合された右チャネル出力とを含むことができる。ＧＰＵ４２０は、例えば、図２Ａ～図２Ｄを参照して上述したように、立体画像データをイメージワイズ変調光源４２４、４２６に出力することができる。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、左スピーカ４１２および／または右スピーカ４１４に音声を出力することができる。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、ユーザから仮想音源（これは、例えば、ハンドヘルドコントローラ３２０を介して、ユーザによって移動され得る）への方向ベクトルを示す入力をプロセッサ４１９から受信することができる。方向ベクトルに基づいて、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、（例えば、ＨＲＴＦにアクセスすることによって、または複数のＨＲＴＦを補間することによって）対応するＨＲＴＦを決定することができる。次いで、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、決定されたＨＲＴＦを、仮想オブジェクトによって生成された仮想音に対応する音声信号などの音声信号に適用することができる。これは、複合現実環境における仮想音に対するユーザの相対的な位置および向きを組み込むことによって、すなわち、仮想音が現実環境の現実音である場合にその仮想音がどのように聞こえるかというユーザの期待に一致する仮想音を提示することによって、仮想音の真実味および臨場感を高めることができる。

図４に示すようないくつかの例では、プロセッサ４１６、ＧＰＵ４２０、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２、ＨＲＴＦメモリ４２５、および視聴覚コンテンツメモリ４１８のうちの１つ以上は、補助ユニット４００Ｃ（上述した補助ユニット３２０に対応し得る）に含まれ得る。補助ユニット４００Ｃは、その構成要素に電力を供給するため、および／またはウェアラブルヘッドデバイス４００Ａまたはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに電力を供給するためのバッテリ４２７を含み得る。ユーザの腰に装着されることができる補助ユニットにこのような構成要素を含めることは、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのサイズおよび重量を制限することができ、ひいてはユーザの頭と首の疲労を軽減することができる。

図４は、例示的な複合現実システムの様々な構成要素に対応する要素を示しているが、これらの構成要素の様々な他の適切な配置が当業者には明らかになるであろう。例えば、補助ユニット４００Ｃに関連付けられているものとして図４に示されている要素は、代わりに、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａまたはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに関連付けられることができる。さらにまた、いくつかの複合現実システムは、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂまたは補助ユニット４００Ｃを完全に取り止めてもよい。そのような変形および変更は、開示された例の範囲内に含まれると理解されるべきである。
例示的なアイピース

例示的な複合現実システム（例えば、複合現実システム２００）のウェアラブルヘッドデバイスまたはヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイを介してユーザに画像を提示するためのアイピースを有する光学系を含み得る。図５～図７は、本開示の実施形態にかかるウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）に使用されることができるアイピースの例を示している。

図５は、ウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）に使用され得る例示的なアイピース５００を示している。アイピース５００は、複数の層５１０を含むことができる。複数の層５１０は、アイピーススタックを形成するように平行に配置されることができる。本明細書で使用される場合、アイピースという用語は、複数のアイピース層から形成されたアイピーススタックを指し得る。いくつかの実施形態では、アイピースの複数の層のうちの１つ以上は、光入射領域５０１および光出射領域５０５を含むことができる。光入射領域５０１は、光源からの光を受けるアイピース５００の領域を指すことができる。光出射領域５０５は、アイピース５００から光を投射する領域を指すことができる。

図６は、１つ以上の層を有するアイピーススタック６００の拡大断面図を示している。アイピーススタック６００は、ギャップ６０７によって分離された複数の層を含むことができる。１つ以上の実施形態では、ギャップは、各層の間に配置された複数のエッジスペーサ６０９およびピラースペーサ６１１によって維持され得る。いくつかの実施形態では、アイピーススタックは、１つ以上の層６１０、６２０を含むことができる。いくつかの実施形態では、異なる層が異なる機能を果たしてもよい。例えば、アイピーススタック６００は、１つ以上の活性層６１０および１つ以上のカバー層６２０を含み得る。図に示すように、アイピーススタック６００は、３つの活性層６１０と２つのカバー層６２０とを含むことができる。カバー層６２０は、アイピーススタック６００の外面を形成するように配置されることができる。例えば、第１のカバー層６２０は、外部環境に近接したアイピーススタック６００の外面に配置されてもよく、第２のカバー層６２０は、アイピーススタック６００の対向する外面に、ウェアラブルヘッドデバイスが使用されているときにユーザの眼に近接して配置されてもよい。活性層６１０は、カバー層６２０の間に配置されることができる。このようにして、カバー層６２０は、例えば、負荷、引っかき傷、切り傷、亀裂などの損傷から活性層６１０を保護することができる。

図に示すように、いくつかの例では、アイピース６００は、少なくとも３つの活性層６１０および２つのカバー層６２０を含み得る。アイピースは、層間のギャップ６０７を維持するために各層の間に配置されたスペーサをさらに含み得る。スペーサは、エッジスペーサ６０９およびピラースペーサ６１１を含み得る。エッジスペーサ６０９は、各層の間の一貫したギャップを維持するために、アイピーススタック６００の外周、例えば、アイピースのエッジに設けられてもよい。いくつかの実施形態では、層６１０、６２０のそれぞれは、エッジスペーサ６０９に結合されることができる。これらの結合は、アイピース６００が単一のユニットとして処理および装着されることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、エッジスペーサは、層と一体的に形成されてもよい。ピラースペーサ６１１は、各層間の一貫したギャップ６０７を維持するために、層の面を横切って設けられてもよい。各層の外周および各面にわたって一貫したギャップ６０７を維持することは、各層からの光が同じ方向に投射されることを確実にするのに役立ち得る。

図７は、アイピース（例えば、アイピース５００）の活性層７１０の平面図を示している。層７１０は、光入射領域７０１および光出射領域７０５を含み得る。光入射領域７０１および光出射領域７０５は、アイピース５００に関して説明した光入射領域５０１および光出射領域５０５に対応し得る。光入射領域７０１は、光源（図示せず）から光を受光するように構成され得る。受光された光は、光入射領域７０１を介して層７１０内に内部結合されることができる。内部結合光７０３は、層７１０を横切って光出射領域７０５に向かって投射されることができる。光出射領域７０５は、層７１０およびアイピース（例えば、アイピース５００）からヘッドマウントディスプレイを装着するユーザの眼に向かって光を投射するように構成されることができる。

上述したように、アイピース、例えば、アイピース５００または６００は、１つ以上の活性層を有する複数の層を含み得る。いくつかの実施形態では、各活性層は、特定の波長の光を対応する導波路に回折または結合するように構成されてもよい。例えば、ヘッドマウントディスプレイの光学系は、アイピースに光を向けるように構成された光源（例えば、図２Ａの光源２１２４、２１２６）を少なくとも含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源は、１つ以上の波長の光を出射するように構成されてもよく、入射領域７０１は、波長の１つに合わせて調整されてもよい。例えば、入射領域７０１は、光源によって出射された波長に対応する光を回折するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、複数の活性層は、一緒に積層されてもよく、光入射領域７０１のそれぞれは、光源によって出射される１つ以上の波長に対応する異なる波長に調整され得る。このようにして、アイピース、例えば、アイピース５００は、ヘッドマウントディスプレイを装着しているユーザに提示されることができる多色デジタル画像を形成することができる。

