JPWO2021097102A5

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Publication number: JPWO2021097102A5
Application number: JP2022527122A
Authority: JP
Publication date: 2023-10-30
Anticipated expiration: 2040-11-12

Description

多数の利点が、従来の技法に優る本開示の方法によって達成される。例えば、本明細書に説明される拡張現実（ＡＲ）デバイスは、ユーザの眼に到達する周囲光を大域的に調光および／または選択的に調光することによって、暗い屋内から明るい屋外へと変動する光レベルにおいて使用されてもよい。本発明の実施形態は、ピクセル化された調光器を使用して、世界光を９９％を上回って減衰させることによって、単一デバイス内でＡＲおよび仮想現実（ＶＲ）能力を可能にする。本発明の実施形態はまた、離散または連続可変深度面切替技術を用いて、可変焦点要素を使用して、輻輳・開散運動遠近調節競合を軽減させる。本発明の実施形態は、検出された周囲光の量に基づいて、プロジェクタ明度を最適化することによって、ＡＲデバイスのバッテリ寿命を改良する。本開示の他の利点も、当業者に容易に明白となるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
光学デバイスであって、
プラスチック基板であって、前記プラスチック基板は、その形状が、少なくとも１次元において曲率を呈する、プラスチック基板と、
前記プラスチック基板上にラミネートされる複数のコンポーネントであって、前記複数のコンポーネントは、
反射性フィルムおよび着色されたフィルムのうちの少なくとも１つを備えるコンポーネントの外側スタックと、
前記コンポーネントの外側スタックと前記プラスチック基板との間に位置付けられる複屈折フィルムのスタックと、
前記複屈折フィルムのスタックと前記プラスチック基板との間に位置付けられる空間光変調器アセンブリと
を備える、複数のコンポーネントと
を備える、光学デバイス。
（項目２）
前記複数のコンポーネントはさらに、
前記空間光変調器アセンブリと前記プラスチック基板との間に位置付けられる第１の偏光器と、
前記複屈折フィルムのスタックと前記空間光変調器アセンブリとの間に位置付けられる第２の偏光器と
を備える、項目１に記載の光学デバイス。
（項目３）
前記複数のコンポーネントはさらに、
前記コンポーネントの外側スタックと前記複屈折フィルムのスタックとの間に位置付けられる第３の偏光器
を備える、項目２に記載の光学デバイス。
（項目４）
前記複屈折フィルムのスタックは、
第１の４分の１波長板（ＱＷＰ）と、
第２のＱＷＰと、
前記第１のＱＷＰと第２のＱＷＰとの間に位置付けられるＣ－プレートと
を備える、項目１に記載の光学デバイス。
（項目５）
前記空間光変調器アセンブリは、
ピクセル電極の層と、
平面電極と、
前記ピクセル電極の層と前記平面電極との間に位置付けられる液晶（ＬＣ）の層と
を備える、項目１に記載の光学デバイス。
（項目６）
前記空間光変調器アセンブリはさらに、
前記電極の層に隣接して位置付けられる第１のプラスチック層と、
前記平面電極に隣接して位置付けられる第２のプラスチック層と
を備える、項目５に記載の光学デバイス。
（項目７）
前記ピクセル電極の層は、セグメント化された電極と、前記セグメント化された電極に電気的に結合される回路網とを備える、項目５に記載の光学デバイス。
（項目８）
前記回路網は、有機薄膜トランジスタ（Ｏ－ＴＦＴ）を備える、項目７に記載の光学デバイス。
（項目９）
前記複数のコンポーネント内の各コンポーネントの形状は、前記プラスチック基板の曲率に共形化する、項目１に記載の光学デバイス。
（項目１０）
前記コンポーネントの外側スタックは、ワイヤグリッド偏光器およびコレステリック液晶（ＣＬＣ）反射体のうちの少なくとも１つを備える、項目１に記載の光学デバイス。
（項目１１）
プラスチック基板であって、前記プラスチック基板の形状は、２次元において曲率を呈する、項目１に記載の光学デバイス。
（項目１２）
前記複数のコンポーネントはさらに、１つまたはそれを上回る４分の１波長板（ＱＷＰ）、無彩色ＱＷＰ（ＡＱＷＰ）、リターダ、反射防止性層、多層反射性偏光器（ＭＬＰ）、ラミネートの層、またはそれらの組み合わせを備える、項目１に記載の光学デバイス。
（項目１３）
ウェアラブルディスプレイシステムであって、
接眼レンズと、
項目１に記載の光学デバイスと
を備える、ウェアラブルディスプレイシステム。
（項目１４）
ユーザの頭部を中心として装着されるように構成されるフレームをさらに備える、項目１３に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
（項目１５）
前記接眼レンズは、前記フレームが前記ユーザによって装着されると、前記ユーザの眼と前記光学デバイスとの間に位置付けられるように構成される、項目１４に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
（項目１６）
前記接眼レンズは、複数の導波管を備える、項目１３に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
（項目１７）
前記接眼レンズの形状は、少なくとも１次元において曲率を呈する、項目１３に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
（項目１８）
前記空間光変調器アセンブリに通信可能に結合される制御回路網をさらに備える、項目１３に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
（項目１９）
ディスプレイデバイスであって、
接眼レンズスタックと、
調光器アセンブリを含む周囲光管理モジュール（ＡＬＭＭ）と
を備える、ディスプレイデバイス。
（項目２０）
前記ＡＬＭＭはさらに、プラスチック基板、角度減衰器アセンブリ、および少なくとも１つの世界に向いたフィルムのうちの１つまたはそれを上回るものを含む、項目１９に記載のディスプレイデバイス。 Numerous advantages are achieved by the disclosed method over conventional techniques. For example, the augmented reality (AR) devices described herein globally dim and/or selectively dim the ambient light that reaches the user's eyes, thereby transitioning from a dark interior to a bright exterior. May be used at varying light levels. Embodiments of the invention enable AR and virtual reality (VR) capabilities within a single device by using pixelated dimmers to attenuate world light by more than 99%. Embodiments of the present invention also use variable focus elements to reduce convergence-divergent motion accommodation conflicts using discrete or continuously variable depth plane switching techniques. Embodiments of the present invention improve battery life of AR devices by optimizing projector brightness based on the amount of detected ambient light. Other advantages of the present disclosure will also be readily apparent to those skilled in the art.
The present invention provides, for example, the following.
(Item 1)
An optical device,
a plastic substrate, the plastic substrate having a shape exhibiting curvature in at least one dimension;
