JP6804522B2 - 回折バックライトディスプレイおよびシステム - Google Patents
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Description
本出願は、参照によりその全文を本明細書に組み入れてある、2015年9月5日出願の米国仮特許出願第62/214,976号、2015年9月5日出願の米国仮特許出願第62/214976号および2016年6月30日出願の国際公開第PCT/US2016/40582号への優先権を主張するものである。
本開示は、以下の[1]から[20]を含む。
[1]その表面に回折格子を有する、導光プレートであって、上記回折格子は、導光プレートから外へ光を回折式に結合(couple)し、上記導光プレートから外へ結合された上記光をアイボックスの中へ集中させるように構成された、弯曲した回折構造を有する、平面状導光プレートと、
上記導光プレートと実質的に平行に配向された、第1の光バルブ配列であって、
上記導光プレートから外へ結合された光が上記第1の光バルブ配列を通過して、上記アイボックス内にイメージを形成するように位置づけられている、第1の平面状光バルブ配列と、を含む、ディスプレイ。
[2]上記弯曲した回折構造が、上記導光プレートの縁部からある距離にある共通中心を共有する、交互する同心の弯曲した隆起と溝を含む、上記[1]に記載のディスプレイ。
[3]上記弯曲した回折構造が、双曲線形の曲線を有する、上記[1]に記載のディスプレイ。
[4]上記弯曲した回折構造が、同心で双曲線形の弯曲した回折構造を含む、上記[3]に記載のディスプレイ。
[5]光を供給するように構成された光源をさらに含み、上記供給された光が縁部に沿って上記導光プレートの中へ結合される、上記[1]に記載のディスプレイ。
[6]上記弯曲した回折構造の構造間隔が、光がそれに沿って上記導光プレートの中へ結合される、上記導光プレートの縁部からの距離が増すとともに、減少する、上記[1]に記載のディスプレイ。
[7]上記回折格子が、上記導光プレート内部に捕捉された光を、回折させて、1次回折光を上記導光プレートの外へ結合させるとともに、上記1次回折光を上記アイボックス内に集中させる、上記[1]に記載のディスプレイ。
[8]上記導光プレートに実質的に平行に配向されて、上記第1の光バルブ配列から発生する光が第2の光バルブ配列を通過するように位置決めされている、第2の光バルブ配列をさらに備える、上記[1]に記載のディスプレイ。
[9]視聴者の眼に着用するように構成されたピクセル化されたコンタクトレンズをさらに備え、上記ピクセル化されたコンタクトレンズが、上記視聴者の眼が上記アイボックス内にあるときに、上記視聴者の眼に入射する光の量を制御する、複数の個別に動作させるピクセルを含む、上記[1]に記載のディスプレイ。
[10]上記回折格子が、上記導光プレートから外へ結合された上記光を上記アイボックスの中へ集中させるように構成された、複数の2次元の回折格子セグメントを含む、上記[1]に記載のディスプレイ。
[11]イメージを表示する方法であって、
光源によって発生される光を、導光プレートの中へ結合する(coupling)ステップと、
上記導光プレートの表面において回折格子を介して上記導光プレートからの上記光の一部分を外へ回折式に結合させるステップであって、上記回折格子が、上記外へ回折式に結合された光部分をアイボックスの中へ集中させる、ステップと、
上記導光プレートに実質的に平行に配向された、第1の光バルブ配列を使用して、上記外へ回折式に結合された光部分を調整して、上記アイボックス内部で見ることが可能なイメージを形成する、ステップと
を含む、方法。
[12]上記回折格子が、上記光がそれに沿って上記導光プレートの中へ結合される、上記導光プレートの縁部からの距離が増すとともに、減少する構造間隔を有する、弯曲した回折構造を含む、上記[11]に記載の方法。
[13]上記導光プレートへ入射された光の一部分を回折式に外へ結合させ、上記導光プレートから外へ結合された光をアイボックス内に集中させるように構成された回折格子を有する、導光プレートと、
上記導光プレートと実質的に平行に配向された、第1の光バルブ配列であって、
上記導光プレートから外へ結合された光が通過するように位置決めされている、第1の光バルブ配列と、
上記第1の光バルブ配列に接続されたディスプレイコントロールであって、上記第1の光バルブ配列を動作させて、上記アイボックス内にイメージを形成する、ディスプレイコントロールと
を備える、ヘッドマウントディスプレイ。
[14]上記回折格子が、上記導光プレートの表面において、弯曲した回折構造を含む、上記[13]に記載のヘッドマウントディスプレイ。
[15]上記弯曲した回折構造が、同心で双曲線形の弯曲した回折構造である、上記[14]に記載のヘッドマウントディスプレイ。