いくつかの実施形態では、アイピース（例えば、アイピース５００または６００）の１つ以上の層は、ポリマーから形成され得る。上述したように、ガラスアイピースは、壊れやすく高価である可能性がある。例えば、ヘッドマウントディスプレイに含まれるガラスアイピースは、定期的な摩耗、例えば、ヘッドマウントディスプレイ上での使用、取り扱い、および落下からの動的な力に起因して損傷を受けやすいことがある。さらに、ガラス層を製造することは、層との間で光を内部結合および外部結合するために回折格子および関連するフィルムを達成するための多数の複雑な製造ステップを含むことがある。比較すると、ポリマー層は、ガラスよりも堅牢で製造を容易とすることができる。例えば、ポリマー材料は、破損前にガラスよりも多くのエネルギー（約５～８倍）を吸収することができる。さらに、ポリマー層は、金型を使用して様々な形状に比較的容易に形成されることができ、光を内部結合および外部結合するための回折格子がポリマー層上に直接成形されることができる。

ポリマーは、ガラスを超える利点を提供するが、ヘッドマウントディスプレイ用の多層アイピースにポリマーを使用することにも課題がある。例えば、ポリマー層は、ガラスよりも約１０倍大きい熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し得る。換言すれば、ポリマー層が温度変化を受けると、ポリマー層は、ガラスの１０倍まで膨張（または収縮）することができる。さらに、ポリマーのＣＴＥは、ガラスのＣＴＥと比較して一貫していない。換言すれば、ガラスの異なるバッチと比較した場合、同じタイプのポリマーの異なるバッチ間でＣＴＥのより大きな変動があり得る。したがって、同じバッチのポリマーから形成された層は、温度変化に起因して異なる量の膨張および収縮を受けることがある。

実際には、ポリマーの比較的大きいＣＴＥおよび可変ＣＴＥは、一貫した高品質のデジタル画像を提供し、堅牢性を維持することができるポリマーアイピースを製造することを困難にする可能性がある。例えば、ヘッドマウントディスプレイは、デバイスの使用や電子部品の発熱に伴って温度が上昇することがある。したがって、（例えば、ガラスおよび金属と比較して）ポリマーの比較的大きいＣＴＥは、アイピース、例えば、アイピース５００をより低いＣＴＥを有する材料に取り付けるときに課題を導入する可能性がある。いくつかの実施形態では、アイピースは、フレームを介してヘッドマウントディスプレイに取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、アイピースの全周がフレームに取り付けられてもよい。フレームは、ポリマーと比較して比較的低いＣＴＥを有する金属、例えば、マグネシウムなどの剛性材料から形成されてもよい。この金属とポリマーのＣＴＥの違いにより、ヘッドマウントディスプレイが温度変化を受けると、ポリマーアイピースが金属フレームよりも大きく膨張することがある。金属フレームに対するポリマーアイピースの相対的な膨張は、ユーザに提示されるデジタル画像の性能および品質を低下させる可能性があるアイピースの変形をもたらすことがある。

さらに、例えば、ポリマーのバッチ間のポリマーの可変ＣＴＥは、ユーザに提示されるデジタル画像の品質を維持することを困難にする可能性がある。例えば、デジタル画像の品質は、層間の一貫した距離またはギャップを維持し、スタック内の層の位置合わせ、例えば、トップダウンに依存し得る。層間のＣＴＥの変動は、層のギャップおよび位置合わせに影響を及ぼし得る。例えば、アイピースが熱くなるにつれて、ＣＴＥの差により、いくつかの層を他の層よりも（長手方向および幅方向に）拡大させることがある。長手方向、例えば面内の膨張は、層の位置合わせ、特に光入射領域７０１と光出射領域７０５の位置合わせに影響を与えることがあり、一方、幅方向、例えば面外の膨張は、ギャップサイズに影響を与えることがある。

本開示にかかるアイピースは、アイピース、例えば、アイピース５００および／または６００とフレームとの間、ならびにアイピースの層の間の装着のアサーマル化をもたらすことがある。本開示で使用される場合、アサーマル化は、アイピースおよび／または温度変動を伴うディスプレイの光学的安定性（例えば、表示される画像の品質）を改善するために使用されるプロセスおよび／または構造を指し得る。アサーマル化されたアイピースは、ヘッドマウントディスプレイに使用されるアイピースにおけるポリマーの比較的大きいＣＴＥおよび可変ＣＴＥの影響を低減し得る。
例示的なアサーマル化された取り付け

上述したように、アサーマル化技術を利用せずに、金属フレームに取り付けられたポリマーアイピースは、ヘッドマウントディスプレイが動作温度および負荷の変化を受けると、性能劣化を体験することがある。例えば、ヘッドマウントディスプレイは、金属フレームに取り付けられた、例えば、アイピース５００などの、１つ以上のポリマーアイピースを含み得る。アイピースをフレームに取り付けることは、アイピースをヘッドマウントディスプレイに固定するのを助け、デジタル画像をユーザに送達するために、アイピースを光学系の他の構成要素、例えば、光源と位置合わせし得る。動作中、ポリマーアイピースを含むヘッドマウントディスプレイは、発熱することがある。その結果、ポリマーアイピースは、全ての方向、例えば、ｘおよびｙ方向の面内膨張、ならびにｚ方向の面外膨張をすることがある。膨張量は、所与の方向におけるポリマー材料の全スパンに対応し得る。したがって、アイピースは、ポリマー材料のより長いスパンが存在する面内で最も膨張し、ｚ方向において最も膨張しないことができる。

上述したように、アイピースの外周は、接着剤を介してヘッドマウントディスプレイの金属フレームに取り付けられ得る。金属とポリマーとの間のＣＴＥの差および構成要素の寸法に起因して、ヘッドマウントディスプレイが温度変化を受けると、ポリマーアイピースが金属フレームよりも大きく膨張することがある。その結果、ポリマーアイピースが接着剤によって拘束されることがある。ポリマーアイピースを金属フレームに取り付けることによって課される制約は、アイピースの変形をもたらし、ユーザに提示されるデジタル画像の性能および品質を低下させる場合がある。例えば、変形は、アイピースの層間および／またはアイピースと光源との間の位置ずれを引き起こし、ギャップの一貫性に影響を及ぼす可能性がある。

本開示の実施形態にかかるフレームとポリマーアイピースとの間のアサーマル化を促進するための装着方式は、出力デジタル画像の品質を低下させることなく、ポリマーアイピースが金属フレームに対して膨張および／または収縮することを可能にしながら、アイピースを定位置にしっかりと保持することができる。本開示にかかる実施形態は、ポリマーアイピースの外周に沿って１つ以上の接着剤を使用して金属フレームに取り付けられたポリマーアイピース、例えば、アイピース５００を提供し得る。１つ以上の接着剤および／またはフレームは、アイピースが膨張および／または収縮することを可能にしながら、ポリマーアイピース、例えば、アイピース５００をフレームに固定し得る。

図８は、本開示の実施形態にかかる、フレーム８３０内に取り付けられたアイピース８００を含む複合現実システム用の光学系を示している。図に示すように、アイピース８００、例えば、ポリマーアイピースが金属フレーム８３０内に配置され得る。ポリマーアイピース８００は、少なくとも２セットの結合部を使用してフレーム８３０に結合されてもよい。第１のセットの結合部８３１は、第１の剛性を有する接着剤から形成されてもよく、第２のセットの結合部は、第１のセットの接着剤と比較して第２の相対的に柔軟な剛性を有する接着剤から形成されてもよい。例えば、第１のセットの結合部が約１０００ＭＰａの剛性を有する場合、第２のセットの結合部は、約１００ＭＰａの剛性を有してもよい。接着剤は、例えば、Ｄｙｍａｘ（Ｅ＝７３０ＭＰａ）およびＥｐｏｔｅｋ（Ｅ＝２３００ＭＰａ）を含み得る。いくつかの実施形態では、接着剤の剛性は、所望の性能を達成するように調整されることができる。

