JP7467623B2 - 拡張または仮想現実ディスプレイシステムのための向上された眼追跡 - Google Patents

拡張または仮想現実ディスプレイシステムのための向上された眼追跡 Download PDF

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Description

（優先権の主張）
本願は、「ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＥＹＥ ＴＲＡＣＫＩＮＧ ＦＯＲ ＡＵＧＭＥＮＴＥＤ ＯＲ ＶＩＲＴＵＡＬ ＲＥＡＬＩＴＹ ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題され、２０１９年１１月２６日に出願された、米国特許第仮出願第６２／９４０，７８５号の優先権を主張する。
（参照による組み込み）
本願は、２０１７年３月２４日に出願され、２０１７年９月２８日に米国特許出願公開第２０１７／０２７６９４８号として公開された、米国特許出願第１５／４６９，３６９号の全体を参照することによって組み込む。
本開示は、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、拡張および仮想現実ディスプレイシステムに関する。
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、すなわち、そのように知覚され得る様式でユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実、すなわち、「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実または「ＭＲ」シナリオは、一種のＡＲシナリオであって、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオでは、実世界内のオブジェクトによってブロックされて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚される、ＡＲ画像コンテンツを含んでもよい。
図１を参照すると、拡張現実場面１０が、描写されている。ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物を特徴とする、実世界公園状設定２０と、コンクリートプラットフォーム３０とが見える。ユーザはまた、実世界プラットフォーム３０上に立っているロボット像４０と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ５０等の「仮想コンテンツ」を「見ている」と知覚する。これらの要素５０、４０は、実世界には存在しないという点で、「仮想」である。ヒトの視知覚系は、複雑であって、他の仮想または実世界画像要素の中で仮想画像要素の快適で、自然のような感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術を生産することは、困難である。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲまたはＶＲ技術を含む、ディスプレイ技術に関連する種々の課題に対処する。
いくつかの実施形態では、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成される、ディスプレイシステムが、提供される。ディスプレイシステムは、光を出力するように構成される、光源と、出力された光をユーザの眼に反射させ、眼を横断して光から形成されるパターンを走査するように構成される、移動可能な反射体と、眼を横断して走査される光の反射を検出するように構成される、複数の光検出器と、動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサとを備える。動作は、反射された光が眼を横断して走査されるように、移動可能反射体の配向の調節を生じさせることを含む。個別の光強度パターンが、光検出器を介して取得され、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、眼を横断した反射された光の走査の間に取得される。眼の眼姿勢は、光強度パターンに基づいて決定され、眼姿勢は、眼の配向を表す。
いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される、方法が、提供される。ディスプレイシステムは、少なくとも部分的に、ユーザの眼の眼姿勢に基づいて、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成される。本方法は、光パターンが眼を横断して移動するように、眼上に指向される、光パターンの位置を調節することを含む。複数の光強度パターンが、取得され、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間に、個別の光検出器から取得される。眼の眼姿勢は、光強度パターンに基づいて決定され、眼姿勢は、眼の配向を表す。
いくつかの実施形態では、非一過性コンピュータ記憶媒体が、提供される。非一過性コンピュータ記憶媒体は、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、１つまたはそれを上回るプロセッサに、動作を実施させる、命令を記憶する。動作は、光パターンが眼を横断して移動するように、眼上に指向される、光パターンの位置を調節することを含む。複数の光強度パターンが、取得され、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間に、個別の光検出器から取得される。眼の眼姿勢は、光強度パターンに基づいて決定され、眼姿勢は、眼の配向を表す。
いくつかの実施形態では、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成される、ディスプレイシステムが、提供される。ディスプレイシステムは、光を出力するように構成される、光源と、出力された光をユーザの眼に反射させ、眼を横断して光から形成されるパターンを走査するように構成される、移動可能な反射体と、眼を横断して走査される光の反射を検出するように構成される、複数の光検出器と、動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサとを備える。動作は、光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、眼を横断した反射された光の走査の間に取得される、ことを含む。眼の生理学的特徴のサイズおよび位置の一方または両方が、光強度パターンに基づいて決定される。
付加的実施例は、下記に提供される。
（実施例１）
仮想コンテンツをユーザに提示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
光を出力するように構成される、光源と、
出力された光をユーザの眼に反射させ、眼を横断して光から形成されるパターンを走査するように構成される、移動可能な反射体と、
眼を横断して走査される光の反射を検出するように構成される、複数の光検出器と、
反射された光が眼を横断して走査されるように、移動可能反射体の配向の調節を生じさせることと、
光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、眼を横断した反射された光の走査の間に取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の眼姿勢を決定することであって、眼姿勢は、眼の配向を表す、ことと、
を含む、動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサと、
を備える、ディスプレイシステム。
（実施例２）
光源は、ダイオードである、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例３）
ダイオードは、垂直共振器面発光レーザである、実施例２に記載のディスプレイシステム。
（実施例４）
移動可能な反射体は、回折格子を備え、回折格子は、光源からの光の入射ビームを、眼の面積に跨架する複数の光の線を含む光パターンに変換するように構成される、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例５）
移動可能な反射体は、回折格子を備え、回折格子は、光源からの光の入射ビームを、複数の光のビームを含む光パターンに変換するように構成される、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例６）
移動可能な反射体は、複数の回折格子を備え、各回折格子は、眼を横断して走査するための異なる光パターンを形成するように構成される、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例７）
移動可能な反射体は、微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラーである、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例８）
光検出器は、光ダイオードであって、各光強度パターンは、電流対移動可能な反射体の位置と関連付けられる位置情報のプロットを表す、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例９）
回折格子は、ＭＥＭＳミラー上に位置付けられ、またはその一部を形成し、位置情報は、ＭＥＭＳミラーの配向を示し、ＭＥＭＳミラーは、ディスプレイシステムによって調節可能である、実施例８に記載のディスプレイシステム。
（実施例１０）
光源は、光を移動可能な反射体に出力するように構成される、２つの光源のうちの１つであって、光源はそれぞれ、光パターンの個別の部分を形成するように構成される、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例１１）
光検出器は、光ダイオードであって、各光強度パターンは、電流対時間のプロットを表す、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例１２）
光パターンは、眼の下側部分から眼の上側部分まで延在する、Ｖ形状を画定する、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例１３）
光パターンを形成する光は、多色性光を備える、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例１４）
光パターンは、異なる方向に延在する、２つの部分を含む、実施例１３に記載のディスプレイシステム。
（実施例１５）
２つの部分はそれぞれ、異なる色の光によって形成される、実施例１４に記載のディスプレイシステム。
（実施例１６）
２つの部分は、眼の垂直軸を横断して延在するように構成され、２つの部分は、水平軸に沿って、対向方向に延在し、Ｖ形状を形成する、実施例１４に記載のディスプレイシステム。
（実施例１７）
光パターンは、複数の一連の光の列を備える、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例１８）
異なる光の列は、異なる発散量を有する、光のビームを備える、実施例１７に記載のディスプレイシステム。
（実施例１９）
光の列は、光の収束ビームを備え、他の光の列は、光のコリメートされたビームを備える、実施例１８に記載のディスプレイシステム。
（実施例２０）
光の列は、光の発散ビームを備える、実施例１８に記載のディスプレイシステム。
（実施例２１）
光の列は、眼の水平軸に対して９０°未満の角度を画定する、実施例１７に記載のディスプレイシステム。
（実施例２２）
光検出器の位置は、眼を中心として矩形の角を画定する、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例２３）
光検出器は、光検出器の線形アレイを画定する、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例２４）
動作はさらに、光パターンの持続的走査を眼の第１の部分と眼の第２の部分との間の軸上に生じさせることを含む、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例２５）
軸は、第１の部分が、眼の最左または最右部分であって、第２の部分が、眼の最左または最右部分の他方であるような眼の水平軸である、実施例２４に記載のディスプレイシステム。
（実施例２６）
眼姿勢を決定することは、
光強度パターンの順方向通過を算出することを介して、機械学習モデルを適用することであって、機械学習モデルの出力は、眼姿勢を示す、ことを含む、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例２７）
眼姿勢を決定することは、
記憶された光強度パターンを識別する情報にアクセスすることであって、記憶された光強度パターンは、個別の眼姿勢と関連付けられる、ことと、
取得された光強度パターンと記憶された光強度パターンとを比較することと、
比較に基づいて、眼姿勢を識別することと、
を含む、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例２８）
光検出器は、光ダイオードであって、取得された光強度パターンと記憶された光強度パターンとを比較することは、電流の山および／または谷の位置を比較することに基づき、位置は、眼上の光学パターンの場所を示す、実施例２６に記載のディスプレイシステム。
（実施例２９）
動作はさらに、
ユーザの瞳孔間距離を決定することと、
決定された瞳孔間距離に基づいて、眼を横断した走査距離を決定し、光パターンを走査することと、
眼を横断した走査距離にわたる光パターンを走査することと、
を含む、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例３０）
動作はさらに、光強度パターンに基づいて、眼の虹彩および瞳孔の一方または両方を検出することを含む、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例３１）
眼の虹彩および瞳孔の一方または両方を検出することは、眼の虹彩および瞳孔の一方または両方のサイズを決定することを含む、実施例３０に記載のディスプレイシステム。
（実施例３２）
眼の虹彩および瞳孔の一方または両方を検出することは、眼の虹彩および瞳孔の一方または両方の位置を決定することを含む、実施例３０に記載のディスプレイシステム。
（実施例３３）
動作はさらに、眼のサッカード速度を決定することを含む、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例３４）
光をユーザの眼に出力し、仮想コンテンツを形成するように構成される、外部結合光学要素を備える、導波管をさらに備える、実施例１に記載のディスプレイシステム。
（実施例３５）
導波管は、導波管のスタックのうちの１つであって、スタックのいくつかの導波管は、スタックの他の導波管の外部結合光学要素と異なる量の波面発散を伴う、光を出力するように構成される、外部結合光学要素を有し、異なる量の波面発散は、異なる深度面に対応する、実施例２９に記載のディスプレイシステム。
（実施例３６）
１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される、方法であって、ディスプレイシステムは、少なくとも部分的に、ユーザの眼の眼姿勢に基づいて、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成され、
光パターンが眼を横断して移動するように、眼上に指向される、光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の眼姿勢を決定することであって、眼姿勢は、眼の配向を表す、ことと、
を含む、方法。
（実施例３７）
光パターンの位置を調節することは、光パターンが、軸に沿って、眼の第１の部分から眼の第２の部分に移動されるように、移動可能ミラーを移動させることを含む、実施例３６に記載の方法。
（実施例３８）
移動可能な反射体は、回折格子を備え、回折格子は、光源からの光の入射ビームを、複数の光のビームを含む光パターンに変換するように構成される、実施例３７に記載の方法。
（実施例３９）
移動可能ミラーを移動させることは、その上に回折格子が位置付けられる、微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラーを回転させることを含む、実施例３７に記載の方法。
（実施例４０）
第１の部分は、軸に沿った、虹彩の末端を表し、第２の部分は、虹彩の対向末端を表す、実施例３７に記載の方法。
（実施例４１）
軸は、水平軸である、実施例３７に記載の方法。
（実施例４２）
光パターンは、眼の下側部分から眼の上側部分まで、垂直軸に沿って延在する、実施例３６に記載の方法。
（実施例４３）
光パターンは、２つの部分を備え、各部分は、垂直軸に沿って延在し、２つの部分は、水平方向に沿って、対向方向に延在し、Ｖ形状を形成する、実施例４２に記載の方法。
（実施例４４）
眼姿勢を決定することは、
光強度パターンの順方向通過を算出することを介して、機械学習モデルを適用することであって、機械学習モデルの出力は、眼姿勢を示す、ことを含む、実施例３６に記載の方法。
（実施例４５）
眼姿勢を決定することは、
記憶された光強度パターンを識別する情報にアクセスすることであって、記憶された光強度パターンは、個別の眼姿勢と関連付けられる、ことと、
取得された光強度パターンと記憶された光強度パターンとを比較することと、
比較に基づいて、眼姿勢を識別することと、
を含む、実施例３６に記載の方法。
（実施例４６）
取得された光強度パターンと記憶された光強度パターンとを比較することは、光強度パターン内の山および／または谷の位置を比較することに基づく、実施例４５に記載の方法。
（実施例４７）
非一過性コンピュータ記憶媒体であって、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、１つまたはそれを上回るプロセッサに、
光パターンが眼を横断して移動するように、ユーザの眼上に指向される、光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の眼姿勢を決定することであって、眼姿勢は、眼の配向を表す、ことと、
を含む、動作を実施させる、命令を記憶する、非一過性コンピュータ記憶媒体。
（実施例４８）
動作はさらに、
回折格子を有する反射体を介して、光パターンの投影を眼に生じさせることを含む、実施例４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例４９）
回折格子の配向は、光パターンが眼の第１の部分から眼の第２の部分に移動されるように調節される、実施例４８に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５０）
第１の部分は、虹彩の末端を表し、第２の部分は、虹彩の対向末端を表す、実施例４９に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５１）
光パターンは、垂直軸に沿って、眼の下側部分から眼の上側部分まで延在する、実施例４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５２）
光部分は、２つの部分を備え、各部分は、垂直軸に沿って、眼を横断して延在し、２つの部分は、水平軸に沿って、対向方向に延在する、実施例５１に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５３）
回折格子の配向を調節することは、その上に回折格子が位置付けられる、微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラーの回転を制御することを含む、実施例４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５４）
眼姿勢を決定することは、
光強度パターンの順方向通過を算出することを介して、機械学習モデルを適用することであって、機械学習モデルの出力は、眼姿勢を示す、ことを含む、実施例４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５５）
眼姿勢を決定することは、
記憶された光強度パターンを識別する情報にアクセスすることであって、記憶された光強度パターンは、個別の眼姿勢と関連付けられる、ことと、
取得された光強度パターンと記憶された光強度パターンとを比較することと、
比較に基づいて、眼姿勢を識別することと、
を含む、実施例４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５６）
取得された光強度パターンと記憶された光強度パターンとを比較することは、山および／または谷の位置を比較することに基づく、実施例５５に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例５７）
仮想コンテンツをユーザに提示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
光を出力するように構成される、光源と、
出力された光をユーザの眼に反射させ、眼を横断して光から形成されるパターンを走査するように構成される、移動可能な反射体と、
眼を横断して走査される光の反射を検出するように構成される、複数の光検出器と、
光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、眼を横断した反射された光の走査の間に取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の生理学的特徴のサイズおよび位置の一方または両方を決定することと、
を含む、動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサと、
を備える、ディスプレイシステム。
（実施例５８）
生理学的特徴は、眼の瞳孔である、実施例５７に記載のディスプレイシステム。
（実施例５９）
動作はさらに、
光強度パターンに基づいて、眼の虹彩と瞳孔との間の第１の界面を決定することを含む、実施例５８に記載のディスプレイシステム。
（実施例６０）
第１の界面を決定することは、光強度パターン内の山および／または谷の位置に基づく、実施例５９に記載のディスプレイシステム。
（実施例６１）
動作はさらに、
光強度パターンに基づいて、眼の虹彩と瞳孔との間の第２の界面を決定することを含む、実施例５９に記載のディスプレイシステム。
（実施例６２）
瞳孔のサイズは、第１の界面および第２の界面に基づいて決定される、実施例６１に記載のディスプレイシステム。
（実施例６３）
生理学的特徴は、瞳孔であって、瞳孔の位置は、瞳孔中心に基づいて決定され、中心は、第１の界面および第２の界面に基づいて識別される、実施例６１に記載のディスプレイシステム。
（実施例６４）
生理学的特徴は、眼の虹彩と瞳孔との間の界面であって、ディスプレイシステムは、界面の位置を決定する、実施例５７に記載のディスプレイシステム。
（実施例６５）
１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される、方法であって、ディスプレイシステムは、少なくとも部分的に、ユーザの眼の眼姿勢に基づいて、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成され、
光パターンが眼を横断して移動するように、眼上に指向される、光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の生理学的特徴のサイズおよび／または位置を決定することと、
を含む、方法。
（実施例６６）
生理学的特徴は、眼の瞳孔である、実施例６５に記載の方法。
（実施例６７）
光強度パターンに基づいて、眼の虹彩と瞳孔との間の第１の界面を決定することをさらに含む、実施例６６に記載の方法。
（実施例６８）
第１の界面を決定することは、光強度パターン内の山および／または谷の位置に基づく、実施例６７に記載の方法。
（実施例６９）
光強度パターンに基づいて、眼の虹彩と瞳孔との間の第２の界面を決定することをさらに含む、実施例６８に記載の方法。
（実施例７０）
生理学的特徴は、瞳孔であって、瞳孔のサイズは、第１の界面および第２の界面に基づく、実施例６９に記載の方法。
（実施例７１）
生理学的特徴は、瞳孔であって、瞳孔の位置は、瞳孔中心に基づき、中心は、第１の界面および第２の界面に基づいて識別される、実施例６９に記載の方法。
（実施例７２）
生理学的特徴は、眼の虹彩と瞳孔との間の界面であって、ディスプレイシステムは、界面の位置を決定する、実施例６５に記載の方法。
（実施例７３）
非一過性コンピュータ記憶媒体であって、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、１つまたはそれを上回るプロセッサに、
光パターンが眼を横断して移動するように、ユーザの眼上に指向される、光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の生理学的特徴のサイズおよび／または位置を決定することと、
を含む、動作を実施させる、命令を記憶する、非一過性コンピュータ記憶媒体。
（実施例７４）
動作はさらに、
光強度パターンに基づいて、眼の虹彩と瞳孔との間の第１の界面を決定することを含む、実施例７３に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例７５）
界面を決定することは、光強度パターン内の山および／または谷の位置に基づく、実施例７４に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例７６）
動作はさらに、
光強度パターンに基づいて、眼の虹彩と瞳孔との間の第２の界面を決定することを含む、実施例７４に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例７７）
生理学的特徴は、瞳孔であって、瞳孔のサイズは、第１の界面および第２の界面に基づいて決定される、実施例７６に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例７８）
生理学的特徴は、瞳孔であって、瞳孔の位置は、瞳孔中心に基づき、中心は、第１の界面および第２の界面に基づいて識別される、実施例７６に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例７９）
生理学的特徴は、眼の虹彩と瞳孔との間の界面であって、ディスプレイシステムは、界面の位置を決定する、実施例７３に記載のコンピュータ記憶媒体。
（実施例８０）
仮想コンテンツをユーザに提示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
光を出力するように構成される、光源と、
出力された光をユーザの眼に反射させ、眼を横断して光から形成されるパターンを走査するように構成される、移動可能な反射体と、
眼を横断して走査される光の反射を検出するように構成される、複数の光検出器と、
光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、眼を横断した反射された光の走査の間に取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の回転の速度を決定することと、
を含む、動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサと、
を備える、ディスプレイシステム。
（実施例８１）
眼の回転の速度を決定することは、眼のサッカード速度を決定することを含む、実施例８０に記載のディスプレイシステム。
（実施例８２）
