JP7212616B2 - 頭部搭載型ディスプレイシステムのためのマルチ解像度ディスプレイ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６２／４２３，１６２号（２０１６年１１月１６日出願、名称「Ｍｕｌｔｉ－Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｆｏｒ Ｈｅａｄ－Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ」）、米国仮特許出願第６２／４７５，０１２号（２０１７年３月２２日出願、名称「Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｈｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ Ｄｉｓｐｌａｙ」）、および、米国仮特許出願第６２／５３９，９３４号（２０１７年８月１日出願、名称「Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｈｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ Ｄｉｓｐｌａｙ」）に対する優先権を主張する。

（発明の背景）
仮想および拡張現実システムは、概して、光をユーザの眼の中に投影するディスプレイを含む。残念ながら、これらのシステムは、利用可能なディスプレイ技術の出力角度限界に起因して、ユーザの視野の外周に沿って、またはユーザの視野の小さい中心部分を越えて、コンテンツを投影するように設計されていない。これは、コンテンツがユーザの視野の外周まで広がっている角度から送達されるとき、そうでなければ可能であり得るこれらのシステムのユーザによって感じられる没入感のレベルを低減させ得る。この理由から、ユーザの視野の外周を刺激するための機構が、望ましい。

（発明の要約）
本開示は、没入型の仮想、拡張、および複合現実コンテンツをユーザに提示するように構成されるウェアラブルデバイスを説明する。ある実施形態では、ラップアラウンドディスプレイアセンブリを伴う頭部搭載型ディスプレイが、提供され、コンテンツをユーザの視野の大部分または全部に表示するように構成される。ディスプレイアセンブリは、ユーザの視野の遠周辺領域では、ユーザが焦点を合わせ得るコンテンツと異なってコンテンツを表示するように構成されることができる。例えば、空間または角度解像度、色解像度、リフレッシュレート、および強度（すなわち、明度）が、リソースを節約し、／または遠周辺領域内に位置付けられる仮想コンテンツに注意を引くように調節されることができる。いくつかの実施形態では、これらの変化は、ユーザの全体的体験を損なうことなく、処理リソースを節約することができる。

本開示は、以下、すなわち、第１のディスプレイと、第１のディスプレイを少なくとも部分的に包囲する第２のディスプレイと、第１および第２のディスプレイをユーザの頭部に結合するように構成された取り付け部材とを含む頭部搭載型ディスプレイアセンブリを説明する。第２のディスプレイは、第１のディスプレイより大きい曲率を有する。

ウェアラブルディスプレイデバイスが、開示され、以下、すなわち、ディスプレイデバイスをユーザの頭部に固定するように構成された取り付け部材を含むフレームと、フレームに結合されたディスプレイアセンブリであって、ディスプレイアセンブリは、主ディスプレイと、主ディスプレイの周辺に沿って配置された周辺ディスプレイとを備えている、ディスプレイアセンブリとを含む。

頭部搭載型ディスプレイデバイスのディスプレイが、開示される。ディスプレイは、以下、すなわち、第１の解像度を有する第１の領域と、第１の領域を少なくとも部分的に包囲し、第１の解像度より実質的に低い第２の解像度を有する第２の領域と、第２の領域に隣接する遷移領域の側より第１の領域に隣接する遷移領域の側が低い可変解像度を有する第１の領域と第２の領域との間の遷移領域とを含む。

従来の技法に優る多数の利点が、本発明の方法によって達成される。例えば、本発明の実施形態は、ユーザの視野の遠周辺領域を標的化しない頭部搭載型ディスプレイより優れた没入型の体験を提供する。さらに、ヒトの眼が、ユーザの視野の周辺領域では、高解像度空間およびカラー画像を判別し難いので、より低いコストの周辺ディスプレイが、遠周辺領域を対象とするために使用されることができる。この理由から、本発明は、頭部搭載型ディスプレイの全体的コストを実質的に上昇させることなく、より没入型の体験を可能にする。

加えて、デフォルトで単に妨害物としての機能を果たすであろうウェアラブルフレームの部分は、ここでは、光表示および変調のための表面であり得る。これらの以前は妨害していた構造は、審美的に美しいまたは双方向性のものにされることができる。これらの以前は妨害していた構造は、表示されるコンテンツを構造／ウェアラブルの背後の場面に合致させることによって、視認者に「不可視」されることもできる。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ウェアラブルディスプレイデバイスであって、前記ウェアラブルディスプレイデバイスは、
前記ウェアラブルディスプレイデバイスをユーザの頭部に固定するように構成された取り付け部材を含むフレームと、
前記フレームに結合されたディスプレイアセンブリと
を備え、
前記ディスプレイアセンブリは、
主ディスプレイと、
前記主ディスプレイの周辺に沿って配置された周辺ディスプレイと
を備えている、ウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目２）
前記主ディスプレイは、仮想コンテンツの角度表現を前記ユーザの眼の中に出力し、前記周辺ディスプレイは、前記仮想コンテンツの空間表現を生成する、項目１に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目３）
前記周辺ディスプレイの第１の領域は、前記周辺ディスプレイの第２の領域より高い空間解像度でコンテンツを示し、前記第１の領域は、前記第２の領域よりユーザの動眼視野に近い、項目１に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目４）
ピクセルは、前記第２の領域より前記第１の領域において一緒に近接して間隔を置かれている、項目３に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目５）
前記主ディスプレイは、前記周辺ディスプレイの少なくとも一部に結合され、それに重なっている、項目１に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目６）
前記主ディスプレイは、前記ユーザの左眼に関連付けられた第１の主ディスプレイと、前記ユーザの右眼に関連付けられた第２の主ディスプレイとを備え、前記第１および第２の主ディスプレイの両方は、前記周辺ディスプレイの層に結合されている、項目１に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目７）
前記主ディスプレイと前記周辺ディスプレイとは、異なるディスプレイ技術を利用する、項目１に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目８）
頭部搭載型ディスプレイデバイスのディスプレイアセンブリであって、前記ディスプレイアセンブリは、
第１の解像度を有する第１の領域と、
前記第１の領域を少なくとも部分的に包囲し、前記第１の解像度より実質的に低い第２の解像度を有する第２の領域と、
可変解像度を有する前記第１の領域と前記第２の領域との間の遷移領域と
を備え、
前記可変解像度は、前記第１の領域に隣接する前記遷移領域の第１の側において、前記第２の領域に隣接する前記遷移領域の第２の側より低い、ディスプレイアセンブリ。
（項目９）
前記第１の領域は、ユーザの眼の動眼視野を覆うようにサイズを決定されている、項目８に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目１０）
前記第２の領域は、仮想コンテンツをグレースケールでレンダリングし、前記第１の領域は、仮想コンテンツをカラーでレンダリングする、項目８に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目１１）
前記第１の領域の空間解像度は、前記第２の領域の空間解像度を上回る、項目８に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目１２）
前記第２の領域は、透明有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイである、項目８に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目１３）
コンテンツを前記ディスプレイアセンブリの内側または外側表面上に投影することによって前記第１の領域を照明するように構成されたピコプロジェクタをさらに備えている、項目８に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目１４）
前記第２の領域は、前記頭部搭載型ディスプレイデバイスが装着されているとき、前記第１の領域の周辺とユーザの顔との間の間隙を充填するようにサイズを決定されている、項目８に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目１５）
前記第２の領域は、前記第１の領域より大きい曲率を有する、項目８に記載のディスプレイアセンブリ。
（項目１６）
ウェアラブルディスプレイデバイスであって、前記ウェアラブルディスプレイデバイスは、
フレームと、
前記フレームに結合されたプロジェクタと、
ディスプレイアセンブリと
を備え、
前記ディスプレイアセンブリは、
前記フレームに結合され、仮想コンテンツの角度表現をユーザの眼に出力するように構成された主ディスプレイと、
前記主ディスプレイを少なくとも部分的に包囲する周辺ディスプレイであって、前記周辺ディスプレイは、前記仮想コンテンツの空間表現を出力するように構成されている、周辺ディスプレイと
を備えている、ウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目１７）
前記ウェアラブルディスプレイデバイスをユーザに取り付け、前記フレームに対して回転するように構成された取り付け部材をさらに備え、
前記周辺ディスプレイは、前記フレームに対する前記取り付け部材の回転に適応するために曲がり、屈曲するように構成されている、項目１６に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目１８）
前記周辺ディスプレイの一部は、前記頭部搭載型ディスプレイが前記ユーザによって装着されているとき、前記取り付け部材の一部と前記頭部搭載型ディスプレイの前記ユーザとの間に位置付けられている、項目１６に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目１９）
前記ユーザの周囲を監視するように構成されたカメラをさらに備え、前記周辺ディスプレイは、前記ユーザの周囲を前記ウェアラブルディスプレイデバイスの１つ以上の光学的に不透明なコンポーネント上に表示するように構成されている、項目１６に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
（項目２０）
前記周辺ディスプレイは、前記主ディスプレイの少なくとも片側に沿って位置付けられた１つ以上の光学コンポーネントに光学的に結合されている、項目１６に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。

本発明のこれらおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くとともに、下記の文章および添付の図と併せてより詳細に説明される。