[16]上記弯曲した回折構造が交互する弯曲した隆起と溝を含み、上記隆起と溝は、導光プレートの縁部からある距離に位置する共通中心を共有し、上記縁部に沿って、上記光が上記導光プレートに入力される、上記[14]に記載のヘッドマウントディスプレイ。
[17]上記回折格子が、上記導光プレートの縁部からの距離が増加するほど、減少する構造間隔を有する、弯曲回折構造を含み、上記縁部に沿って光が光源から上記導光プレートの中へ結合される、上記[13]に記載のヘッドマウントディスプレイ。
[18]上記回折格子が、導光プレート内部に捕捉された光を、回折させて、1次回折光を導光プレートの外へ結合させるとともに、上記1次回折光を上記アイボックス内に集中させるように構成された、上記[13]に記載のヘッドマウントディスプレイ。
[19]上記導光プレートに実質的に平行に配向された、第2の光バルブ配列をさらに備え、上記第2の光バルブ配列は、上記第1の光バルブ配列から出る光が通過するように位置決めされている、上記[13]に記載のヘッドマウントディスプレイ。
[20]視聴者の眼の上に着用されるように構成されたピクセル化されたコンタクトレンズをさらに含み、上記ピクセル化されたコンタクトレンズは、視聴者の眼がアイボックス内にあるときに、視聴者の眼に入射する光の量を制御する、複数の個別に動作させるピクセルを含む、上記[13]に記載のヘッドマウントディスプレイ。
アイボックス幅=f×σ
図5において、光入射縁部108から離れると回折格子の減少する構造間隔と、内部反射角度発散σは、回折格子102から外へ結合された光を、導光プレート100から距離fの位置にある、アイボックス406の中へ集中させる。結果として、導光プレート100から外へ結合された光照射野の少なくとも一部分を、視聴者の眼がアイボックス406内にあるとき、視聴者の眼502の網膜上に集中させることができる。
102 回折格子
104、106 曲線
110 共通中心
114 隆起
116 溝
180 縁部
wg 溝幅
wr 隆起幅
Λ 構造間隔
σ 内部反射角度発散
θ 回折角度
d1、d2 距離
f 距離
120 半径
122 垂直軸
124、126 曲線
202 スラブ
204 隆起
208 底層
206 スラブ
210 スラブ
212 溝
214 反射層
302 光源
312 上面
314 底面
406 アイボックス
502 眼
600 ディスプレイ
602 光バルブ配列、第1の光バルブ配列
702 光バルブ
800 回折格子式バックライトディスプレイ
802 光バルブ配列、第2の光バルブ配列
900 ニア−アイ回折格子式バックライトディスプレイ
902 コンタクトレンズ
1001 導光プレート
1004〜1008 回折格子セグメント
1010〜1013 スペース
1020 導光プレート
1022 回折格子セグメント
1102 導光プレート
1104〜1108 回折格子セグメント
1110 アイボックス
1300 ヘッドマウントディスプレイ
1302 フレーム
1304 ディスプレイ
1306 ディスプレイコントロール
1310 光バルブ配列
1400 ヘッドマウントディスプレイ
1402 アイカバー
1404 ストラップ
1406 左眼ディスプレイ
1408 右眼ディスプレイ
1410 導光プレート
1412 光バルブ配列
Claims (17)
- その表面に回折格子を有する、導光プレートであって、前記回折格子は、導光プレートから外へ光を回折式に結合(couple)し、前記導光プレートから外へ結合された前記光をアイボックスの中へ集中させるように構成された、弯曲した回折構造を有する、平面状導光プレートと、
前記導光プレートと実質的に平行に配向された、第1の光バルブ配列であって、
前記導光プレートから外へ結合された光が前記第1の光バルブ配列を通過して、前記アイボックス内にイメージを形成するように位置づけられている、第1の平面状光バルブ配列と
を含み、
前記弯曲した回折構造の構造間隔は、前記導光プレートの縁部からの距離の増加に伴って減少し、光は前記縁部に沿って前記導光プレートの中へ結合される、ディスプレイ。 - 前記弯曲した回折構造が、前記導光プレートの縁部からある距離にある共通中心を共有する、交互する同心の弯曲した隆起と溝を含む、請求項1に記載のディスプレイ。
- 前記弯曲した回折構造が、双曲線形の曲線を有する、請求項1または2に記載のディスプレイ。
- 前記弯曲した回折構造が、同心で双曲線形の弯曲した回折構造を含む、請求項3に記載