動作はさらに、サッカード速度に基づいて、眼の姿勢を予測することを含む、実施例８１に記載のディスプレイシステム。
（実施例８３）
１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される、方法であって、ディスプレイシステムは、少なくとも部分的に、ユーザの眼の眼姿勢に基づいて、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成され、
光パターンが眼を横断して移動するように、眼上に指向される、光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の回転の速度を決定することと、
を含む、方法。
（実施例８４）
非一過性コンピュータ記憶媒体であって、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、１つまたはそれを上回るプロセッサに、
光パターンが眼を横断して移動するように、ユーザの眼上に指向される、光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、光検出器信号は、光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
光強度パターンに基づいて、眼の回転の速度を決定することと、
を含む、動作を実施させる、命令を記憶する、非一過性コンピュータ記憶媒体。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
仮想コンテンツをユーザに提示するように構成されるディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
光を出力するように構成される光源と、
前記出力された光を前記ユーザの眼に反射させ、前記眼を横断して前記光から形成されるパターンを走査するように構成される移動可能な反射体と、
前記眼を横断して走査される前記光の反射を検出するように構成される複数の光検出器と、
１つまたはそれを上回るプロセッサであって、
前記反射された光が前記眼を横断して走査されるように、前記移動可能な反射体の配向の調節を生じさせることと、
前記光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記眼を横断した前記反射された光の走査の間に取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の眼姿勢を決定することであって、前記眼姿勢は、前記眼の配向を表す、ことと、
を含む動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサと
を備える、ディスプレイシステム。
（項目２）
前記光源は、ダイオードである、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目３）
前記ダイオードは、垂直共振器面発光レーザである、項目２に記載のディスプレイシステム。
（項目４）
前記移動可能な反射体は、回折格子を備え、前記回折格子は、前記光源からの光の入射ビームを、前記眼の面積に跨架する複数の光の線を含む光パターンに変換するように構成される、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目５）
前記移動可能な反射体は、回折格子を備え、前記回折格子は、前記光源からの光の入射ビームを、複数の光のビームを含む光パターンに変換するように構成される、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目６）
前記移動可能な反射体は、複数の回折格子を備え、各回折格子は、前記眼を横断して走査するための異なる光パターンを形成するように構成される、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目７）
前記移動可能な反射体は、微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラーである、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目８）
前記光検出器は、光ダイオードであり、各光強度パターンは、電流対前記移動可能な反射体の位置と関連付けられる位置情報のプロットを表す、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目９）
前記回折格子は、ＭＥＭＳミラー上に位置付けられ、またはその一部を形成し、前記位置情報は、前記ＭＥＭＳミラーの配向を示し、前記ＭＥＭＳミラーは、前記ディスプレイシステムによって調節可能である、項目８に記載のディスプレイシステム。
（項目１０）
前記光源は、光を前記移動可能な反射体に出力するように構成される２つの光源のうちの１つであり、前記光源はそれぞれ、前記光パターンの個別の部分を形成するように構成される、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１１）
前記光検出器は、光ダイオードであり、各光強度パターンは、電流対時間のプロットを表す、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１２）
前記光パターンは、前記眼の下側部分から前記眼の上側部分まで延在するＶ形状を画定する、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１３）
前記光パターンを形成する前記光は、多色性光を備える、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１４）
前記光パターンは、異なる方向に延在する２つの部分を含む、項目１３に記載のディスプレイシステム。
（項目１５）
前記２つの部分はそれぞれ、異なる色の光によって形成される、項目１４に記載のディスプレイシステム。
（項目１６）
前記２つの部分は、前記眼の垂直軸を横断して延在するように構成され、前記２つの部分は、水平軸に沿って、対向方向に延在し、Ｖ形状を形成する、項目１４に記載のディスプレイシステム。
（項目１７）
前記光パターンは、複数の一連の光の列を備える、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１８）
異なる光の列は、異なる発散量を有する光のビームを備える、項目１７に記載のディスプレイシステム。
（項目１９）
光の列は、光の収束ビームを備え、他の光の列は、光のコリメートされたビームを備える、項目１８に記載のディスプレイシステム。
（項目２０）
光の列は、光の発散ビームを備える、項目１８に記載のディスプレイシステム。
（項目２１）
前記光の列は、前記眼の水平軸に対して９０°未満の角度を画定する、項目１７に記載のディスプレイシステム。
（項目２２）
前記光検出器の位置は、前記眼を中心として矩形の角を画定する、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目２３）
前記光検出器は、光検出器の線形アレイを画定する、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目２４）
前記動作はさらに、前記光パターンの持続的走査を前記眼の第１の部分と前記眼の第２の部分との間の軸上に生じさせることを含む、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目２５）
前記軸は、前記第１の部分が、前記眼の最左または最右部分であり、前記第２の部分が、前記眼の前記最左または最右部分の他方であるような前記眼の水平軸である、項目２４に記載のディスプレイシステム。
（項目２６）
前記眼姿勢を決定することは、
前記光強度パターンの順方向通過を算出することを介して、機械学習モデルを適用することであって、前記機械学習モデルの出力は、眼姿勢を示す、こと
を含む、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目２７）
前記眼姿勢を決定することは、
記憶された光強度パターンを識別する情報にアクセスすることであって、前記記憶された光強度パターンは、個別の眼姿勢と関連付けられる、ことと、
前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することと、
前記比較に基づいて、前記眼姿勢を識別することと
を含む、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目２８）
前記光検出器は、光ダイオードであり、前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することは、電流の山および／または谷の位置を比較することに基づき、前記位置は、前記眼上の前記光学パターンの場所を示す、項目２６に記載のディスプレイシステム。
（項目２９）
前記動作はさらに、
前記ユーザの瞳孔間距離を決定することと、
前記決定された瞳孔間距離に基づいて、前記眼を横断した走査距離を決定し、前記光パターンを走査することと、
前記眼を横断した前記走査距離にわたる前記光パターンを走査することと
を含む、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目３０）
前記動作はさらに、前記光強度パターンに基づいて、前記眼の虹彩および瞳孔の一方または両方を検出することを含む、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目３１）
前記眼の前記虹彩および瞳孔の一方または両方を検出することは、前記眼の前記虹彩および瞳孔の一方または両方のサイズを決定することを含む、項目３０に記載のディスプレイシステム。
（項目３２）
前記眼の前記虹彩および瞳孔の一方または両方を検出することは、前記眼の前記虹彩および瞳孔の一方または両方の位置を決定することを含む、項目３０に記載のディスプレイシステム。
（項目３３）
前記動作はさらに、前記眼のサッカード速度を決定することを含む、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目３４）
光を前記ユーザの眼に出力し、前記仮想コンテンツを形成するように構成される外部結合光学要素を備える導波管をさらに備える、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目３５）
前記導波管は、導波管のスタックのうちの１つであり、前記スタックのいくつかの導波管は、前記スタックの他の導波管の外部結合光学要素と異なる量の波面発散を伴う光を出力するように構成される外部結合光学要素を有し、前記異なる量の波面発散は、異なる深度面に対応する、項目２９に記載のディスプレイシステム。
（項目３６）
１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される方法であって、前記ディスプレイシステムは、少なくとも部分的に、ユーザの眼の眼姿勢に基づいて、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成され、前記方法は、
光パターンが前記眼を横断して移動するように、前記眼上に指向される光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の眼姿勢を決定することであって、前記眼姿勢は、前記眼の配向を表す、ことと
を含む、方法。
（項目３７）
前記光パターンの位置を調節することは、前記光パターンが、軸に沿って、前記眼の第１の部分から前記眼の第２の部分に移動されるように、移動可能ミラーを移動させることを含む、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記移動可能な反射体は、回折格子を備え、前記回折格子は、前記光源からの光の入射ビームを、複数の光のビームを含む光パターンに変換するように構成される、項目３７に記載の方法。
（項目３９）
前記移動可能ミラーを移動させることは、その上に前記回折格子が位置付けられる微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラーを回転させることを含む、項目３７に記載の方法。
（項目４０）
前記第１の部分は、前記軸に沿った前記虹彩の末端を表し、前記第２の部分は、前記虹彩の対向末端を表す、項目３７に記載の方法。
（項目４１）
前記軸は、水平軸である、項目３７に記載の方法。
（項目４２）
前記光パターンは、前記眼の下側部分から前記眼の上側部分まで、垂直軸に沿って延在する、項目３６に記載の方法。
（項目４３）
前記光パターンは、２つの部分を備え、各部分は、垂直軸に沿って延在し、前記２つの部分は、水平方向に沿って、対向方向に延在し、Ｖ形状を形成する、項目４２に記載の方法。
（項目４４）
前記眼姿勢を決定することは、
前記光強度パターンの順方向通過を算出することを介して、機械学習モデルを適用することであって、前記機械学習モデルの出力は、眼姿勢を示す、こと
を含む、項目３６に記載の方法。
（項目４５）
前記眼姿勢を決定することは、
記憶された光強度パターンを識別する情報にアクセスすることであって、前記記憶された光強度パターンは、個別の眼姿勢と関連付けられる、ことと、
前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することと、
前記比較に基づいて、前記眼姿勢を識別することと
を含む、項目３６に記載の方法。
（項目４６）
前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することは、前記光強度パターン内の山および／または谷の位置を比較することに基づく、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
非一過性コンピュータ記憶媒体であって、前記非一過性コンピュータ記憶媒体は、命令を記憶しており、前記命令は、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、前記１つまたはそれを上回るプロセッサに、
光パターンが前記眼を横断して移動するように、ユーザの眼上に指向される光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の眼姿勢を決定することであって、前記眼姿勢は、前記眼の配向を表す、ことと
を含む動作を実施させる、非一過性コンピュータ記憶媒体。
（項目４８）
前記動作はさらに、
回折格子を有する反射体を介して、前記光パターンの投影を前記眼に生じさせること
を含む、項目４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目４９）
前記回折格子の配向は、前記光パターンが前記眼の第１の部分から前記眼の第２の部分に移動されるように調節される、項目４８に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５０）
前記第１の部分は、前記虹彩の末端を表し、前記第２の部分は、前記虹彩の対向末端を表す、項目４９に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５１）
前記光パターンは、垂直軸に沿って、前記眼の下側部分から前記眼の上側部分まで延在する、項目４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５２）
前記光部分は、２つの部分を備え、各部分は、垂直軸に沿って、前記眼を横断して延在し、前記２つの部分は、水平軸に沿って、対向方向に延在する、項目５１に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５３）
前記回折格子の配向を調節することは、その上に前記回折格子が位置付けられる微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラーの回転を制御することを含む、項目４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５４）
前記眼姿勢を決定することは、
前記光強度パターンの順方向通過を算出することを介して、機械学習モデルを適用することであって、前記機械学習モデルの出力は、眼姿勢を示す、こと
を含む、項目４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５５）
前記眼姿勢を決定することは、
記憶された光強度パターンを識別する情報にアクセスすることであって、前記記憶された光強度パターンは、個別の眼姿勢と関連付けられる、ことと、
前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することと、
前記比較に基づいて、前記眼姿勢を識別することと
を含む、項目４７に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５６）
前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することは、山および／または谷の位置を比較することに基づく、項目５５に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目５７）
仮想コンテンツをユーザに提示するように構成されるディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
光を出力するように構成される光源と、
前記出力された光を前記ユーザの眼に反射させ、前記眼を横断して前記光から形成されるパターンを走査するように構成される移動可能な反射体と、
前記眼を横断して走査される前記光の反射を検出するように構成される複数の光検出器と、
１つまたはそれを上回るプロセッサであって、
前記光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記眼を横断した前記反射された光の走査の間に取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の生理学的特徴のサイズおよび位置の一方または両方を決定することと
を含む動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサと
を備える、ディスプレイシステム。
（項目５８）
前記生理学的特徴は、前記眼の瞳孔である、項目５７に記載のディスプレイシステム。
（項目５９）
前記動作はさらに、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の虹彩と瞳孔との間の第１の界面を決定すること
を含む、項目５８に記載のディスプレイシステム。
（項目６０）
前記第１の界面を決定することは、前記光強度パターン内の山および／または谷の位置に基づく、項目５９に記載のディスプレイシステム。
（項目６１）
前記動作はさらに、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の前記虹彩と前記瞳孔との間の第２の界面を決定すること
を含む、項目５９に記載のディスプレイシステム。
（項目６２）
前記瞳孔のサイズは、前記第１の界面および前記第２の界面に基づいて決定される、項目６１に記載のディスプレイシステム。
（項目６３）
前記生理学的特徴は、前記瞳孔であり、前記瞳孔の位置は、前記瞳孔中心に基づいて決定され、前記中心は、前記第１の界面および前記第２の界面に基づいて識別される、項目６１に記載のディスプレイシステム。
（項目６４）
前記生理学的特徴は、前記眼の虹彩と瞳孔との間の界面であり、前記ディスプレイシステムは、前記界面の位置を決定する、項目５７に記載のディスプレイシステム。
（項目６５）
１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される方法であって、前記ディスプレイシステムは、少なくとも部分的に、ユーザの眼の眼姿勢に基づいて、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成され、前記方法は、
光パターンが前記眼を横断して移動するように、前記眼上に指向される光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の生理学的特徴のサイズおよび／または位置を決定することと
を含む、方法。
（項目６６）
前記生理学的特徴は、前記眼の瞳孔である、項目６５に記載の方法。
（項目６７）
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の虹彩と瞳孔との間の第１の界面を決定すること
をさらに含む、項目６６に記載の方法。
（項目６８）
前記第１の界面を決定することは、前記光強度パターン内の山および／または谷の位置に基づく、項目６７に記載の方法。
（項目６９）
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の前記虹彩と前記瞳孔との間の第２の界面を決定すること
をさらに含む、項目６８に記載の方法。
（項目７０）
前記生理学的特徴は、前記瞳孔であり、前記瞳孔のサイズは、前記第１の界面および前記第２の界面に基づく、項目６９に記載の方法。
（項目７１）
前記生理学的特徴は、前記瞳孔であり、前記瞳孔の位置は、前記瞳孔中心に基づき、前記中心は、前記第１の界面および前記第２の界面に基づいて識別される、項目６９に記載の方法。
（項目７２）
前記生理学的特徴は、前記眼の虹彩と瞳孔との間の界面であり、前記ディスプレイシステムは、前記界面の位置を決定する、項目６５に記載の方法。
（項目７３）
非一過性コンピュータ記憶媒体であって、前記非一過性コンピュータ記憶媒体は、命令を記憶しており、前記命令は、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、前記１つまたはそれを上回るプロセッサに、
光パターンが前記眼を横断して移動するように、ユーザの眼上に指向される光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の生理学的特徴のサイズおよび／または位置を決定することと
を含む動作を実施させる、非一過性コンピュータ記憶媒体。
（項目７４）
前記動作はさらに、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の虹彩と瞳孔との間の第１の界面を決定すること
を含む、項目７３に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目７５）
前記界面を決定することは、前記光強度パターン内の山および／または谷の位置に基づく、項目７４に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目７６）
前記動作はさらに、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の前記虹彩と前記瞳孔との間の第２の界面を決定すること
を含む、項目７４に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目７７）
前記生理学的特徴は、前記瞳孔であり、前記瞳孔のサイズは、前記第１の界面および前記第２の界面に基づいて決定される、項目７６に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目７８）
前記生理学的特徴は、前記瞳孔であり、前記瞳孔の位置は、前記瞳孔中心に基づき、前記中心は、前記第１の界面および前記第２の界面に基づいて識別される、項目７６に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目７９）
前記生理学的特徴は、前記眼の虹彩と瞳孔との間の界面であり、前記ディスプレイシステムは、前記界面の位置を決定する、項目７３に記載のコンピュータ記憶媒体。
（項目８０）
仮想コンテンツをユーザに提示するように構成されるディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
光を出力するように構成される光源と、
前記出力された光を前記ユーザの眼に反射させ、前記眼を横断して前記光から形成されるパターンを走査するように構成される移動可能な反射体と、
前記眼を横断して走査される前記光の反射を検出するように構成される複数の光検出器と、
１つまたはそれを上回るプロセッサであって、
前記光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記眼を横断した前記反射された光の走査の間に取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の回転の速度を決定することと
を含む動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサと
を備える、ディスプレイシステム。
（項目８１）
前記眼の回転の速度を決定することは、前記眼のサッカード速度を決定することを含む、項目８０に記載のディスプレイシステム。
（項目８２）
前記動作はさらに、前記サッカード速度に基づいて、前記眼の姿勢を予測することを含む、項目８１に記載のディスプレイシステム。
（項目８３）
１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される方法であって、前記ディスプレイシステムは、少なくとも部分的に、ユーザの眼の眼姿勢に基づいて、仮想コンテンツをユーザに提示するように構成され、前記方法は、
光パターンが前記眼を横断して移動するように、前記眼上に指向される光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の回転の速度を決定することと
を含む、方法。
（項目８４）
非一過性コンピュータ記憶媒体であって、前記非一過性コンピュータ記憶媒体は、命令を記憶しており、前記命令は、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、前記１つまたはそれを上回るプロセッサに、
光パターンが前記眼を横断して移動するように、ユーザの眼上に指向される光パターンの位置を調節することと、
複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
前記光強度パターンに基づいて、前記眼の回転の速度を決定することと
を含む動作を実施させる、非一過性コンピュータ記憶媒体。
図１は、ＡＲデバイスを通した拡張現実（ＡＲ）場面のユーザのビューを図示する。
図２は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。
図３Ａ－３Ｃは、曲率半径と焦点半径との間の関係を図示する。
図４Ａは、ヒト視覚系の遠近調節－輻輳・開散運動応答の表現を図示する。
図４Ｂは、一対のユーザの眼の異なる遠近調節状態および輻輳・開散運動状態の実施例を図示する。
図４Ｃは、ディスプレイシステムを介してコンテンツを視認するユーザの上下図の表現の実施例を図示する。
図４Ｄは、ディスプレイシステムを介してコンテンツを視認するユーザの上下図の表現の別の実施例を図示する。
図５は、波面発散を修正することによって３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。
図７は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。
図８は、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。
図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、スタックされた導波管のセットの実施例の断面側面図を図示する。
図９Ｂは、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図を図示する。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。