A plurality of components laminated on the plastic substrate, the plurality of components comprising:
an outer stack of components comprising at least one of a reflective film and a colored film;
a stack of birefringent films positioned between the outer stack of components and the plastic substrate;
a spatial light modulator assembly positioned between the stack of birefringent films and the plastic substrate;
with multiple components and
An optical device comprising:
(Item 2)
The plurality of components further include:
a first polarizer positioned between the spatial light modulator assembly and the plastic substrate;
a second polarizer positioned between the stack of birefringent films and the spatial light modulator assembly;
The optical device according to item 1, comprising:
(Item 3)
The plurality of components further include:
a third polarizer positioned between the outer stack of components and the stack of birefringent films;
The optical device according to item 2, comprising:
(Item 4)
The stack of birefringent films comprises:
a first quarter wave plate (QWP);
A second QWP,
a C-plate positioned between the first QWP and the second QWP;
The optical device according to item 1, comprising:
(Item 5)
The spatial light modulator assembly includes:
a pixel electrode layer;
a planar electrode;
a layer of liquid crystal (LC) positioned between the layer of pixel electrodes and the planar electrode;
The optical device according to item 1, comprising:
(Item 6)
The spatial light modulator assembly further includes:
a first plastic layer positioned adjacent to the layer of electrodes;
a second plastic layer positioned adjacent to the planar electrode;
The optical device according to item 5, comprising:
(Item 7)
6. The optical device of item 5, wherein the layer of pixel electrodes comprises a segmented electrode and circuitry electrically coupled to the segmented electrode.
(Item 8)
8. The optical device according to item 7, wherein the circuitry comprises an organic thin film transistor (O-TFT).
(Item 9)
The optical device according to item 1, wherein the shape of each component in the plurality of components is conformal to the curvature of the plastic substrate.
(Item 10)
2. The optical device of item 1, wherein the outer stack of components comprises at least one of a wire grid polarizer and a cholesteric liquid crystal (CLC) reflector.
(Item 11)
The optical device according to item 1, wherein the plastic substrate has a shape that exhibits curvature in two dimensions.
(Item 12)
The plurality of components further includes one or more of a quarter wave plate (QWP), an achromatic QWP (AQWP), a retarder, an antireflective layer, a multilayer reflective polarizer (MLP), a layer of a laminate, or a combination thereof.
(Item 13)
A wearable display system,
eyepiece and
The optical device described in item 1 and
A wearable display system equipped with
(Item 14)
The wearable display system according to item 13, further comprising a frame configured to be worn around the user's head.
(Item 15)
15. The wearable display system of item 14, wherein the eyepiece is configured to be positioned between the user's eyes and the optical device when the frame is worn by the user.
(Item 16)
The wearable display system according to item 13, wherein the eyepiece includes a plurality of waveguides.
(Item 17)
14. The wearable display system according to item 13, wherein the shape of the eyepiece exhibits curvature in at least one dimension.
(Item 18)
14. The wearable display system of item 13, further comprising control circuitry communicatively coupled to the spatial light modulator assembly.
(Item 19)
A display device,
an eyepiece stack;
an ambient light management module (ALMM) including a dimmer assembly;
A display device comprising:
(Item 20)
20. The display device of item 19, wherein the ALMM further includes one or more of a plastic substrate, an angular attenuator assembly, and at least one world-facing film.