本開示は、付随の図面と併せて以下の詳細な説明によって容易に理解され、同様の参照番号は、同様の構造要素を示す。

図１Ａ－１Ｃは、いくつかの実施形態による、いくつかの異なるウェアラブルディスプレイ実施形態を示す。 図１Ａ－１Ｃは、いくつかの実施形態による、いくつかの異なるウェアラブルディスプレイ実施形態を示す。 図１Ａ－１Ｃは、いくつかの実施形態による、いくつかの異なるウェアラブルディスプレイ実施形態を示す。 図１Ｄ－１Ｅは、主ディスプレイが周辺ディスプレイの外部に面したまたは内部に面した表面のいずれか上に位置付けられ得る方法を示す。 図１Ｄ－１Ｅは、主ディスプレイが周辺ディスプレイの外部に面したまたは内部に面した表面のいずれか上に位置付けられ得る方法を示す。 図１Ｆは、周辺ディスプレイが１つ以上の主ディスプレイの導波管間に延び得る方法を示す。 図１Ｇは、周辺ディスプレイが２つの主ディスプレイを包囲し得る方法を示す。 図１Ｈ－１Ｍは、種々の主要および周辺ディスプレイ配置を示す。 図１Ｈ－１Ｍは、種々の主要および周辺ディスプレイ配置を示す。 図１Ｈ－１Ｍは、種々の主要および周辺ディスプレイ配置を示す。 図１Ｈ－１Ｍは、種々の主要および周辺ディスプレイ配置を示す。 図１Ｈ－１Ｍは、種々の主要および周辺ディスプレイ配置を示す。 図１Ｈ－１Ｍは、種々の主要および周辺ディスプレイ配置を示す。 図２Ａは、ヒトの眼に対する例示的単眼視野を示す。 図２Ｂは、いくつかの実施形態による、仮想コンテンツをユーザの視野を覆うために好適なエリアにわたって提供するように構成される例示的ウェアラブルディスプレイデバイスを示す。 図２Ｃは、図２Ｂに描写される主ディスプレイのうちの１つ上にオーバーレイされた視野および動眼視野を示す。 図２Ｄは、仮想コンテンツをユーザに提供するように構成される拡張現実システムの例示的実施形態を示す。 図２Ｅは、本発明のある実施形態による、デジタルまたは仮想画像を視認者に提示するために使用され得る例示的視認光学アセンブリ（ＶＯＡ）内の光経路を図式的に図示する。 図３Ａは、いくつかの実施形態による、周辺ディスプレイがユーザの顔の輪郭に適合し得る方法を示す。 図３Ｂは、いくつかの実施形態による、図３Ａに描写される周辺および主ディスプレイの曲率半径を比較する。 図３Ｃ－３Ｄは、いくつかの実施形態による、ウェアラブルデバイス内に組み込まれる種々の主要および周辺ディスプレイの上面図を示す。 図３Ｃ－３Ｄは、いくつかの実施形態による、ウェアラブルデバイス内に組み込まれる種々の主要および周辺ディスプレイの上面図を示す。 図３Ｅは、いくつかの実施形態による、ウェアラブルまたは頭部搭載型ディスプレイデバイスの内部に面した表面を示す。 図３Ｆは、いくつかの実施形態による、周辺ディスプレイが経路に沿って進行する仮想コンテンツを表す方法を説明するフローチャートを示す。 図４Ａは、いくつかの実施形態による、周辺ディスプレイを伴わない例示的ウェアラブルディスプレイデバイスの斜視図を示す。 図４Ｂは、いくつかの実施形態による、周辺ディスプレイが図４Ａに描写されるウェアラブルディスプレイデバイスと組み合わせられ得る方法を示す。 図５Ａは、いくつかの実施形態による、ブリッジによって接合される２つのマルチ領域ディスプレイを含むウェアラブルディスプレイデバイスを示す 図５Ｂは、いくつかの実施形態による、複数のディスプレイ領域を伴うディスプレイを有するウェアラブルディスプレイデバイスを示す。 図５Ｃは、いくつかの実施形態による、図５Ａおよび５Ｂに描写されるディスプレイに類似するマルチ解像度ディスプレイ５７０を示す。 図６－７は、特定のディスプレイ技術に関連付けられたディスプレイコンポーネントを示す。 図６－７は、特定のディスプレイ技術に関連付けられたディスプレイコンポーネントを示す。 図８Ａ－８Ｃは、本発明のいくつかの他の実施形態による、ディスプレイシステムを図式的に図示する。 図８Ａ－８Ｃは、本発明のいくつかの他の実施形態による、ディスプレイシステムを図式的に図示する。 図８Ａ－８Ｃは、本発明のいくつかの他の実施形態による、ディスプレイシステムを図式的に図示する。

（具体的な実施形態の詳細な説明）
本願による方法および装置の代表的用途が、本節に説明される。これらの例は、コンテキストを追加し、説明される実施形態の理解を補助するためだけに提供されている。したがって、説明される実施形態は、これらの具体的詳細の一部または全部を伴わずに実践され得ることが当業者に明白であろう。他の例では、周知のプロセスステップは、説明される実施形態を不必要に曖昧にすることを回避するために、詳細に説明されていない。他の用途も、可能であり、以下の例は、限定として捉えられるべきではない。

頭部搭載型ディスプレイデバイスまたはウェアラブルディスプレイデバイスは、仮想コンテンツを直接ユーザの眼の中に投影することによって、没入型のユーザ体験を提供するように構成されることができる。残念ながら、これらのタイプのデバイスに関連付けられたディスプレイは、概して、ユーザの視野全体を覆うまで広がっていない。焦点をオブジェクトに焦点を合わせるユーザの能力は、軸外で約３０～５０度に限定されるが、大部分のユーザの眼は、いくつかの方向において、軸外で１００度を超えて、コンテンツ、特に、高速移動を検出することが可能である。この理由から、真の没入型の体験を作成するために、ディスプレイは、ユーザの視覚の外周を覆うように構成される必要がある。

この問題に対する１つの解決策は、ユーザの動眼視野外にあるコンテンツをユーザの視野の周辺領域に表示するための周辺ディスプレイを組み込むことである。動眼視野は、ユーザが直接焦点を合わせ得るユーザの視野の一部から成る。周辺ディスプレイは、コンテンツをユーザの動眼視野外に示すので、コンテンツを周辺ディスプレイから主ディスプレイにシームレスに混成または遷移する必要性は、最小である。さらに、ユーザの視力が、周辺領域では、実質的に低減させられるので、周辺ディスプレイは、電力および／または処理力を節約する低減させられた視力モードで起動することができる。例えば、周辺ディスプレイは、より低い空間または角度解像度、より低い色解像度、異なる強度、および／またはより低いリフレッシュレートで、コンテンツを表示することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイの一部は、例えば、低減させられたピクセル密度に起因して、高い空間、角度、および／または色解像度画像を表示可能ではないこともある。ウェアラブルデバイスがより低い電力レベルで動作することを可能にすることに加え、これらのより低い視力ディスプレイモードは、周辺ディスプレイが高解像度画像を高リフレッシュレートで生成する能力を有する必要がないことにより、周辺ディスプレイに関連付けられたハードウェアコストが実質的に低下されることを可能にする。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイは、透明なＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイの形態をとることができる。透明なＯＬＥＤは、透明かつ可撓な基板にわたって分配されたピクセルのアレイを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板は、ポリマーの混成物から形成されることができる。他の実施形態では、周辺ディスプレイは、ピコプロジェクタの形態をとり、コンテンツをウェアラブルディスプレイデバイスの内部および／または外部表面上に投影することもできる。

別の解決策は、ユーザの視野全体を覆うカスタマイズされたディスプレイを使用することを伴う。カスタマイズされたディスプレイは、ディスプレイの周辺に向かって減少する空間および色解像度でコンテンツを表示するように設計されることができる。いくつかの実施形態では、解像度は、ディスプレイの周辺に向かって徐々に低下することができる。いくつかの実施形態では、解像度変化は、ユーザの眼の現在の位置に基づくことができる。例えば、眼追跡センサが、ユーザの眼がディスプレイの片側に向かって焦点を合わせられていることを決定する場合、ディスプレイの反対側は、それに応じたより低い解像度を表示するように構成されることができる。

これらおよび他の実施形態は、図１Ａ－８Ｃを参照して下で議論される。しかしながら、当業者は、これらの図に関して本明細書に与えられる詳細な説明が、説明目的のためだけのものであり、限定として解釈されるべきではないことを容易に理解するであろう。

図１Ａは、高解像度主ディスプレイ１０２と、主ディスプレイ１０２を包囲するより低い解像度の周辺ディスプレイ１０４とを含むウェアラブルディスプレイデバイス１００を示す。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ１０４は、テンプルアーム１０６の内部に面した表面に適合するように配置されることができる。主ディスプレイ１０２のサイズは、ウェアラブルディスプレイデバイス１００を装着しているユーザのための平均動眼視野と一致するように調節されることができることに留意されたい。テンプルアーム１０６とともに曲がり、屈曲することが可能な可撓な基板材料を含む周辺ディスプレイ１０４のためのディスプレイ技術の選択は、周辺ディスプレイ１０４がテンプルアーム１０６の内部に面した表面の少なくとも一部と適合することを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、可撓な基板材料は、保管のためにディスプレイに対して折り畳まれるテンプルアーム１０６に適応するために十分に可撓であることができる。

図１Ｂは、ウェアラブルディスプレイデバイス１１０を動作させるユーザの両眼のための動眼視野を覆う単一主ディスプレイ１１２を有するウェアラブルディスプレイデバイス１１０を示す。いくつかの実施形態では、主ディスプレイ１１２は、周辺ディスプレイ１１４と異なるディスプレイ技術を利用することができる。例えば、主ディスプレイ１１２は、明視野ディスプレイデバイスの形態をとり得、明視野ディスプレイデバイスは、明視野をユーザの網膜上に投影するように構成される１つ以上の導波管を含むことができる。明視野ディスプレイの出力は、コンテンツの角度表現であり、可変角度解像度を投影するように構成されることができる。米国出願第１４／７０７，０００号、第１４／５５５，５８５号、および／または第１５／１８２，５１１号は全て主ディスプレイとしてユーザにもたらされる明視野ディスプレイデバイスの詳細な例を提供する。周辺ディスプレイ１１４は、画面ベースのディスプレイデバイスの形態をとり得、画面ベースのディスプレイデバイスは、コンテンツが表示される「画面」（例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ、プロジェクタ＋投影画面、ＣＲＴ等）を含むことができる。このタイプのデバイスの出力は、画面上に提示されるようなコンテンツの空間表現である。主ディスプレイ１１２および周辺ディスプレイ１１４は、テンプル１１６によって、ユーザの耳に結合されることができる。

いくつかの実施形態では、主ディスプレイおよび周辺ディスプレイの両方は、透明であることができ、外界がデジタルコンテンツが能動的に表示されていないエリアで視認可能であることを可能にする。図１Ｃは、２つの別個の主ディスプレイ１２２と、２つの別個の周辺ディスプレイ１２４とを有するウェアラブルディスプレイデバイス１２０を示す。主ディスプレイ１２２は、ユーザの眼の動眼視野を協働して覆うように構成されることができる一方、周辺ディスプレイ１２４は、主ディスプレイ１２２によって覆われない視野の任意の部分を協働して覆うことができる。テンプル１２６は、ユーザの耳に係合するために好適な取り付け部材を表し、ブリッジ１２８は、２つの別個の主ディスプレイ１２２を一緒に接合する。