図９Ｄは、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を図示する。
図１０Ａは、ユーザの眼姿勢を決定するためのシステムおよび技法の平面図を図示する。
図１０Ｂは、ユーザの眼をある光パターンで走査することと関連付けられる、例示的な反射された光強度パターンを図示する。
図１１は、眼姿勢を決定するためのディスプレイシステム内の光検出器の例示的位置付けを図示する。
図１２は、ユーザの眼の眼姿勢を決定するためのプロセスの例示的フローチャートを図示する。
図１３Ａ－１３Ｃは、ユーザの眼上に投影され、それを横断して走査される、光パターンの実施例を図示する。 図１３Ａ－１３Ｃは、ユーザの眼上に投影され、それを横断して走査される、光パターンの実施例を図示する。 図１３Ａ－１３Ｃは、ユーザの眼上に投影され、それを横断して走査される、光パターンの実施例を図示する。
図１４Ａ－１４Ｃは、図１３Ａ－１３Ｃに示される眼と異なる姿勢におけるユーザの眼を伴う、ユーザの眼上に投影され、それを横断して走査される、光パターンの別の実施例を図示する。 図１４Ａ－１４Ｃは、図１３Ａ－１３Ｃに示される眼と異なる姿勢におけるユーザの眼を伴う、ユーザの眼上に投影され、それを横断して走査される、光パターンの別の実施例を図示する。 図１４Ａ－１４Ｃは、図１３Ａ－１３Ｃに示される眼と異なる姿勢におけるユーザの眼を伴う、ユーザの眼上に投影され、それを横断して走査される、光パターンの別の実施例を図示する。
図１５は、ユーザの眼を横断して走査するための光パターンの実施例を図示する。
図１６は、ユーザの眼を横断して走査するための光パターンの別の実施例を図示する。
図１７Ａ－１７Ｃは、ユーザの眼姿勢を決定するための光パターンを生成するための２つの光源の使用を図示する。 図１７Ａ－１７Ｃは、ユーザの眼姿勢を決定するための光パターンを生成するための２つの光源の使用を図示する。 図１７Ａ－１７Ｃは、ユーザの眼姿勢を決定するための光パターンを生成するための２つの光源の使用を図示する。
図１８Ａは、眼と関連付けられる生理学的情報を決定するためのプロセスの例示的フローチャートを図示する。
図１８Ｂ－Ｄは、１つまたはそれを上回る生理学的特徴と関連付けられる、サイズおよび／または位置情報を決定する実施例を図示する。 図１８Ｂ－Ｄは、１つまたはそれを上回る生理学的特徴と関連付けられる、サイズおよび／または位置情報を決定する実施例を図示する。 図１８Ｂ－Ｄは、１つまたはそれを上回る生理学的特徴と関連付けられる、サイズおよび／または位置情報を決定する実施例を図示する。
詳細な説明
ＡＲおよび／またはＶＲシステムは、仮想コンテンツをユーザまたは視認者に表示し得る。例えば、本コンテンツは、例えば、アイウェアの一部として、画像情報をユーザの眼に投影する、頭部搭載型ディスプレイ上に表示されてもよい。加えて、本システムが、ＡＲシステムである場合、ディスプレイはまた、周囲環境からの光をユーザの眼に透過させ、その周囲環境のビューを可能にし得る。本明細書で使用されるように、「頭部搭載型」または「頭部搭載可能」ディスプレイは、視認者またはユーザの頭部上に搭載され得る、ディスプレイであることを理解されたい。そのようなディスプレイは、ディスプレイシステムの一部を形成すると理解され得る。
視覚的に現実的仮想コンテンツを提供するために、ディスプレイシステムが、ユーザの眼を正確に追跡（例えば、監視）することが有利である。例えば、各眼の配向（本明細書では、眼姿勢と称される）に関する正確な決定は、提示される仮想コンテンツの現実性を向上させ得る。実際、仮想場面（例えば、図１に図示される拡張現実場面１０）は、場面に関する「レンダリングカメラ」として割り当てられる、ユーザの眼に基づいて、ディスプレイシステムによってレンダリングされてもよい。例えば、ユーザの眼の中心は、レンダリングカメラとして割り当てられてもよい。したがって、仮想場面内の仮想コンテンツの場所は、その眼の視線方向および輻輳・開散運動とともに、ユーザの眼の中心に結び付けられてもよい。ユーザが、その眼を移動させ、例えば、仮想コンテンツまたは実世界コンテンツを視認するにつれて、ディスプレイシステムは、適宜、仮想コンテンツを調節してもよい。したがって、ユーザの眼を追跡するための向上された技法は、そのようなディスプレイシステムの機能性を実質的に向上させ、ユーザのためのより良好な視認体験を提供し得る。
ユーザの眼を追跡することは、ユーザの眼球の輻輳・開散運動、視線方向、個別の中心等を決定することを含み得る。これらの決定のうちの少なくともいくつかは、ユーザの眼に関する個別の眼姿勢の識別に基づいてもたらされ得る。例えば、眼の配向に基づいて、ディスプレイシステムは、眼から延在する、軸（例えば、光学および／または視軸）を決定してもよい。本軸は、ユーザの眼の視線方向を表し得る。ユーザの眼の両方に関する眼姿勢を使用して、ディスプレイシステムは、ユーザの眼が輻輳している、３次元空間内の場所を識別してもよい。
視線方向追跡は、ユーザに表示するための仮想コンテンツを決定するために利用されてもよいことを理解されたい。例えば、実世界に結び付けられる、仮想コンテンツは、ユーザが見ている場所を追跡することによって、実世界との正しい対応を提供するように調節されてもよい。加えて、仮想コンテンツを異なる深度面上に提供する、ディスプレイシステムでは、ユーザの眼が輻輳している点は、その上に仮想コンテンツを表示するための適切な深度面を決定するために利用されてもよい。
眼姿勢を決定するためのいくつかの既存の技法は、眼姿勢に対する更新が制約され得るように、追跡速度において限定されている。これは、表示されるべきコンテンツを更新する際、望ましくない待ち時間またはジッタを生じさせ得る。加えて、眼姿勢を決定するためのいくつかの既存の技法は、高電力要件を有する。また、いくつかの既存の技法は、ハードウェアおよび／または光学構造を要求し、これは、望ましくないことに、そのようなハードウェアまたはシステムを伴うディスプレイシステムを形成するための製造プロセスの複雑性を増加させる。
例えば、カメラおよび捕捉された画像の分析を利用して、眼姿勢を決定する、眼追跡システムは、望ましくないことに、追跡速度において制約され得、大量の電力を利用し得、カメラおよび光源の複雑かつ精密な配列を要求し得る。そのようなカメラベースのシステムは、いくつかの発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用して、光をユーザの眼に投影し得る。ＬＥＤは、ＬＥＤからの光が、ユーザの眼の特定の部分（例えば、瞳孔）から反射されるように、ディスプレイシステム上に位置付けられてもよい。カメラが、眼を結像し、反射された光の位置を決定するように、ディスプレイシステム上に位置付けられてもよい。ユーザが、その眼を移動させる（例えば、眼姿勢を変化させる）につれて、反射された光の画像および位置も同様に、変化する。眼の捕捉された画像の分析に基づいて、ディスプレイシステムは、眼姿勢を決定してもよい。
上記に説明される例示的技法は、ユーザの眼姿勢の正確な決定を可能にし得る。しかしながら、それらは、ある技術的課題を提示する。例えば、眼追跡速度は、カメラが画像を捕捉および処理することが可能である、レート（例えば、６０Ｈｚのレート）によって限定され得る。追跡速度に関する制約は、実施例として、それに対して現在決定されている眼姿勢が依拠され得る、範囲を限定し得る。実施例として、眼のある迅速な移動（例えば、サッカード移動）の間、追跡速度は、表示されるコンテンツが、例えば、ユーザの眼の視線方向または輻輳・開散運動に合致し得ないほど、眼の移動に遅れ得る。加えて、追跡速度に関する限界は、ある視覚的アーチファクトを導入し得る。例えば、ジッタが、仮想コンテンツを提示するとき、導入され得る。ジッタは、少なくとも部分的に、仮想コンテンツが表示されるにつれて、決定された眼姿勢が周期的に不正確であることによって引き起こされ得る。
仮想コンテンツを提示する際の上記に説明される課題に加え、姿勢決定のための既存のカメラ結像ベースの技法は、電気および機械的課題を有し得る。電気制約に関して、電力引出量が、高くあり得る。実際、複数の光源が、駆動されることが要求され、カメラ（例えば、赤外線カメラ）が、ユーザの眼の画像を捕捉するために要求される。画像情報の複雑性に起因して、追加される処理側面が存在し、これは、各画像を分析するために電力を要求する。本電力要件は、仮想コンテンツを提示するために必要な電力を追加する。したがって、そのようなカメラ結像ベースの技法を使用する、ディスプレイの可搬性およびバッテリ寿命は、望ましくないほど低くなり得る。機械的制約に関して、ＬＥＤおよびカメラを位置付けることと関連付けられる、複雑性が存在し得る。例えば、ＬＥＤは、それらが光をユーザの眼のある位置上に投影するように、整合される必要があり得る。別の実施例として、カメラは、その中でＬＥＤの全部または一部が、眼姿勢にかかわらず、ユーザの眼の各画像内で可視である、画像を取得するように、整合される必要があり得る。
本明細書に議論されるように、種々の実施形態は、ユーザの眼を追跡するための向上された技法およびシステムを提供し、有利なこととして、上記の技術的懸念のうちの１つまたはそれを上回るものに対処する。例えば、眼追跡技法は、著しく高速（例えば、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ等）において追跡することを有効にし得る。いくつかの実施形態では、本明細書に説明される眼追跡技法は、眼あたり１つのみの光源を使用してもよい。例えば、ダイオード（例えば、垂直共振器面発光レーザダイオード）または他の発光デバイスが、１つまたはそれを上回る眼のために使用されてもよい。カメラの要件と対照的に、本明細書に説明される技法は、閾値数の光検出器（例えば、光ダイオード、フォトトランジスタ等）を使用して、眼を結像するのではなく、反射された入射光の量を検出し、本反射された光によって提供される光強度信号を処理してもよい。したがって、電力要件は、実質的により少なくあり得る（例えば、１桁またはそれを上回って少ない）。加えて、ダイオードおよび光検出器の位置付けは、姿勢検出が、捕捉された画像内の反射された光の精密な場所の画像分析ではなく、経時的に検出された光強度のパターンに基づくため、上記に説明される技法と比較して、より実質的に単純であり得る。
ユーザの眼に関する眼姿勢を決定するために、本明細書に説明される技法は、ユーザの眼を横断して、特定の光パターン等の光を走査し得る。実施例として、光パターンは、それが、水平軸（ユーザの左および右眼の中心を通して延在すると理解され得る）に沿って、ユーザの眼を横断して走査（例えば、掃引）するように、投影されてもよい。いくつかの実施形態では、光パターンは、ユーザの眼にわたって、９０°の角度未満に垂直に延在する、線を形成する、光の線または複数の光スポットを含んでもよい。例えば、光パターンは、ユーザの眼の下側部分から眼の上側部分まで垂直に延在してもよい。本光パターンは、次いで、それが、ユーザの眼またはその一部の幅を走査するように、水平軸に沿って移動されてもよい。いくつかの他の実施形態では、ユーザの眼を横断して光パターンを走査することは、ユーザの眼の高さを横断して、垂直軸に沿って、光パターンを移動させることを伴ってもよい。
下記に説明されるであろうように、移動可能反射体（例えば、微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラー）が、光パターンの走査を生じさせるために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、移動可能反射体は、回折格子を有してもよい。光源からの光は、特定の光パターンが作成されるように、回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｇｒａｔｉｎｇ（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇとも称される））に指向されてもよい。移動可能反射体は、次いで、光パターンが、上記に説明されるように、ユーザの眼を横断して走査されるように、１つまたはそれを上回る軸を中心として移動（例えば、回転）してもよい。いくつかの実施形態では、移動可能反射体は、単一軸を中心として移動してもよい。例えば、いくつかのそのような実施形態では、移動可能反射体は、１次元ＭＥＭＳミラーであってもよく、採用される光パターンは、少なくとも１つの他の次元において、空間的に変動してもよい。
いくつかの実施形態では、光パターンは、「Ｖ」パターンであってもよい。そのような光パターンの実施例は、図１０Ａ－１０Ｂに図示され、さらに本明細書に詳細に説明される。本例示的パターンは、２つの部分を含んでもよく、これはそれぞれ、垂直軸に沿って、ユーザの眼の下側部分から上側部分まで延在する。しかしながら、各部分は、ユーザの眼の異なる水平部分を横断して延在してもよい。例えば、各部分は、同一下側部分から対向水平方向に延在する、角度付けられた線であってもよい（例えば、光パターンの２つの部分は、「Ｖ」を形成し得る）。
別の実施例として、光パターンの第１の部分は、ユーザの眼を横断して、水平に走査されてもよく、次いで、光パターンの第２の部分もまた、ユーザの眼を横断して、水平に走査されてもよい。第１および第２の部分は、いくつかの実施形態では、「Ｖ」パターンの２つの辺であってもよい。例えば、第１の部分は、上側端が、眼を横断して、第１の部分の下側端（本明細書では、「アルファ」部分と称される）につながるように、「Ｖ」の右辺であってもよい。光パターンの第２の部分（「Ｖ」の左辺）は、同様に、下側端が、第２の部分の上側端（本明細書では、「ベータ」部分と称される）につながるように、ユーザの眼を横断して、水平に走査されてもよい。第１および第２の部分は、異なる方向に延在することを理解されたい。いくつかの実施形態では、「Ｖ」形状は、反転され、「Λ」形状をとってもよい。
他の光パターンも、使用されてもよく、本明細書の本開示の範囲内に該当することを理解されたい。いくつかの実施形態では、反射体は、光源からの光が入射する、回折格子に応じて、異なる光パターンを提供する、複数の回折格子を有してもよい。
ユーザの眼は、移動可能反射体によってその上に指向される、光パターンを反射させ得る。眼姿勢を決定するために、ディスプレイシステムは、光検出器を使用して、反射と関連付けられる情報（例えば、光検出器上に入射する光の強度）を測定してもよい。実施例として、ディスプレイシステムは、光ダイオードを使用して、受光された光を個別の電流に変換してもよい。これらの光ダイオードは、好ましくは、眼に対して異なる位置において、ディスプレイシステム上にあり得る。光ダイオードの例示的配向は、図１１に図示される。異なる場所に位置する、各光ダイオードは、眼からの異なる反射された光を受光し、異なる受光された光を異なるパターンまたは光パターンが眼を横断して走査されるにつれた電流対時間のプロットに変換する。参照を容易にするために、光パターンが眼を横断して走査されるにつれて、異なる時点において光検出器によって検出された反射された光の強度は、本明細書では、光強度パターンと称される。いくつかの実施形態では、光強度パターンは、走査の間、異なる時点または異なる位置において電流によって画定される、またはそこから導出される、パターンに対応し得、反射された光は、光を電流に変換する、光センサ（例えば、光ダイオード）によって検出される。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム内の光検出器のうちの１つまたはそれを上回るものはそれぞれ、電気的に結合され、個別の光検出器上に入射する光の強度を示す、電圧を生成してもよい。これらの実施形態のうちの少なくともいくつかでは、１つまたはそれを上回る光ダイオード、フォトトランジスタ、および／またはフォトレジスタが、ディスプレイシステム内の光検出器として使用されてもよい。
したがって、ユーザの眼を横断した光パターンの走査毎に、多数の結果として生じる光強度パターンが存在し得、各パターンは、異なる光検出器によって検出される。本明細書に議論されるように、ディスプレイシステムは、これらの光強度パターンを使用して、ユーザの眼に関する眼姿勢を決定してもよい。ユーザの眼の異なる部分は、光を異なるように反射させ得る（眼の形状における非対称性および／または眼の異なる部分の組成における差異に起因して）ことを理解されたい。したがって、ユーザの眼の所与の配向に関して、異なる光検出器から取得される光強度パターンの結果として生じる集合は、実質的に一意であり得る。すなわち、所与の眼姿勢は、光強度パターンの集合によって画定された一意の「シグネチャ」のセットを有し得る。閾値数のこれらの光強度パターンを使用して、ディスプレイシステムは、光強度パターンと関連付けられる眼姿勢を決定することによって、眼姿勢を決定してもよい。
いくつかの実施形態では、光強度パターンは、眼を横断した通過あたり複数の異なる差動信号を効率的に提供するために、異なる性質を有する、光を含み得る。例えば、パターンの光は、それぞれ、例えば、異なる波長または異なる偏光を有する、複数の光の列を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光の各列は、複数の光のビーム、例えば、ビームを収束させることによって形成される、光の列、コリメートされたビームによって形成される、光の列、および／または発散ビームによって形成される、光の列を含んでもよい。
眼姿勢を決定するために、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、光強度パターンと眼姿勢を相関させるために使用可能である、記憶された情報にアクセスしてもよい。例えば、機械学習モデルが、光強度パターンの入力に基づいて、眼姿勢を決定するために使用されてもよい。随意に、記憶された情報は、ある眼姿勢と関連付けられることが既知である、光強度パターンを表し得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、光強度パターンを分析することに基づいて、眼姿勢を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、光強度パターン内に表されるような山、谷、曲率等を使用して、眼姿勢を確認してもよい。本実施例では、ディスプレイシステムは、異なる光強度パターン間で相関させ、眼姿勢を決定してもよい。
したがって、種々の実施形態は、改良を提供し、ディスプレイシステム内の眼追跡または眼姿勢決定と関連付けられる、技術的課題に対処する。上記に説明されるように、本明細書に説明される技法は、技術的効率性を可能にし得る。例えば、眼姿勢が決定される、周波数またはレートは、増加され得る。本増加された周波数は、ディスプレイシステムを使用するとき、改良された視覚的忠実性、現実性、および視認快適性を可能にし得る。加えて、電力要件および機械的整合複雑性も、低減され得る。
有利なこととして、光強度パターンは、付加的情報を含有し、これが、他の目的のためにも使用され得ることを理解されたい。例えば、本明細書に議論されるように、眼の異なる部分（例えば、強膜、虹彩、および瞳孔）は、異なる反射率を有し、これは、異なるレベルの反射された光強度を提供する。これらの異なる反射された強度は、眼の生理学的特徴（例えば、虹彩および／または瞳孔）の位置および／またはサイズを決定するために利用されてもよい。加えて、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、眼移動の速度、例えば、サッカードの速度を決定し得、これは、サッカード後の眼の位置を予測するために有用であり得る。いくつかの実施形態では、本予測は、検出された眼姿勢に関するチェックとして利用されてもよい。
ここで、同様の参照番号が全体を通して同様の部分を指す、図面を参照する。別様に示されない限り、図面は、概略であって、必ずしも、正確な縮尺で描かれていない。
例示的ディスプレイシステム
図２は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。ユーザの眼は、離間されており、空間内の実オブジェクトを見ているとき、各眼は、オブジェクトの若干異なるビューを有し、オブジェクトの画像を各眼の網膜上の異なる場所に形成し得ることを理解されたい。これは、両眼視差と称され得、ヒト視覚系によって、深度の知覚を提供するために利用され得る。従来のディスプレイシステムは、仮想オブジェクトが所望の深度における実オブジェクトであるように各眼によって見えるであろう仮想オブジェクトのビューに対応する、眼２１０、２２０毎に１つの同一仮想オブジェクトの若干異なるビューを伴う２つの明確に異なる画像１９０、２００を提示することによって、両眼視差をシミュレートする。これらの画像は、ユーザの視覚系が深度の知覚を導出するために解釈し得る、両眼キューを提供する。
図２を継続して参照すると、画像１９０、２００は、ｚ－軸上で距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。ｚ－軸は、その眼が視認者の直前の光学無限遠におけるオブジェクトを固視している状態の視認者の光学軸と平行である。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０から固定距離にある。それぞれ、眼２１０、２２０に提示される画像内の仮想オブジェクトの若干異なるビューに基づいて、眼は、必然的に、オブジェクトの画像が眼のそれぞれの網膜上の対応する点に来て、単一両眼視を維持するように回転し得る。本回転は、眼２１０、２２０のそれぞれの視線を仮想オブジェクトが存在するように知覚される空間内の点上に収束させ得る。その結果、３次元画像の提供は、従来、ユーザの眼２１０、２２０の輻輳・開散運動を操作し得、ヒト視覚系が深度の知覚を提供するように解釈する、両眼キューを提供することを伴う。
しかしながら、深度の現実的かつ快適な知覚の生成は、困難である。眼からの異なる距離におけるオブジェクトからの光は、異なる発散量を伴う波面を有することを理解されたい。図３Ａ－３Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼２１０との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図３Ａ－３Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散する。逆に言えば、距離が増加するにつれて、光線は、よりコリメートされる。換言すると、点（オブジェクトまたはオブジェクトの一部）によって生成されるライトフィールドは、点がユーザの眼から離れている距離の関数である、球状波面曲率を有すると言えるであろう。曲率は、オブジェクトと眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図３Ａ－３Ｃおよび本明細書の種々の他の図に図示されるが、眼２１０に関する議論は、視認者の両眼２１０および２２０に適用され得る。
図３Ａ－３Ｃを継続して参照すると、視認者の眼が固視しているオブジェクトからの光は、異なる波面発散度を有し得る。異なる波面発散量に起因して、光は、眼の水晶体によって異なるように集束され得、これは、ひいては、水晶体に、異なる形状をとり、集束された画像を眼の網膜上に形成することを要求し得る。集束された画像が、網膜上に形成されない場合、結果として生じる網膜ぼけは、集束された画像が網膜上に形成されるまで、眼の水晶体の形状に変化を生じさせる、遠近調節のためのキューとして作用する。例えば、遠近調節のためのキューは、眼の水晶体を囲繞する毛様筋の弛緩または収縮を誘起し、それによって、レンズを保持する提靭帯に印加される力を変調し、したがって、固視されている画像の網膜ぼけが排除または最小限にされるまで、眼の水晶体の形状を変化させ、それによって、固視されているオブジェクトの集束された画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成し得る。眼の水晶体が形状を変化させるプロセスは、遠近調節と称され得、固視されているオブジェクトの集束された画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成するために要求される眼の水晶体の形状は、遠近調節状態と称され得る。
ここで図４Ａを参照すると、ヒト視覚系の遠近調節－輻輳・開散運動応答の表現が、図示される。オブジェクトを固視するための眼の移動は、眼にオブジェクトからの光を受光させ、光は、画像を眼の網膜のそれぞれ上に形成する。網膜上に形成される画像内の網膜ぼけの存在は、遠近調節のためのキューを提供し得、網膜上の画像の相対的場所は、輻輳・開散運動のためのキューを提供し得る。遠近調節するためのキューは、遠近調節を生じさせ、眼の水晶体がオブジェクトの集束された画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成する特定の遠近調節状態をとる結果をもたらす。一方、輻輳・開散運動のためのキューは、各眼の各網膜上に形成される画像が単一両眼視を維持する対応する網膜点にあるように、輻輳・開散運動移動（眼の回転）を生じさせる。これらの位置では、眼は、特定の輻輳・開散運動状態をとっていると言え得る。図４Ａを継続して参照すると、遠近調節は、眼が特定の遠近調節状態を達成するプロセスであると理解され得、輻輳・開散運動は、眼が特定の輻輳・開散運動状態を達成するプロセスであると理解され得る。図４Ａに示されるように、眼の遠近調節および輻輳・開散運動状態は、ユーザが別のオブジェクトを固視する場合、変化し得る。例えば、遠近調節された状態は、ユーザがｚ－軸上の異なる深度における新しいオブジェクトを固視する場合、変化し得る。
理論によって限定されるわけではないが、オブジェクトの視認者は、輻輳・開散運動および遠近調節の組み合わせに起因して、オブジェクトを「３次元」であると知覚し得ると考えられる。上記に記載されるように、２つの眼の相互に対する輻輳・開散運動移動（例えば、瞳孔が相互に向かって、またはそこから移動し、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するような眼の回転）は、眼の水晶体の遠近調節と密接に関連付けられる。正常条件下では、眼の水晶体の形状を変化させ、１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに焦点を変化させることは、自動的に、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」として知られる関係下、同一距離まで輻輳・開散運動における整合する変化を生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動における変化は、正常条件下、水晶体形状における整合する変化を誘起するであろう。
ここで図４Ｂを参照すると、眼の異なる遠近調節および輻輳・開散運動状態の実施例が、図示される。対の眼２２２ａは、光学無限遠におけるオブジェクトを固視する一方、対の眼２２２ｂは、光学無限遠未満におけるオブジェクト２２１を固視する。着目すべきこととして、各対の眼の輻輳・開散運動状態は、異なり、対の眼２２２ａは、まっすぐ指向される一方、対の眼２２２は、オブジェクト２２１上に収束する。各対の眼２２２ａおよび２２２ｂを形成する眼の遠近調節状態もまた、水晶体２１０ａ、２２０ａの異なる形状によって表されるように異なる。
望ましくないことに、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くのユーザは、これらのディスプレイにおける遠近調節と輻輳・開散運動状態との間の不整合に起因して、そのような従来のシステムを不快であると見出す、または奥行感を全く知覚しない場合がある。上記に記載されるように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、若干異なる画像を各眼に提供することによって、場面を表示する。そのようなシステムは、それらが、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供し、眼の輻輳・開散運動状態に変化を生じさせるが、それらの眼の遠近調節状態に対応する変化を伴わないため、多くの視認者にとって不快である。むしろ、画像は、眼が全ての画像情報を単一遠近調節状態において視認するように、ディスプレイによって眼から固定距離に示される。そのような配列は、遠近調節状態における整合する変化を伴わずに輻輳・開散運動状態に変化を生じさせることによって、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に逆らう。本不整合は、視認者不快感を生じさせると考えられる。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な整合を提供する、ディスプレイシステムは、３次元画像のより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し得る。
