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公開番号2025011191
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2024176396,2023197270
出願日2024-10-08,2017-01-05
発明の名称深度平面にわたって分配される等しくない数の成分色画像を有する仮想および拡張現実システムおよび方法
出願人マジックリープ, インコーポレイテッド,Magic Leap,Inc.
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20250116BHJP(光学)
要約【課題】仮想現実および拡張現実結像ならびに可視化システムの提供
【解決手段】実質的にフルカラーまたはマルチカラーであるように知覚される画像が複数の深度平面にわたって等しくない数で分配される成分色画像を使用して形成され得る。深度平面にわたる成分色画像の分配は色に基づいて変動し得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、各々が特定の色の光を出力する導波管のスタックを含み、いくつかの色は、他の色より少ない数の関連付けられた導波管を有する。導波管のスタックは、集合的に、複数(例えば、第1および第2の複数)の導波管を含み得、各々は、特定の色に対応する光を出力することによって、画像を生成するように構成される。第2の複数の導波管における導波管の総数は、第1の複数の導波管における導波管の総数より少なく、3つの成分色が利用される実施形態では、第3の複数の導波管における導波管の総数より多くあり得る。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
本明細書に記載の発明。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の援用）
本願は、米国仮出願第６２／２７５９８７号（２０１６年１月７日出願）の米国特許法§１１９（ｅ）に基づく優先権の利益を主張し、上記出願の全開示は、参照により本明細書に援用される。
続きを表示（約 5,000 文字）【０００２】
（関連出願の援用）
本願は、以下の特許出願の各々の全内容を参照により本明細書に援用する：米国出願第１４／６４１，３７６号（２０１５年３月７日出願）、米国出願第１４／５５５，５８５号（２０１４年１１月２７日出願）、米国出願第１４／６９０，４０１号（２０１５年４月１８日出願）、米国出願第１４／２１２，９６１号（２０１４年３月１４日出願）、米国出願第１４／３３１，２１８号（２０１４年７月１４日出願）、および米国仮出願第６２／１５６，８０９号（２０１５年５月４日出願）。
【０００３】
（分野）
本開示は、仮想現実および拡張現実結像ならびに可視化システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
（関連技術の説明）
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得る様式、もしくはそのように知覚され得る様式でユーザに提示される。仮想現実または「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明性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。拡張現実または「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。例えば、図１を参照すると、拡張現実場面（１）が、描写されており、ＡＲ技術のユーザは、背景における人々、木々、建物を特徴とする実世界公園状設定（１１００）と、コンクリートプラットフォーム（１１２０）とを見る。これらのアイテムに加え、ＡＲ技術のユーザは、実世界プラットフォーム（１１２０）上に立っているロボット像（１１１０）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（１１３０）とも「見ている」と知覚するが、これらの要素（１１３０、１１１０）は、実世界には存在しない。ヒトの視知覚系は、複雑であるので、他の仮想または実世界画像要素間における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、ＶＲまたはＡＲ技術の生成は、困難である。
【０００５】
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＶＲならびにＡＲ技術に関連する種々の課題に対処する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（要約）
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムが、提供される。システムは、各々が第１の波長範囲の光を出力することによって画像を生成するように構成される第１の複数の導波管と、各々が第２の波長範囲の光を出力することによって画像を生成するように構成される第２の複数の導波管とを含む、導波管のスタックを含む。第１の複数の導波管は、第２の複数の導波管を形成する導波管の総数より多い導波管の総数を有する。システムは、各々が第３の波長範囲に対応する光を出力することによって画像を表示するように構成される第３の複数の導波管も含み得る。第３の複数の導波管は、第１または第２の複数の導波管内の導波管の数と異なる導波管の総数を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の波長範囲は、緑色の色の光を包含し、第２の波長範囲は、赤色の色の光を包含し、第３の波長範囲は、青色の色の光を包含する。
【０００７】
いくつかの他の実施形態では、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、複数の成分色画像を出力するように構成されるディスプレイを備え、成分色画像は、複数の深度平面に対応する。第１の色の成分色画像は、合計で、第２の色の成分色画像より大きい数になる。第１の色の成分色画像は、第１の波長範囲内の波長を有する光によって形成され、第２の色の成分色画像は、第２の波長範囲内の波長を有する光によって形成される。
【０００８】
システムは、各々が第１の色に対応する光を出力することによって画像を生成するように構成される第１の複数の導波管と、各々が第１の色と異なる第２の色に対応する光を出力することによって画像を生成するように構成される第２の複数の導波管とを含む導波管のスタックを含む。システムは、第１または第２の複数の導波管のうちの導波管によって生成されるべき画像のコンテンツに基づいて、ぼやけと、ピクセルサイズの変化とのうちの１つ以上のものを画像に導入するように構成されるコントローラも含む。
【０００９】
他の実施形態では、ディスプレイシステムは、第１の波長範囲の光を外部結合し、第１の複数の成分色画像を生成するように構成される第１の複数の回折光学要素と、第２の波長範囲の光を外部結合し、第２の複数の成分色画像を生成するように構成される第２の複数の回折光学要素とを備えている１つ以上の導波管を備えている。第１の複数の成分色画像の画像は、第１の複数の回折光学要素のためのＸ個の最大可能深度平面のうちの１つ上に設定され、第２の複数の成分色画像の画像は、第２の複数の回折光学要素のためのＹ個の最大可能深度平面のうちの１つ上に設定される。ＸおよびＹは、異なる整数である。