図１Ｄ－１Ｅは、ウェアラブルディスプレイデバイス１３０の種々の構成の断面図を示す。図１Ｄは、ウェアラブルディスプレイデバイス１３０の正面部分が周辺ディスプレイデバイス１３２の形態をとり得る方法を示す。このように、周辺ディスプレイデバイス１３２は、主ディスプレイ１３４および１３６のための保護カバーとしての機能を果たすことができる。主ディスプレイ１３４および１３６は、異なる波長の光をユーザに向かわせるための異なる導波管を表す複数の異なる層を含むように描写される。いくつかの実施形態では、主ディスプレイ１３４および１３６は、周辺ディスプレイ１３２の表面に接着されること、または別様に取り付けられることができる。例えば、周辺ディスプレイ１３２のそのような表面は、周辺ディスプレイ機能性を提供するために、主ディスプレイ１３４および主ディスプレイ１３６の周辺を越えて延びている連続シートまたは材料片であることができる。周辺ディスプレイ１３２および主ディスプレイ１３４、１３６は、ユーザが、周辺ディスプレイ１３２および主ディスプレイ１３４、１３６によって生成される任意の仮想コンテンツに加え、外界を知覚可能であるように、透明であることができる。いくつかの実施形態では、主ディスプレイ１３４および１３６に重なっている周辺ディスプレイデバイス１３２の部分は、ディスプレイが同じコンテンツを表示することを防止するように、コンテンツを表示しない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、周辺ディスプレイ１３２は、主ディスプレイ１３４および１３６がウォームアップサイクルを経ている間の始動時にコンテンツを表示するように構成されることができる。主ディスプレイ１３４および１３６の初期化に続き、主ディスプレイ１３４および１３６に重なっている周辺ディスプレイ１３２の部分は、無効にされ得る。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ１３２は、双方向または高解像度コンテンツが能動的に表示されていないとき、主ディスプレイ１３４および１３６に代わって引き継ぎ得る。例えば、ユーザが構成メニューに入り、表示されるコンテンツがテキストまたは単純メニュー構造に限定される場合、主ディスプレイ１３４および１３６に重なっている周辺ディスプレイ１３２の１つ以上の部分が、主ディスプレイ１３４および１３６の代わりに起動することを可能にすることは、主ディスプレイ１３４および１３６が、周辺ディスプレイ１３２より多くの電力を消耗し、および／またはより多くの熱を発生させる実施形態では、電力を節約し、熱発生を低減させることに役立ち得る。例えば、周辺ディスプレイ１３２は、可撓な透明なＯＬＥＤディスプレイの形態をとり、主ディスプレイが比較的に高エネルギーを消費する光プロジェクタによって駆動される場合、主ディスプレイ１３４および１３６より少ない電力を消費することを可能にし得る。

いくつかの実装では、周辺ディスプレイ１３２の一部または全部は、さらなるユーザ体験向上のために、主ディスプレイ１３４および１３６と連動して、コンテンツを提示するように動作させられることができる。例えば、主ディスプレイ１３４および１３６に取り付けられ、または別様にそれに重なっている周辺ディスプレイ１３２の部分は、主ディスプレイ１３４および１３６が、複合現実ゲームプレー体験に従事するユーザのために爆発をシミュレートするために、火／炎と似た仮想コンテンツを提示する間、白色光の点滅光を提示し得る。別の例では、主ディスプレイ１３４および１３６に取り付けられ、または別様にそれに重なっている周辺ディスプレイ１３２の部分は、テキストを提示すること、および／またはユーザの視野内の実世界オブジェクトをハイライトする役割を果すことを行い得る。さらに、主ディスプレイ１３４および１３６に取り付けられ、または別様にそれに重なっている周辺ディスプレイ１３２の部分と、主ディスプレイ１３４および１３６に取り付けられない、周辺ディスプレイ１３２の部分（例えば、主ディスプレイ１３４および１３６の外周間および／またはそれを包囲する周辺ディスプレイ１３２の領域）とを利用することによって、２つのタイプのディスプレイデバイス間の境界は、より平滑にユーザに現れ得る。いくつかの例では、図１Ｄを参照して本明細書に説明されるような主ディスプレイ１３４および１３６に取り付けられ、または別様にそれに重なっている周辺ディスプレイ１３２の部分の機能性の一部または全部は、図１Ｉおよび１Ｋ－１Ｍを参照して下でさらに詳細に説明されるように、１つ以上の主ディスプレイに重なっている周辺ディスプレイの部分（ユーザの視野に対して）まで延び得る。

図１Ｅは、主ディスプレイが周辺ディスプレイ１３２の前方に位置付けられ得る代替構成を伴うウェアラブルディスプレイデバイス１３０を示す。そのような構成では、主ディスプレイ１３４および１３６は、主ディスプレイ１３４および１３６を損傷から保護する保護カバー層１３８を含むことができる。ウェアラブルディスプレイデバイス１４０は、ウェアラブルディスプレイデバイス１３０と類似様式で動作させられ、周辺ディスプレイ１３２が、ある状況では、動作を主ディスプレイ１３４および１３６から引き継ぐことを可能にすることができる。

同様に、いくつかの実施形態では、図１Ｆに示されるように、周辺ディスプレイは、主ディスプレイ１３４および１３６の中心部分を通って延び得る。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ１３２は、スペーサとしての機能を果たし、ディスプレイの第１の部分とディスプレイの第２の部分との間の距離を引き立たせることができる。この距離は、周辺ディスプレイの外部に面した表面上の主ディスプレイの一部から放出される光が周辺ディスプレイの内部に面した表面に沿って位置付けられる部分より遠く離れて生じるように見えることに役立ち得る。

図１Ｇは、ウェアラブルディスプレイデバイス１３０の正面図を示す。ウェアラブルディスプレイデバイス１３０の正面図は、周辺ディスプレイ１３２が主ディスプレイ１３４および１３６の両方に隣接し、それらを包囲可できる方法を実証する。いくつかの実施形態では、主ディスプレイ１３４および１３６の周辺は、周辺ディスプレイ１３２上に表示されているより低い解像度データに融合するために、低減させられた空間、角度、および／または色解像度を有することができる。本願が優先権を主張する「Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｈｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ Ｄｉｓｐｌａｙ」と両方とも題された米国仮特許出願第６２／４７５，０１２号および第６２／５３９，９３４号は、投影ベースのディスプレイシステムの解像度が可変角度解像度で構成され得る種々の方法を説明する。

図１Ｈ－１Ｋは、種々のウェアラブルディスプレイデバイス１４０、１５０、および１６０の側面図を示す。ウェアラブルディスプレイデバイス１４０は、バイザコンポーネント１４２を含み、それは、主ディスプレイ１４４および周辺ディスプレイ１４６が結合され得る剛体の基板を提供する。バイザコンポーネントは、光学的に中性であり得るが、それは、バイザの視野内のオブジェクトの若干の拡大または縮小を作成するように構成されることもできる。いくつかの実施形態では、バイザは、偏光層および／または着色層を含み得、それは、屋外使用中、有用であり得る。周辺ディスプレイ１４６は、バイザコンポーネント１５２の縁から主ディスプレイ１５４の周辺まで延びていることができる。ディスプレイは、多くの方法において互いに付着させられることができる。例えば、周辺ディスプレイ１５６は、主ディスプレイ１５４に接着結合されることができる。いくつかの実施形態では、光学的に透明なフレームが、バイザコンポーネント１５２と周辺ディスプレイ１５６との間に位置付けられ、周辺ディスプレイ１５６の形状を維持することに役立つことができる。図１Ｉは、周辺ディスプレイ１５２がバイザコンポーネント１５４の内部に面した表面に接着され得る方法を示す。このように、バイザコンポーネント１５４は、周辺ディスプレイ１６２の形状および位置を設定するように構成されることができる。図１Ｊは、ウェアラブルディスプレイデバイス１６０と、周辺ディスプレイ１６２がバイザコンポーネント１６４の周辺部分に接着され得る方法とを示す。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ１６２は、バイザコンポーネント１６４によって画定された陥凹領域に付着させられることができる。この方法において、周辺ディスプレイ１６２は、主ディスプレイ１６６の外側に延びているユーザの視野の一部のみを充填するようにサイズを決定される必要がある。

図１Ｋは、ウェアラブルディスプレイデバイス１７０の断面側面図と、主ディスプレイ１７２が透明湾曲光学要素１７４によって包囲され得る方法とを示し、透明湾曲光学要素１７４は、周辺ディスプレイ１７６の周辺を支持する。いくつかの実施形態では、湾曲光学要素１７４の屈折率は、周辺ディスプレイ１７６によって放出される光の歪を最小化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、透明湾曲光学要素１７４は、ウェアラブルディスプレイデバイス１７０に関連付けられた種々の他のコンポーネントを支持および位置付けるために使用される透明フレームの形態をとることができる。例えば、いくつかの実施形態では、光を主ディスプレイ１７２の中に伝送するように構成される導波管が、透明湾曲光学要素１７４によって画定された開口部またはチャネルを通って延びていることができる。

図１Ｌ－１Ｍは、周辺ディスプレイが、主ディスプレイデバイスの縁の周囲に巻き付けられ、種々の光学を利用して、周辺ディスプレイから放出される光を反射体に向かわせ、反射体が光をウェアラブルディスプレイデバイスのユーザの眼の中に戻るように向け直し得る方法を示す。図１Ｌは、主ディスプレイ１８４を包囲する自由形態光学１８２を示す。自由形態光学１８２は、周辺ディスプレイ１８６によって放出される光１８４をユーザの眼に向かって戻るように向け直すように構成される少なくとも部分的反射表面１８２を含むことができる。このように、自由形態光学１８２は、周辺ディスプレイをデバイスの最終端まで延長する必要なく、ウェアラブルディスプレイデバイス１８０のアクティブディスプレイの有効サイズを拡張させることが可能である。代替実施形態は、ウェアラブルディスプレイデバイス１９０によって描写され、それは、代わりに、主ディスプレイ１９４の周辺に沿って配置される三角形断面を有するプリズム１９２を含むことができる。プリズム１９２は、主ディスプレイ１８４の縁の周囲に巻き付く周辺ディスプレイ１８６によって放出される光１９６を向け直すことができる。

図２Ａは、視野略図を示し、それは、２次元角度空間内のヒトの眼に対する例示的単眼視野２０２の外周を描写する。図２Ａに示されるように、視野略図の側頭－鼻および下方－上方軸は、２次元角度空間を画定する役割を果たし、この中に、単眼視野２０２の外周が、マッピングされる。このように、図２Ａの視野略図は、ヒトの眼に対する「Ｇｏｌｄｍａｎｎ」視野マップまたはプロットの均等物またはそれに類似するものと見なされ得る。側頭－鼻および下方－上方軸の描写される配置によって示されるように、図２Ａに示される視野略図は、ヒトの左眼に対する視野略図を表す。視野は、人物ごとに若干変動し得るが、描写される視野は、多くのヒトがその左眼で視認可能なものに近似する。右眼の例示的単眼視野の外周を描写する視野略図は、側頭－鼻軸および単眼視野２０２の外周が下方－上方軸に対して鏡映された図２Ａの視野略図のあるバージョンのものに類似し得るということになる。図２Ａの視野略図は、ヒトの眼に対する例示的動眼視野２０４の外周をさらに描写し、それは、人物が固視し得る角度空間内の単眼視野２０２の一部を表す。加えて、図２Ａの視野略図は、ヒトの眼に対する例示的中心窩視野２０６の外周も描写し、それは、所与の時点におけるヒトの眼の中心窩の直接視野における角度空間内の単眼視野２０２の一部を表す。描写されるように、人物の中心窩視野２０６は、動眼視野２０４内の任意の場所を移動することができる。角度空間内の中心窩視野２０６の外側の単眼視野２０２の部分は、本明細書では、人物の視野の周辺領域と称され得る。中心窩視野２０６の外側の高レベルの詳細を区別するヒトの眼の能力は、非常に限定されるので、中心窩視野２０６の外側で低減させられた解像度画像を表示することは、気付かれる可能性が低く、ディスプレイのためのコンテンツを生成する責任がある処理コンポーネントのための電力消耗のための実質的な節約を可能にすることができる。