理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼は、典型的には、有限数の深度面を解釈し、深度知覚を提供することができると考えられる。その結果、知覚された深度の高度に真実味のあるシミュレーションが、眼にこれらの限定数の深度面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって達成され得る。いくつかの実施形態では、異なる提示は、輻輳・開散運動のためのキューおよび遠近調節するための整合するキューの両方を提供し、それによって、生理学的に正しい遠近調節－輻輳・開散運動整合を提供してもよい。
図４Ｂを継続して参照すると、眼２１０、２２０からの空間内の異なる距離に対応する、２つの深度面２４０が、図示される。所与の深度面２４０に関して、輻輳・開散運動キューが、眼２１０、２２０毎に適切に異なる視点の画像を表示することによって提供されてもよい。加えて、所与の深度面２４０に関して、各眼２１０、２２０に提供される画像を形成する光は、その深度面２４０の距離におけるある点によって生成されたライトフィールドに対応する波面発散を有してもよい。
図示される実施形態では、点２２１を含有する、深度面２４０のｚ－軸に沿った距離は、１ｍである。本明細書で使用されるように、ｚ－軸に沿った距離または深度は、ユーザの眼の射出瞳に位置するゼロ点を用いて測定されてもよい。したがって、１ｍの深度に位置する深度面２４０は、眼が光学無限遠に向かって指向される状態における、それらの眼の光学軸上のユーザの眼の射出瞳から１ｍ離れた距離に対応する。近似値として、ｚ－軸に沿った深度または距離は、ユーザの眼の正面のディスプレイ（例えば、導波管の表面）から測定され、デバイスとユーザの眼の射出瞳との間の距離に関する値が加えられてもよい。その値は、瞳距離と呼ばれ、ユーザの眼の射出瞳と眼の正面のユーザによって装着されるディスプレイとの間の距離に対応し得る。実際は、瞳距離に関する値は、概して、全ての視認者に関して使用される、正規化された値であってもよい。例えば、瞳距離は、２０ｍｍであると仮定され得、１ｍの深度における深度面は、ディスプレイの正面の９８０ｍｍの距離にあり得る。
ここで図４Ｃおよび４Ｄを参照すると、整合遠近調節－輻輳・開散運動距離および不整合遠近調節－輻輳・開散運動距離の実施例が、それぞれ、図示される。図４Ｃに図示されるように、ディスプレイシステムは、仮想オブジェクトの画像を各眼２１０、２２０に提供してもよい。画像は、眼２１０、２２０に、眼が深度面２４０上の点１５上に収束する、輻輳・開散運動状態をとらせ得る。加えて、画像は、その深度面２４０における実オブジェクトに対応する波面曲率を有する光によって形成され得る。その結果、眼２１０、２２０は、画像がそれらの眼の網膜上に合焦する、遠近調節状態をとる。したがって、ユーザは、仮想オブジェクトを深度面２４０上の点１５にあるように知覚し得る。
眼２１０、２２０の遠近調節および輻輳・開散運動状態はそれぞれ、ｚ－軸上の特定の距離と関連付けられることを理解されたい。例えば、眼２１０、２２０からの特定の距離におけるオブジェクトは、それらの眼に、オブジェクトの距離に基づいて、特定の遠近調節状態をとらせる。特定の遠近調節状態と関連付けられる距離は、遠近調節距離Ａｄと称され得る。同様に、特定の輻輳・開散運動状態または相互に対する位置における眼と関連付けられる特定の輻輳・開散運動距離Ｖｄが、存在する。遠近調節距離および輻輳・開散運動距離が整合する場合、遠近調節と輻輳・開散運動との間の関係は、生理学的に正しいと言え得る。これは、視認者のために最も快適なシナリオであると見なされる。
しかしながら、立体視ディスプレイでは、遠近調節距離および輻輳・開散運動距離は、常時、整合しない場合がある。例えば、図４Ｄに図示されるように、眼２１０、２２０に表示される画像は、深度面２４０に対応する波面発散を伴って表示され得、眼２１０、２２０は、その深度面上の点１５ａ、１５ｂが合焦する、特定の遠近調節状態をとり得る。しかしながら、眼２１０、２２０に表示される画像は、眼２１０、２２０を深度面２４０上に位置しない点１５上に収束させる、輻輳・開散運動のためのキューを提供し得る。その結果、いくつかの実施形態では、遠近調節距離は、眼２１０、２２０の射出瞳から深度面２４０までの距離に対応し、一方で、輻輳・開散運動距離は、眼２１０、２２０の射出瞳から点１５までのより大きい距離に対応する。遠近調節距離は、輻輳・開散運動距離と異なる。その結果、遠近調節－輻輳・開散運動不整合が存在する。そのような不整合は、望ましくないと見なされ、不快感をユーザに生じさせ得る。不整合は、距離（例えば、Ｖｄ－Ａｄ）に対応し、ジオプタを使用して特徴付けられ得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、同一参照点が遠近調節距離および輻輳・開散運動距離のために利用される限り、眼２１０、２２０の射出瞳以外の参照点が、遠近調節－輻輳・開散運動不整合を決定するための距離を決定するために利用されてもよいことを理解されたい。例えば、距離は、角膜から深度面、網膜から深度面、接眼レンズ（例えば、ディスプレイデバイスの導波管）から深度面等で測定され得る。
理論によって限定されるわけではないが、ユーザは、不整合自体が有意な不快感を生じさせずに、依然として、最大約０．２５ジオプタ、最大約０．３３ジオプタ、および最大約０．５ジオプタの遠近調節－輻輳・開散運動不整合が生理学的に正しいと知覚し得ると考えられる。いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステム２５０、図６）は、約０．５ジオプタまたはそれ未満の遠近調節－輻輳・開散運動不整合を有する画像を視認者に提示する。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動不整合は、約０．３３ジオプタまたはそれ未満である。さらに他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動不整合は、約０．２５ジオプタまたはそれ未満であって、約０．１ジオプタまたはそれ未満を含む。
図５は、波面発散を修正することによって、３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。ディスプレイシステムは、画像情報でエンコードされた光７７０を受光し、その光をユーザの眼２１０に出力するように構成される、導波管２７０を含む。導波管２７０は、所望の深度面２４０上のある点によって生成されたライトフィールドの波面発散に対応する定義された波面発散量を伴って光６５０を出力してもよい。いくつかの実施形態では、同一量の波面発散が、その深度面上に提示される全てのオブジェクトのために提供される。加えて、ユーザの他方の眼は、類似導波管からの画像情報を提供され得るように図示されるであろう。
いくつかの実施形態では、単一導波管が、単一または限定数の深度面に対応する設定された波面発散量を伴う光を出力するように構成されてもよく、および／または導波管は、限定された範囲の波長の光を出力するように構成されてもよい。その結果、いくつかの実施形態では、複数またはスタックの導波管が、異なる深度面のための異なる波面発散量を提供し、および／または異なる範囲の波長の光を出力するために利用されてもよい。本明細書で使用されるように、深度面は、平坦であってもよい、または湾曲表面の輪郭に追従してもよいことを理解されたい。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ディスプレイシステム２５０は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を使用して、３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ２６０を含む。ディスプレイシステム２５０は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされてもよいことを理解されたい。加えて、導波管アセンブリ２６０はまた、接眼レンズとも称され得る。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、輻輳・開散運動するための実質的に連続キューおよび遠近調節するための複数の離散キューを提供するように構成されてもよい。輻輳・開散運動のためのキューは、異なる画像をユーザの眼のそれぞれに表示することによって提供されてもよく、遠近調節のためのキューは、選択可能な離散量の波面発散を伴う画像を形成する光を出力することによって提供されてもよい。換言すると、ディスプレイシステム２５０は、可変レベルの波面発散を伴う光を出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、波面発散の各離散レベルは、特定の深度面に対応し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの特定の１つによって提供されてもよい。
図６を継続して参照すると、導波管アセンブリ２６０はまた、複数の特徴３２０、３３０、３４０、３５０を導波管の間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、１つまたはそれを上回るレンズであってもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０および／または複数のレンズ３２０、３３０、３４０、３５０は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を伴って画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度面と関連付けられてもよく、その深度面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、導波管のための光源として機能してもよく、画像情報を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するために利用されてもよく、それぞれ、本明細書に説明されるように、眼２１０に向かって出力するために、各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成されてもよい。光は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００の出力表面４１０、４２０、４３０、４４０、４５０から出射し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の対応する入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００の中に投入される。いくつかの実施形態では、入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００はそれぞれ、対応する導波管の縁であってもよい、または対応する導波管の主要表面の一部（すなわち、世界５１０または視認者の眼２１０に直接面する導波管表面のうちの１つ）であってもよい。いくつかの実施形態では、光の単一ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、特定の導波管と関連付けられる深度面に対応する特定の角度（および発散量）において眼２１０に向かって指向される、クローン化されるコリメートされたビームの全体場を出力してもよい。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの単一の１つは、複数（例えば、３つ）の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。
いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００はそれぞれ、それぞれ対応する導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への投入のために画像情報を生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、例えば、画像情報を１つまたはそれを上回る光学導管（光ファイバケーブル等）を介して画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００によって提供される画像情報は、異なる波長または色（例えば、本明細書に議論されるような異なる原色）の光を含み得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光は、本明細書にさらに議論されるように、画像情報でエンコーディングされ、光プロジェクタシステム１０１０によって提供される。いくつかの実施形態では、光プロジェクタシステム１０１０は、１つまたはそれを上回る放出ピクセルアレイを備えてもよい。放出ピクセルアレイはそれぞれ、複数の発光ピクセルを備えてもよく、これは、可変強度および色の光を放出するように構成されることを理解されたい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、図式的に図示され、いくつかの実施形態では、これらの画像投入デバイスは、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の関連付けられるものの中に出力するように構成される、共通投影システム内の異なる光経路および場所を表し得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、導波管アセンブリ２６０の導波管は、導波管の中に投入された光をユーザの眼に中継しながら、理想的レンズとして機能し得る。本概念では、オブジェクトは、光プロジェクタシステム１０１０のピクセルアレイであってもよく、画像は、深度面上の画像であってもよい。
コントローラ５６０は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００および光投影システム１０１０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ２６０のうちの１つまたはそれを上回るものの動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ５６０は、ローカルデータ処理モジュール１４０の一部である。コントローラ５６０は、例えば、本明細書に開示される種々のスキームのいずれかに従って、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０への画像情報のタイミングおよび提供を調整する、プログラミング（例えば、非一過性媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、単一の一体型デバイスまたは有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ５６０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール１４０または１５０（図９Ｄ）の一部であってもよい。
図６を継続して参照すると、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要上部表面および底部表面およびそれらの主要上部表面と底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、各個別の導波管内で伝搬する光を導波管から再指向し、画像情報を眼２１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、外部結合光学要素はまた、光抽出光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内を伝搬する光が光抽出光学要素に衝打する場所において出力され得る。外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、例えば、本明細書にさらに議論されるような回折光学特徴を含む、格子であってもよい。説明を容易にし、図面を明確にするために、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、本明細書にさらに議論されるように、上部および／または底部主要表面に配置されてもよく、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の容積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、透明基板に取り付けられ、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、モノリシック材料片であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、その材料片の表面上および／または内部に形成されてもよい。
図６を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、光を出力し、特定の深度面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管２７０は、眼２１０にコリメートされた光（そのような導波管２７０の中に投入された）を送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管２８０は、眼２１０に到達し得る前に、第１のレンズ３５０（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。そのような第１のレンズ３５０は、眼／脳が、その次の上方の導波管２８０から生じる光を光学無限遠から眼２１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるものとして解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管２９０は、眼２１０に到達する前に、その出力光を第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の両方を通して通過させる。第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管２９０から生じる光が次の上方の導波管２８０からの光であったよりも光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるものとして解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。
他の導波管層３００、３１０およびレンズ３３０、３２０も同様に構成され、スタック内の最高導波管３１０は、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ２６０の他側の世界５１０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ３２０、３３０、３４０、３５０のスタックを補償するために、補償レンズ層６２０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック３２０、３３０、３４０、３５０の集約力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの２つまたはそれを上回るものは、同一の関連付けられる深度面を有してもよい。例えば、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０が、同一深度面に設定される画像を出力するように構成されてもよい、または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の複数のサブセットは、深度面毎に１つのセットを伴う、同一の複数の深度面に設定される画像を出力するように構成されてもよい。これは、それらの深度面において拡張された視野を提供するようにタイル化された画像を形成する利点を提供し得る。
図６を継続して参照すると、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、導波管と関連付けられる特定の深度面のために、光をその個別の導波管から再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられる深度面を有する導波管は、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０の異なる構成を有してもよく、これは、関連付けられる深度面に応じて、異なる量の発散を伴う光を出力する。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、具体的角度で光を出力するように構成され得る、立体または表面特徴であってもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、立体ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、レンズではなくてもよい。むしろ、それらは、単に、スペーサ（例えば、空隙を形成するためのクラッディング層および／または構造）であってもよい。
いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、回折パターンを形成する回折特徴または「回折光学要素」（また、本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみがＤＯＥの各交差部で眼２１０に向かって偏向される一方、残りがＴＩＲを介して、導波管を通して移動し続けるように、十分に低い回折効率を有する。画像情報を搬送する光は、したがって、様々な場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼２１０に向かって非常に均一なパターンの出射放出となる。
いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回るＤＯＥは、能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であり得る。例えば、切替可能なＤＯＥは、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、その中で微小液滴は、ホスト媒体中に回折パターンを備え、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に一致するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに一致しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。
いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光および赤外光カメラを含む、デジタルカメラ）が、眼２１０および／または眼２１０の周囲の組織の画像を捕捉し、例えば、ユーザ入力を検出する、および／またはユーザの生理学的状態を監視するために提供されてもよい。本明細書で使用されるように、カメラは、任意の画像捕捉デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、画像捕捉デバイスと、光（例えば、赤外線光）を眼に投影し、該光が、次いで、眼によって反射され、画像捕捉デバイスによって検出され得る、光源とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、フレーム８０（図９Ｄ）に取り付けられてもよく、カメラアセンブリ６３０からの画像情報を処理し得る、処理モジュール１４０および／または１５０と電気通信してもよい。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ６３０が、眼毎に利用され、各眼を別個に監視してもよい。
ここで図７を参照すると、導波管によって出力された出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ２６０（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ２６０は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光６４０が、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって導波管２７０内を伝搬する。光６４０がＤＯＥ５７０上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム６５０として出射する。出射ビーム６５０は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、また、導波管２７０と関連付けられる深度面に応じて、ある角度（例えば、発散出射ビームを形成する）において眼２１０に伝搬するように再指向されてもよい。略平行出射ビームは、眼２１０からの遠距離（例えば、光学無限遠）における深度面に設定されるように現れる画像を形成するように光を外部結合する、外部結合光学要素を伴う導波管を示し得ることを理解されたい。他の導波管または他の外部結合光学要素のセットは、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼２１０がより近い距離に遠近調節し、網膜上に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼２１０に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。
いくつかの実施形態では、フルカラー画像が、原色、例えば、３つまたはそれを上回る原色のそれぞれに画像をオーバーレイすることによって、各深度面において形成されてもよい。図８は、各深度面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示する。図示される実施形態は、深度面２４０ａ－２４０ｆを示すが、より多いまたはより少ない深度もまた、検討される。各深度面は、第１の色Ｇの第１の画像、第２の色Ｒの第２の画像、および第３の色Ｂの第３の画像を含む、それと関連付けられる３つまたはそれを上回る原色画像を有してもよい。異なる深度面は、文字Ｇ、Ｒ、およびＢに続くジオプタ（ｄｐｔ）に関する異なる数字によって図示される。単なる実施例として、これらの文字のそれぞれに続く数字は、ジオプタ（１／ｍ）、すなわち、視認者からの深度面の逆距離を示し、図中の各ボックスは、個々の原色画像を表す。いくつかの実施形態では、異なる波長の光の眼の集束における差異を考慮するために、異なる原色に関する深度面の正確な場所は、変動してもよい。例えば、所与の深度面に関する異なる原色画像は、ユーザからの異なる距離に対応する深度面上に設置されてもよい。そのような配列は、視力およびユーザ快適性を増加させ得る、および／または色収差を減少させ得る。