いくつかの実施形態では、第１のセットの結合部８３１は、アイピース８００の光入射領域８０１の近くに配置され得る。例えば、第１のセットの結合部８３１は、アイピース８００の外周に沿って光入射領域８０１の両側に位置する少なくとも２つの結合セグメントを含み得る。結合セグメントは、アイピース８００および光入射領域８０１のサイズと比較して長さが比較的短くてもよい。例えば、結合セグメントは、光入射領域の長さの半分未満であってもよい。いくつかの実施形態では、結合セグメントは、同じ長さとして示されているが、結合セグメントは、異なる長さを有してもよい。第１のセットの結合部８３１は、比較的剛性または硬質の接着剤から形成されてもよい。比較的剛性の結合部を有する第１のセットの結合部８３１を光入射領域８０１の近くに配置することは、アイピースを光入射領域８０１の近くに拘束し得る。このようにして、第１のセットの結合部は、ヘッドマウントディスプレイの温度変動中に光入射領域８０１と光源（図示せず）との位置合わせを維持するために使用され得る。光源と光入射領域との間の位置合わせを維持することは、アイピース８００が光源からアイピース８００内に光を適切に内部結合することができることを確実にし得る。

第２のセットの結合部８３３は、アイピースの外周に沿って光出射領域８０５の近くに位置する少なくとも２つの結合セグメントを含み得る。結合セグメントは、アイピース８００および光出射領域８０５のサイズと比較して長さが比較的短くてもよい。いくつかの実施形態では、第２のセットの結合部８３３の結合セグメントは、第１のセットの結合部８３１と同じ長さであってもよい（しかしながら、これに限定されない）。第２のセットの結合部８３３は、入射光、例えば光７０３がアイピース８００を横切って投射される領域の近くで、アイピース８００および／または光出射領域８０５の両側に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第２のセットの軟質結合部は、単一の軟質結合部を含み得る。いくつかの実施形態では、アイピース８００は、第２のセットの結合部を用いずにフレーム８３０に取り付けられることができ、すなわち、アイピースは、第１のセットの結合部８３１を用いてフレームに取り付けられる。

第２のセットの結合部８３３は、第１のセットの結合部８３１と比較して、比較的コンプライアントな、または柔らかい接着剤から形成され得る。例えば、第２のセットの結合部８３３は、面内の膨張および／または収縮によるアイピース８００の移動を可能にし得る。比較すると、第１のセットの結合部８３１は、面内の膨張および／または収縮によるアイピース８００の動きを制限し得る。第２のセットの結合部８３３は、アイピースが面内で膨張および／または収縮するときのアイピースと接着剤との間の抵抗を最小限に抑えながら、アイピース取り付けに追加の強度および安定性を提供し得る。

図９は、本開示の実施形態にかかる、フレーム９３０内に取り付けられたアイピース９００を含む光学系を示している。図に示すように、アイピース９００、例えば、ポリマーアイピースは、金属フレーム９３０内に配置され得る。ポリマーアイピース９００は、少なくとも２種類の結合部を使用してフレーム９３０に結合されてもよく、第１の硬質結合部９３１は、第１の剛性を有する接着剤から形成されることができ、第２のセットの軟質結合部９３３は、第１の硬質結合部９３１と比較して第２の比較的柔軟な剛性を有する接着剤から形成されてもよい。硬質結合部９３１は、光入射領域９０１の近くに配置され得る。図８に示す第１のセットの結合部８３１と比較して、硬質結合部９３１は、光入射領域９０１付近のアイピース９００の外周のより長い長さに沿って配置され得る。例えば、硬質結合部９３１は、アイピース９００の外周に沿って円弧を形成してもよい。この追加の長さの接着剤は、アイピース９００の取り付け構成と比較して、アイピース８００とフレーム９３０との間のより大きな結合強度を提供し得る。軟質結合部９３３は、上述した第２のセットの結合部８３３と同様であってもよい。

図８および図９は、第１のセットの結合部および第２のセットの結合部の特定の構成で示されており、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、第１のセットの結合部および第２のセットの結合部の複数の構成が実装されることができることを理解するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、第１のセットの硬質結合部は、例えば、光入射および出射領域の形状および／または位置に基づいて、アイピースの外周に沿って異なる位置に配置され得る。

図１０は、本開示の実施形態にかかる、フレーム１０３０に取り付けられた複合現実システム用の例示的なアイピース１０００を示している。図に示すように、フレームは、面外変形および潜在的な損傷を防止するためにアイピース１０００と係合するように構成された１つ以上のリップ１０３５ａ、１０３５ｂを含むことができる。アイピース１０００は、１つ以上の層１０１０を含み得る。１つ以上の層は、活性層および／またはカバー層を含み得る。フレーム１０３０は、リップ１０３５ｂを有する一次フレーム部材１０３１を含み得る。フレーム１０３０はまた、リップ１０３５ａを有するキャップ１０３３を含み得る。キャップ１０３３は、リップ１０３５ａとリップ１０３５ｂとの間にギャップを形成するように一次フレーム部材１０３１上に配置され得る。図１０に示すように、リップ１０３５ａは上リップであってもよく、リップ１０３５ｂは下リップであってもよい。当業者は、上／下の表記が本開示の範囲を限定することを意図していないことを理解するであろう。

アイピース１０００は、上リップ１０３５ａがアイピース１０００の上面１０２１に接触し得るようにフレーム１０３０内に配置され得る。下リップ１０３５ｂは、アイピース１０００の底面１０２２に接触し得る。このように、上リップ１０３５ａおよび下リップ１０３５ｂは、アイピース１０００とリップ１０３５ａ、１０３５ｂとが軽く接触した状態で、アイピース１０００を固定し得る。この軽い接触は、アイピース１０００が変形することなくフレーム内で膨張することを可能にし得る。換言すれば、上リップ１０３５ａと下リップ１０３５ｂとの間に形成されるギャップは、アイピース１０００の外周を境界付け、アイピース１０００をフレーム１０３０内に保持しながら、アイピースが温度変化に伴って膨張および収縮することを依然として可能にするように許容され得る。

いくつかの実施形態では、フレーム部材１０３１およびキャップ１０３３を含むフレームは、図８および図９に関連して上述した接着剤結合部とともに使用され得る。いくつかの実施形態では、リップ１０３５ａ、１０３５ｂは、リップとアイピースと（例えば、リップ１０３５ａとアイピース１０００の上面１０２１と）の間のギャップがリップの遠位端においてより小さくなるように、アイピース１０００に対して僅かに角度が付けられ得る。いくつかの実施形態では、キャップ１０３３は、フレーム部材１０３１の全周に沿って配置され得る。いくつかの実施形態では、キャップ１０３９は、フレーム部材１０３１の外周のセグメントに沿って断続的に配置され得る。例えば、キャップの位置は、接着剤結合部のない領域（例えば、第１の結合セグメント８３１および第２の結合セグメント８３３）に配置されてもよい。