図２Ｂは、図２Ａに描写されるようなユーザの視野を覆うために好適なエリアにわたって仮想コンテンツを提供するように構成される例示的ウェアラブルディスプレイデバイス２５０を示す。ウェアラブルディスプレイデバイス２５０は、フレーム２５４によって支持される主ディスプレイ２５２を含む。フレーム２５４は、テンプルアーム１０６の形態をとる取り付け部材を使用して、ユーザの頭部に取り付けられることができる。いくつかの実施形態では、ウェアラブルディスプレイデバイス２５０によって表示される画質は、動眼視野の近傍およびその中のエリアが主ディスプレイ２５２の縁の近傍のエリアより高い品質（例えば、より高い空間および／または色解像度）を有するように、主ディスプレイ２５２および周辺ディスプレイ２５６のいずれかまたは両方において徐々に低減させられることができる。いくつかの実施形態では、主ディスプレイ２５２の周辺は、周辺ディスプレイ２５６の品質または画像特性に合致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、画質の低減は、主ディスプレイ２５２の空間解像度、色ビット深度、および／またはリフレッシュレートを変化させることによって遂行されることができる。例えば、色ビット深度は、１２ビットから５または６ビットに低減させられ、必要な処理電力および周辺ディスプレイ複雑性の両方を低減させ得る。いくつかの実施形態では、色ビット深度は、グレースケールまたは黒色および白色コンテンツのみが表示されるように低減させられることができる。

図２Ｃは、主ディスプレイ２５２のうちの１つ上にオーバーレイされる視野２０２および動眼視野２０４を示す。図２Ｃは、主ディスプレイ２５２が、動眼視野２０４を覆い、ウェアラブルディスプレイデバイス２５０のユーザのための視野２０２の大部分を覆う周辺ディスプレイ２５６と協働する方法を示す。主ディスプレイ２５２は、動眼視野２０４の全てを覆うように示されるが、主ディスプレイ２５２の周辺は、動眼視野２０４を能動的に覆わない主ディスプレイ２５２の任意の部分の解像度を低減させることによって、システムリソースを最適化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、ウェアラブルディスプレイデバイス２５０に関連付けられたセンサが、コンテンツを動眼視野２０４内に提示していない主ディスプレイ２５２の領域を識別するために、ウェアラブルディスプレイのユーザの眼と共にウェアラブルディスプレイの位置を識別するように構成されることができる。眼位置がウェアラブルディスプレイデバイス２５０のユーザの頭部の形状に起因して変動し得るので、オーバーサイズの主ディスプレイ２５２が、主ディスプレイ２５２がユーザの広い断面に対して動眼視野全体を覆うことを可能にすることに有用であり得る。いくつかの実施形態では、位置合わせ機構も、適切な眼ディスプレイ位置付けを確実にすることに役立ち得る。例えば、位置合わせ機構は、ユーザの動眼視野が主ディスプレイ２５２によって覆われ、ユーザの周辺視野が周辺ディスプレイ２５６によって実質的に覆われていることを確認することによって、異なる顔特徴に適応するために使用され得る調節可能なブリッジおよびテンプルの形態をとることができる。この整列を達成することに役立つために、周辺ディスプレイ２５６は、描写されるように、ユーザの周辺視野２０４の形状に適合するように構成される非対称形状を有することができる。いくつかの実施形態では、ウェアラブルディスプレイデバイス２０４を包囲する実世界コンテンツを観察するユーザの能力は、ウェアラブルディスプレイデバイスの動作を支持するコンポーネントによって妨害され得る。周辺ディスプレイ２５６は、妨害しているコンポーネントをオーバーレイする周辺ディスプレイのそれらの部分上にコンテンツをオーバーレイ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、実世界コンテンツは、テンプル１０６の外部に面した表面に沿って配置される世界カメラから取得される画像を利用して、テンプル１０６の内部に面した表面に沿って表示されることができる。

ここで図２Ｄを参照すると、仮想コンテンツをユーザに提供するように構成されるＡＲシステムの例示的実施形態が、ここで説明されるであろう。いくつかの実施形態では、図２ＤのＡＲシステムは、図２Ｂのウェアラブルディスプレイデバイス２５０が属するシステムを表し得る。図２ＤのＡＲシステムは、スタックされた光誘導光学要素アセンブリ２００を使用し、概して、画像生成プロセッサ２１０と、光源２２０と、コントローラ２３０と、空間光変調器（「ＳＬＭ」）２４０と、投入光学システム２６０と、複数の平面焦点システムとして機能する少なくとも１組のスタックされた接眼レンズ層または光誘導光学要素（「ＬＯＥ」、例えば、平面導波管）２００とを含む。システムは、眼追跡サブシステム２７０も含み得る。他の実施形態は、複数のスタックされたＬＯＥ２００の組を有し得るが、以下の開示は、図２Ｄの例示的実施形態に焦点を当てるであろうことを理解されたい。

画像生成プロセッサ２１０は、ユーザに表示されるための仮想コンテンツを生成するように構成される。画像生成プロセッサは、仮想コンテンツに関連付けられた画像またはビデオを、ユーザに３－Ｄで投影され得るフォーマットに変換し得る。例えば、３－Ｄコンテンツを生成することにおいて、仮想コンテンツは、特定の画像の部分が特定の深度平面に表示される一方、その他が他の深度平面に表示されるように、フォーマットされる必要があり得る。一実施形態では、画像は全て、特定の深度平面に生成され得る。別の実施形態では、画像生成プロセッサは、一緒に視認されると、仮想コンテンツがユーザの眼にコヒーレントかつ快適に現れるように、若干異なる画像を右および左眼に提供するようにプログラムされ得る。

画像生成プロセッサ２１０は、メモリ２１２と、ＧＰＵ２１４と、ＣＰＵ２１６と、画像生成および処理のための他の回路とをさらに含み得る。画像生成プロセッサ２１０は、図２ＤのＡＲシステムのユーザに提示されるべき所望の仮想コンテンツを用いてプログラムされ得る。いくつかの実施形態では、画像生成プロセッサ２１０は、ウェアラブルＡＲシステム内に格納され得ることを理解されたい。他の実施形態では、画像生成プロセッサ２１０および他の回路は、ウェアラブル光学に結合されるベルトパック内に格納され得る。画像生成プロセッサ２１０は、所望の仮想コンテンツに関連付けられた光を投影する光源２２０と、１つ以上の空間光変調器（下で説明される）とに動作可能に結合される。

光源２２０は、コンパクトであり、高解像度を有する。光源２２０は、コントローラ２３０（下で説明される）に動作可能に結合された複数の空間的に分離されたサブ光源２２２を含む。例えば、光源２２０は、種々の幾何学的構成に配置される色特定のＬＥＤおよびレーザを含み得る。代替として、光源２２０は、各々がディスプレイの視野の特定の領域に連結された同様の色のＬＥＤまたはレーザを含み得る。別の実施形態では、光源２２０は、放射エリアおよび位置の分割のためのマスクオーバーレイを伴う白熱灯または蛍光灯等のブロードエリアエミッタを備え得る。サブ光源２２２は、図２Ｄでは、図２ＤのＡＲシステムに直接接続されるが、サブ光源２２２は、（サブ光源２２２から離れた）光ファイバの遠位端が互いから空間的に分離される限り、光ファイバ（図示せず）を介して、システムに接続され得る。システムは、光源２２０からの光をコリメートするように構成される集光器（図示せず）も含み得る。

ＳＬＭ２４０は、種々の例示的実施形態では、反射型（例えば、ＤＬＰ ＤＭＤ、ＭＥＭＳミラーシステム、ＬＣＯＳ、またはＦＬＣＯＳ）、透過型（例えば、ＬＣＤ）、または発光型（例えば、ＦＳＤまたはＯＬＥＤ）であり得る。空間光変調器のタイプ（例えば、速度、サイズ等）は、３－Ｄ知覚の作成を改良するように選択されることができる。より高いリフレッシュレートで動作するＤＬＰ ＤＭＤが、静止ＡＲシステムの中に容易に組み込まれ得るが、ウェアラブルＡＲシステムは、典型的には、より小さいサイズおよび電力のＤＬＰを使用する。ＤＬＰの電力は、３－Ｄ深度平面／焦点面が作成される方法を変化させる。画像生成プロセッサ２１０は、ＳＬＭ２４０に動作可能に結合され、それは、光源２２０からの光を所望の仮想コンテンツでエンコードする。光源２２０からの光は、ＳＬＭ２４０から外に反射するとき、ＳＬＭ２４０から放出するとき、または、ＳＬＭ２４０を通過するとき、画像情報でエンコードされ得る。

図２Ｄに戻って参照すると、ＡＲシステムは、光源２２０（すなわち、複数の空間的に分離されたサブ光源２２２）およびＳＬＭ２４０からの光をＬＯＥアセンブリ２００に向かわせるように構成される投入光学システム２６０も含む。投入光学システム２６０は、光をＬＯＥアセンブリ２００の中に向かわせるように構成される１つ以上のレンズを含み得る。投入光学システム２６０は、光源２２０のサブ光源２２２からの空間的に分離され、異なるビームに対応するＬＯＥ２００に隣接する空間的に分離され、異なる瞳を形成するように構成される（投入光学システム２６０から出射するビームのそれぞれの焦点に）。投入光学システム２６０は、瞳が互いから空間的に変位させられるように構成される。いくつかの実施形態では、投入光学システム２６０は、ＸおよびＹ方向においてのみ、ビームを空間的に変位させるように構成される。そのような実施形態では、瞳は、１つのＸ、Ｙ平面に形成される。他の実施形態では、投入光学システム２６０は、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向にビームを空間的に変位させるように構成される。