いくつかの実施形態では、各原色の光は、単一専用導波管によって出力されてもよく、その結果、各深度面は、それと関連付けられる複数の導波管を有してもよい。そのような実施形態では、文字Ｇ、Ｒ、またはＢを含む、図中の各ボックスは、個々の導波管を表すものと理解され得、３つの導波管は、３つの原色画像が、深度面毎に提供される、深度面毎に提供されてもよい。各深度面と関連付けられる導波管は、本図面では、説明を容易にするために相互に隣接して示されるが、物理的デバイスでは、導波管は全て、レベル毎に１つの導波管を伴うスタックで配列されてもよいことを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、例えば、単一導波管のみが深度面毎に提供され得るように、複数の原色が、同一導波管によって出力されてもよい。
図８を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、Ｇは、緑色であって、Ｒは、赤色であって、Ｂは、青色である。いくつかの他の実施形態では、マゼンタ色およびシアン色を含む、光の他の波長と関連付けられる他の色も、赤色、緑色、または青色のうちの１つまたはそれを上回るものに加えて使用されてもよい、またはそれらに取って代わってもよい。
本開示全体を通した所与の光の色の言及は、視認者によってその所与の色として知覚される、光の波長の範囲内の１つまたはそれを上回る波長の光を包含すると理解されると理解されたい。例えば、赤色光は、約６２０～７８０ｎｍの範囲内の１つまたはそれを上回る波長の光を含んでもよく、緑色光は、約４９２～５７７ｎｍの範囲内の１つまたはそれを上回る波長の光を含んでもよく、青色光は、約４３５～４９３ｎｍの範囲内の１つまたはそれを上回る波長の光を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、光投影システム１０１０（図６）は、視認者の視覚的知覚範囲外の１つまたはそれを上回る波長、例えば、赤外線および／または紫外線波長の光を放出するように構成されてもよい。加えて、ディスプレイ２５０の導波管の内部結合、外部結合、および他の光再指向構造は、例えば、結像および／またはユーザ刺激用途のために、本光をディスプレイからユーザの眼２１０に向かって指向および放出するように構成されてもよい。
ここで図９Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管に衝突する光は、その光を導波管の中に内部結合するために再指向される必要があり得る。内部結合光学要素が、光をその対応する導波管の中に再指向および内部結合するために使用されてもよい。図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、複数またはセット６６０のスタックされた導波管の実施例の断面側面図を図示する。導波管はそれぞれ、１つまたはそれを上回る異なる波長または１つまたはそれを上回る異なる波長範囲の光を出力するように構成されてもよい。スタック６６０は、スタック２６０（図６）に対応し得、スタック６６０の図示される導波管は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の一部に対応してもよいが、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの１つまたはそれを上回るものからの光が、光が内部結合のために再指向されることを要求する位置から導波管の中に投入されることを理解されたい。
スタックされた導波管の図示されるセット６６０は、導波管６７０、６８０、および６９０を含む。各導波管は、関連付けられる内部結合光学要素（導波管上の光入力面積とも称され得る）を含み、例えば、内部結合光学要素７００は、導波管６７０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７１０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７２０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置される。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０のうちの１つまたはそれを上回るものは、個別の導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい（特に、１つまたはそれを上回る内部結合光学要素は、反射型偏向光学要素である）。図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の上側主要表面（または次の下側導波管の上部）上に配置されてもよく、特に、それらの内部結合光学要素は、透過型偏向光学要素である。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、個別の導波管６７０、６８０、６９０の本体内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、他の光の波長を透過させながら、１つまたはそれを上回る光の波長を選択的に再指向するように、波長選択的である。それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の片側または角に図示されるが、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、いくつかの実施形態では、それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の他の面積内に配置され得ることを理解されたい。
図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、相互から側方にオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、各内部結合光学要素は、その光が別の内部結合光学要素を通して通過することなく、光を受光するようにオフセットされてもよい。例えば、各内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、図６に示されるように、光を異なる画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、および４００から受光するように構成されてもよく、光を内部結合光学要素７００、７１０、７２０の他のものから実質的に受光しないように、他の内部結合光学要素７００、７１０、７２０から分離されてもよい（例えば、側方に離間される）。
各導波管はまた、関連付けられる光分散要素を含み、例えば、光分散要素７３０は、導波管６７０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７４０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７５０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置される。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０の上部および底部両方の主要表面上に配置されてもよい、または光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、異なる関連付けられる導波管６７０、６８０、６９０内の上部および底部主要表面の異なるもの上に配置されてもよい。
導波管６７０、６８０、６９０は、例えば、材料のガス、液体、および／または固体層によって離間および分離されてもよい。例えば、図示されるように、層７６０ａは、導波管６７０および６８０を分離してもよく、層７６０ｂは、導波管６８０および６９０を分離してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａおよび７６０ｂは、低屈折率材料（すなわち、導波管６７０、６８０、６９０のうちの直近のものを形成する材料より低い屈折率を有する材料）から形成される。好ましくは、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料の屈折率は、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料の屈折率に対して０．０５より多くまたは０．１０下回る。有利なこととして、より低い屈折率層７６０ａ、７６０ｂは、導波管６７０、６８０、６９０を通して光の全内部反射（ＴＩＲ）（例えば、各導波管の上部主要表面と底部主要表面との間のＴＩＲ）を促進する、クラッディング層として機能してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａ、７６０ｂは、空気から形成される。図示されないが、導波管の図示されるセット６６０の上部および底部は、直近クラッディング層を含み得ることを理解されたい。
好ましくは、製造および他の考慮点を容易にするために、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、類似または同一であって、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、類似または同一である。いくつかの実施形態では、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、１つまたはそれを上回る導波管間で異なり得る、および／または層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、依然として、上記の種々の屈折率関係を保持しながら、異なり得る。
図９Ａを継続して参照すると、光線７７０、７８０、７９０が、導波管のセット６６０に入射する。光線７７０、７８０、７９０は、１つまたはそれを上回る画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００（図６）によって導波管６７０、６８０、６９０の中に投入されてもよいことを理解されたい。
いくつかの実施形態では、光線７７０、７８０、７９０は、異なる導波管のために意図される（例えば、異なる量の波面発散を伴う光を出力するように構成される、および／または異なる波長または色等の異なる性質を有する光を出力するように構成される、導波管）。したがって、いくつかの実施形態では、光線７７０、７８０、７９０は、異なる色に対応し得る異なる性質、例えば、異なる波長または異なる波長範囲を有してもよい。内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、光が、ＴＩＲによって、導波管６７０、６８０、６９０のうちの個別の１つを通して伝搬するように、入射光を偏向させる。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、他の波長を下層導波管および関連付けられる内部結合光学要素に透過させながら、１つまたはそれを上回る特定の光の波長を選択的に偏向させる。
例えば、内部結合光学要素７００は、それぞれ、異なる第２および第３の波長または波長範囲を有する、光線７８０および７９０を透過させながら、第１の波長または波長範囲を有する、光線７７０を偏向させるように構成されてもよい。透過された光線７８０は、第２の波長または波長範囲の光を偏向させるように構成される、内部結合光学要素７１０に衝突し、それによって偏向される。光線７９０は、第３の波長または波長範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素７２０によって偏向される。
図９Ａを継続して参照すると、偏向された光線７７０、７８０、７９０は、対応する導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬するように偏向される。すなわち、各導波管の内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光をその対応する導波管６７０、６８０、６９０の中に偏向させ、光をその対応する導波管の中に内部結合する。光線７７０、７８０、７９０は、光をＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬させる角度で偏向される。光線７７０、７８０、７９０は、導波管の対応する光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突するまで、ＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬する。
ここで図９Ｂを参照すると、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図が、図示される。上記のように、内部結合された光線７７０、７８０、７９０は、それぞれ、内部結合光学要素７００、７１０、７２０によって偏向され、次いで、それぞれ、導波管６７０、６８０、６９０内でＴＩＲによって伝搬する。光線７７０、７８０、７９０は、次いで、それぞれ、光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突する。光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０に向かって伝搬するように、光線７７０、７８０、７９０を偏向させる。
いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）である。いくつかの実施形態では、ＯＰＥは、光を外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向または分散し、いくつかの実施形態では、また、外部結合光学要素に伝搬するにつれて、本光のビームまたはスポットサイズを増加させ得る。いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、省略されてもよく、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光を直接外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向させるように構成されてもよい。例えば、図９Ａを参照すると、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０と置換されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素８００、８１０、８２０は、光を視認者の眼２１０（図７）に指向させる、射出瞳（ＥＰ）または射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）である。ＯＰＥは、少なくとも１つの軸においてアイボックスの次元を増加させるように構成され得、ＥＰＥは、ＯＰＥの軸と交差する、例えば、直交する軸においてアイボックスを増加させてもよいことを理解されたい。例えば、各ＯＰＥは、光の残りの部分が導波管を辿って伝搬し続けることを可能にしながら、ＯＰＥに衝打する光の一部を同一導波管のＥＰＥに再指向するように構成されてもよい。ＯＰＥに再び衝突することに応じて、残りの光の別の部分は、ＥＰＥに再指向され、その部分の残りの部分は、導波管を辿ってさらに伝搬し続ける等である。同様に、ＥＰＥへの衝打に応じて、衝突光の一部は、ユーザに向かって導波管から外に指向され、その光の残りの部分は、ＥＰに再び衝打するまで、導波管を通して伝搬し続け、その時点で、衝突光の別の部分は、導波管から外に指向される等である。その結果、内部結合された光の単一ビームは、その光の一部がＯＰＥまたはＥＰＥによって再指向される度に、「複製」され、それによって、図６に示されるように、クローン化された光のビーム野を形成し得る。いくつかの実施形態では、ＯＰＥおよび／またはＥＰＥは、光のビームのサイズを修正するように構成されてもよい。
故に、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管のセット６６０は、原色毎に、導波管６７０、６８０、６９０と、内部結合光学要素７００、７１０、７２０と、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、７４０、７５０と、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００、８１０、８２０とを含む。導波管６７０、６８０、６９０は、各１つの間に空隙／クラッディング層を伴ってスタックされてもよい。内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、（異なる波長の光を受光する異なる内部結合光学要素を用いて）入射光をその導波管の中に再指向または偏向させる。光は、次いで、個別の導波管６７０、６８０、６９０内にＴＩＲをもたらすであろう角度で伝搬する。示される実施例では、光線７７０（例えば、青色光）は、前述の様式において、第１の内部結合光学要素７００によって偏光され、次いで、導波管を辿ってバウンスし続け、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００と相互作用する。光線７８０および７９０（例えば、それぞれ、緑色および赤色光）は、導波管６７０を通して通過し、光線７８０は、内部結合光学要素７１０上に衝突し、それによって偏向される。光線７８０は、次いで、ＴＩＲを介して、導波管６８０を辿ってバウンスし、その光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７４０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８１０に進むであろう。最後に、光線７９０（例えば、赤色光）は、導波管６９０を通して通過し、導波管６９０の光内部結合光学要素７２０に衝突する。光内部結合光学要素７２０は、光線が、ＴＩＲによって、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７５０、次いで、ＴＩＲによって、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８２０に伝搬するように、光線７９０を偏向させる。外部結合光学要素８２０は、次いで、最後に、光線７９０を視認者に外部結合し、視認者はまた、他の導波管６７０、６８０からの外部結合した光も受光する。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。図示されるように、導波管６７０、６８０、６９０は、各導波管の関連付けられる光分散要素７３０、７４０、７５０および関連付けられる外部結合光学要素８００、８１０、８２０とともに、垂直に整合されてもよい。しかしながら、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、垂直に整合されない。むしろ、内部結合光学要素は、好ましくは、非重複する（例えば、上下図に見られるように、側方に離間される）。本明細書でさらに議論されるように、本非重複空間配列は、１対１ベースで異なるリソースから異なる導波管の中への光の投入を促進し、それによって、具体的光源が具体的導波管に一意に結合されることを可能にする。いくつかの実施形態では、非重複の空間的に分離される内部結合光学要素を含む、配列は、偏移瞳システムと称され得、これらの配列内の内部結合光学要素は、サブ瞳に対応し得る。
図９Ｄは、本明細書に開示される種々の導波管および関連システムが統合され得る、ウェアラブルディスプレイシステム６０の実施例を図示する。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム６０は、図６のシステム２５０であって、図６は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、図６の導波管アセンブリ２６０は、ディスプレイ７０の一部であってもよい。
図９Ｄを継続して参照すると、ディスプレイシステム６０は、ディスプレイ７０と、そのディスプレイ７０の機能をサポートするための種々の機械的および電子的モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０は、フレーム８０に結合されてもよく、これは、ディスプレイシステムユーザまたは視認者９０によって装着可能であって、ディスプレイ７０をユーザ９０の眼の正面に位置付けるように構成される。ディスプレイ７０は、いくつかの実施形態では、接眼レンズと見なされ得る。いくつかの実施形態では、スピーカ１００が、フレーム８０に結合され、ユーザ９０の外耳道に隣接して位置付けられるように構成される（いくつかの実施形態では、示されない別のスピーカも、随意に、ユーザの他方の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／成形可能音制御を提供してもよい）。ディスプレイシステム６０はまた、１つまたはそれを上回るマイクロホン１１０または他のデバイスを含み、音を検出してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンは、ユーザが入力またはコマンドをシステム６０に提供することを可能にするように構成され（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）、および／または他の人物（例えば、類似ディスプレイシステムの他のユーザ）とのオーディオ通信を可能にしてもよい。マイクロホンはさらに、周辺センサとして構成され、オーディオデータ（例えば、ユーザおよび／または環境からの音）を収集してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはまた、周辺センサ１２０ａを含んでもよく、これは、フレーム８０と別個であって、ユーザ９０の身体（例えば、ユーザ９０の頭部、胴体、四肢等）上に取り付けられてもよい。周辺センサ１２０ａは、いくつかの実施形態では、ユーザ９０の生理学的状態を特徴付けるデータを入手するように構成されてもよい。例えば、センサ１２０ａは、電極であってもよい。
図９Ｄを継続して参照すると、ディスプレイ７０は、有線導線または無線コネクティビティ等の通信リンク１３０によって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合され、これは、フレーム８０を固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホン内に埋設される、または別様にユーザ９０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において）等、種々の構成で搭載されてもよい。同様に、センサ１２０ａは、通信リンク１２０ｂ、例えば、有線導線または無線コネクティビティによって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、ハードウェアプロセッサおよび不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリを備えてもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用されてもよい。随意に、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、１つまたはそれを上回る中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含んでもよい。データは、ａ）センサ（画像捕捉デバイス（カメラ等）、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ（例えば、フレーム８０に動作可能に結合される、または別様にユーザ９０に取り付けられ得る））から捕捉されたデータ、および／またはｂ）可能性として処理または読出後にディスプレイ７０への通過のための遠隔処理モジュール１５０および／または遠隔データリポジトリ１６０（仮想コンテンツに関連するデータを含む）を使用して取得および／または処理されたデータを含んでもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０に対するリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンクを介して等、通信リンク１７０、１８０によって、遠隔処理モジュール１５０および遠隔データリポジトリ１６０に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、画像捕捉デバイス、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープのうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つまたはそれを上回るものは、フレーム８０に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール１４０と通信する、独立構造であってもよい。
図９Ｄを継続して参照すると、いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール１５０は、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサを備えてもよく、例えば、１つまたはそれを上回る中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含む。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、デジタルデータ記憶設備を備えてもよく、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、１つまたはそれを上回る遠隔サーバを含んでもよく、これは、情報、例えば、拡張現実コンテンツをローカル処理およびデータモジュール１４０および／または遠隔処理モジュール１５０に生成するための情報を提供する。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての算出が、ローカル処理およびデータモジュールにおいて実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的使用を可能にする。随意に、ＣＰＵ、ＧＰＵ等を含む、外部システム（例えば、１つまたはそれを上回るプロセッサ、１つまたはそれを上回るコンピュータのシステム）が、処理（例えば、画像情報を生成する、データを処理する）の少なくとも一部を実施し、例えば、無線または有線接続を介して、情報をモジュール１４０、１５０、１６０に提供し、情報をそこから受信してもよい。
向上された眼姿勢決定技法
本明細書に説明されるディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステム６０、図９Ｄ）は、拡張または仮想現実コンテンツ（本明細書では、仮想コンテンツと称される）を提示するために使用されてもよい。仮想コンテンツを提示するために、ディスプレイシステムは、ユーザの眼の眼姿勢を監視してもよい。本明細書に説明されるように、眼姿勢は、眼の配向を示し得、これは、眼の特定の軸（例えば、光学および／または視軸）等の種々のパラメータを識別するために利用されてもよい。下記に説明されるものは、いくつかの実施形態では、眼姿勢が決定され得る速度を増加させるために適用され得る一方、加えて、電力要件を低減させ、機械的効率性を有効にする、技法である。