図１１は、本開示の実施形態にかかる、フレーム１１３０に取り付けられた複合現実デバイス用の例示的なアイピース１１００を示している。図に示すように、フレーム１１３０は、アイピース１１００に関して説明したような面外変形を防止するためにアイピース１０００と係合するように構成された１つ以上のリップ１１３５を含むことができる。例えば、フレーム１１３０は、フレーム１０３０に関して上述したように、一次フレーム部材１１３１およびキャップ１１３３を含み得る。フレーム１１３０は、キャップ１１３３の下面に配置された発泡体１１３９の層をさらに含み得る。発泡体１１３９の層は、アイピース１１００がフレーム１１３０内に、すなわち、上リップ１１３５ａと下リップ１１３５ｂとの間のギャップ内に配置されたときに、それがアイピース１１００の上面１１２１に軽く接触するように配置され得る。アイピース１１００がフレーム内で膨張および収縮すると、アイピース１１００は、発泡体１０３９を圧縮し得る。このようにして、発泡体１１３９は、最小限の抵抗でアイピースの膨張を可能にし得るが、膨張がないときにはアイピース１１００に接触力を加えてその場に保持する。フレーム１０３０と比較して、フレーム１１３０は、発泡体１１３９の層の存在に起因して、キャップ１１３３およびフレーム部材１１３１のより広い範囲の公差を可能にし得る。

図１２は、本開示の実施形態にかかる、フレーム１２３０に取り付けられた例示的なアイピース１２００を示している。図に示すように、アイピース１２００は、１つ以上のポリマー活性層１２１０を挟むことができる２つのガラスカバー層１２２０を含み得る。このアイピースの構成については、層ごとのアサーマル化セクションにおいてより詳細に説明する。ガラスとポリマーとのＣＴＥの違いにより、活性層１２１０およびガラスカバー層１２２０は、フレーム１２３０に別々に取り付けられ得る。これは、ポリマー層１２１０が、フレーム１２３０とカバー層１２２０との間の結合に影響を与えることなく、ガラスカバー層１２２０とは異なる速度で膨張および収縮することを可能にし得る。例えば、ガラスカバー層１２２０は、結合部１２３５を用いてフレーム１２３０に取り付けられてもよく、ポリマー活性層１２１０は、結合部１２３７を用いてフレーム１２３０に取り付けられてもよい。

図に示すように、ポリマー活性層１２１０は、例えばユニットとして一緒にフレーム１２３０に取り付けられてもよく、結合部１２３７が使用されて１つ以上の活性層１２１０を取り付けることができる。活性層１２１０は、図８および図９に記載されるようにフレームに取り付けられ得る。例えば、活性層１２１０は、少なくとも１つのセットの硬質結合部、例えば、硬質結合部８３１を使用してフレーム１２３０に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、活性層１２１０は、１つのセットの硬質結合部および１つのセットの軟質結合部、例えば、軟質結合部８３３を使用して取り付けられてもよい。

ガラスカバー層１２２０は、結合部１２３５を使用してフレーム１２３０に取り付けられ得る。図に示すように、カバー層１２２０は、活性層１２１０の両側に別々に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、ガラスカバー層１２２０のうちの１つ以上の全周がフレーム１２３０に結合されることができる。換言すれば、結合部１２３５は、ガラスカバー層１２２０の外周に沿って連続的に配置され得る。いくつかの実施形態では、結合部１２３５は、結合部１２３５が外周の別個のセグメントにまたがるように、ガラスカバー層１２２０の外周の部分に沿って配置されてもよい。

上記の例は特定の図に関して説明されているが、当業者は、本開示の実施形態にかかるアイピース対フレーム取り付け方式が上記の図のうちの１つ以上からの実施形態を含み得ることを理解するであろう。例えば、図８および図９に関連して説明したような取り付け方式を有する光学系はまた、例えば、少なくとも１つのセットの硬質結合部８３１がアイピース８００をフレーム８３０に取り付けるために使用される場合、アイピースの面外移動を抑制するためのキャップ、例えば、キャップ１０３３、キャップ１１３３を有するフレームを含み得る。
例示的な層間アサーマル化

上述したように、例えば、ポリマーのバッチ間のポリマーの可変ＣＴＥは、ユーザに提示されるデジタル画像の品質を維持することを困難にする可能性がある。ＣＴＥの通常の変動による負の性能は、バイメタル現象に起因し得る。本明細書で使用される場合、バイメタル現象は、異なるＣＴＥを有する２つ以上の材料が一緒に取り付けられるかまたは結合され、一緒に温度変化を受けるときに生じる材料変形を指し得る。図１３Ａ～図１３Ｃは、バイメタル現象の例を示している。図１３Ａに示すように、構成要素１３００Ａは、２つの層を含み、各層は、異なるＣＴＥを有する異なる材料から形成される。例えば、層１３５０は、真鍮から形成されてもよく、層１３５５は、鋼から形成されてもよい。図に示すように、構成要素が基準温度にあるとき、第１および第２の層は平坦であり得る。本明細書で使用される場合、基準温度は、両方の材料が変形していない温度を指し得る。

図１３Ｂは、熱が加えられたときの構成要素１３００Ｂを示している。２つの層の間のＣＴＥの差により、一方の材料が他方よりも膨張することがあり、その結果、構成要素の変位または湾曲が生じる。図に見られるように、真鍮１３５０は、鋼１３５５よりも大きく膨張することがあり、構成要素１３００の凸状湾曲をもたらす。図１３Ｃは、（基準温度と比較して）冷却されたときの構成要素１３００Ｂを示している。図に見られるように、鋼１３５５は、真鍮１３５０よりも大きく膨張することがあり、構成要素１３００Ｃの凹状湾曲をもたらすことがある。

バイメタル現象は、ＣＴＥの差がアイピースの層を異なる速度で膨張させて分離させ、アイピースの性能に悪影響を及ぼすことがあるポリマーレンズに適用することができる。例えば、デジタル画像のアイピース性能および品質は、層間の一貫した距離またはギャップを維持し、スタック内の層の位置合わせ、例えば、トップダウンに依存することができる。層間のＣＴＥの変動は、層のギャップおよび位置合わせに影響を及ぼし得る。

例えば、ポリマーの異なるバッチは、±５ｐｐｍのＣＴＥの変動を有し得る。ＣＴＥの変動は、アイピース性能の低下をもたらし得る。図１４は、性能劣化に対するＣＴＥの変動の影響を実証するチャート１４００を示しており、性能劣化は、表面法線ＲＭＳ回転に対応する。許容可能な性能は、１ａｒｃｍｉｎ以下の表面法線二乗平均平方根（ＲＭＳ）回転に対応し得る。図に示すように、表面法線ＲＭＳ回転は、ＣＴＥの増加とともに増加し、±１ｐｐｍの変動は、約１ａｒｃｍｉｎ以上の増加に対応し得る。したがって、ポリマーバッチ間のＣＴＥの通常の変動は、アイピースの性能および生成される画像の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。本開示にかかる実施形態は、バイメタル現象の影響を受けにくいアイピースを提供し得る。

図１５は、本開示の実施形態にかかる例示的なアイピース１５００を示している。アイピース１５００は、１つ以上のポリマー活性層１５１０を挟む２つのガラスカバー層１５２０を含み得る。図に示すように、２つのガラスカバー層１５２０は、実質的に平坦であってもよく、ポリマー層１５１０は、平坦領域１５６２（例えば、活性層１５１０が実質的に平坦である領域に対応する）および球状領域１５６４（例えば、活性層が湾曲している領域に対応する）を含んでもよい。上述したように、複数のピラーが様々な層の間に配置されて、各層の間の一貫した間隔を維持し得る。例えば、アイピース１５００は、ガラスカバー層１５２０とポリマー活性層１５１０との間に配置された複数の可変高さピラー１５６６を含み得る。このようにして、可変高さピラー１５６６は、平坦ガラスカバー層１５２０とポリマー活性層１５１０との間の間隔を維持し得る。アイピース１５００は、ポリマー活性層１５１０の間に配置された複数の均一な高さのピラー１５６８をさらに含み得る。均一な高さのピラー１５６８は、ポリマー活性層の間の一貫したギャップを維持するために設けられてもよい。いくつかの実施形態では、複数の可変高さピラー１５６６および複数の均一高さピラー１５６８は、隣接するポリマー活性層と一体的に形成されてもよい。アイピース１５００は、位置合わせされた可変高さピラー１５６６および均一高さピラー１５６８を有して示されているが、いくつかの実施形態では、可変高さピラー１５６６および均一高さピラー１５６８は、位置合わせされなくてもよい。