光ビームの空間分離は、異なるビームおよび瞳を形成し、それは、各内部結合格子が、主に、１つのみの異なるビーム（またはビームのグループ）によってアドレスされる（例えば、交差または衝突される）ように、異なるビーム経路における内部結合格子の設置を可能にする。これは、次に、複数のもののうちの他のサブ光源２２２からの他の光ビームの入射（すなわち、クロストーク）を最小化しながら、ＬＯＥアセンブリ２００のそれぞれのＬＯＥ２００の中への空間的に分離された光ビームの入射を促進する。特定のサブ光源２２２からの光ビームは、ＬＯＥ２００上の内部結合格子（図示せず）を通ってそれぞれのＬＯＥ２００に入射する。それぞれのＬＯＥ２００の内部結合格子は、各空間的に分離された光ビームが１つのＬＯＥ２００の内部結合格子のみと交差するように、複数のサブ光源２２２からの空間的に分離された光ビームと相互作用するように構成される。したがって、各空間的に分離された光ビームは、主に、１つのＬＯＥ２００に入射する。故に、ＳＬＭ２４０によってサブ光源２２２の各々からの光ビームにエンコードされた画像データは、ユーザの眼への送達のために、単一ＬＯＥ２００に沿って効果的に伝搬されることができる。

各ＬＯＥ２００は、次いで、所望の深度平面またはＦＯＶ角位置から生じるように見える画像またはサブ画像をユーザの網膜上に投影するように構成される。それぞれの複数のＬＯＥ２００およびサブ光源２２２は、したがって、種々の深度平面または空間内の位置から生じるように見える画像（コントローラ２３０の制御下、ＳＬＭ２４０によって同期してエンコードされる）を選択的に投影することができる。十分に高フレームレート（例えば、６０Ｈｚの有効完全体積フレームレートにおいて６つの深度平面のために３６０Ｈｚ）で、それぞれの複数のＬＯＥ２００およびサブ光源２２２の各々を使用して、画像を連続して投影することによって、図２Ｄのシステムは、３－Ｄ画像内に同時に存在するように見える仮想オブジェクトの３－Ｄ画像を種々の深度平面に生成することができる。

コントローラ２３０は、画像生成プロセッサ２１０、光源２２０（サブ光源２２２）、およびＳＬＭ２４０と通信し、それらに動作可能に結合され、ＳＬＭ２４０にサブ光源２２２からの光ビームを画像生成プロセッサ２１０からの適切な画像情報でエンコードするように命令することによって、画像の同期ディスプレイを調整する。

ＡＲシステムは、ユーザの眼を追跡し、ユーザの焦点を決定するように構成される随意の眼追跡サブシステム２７０も含む。一実施形態では、サブ光源２２２の一部のみが、下で議論されるように、眼追跡サブシステムからの入力に基づいて活性にされ、ＬＯＥ２００の一部を照明し得る。眼追跡サブシステム２７０からの入力に基づいて、特定のＬＯＥ２００に対応する１つ以上のサブ光源２２２が、画像がユーザの焦点／遠近調節と一致する所望の深度平面に生成されるように活性にされ得る。例えば、ユーザの眼が、互いに平行である場合、図２ＤのＡＲシステムは、画像が光学無限遠から生じるように見えるように、コリメートされた光をユーザの眼に送達するように構成されるＬＯＥ２００に対応するサブ光源２２２を活性にし得る。別の例では、眼追跡サブシステム２７０が、ユーザの焦点が１メートル離れていることを決定する場合、その範囲内にほぼ焦点が合うように構成されるＬＯＥ２００に対応するサブ光源２２２が、代わりに活性にされ得る。この特定の実施形態では、サブ光源２２２の１つのみのグループが、任意の所与の時間に活性にされる一方、他のサブ光源２２０は、非活性にされ、電力を節約することを理解されたい。

図２Ｅは、本発明のある実施形態による、デジタルまたは仮想画像を視認者に提示するために使用され得る例示的視認光学アセンブリ（ＶＯＡ）内の光経路を図式的に図示する。いくつかの実施形態では、ＶＯＡが、図２Ｂに描写されるようなウェアラブルディスプレイデバイス２５０に類似するシステム内に組み込まれ得る。ＶＯＡは、プロジェクタ２０１と、視認者の眼の周囲に装着され得る接眼レンズ２００とを含む。接眼レンズ２００は、例えば、図２Ｄを参照して上で説明されるようなＬＯＥ２００に対応し得る。いくつかの実施形態では、プロジェクタ２０１は、赤色ＬＥＤのグループと、緑色ＬＥＤのグループと、青色ＬＥＤのグループとを含み得る。例えば、プロジェクタ２０１は、ある実施形態によると、２つの赤色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤとを含み得る。いくつかの例では、図２Ｅに描写されるようなプロジェクタ２０１およびそのコンポーネント（例えば、ＬＥＤ光源、反射コリメータ、ＬＣｏＳ ＳＬＭ、およびプロジェクタ中継器）は、図２Ｄを参照して上で説明されるような光源２２０、サブ光源２２２、ＳＬＭ２４０、および投入光学システム２６０のうちの１つ以上のものの機能性を表す、または提供し得る。接眼レンズ２００は、１つ以上の接眼レンズ層を含み得、それらの各々は、図２Ｄを参照して上で説明されるようなＬＯＥ２００のうちの１つを表し得る。接眼レンズ２００の各接眼レンズ層は、それぞれの所望の深度平面またはＦＯＶ角位置から生じるように見える画像またはサブ画像を視認者の眼の網膜上に投影するように構成され得る。

一実施形態では、接眼レンズ２００は、３つの原色、すなわち、赤色、緑色、および青色の層の各々のために１つの接眼レンズの３つの接眼レンズ層を含む。例えば、本実施形態では、接眼レンズ２００の各接眼レンズ層は、光学無限遠深度平面（０ジオプタ）から生じるように見えるコリメートされた光を眼に送達するように構成され得る。別の実施形態では、接眼レンズ２００は、６つの接眼レンズ層、すなわち、仮想画像を１つの深度平面に形成するために構成された３つの原色の各々のための接眼レンズ層の組と、仮想画像を別の深度平面に形成するために構成された３つの原色の各々のための接眼レンズ層の別の組とを含み得る。例えば、本実施形態では、接眼レンズ２００の接眼レンズ層の組内の各接眼レンズ層は、光学無限遠深度平面（０ジオプタ）から生じるように見えるコリメートされた光を眼に送達するように構成され得る一方、接眼レンズ２００の接眼レンズ層の別の組内の各接眼レンズ層は、２メートルの距離（０．５ジオプタ）から生じるように見えるコリメートされた光を眼に送達するように構成され得る。他の実施形態では、接眼レンズ２００は、３つ以上の異なる深度平面のために、３つの原色の各々のための３つ以上の接眼レンズ層を含み得る。例えば、そのような実施形態では、接眼レンズ層のさらに別の組の各々が、１メートルの距離（１ジオプタ）から生じるように見えるコリメートされた光を送達するように構成され得る。

各接眼レンズ層は、平面導波管を備え、内部結合格子２０７と、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）領域２０８と、射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）領域２０９とを含み得る。内部結合格子、直交瞳孔拡張、および射出瞳拡張についてのさらなる詳細は、米国特許出願第１４／５５５，５８５号および米国特許出願第１４／７２６，４２４号に説明される。依然として、図２Ｅを参照すると、プロジェクタ２０１は、画像光を接眼レンズ層２００内の内部結合格子２０７上に投影する。内部結合格子２０７は、プロジェクタ２０１からの画像光を導波管の中に結合し、それをＯＰＥ領域２０８に向かう方向に伝搬する。導波管は、全内部反射（ＴＩＲ）によって、画像光を水平方向に伝搬する。接眼レンズ層２００のＯＰＥ領域２０８は、導波管内を伝搬する画像光の一部を結合し、それをＥＰＥ領域２０９の方に向け直す回折要素を含む。より具体的には、コリメートされた光は、ＴＩＲによって、導波管に沿って水平に（すなわち、図２Ｅの図に対して）伝搬し、そうすることによって、ＯＰＥ領域２０８の回折要素と繰り返し交差する。いくつかの例では、ＯＰＥ領域２０８の回折要素は、比較的に低回折効率を有する。これは、ＯＰＥ領域２０８の回折要素との各交差において、ＥＰＥ領域２０９に向かって垂直下向きに光のある割合（例えば、１０％）を回折し、ＴＩＲを介して、光のある割合を導波管に沿って水平にその元の軌道上を継続させる。このように、ＯＰＥ領域２０８の回折要素との各交差において、追加の光が、ＥＰＥ領域２０９に向かって下向きに回折される。入射光を複数の外部結合組に分割することによって、光の射出瞳は、ＯＰＥ領域２０８の回折要素によって水平に拡張される。ＯＰＥ領域２０８から外に結合された拡張光は、ＥＰＥ領域２０９に入射する。

接眼レンズ層２００のＥＰＥ領域２０９も、導波管内を伝搬する画像光の一部を結合し、それを視認者の眼の方に向け直す回折要素を含む。ＥＰＥ領域２０９に入射する光は、ＴＩＲによって、導波管に沿って垂直に（すなわち、図２Ｅの図に対して）伝搬する。伝搬する光とＥＰＥ領域２０９の回折要素との間の各交差において、光のある割合は、導波管の隣接面に向かって回折され、光がＴＩＲから逃散し、導波管の面から出現し、視認者の眼に向かって伝搬することを可能にする。この方式で、プロジェクタ２０１によって投影された画像は、視認者の眼によって視認され得る。いくつかの実施形態では、ＥＰＥ領域２０９の回折要素は、線形回折格子レンズと放射対称回折レンズとの総和である位相プロファイルを有するように設計または構成され得る。ＥＰＥ領域２０９の回折要素の放射対称レンズ側面は、加えて、焦点レベルを回折される光に授け、個々のビームの光波面を成形する（例えば、曲率を授ける）ことと、ビームを設計される焦点レベルに合致する角度に操向することとの両方を伴う。ＥＰＥ領域２０９の回折要素によって外部結合される各光のビームは、視認者の正面に位置付けられるそれぞれの焦点まで幾何学的に延び得、画像または仮想オブジェクトを所与の焦点面に生成するためのそれぞれの焦点に半径の中心を有する凸面波面プロファイルを授けられ得る。

そのような視認光学アセンブリおよび他の類似設定の説明は、米国特許出願第１４／３３１，２１８号、米国特許出願第１５／１４６，２９６号、および米国特許出願第１４／５５５，５８５号にさらに提供される。いくつかの実施形態では、例示的ＶＯＡは、図２Ｅを参照して上で述べられた特許出願のいずれかに説明される１つ以上のコンポーネントを含む、および／またはその形態をとり得るということになる。