上記に説明されるように、眼姿勢を決定することは、視認体験および仮想コンテンツの提示と関連付けられる機能性を改良するために、種々の目的のために使用されてもよい。例えば、眼姿勢は、ディスプレイシステムが仮想コンテンツをレンダリングする方法を知らせ得る。本実施例では、ディスプレイシステムは、レンダリングカメラをユーザの眼球の個別の中心に設置し、仮想コンテンツの正しいビューをユーザに提示してもよい。加えて、ディスプレイシステムは、高速眼姿勢決定を使用して、遠近調節－輻輳・開散運動不整合を低減させてもよい。図４Ａ－４Ｄに説明されるように、輻輳・開散運動－遠近調節不整合は、限定された数の深度面を備える、ディスプレイシステム内に存在し得る。深度面はそれぞれ、ユーザからの特定の深度の範囲に対応し得る。各深度面は、関連付けられる遠近調節キューを有し、限定された数の深度面に対応する、限定された利用可能な遠近調節キューが存在し得る。対照的に、輻輳・開散運動キューは、仮想コンテンツの離眼的提示を調節することを介して、更新され得る。したがって、深度範囲全体を通した遠近調節キューは、同一であり得る一方、輻輳・開散運動キューは、その深度範囲全体を通して調節され得る。ユーザに提供するための遠近調節キューは、その上にその眼が輻輳している、データ平面に基づいて、選択されてもよい。眼の実際の姿勢から遅れる、輻輳の決定は、望ましくないことに、眼の現在の輻輳・開散運動点（および平面）に対応しない、遠近調節キューを提供することによって、遠近調節－輻輳・開散運動不整合を導入し得る。リアルタイムで、眼姿勢を正確に決定することによって、ディスプレイシステムは、その上に眼が輻輳している、深度面を決定し、それによって、ディスプレイシステムが、その深度面に関する遠近調節キューを提供し、遠近調節－輻輳・開散運動不整合を低レベルに維持することを可能にし得る。
有利なこととして、本明細書に説明される技法を使用して、眼姿勢は、いくつかの既存の技法と比較して、より実質的に高い周波数（例えば、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ等）において決定され得る。加えて、本決定は、いくつかの既存の技法より少ない電力を要求する、コンポーネントを使用してもたらされ得る。例えば、光（例えば、赤外線または近赤外線光）が、光源（例えば、ＶＣＳＥＬ等のダイオード）からユーザの眼上に指向され得る。いくつかの実施形態では、光は、回折格子を有する、移動可能な反射体から反射され得、回折格子は、光パターンを提供する。いくつかの他の実施形態では、光パターンは、光源に形成されてもよい（例えば、光源の出力表面上に提供される、回折格子を使用して）。移動可能反射体は、反射された光がユーザの眼を横断して走査（例えば、掃引）するように、１つまたはそれを上回る軸を中心として回転してもよい。いくつかの実施形態では、光は、ユーザの眼の水平軸を横断して走査してもよく、水平軸は、一方の眼の中心から他方の眼の中心まで延在する。上記に述べられたように、いくつかの実施形態では、移動可能反射体は、反射された光が、１次元において、ユーザの眼を横断して、走査（例えば、掃引）するように、単一軸を中心として回転されてもよい。例えば、これらの実施形態のうちの少なくともいくつかでは、移動可能反射体は、反射された光パターンの位置が、単一の第１の次元において（例えば、ユーザの眼の水平軸を横断して）時間的に変動する一方、光パターン自体が、第２の異なる次元において（例えば、ユーザの眼の垂直軸を横断して）空間分散を呈するように構成および／または制御されてもよい。また、これらの実施形態では、移動可能反射体は、１つを上回る軸を中心として回転するように構成されなくてもよい、または移動可能反射体は、２つまたはそれを上回る軸を中心として回転するように構成されるが、軸の１つのみを中心として回転するような様式において制御されてもよいことを理解されたい。また、これらの実施形態では、光パターン自体が、第１および第２の次元の両方において空間分散を呈し得ることを理解されたい。本明細書に説明される特定の軸は、水平軸であるが、いくつかの他の実施形態では、光は、ユーザの眼の垂直軸を横断して走査されてもよい。
本走査の間に眼によって反射された光は、ディスプレイシステムを中心として位置付けられる、閾値数の光検出器（例えば、光ダイオード）によって測定されてもよい。例えば、反射された光の光強度が、測定されてもよい。光が眼を横断して掃引するにつれて経時的に検出された光強度に対応する、光強度パターンが、決定されてもよい。いくつかの実施形態では、光強度パターンは、各光検出器によって生成された電流に基づいて、形成されてもよい。本明細書に説明されるように、眼における非均一性は、異なる眼姿勢に関して一意である、光強度パターンを生じさせ得、眼姿勢は、したがって、これらの光強度パターンの分析に基づいて決定され得る。例えば、光強度パターンは、異なる姿勢に関して予期されるパターンと合致され得る。
ここで図１０Ａを参照すると、ユーザの眼姿勢を決定するためのシステムおよび技法が、平面図に図示される。図示される実施例では、ユーザの眼１００２Ａ、１００２Ｂが、表される。ユーザは、ディスプレイシステム６０（図９Ｄ）等のディスプレイシステムのユーザであってもよく、ディスプレイシステムを介して提示される、仮想コンテンツを視認し得る。したがって、図示されるシステムは、ディスプレイシステム６０の一部と理解され得る。例えば、光源１３０２、移動可能な反射体１００６、および光検出器１０１４は、ディスプレイシステム６０のフレーム８０に取り付けられてもよい。しかしながら、フレーム８０およびディスプレイシステム６０の残りは、例証および議論を容易にするために、示されない。加えて、眼１００２Ａの配向を検出するためのシステムが、図示されるが、類似システムが、眼１００２Ｂのために提供され得、眼１００２Ａに関して本明細書に議論されるように、眼の配向１００２Ｂを決定し得ることを理解されたい。
眼１００２Ａの眼姿勢を決定するために、眼照明システム１００３が、光１０１０を眼１００２Ａ上に指向し、眼１００２Ａを横断して光１０１０を走査するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、眼照明システム１００３は、光源１３０２を含み、これは、光１００４を移動可能反射体１００６上に指向し、これは、その光を眼１００２Ａ上に反射させる。いくつかの実施形態では、移動可能反射体１００６は、微小電気機械的システム（ＭＥＭＳ）ミラーであってもよい。上記に述べられたように、いくつかの実施形態では、移動可能反射体１００６は、１次元ＭＥＭＳ走査式ミラーであってもよい。いくつかの実施形態では、光源１３０２は、光を放出する、ダイオードであってもよい。実施例として、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が、光１００４を出力するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、他のダイオード、他のコヒーレント光源を含む、他のレーザ等が、使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、移動可能な反射体１００６の反射性表面は、回折格子１００８を含んでもよい。光１００４は、光パターン１０１０が形成されるように、移動可能反射体１００６上の回折格子１００８によって反射されてもよい。いくつかの実施形態では、光１００４は、多色性光（例えば、赤外線および／または近赤外線光）であってもよい。多色性光を形成する、異なる波長（または色）の光が、異なる方向に回折され、それによって、パターン１０１０を作成してもよい。図１０Ａの実施例では、光パターン１０１０は、２つの部分１０１０Ａ、１０１０Ｂを備え、これは、移動可能な反射体１００６から離れるように、異なる方向に伝搬する。
いくつかの実施形態では、入射光１００４は、モノクロ光（例えば、赤外線または近赤外線光）であってもよい。２つの部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、適切に構成された回折格子を使用して、形成されてもよい（例えば、回折格子は、所望の方向における回折を達成するために、異なる配向、サイズ、幾何学形状等を有する、複数のセクションを含有してもよい）。
本立面図では、これらの２つの部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、眼１００２Ａに向かって移動可能反射体１００６から投影されるように図示される。しかしながら、部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、それらが、眼１００２Ａ上に入射すると、垂直方向に眼１００２Ａに及ぶ、光の線または光スポットの列を形成するように構成されてもよいことを理解されるであろう。例えば、部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、眼１００２Ａの下側部分から眼１００２Ａ上側部分に延在してもよい。本光パターンの異なる目線は、図１０Ｂに図示され、下記でさらに詳細に説明されるであろう。
図１０Ａを継続して参照すると、移動可能反射体１００６は、ディスプレイシステムによって、光パターン１０１０を眼１００２Ａを横断して水平軸に沿って移動および掃引させるように制御されてもよい。例えば、図１０Ａに関して、光パターン１０１０は、眼１００２Ａの左部分から眼１００２Ａの右部分に走査してもよい。いくつかの実施形態では、光パターン１０１０は、眼１００２Ａの強膜の全体を横断して、かつ虹彩および瞳孔を横断して、眼の片側から眼の別の側に走査してもよい。いくつかの実施形態では、走査の範疇は、より限定されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、眼１００２Ａの虹彩の全体であるが、それを横断して掃引が進む、軸に沿って、眼の広がりの全体未満を横断して、光パターン１０１０を走査するように構成されてもよい。移動可能反射体１００６は、１つまたはそれを上回る軸を中心として回転するように調節されてもよい。上記に述べられたように、いくつかの実施形態では、移動可能反射体１００６は、単一軸を中心として回転するように調節されてもよい。本回転は、光１００４が回折格子１００８上に入射する、角度を調節し、それによって、光が眼１００２Ａに反射される、方向を変化させ、光が眼１００２Ａ上に入射する、最終位置を変化させ得ることを理解されたい。したがって、光パターン１０１０は、反射体１００６の移動によって、眼１００２Ａを横断して掃引されてもよい。
図示されるように、光検出器１０１４が、反射された光１０１２を受光してもよい。反射された光１０１２は、眼１００２Ａ上に入射し、そこから光検出器１０１４に反射される、光１０１０Ａ、１０１０Ｂの一部であることを理解されたい。反射された光１０１２は、光反射体１０１４によって受光され得る一方、移動可能反射体１００６は、光パターン１０１０を眼１００２Ａの水平軸を横断して掃引させる。眼１００２Ａの異なる生理学的特徴は、光を異なるように反射させ得ることを理解されたい。例えば、角膜１０１６は、眼の残りから外に突出し、光を眼の他の部分と異なる方向に反射させ得る。加えて、眼の異なる部分は、異なる反射率を有し得る。例えば、強膜（眼の「白眼」）は、虹彩より多くの光を反射させると理解され得、これは、瞳孔より多くの光を反射させ得る。別の実施例として、眼の異なる部分は、拡散または鏡面反射と関連付けられ得る。強膜は、実施例として、例えば、図１０Ｂに図示される、結果として生じる光強度パターンが、強度において、より徐々に増加または減少し、鏡面反射より低い最大強度値に到達する、光強度の山を含み得るように、拡散反射を生じさせ得る。対照的に、鏡面反射は、「閃光」と関連付けられ、強度において、急峻な増加または減少をもたらし得る。拡散光反射と鏡面反射との間の区別は、強膜、虹彩、および瞳孔（拡散反射を提供する）等の眼の一部によって生じる反射と、眼球／角膜曲率を識別するために使用され得る、「閃光」と関連付けられる反射との間の区別を有効にし得る。したがって、反射された光１０１２は、走査の間、強度において変動し得、強度における変動は、光１０１０Ａ、１０１０Ｂが入射する、眼特徴から生じる。眼の配向に応じて、これらの変動は、走査の間の異なる点において（例えば、異なる時間において）生じることが予期され得る。反射された光１０１２によって提供される光強度のパターンは、したがって、眼１００２Ａの特定の眼姿勢を表す、シグネチャを表し得る。
光検出器１０１４は、反射された光１０１２を電流に変換してもよい。ディスプレイシステムは、移動可能反射体１００６または入射光１０１０Ａ、１０１０Ｂの時間または位置に対してプロットされるような電流（または電流から導出される値）を識別する、情報を記憶してもよい、または、単に、特定の時間および／または位置（または特定の時間および／または位置から導出される値）と関連付けられる、ある電流値（または電流から導出される値）を有してもよい。値のそのようなプロットまたはシーケンスは、本明細書では、光強度パターンと称され得る。例示的光強度パターンは、図１０Ｂに図示される。好ましくは、異なる場所における光検出器から導出される、複数の光強度パターンが、眼姿勢（または本明細書に議論されるような他の眼パラメータ）の最終決定の正確度を増加させるために利用される。
再び、図１０Ａを参照すると、図示される実施例は、複数の光検出器１０１４を含んでもよく、これは、単一ブロックとして図式的に表される。しかしながら、光検出器１０１４は、ディスプレイシステム内の異なる位置に位置してもよいことを理解されたい。例えば、本システムは、線形アレイまたは種々の形状の角（例えば、ユーザの眼１００２Ａを中心とした矩形構成内に位置付けられる、４つの光検出器）に配列される、複数の光検出器を含んでもよい。
好ましくは、光検出器は、走査の間、反射された光１０１２を受光するように、眼１００２Ａの正面に位置付けられる。そのような構成の実施例は、図１１に図示される。図１０Ｂの光強度パターンは、単一光検出器１０１４を使用して検出される、単一光強度パターンの実施例であることを理解されたい。図示される光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄはそれぞれ、異なるように位置付けられることに起因して、異なる光強度パターンを有し、それらに異なる方向に反射された光１０１２を受光させ得る。
光検出器はそれぞれ、したがって、眼１００２Ａを横断して、例えば、水平軸を横断して、光パターン１０１０を走査することと関連付けられる、光強度パターンを生成してもよい。本明細書に議論されるように、光強度パターンは、ディスプレイシステムによって、眼１００２Ａに関する眼姿勢を決定するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、水平軸を横断して走査することに続いて、光パターン１０１０は、対向方向に走査されてもよい。したがって、２つの走査が、随意に、実施されてもよい。これらの２つの走査は、ディスプレイシステムによって、眼１００２Ａに関する眼姿勢を決定するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、移動可能反射体１００６は、概して、後続眼姿勢を決定するときのみ、光パターン１０１０を対向方向に走査させてもよい。したがって、眼１００２Ａに関する眼姿勢は、水平軸（例えば、左から右）を横断した方向における眼１００２Ａの単一走査に基づいて決定されてもよい。眼１００２Ａに関する後続眼姿勢が、次いで、水平軸（例えば、右から左）に沿った対向方向における走査に基づいて決定されてもよい。したがって、移動可能反射体は、走査毎に、同一初期位置から同一水平方向に沿って走査を生じさせる、同一位置にリセットする必要がなくあり得る。このように、走査が対向方向に生じることを可能にすることは、眼追跡が生じ得る、速度を増加させ得る。例えば、眼追跡速度は、眼姿勢決定毎に同一方向における走査を要求することと比較して、２倍にされ得る。
ディスプレイシステムは、次いで、光強度パターンを分析し、眼１００２Ａに関する眼姿勢を決定してもよい。例えば、光検出器１０１４および移動可能反射体１００６の位置は、ディスプレイシステムに既知であってもよい（例えば、初期較正を介して）。別の実施例として、光検出器１０１４の位置は、眼姿勢を決定するために使用可能な情報を生成するために使用される、光検出器と同一であってもよい。眼姿勢を決定することの実施例として、各光強度パターンは、眼１００２Ａの配向と関連付けられる、シグネチャパターンを表し得る。したがって、これらの光強度パターンの集約は、高正確度を伴って、具体的眼姿勢を決定するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、機械学習モデルが、生成されてもよく、これは、閾値数の光強度パターンの入力に基づいて、眼姿勢を識別する、情報を出力する。本実施例では、機械学習モデルは、光検出器および移動可能反射体の同一または類似設置場所に基づいて、訓練されているとされ得る。例えば、既知の眼姿勢に対応する、光強度パターンは、ディスプレイシステム内の光検出器および移動可能反射体の類似設置場所を使用して、生成されているとされ得る。本実施例では、機械学習モデルは、次いで、訓練されているとされ得る。別の実施例として、光強度パターンは、（例えば、眼に対する）光検出器および移動可能反射体の設置場所を識別する、情報とともに、訓練情報として使用されているとされ得る。いくつかの実施形態では、訓練情報は、加えて、光源および／または移動可能反射体の位置を示してもよい。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、複数の眼姿勢毎に、光強度パターンを識別する、情報を記憶してもよい。したがって、ディスプレイシステムは、測定された光強度パターンと光検出器１０１４および記憶された光強度パターンとの間の類似性の測定値を決定してもよい。類似性のこれらの測定値は、山、谷、傾き、曲線適合技法等において、類似性を測定することを含んでもよい。
実施例として、特定の光検出器によって測定された光強度パターンは、異なる山および谷を含み得る。これらの山および谷は、光パターン１０１０の２つの部分１０１０Ａ、１０１０Ｂが眼１００２Ａから反射する、個別の時間または移動可能反射体１００６位置に対応し得る。したがって、特定の時間または移動可能反射体１００６位置における、「アルファ」１０１０Ａ山が存在し得る。加えて、後続時間または移動可能反射体１００６位置における、「ベータ」１０１０Ｂ山が存在し得る。ディスプレイシステムは、これらの個別の山に基づいて、眼姿勢を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、山毎に、時間または移動可能反射体位置を識別してもよい。ディスプレイシステムは、光ダイオード毎に、これらの識別された時間またはＭＥＭＳ位置を使用して、既知の眼姿勢に対応する、基準光強度パターンに合致させてもよい。
再び、図１０Ｂを参照すると、光パターン１０１０を用いてユーザ１００２Ａの眼を走査することと関連付けられる、光強度パターン１０２２の実施例が、図示される。図１０Ａに説明されるように、移動可能反射体１００６は、光パターン１０１０を形成し、回折格子１００８を用いて、そのパターンをユーザの眼１００２Ａ上に指向し得る。光検出器１０１４は、次いで、眼１００２Ａから反射された光１０１２を受光し得る。上記に説明されるように、閾値数の光検出器１０１４が、眼１００２Ａを中心として異なる位置に存在し得る（例えば、２、３、４、６つ、またはそれを上回る光検出器）。したがって、各光検出器は、個別の受光された光を電流または信号（例えば、デジタルまたはアナログ信号）に変換してもよい。本電流または信号は、光強度パターン１０２２として、ディスプレイシステムによって、測定および記憶されてもよい。
図示される実施例では、光パターン１０１０（例えば、「Ｖ」パターン）は、第１の場所において、ユーザの眼１００２Ａに提供される。図示されるように、光パターン１０１０は、ユーザの眼１００２Ａの垂直軸に沿って延在してもよい。加えて、光パターン１０１０は、「アルファ」部分１０１０Ａを含んでもよく、これは、「ベータ」部分１０１０Ｂのものと対照的に、角度付けられる。したがって、部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、走査の間の任意の所与の時間において、ユーザの眼１００２Ａの異なる部分上に投影され得る。これらの２つの部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、下記に説明されるように、眼１００２Ａの眼姿勢を知らせるために使用され得る。いくつかの実施形態では、各部分１０１０Ａ、１０１０Ｂによって提供される、異なる反射された光信号を区別するために、部分はそれぞれ、（本明細書に議論されるように、入射多色性光からの）異なる色の光によって形成され得る。いくつかの他の実施形態では、異なる部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、同一色の光によって形成されてもよく、移動可能反射体１００６の異なる部分（それらの異なる部分内に異なる回折格子を有し得る）を照明することによって、異なる時間に生成されてもよい。部分１０１０Ａ、１０１０Ｂを異なる時間に生成することは、部分１０１０Ａ、１０１０Ｂによって提供される異なる信号が時間的に区別されることを可能にする。いくつかの他の実施形態では、部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、同一色の光によって形成されてもよく、眼を横断して、同時に走査されてもよい。
図１０ｂを継続して参照すると、初期時間（例えば、時間ｔ０）では、移動可能反射体１００６は、その回転範囲の末端にあり得る。例えば、移動可能反射体１００６は、光パターン１０１０を眼１００２Ａ上の最左または最右位置に生じさせ得る。図示される実施例では、初期時間は、眼１００２Ａの最左部分上に投影されている、光パターン１０１０に対応する。眼１００２Ａから反射された光は、本位置において測定され得る。そのような初期測定１０２４Ａの実施例は、図１０Ｂにおける光強度パターン１０２２において反射される。光パターン１０１０は、持続的または離散的に、移動可能反射体１００６によって、眼１００２Ａを横断して移動され得る。
後続時間１０２０Ｃ、したがって、異なる移動可能反射体１００６位置では、光パターン１０１０は、図１０Ｂに図示されるように、移動され得る。移動可能反射体１００６の本位置では、光パターン１０１０の「アルファ」部分１０１０Ａは、眼１００２Ａの瞳孔の末端（例えば、最右部分）に到達している。光強度パターン１０２２に図示されるように、パターン１０２２と関連付けられる、対応する光検出器は、後続時間１０２０Ｃにおいて、（眼の閃光によって生じる）山１０２４Ｃが、光強度パターン１０２２内に表されるように位置付けられる。対照的に、谷１０２４Ｂは、より早い時間では、光強度パターン１０２２内に含まれる。本谷１０２４Ｂは、例えば、「アルファ」部分１０１０Ａを眼１００２Ａの瞳孔の対向末端（例えば、最左部分）に到達させる、移動可能反射体１００６を表し得る。谷１０２４Ｂに対応する、本移動可能反射体１００６位置に関して、パターン１０２２と関連付けられる、対応する光検出器は、反射された光の限定された可視性を有し得、および／または反射された光を光検出器に反射される光は、低反射率を伴って、眼の一部から反射され得る。したがって、谷１０２４Ｂは、光強度パターン１０２２内に表され得る。
光強度パターン１０２２は、さらなる時間における（例えば、移動可能反射体１００６のさらなる調節における）、別の山１０２４Ｄを図示する。山１０２４Ｄは、山１０２４Ｃを生じさせる閃光を有する、同一場所における「閃光」（例えば、鏡面反射）に対応し得る。本例示的山１０２４Ｄは、光パターン１０１０の後縁「ベータ」部分１０１０Ｂに基づいて生成され得る。例えば、パターン１０２２と関連付けられる、対応する光検出器は、本さらなる時間における「ベータ」部分１０１０Ｂから反射された光の実質的に最大可視性を有し得る。非限定的実施例として、本山１０２４Ｄは、「ベータ」部分１０１０Ｂが眼１００２Ａの瞳孔の末端を通過するにつれて生成されているとされ得る。本末端は、「アルファ」部分１０１０Ａの山を生じさせる閃光を提供する、同一末端であり得る。本実施例では、山１０２４Ｄは、末端を通過する、「ベータ」部分１０１０Ｂに対応し得、山１０２４Ｃは、同一末端を通過する、「アルファ」部分１０１０Ａに対応し得る。
図１０ｂを継続して参照すると、処理デバイス１０２６は、光強度パターン１０２２を受光し、パターン１０２２を使用して、眼１００２Ａに関する眼姿勢を決定してもよい。処理デバイス１０２６は、いくつかの実施形態では、上記に説明される、ローカルデータおよび処理モジュール１４０を表す、またはその中に含まれてもよい。処理デバイス１０２６は、随意に、光パターン１０１０の走査と関連付けられる方向を識別する、情報を取得してもよい。例えば、結果として生じる光強度パターン１０２２は、光パターン１０１０が水平軸に沿って特定の方向に移動するかどうかに基づいてもよい。図１０Ａに関して上記に説明されるように、ＭＥＭＳミラー１００６は、第１の眼姿勢に関して、光パターン１０１０を第１の方向に沿って移動させるように調節してもよい。ＭＥＭＳミラー１００６は、次いで、第２の続いて決定される眼姿勢に関して、対向方向に回転し、光パターン１０１０を対向走査方向に沿って移動させてもよい。このように、ＭＥＭＳミラー１００６は、同一方向に沿って走査を要求することと比較して、眼追跡速度を増加させ得る。
処理デバイス１０２６は、複数の光検出器から光強度パターンを取得してもよい。例えば、４つの光検出器が存在する場合、眼１００２Ａの同一走査と関連付けられる、少なくとも４つの光強度パターンが存在してもよい。これらの光強度パターンはそれぞれ、関連付けられる光検出器上に入射する反射された光の量に対応する、一意のパターンを含み得る。例えば、「アルファ」部分１０１０Ａに対応する、山１０２４Ｃおよび谷１０２４Ｂは、異なる光強度パターン内の異なる時間または移動可能反射体位置に位置付けられ得る。したがって、処理デバイス１０２６は、これらの光強度パターンを使用して、眼１００２Ａに関する正確な眼姿勢を識別してもよい。
ＭＥＭＳミラー１００６が調節され得る、高速と、光強度パターン１０２２内に含まれる、限定された情報とに起因して、処理デバイス１０２６は、眼姿勢を急速に決定し得る。機械学習モデルが使用される、実施形態では、処理デバイス１０２６は、随意に、ニューラルネットワークの順方向通過を算出してもよい。ニューラルネットワークは、随意に、１つまたはそれを上回る稠密（例えば、全結合）層を備えてもよい。例えば、電流および関連付けられる時間または移動可能反射体位置に対応する、値が、ニューラルネットワークに提供されてもよい。ニューラルネットワークは、随意に、１つまたはそれを上回る畳み込み層を備えてもよく、これは、光強度パターンの時系列性質を活用する。これらのニューラルネットワークは、事前に訓練されているとされ得る。例えば、訓練データは、既知の眼姿勢と、対応する光強度パターンとを備えてもよい。本実施例では、移動可能反射体１００６および光ダイオードの位置は、随意に、光強度パターン１０２２を生成するために使用されるものと同一または類似位置であってもよい。他の機械学習モデルも、使用されてもよく、本明細書の本開示の範囲内に該当する。例えば、サポートベクトルマシンも、使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、処理デバイス１０２６は、既知の光強度パターンおよび関連付けられる眼姿勢を識別する、記憶された情報にアクセスしてもよい。処理デバイス１０２６は、次いで、測定された光強度パターン（例えば、光強度パターン１０２２）と記憶された情報を相関させてもよい。測定された光強度パターン内の山（例えば、山１０２４Ｃ）および谷（例えば、谷１０２４Ｂ）は、記憶された情報内の山および谷と相関されてもよい。上記に説明されるように、移動可能反射体１００６は、随意に、第１の方向または第２の対向方向に沿って、眼１００２Ａを横断して走査してもよい。したがって、処理デバイス１０２６は、随意に、走査の方向に応じて、記憶された光強度パターンまたは測定された光強度パターンを逆転（例えば、反射）させる、または別様に、それに線形変換を適用してもよい。
例えば、処理デバイス１０２６は、光検出器１０１４の特定の光検出器に関する記憶された光強度パターンにアクセスしてもよい。本実施例では、処理デバイス１０２６は、特定の光検出器に関する測定された光強度パターンのものに最も近い、特定の記憶された光強度パターンを識別してもよい。そのような特定の記憶された光強度パターンは、多数の異なるメトリックに基づいて識別され得るが、いくつかの実施形態では、処理デバイス１０２６は、山および谷の類似位置を伴う、特定の光強度パターンを識別してもよい。光強度パターン１０２２に関して、処理デバイス１０２６は、類似時間および／または類似移動可能反射体１００６位置における、山１０２４Ｃ－１０２４Ｄおよび谷１０２４Ｂを有する、記憶された光強度パターンを識別してもよい。