図１６は、本開示の実施形態にかかる複合現実システム用のアイピース１６００の詳細図を示している。図に示すように、アイピース１６００は、１つ以上の層および複数のスペーサ、例えばピラーを含み得る。例えば、アイピース１６００は、１つ以上のポリマー活性層１６１０を挟むガラスカバー層１６２０を含み得る。可変高さピラー１６６６は、平坦ガラス層１６２０とポリマー層１６１０との間の距離に及び得る。いくつかの実施形態では、ポリマー層１６１０は、平坦領域１６６２および球状領域１６６４を含み得る。いくつかの実施形態では、可変高さピラー１６６６は、隣接するポリマー層１６１０が膨張するときにガラス層１６２０に沿って摺動するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、可変高さピラー１６６６は、隣接するポリマー層１６１０と一体的に形成されてもよく、それにより、可変高さピラー１６６６は、ポリマー層１６１０の膨張に基づいてガラスカバー層１６２０に沿って移動および／または摺動し得る。ガラスとポリマーとの間のＣＴＥの違いにより、ガラス層１６２０は、図１２に関して説明したように、ポリマー活性層１６１０とは別個にフレーム１６３０に取り付けられ得る。

ポリマーカバー層の代わりに１つ以上のガラスカバー層を有するアイピース、例えば、アイピース１５００および／または１６００を形成することは、アイピースが加熱するときに活性層の形状を維持するためにポリマーと比較したガラスの相対的な剛性を活用し得る。例えば、ガラスのＣＴＥが比較的低いため、ガラスカバー層は、ディスプレイが熱くなっても、その形状を保持し、および／またはヘッドマウントディスプレイの動作温度にわたって一貫して形状を維持し得る。さらに、ポリマー層１６１０は、比較的剛性のガラスカバー層１６２０の間に挟まれているため、ポリマー活性層１６１０の変形および／または分離は制限され得る。すなわち、ガラスカバー層１６２０は、その中に位置するポリマー層１６１０の変形に抵抗することができてもよい。さらに、ガラスカバー層１６２０は、ガラス活性層の形成に関連する高価な製造ステップを必要としないため、比較的費用対効果が高くなり得る。さらに、ガラス活性層と比較してガラスカバー層上に耐久性のある表面仕上げが達成され得て、より堅牢なアイピースを提供し得る。表面仕上げは、Ｇｏｒｉｌｌａ Ｇｌａｓｓを含み得るが、これに限定されない。いくつかの例では、アイピース１５００および／または１６００にかかる実施形態は、アサーマル化されていないアイピースの性能を最大９０％改善し得る。

図１７は、本開示の実施形態にかかるアイピース１７００を示している。図に示すように、アイピースは、１つ以上のカバー層１７２２、１７２４および１つ以上の活性層１７１０を含む複数の層を含み得る。実施例にかかる実施形態は、バイメタル現象を利用して、アイピースがユニットとして変形され得るように上部カバー層および下部カバー層を「調整」し得る。換言すれば、上部カバー層１７２２は、活性層１７１０のＣＴＥと比較して、比較的高いＣＴＥを有するように予め選択されてもよく、下部カバー層１７２４は、比較的低いＣＴＥを有するように予め選択されてもよい。例えば、活性層１７１０が±５ｐｐｍのＣＴＥ変動を有する場合、カバー層は、±１０ｐｐｍまたは±２０ｐｐｍだけ変動し得る。このようにして、アイピースのカバー層の挙動が知られており、アイピース温度が上昇すると、上部カバー層１７２２は、膨張し得るが、下部カバー層１７２４は、アイピース１７００が加熱されたときに構成要素１３００Ｂに類似し得るように収縮し得る。すなわち、アイピース１７００は、その基準温度を超える湾曲形状に変形し得る。アイピース１７００の温度が上昇するにつれて、活性層１７１０のそれぞれはまた、それぞれのＣＴＥに基づいて膨張し得るが、活性層の全体形状は、カバー層１７２２、１７２４のＣＴＥによって決定される形状に適合するように調整され得る。

図１８は、本開示の実施形態にかかる複合現実デバイス用のアイピース１８００を示している。図は、組み立てられる前のアイピース１８００を示している。予め組み立てられたアイピース１８００は、１つ以上の実質的に平坦なポリマー活性層１８１０を挟む１つ以上の実質的に平坦なガラスカバー層１８２０を含み得る。アイピース１８００は、ガラスカバー層１８２０と隣接するポリマー層１８１０との間に配置された複数の可変高さピラー１８６６をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、複数の均一な高さのピラー（図示せず）が、アイピース１５００に関して上述したように、隣接するポリマー層１８１０の間に配置されてもよい。アイピース１８００は、組み立て前に平坦な形状を有し、組み立てられた後に第２の異なる形状を有するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の活性層は、組み立て中に変形され得る。

図１９は、組み立て後のアイピース１９００に対応し得る組み立てられたアイピース１８００を示している。図に見られるように、組み立てられたアイピース１９００は、平坦領域１９６２および球状領域１９６４を含み得る。いくつかの実施形態では、可変高さピラー１９６６は、アイピースが組み立てられると、ポリマー活性層１９２０の組み立てられた形状が平坦部分１９６２および球状部分１９６４を含むように、可変高さピラー１９６６がガラスカバー層１９２０に係合し得るようなサイズにされ得る。換言すれば、アイピース１８００を組み立てるプロセスは、実質的に平坦なポリマー活性層を変形させて、平坦部分および球状部分を含むアイピース１９００によって示されるアイピース形状に到達し得る。アイピース１９００の形状は、平坦部分および球状部分を示すために誇張されている場合があり、すなわち、球状部分の偏向は、実際には顕著ではないことがあるが、当業者は、本開示の実施形態にかかるアイピースが平坦領域および球状部分を含み得ることを理解するであろう。いくつかの実施形態では、組み立てられたアイピース１９００の構成は、アイピース１２００、１５００、および１６００と同様であってもよい。

このようにして、組み立てられたアイピース１９００は、アイピース１５００および１６００に関連する利点を有し得て、すなわち、例えば、１つ以上のガラスカバー層は、アイピースが温度の上昇とともに膨張するときに活性層１９１０の形状を維持するのに役立ち得る。例えば、ガラスのＣＴＥが比較的低いため、ガラスカバー層は、ディスプレイが熱くなっても、その形状を保持し、および／またはヘッドマウントディスプレイの動作温度にわたって一貫して形状を維持し得る。さらに、ポリマー層１９１０は、比較的剛性のガラスカバー層１９２０の間に挟まれているため、ポリマー層１９１０の変形および分離は制限され得る。