図３Ａは、周辺ディスプレイ２５６がユーザ３００の顔の輪郭に適合し得る方法を示す。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、周辺ディスプレイ２５６が、より高い解像度の主ディスプレイ２０４の実質的曲率を要求せずに、ユーザ３００の顔に接触し得るように、主ディスプレイ２５２を上回る曲率を有することができる。周辺ディスプレイ２５６とユーザの顔との間の接触は、周辺ディスプレイ２５６が、主ディスプレイ２０４の上方または下方からユーザ３００の眼３０５に到達する任意の外部光３０４とともに、コンテンツ３０２を投影することを事実上可能にする。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、ユーザ３００の顔に適合するために、変形するように構成されることができる。さらに、主ディスプレイ２５２も、ユーザ３００の顔のある輪郭に適応するための変形を受けることができる。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６と主ディスプレイ２５２との間の機械的結合は、主ディスプレイ２５２に対する周辺ディスプレイ２５６の回転に適応するように構成されることができる。例えば、回転に適応する可撓な結合またはエラストマ結合が、主ディスプレイ２５２を周辺ディスプレイ２５６に結合することができる。周辺ディスプレイ２５６の内部に面した表面は、ウェアラブルディスプレイデバイス２５０を装着している間のユーザ３００の快適性を増加させるためのパッドまたはシール要素を含むことができる。他の実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、ユーザがウェアラブルディスプレイデバイス２５０を装着している間、ユーザ３００の顔に接触しないように、主ディスプレイ２０４から描写されるものより垂直方向に延びていることができる。

図３Ｂは、主ディスプレイ２５２のための曲率半径Ｒ_１が曲率半径Ｒ_２および曲率半径Ｒ_３より実質的大きい様子を示す。曲率は、曲率半径に反比例するので、主ディスプレイ２５２は、周辺ディスプレイ２５６よりはるかに小さい曲率を有する。図３Ｂは、曲率半径Ｒ_２が曲率半径Ｒ_３と異なり得る様子も図示する。曲率の差異は、周辺ディスプレイ２５６が曲がり、屈曲し、ユーザ３００の顔の形状に適応するとき、さらに変化させられることができる。

図３Ｃは、ユーザの頭部上に装着されるウェアラブルデバイス２５０の上面図を示す。描写されるように、ウェアラブルデバイス２５０は、主ディスプレイ２５２が搭載される表面に対応する一次視認ポートを有するバイザ３０６を含むことができる。バイザ３０６はまた、視認ポートの上部、底部、および側方側において、視認ポートからユーザの顔に向かって延びている壁を含むことができる。いくつかの実施形態では、壁は、実質的に直交した角度で視認ポートから突出することができる。周辺ディスプレイ２５６は、次いで、画像が壁のうちの任意の１つを通して入射する光上にオーバーレイされ得るように、壁の内部または外部に面した表面に接着されることができる。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、主ディスプレイ２５２によって覆われない一次視認ポートの部分を覆うこともできる。ウェアラブルデバイス２５０は、いくつかの実施形態では、ユーザの頭部まで延びているように描写されないが、バイザ３０６の壁は、ユーザの顔と完全に接触し、ユーザの周辺視覚の全部ではないにしても、大部分が、周辺ディスプレイ２５６によって覆われることを可能にするように構成されることができることに留意されたい。

図３Ｄは、周辺ディスプレイ２５６がより限定された様式でウェアラブルデバイス２５０の中に組み込まれ得る方法を示す。周辺ディスプレイ２５６は、各テンプル１０６の一部からバイザ３０６の内部に面した表面まで延びている２つの可撓なディスプレイによって、具現化されることができる。周辺ディスプレイ２５６の可撓な性質は、次いで、バイザ３０６の中へのテンプル１０６の折り畳みに適応することができる。このように、ユーザの周辺視覚の側方周辺は、ウェアラブルデバイス２５０の格納能力を低減させずに、覆われることができる。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、バイザ３０６の一部内に延びていることができる。例えば、主ディスプレイ２５２によって覆われないバイザ３０６の部分は、周辺ディスプレイ２５６の追加の部分によって覆われ得る。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、テンプル１０６の一方から他方のテンプル１０６まで延びている単一ディスプレイであることができる。

図３Ｅは、ウェアラブルまたは頭部搭載型ディスプレイデバイス２５０の内部に面した表面を示す。ウェアラブルディスプレイデバイス２５０は、ヒンジ３０８によってテンプルアーム１０６と旋回可能に結合されるフレームまたはバイザ２５４を含む。描写されるように、フレーム２５４は、主ディスプレイ２５２を支持し、周辺ディスプレイ２５６が付着させられ得る表面を提供する。周辺ディスプレイ２５６は、強調のために陰影が付けられている。特に、図３Ｅは、周辺ディスプレイ２５６に仮想コンテンツ３０９の表現をレンダリングさせる空間内の位置に仮想コンテンツ３０９が繰り返し入射し、そこから出射するときに周辺ディスプレイ２５６が仮想コンテンツ３０９を表示し得る方法を示す。

図３Ｆは、周辺ディスプレイ２５６が経路に沿って進行する仮想コンテンツ３０９を表す方法を説明するフローチャートを示す。破線は、仮想コンテンツ３０９の経路を示す。仮想コンテンツ３０９は、３次元空間を通して経路を辿るので、ウェアラブルディスプレイデバイス２５０は、常時、仮想コンテンツ３０９を示すわけではないであろう。セグメント３１０は、頭部搭載型ディスプレイの視野外に生じる経路の一部を表す。セグメント３１２は、最初に、周辺ディスプレイ２５６が仮想コンテンツ３０９の表示に責任がある位置に位置する仮想コンテンツ３０９に対応する経路の一部である。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、ユーザが仮想コンテンツ３０９をより迅速に認知するようになることに役立つために、仮想コンテンツ３０９をより高い強度レベルおよび／またはリフレッシュレートで示すように構成されることができる。例えば、周辺視覚は、典型的には、高速移動オブジェクトを追跡することにおいてより効果的であるので、より高いリフレッシュレートが、ユーザが周辺ディスプレイ２５６によって表されているオブジェクトを識別することに役立ち得る。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６は、少なくとも最初は、ユーザの注意を入射コンテンツに誘導することに役立つように、セグメント３１２において、明るい色の塊または点滅光として仮想コンテンツ３０９を描写し得る。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６の周辺部分は、特定のイベントが生じたことをユーザにアラートするために、所定の様式で照明され得る。例えば、高速点滅光は、入射拡張現実オブジェクトがユーザの視野に進入しつつあることを示し得る一方、低速のパルス状の青色球は、テキストまたはゲーム内メッセージの受信を示し得る。

セグメント３１４では、仮想コンテンツ３０９が、主ディスプレイ２５２により近くに接近するにつれて、外界のクリアビューは、フレーム２５４が光学的に不透明であるとき、フレーム２５４によって遮断され得る。いくつかの実施形態では、フレーム２５４の正面に位置付けられる周辺ディスプレイ２５６の部分は、ウェアラブルデバイスに搭載されるカメラによって集められた実世界コンテンツを表示し、ユーザにフレーム２５４によって事実上妨害されないビューを提示するように構成されることができる。このように、実世界コンテンツは、仮想コンテンツ３０９と混合され、仮想および実世界コンテンツの仮想表現を作成することができる。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６によって再現される実世界コンテンツは、少なくとも部分的に、周囲環境内に存在する周囲光の測定された強度および色に基づくことができる。そのような実装は、追加のカメラからのビデオフィードを組み込む必要なく、制限されない視覚および没入感のより優れた感覚を作成することができる。このようにビューを構築することからの任意の細部の不足は、ユーザがユーザの視野のその部分に直接焦点を合わせることができないことを考慮して、主として、気付かれることはないであろう。実世界画像をマスクフレーム２５４上にオーバーレイすることは、随意の動作であり、いくつかの実施形態では、セグメント３１４中、任意のコンテンツを全く示さず、フレーム２５４の存在を引き立たせるか、またはセグメント３１４にわたって進行するにつれて、単に仮想コンテンツを示すかのいずれかであることがより望ましくあり得ることに留意されたい。仮想コンテンツがセグメント３１４に到達すると、周辺ディスプレイ２５６は、より高い解像度を知覚する人物の能力が増加するので、仮想コンテンツ３０９をより詳細に表示することを開始し得る。

セグメント３１６では、主ディスプレイ２５２が、仮想コンテンツ３０９の表示を引き継ぐ。周辺ディスプレイ２５８および主ディスプレイ２５２は、接しているので、仮想コンテンツ３０９は、周辺ディスプレイ２５６から主ディスプレイ２５２に遷移するにつれて、持続的にビュー内に留まることができる。セグメント３１８では、周辺ディスプレイ２５６は、仮想コンテンツ３０９の表示を再開し、仮想コンテンツ３０９をフレーム２５４をユーザのビューからマスクする背景画像と混成する。セグメント３１４と同様に、背景実世界画像の表示は、随意のステップであることができることに留意されたい。セグメント３２０では、周辺ディスプレイ２５８は、仮想コンテンツ３０９のみの表現を作成し、セグメント３２２では、周辺ディスプレイ２５６は、仮想コンテンツ３０９の表示を中止する。

図４Ａは、周辺ディスプレイを伴わない例示的ウェアラブルディスプレイデバイス４００の斜視図を示す。ウェアラブルディスプレイデバイス４００は、主ディスプレイ２５２を含む。主ディスプレイ２５２の各々は、ウェアラブルディスプレイデバイス４００のユーザの眼の移動を追跡するように構成される眼追跡センサ４０２を含むことができる。いくつかの実施形態では、主ディスプレイ２５２によって描写される画像の解像度は、眼追跡センサ４０２によって決定されるようなユーザの眼の移動を考慮するように調節されることができる。例えば、解像度は、処理力が、高解像度をユーザの眼によって焦点を合わせられているそれらのエリアのみに提供するために費やされ得るように、主ディスプレイ２５２の表面にわたって変動することができる。他のエリアは、より低い解像度でレンダリングされることができる。ウェアラブルディスプレイデバイス４００は、プロジェクタアセンブリ４０４も含み、それは、テンプルアーム１０６の中に統合される。プロジェクタアセンブリ４０４は、プロジェクタを含むことができ、それは、回折光学を通して光を照らし、光は、次いで、主ディスプレイ２５２を通してユーザの眼の中に反射される。ウェアラブルディスプレイデバイス４００は、カメラアセンブリ４０６も含むことができる。カメラアセンブリ４０６の各々は、ウェアラブルディスプレイデバイス４００を包囲する環境を観察および特徴づけするためのいくつかのカメラモジュール４０８を含むことができる。環境の特徴づけは、例えば、仮想コンテンツを環境内の実在のオブジェクトと組み合わせるためを含む多数の理由から、重要であり得る。例えば、カメラモジュールを使用して、椅子等のアイテムを識別可能であることは、仮想椅子を生成すること、または空気中に座っている外観を与える必要があること代わりに、仮想キャラクタが実世界椅子のうちの１つ上に座ることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ウェアラブルディスプレイデバイス４００は、主ディスプレイ２０４によって表示される仮想コンテンツの深度に同期させるために、深度検出センサを伴う１つ以上のカメラモジュール４０８を含むことができる。プロジェクタアセンブリ４０４と同様に、カメラアセンブリ４０６は、テンプルアーム１０６と組み合わせられることができる。