のディスプレイ。 - 光を供給するように構成された光源をさらに含み、前記供給された光が縁部に沿って前記導光プレートの中へ結合される、請求項1から4のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- 前記回折格子が、前記導光プレート内部に捕捉された光を、回折させて、1次回折光を前記導光プレートの外へ結合させるとともに、前記1次回折光を前記アイボックス内に集中させる、請求項1から5のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- 前記導光プレートに実質的に平行に配向されて、前記第1の光バルブ配列から発生する光が第2の光バルブ配列を通過するように位置決めされている、第2の光バルブ配列をさらに備える、請求項1から6のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- 視聴者の眼に着用するように構成されたピクセル化されたコンタクトレンズをさらに備え、前記ピクセル化されたコンタクトレンズが、前記視聴者の眼が前記アイボックス内にあるときに、前記視聴者の眼に入射する光の量を制御する、複数の個別に動作させるピクセルを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- 前記回折格子が、前記導光プレートから外へ結合された前記光を前記アイボックスの中へ集中させるように構成された、複数の2次元の回折格子セグメントを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- イメージを表示する方法であって、
光源によって発生される光を、導光プレートの中へ結合する(coupling)ステップと、
前記導光プレートの表面において回折格子を介して前記導光プレートからの前記光の一部分を外へ回折式に結合させるステップであって、前記回折格子が、前記外へ回折式に結合された光部分をアイボックスの中へ集中させる、ステップと、
前記導光プレートに実質的に平行に配向された、第1の光バルブ配列を使用して、前記外へ回折式に結合された光部分を調整して、前記アイボックス内部で見ることが可能なイメージを形成する、ステップと
を含み、
前記回折格子は、前記導光プレートの縁部からの距離の増加に伴って減少する構造間隔を有する弯曲した回折構造を備え、前記光は前記縁部に沿って前記導光プレートの中へ結合される、方法。 - 導光プレートへ入射された光の一部分を回折式に外へ結合させ、前記導光プレートから外へ結合された光をアイボックス内に集中させるように構成された回折格子を有する、前記導光プレートと、
前記導光プレートと実質的に平行に配向された、第1の光バルブ配列であって、
前記導光プレートから外へ結合された光が通過するように位置決めされている、第1の光バルブ配列と、
前記第1の光バルブ配列に接続されたディスプレイコントロールであって、前記第1の光バルブ配列を動作させて、前記アイボックス内にイメージを形成する、ディスプレイコントロールと
を備え、
前記回折格子は、前記導光プレートの縁部からの距離の増加に伴って減少する構造間隔を有する弯曲回折構造を備え、光は、光源から前記縁部に沿って前記導光プレートの中へ結合される、ヘッドマウントディスプレイ。 - 前記回折格子が、前記導光プレートの表面において、弯曲した回折構造を含む、請求項11に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記弯曲した回折構造が、同心で双曲線形の弯曲した回折構造である、請求項12に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記弯曲した回折構造が交互する弯曲した隆起と溝を含み、前記隆起と溝は、導光プレートの縁部からある距離に位置する共通中心を共有し、前記縁部に沿って、前記光が前記導光プレートに入力される、請求項12に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記回折格子が、導光プレート内部に捕捉された光を、回折させて、1次回折光を導光プレートの外へ結合させるとともに、前記1次回折光を前記アイボックス内に集中させるように構成された、請求項11から14のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記導光プレートに実質的に平行に配向された、第2の光バルブ配列をさらに備え、前記第2の光バルブ配列は、前記第1の光バルブ配列から出る光が通過するように位置決めされている、請求項11から15のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 視聴者の眼の上に着用されるように構成されたピクセル化されたコンタクトレンズをさらに含み、前記ピクセル化されたコンタクトレンズは、視聴者の眼がアイボックス内にあるときに、視聴者の眼に入射する光の量を制御する、複数の個別に動作させるピクセルを含む、請求項11から16のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
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