閾値数のこれらの光強度パターン１０２２を使用して、処理デバイス１０２６は、したがって、高正確度を伴って、眼１００２Ａの眼姿勢を決定し得る。さらに下記に説明されるであろうように、いくつかの実施形態では、処理デバイス１０２６は、光強度パターンを使用して、眼１００２Ａの生理学的特徴間の界面を決定してもよい。例えば、虹彩／瞳孔界面は、処理デバイス１０２６によって決定されてもよい。
再び、図１１を参照すると、上記に議論されるように、眼姿勢を決定するためのディスプレイシステム１１０２内の光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄの位置の実施例が、図示される。光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄは、例えば、光ダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ、またはそれらの組み合わせであってもよい。例示的表現は、ディスプレイシステム１１０２に向いたユーザの目線から図示される。参照を容易にするために、ユーザの眼１００２Ａは、目線内に図示される。複数の光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄは、ユーザの眼１００２Ａを中心として位置付けられる。本明細書に述べられたように、いくつかの実施形態では、光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄは、ディスプレイシステム１１０２のフレームに取り付けられてもよい。例えば、光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄはそれぞれ、接眼レンズを囲繞する、フレームの異なる部分に取り付けられてもよい。他の実施形態では、光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄは、接眼レンズに隣接して位置付けられる材料の層（例えば、接眼レンズのための保護カバー）または接眼レンズ自体に取り付けられ、および／またはその中に内蔵されてもよい。光は、上記に説明されるように、眼１００２Ａを横断して指向および走査されてもよい。例えば、光パターンは移動可能反射体（例えば、ＭＥＭＳミラー）上に位置付けられる、または別様にそれによって調節可能である、回折格子を使用して、作成されてもよい。
光検出器１１０４Ａ－１１０Ｄの異なる位置に起因して、光パターンが眼を横断して走査されるにつれて、各光検出器は、可変放射照度を受光するであろう。このように、各光検出器は、明確に異なる電流パターンを生成し得る。いくつかの実施形態では、光検出器は、受光された放射照度と関連付けられる、デジタルまたはアナログ信号を生成してもよい。所与の眼姿勢に関して、各光検出器は、光強度パターンを作成し、これは、眼姿勢と関連付けられる、シグネチャを表し得る。図１０Ａ－１０Ｂに関して上記に説明されるように、測定された光強度パターンは、したがって、眼姿勢を急速に識別するために使用されてもよい。
例証は、矩形パターンに離れた距離等に位置付けられる、４つの光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄを含む。しかしながら、異なる位置も、使用されてもよいことを理解されたい。例えば、光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｂは、ともにより近くに位置付けられてもよい。上記に説明されるように、ディスプレイシステム１１０２は、機械学習モデルまたは既知の光強度パターンを識別する記憶された情報に基づいて、眼姿勢を決定してもよい。本情報は、同様に構成されるディスプレイシステム１１０２に基づいて生成されてもよい。したがって、光検出器１１０４Ａ－１１０４Ｄの他の位置も、使用されてもよい。例えば、それに関して光検出器が反射された光を受光することが可能である、任意の位置も、使用されてもよい。加えて、光検出器の数は、本明細書に議論されるような４つ以外の総数であってもよい。機械学習モデルまたは記憶された情報は、光検出器の特定の構成に従って生成されてもよい。ディスプレイシステム１１０２もまた、本同一構成を使用する場合、ディスプレイシステム１１０２は、機械学習モデルまたは記憶された情報に基づいて、眼姿勢を識別してもよい。
ここで図１２を参照すると、ユーザの眼の眼姿勢を決定するためのプロセス１２００のフローチャートの実施例が、図示される。便宜上、プロセス１２００は、１つまたはそれを上回るプロセッサ（例えば、ディスプレイシステム６０、図９Ｄ）を有する、ディスプレイシステムによって実施されるように説明されるであろう。
ブロック１２０２では、ディスプレイシステムが、移動可能反射体（例えば、ＭＥＭＳミラー）を介して、光パターンの投影を生じさせる。図１０Ａに図示されるように、ディスプレイシステムは、光源（例えば、ＶＣＳＥＬ）を使用して、光を出力し得る。本出力された光は、移動可能反射体に提供され得、これは、随意に、回折格子をその反射性表面上に有してもよい。回折格子は、光パターンをユーザの眼上に提供させ得る。いくつかの他の実施形態では、移動可能反射体は、鏡面反射体であって、パターンは、移動可能反射体の上流、例えば、光源の出力において、形成されてもよい。
ブロック１２０４では、ディスプレイシステムが、移動可能反射体を調節し、光パターンをユーザの眼を横断して走査する。移動可能反射体は、光パターンがユーザの眼の第１の部分に投影されるように、第１の位置にあってもよい。例えば、光パターンは、ユーザの眼の最左部分に投影されてもよい。ディスプレイシステムは、次いで、移動可能反射体の調節を生じさせ、軸に沿って、光パターンを投影させ得る。上記に説明されるように、軸は、水平軸であってもよい。光パターンは、加えて、ユーザの眼の垂直部分を横断して延在してもよい。加えて、光パターンは、随意に、図１０Ｂに図示されるように、光の実質的連続的線によって形成される、「Ｖ」形状を有してもよい。
いくつかの実施形態では、光パターンは、光の実質的連続的線によって形成される、「Ｖ」形状のものと異なる、形状を有してもよい。例えば、図１５に図示され、それに関してさらに議論されるであろうように、光パターンは、線の代わりに、スポットまたはドットを備えてもよく、これは、２つの部分（例えば、上記に説明されるように、「アルファ」部分と、「ベータ」部分と）を形成する。別の実施例として、図１６に図示され、それに関してさらに議論されるであろうように、光パターンは、光学関数をエンコーディングしてもよい。光学関数は、光円錐拡散を増加させ、またはスポットサイズを減少させ、光検出器によって受信される信号をより良好に区別し得る。
随意に、ディスプレイシステムは、最初に、ユーザの眼を走査し、瞳孔間距離（ＩＰＤ）を見出してもよい。光プロジェクタは、次いで、走査の間、ＩＰＤ領域のみを照明するように変調されてもよい。例えば、ＩＰＤ領域および光を任意の眼配向におけるユーザの眼上に投影するために要求される全てのマージンが、使用されてもよい。このように、ディスプレイシステム電力は、あるユーザが、他のユーザと比較して、より小さいＩＰＤ領域を有し得るため、低減され得る。したがって、ディスプレイシステムは、走査を各ユーザに適合させ得る。
図１２を継続して参照すると、ブロック１２０６では、ディスプレイシステムが、光強度パターンを閾値数の光検出器（例えば、光ダイオード）から取得する。移動可能反射体が、光パターンをユーザの眼を横断して走査させるにつれて、光検出器は、対応する電流または検出器信号を生成し得る。本電流または検出器信号は、上記に説明されるような光強度パターンとして表され得る。
ブロック１２０８では、ディスプレイシステムが、取得された光強度パターンに基づいて、眼姿勢を決定する。図１０Ｂに説明されるように、ディスプレイシステムは、機械学習技法を使用して、眼姿勢を光強度パターンに割り当ててもよい。ディスプレイシステムはまた、取得された光強度パターンと既知の光強度パターンとの間の類似性の測定値を決定してもよい。いくつかの実施形態では、既知の光強度パターンが、テーブルデータとして記憶されてもよく、その中で電流は、時間または移動可能反射体位置に対してマッピングされる。いくつかの実施形態では、既知の光強度パターンは、既知の光強度パターンを分析することから生成される情報として、記憶されてもよい。例えば、光パターンに関する山、谷、傾き等が、記憶されてもよい。本実施例では、「Ｖ」パターンに関して、「アルファ」および「ベータ」部分に関する山および谷が、移動可能ミラーの対応する位置とともに、記憶されてもよい。
いくつかの実施形態では、図１８Ａ－１８Ｄにさらに説明されるであろうように、ディスプレイシステムは、眼の異なる生理学的部分間の界面を決定してもよい。例えば、光強度パターンは、そのような界面を示す、情報を含み得る。光パターンが、界面を横断して走査されるにつれて、１つまたはそれを上回る光検出器によって生成される、電流または信号の対応する変化が存在し得る。例示的界面は、虹彩と瞳孔との間の界面を含んでもよい。ディスプレイシステムは、虹彩と瞳孔との間の吸光率および反射率における差異に基づいて、本例示的界面を識別してもよい。例えば、瞳孔内では、より高い吸光率およびより低い反射率が存在し得る。本実施例では、結果として生じる光強度パターンは、光パターンが虹彩から瞳孔まで横断するとき、電流または信号における降下を反映させ得る。
虹彩／瞳孔界面に関して、ディスプレイシステムは、瞳孔のサイズおよび／または位置を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、１つまたはそれを上回る光強度パターン内に表されるような最左界面および最右界面を決定してもよい。ディスプレイシステムは、次いで、最左界面と最右界面との間の差異に基づいて、瞳孔のサイズを決定してもよい。本決定は、移動可能反射体に基づいてもよい。例えば、ディスプレイシステムは、移動可能反射体の回転の速度に基づいて、水平軸に沿って、最左界面から最右界面までの距離を識別してもよい。
例示的眼姿勢
図１３Ａ－１３Ｃは、眼の第１の眼姿勢を横断して走査されている、光パターンを図示する。同様に、図１４Ａ－１４Ｃは、眼の第２の眼姿勢を横断して走査されている、光パターンを図示する。本明細書に議論されるように、これらの異なる眼姿勢は、異なる光強度パターンを生成させるであろう。
図１３Ａ－１３Ｃは、ユーザの眼１００２Ａ上に投影され、それを横断して走査されている、光パターン１０１０の実施例を図示する。図示される実施例では、光源１３０２（例えば、ＶＣＳＥＬダイオード）が、光１００４を移動可能反射体１００６上に投影し、これは、随意に、回折格子１００８を有してもよい。結果として生じる光パターン１０１０は、次いで、眼１００２Ａに伝搬する。図示されるように、光パターンの光の一部は、次いで、反射された光１０１２として、眼１００２Ａから反射される。上記に説明されるように、光検出器（図示せず）は、眼１００２Ａを中心として位置付けられ、反射された光１０１２を受光してもよい。
図１３Ａ－１３Ｃは、したがって、（例えば、移動可能反射体１００６を回転させることによって）移動可能反射体１００６の位置を調節することによって、ユーザの眼１００２Ａを横断して走査されている、光パターン１０１０を図示する。反射された光１０１２は、移動可能反射体１００６の位置に応じて、異なる方向に反射されることを理解されたい。したがって、眼１００２Ａを中心として位置付けられる光検出器はそれぞれ、一意の光強度パターンを生成し得る。このように、ディスプレイシステムは、図１３Ａ－１３Ｃに図示される眼姿勢に対応する、具体的眼姿勢を決定してもよい。
例えば、図１３Ａは、初期位置における、移動可能反射体１００６を図示する。本初期位置では、光パターン１０１０が、眼１００２Ａの対応する初期位置上に指向される。本眼姿勢に関して、初期位置は、眼１００２Ａの左部分に対応する。本初期位置に関する反射された光１０１２は、眼１００２Ａの左に向かって反射されるように図示される。本反射された光１０１２は、光検出器によって受光されてもよく、電流または信号が、対応して、生成されてもよい。
図１３Ｂでは、移動可能反射体１００６は、光パターン１０１０を眼１００２Ａの実質的中心部分に対して走査している。本実施例では、反射された光１０１２は、眼１００２Ａの左および右の両方に向かって反射されている。光検出器は、いくつかの実施形態では、眼１００２Ａを中心として位置付けられてもよい（例えば、図１１に図示されるように）。したがって、眼１００２Ａの右に位置付けられる光検出器は、図１３Ａにおいて受光された光と比較して、付加的光を受光し得る。
図１３Ｃでは、移動可能反射体１００６は、光パターン１０１０を眼１００２Ａの右部分に対して走査している。本右部分は、移動可能反射体１００６の最終位置に対応し得る。本最終位置に関して、反射された光１０１２は、眼１００２Ａの右に向かって反射されている。したがって、移動可能反射体１００６は、初期位置から最終位置に調節することを介して、光パターン１０１０を走査してもよい。いくつかの実施形態では、移動可能反射体１００６は、１つまたはそれを上回る軸を中心として回転することによって、光パターン１０１０を走査してもよい。本明細書に述べられたように、いくつかの実施形態では、移動可能反射体１００６は、単一軸を中心として回転することによって、光パターン１０１０を走査してもよい。回転の量は、眼１００２Ａの生理学的特徴に基づいてもよい。例えば、生理学的特徴は、強膜、角膜、瞳孔等を含んでもよく、回転の量は、特徴の対応するサイズ（例えば、水平軸に沿った長さ）に基づいてもよい。
続いて、ディスプレイシステムは、初期位置から最終位置まで走査されている光パターン１０１０を反映させる、光強度パターンを取得してもよい。本明細書に説明されるように、これらの光強度パターンは、図１３Ａ－１３Ｃに図示される眼姿勢を決定するために使用されてもよい。
図１４Ａ－１４Ｃは、ユーザの眼１００２Ａが図１３Ａ－１３Ｃに示される眼と異なる姿勢にある状態における、ユーザの眼１００２Ａ上に投影され、それを横断して走査されている、光パターン１０１０の別の実施例を図示する。図示される眼姿勢では、眼１００２Ａの中心は、図の右に向かって角度付けられる。
図１４Ａでは、移動可能反射体１００６は、初期位置にある。本眼姿勢に関して、光パターン１０１０は、眼の左部分に提供されている。図示される眼姿勢は、図１３Ａ－１３Ｃに図示される眼姿勢と比較して、右に角度付けられるため、光パターン１０１０は、眼１００２Ａの異なる部分に提供されている。したがって、反射された光１０１２は、図１３Ａに図示される反射された光と異なるように反射されている。眼１００２Ａを中心として位置付けられる光検出器は、したがって、電流または信号の異なる測定値を生成するであろう。
図１４Ｂでは、移動可能反射体１００６は、光パターン１０１０を眼１００２Ａを横断して水平軸に沿ってさらに遠くに走査させるように調節されている。本例示的眼姿勢に関して、光パターン１０１０は、眼１００２Ａの角膜により近い。対照的に、図１３Ｂに図示される眼姿勢は、真っ直ぐ見ている眼１００２Ａを表す。したがって、図１３Ｂでは、光パターン１０１０は、眼１００２Ａの実質的中心部分に提供されている。図１４Ｃでは、移動可能反射体１００６は、最終位置に調節されている。図示されるように、光パターン１０１０は、眼１００２Ａの角膜を横断して実質的に走査されている。
光パターン１０１０は、図１３Ａ－１３Ｃに図示される眼と比較して、眼１００２Ａの異なる部分を横断して走査されていることを理解されたい。したがって、結果として生じる光強度パターンは、図１３Ａ－１３Ｃに図示される走査から生じる光強度パターンと比較して、一意であろう。いくつかの眼姿勢に関して、光パターン１０１０は、眼１００２Ａの実質的類似部分を横断して走査されてもよい。例えば、光パターン１０１０は、前方を真っ直ぐ見ている眼および下を見ている眼の類似部分を走査してもよい。しかしながら、これらの眼は、眼の生理学的特徴が異なる配向にあるであろうように、異なる配向にあるであろう。例えば、角膜は、異なる配向にあるであろう。したがって、反射された光１０１２は、一意の光強度パターンの生成をもたらすであろう。このように、ディスプレイシステムは、これらの光強度パターンに基づいて、眼姿勢を決定してもよい。
例示的光パターン
図１５は、ユーザの眼を横断して走査するための光パターン１５０２の実施例を図示する。本実施例では、回折格子１００８によって作成された光パターン１５０２は、光の連続的線ではなく、光のスポットまたはドットから成る。光パターン１５０２は、したがって、パターン変位を表し得、これは、移動可能反射体（例えば、反射体１００６、図１０）の調節の間、ユーザの眼上に投影されてもよい。いくつかの実施形態では、異なるピッチを伴う、複数の回折格子が、エッチングされ、異なる回折パターンを重畳し、したがって、「線」または線として現れるために十分に近接する点を作成してもよい。
図１６は、ユーザの眼を横断して走査するための光パターン１６０２の別の実施例を図示する。いくつかの実施形態では、光パターン１６０２は、光の複数の列１６０４、１６０６、１６０８を含んでもよく、これは、光の異なる線または個々の列を形成する光のスポットによって形成されてもよい。図示されるように、列１６０４、１６０６、１６０８はそれぞれ、眼の水平軸に対して９０°未満の角度を画定してもよい。列１６０４、１６０６、１６０８のそれぞれによって提供される反射された光信号を区別するために、光の列を形成する光は、異なる性質を有してもよい。例えば、列１６０４、１６０６、１６０８の異なるものを形成する光は、異なる色または波長、異なる偏光（例えば、偏光に敏感な光検出器が使用される場合）等を有してもよい。
いくつかの他の実施形態では、異なる列１６０４、１６０６、１６０８を形成する光は、異なる関連付けられる光学関数を有してもよい。実施例として、光学関数は、光円錐拡散を増加させてもよい（例えば、発散光のビームを提供してもよい）。別の実施例として、光学関数は、スポットサイズを減少させてもよく（例えば、光の収束ビームを提供する）、これは、光検出器のための高信号対雑音比を提供するために有利であり得る。さらに別の実施例として、列は、コリメートされた光のビームによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、所望のレベルの収束、発散、またはコリメーションが、移動可能反射体上のホログラフィック材料（例えば、表面または体積ＨＯＥ）によって提供されてもよく、これは、形成される所望の列パターンへの回折およびレンズ機能（例えば、コリメーション、集束、または発散レンズ機能）の両方を提供する。
２つの光源
いくつかの実施形態では、２つの光源（例えば、２つのＶＣＳＥＬ）が、眼の眼姿勢を決定するために使用されてもよい。各光源は、異なる性質（例えば、異なる波長または色）を伴う、光を出力してもよい。「Ｖ」パターンの実施例に関して、第１の光源は、光パターンの第１の部分（例えば、「アルファ」部分１０１０Ａ）を形成するために使用されてもよく、第２の光源は、第２の部分（例えば、「ベータ」部分１０１０Ｂ）を形成するために使用されてもよい。２つの光源を使用することは、クロストークを低減させる等の例示的利点を提供し得る。例えば、「アルファ」部分と「ベータ」部分との間には、クロストークが存在し得ない。別の実施例として、走査時間は、低減され得る。例えば、移動可能反射体（例えば、ＭＥＭＳミラー１００６）が、より少ない調節（例えば、１つまたはそれを上回る軸を中心とした回転）を実施し、ユーザの眼を走査するために要求され得る。
図１７Ａは、２つの光源を使用してユーザの眼上に投影される、光パターン１０１０の実施例を図示する。例証の最左部分では、光パターンは、第１の光源によって形成されている、光パターン１０１０の「アルファ」部分１０１０Ａを有する。例えば、「ベータ」部分１０１０Ｂは、第２の光源によって投影されていない。複数の光検出器は、したがって、「アルファ」部分１０１０Ａが投影されている間、反射された光を測定してもよい。続いて、例証の最右部分に関して、「ベータ」部分１０１０Ｂが、ユーザの眼上に投影されている。対照的に、「アルファ」部分１０１０Ａは、ユーザの眼上に指向されていない。複数の光検出器は、したがって、「ベータ」部分１０１０Ｂがユーザの眼上に指向されている間、反射された光を測定してもよい。このように、これらの部分間のクロストークは、低減または排除され得る。
ディスプレイシステムは、随意に、「アルファ」部分１０１０Ａに関して１つ、および「ベータ」部分１０１０Ｂに関して１つ、光検出器毎に、２つの光強度パターンを生成してもよい。ディスプレイシステムは、実施例として、「アルファ」部分１０１０Ａまたは「ベータ」部分１０１０Ｂのいずれかが投影されていた、時間および／またはＭＥＭＳミラー位置を識別する、情報を記憶してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、「アルファ」部分１０１０Ａおよび「ベータ」部分１０１０Ｂの両方を表す、単一光強度パターンを生成してもよく、部分１０１０Ａ、１０１０Ｂは、随意に、眼を横断して、同時に走査されてもよい。
図１７Ｂは、２つの光源１７０２Ａ、１７０２Ｂの使用を図示する、例示的ブロック図を図示する。図示される実施例では、光が、移動可能反射体１００６に提供され、これは、随意に、本明細書に議論されるように、回折格子１００８を有してもよい。いくつかの実施形態では、移動可能反射体１００６は、光の所望の線を生成するためのホログラフィック要素を含んでもよい（例えば、ホログラムは、線「アルファ」のための１つの波長のために選択的な１つのホログラムと、線「ベータ」のための光の波長のために選択的な別のホログラムとを含む、多重化されたホログラムであってもよい）。いくつかの他の実施形態では、移動可能反射体１００６は、鏡面反射体であって、所望のパターンが、光源１７０２Ａ、１７０２Ｂにおいて形成される。コンバイナ１７０４が、光源１７０２Ａ、１７０２Ｂからの光を移動可能反射体１００６に指向するために使用されてもよい。
別の実装は、２つの面積を移動可能反射体１００６上に有することを含んでもよい。面積毎に、具体的回折格子が存在してもよく、光源はそれぞれ、面積のうちの１つを照明するように構成される。したがって、異なる線（例えば、「アルファ」部分および「ベータ」部分）が、作成されてもよい。複数の回折ゾーンを伴う、そのような回折格子の実施例は、図１７Ｃに図示される。各回折ゾーンは、異なるように構成される回折格子を備えてもよい。例えば、回折ゾーンの回折格子は、格子を形成する個々の構造（例えば、材料の側方に延在する線）のための異なる周期性および／または異なるサイズ（例えば、高さおよび／または幅）を含む、異なる物理的パラメータを有してもよい。
生理学的特徴のサイズおよび／または位置の決定
光強度パターンは、姿勢以外の眼パラメータを決定するために利用され得る、情報も含有し得ることを理解されたい。例えば、ディスプレイシステムは、本明細書に説明される光強度パターンを使用して、ユーザの眼の生理学的特徴のサイズおよび／または位置を決定するように構成されてもよい。例示的生理学的特徴は、強膜、虹彩、瞳孔、強膜と虹彩との間の界面、虹彩と瞳孔との間の界面等を含んでもよい。ディスプレイシステムは、眼姿勢を決定すること代替として、またはそれに加え、サイズおよび／または位置を決定してもよい。
虹彩と瞳孔との間の界面に関して、ディスプレイシステムは、１つまたはそれを上回る光強度パターン内に表されるような電流または信号の変化に基づいて、その位置を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、山または谷（例えば、閾値を上回る導関数の変化）を識別してもよい。瞳孔に関して、ディスプレイシステムは、瞳孔の境界を識別することに基づいて、そのサイズを決定してもよい。境界は、実施例として、瞳孔と虹彩との間の最左界面および最右界面に対応し得る。
図１８Ａは、ユーザの眼と関連付けられる生理学的情報を決定するためのプロセス１８００の例示的フローチャートを図示する。便宜上、プロセス１８００は、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステム６０）によって実施されるように説明されるであろう。
ブロック１８０２では、図１２のブロック１２０４に関して上記に説明されるように、ディスプレイシステムが、移動可能反射体を調節し、光パターンを眼を横断して走査する。ブロック１８０４では、ディスプレイシステムが、図１２のブロック１２０６と同様に、光強度パターンを閾値数の光検出器から取得する。本明細書に説明されるように、ディスプレイシステムは、光強度パターンを取得してもよく、これは、個別の光検出器によって生成された電流または信号の測定値を表す。各光強度パターンは、電流または信号を時間および／または移動可能反射体の位置にマッピングしてもよい。
ブロック１８０６では、ディスプレイシステムが、眼の生理学的特徴と関連付けられる、サイズおよび／または位置を決定する。本明細書に議論されるように、いくつかの実施形態では、機械学習および／またはパターン合致が、利用され、生理学的特徴または境界の場所を決定してもよく、サイズが、これらの決定された場所から計算されてもよい。
ここで、１つまたはそれを上回る生理学的特徴と関連付けられる、サイズおよび／または位置情報を決定することの実施例を図示する、図１８Ｂ－１８Ｄを参照する。
図１８Ｂは、眼１００２Ａを横断して走査されている、光パターン１０１０を図示する。図示される実施例では、光パターンは、「Ｖ」形状を有し、これは、「アルファ」１０１０ａ部分と、「ベータ」部分１０１０ｂとを含んでもよい。「Ｖ」形状は、上記の少なくとも図１０Ａ－１０Ｂに関してさらに詳細に説明される。例示的光強度パターン１８１４が、図示され、これは、走査の間に眼１００２Ａから反射された光を受光する光検出器をからの信号または電流の測定値を示す。例示的光強度パターン１８１４は、眼１００２Ａを中心として位置付けられる、複数の光検出器のうちの１つと関連付けられ得る。眼を中心として位置付けられる光検出器の実施例は、図１１に図示される。
図１８Ｂに表される、時間または移動可能反射体位置では、光パターン１０１０の「アルファ」部分１０１０ａが、強膜と虹彩との間の界面または境界１８１２にわたって掃引される。光が、高度に反射性の白色強膜からより暗いあまり反射性ではない虹彩に通過するにつれて、本交差部１８１２は、パターン１８１４と関連付けられる光検出器によって受光される、反射された光の低減を示し得る。反射された光は、光パターン１０１０の拡散反射から生じ得、パターン１８１４は、したがって、強度の段階的低減を示し得る。光強度パターン１８１４は、したがって、光強度パターン１８１４の部分１８１６に対する信号の低減として、本界面１８１２を示す。
ディスプレイシステムは、機械学習モデルまたは記憶された情報等の本明細書に説明される技法を使用して、信号の本低減が、強膜と虹彩との間の生理学的界面１８１２に対応することを決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、閾値数の光強度パターンを使用して、決定をもたらしてもよい。ディスプレイシステムは、次いで、本界面１８１２と関連付けられる、位置を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、部分１８１６にマッピングされた時間を識別してもよい。本実施例では、ディスプレイシステムは、移動可能反射体が調節する、速度に基づいて、位置を決定してもよい。別の実施例として、ディスプレイシステムは、部分１８１６と関連付けられる、移動可能反射体位置を識別してもよい。移動可能反射体の位置を識別する、情報に基づいて、ディスプレイシステムは、光パターン１０１０が入射し、光強度パターン１８１４の部分１８１６を生じさせる、場所を決定してもよい。