Claims

An optical device,
a plastic substrate, the plastic substrate having a shape exhibiting curvature in at least one dimension;
A plurality of components laminated on the plastic substrate, the plurality of components comprising:
an outer stack of components comprising at least one of a reflective film and a colored film;
a stack of birefringent films positioned between the outer stack of components and the plastic substrate;
An optical device comprising: a plurality of components comprising: a spatial light modulator assembly positioned between the stack of birefringent films and the plastic substrate.

The plurality of components are :
a first polarizer positioned between the spatial light modulator assembly and the plastic substrate;
2. The optical device of claim 1, further comprising: a second polarizer positioned between the stack of birefringent films and the spatial light modulator assembly.

The plurality of components are :
3. The optical device of claim 2, further comprising: a third polarizer positioned between the outer stack of components and the stack of birefringent films.

The stack of birefringent films comprises:
a first quarter wave plate (QWP);
A second QWP,
The optical device of claim 1, comprising: a C-plate positioned between the first QWP and the second QWP.

The spatial light modulator assembly includes:
a pixel electrode layer;
a planar electrode;
2. The optical device of claim 1, comprising: a layer of liquid crystal (LC) positioned between the layer of pixel electrodes and the planar electrode.

The spatial light modulator assembly includes :
a first plastic layer positioned adjacent to the layer of electrodes;
6. The optical device of claim 5, further comprising: a second plastic layer positioned adjacent the planar electrode.

6. The optical device of claim 5, wherein the layer of pixel electrodes comprises a segmented electrode and circuitry electrically coupled to the segmented electrode.

8. The optical device of claim 7, wherein the circuitry comprises an organic thin film transistor (O-TFT).

2. The optical device of claim 1, wherein the shape of each component within the plurality of components conforms to the curvature of the plastic substrate.

2. The optical device of claim 1, wherein the outer stack of components comprises at least one of a wire grid polarizer and a cholesteric liquid crystal (CLC) reflector.

The optical device according to claim 1, wherein the plastic substrate has a shape exhibiting curvature in two dimensions.

The plurality of components may include one or more quarter wave plates (QWPs) , achromatic QWPs (AQWPs), retarders, antireflective layers, multilayer reflective polarizers (MLPs), layers of laminates, or The optical device of claim 1, further comprising a combination thereof.

A wearable display system,
eyepiece and
A wearable display system comprising the optical device according to claim 1.

The wearable display system of claim 13, further comprising a frame configured to be worn around the user's head.

15. The wearable display system of claim 14, wherein the eyepiece is configured to be positioned between the user's eyes and the optical device when the frame is worn by the user.

14. The wearable display system of claim 13, wherein the eyepiece comprises a plurality of waveguides.

14. The wearable display system of claim 13, wherein the shape of the eyepiece exhibits curvature in at least one dimension.

14. The wearable display system of claim 13, further comprising control circuitry communicatively coupled to the spatial light modulator assembly.