【００１０】
いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムが、提供される。システムは、瞳孔サイズを決定するためのカメラと、導波管のスタックと、コントローラとを含む。導波管のスタックは、各々が第１の色に対応する光を出力することによって画像を生成するように構成される第１の複数の導波管と、各々が第１の色と異なる第２の色に対応する光を出力することによって画像を生成するように構成される第２の複数の導波管とを含む。コントローラは、決定された瞳孔サイズに基づいて、出力される光の特性を変動させるように構成される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
ディスプレイシステムであって、前記システムは、導波管のスタックを備え、前記導波管のスタックは、
第１の複数の導波管であって、各々は、第１の波長範囲の光を出力することによって画像を生成するように構成されている、第１の複数の導波管と、
第２の複数の導波管であって、各々は、第２の波長範囲の光を出力することによって画像を生成するように構成されている、第２の複数の導波管と
を備え、
前記第１の複数の導波管は、合計で、前記第２の複数の導波管より多い導波管の数になる、システム。
（項目２）
第３の複数の導波管をさらに備え、各々は、第３の波長範囲の光を出力することによって画像を表示するように構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記第３の複数の導波管は、合計で、前記第１または第２の複数の導波管と異なる導波管の数になる、項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記第１、第２、および第３の波長範囲は、それぞれ、異なる第１、第２、および第３の色に対応し、前記第３の色は、赤色である、項目２に記載のシステム。
（項目５）
前記第２の色は、青色および緑色から成る群から選択され、前記第１の色は、前記青色および緑色から成る群からの他方の色である、項目４に記載のシステム。
（項目６）
前記第３の複数の導波管は、合計で、前記第１または第２の複数の導波管のうちの１つと同一の導波管の数になる、項目５に記載のシステム。
（項目７）
前記第１の複数の導波管の各導波管は、関連付けられた深度平面を有し、前記第１の複数の導波管の各導波管は、その導波管の関連付けられた深度平面から生じているように見える画像を生成するように構成され、前記第１の複数の導波管の各導波管は、前記第１の複数の導波管のうちの少なくとも１つの他の導波管と異なる関連付けられた深度平面を有し、
前記第２の複数の導波管の各導波管は、関連付けられた深度平面を有し、前記第２の複数の導波管の各導波管は、その導波管の関連付けられた深度平面から生じているように見える画像を生成するように構成され、前記第２の複数の導波管の各導波管は、前記第２の複数の導波管のうちの少なくとも１つの他の導波管と異なる関連付けられた深度平面を有し、
前記第３の複数の導波管の各導波管は、関連付けられた深度平面を有し、前記第３の複数の導波管の各導波管は、その導波管の関連付けられた深度平面から生じているように見える画像を生成するように構成され、前記第３の複数の導波管の各導波管は、前記第３の複数の導波管のうちの少なくとも１つの他の導波管と異なる関連付けられた深度平面を有する、
項目２に記載のシステム。
（項目８）
深度平面間の間隔は、前記第１、第２、および第３の複数の導波管の各々に対して異なる、項目７に記載のシステム。
（項目９）
前記第１、第２、および第３の複数の導波管の各導波管は、光抽出光学要素を備え、前記光抽出光学要素のための構成は、前記導波管に関連付けられた前記深度平面に応じて変動する、項目７に記載のシステム。
（項目１０）
前記光抽出光学要素は、発散ビームを提供するような屈折力を有する、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
前記光抽出光学要素は、回折格子を備えている、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
異なる深度平面のための前記光抽出光学要素は、各深度平面に対して出射光の異なる発散を提供するような異なる屈折力を有する、項目１０に記載のシステム。
（項目１３）
前記導波管のスタックは、Ｎ個の色を出力するように構成され、前記導波管のスタックは、各々が前記Ｎ個の色のうちの１つに対応する光を出力することによって画像を表示するように構成されているＮ個の複数の導波管を備え、各複数の導波管は、合計で、前記複数の導波管のうちの他と異なる数になり、Ｎは、正の整数である、項目２に記載のシステム。
（項目１４）
前記第１および第２の複数の導波管の各導波管に関連付けられた射出瞳をさらに備え、前記第１の複数の導波管のうちの導波管のための射出瞳サイズは、前記第２の複数の導波管のうちの導波管のための射出瞳サイズより大きい、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
前記第１および第２の複数の導波管の各導波管は、ある出射ビームサイズを伴う光を出力し、前記出射ビームサイズは、前記第１および第２の複数の導波管のうちの導波管間で異なる、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
前記第１および第２の複数の導波管の各導波管は、ある出射ビームサイズを伴う光を出力し、前記第１の複数の導波管のうちの導波管のための出射ビームサイズは、５ｍｍより小さい、項目１に記載のシステム。
（項目１７）
前記第１の複数の導波管のうちの導波管は、前記第２の複数の導波管のうちの導波管と異なる出射ビームサイズを伴う光を出力する、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
第３の複数の導波管をさらに備え、各々は、第３の波長範囲の光を出力することによって画像を生成するように構成され、前記第３の複数の導波管のうちの導波管は、前記第１または第２の複数の導波管のうちの導波管と異なる出射ビームサイズを伴う光を出力する、項目１に記載のシステム。
（項目１９）
画像投入デバイスをさらに備え、各画像投入デバイスは、画像情報を前記第１および第２の複数の導波管の各々の対応する入力縁の中に投入するように構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目２０）
前記画像投入デバイスは、前記第１および第２の複数の導波管の対応する入力縁の中に投入される光のための可変開口を備えている、項目１９に記載のシステム。
（項目２１）
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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