JPWO2017066802A5 - - Google Patents

Description

区分的に平坦である複数の光導波路構造体が、複数の画像部分を提供し、これら複数の画像部分をタイル張りとする配置でまとめて組み合わせることによって、湾曲又は非平面表面及びプロファイルを有する光学レンズを画定する、デュアルモード拡張／仮想現実ニアアイウェアラブルディスプレイを提供できる。複数の光導波路構造体がそれぞれ、結合された画像を、その入力画像アパーチャからその出口アパーチャ又は出口アパーチャ部分領域へと再配向するよう構成された、デュアルモード拡張／仮想現実ニアアイウェアラブルディスプレイを提供できる。区分的に平坦である光導波路構造体の使用の代替例も開示される。

レンズ５の裏側の視認者側表面３０は、１つ又は複数の光導波路構造体４０を備える（図４）。ある好ましい実施形態では、裏側表面３０は、それぞれが出口アパーチャを画定するレンズ厚さ５’内に配置された、それぞれが出口アパーチャを画定する複数の導波路層５０からなるポリマーの光学的薄膜層を備えてよい。導波路層５０は、各レンズ５の周縁表面５’’付近（好ましくは視認者の瞳孔視認領域の外側）に位置する導波路構造体４０で受承された光を、レンズの厚さ５’の各部分を通して、図４に示すように視認者の瞳孔の視認領域内に位置する各導波路層５０によって画定される所定の出口アパーチャ部分領域４５’へと、全内部反射（ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＴＩＲ）又は「導波（ｗａｖｅ‐ｇｕｉｄｅ）」できるように構成された、複数の微小刻印切子面又は同等の光学構造体として、設けることができる。（図の他の側面を不必要に不明瞭にしないよう、導波路層を全て図示してはいない。）図４は概して、レンズ５の視認領域内の複数の出口アパーチャ部分領域４５’に結合された複数の導波路構造体４０を示す。導波路層５０は一般に、各レンズ５の周縁領域に隣接する境界領域を除く、各出口アパーチャ部分領域４５’の全体に広がっており、これにより、各アパーチャ部分領域４５’の個々の画像部分がタイル張りにされる結果として、間隙又はデッドエリアを有しない集合画像を生成できる。

本発明のデュアルモードＡＲ／ＶＲニアアイウェアラブルディスプレイ１は更に、少なくとも１つの画像ソース５５を備えてよく、これは各レンズ５の各導波路構造体４０に直接光学的に結合され、これにより各画像ソース５５が、多色ピクセルの２Ｄアレイを含むデジタル光学画像部分を生成及び出力できる。上述のように、各画像ソース５５は各入力アパーチャ４０に１つの画像部分を提供し、これは各レンズ５の各出口アパーチャ又は各出口アパーチャ部分領域４５’に対して提示されることになり、これにより各画像部分が、レンズ５の外縁部の小さな部分を除いて各出口アパーチャ部分領域４５’を埋め、各画像部分がタイル張りにされることによって各レンズ内に単一の復号画像を提供できる。

上で参照した米国特許の画像ソースの発光性マイクロスケールアレイは、関連する駆動ＣＭＯＳ回路構成によって個々に空間、色、時間的に個々にアドレス指定可能なものとして提供されると有益であり、これによりこのような画像ソースは、空間、色、時間的に変調された光を放出できる。上で参照した特許において開示されている画像ソースが放出する複数の色は、同一のピクセルアパーチャを共有することが望ましい。ピクセルアパーチャは、多色のコリメートされた（又は非ランバート）光を、約±５°～約±４５°の発散角度で放出する。上で参照した特許の画像ソースの発光性アレイを構成するピクセルのサイズは典型的にはおよそ５～２０マイクロメートルであり、画像ソースの典型的な発光表面積は、およそ１５～１５０平方ミリメートルとなる。上述の特許の主題である画像ソースは、その発光性ピクセルアレイとデバイスの物理的縁部との間に最小の間隙又は境界を備え、これにより、多数の画像ソースデバイスを「タイル張りに（ｔｉｌｅｄ）」させて、視認者が定義する任意のサイズの表示領域を生成できる。しかしながら、図３Ａ、３Ｃ、４に示され、かつ上述されているように、本発明のレンズの周縁の周りに独立して分散される場合、タイル張りにされるのは画像ソース自体ではなく複数の画像部分であり、これにより画像ソース自体の境界は、画像ソース自体が何らかの理由でタイル張りにされない限りは無関係となる。

Claims (25)