さらに、例えば平坦領域１９６２および球状領域１９６４を有する所望の形状を形成するために、アイピース１９００の組み立て中に活性層１９１０を変形させることは、ポリマー活性層１９１０に予張力をかけ得る。予張力がかけられたポリマー活性層１９１０は、例えば、ポリマー活性層が平坦領域１９６２および球状領域１９６４を含むように成形されている場合、例えば、予張力がかけられていないポリマー活性層のスタックと比較して、熱膨張によって分離する可能性が低くなり得る。さらに、活性層１８１０の予め組み立てられたスタックは平坦であるため、活性層１８１０の製造プロセスは単純化され得る。例えば、活性層１８１０は、平坦な層として製造されることができ、組み立て中にアイピースを所望の形状に予張力をかけるために可変高さピラーに依存することができる。これと比較して、活性層１５１０および／または１６１０は、平坦領域および球状領域を含むように製造され得て、これは、製造プロセスに複雑性を追加することがある。

図２０は、本開示の実施形態にかかるアイピース２０００の斜視図を示している。図に示すように、アイピースは、１つ以上のカバー層２０２０および１つ以上の活性層２０１０を含む複数の層を含み得る。活性層２０１０およびカバー層２０２０は、互いに対して摺動するように構成され得る。例えば、上述したように、エッジスペーサ２００９は、アイピースの各層の外周で各層の間に配置され得る。いくつかの実施形態では、エッジスペーサは、アイピースのうちの１つに結合され得る。隣接するアイピース層の両方ではなく一方にエッジスペーサを結合することは、アイピース層が互いに対して移動および／または摺動することを可能にし得る。これに対して、アイピース６００に関して上述したように、エッジスペーサ６０９は、隣接する両方のアイピース層によって挟まれて結合されることができ、アイピース層の互いに対する相対的な摺動を防止することができる。例えば、エッジスペーサ２００９ａは、下部カバー層２０２０と活性層２０１０との間に配置され得る。図に示すように、エッジスペーサ２００９ａは、活性層２０１０が上部カバー層２０２０に対して摺動することができるように、下部カバー層２０２０に結合され得る。

アイピース層を互いに対して摺動させることを可能にすることは、バイメタル現象によって引き起こされるアイピース層の分離を低減し得る。換言すれば、アイピース層は、互いに対して摺動することが可能にされているため、バイメタル現象に関連する変形を受けないことがある。したがって、互いに対して摺動することが可能にされている層を含む本開示の実施形態にかかるアイピースは、例えば、熱膨張効果を考慮しないベースライン設計からアイピースの性能を改善し得る。

いくつかの実施形態では、アイピース層の相対的な摺動は、層間の光学的位置合わせに影響を及ぼし得る。例えば、アイピース層の相対的な摺動は、アイピース内の層の光入射領域と光源との間および／または光入射領域と光出射領域との間の位置ずれを引き起こすことがある。本開示にかかるいくつかの実施形態は、使用中に層のそれぞれの間の許容可能な光学的位置合わせを維持することができる摺動層を有するアイピースを提供し得る。１つ以上の例では、許容可能な光学的位置合わせは、アイピースに関連する特定の設計上の考慮事項に基づいて予め決定されることができる。さらに、本開示にかかるいくつかの実施形態は、ユニットとして組み立てられてもよく、ヘッドマウントディスプレイが動的事象を体験する、例えば落下するときの損傷ならびに面外変形および／または移動に抵抗し得る摺動層を含むアイピースを提供し得る。

図２１は、本開示の実施形態にかかるアイピース２１００を示している。図に示すように、アイピース２１００は、フレーム２１３０に取り付けられた１つ以上のアイピース層２１１０を含み得る。フレーム２１３０は、各段がアイピース層２１１０に対応するように、１つ以上の段２１７２ａ～ｃを含み得る。いくつかの実施形態では、アイピース層２１１０のそれぞれは、段２１７２のそれぞれにおけるフレームの外周に対応する異なるサイズであり得る。例えば、図に見られるように、フレームの上段２１７２ａは、フレームの下段２１７２ｃよりも大きい外周を有し得る。したがって、上部アイピース層２１１０は、上段２１７２ａのより大きな外周を収容するために、下部アイピース層２１１０よりも大きくてもよい。

１つ以上のアイピース層２１１０は、アイピース２０００に関して上述したように、互いに対して摺動するように構成され得る。例えば、各アイピース層２１１０は、それぞれの段２１７２に結合部２１３７によって結合され得る。アイピース層２１１０は、互いに結合されていなくてもよい。このように、アイピース２１００の温度変化に伴って、アイピース層２１１０が互いに相対的に摺動することが可能にされていてもよい。いくつかの実施形態では、結合部２１３７は、アイピース層２１１０の別個の部分に沿って配置され得る。換言すれば、結合部２１３７は、アイピース層２１１０およびフレーム２１３０の全周にわたって配置されなくてもよい。いくつかの実施形態では、結合部２１３７の構成は、アイピース８００に関して説明した結合部８３１、および８３３の構成に対応し得る。すなわち、少なくとも１つのセットの結合部は、アイピースの光入射領域の近くに配置され得る。アイピース層２１１０とフレーム２１３０との間の結合部２１３７は、層２１１０が互いに対して摺動するときにアイピースが光学的位置合わせを保持するのを助け得る。さらに、各アイピース層２１１０がフレーム２１３０に結合されているため、アイピースは、ヘッドマウントディスプレイが落下したり、動的な力を受けたりした場合に、損傷に対して抵抗し得る。

いくつかの実施形態では、段２１７２は、アイピース層２１１０のそれぞれの間に一貫したギャップを提供するように製造され得る。ギャップは、層の間の一貫したギャップ２１０７を維持しながら、アイピース層２１１０のそれぞれの膨張を可能にするサイズにされ得る。いくつかの実施形態では、層（例えば、スペーサ６０９、６１１）間のギャップを維持するために複数のスペーサがさらに含まれてもよい。

図２２は、本開示の実施形態にかかるアイピース２２００を示している。図に見られるように、アイピース２２００は、複数のアイピース層２２１０を含むことができ、複数のアイピース層２２１０のそれぞれの間に配置された１つ以上のローラ２２７４を有する。いくつかの実施形態では、ローラ２２７４は、アイピース２２１０の外周付近に配置されてもよい。ローラは、アイピース層２２１０間の相対的な摺動を容易にし得る。アイピース層２２１０は、活性層および／またはカバー層を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、アイピース層２２１０のうちの１つ以上は、ローラ２２７４を受け入れるように構成されたスロット２２７６を含むように形成され得る。スロット２２７６は、アイピース２２１０の性能および安定性に悪影響を及ぼす可能性がある所望の位置、例えばアイピースの外周付近からのローラ２２７４の移動を防止し得る。いくつかの実施形態では、スロット２２７６は、アイピース層２２１０の特徴として成形されてもよい。独特の形状を成形する能力は、ガラス層と比較してポリマー層の利点の１つである。例えば、ローラ２２７４ａは、アイピース層２２１０ａの上面に成形されたスロット２２７６ａ内に配置され得る。このようにして、ローラ２２７４ａは、経時的な上部アイピース層２２１０ｂの相対的な摺動を可能にしながら、スロット２２７６ａに制限され得る。層間の摺動を可能にすることに加えて、ローラ２２７４は、スペーサとして作用し、アイピース層２２１０間の一貫した間隔を維持するのを助け得る。ローラ２２７４は、様々な材料、例えばガラスビーズから作製され得る。いくつかの実施形態では、ローラは、比較的低いＣＴＥを有する材料から形成されてもよい。