図４Ｂは、周辺ディスプレイ２５６がウェアラブルディスプレイデバイス４００の中に組み込まれ得る方法を示す。描写されるように、周辺ディスプレイ２５６は、主ディスプレイ２５２の各々の周辺に沿って配置されることができる。周辺ディスプレイ２５６は、主ディスプレイ２５２間にも延び、ブリッジ４１０の上方の任意の対象範囲不足を防止することができる。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイ２５６のテンプル領域４１２は、周辺ディスプレイ２５６の残りより主ディスプレイ２５２から離れて延びていることができる。テンプル領域４１２は、プロジェクタアセンブリ４０４およびカメラアセンブリ４０６をユーザの周辺視野から目立たなくするためのコンテンツを表示するように構成されることができる。これは、ユーザが周囲仮想および／または実世界コンテンツ内により没入しているように感じることに役立ち得る。

図５Ａは、ブリッジ５０４によって接合される２つのディスプレイ５０２を含むウェアラブルディスプレイデバイス５００を示す。特に、図５Ａは、ディスプレイ５０２が、コンテンツを異なる方法で表示するように構成される２つの異なる領域を有し得る方法を示す。高視力領域５０６は、突出する星形パターンによって示されるように、遷移領域５１０内で低視力領域５０８に遷移することができる。視力の変化は、多くの異なる方法で遂行されることができる。いくつかの実施形態では、低視力領域は、高視力領域と同じ数のピクセルを有し、単に、コンテンツをより低い解像度で表示することができる。例えば、低視力領域５０８内の４つのピクセルは、低視力領域５０８が高視力領域５０６の空間解像度の４分の１の空間解像度を有するように、同じ値を表示し得る。他の実施形態では、低視力領域５０８内のピクセル間の間隔は、高視力領域５０６内におけるものを上回り得る。いくつかの実施形態では、低視力領域５０８内のピクセルは、より大きいピクセル間隔によって提供される追加の空間に起因して、高視力領域５０６内のものより大きくあり得る。遷移領域５１０は、徐々により遠くに離され、領域５０６と５０８との間のより均一な遷移を作成するピクセルを有し得る。高視力領域５０６および低視力領域５０８は、空間認識における差異に限定されない、多くの異なる変動を有することができることに留意されたい。例えば、低視力領域５０８は、高視力領域５０６より少ない色を表示し、高視力領域５０６と異なるレートでリフレッシュし、さらに、仮想コンテンツを高視力領域５０６と異なる強度レベル（すなわち、明度）で表示し得る。

図５Ｂは、複数の領域５５４、５５６、および５５８を伴うディスプレイ５５２を有するウェアラブルディスプレイデバイス５５０を示す。領域５５４は、色および空間解像度を区別するヒトの眼の能力に対応するように設計されることができる。眼の中心は、詳細および色を区別する最良能力を有する錐体の最高密集度を有するので、領域５５４は、最高解像度および最真色再現力を放出するように構成されることができる。領域５５６は、仮想コンテンツを比較的により低い空間および／または色解像度で表示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、領域５５６は、ウェアラブルディスプレイデバイス５５０のユーザの動眼視野の境界に沿って配置されることができる。この理由から、領域５５６と領域５５４との間の差異は、解像度の変化が明白ではない、またはウェアラブルディスプレイデバイス５５０のユーザの注意を逸らさないように、領域５５４と５５６との間の遷移ゾーンにわたって実装されることができる。同様に、領域５５８は、遠周辺視野に対応するユーザの視野の部分を覆うことができる。領域５５８は、仮想コンテンツを領域５５６よりさらに低い解像度で表示するように構成されることができる。例えば、領域５５８は、仮想コンテンツをグレースケールで表示するように構成されることができる。

図５Ｃは、ディスプレイ５０２および５５２に類似するディスプレイ５７０を示す。ピクセル５７２の分布は、ディスプレイ５７０にわたって変動することができる。特に、ピクセル５７２は、周辺領域５７４においてより低い密度を有し、中心領域５７６においてより高い密度を有するように示される。ディスプレイ５７０をこのように設定することによって、ディスプレイ５７０によって表示される任意の画像の空間解像度は、仮想コンテンツが中心領域５７６からディスプレイ５７０の周辺領域５７４の中に移動するにつれて、徐々に低減させられることができる。

図６および７は、主ディスプレイ１０２、１１２、１２２、１３４、１３６、１４４、１６６、１７２、１８４、２５２、５０６、５５４、および５７６等の主ディスプレイと共に使用され得るディスプレイ技術を詳細に説明する。いくつかの実施形態では、周辺ディスプレイも、本タイプのディスプレイ技術を利用することができる。ディスプレイは、高および低解像度画像が表示されている位置をさらに最適化するために、眼追跡装置を組み込むことが可能であることも、可能でないこともある。

図６では、視認者の眼６０２は、視認者が比較的に真っ直ぐな方向に接眼レンズ６００を見ることが可能であり得るように、第１の様式において、接眼レンズ６００に対して向けられる。図６における視認者の眼６０２の向きは、例えば、図３Ａ－３Ｂを参照して上で説明されるような視認者の眼３０２の向きと同一または類似し得、感知コンポーネントおよび／または本明細書に説明される技法のうちの１つ以上のものを使用して、ＡＲシステムによって決定され得る。したがって、図６に描写される段階では、ＡＲシステムは、頭部追跡および中心窩追跡レンダリング視点を相対的位置および向きにおいて採用し得る。ＡＲシステムによって採用される中心窩追跡レンダリング視点のＦＯＶは、例えば、仮想オブジェクト６１２を包含し得るが、仮想オブジェクト６１１および６１３のいずれかを包含しないこともある。図６では、ＡＲシステムは、それが中心窩追跡仮想カメラの視点から捕捉されるであろうような仮想オブジェクト６１２を精細度でレンダリングし得、それらが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるであろうような仮想オブジェクト６１１および６１３をより低い精細度でレンダリングし得るということになる。加えて、ＡＲシステムは、仮想オブジェクト６１１、６１２、および６１３のそのようなレンダリングを表す光を接眼レンズ６００を通して視認者の眼６０２の網膜上に投影し得る。いくつかの実施形態では、ＡＲシステムは、それが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるであろうような仮想オブジェクト６１２をより低い精細度でレンダリングし得る。

図６は、接眼レンズ６００によって外部結合され、視認者の眼６０２の網膜上に投影される例示的明視野６３０Ａも図示する。明視野６３０Ａは、仮想オブジェクト６１１、６１２、および６１３の上で述べられたレンダリングのうちの１つ以上のものを表す、種々の角度光成分を含み得る。例えば、それが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるであろうような仮想オブジェクト６１１を表す明視野６３０Ａの角度光成分は、視認者の眼６０２に対して－α～－β角度単位に及ぶ角度で視認者の眼６０２の網膜上に投影されるべきものを含み得、それが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるであろうような仮想オブジェクト６１３を表す明視野６３０Ａの角度光成分は、視認者の眼６０２に対してε～ζ角度単位に及ぶ角度で視認者の眼６０２の網膜上に投影されるべきものを含み得る。同様に、それが中心窩追跡仮想カメラの視点から捕捉されであろうような仮想オブジェクト６１２を表す明視野６３０Ａの角度光成分は、視認者の眼６０２に対して－γ～δ角度単位に及ぶ角度で視認者の眼６０２の中心窩上に投影されるべきものを含み得る。したがって、仮想オブジェクト６１２を表す明視野６３０Ａの成分（すなわち、視認者の眼６０２に対して－γ～δ角度単位に及ぶ角度で投影されるべき成分）は、仮想オブジェクト６１１または６１３を表す明視野６３０Ａの成分（すなわち、視認者の眼６０２に対して－α～－βまたはε～ζ角度単位に及ぶ角度で投影されるべき成分）より稠密に角度空間内に分配され得る。このように、仮想オブジェクト６１２がレンダリングされ、視認者に提示され得る解像度は、仮想オブジェクト６１１または６１３が、レンダリングされ、視認者視認者に提示され得る解像度より高くあり得る。

図７では、視認者の眼６０２は、視認者の眼６０２が図６における接眼レンズ６００に対して向けられる第１の様式と異なる第２の様式で、接眼レンズ６００に対して向けられる。図７における視認者の眼６０２の向きは、感知コンポーネントおよび／または本明細書に説明される技法のうちの１つ以上のものを使用して、ＡＲシステムによって決定され得る。したがって、図７に描写される段階では、ＡＲシステムは、頭部追跡および中心窩追跡レンダリング視点のそれらと同様に、頭部追跡および中心窩追跡レンダリング視点を相対的位置および向きにおいて採用し得る。図７の特定の例では、ＡＲシステムによって採用される中心窩追跡レンダリング視点のＦＯＶは、例えば、仮想オブジェクト６１３を包含し得るが、仮想オブジェクト６１１および６１２のいずれかを包含しないこともある。図７では、ＡＲシステムは、それが中心窩追跡仮想カメラの視点から捕捉されるような仮想オブジェクト６１３を高精細度でレンダリングし得、それらが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるであろうような仮想オブジェクト６１１および６１２をより低い精細度でレンダリングし得るということになる。加えて、ＡＲシステムは、仮想オブジェクト６１１、６１２、および６１３のそのようなレンダリングを表す光を接眼レンズ６００を通して視認者の眼６０２の網膜上に投影し得る。いくつかの実施形態では、ＡＲシステムは、それが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるような仮想オブジェクト６１３をより低い精細度でレンダリングし得る。