1. 湾曲または非平面表面及びプロファイルを有する光学レンズであって、
   シーン側の表面と、
   視認者の瞳孔の視認領域を含む視認者側の表面と、
   前記視認者側の表面に配置された複数の光導波路構造であって、前記視認領域の複数の部分領域を定義する複数の各導波路層を含む、複数の光導波路構造と、
   前記シーン側の表面と前記視認者側の表面との間の縁部表面と、を備えた、前記光学レンズと、
   前記縁部表面に直接配置された複数の発光タイプ画像ソースであって、各発光タイプ画像ソースは、各前記光導波路構造に結合され、視認可能な画像の各部分を生成する、前記複数の発光タイプ画像ソースと、
   を備える、ニアアイディスプレイ装置であって、
   各光導波路構造が、生成された前記視認可能な画像の各部分を受け取り、各光導波路層を介して中継し、前記各部分は、前記視認者側の表面の前記視認領域の各前記部分領域に表示され、
   前記視認領域の各前記複数の部分領域を含む、前記視認者側の表面の上に配置された前記複数の光導波路構造は、前記視認可能な画像の各部分を提供するために区分的に平坦であり、前記視認可能な画像の各部分は、湾曲または非平面表面及びプロファイルを有する前記光学レンズを画定するために、タイル張りの配置で組み合わされている、
   前記ニアアイディスプレイ装置。
2. 各前記発光タイプ画像ソースは、空間的、色的及び時間的にアドレス指定できる複数のピクセルを含む、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
3. 前記複数の導波路層は、前記複数の光導波路構造に受承された光が、前記光学レンズを介して前記視認領域の各部分領域へ全内部反射（ＴＩＲ）されることを許容する、請求項２に記載のニアアイディスプレイ装置。
4. 前記視認可能な画像は、メモリに保存されている、又は必要に応じてオンデマンドで生成される、又はこれら両方の、より大きな画像の一部であり、
   前記ニアアイディスプレイ装置を着用した前記視認者の頭の運動を感知するための複数の頭運動センサ；並びに
   前記頭運動センサに応答して、各導波路層を通して視認可能な前記より大きな画像の前記一部、及び前記一部を表示する方法を、前記頭の運動を用いて制御することによって、拡張現実モードにおいて現実の画像及び拡張画像の整列を維持する、又は仮想現実モードにおいて前記複数の発光タイプ画像ソースからの前記視認可能な画像の空間的位置を固定する、処理要素
   を更に備える、請求項２に記載のニアアイディスプレイ装置。
5. 前記視認者の眼と光学的に通信して前記視認者の１つ又は複数の眼のパラメータを追跡する、各前記発光タイプ画像ソースに関連付けられた画像検出センサを更に備える、請求項２に記載のニアアイディスプレイ装置。
6. 前記光学レンズの前記シーン側の表面は、第１の導電性透明薄膜層と第２の導電性透明薄膜層との間に配置された電気的に可変である光透過層を有する電気着色層を備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
7. 前記可変である光透過層は、ポリマー分散液晶材料を備える、請求項６に記載のニアアイディスプレイ装置。
8. 前記第１の導電性透明薄膜層と前記第２の導電性透明薄膜層のうちの少なくとも１つは、インジウム‐スズ酸化物材料を備える、請求項６に記載のニアアイディスプレイ装置。
9. 少なくとも１つの環境光センサ；並びに
   前記発光タイプ画像ソース及び前記電気着色層を制御して、前記発光タイプ画像ソースと、前記電気着色層を通して視認可能な現実の画像との間の相対輝度を制御するための、前記環境光センサに応答する処理要素
   を更に備える、請求項６に記載のニアアイディスプレイ装置。
10. 前記ニアアイディスプレイ装置と音声通信するための、マイクロフォン及びスピーカを備えるオーディオインタフェースを更に備える、請求項６に記載のニアアイディスプレイ装置。
11. 前記ニアアイディスプレイ装置又は前記電気着色層の動作モードを制御するためのタッチセンサを更に備える、請求項６に記載のニアアイディスプレイ装置。
12. 前記タッチセンサは、タッチ・アンド・ドラッグセンサを含む、請求項１１に記載のニアアイディスプレイ装置。
13. 前記複数の導波路層は、微小刻印切子面構造を備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
14. 前記微小刻印切子面構造は、表面レリーフ光学素子を備える、請求項１３に記載のニアアイディスプレイ装置。
15. 前記導波路層は、体積レリーフ回折光学素子を備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
16. 前記導波路層は、回折格子を備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
17. 前記導波路層は、ブレーズド回折格子を備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
18. 前記導波路層は、マルチレベル回折格子を備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
19. 前記導波路層は、ブラッグ回折格子を備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
20. 前記ニアアイディスプレイ装置は、湾曲した外観を有する、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
21. 前記光学レンズは、第１の光学レンズであり、前記ニアアイディスプレイ装置はさらに、第２の光学レンズを備え、前記第１の光学レンズ及び前記第２の光学レンズは、テンプル組立体を含むフレーム内に取り付けられている、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
22. ホストプロセッサ及び／又はサーバへの有線又は無線通信リンクを更に備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
23. 処理要素を更に備え、
    前記処理要素は、前記視認可能な画像内に出現する対象物、アイコン、マーカ、またはそれらの一部の参照画像を処理要素メモリ内で追跡する、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
24. 処理要素を更に備え、
    前記処理要素は、前記ニアアイディスプレイ装置に表示するべきシーンのコンテンツをフレーム毎に分析して、複数の色域原色の座標に対して色域サイズを推定し、続いて、前記視認者に表示されている前記視認可能な画像の変調時において、前記複数の色域原色を用いて、前記複数の発光タイプ画像ソースに、前記推定した前記色域サイズを合成するよう命令する、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。
25. ユーザが表示された画像を認識した時を感知して、認識及び表示された前記視認可能な画像を修正するよう構成された、処理要素を更に備える、請求項１に記載のニアアイディスプレイ装置。