図２３は、本開示の実施形態にかかる、アイピース２３００およびフレーム２３３０を含む光学系を示している。アイピース２３００は、アイピース２２００と同様であり得る。すなわち、アイピースは、複数のアイピース層２３１０を含み得て、アイピース層２３１０のうちの１つ以上は、複数のスロット２２７６を含む。図に示すように、ローラ２３７４は、複数のアイピース層２３１０間の相対的な摺動を容易にするために、対応するスロット２３７６内に配置され得る。さらに、光学系は、キャップ２３３５を含むフレーム２３３０を含み得る。キャップ２３３５は、アイピース２３００の表面に垂直な面外方向への偏向を防止するために設けられ得る。このようにして、アイピース２３００およびフレーム２３３０を含む光学系は、光学系が日常的な使用に起因するヘッドマウントディスプレイへの日常的な負荷に耐えることができるため、キャップ２３３５を含むことによってより堅牢になり得る。キャップ２３３５の構成は、リップ１０３５および１１３５と同様であり得る。いくつかの実施形態では、キャップ２３３５は、フレーム１１３０に含まれる発泡体１１３９の層と同様の発泡体の層（図示せず）を含んでもよい。

図２４は、本開示の実施形態にかかるアイピース２４００を示している。アイピース２４００は、対応するアイピース層と一体的に形成されることができる１つ以上のエッジスペーサ２４０９ａ、２４０９ｂを含み得る。このようにして、エッジスペーサ、例えば、エッジスペーサ２４０９ａは、対応するアイピース層、例えば、アイピース層２４１０ａと一体的に形成され、対応するアイピース層とともに移動し得る。いくつかの実施形態では、摩擦を低減する潤滑剤または他の材料の層が、エッジスペーサ２４０９と隣接する結合されていないおよび／または一体化されていないアイピース層との間に塗布されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、エッジスペーサ２４０９ａと隣接するアイピース層２４１０ｂとの間に潤滑剤の層が塗布されてもよい。このように、潤滑剤は、アイピース層間の滑りを促進し得る。

図２５は、本開示の実施形態にかかるアイピース２５００を示している。図に示すように、アイピース２５００は、１つ以上のアイピース層２５１０と、１つ以上のアイピース層２５１０のそれぞれの間に配置された１つ以上のエッジスペーサ２５０９ａ、２５０９ｂとを含み得る。いくつかの実施形態では、エッジスペーサ２５０９ｓ、２５０９ａ、２５０９ｂは、別個に、アイピース層とは異なる材料から形成され得る。エッジスペーサ２５０９ａ、２５０９ｂは、隣接するアイピース層の一方に結合され得る。例えば、図に示すように、エッジスペーサ２５０９ａは、隣接するアイピース層２５１０ａに結合され得る。これにより、エッジスペーサ２５０９ａ、２５１０ａは、アイピース層２５１０ｂに対して相対的に摺動することが可能にされ得る。いくつかの実施形態では、エッジスペーサ材料は、エッジスペーサ、例えば、エッジスペーサ２５０９ａと、隣接する非結合のアイピース層、例えば、アイピース層２５１０ｂとの間の摺動を促進するために、低い摩擦係数を有するように選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、アイピース、例えば、図１５～図２５に示すアイピースは、ヘッドマウントディスプレイの定常状態動作温度またはその付近で組み立てられ得る。前述の実施形態は、一般に、ヘッドマウントディスプレイが使用されていないときのアイピースの温度に対応する基準温度でアイピースが組み立てられ、および／または製造されるという仮定の下で説明されている。ヘッドマウントディスプレイの使用に伴い、電子部品の発熱に伴ってディスプレイやアイピースの温度が上昇することがある。ヘッドマウントディスプレイおよびアイピースは、最終的に、ヘッドマウントディスプレイがもはや温度上昇しない「定常状態」動作温度に達し得る。アイピースを室温で組み立てることは、室温でピーク性能および／またはデジタル画像品質を提供するアイピースをもたらし得る。ヘッドマウントディスプレイおよびアイピースが加熱されて定常状態動作温度に達すると、光学系の画質が悪影響を受けることがある。アイピースを定常状態動作温度または定常状態動作温度付近で組み立てることは、ヘッドマウントディスプレイが定常状態動作温度にあるときに最適な画質および性能を提供し得る。この実施形態は、ヘッドマウントディスプレイが定常状態温度でピーク性能を有するように、加熱されるにつれて改善されたヘッドマウントディスプレイの光学性能をもたらし得る。その結果、デバイスの起動時の画質は、デバイスが定常状態の温度で動作しているときの画質よりも劣ることがある。

本開示の実施形態は、ディスプレイ用のシステムおよび方法を提供する。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、フレームと、フレームに結合されたアイピースと、フレームとアイピースとの間に配置された第１の接着剤結合部と、を含む。アイピースは、光入射領域および光出射領域を含むことができる。第１の接着剤結合部は、アイピースの外周の第１の部分に沿って配置されることができ、アイピースの外周の第１の部分は、第１の接着剤結合部がフレームに対する光入射領域の位置を維持するように構成されるように、光入射領域に接する。

いくつかの実施形態では、ディスプレイは、フレームとアイピースとの間に配置された第２の接着剤結合部をさらに含んでもよく、第２の接着剤結合部は、アイピースの外周の第２の部分に沿って配置され、アイピースの外周の第２の部分は、光出射領域に接し、接着剤結合部の第２は、フレームに対するアイピースの横方向の膨張を可能にするように構成される。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、第１の接着剤結合部が第１の弾性率に関連付けられてもよく、第２の接着剤結合部が第２の弾性率に関連付けられ、第１の弾性率は、第２の弾性率よりも大きい。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、第３の接着剤結合部をさらに含み、第３の接着剤結合部は、第１の弾性率に関連付けられ、第１および第３の接着剤結合部は、光入射領域の両側に配置される。いくつかの実施形態では、第１の接着剤結合部の長さは、光入射領域の長さの半分未満であり得る。いくつかの実施形態では、第１の接着剤結合部は、光入射領域の外周に近接して配置された弓形の結合部を含み得る。

本開示の実施形態は、ディスプレイ用のアイピースのためのシステムおよび方法を提供する。いくつかの実施形態では、アイピースは、第１のアイピース層と、第１のアイピース層に実質的に平行に配置された第２のアイピース層と、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間に配置された１つ以上のエッジスペーサと、を含み得る。１つ以上のエッジスペーサは、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間の一貫したギャップを維持し、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間の相対的な摺動を可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、アイピースの１つ以上のエッジスペーサは、第１のアイピース層に結合されることができる。いくつかの実施形態では、アイピースは、１つ以上のエッジスペーサと第２のアイピース層との間に配置された潤滑剤の層をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、第１のアイピース層と一体的に形成される。

いくつかの実施形態では、第１のアイピース層は、第１の材料から作製されることができ、１つ以上のエッジスペーサは、第１の材料とは異なる第２の材料から作製されることができ、第２の材料は、第１の材料に対してより低い摩擦係数を有し得る。いくつかの実施形態では、第１のアイピース層の第１の表面はスロットを備え、１つ以上のエッジスペーサの対応するエッジスペーサがスロット内に配置される。いくつかの実施形態では、アイピースは、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間に配置された複数のピラースペーサをさらに含んでもよく、複数のピラースペーサは、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間の一貫した間隔を維持するように構成される。