図１８Ｃは、眼１００２Ａを横断してさらに走査されている、光パターン１０１０を図示する。「アルファ」部分１０１０ａは、本実施例では、虹彩と瞳孔との間の交差部１８２２を通過して掃引される。上記と同様に、光が、より反射性の虹彩からより暗いあまり反射性ではない瞳孔に通過するにつれて、本交差部は、光強度パターン１８１４と関連付けられる光検出器に到達する、光の低減を示し得る。したがって、信号の低減が、光強度パターン１８１４の部分１８２４に示される。ディスプレイシステムは、したがって、上記に説明されるように、本界面１８２２と関連付けられる位置を決定してもよい。
図１８Ｄは、「アルファ」部分１０１０ａが瞳孔と虹彩との間の別の界面１８３２を横断して走査されるまで、さらに走査されている、光パターン１０１０を図示する。本界面１８３２は、瞳孔と虹彩との間の最右界面を表す。対照的に、図１８Ｃに説明される界面１８２２は、瞳孔と虹彩との間の最左界面を表す。上記と同様に、ディスプレイシステムは、本界面１８３２と関連付けられる、位置を決定してもよい。しかしながら、図示される光強度パターン１８１４では、閃光によって生じる山１８３４は、界面１８３２と一致する。閃光は、光パターン１０１０が界面１８３４を横断して走査されるとき、大量の反射された光（例えば、鏡面反射された光）を提供し、これは図示される光強度パターン１８１４を使用した界面１８３４の検出を不明瞭にし得ることを理解されたい。しかしながら、本明細書に議論されるように、複数の光強度パターンを提供する、複数の光検出器が、好ましくは、利用され、これらの他の光検出器のうちの少なくともいくつかは、界面１８３２における反射率の変化に起因して、反射された光強度における差異を検知することが予期されるであろう。例えば、これらの他の光強度パターン（図示せず）は、光強度パターン１８１４の部分１８２４および１８１６の逆を示し得、界面１８３２の場所を決定するために利用されてもよい。
図１８Ｃに図示される界面１８２２および図１８Ｄに図示される界面１８３２に基づいて、ディスプレイシステムは、瞳孔と関連付けられる、サイズを決定してもよい。例えば、サイズは、水平軸に沿ったサイズを表し得る。本実施例では、サイズは、したがって、水平軸に沿った瞳孔の長さ、例えば、瞳孔の幅または直径を表し得る。ディスプレイシステムは、加えて、瞳孔の位置を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、界面１８２２、１８３２に基づいて決定されるような瞳孔の重心（例えば、瞳孔幅の中点）を計算してもよい。
虹彩と強膜との間の界面または境界および虹彩のサイズは、上記に議論されるように、虹彩と瞳孔との間の界面および瞳孔のサイズに関して決定されてもよいことを理解されたい。例えば、虹彩の左および右界面の場所は、反射された光の検出された低減に基づいて決定されてもよく、反射された光レベルは、瞳孔のより低い反射された光レベルより高い。
上記の説明は、ディスプレイシステムは、走査の完了に先立って、界面（例えば、界面１８１２）を決定し得ることを識別したが、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、走査の完了に応じて、界面を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、光強度パターンを取得し、光強度パターンに基づいて、サイズおよび／または位置情報を決定してもよい。本実施例では、機械学習技法が、活用されてもよい。例えば、１つまたはそれを上回る機械学習モデルが、光強度パターンに基づいて、生理学的特徴を識別（例えば、標識）するように訓練されてもよい。
眼速度の推定
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、ユーザの眼の速度を決定してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、回転の速度を決定してもよい。回転の速度は、サッカードの発生を識別する、またはそれに対して眼がサッカードの間に回転するであろう範囲を推定する等、ディスプレイシステムの異種目的のために使用されてもよい。説明されるであろうように、ディスプレイシステムは、１つまたはそれを上回る生理学的特徴の移動または連続眼姿勢間の差異の比較に基づいて、回転の速度（例えば、サッカード速度）を決定してもよい。
ディスプレイシステムは、連続的に決定された眼姿勢における差異に基づいて、回転の速度を決定してもよい。例えば、第１の時間では、ディスプレイシステムは、ユーザの眼の走査を実施してもよい。本実施例では、ディスプレイシステムは、走査に基づいて決定される第１の眼姿勢と本第１の時間を関連付けてもよい。第２の時間では、ディスプレイシステムは、ユーザの眼の後続走査を実施してもよい。ディスプレイシステムは、次いで、第２の眼姿勢と本第２の時間を関連付けてもよい。第１の眼姿勢と第２の眼姿勢との間の眼姿勢における差異の１つまたはそれを上回る測定が、決定されてもよい。例示的測定は、第１の眼姿勢と第２の姿勢との間の光学または視軸の調節を含んでもよい。ディスプレイシステムは、次いで、光学または視軸の決定された位置における差異と、第１の時間と第２の時間との間の時間における差異とを使用して、回転も速度を決定してもよい。
ディスプレイシステムはまた、１つまたはそれを上回る生理学的特徴の移動に基づいて、回転の速度を決定してもよい。例えば、第１の時間では、ディスプレイシステムは、生理学的特徴（例えば、虹彩と瞳孔との間の界面）の第１の位置を決定してもよい。続いて、第２の時間では、ディスプレイシステムは、生理学的特徴の第２の位置を決定してもよい。それに対して生理学的特徴が、例えば、１つまたはそれを上回る軸に沿って移動した範囲が、識別されてもよい。ディスプレイシステムは、次いで、生理学的特徴の位置における決定された差異と、第１の時間と第２の時間との間の差異とに基づいて、回転の速度を決定してもよい。
サッカードは、２つまたはそれを上回る固視相間の眼の高速移動を表すと理解され得る。サッカードの発生の間、ユーザは、２つの固視間の低減された可視性を有し得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、本低減された可視性を活用するために、仮想コンテンツの提示を調節してもよい。サッカードの発生を識別するために、ディスプレイシステムは、眼の回転も速度が閾値を超えるかどうかを決定してもよい。本明細書に説明される技法に起因して、ディスプレイシステムは、有利なこととして、サッカードを検出するために十分に高いレート（例えば、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ等）において、眼を走査し得る。したがって、サッカードの発生が、決定され得る。本決定は、例えば、２０１７年９月２８日に公開された、米国特許出願公開第２０１７／０２７６９４８号（その全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に議論されるように、多深度面ディスプレイにおける深度面切替に影響を及ぼすために利用されてもよい。
加えて、それに対して眼が、サッカードの間に回転するであろう、範囲は、眼の初期回転速度（サッカード速度）に基づき得ることを理解されたい。例えば、眼の初期サッカード速度、眼が移動する角度、およびサッカード後の眼の最終配向は、相関されることを理解されたい。したがって、ディスプレイシステムは、初期速度および方向が既知である場合、サッカードの完了に応じて、ユーザが固視するであろう、最終場所を推定し得る。
異なるユーザは、異なる関連付けられるサッカード速度を有し得ることを理解されたい。ディスプレイシステムは、有利なこととして、機械学習技法を使用して、特定のユーザのサッカード速度と関連付けられる、モデルを生成してもよい。例えば、ディスプレイシステムは、サッカードと関連付けられる、初期速度および方向を識別してもよい。本実施例では、ディスプレイシステムは、次いで、サッカードの完了に応じて、それに対して眼が回転した範囲を識別してもよい（例えば、本明細書に説明されるように、常に、眼を走査し、姿勢を決定することによって）。本情報に基づいて、ディスプレイシステムは、機械学習モデルを訓練する、または別様に、既存のものを更新してもよい。実施例として、機械学習モデルは、特定のユーザの眼のサッカード速度と、方向と、最終点との間の正確な相関を学習してもよい。
本最終点を推定することが可能であることは、最終サッカード後姿勢が決定されることを可能にし得る。本明細書に議論されるように、ディスプレイシステムは、ユーザへの仮想コンテンツの提示において、本推定される姿勢を使用してもよい。いくつかの実施形態では、推定される姿勢は、本明細書で議論される光走査および光強度パターンベースの技法を使用して決定された姿勢における信頼度レベルを検証および／または決定するために使用されてもよい。
他の実施形態
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および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また、製造動作を制御するためのコンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして、または製造ラインを制御するためのコンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして、具現化されることができる。コンピュータ可読媒体は、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。コンピュータ可読媒体の実施例は、読取専用メモリ、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。コンピュータ可読媒体はまた、コンピュータ可読コードが分散方式において記憶および実行されるように、ネットワーク結合されたコンピュータシステムを経由して分散されることができる。
前述の説明は、解説の目的のために、説明される実施形態の徹底的な理解を提供するために具体的名称を使用した。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となるであろう。したがって、具体的実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的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していない。多くの修正および変形例が、上記の教示に照らして、可能性として考えられることが当業者に明白となるであろう。
また、本明細書に説明される、および／または図に描写されるプロセス、方法、およびアルゴリズムはそれぞれ、具体的かつ特定のコンピュータ命令を実行するように構成される、１つまたはそれを上回る物理的コンピューティングシステム、ハードウェアコンピュータプロセッサ、特定用途向け回路、および／または電子ハードウェアによって実行される、コードモジュールにおいて具現化され、それによって完全または部分的に自動化され得ることを理解されたい。例えば、コンピューティングシステムは、具体的コンピュータ命令とともにプログラムされた汎用コンピュータ（例えば、サーバ）または専用コンピュータ、専用回路等を含むことができる。コードモジュールは、実行可能プログラムにコンパイルおよびリンクされ得る、動的リンクライブラリ内にインストールされ得る、またはインタープリタ型プログラミング言語において書き込まれ得る。いくつかの実装では、特定の動作および方法が、所与の機能に特有の回路によって実施され得る。
さらに、本開示の機能性のある実装は、十分に数学的、コンピュータ的、または技術的に複雑であるため、（適切な特殊化された実行可能命令を利用する）特定用途向けハードウェアまたは１つまたはそれを上回る物理的コンピューティングデバイスは、例えば、関与する計算の量または複雑性に起因して、または結果を実質的にリアルタイムで提供するために、機能性を実施する必要があり得る。例えば、ビデオは、多くのフレームを含み、各フレームは、数百万のピクセルを有し得、具体的にプログラムされたコンピュータハードウェアは、商業的に妥当な時間量において所望の画像処理タスクまたは用途を提供するようにビデオデータを処理する必要がある。
コードモジュールまたは任意のタイプのデータは、ハードドライブ、ソリッドステートメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、光学ディスク、揮発性または不揮発性記憶装置、同一物の組み合わせ、および／または同等物を含む、物理的コンピュータ記憶装置等の任意のタイプの非一過性コンピュータ可読媒体上に記憶され得る。いくつかの実施形態では、非一過性コンピュータ可読媒体は、ローカル処理およびデータモジュール（１４０）、遠隔処理モジュール（１５０）、および遠隔データリポジトリ（１６０）のうちの１つまたはそれを上回るものの一部であってもよい。本方法およびモジュール（またはデータ）はまた、無線ベースおよび有線／ケーブルベースの媒体を含む、種々のコンピュータ可読伝送媒体上で生成されたデータ信号として（例えば、搬送波または他のアナログまたはデジタル伝搬信号の一部として）伝送され得、種々の形態（例えば、単一または多重化アナログ信号の一部として、または複数の離散デジタルパケットまたはフレームとして）をとり得る。開示されるプロセスまたはプロセスステップの結果は、任意のタイプの非一過性有形コンピュータ記憶装置内に持続的または別様に記憶され得る、またはコンピュータ可読伝送媒体を介して通信され得る。
本明細書に説明される、および／または添付される図に描写されるフロー図における任意のプロセス、ブロック、状態、ステップ、または機能性は、プロセスにおいて具体的機能（例えば、論理または算術）またはステップを実装するための１つまたはそれを上回る実行可能命令を含む、コードモジュール、セグメント、またはコードの一部を潜在的に表すものとして理解されたい。種々のプロセス、ブロック、状態、ステップ、または機能性は、組み合わせられる、再配列される、追加される、削除される、修正される、または別様に本明細書に提供される例証的実施例から変更されてもよい。いくつかの実施形態では、付加的または異なるコンピューティングシステムまたはコードモジュールが、本明細書に説明される機能性のいくつかまたは全てを実施し得る。本明細書に説明される方法およびプロセスはまた、いずれの特定のシーケンスにも限定されず、それに関連するブロック、ステップ、または状態は、適切な他のシーケンスで、例えば、連続して、並行して、またはある他の様式で実施されることができる。タスクまたはイベントが、開示される例示的実施形態に追加される、またはそこから除去され得る。さらに、本実施形態に説明される実装における種々のシステムコンポーネントの分離は、例証目的のためであり、全ての実施形態においてそのような分離を要求するものとして理解されるべきではない。説明されるプログラムコンポーネント、方法、およびシステムは、概して、単一のコンピュータ製品においてともに統合される、または複数のコンピュータ製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。
前述の明細書では、本発明は、その具体的実施形態を参照して説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなくそこに行われ得ることが明白となるであろう。明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証と見なされるべきである。例えば、有利なこととして、画像を複数の深度面を横断して提供する、ＡＲディスプレイとともに利用されるが、本明細書に開示される拡張現実コンテンツはまた、画像を単一深度面上に提供する、システムによって表示されてもよい。
実際、本開示のシステムおよび方法は、それぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されないことを理解されたい。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用され得る、または種々の方法で組み合わせられ得る。全ての可能な組み合わせおよび副次的組み合わせが、本開示の範囲内に該当することが意図される。
別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実施形態における組み合わせにおいて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されてもよい。さらに、特徴がある組み合わせにおいて作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に請求され得るが、請求される組み合わせからの１つまたはそれを上回る特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから削除されてもよく、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴のグループも、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
とりわけ、「～できる（ｃａｎ）」、「～し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「～し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「～し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、および同等物等、本明細書で使用される条件付き用語は、別様に具体的に記載されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態がある特徴、要素、および／またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることを意図していることを理解されたい。したがって、そのような条件付き用語は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つまたはそれを上回る実施形態のためにいかようにも要求されること、または１つまたはそれを上回る実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるものであるべきかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを合意することを意図していない。用語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「～を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、その包括的意味において使用され（およびその排他的意味において使用されず）、したがって、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」は、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味する。加えて、本願および添付される請求項で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つまたはそれを上回る」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序で、または連続的順序で実施される、または全ての図示される動作が実施される必要はないことを認識されたい。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つまたはそれを上回る例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されていない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれてもよい。例えば、１つまたはそれを上回る付加的動作が、図示される動作のいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施されることができる。加えて、動作は、他の実装において再配列される、または再順序付けられてもよい。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実施形態におけるそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品においてともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。いくつかの場合には、請求項に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成することができる。

Claims (16)

  1. 仮想コンテンツをユーザに提示するように構成されるディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
    多色性光を出力するように構成される光源と、
    前記出力された多色性光を前記ユーザの眼に反射させ、前記眼を横断して前記光から形成されるパターンを走査するように構成される移動可能な反射体であって、前記パターンは、第１の辺と第２の辺とからなるＶ形状のパターンであり、前記第１および第２の辺は、異なる波長の光によって形成される、移動可能な反射体と、
    前記眼を横断して走査される前記光の反射を検出するように構成される複数の光検出器と、
    １つまたはそれを上回るプロセッサであって、
    前記反射された光が前記眼を横断して走査されるように、前記移動可能な反射体の配向の調節を生じさせることと、
    前記光検出器を介して、個別の光強度パターンを取得することであって、光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記眼を横断した前記反射された光の走査の間に取得される、ことと、
    前記光強度パターンに基づいて、前記眼の眼姿勢を決定することであって、前記眼姿勢は、前記眼の配向を表す、ことと、
    を含む動作を実施するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサと
    を備える、ディスプレイシステム。
  2. 前記移動可能な反射体は、回折格子を備え、前記回折格子は、前記光源からの前記多色性光の入射ビームを、光の前記パターンに変換するように構成される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  3. 前記移動可能な反射体は、複数の回折格子を備え、各回折格子は、前記眼を横断して走査するための異なる光パターンを形成するように構成される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  4. 前記光検出器は、光ダイオードであり、各光強度パターンは、電流対前記移動可能な反射体の位置と関連付けられる位置情報のプロットを表す、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  5. 前記回折格子は、ＭＥＭＳミラー上に位置付けられ、またはＭＥＭＳミラーの一部を形成し、前記位置情報は、前記ＭＥＭＳミラーの配向を示し、前記ＭＥＭＳミラーは、前記ディスプレイシステムによって調節可能である、請求項４に記載のディスプレイシステム。
  6. 前記光源は、光を前記移動可能な反射体に出力するように構成される２つの光源のうちの１つであり、前記光源はそれぞれ、前記眼を横断して走査するための前記光の前記パターンの個別の部分を形成するように構成される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  7. 導波管をさらに備え、前記導波管は、導波管のスタックのうちの１つであり、前記スタックのいくつかの導波管は、前記スタックの他の導波管の外部結合光学要素と異なる量の波面発散を伴う光を出力するように構成される外部結合光学要素を有し、前記異なる量の波面発散は、異なる深度面に対応する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
  8. １つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実装される方法であって、前記ディスプレイシステムは、ユーザの眼の眼姿勢に少なくとも部分的に基づいて、仮想コンテンツを前記ユーザに提示するように構成され、前記方法は、
    前記眼上に指向される光パターンの位置を、前記光パターンが前記眼を横断して移動するように、調節することであって、前記光パターンは、第１の辺と第２の辺とからなるＶ形状の光パターンであり、前記第１および第２の辺は、異なる波長の光によって形成される、ことと、
    複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
    前記光強度パターンに基づいて、前記眼の前記眼姿勢を決定することであって、前記眼姿勢は、前記眼の配向を表す、ことと
    を含む、方法。
  9. 前記光パターンの位置を調節することは、前記光パターンが、軸に沿って、前記眼の第１の部分から前記眼の第２の部分に移動されるように、移動可能ミラーを移動させることを含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記移動可能ミラーは、回折格子を備え、前記回折格子は、光源からの光の入射ビームを、前記光パターンに変換するように構成される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記眼姿勢を決定することは、機械学習モデルの順方向通過を算出することを含み、前記機械学習モデルの入力は、前記光強度パターンを備え、前記機械学習モデルの出力は、眼姿勢を示す、請求項８に記載の方法。
  12. 前記眼姿勢を決定することは、
    記憶された光強度パターンを識別する情報にアクセスすることであって、前記記憶された光強度パターンは、個別の眼姿勢と関連付けられる、ことと、
    前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することと、
    前記比較に基づいて、前記眼姿勢を識別することと
    を含む、請求項８に記載の方法。
  13. 前記取得された光強度パターンと前記記憶された光強度パターンとを比較することは、前記光強度パターン内の山および／または谷の位置を比較することに基づく、請求項１２に記載の方法。
  14. 非一過性コンピュータ記憶媒体であって、前記非一過性コンピュータ記憶媒体は、命令を記憶しており、前記命令は、１つまたはそれを上回るプロセッサのディスプレイシステムによって実行されると、前記１つまたはそれを上回るプロセッサに、
    ユーザの眼上に指向される光パターンの位置を、前記光パターンが前記眼を横断して移動するように、調節することであって、前記光パターンは、第１の辺と第２の辺とからなるＶ形状の光パターンであり、前記第１および第２の辺は、異なる波長の光によって形成される、ことと、
    複数の光強度パターンを取得することであって、前記光強度パターンは、異なる時間における光検出器信号を表し、前記光検出器信号は、前記光パターンの位置の調節の間、個別の光検出器から取得される、ことと、
    前記光強度パターンに基づいて、前記眼の眼姿勢を決定することであって、前記眼姿勢は、前記眼の配向を表す、ことと
    を含む動作を実施させる、非一過性コンピュータ記憶媒体。
  15. 前記動作は、
    回折格子を有する反射体を介して、前記光パターンの投影を前記眼に生じさせること
    をさらに含む、請求項１４に記載のコンピュータ記憶媒体。
  16. 前記回折格子の配向は、前記光パターンが前記眼の第１の部分から前記眼の第２の部分に移動されるように調節される、請求項１５に記載のコンピュータ記憶媒体。
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