図７は、接眼レンズ６００によって外部結合され、視認者の眼６０２の網膜上に投影される例示的明視野６３０Ｂも図示する。明視野６３０Ｂは、仮想オブジェクト６１１、６１２、および６１３の上で述べられたレンダリングのうちの１つ以上のものを表す、種々の角度光成分を含み得る。例えば、それが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるような仮想オブジェクト６１１を表す明視野６３０Ｂの角度光成分は、視認者の眼６０２に対して－α～－β角度単位に及ぶ角度で視認者の眼６０２の網膜上に投影されるべきものを含み得、それが頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるような仮想オブジェクト６１２を表す明視野６３０Ｂの角度光成分は、視認者の眼６０２に対して－γ～δ角度単位に及ぶ角度で視認者の眼６０２の網膜上に投影されるべきものを含み得る。同様に、それが中心窩追跡仮想カメラの視点から捕捉されるような仮想オブジェクト６１３を表す明視野６３０Ｂの角度光成分は、視認者の眼６０２に対してε～ζ角度単位に及ぶ角度で視認者の眼６０２の中心窩上に投影されるべきものを含み得る。したがって、仮想オブジェクト６１３を表す明視野６３０Ｂの成分（すなわち、視認者の眼６０２に対してε～ζ角度単位に及ぶ角度で投影されるべき成分）は、仮想オブジェクト６１１または６１２を表す明視野６３０Ａの成分（すなわち、視認者の眼６０２に対して－α～－βまたは－γ～δ角度単位に及ぶ角度で投影されるべき成分）より稠密に角度空間内に分配され得る。このように、仮想オブジェクト６１３が、レンダリングされ、視認者に提示され得る解像度は、仮想オブジェクト６１１または６１２が、レンダリングされ、視認者に提示され得る解像度より高くあり得る。実際、図６の段階から図７の段階まで、それらを参照して本明細書に説明されるＡＲシステムは、視点を効果的に向け直し、それから、仮想コンテンツが、段階間の視認者の眼６０２の視線の変化に従って、高解像度で視認され得る。

図８Ａ－８Ｃは、いくつかの本発明の他の実施形態による、ディスプレイシステム８００を図式的に図示する。ディスプレイシステム８００は、画像源８１０と、ビームスプリッタ８３０と、第１の光学レンズ８４２と、第２の光学レンズ８４４と、第３の光学レンズ８４５と、第４の光学レンズ８４６と、第５の光学レンズ８４７と、第６の光学レンズ８４８と、走査ミラー８６０と、偏光器８８０と、切り替え偏光回転子８９０とを含む。これらのコンポーネントは、プロジェクタが、光を複数の画像源からディスプレイの中に入力し、可変解像度を伴う画像を含む合成画像をディスプレイに生成することに役立つことを可能にする。

より具体的には、図８Ａ－８Ｃは、３つの異なる段階の各々における、ディスプレイシステム８００を図示する。３つの段階の各々では、ウェアラブルディスプレイデバイスのテンプルに結合され得る画像源８１０は、頭部追跡仮想カメラの視点から捕捉されるような仮想コンテンツを表す角度明視野成分の範囲と、中心窩追跡仮想カメラの視点から捕捉されるような仮想コンテンツを表す角度明視野成分の範囲とを出力することができる。２組の角度明視野成分は、例えば、時分割多重化、偏光分割多重化、波長分割多重化等が行われ得る。したがって、頭部追跡仮想カメラに関連付けられた角度明視野成分は、偏光ビームスプリッタ８３０によって、第１の光学経路に沿って、第１および第２の光学レンズ８４２および８４４を通して上向きに方向転換されることができ、中心窩追跡仮想カメラに関連付けられた角度明視野成分は、偏光ビームスプリッタ８３０を通して、第２の光学経路に沿って、第３および第４の光学レンズ８４５および８４６を通して、走査ミラー８６０に向かって通過し、第５および第６の光学レンズ８４７および８４８を通して上向きに反射されることができる。

頭部追跡仮想カメラに関連付けられた角度明視野成分によって表される仮想コンテンツは、画像源８１０から上流に比較的に低解像度でレンダリングされ得る一方、中心窩追跡仮想カメラに関連付けられた角度明視野成分によって表される仮想コンテンツは、画像源８１０から上流に比較的に高解像度でレンダリングされ得る。そして、図８Ａ－８Ｃに示されるように、ディスプレイシステム８００の各々は、それぞれ、高ＦＯＶおよび低ＦＯＶ明視野として、頭部追跡レンダリング視点に関連付けられた角度明視野成分および中心窩追跡レンダリング視点に関連付けられた角度明視野成分を出力するように構成され得る。図８Ａ－８Ｃの各々では、第１の光学経路に沿って伝搬する明視野成分は、ディスプレイシステム８００によって、光８５２の比較的に広い円錐として出力される。

図８Ａに描写される段階では、走査ミラー８６０は、第１の位置にある。したがって、偏光ビームスプリッタ８３０を通過し、第２の光学経路に沿って伝搬する明視野成分は、ディスプレイシステム８００によって、角度空間の実質的に中心領域に及ぶ光８５４Ａの比較的に狭い円錐として出力されることが分かる。図６－７を参照して上で説明される例のコンテキスト内では、ディスプレイシステム８００は、例えば、ユーザの眼が図６における視認者の眼６０２のものに類似する様式で向けられるとき、走査ミラー８６０を図８Ａに示される第１の位置に設置し得る。このように、光成分８５４Ａは、仮想オブジェクト６１２等の仮想コンテンツをレンダリング空間の比較的に中心領域に表し得る。図６－７の例に付け加えて、光８５２の比較的に広い円錐は、例えば、仮想オブジェクト６１１および６１３等の仮想コンテンツをレンダリング空間の中心からずれた領域に含み得る。いくつかの例では、光８５２の比較的に広い円錐は、光成分８５４Ａによって表されるものと同じ仮想コンテンツであるが、より低い解像度で表す光成分をさらに含み得る。

図８Ｂに描写される段階では、走査ミラー８６０は、第１の位置と異なる第２の位置にある。したがって、偏光ビームスプリッタ８３０を通過し、第２の光学経路に沿って伝搬する明視野成分は、ディスプレイシステム８００によって、角度空間の１つの実質的に中心からずれた領域に及ぶ光８５４Ｂの比較的に狭い円錐として出力されることが分かる。図６－７を参照して上で説明される例のコンテキスト内では、ディスプレイシステム８００は、ユーザの眼が、視認者が仮想オブジェクト６１１を見ている間の視認者の眼６０２のものに類似する様式で向けられるとき、例えば、走査ミラー８６０を図８Ｂに示される第２の位置に設置し得る。このように、光成分８５４Ｂは、仮想オブジェクト６１１等の仮想コンテンツをレンダリング空間の１つの比較的に中心からずれた領域に表し得る。図６－７の例に付け加えて、光８５２の比較的に広い円錐は、例えば、レンダリング空間の他の中心からずれた領域における仮想オブジェクト６１３等の仮想コンテンツと、レンダリング空間の中心領域における仮想オブジェクト６１２等の仮想コンテンツとを含み得る。いくつかの例では、光８５２の比較的に広い円錐は、光成分８５４Ｂによって表されるものと同じ仮想コンテンツであるが、より低い解像度で表す光成分をさらに含み得る。

図８Ｃに描写される段階では、走査ミラー８６０は、第１および第２の位置と異なる第３の位置にある。したがって、偏光ビームスプリッタ８３０を通過し、第２の光学経路に沿って伝搬する明視野成分は、ディスプレイシステム８００によって、角度空間の別の異なる実質的に中心からずれた領域に及ぶ光８５４Ｃの比較的に狭い円錐として出力されることが分かる。図６－７を参照して上で説明される例のコンテキスト内では、ディスプレイシステム８００は、ユーザの眼が図７における視認者の眼６０２のものに類似する様式で向けられるとき、例えば、走査ミラー８６０を図８Ｃに示される第２の位置に設置し得る。このように、光成分８５４Ｃは、レンダリング空間の他の比較的に中心からずれた領域における仮想オブジェクト６１３等の仮想コンテンツを表し得る。図６－７の例に付け加えて、光８５２の比較的に広い円錐は、図８Ｂを参照して上で説明されるレンダリング空間の中心からずれた領域における、例えば、仮想オブジェクト６１１等の仮想コンテンツと、レンダリング空間の中心領域における仮想オブジェクト６１２等の仮想コンテンツとを含み得る。いくつかの例では、光８５２の比較的に広い円錐は、光成分８５４Ｃによって表されるものと同じ仮想コンテンツであるが、より低い解像度で表す光成分をさらに含み得る。

説明される実施形態の種々の側面、実施形態、実装、または特徴は、別個に、または任意の組み合わせにおいて使用されることができる。説明される実施形態の種々の側面は、ソフトウェア、ハードウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実装されることができる。説明される実施形態は、製造動作を制御するためのコンピュータ読み取り可能な媒体上のコンピュータ読み取り可能なコードとして、または製造ラインを制御するためのコンピュータ読み取り可能な媒体上のコンピュータ読み取り可能なコードとしても、具現化されることができる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、その後、コンピュータシステムによって読み取られ得るデータを記憶し得る任意のデータ記憶デバイスである。コンピュータ読み取り可能な媒体の例は、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＤＶＤ、磁気テープ、および光学データ記憶デバイスを含む。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能なコードが分散型方式において記憶および実行されるように、ネットワークで結合されたコンピュータシステムにわたって分配されることもできる。

前述の説明は、説明目的のために、具体的命名法を使用して、説明される実施形態の完全な理解を提供する。しかしながら、具体的詳細は、説明される実施形態を実践するために要求されないことが、当業者に明白であろう。したがって、具体的実施形態の前述の説明は、例証目的および説明のために提示される。それらは、包括的であること、または説明される実施形態を開示される精密な形態に限定することを意図するものではない。多くの修正および変形例が、前述の教示に照らして、可能であることが、当業者に明白であろう。

Claims (5)

1. ウェアラブルディスプレイデバイスであって、前記ウェアラブルディスプレイデバイスは、
   前記ウェアラブルディスプレイデバイスをユーザの頭部に固定するように構成された取り付け部材を含むフレームと、
   前記フレームに結合されたディスプレイアセンブリと
   を備え、
   前記ディスプレイアセンブリは、
   １つ以上の光導波管を備える主ディスプレイであって、前記主ディスプレイは、投影ベースのディスプレイを含み、前記投影ベースのディスプレイは、前記１つ以上の光導波管を使用して明視野を前記ユーザの網膜上に投影する、主ディスプレイと、
   前記主ディスプレイに隣接しかつ前記主ディスプレイを包囲する前記主ディスプレイの周辺に沿って配置された周辺ディスプレイと
   を備え、前記周辺ディスプレイは、画面ベースのディスプレイを含む、ウェアラブルディスプレイデバイス。
2. 前記周辺ディスプレイの第１の領域は、前記周辺ディスプレイの第２の領域より高い空間解像度でコンテンツを示し、前記第１の領域は、前記第２の領域よりユーザの動眼視野に近い、請求項１に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
3. ピクセルは、前記第２の領域より前記第１の領域においてより近接して相互に間隔を置かれている、請求項２に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
4. 前記主ディスプレイは、前記周辺ディスプレイの少なくとも一部に結合され、それに重なっている、請求項１に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。
5. 前記主ディスプレイは、前記ユーザの左眼に関連付けられた第１の主ディスプレイと、前記ユーザの右眼に関連付けられた第２の主ディスプレイとを備え、前記第１および第２の主ディスプレイの両方は、前記周辺ディスプレイの層に結合されている、請求項１に記載のウェアラブルディスプレイデバイス。

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