本開示の実施形態は、ディスプレイ用のシステムおよび方法を提供する。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、フレームと、フレームに結合されたアイピースとを含むことができる。アイピースは、第１のアイピース層と、第１のアイピース層に実質的に平行に配置された第２のアイピース層と、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間に配置された１つ以上のエッジスペーサとを含むことができる。１つ以上のエッジスペーサは、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間の一貫したギャップを維持し、第１のアイピース層と第２のアイピース層との間の相対的な摺動を可能にするように構成されることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイのフレームのディスプレイは、フレームの外周に沿って配置されたキャップを含み得る。いくつかの実施形態では、フレームは、第１の外周に対応する第１の段と、第２の外周に対応する第２の段とを含む。第１のアイピース層は、第１の外周に沿って第１の段に配置され、第２のアイピース層は、第２の外周に沿って第２の段に配置される。いくつかの実施形態では、１つ以上のエッジスペーサは、第１のアイピース層と一体的に形成されることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、１つ以上のエッジスペーサと第２のアイピース層との間に配置された潤滑剤の層をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、第１のアイピース層の第１の表面はスロットを含んでもよく、１つ以上のエッジスペーサの対応するエッジスペーサは、スロット内に配置されることができる。

本開示の実施形態は、ディスプレイ用のシステムおよび方法を提供する。いくつかの実施形態では、ディスプレイはフレームを含むことができ、フレームは、第１の外周に対応する第１の段と、第２の外周に対応する第２の段とを備える。ディスプレイは、フレーム内に配置されたアイピースをさらに含み得る。アイピースは、少なくとも第１のアイピース層と、第１のアイピース層に実質的に平行に配置された第２のアイピース層とを含み得て、第１のアイピース層は、第１の外周に沿って第１の段に配置されることができ、第２のアイピース層は、第２の外周に沿って第２の段に配置されることができる。

開示された例は、添付の図面を参照して十分に説明されているが、様々な変形および変更が当業者には明らかになることに留意されたい。例えば、図面に示される要素および／または構成要素は、縮尺通りでなくてもよく、および／または説明目的のために強調されてもよい。別の例として、１つ以上の実装の要素が組み合わせられ、削除され、変更され、または補足されて、さらなる実装を形成してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、本開示の実施形態にかかるアイピースは、アイピース２１００および２２００の特徴を組み合わせたアイピースを含んでもよく、アイピースは、複数の段を含むフレームに取り付けられてもよい（例えば、フレーム２１３０に取り付けられたアイピース２１００）。アイピースは、アイピース層の間隔を維持し、アイピース層の相対的な摺動を容易にするために、複数の層の間に配置された複数のローラ（例えば、ローラ２２７６）をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、キャップ、例えば、キャップ２３３５は、面外方向におけるアイピース層の動きを制限するために、フレームの一部に沿って含まれてもよい。他の組み合わせおよび変更は、添付の特許請求の範囲によって定義される開示された例の範囲内に含まれると理解されるべきである。

Claims (19)

1. ディスプレイであって、
   フレームと、
   前記フレームに結合されたアイピースであって、前記アイピースは、
   光入射領域と、
   光出射領域と
   を備える、アイピースと、
   前記フレームと前記アイピースとの間に配置された第１の接着剤結合部と
   を備え、
   前記第１の接着剤結合部は、前記アイピースの外周の第１の部分に沿って配置され、前記第１の接着剤結合部が前記フレームに対する前記光入射領域の位置を維持するように構成されるように、前記アイピースの前記外周の前記第１の部分は、前記光入射領域に接する、ディスプレイ。
2. 前記フレームと前記アイピースとの間に配置された第２の接着剤結合部をさらに備え、前記第２の接着剤結合部は、前記アイピースの外周の第２の部分に沿って配置され、前記アイピースの前記外周の前記第２の部分は、前記光出射領域に接し、接着剤結合部の第２のものは、前記フレームに対する前記アイピースの面内膨張を可能にするように構成される、請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記第１の接着剤結合部は、第１の弾性率に関連付けられ、前記第２の接着剤結合部は、第２の弾性率に関連付けられ、前記第１の弾性率は、前記第２の弾性率よりも大きい、請求項１に記載のディスプレイ。
4. 第３の接着剤結合部をさらに備え、前記第３の接着剤結合部は、前記第１の弾性率に関連付けられ、前記第１および第３の接着剤結合部は、前記光入射領域の両側に配置される、請求項１に記載のディスプレイ。
5. 前記第１の接着剤結合部の長さは、前記光入射領域の長さの半分未満である、請求項４に記載のディスプレイ。
6. 前記第１の接着剤結合部は、前記光入射領域の外周に近接して配置された弓形の結合部を含む、請求項１に記載のディスプレイ。
7. アイピースであって、
   第１のアイピース層と、
   前記第１のアイピース層と略平行に配置された第２のアイピース層と、
   前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間に配置された１つ以上のエッジスペーサと
   を備え、
   前記１つ以上のエッジスペーサは、
   前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間の一貫したギャップを維持することと、
   前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間の相対的な摺動を可能にすることと
   を行うように構成される、アイピース。
8. 前記１つ以上のエッジスペーサは、前記第１のアイピース層に結合される、請求項７に記載のアイピース。
9. 前記１つ以上のエッジスペーサと前記第２のアイピース層との間に配置された潤滑剤の層をさらに備える、請求項８に記載のアイピース。
10. 前記１つ以上のエッジスペーサは、前記第１のアイピース層と一体的に形成される、請求項８に記載のアイピース。
11. 前記第１のアイピース層は、第１の材料から作製され、
    前記１つ以上のエッジスペーサは、前記第１の材料とは異なる第２の材料から作製され、
    前記第２の材料は、前記第１の材料よりも低い摩擦係数を有する、
    請求項８に記載のアイピース。
12. 前記第１のアイピース層の第１の表面は、スロットを備え、前記１つ以上のエッジスペーサの対応するエッジスペーサは、前記スロット内に配置される、請求項７に記載のアイピース。
13. 前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間に配置された複数のピラースペーサをさらに備え、前記複数のピラースペーサは、前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間に一貫した間隔を維持するように構成される、請求項７に記載のアイピース。
14. ディスプレイであって、
    フレームと、
    前記フレームに結合されたアイピースであって、前記アイピースは、
    第１のアイピース層と、
    前記第１のアイピース層と略平行に配置された第２のアイピース層と、
    前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間に配置された１つ以上のエッジスペーサと
    を備える、アイピースと
    を備え、
    前記１つ以上のエッジスペーサは、
    前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間の一貫したギャップを維持することと、
    前記第１のアイピース層と前記第２のアイピース層との間の相対的な摺動を可能にすることと
    を行うように構成される、ディスプレイ。
15. 前記フレームは、前記フレームの外周に沿って配置されたキャップを備える、請求項１４に記載のディスプレイ。
16. 前記フレームは、
    第１の外周に対応する第１の段と、
    第２の外周に対応する第２の段と
    を備え、
    前記第１のアイピース層は、前記第１の外周に沿って前記第１の段に配置され、前記第２のアイピース層は、前記第２の外周に沿って前記第２の段に配置される、請求項１４に記載のディスプレイ。
17. 前記１つ以上のエッジスペーサは、前記第１のアイピース層と一体的に形成される、請求項１４に記載のディスプレイ。
18. 前記１つ以上のエッジスペーサと前記第２のアイピース層との間に配置された潤滑剤の層をさらに備える、請求項１７に記載のディスプレイ。
19. 前記第１のアイピース層の第１の表面は、スロットを備え、前記１つ以上のエッジスペーサの対応するエッジスペーサは、前記スロット内に配置される、請求項１４に記載のディスプレイ。

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