特許ウォッチ

公開番号2025100621
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025063022,2024147375
出願日2025-04-07,2020-06-18
発明の名称拡張現実ディスプレイシステムのための接眼レンズ
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 20060101AFI20250626BHJP(光学)
要約【課題】拡張現実ディスプレイシステムのための接眼レンズを提供する。
【解決手段】拡張現実ディスプレイシステム。本システムは、第1の入力結合格子(ICG)領域を伴う第1の接眼レンズ導波管を含み得る。第1のICG領域は、対応する視野(FOV)を有する入力画像に対応する光の入力ビームのセットを受け取り得、入力ビームの第1のサブセットを内部結合し得る。入力ビームの第1のサブセットは、FOVの第1のサブ部分に対応し得る。本システムはまた、第2のICG領域を伴う、第2の接眼レンズ導波管を含み得る。第2のICG領域は、少なくとも入力ビームの第2のサブセットを受け取り得、内部結合し得る。入力ビームの第2のサブセットは、FOVの第2のサブ部分に対応し得る。FOVの第1および第2のサブ部分は、少なくとも部分的に、異なるが、ともに、入力画像の完全FOVを含み得る。
【選択図】図27A
特許請求の範囲【請求項１】
拡張現実ディスプレイシステムであって、
第１の光学的に透過性の基板を備える第１の接眼レンズ導波管と、
前記第１の接眼レンズ導波管上または前記第１の接眼レンズ導波管内に形成される第１の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、前記第１のＩＣＧ領域は、光の入力ビームのセットを受け取ることであって、前記入力ビームのセットは、入力画像に対応するｋ－空間内のｋ－ベクトルのセットと関連付けられる、ことと、前記ｋ－ベクトルの第１のサブセットが、前記第１の接眼レンズ導波管と関連付けられる第１のｋ－空間環の内側にあるように、前記ｋ－ベクトルのセットをｋ－空間内の場所に平行移動させることとを行うように構成され、前記第１のｋ－空間環は、前記第１の接眼レンズ導波管内で誘導伝搬と関連付けられるｋ－空間内の領域に対応する、第１のＩＣＧ領域と、
第２の光学的に透過性の基板を備える第２の接眼レンズ導波管と、
前記第２の接眼レンズ導波管上または前記第２の接眼レンズ導波管内に形成される第２の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、前記第２のＩＣＧ領域は、前記光の入力ビームのセットの少なくとも一部を受け取ることと、前記ｋ－ベクトルの第２のサブセットが、前記第２の接眼レンズ導波管と関連付けられる第２のｋ－空間環の内側にあるように、前記ｋ－ベクトルのセットをｋ－空間内の場所に平行移動させることとを行うように構成され、前記第２のｋ－空間環は、前記第２の接眼レンズ導波管内で誘導伝搬と関連付けられるｋ－空間内の領域に対応する、第２のＩＣＧ領域と
を備え、
前記ｋ－ベクトルの第１および第２のサブセットは、少なくとも部分的に異なるが、ともに前記入力画像に対応するｋ－ベクトルの完全セットを含み、
前記入力画像に対応する前記ｋ－ベクトルのセットは、前記第１および第２のｋ－空間環の幅より大きい少なくとも１つの寸法をｋ－空間内に有する、拡張現実ディスプレイシステム。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記ディスプレイシステムは、方程式
JPEG
2025100621000047.jpg
10
24
を充足させ、式中、ｎは、前記第１および第２の接眼レンズ導波管の屈折率であり、λ
Ｂｌｕｅ
は、青色入力光の中心波長であり、Λ
２
は、前記第２のＩＣＧ領域の周期であり、ｋ
ＦｏＶ
は、ＩＣＧベクトルの方向における前記入力画像のｋ－空間寸法である、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項３】
前記ディスプレイシステムは、方程式
JPEG
2025100621000048.jpg
10
34
を充足させ、式中、ｎは、前記第１および第２の接眼レンズ導波管の屈折率であり、λ
Ｇｒｅｅｎ
は、緑色入力光の中心波長であり、Λ
１
は、前記第１のＩＣＧ領域の周期であり、Λ
２
は、前記第２のＩＣＧ領域の周期である、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項４】
前記ディスプレイシステムは、方程式
JPEG
2025100621000049.jpg
9
29
を充足させ、式中、ｎは、前記第１および第２の接眼レンズ導波管の屈折率であり、λ
Ｒｅｄ
は、赤色入力光の中心波長であり、Λ
１
は、前記第１のＩＣＧ領域の周期であり、Λ
２
は、前記第２のＩＣＧ領域の周期である、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項５】
前記ディスプレイシステムは、方程式
JPEG
2025100621000050.jpg
10
19
を充足させ、式中、ｎは、前記第１および第２の接眼レンズ導波管の屈折率であり、λ
Ｂｌｕｅ
は、青色入力光の中心波長であり、Λ
１
は、前記第１のＩＣＧ領域の周期であり、ｋ
ＦｏＶ
は、ＩＣＧベクトルの方向における前記入力画像のｋ－空間寸法である、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項６】
前記ディスプレイシステムは、方程式
JPEG
2025100621000051.jpg
10
25
を充足させ、式中、ｎは、前記第１および第２の接眼レンズ導波管の屈折率であり、λ
Ｂｌｕｅ
は、青色入力光の中心波長であり、Λ
２
は、前記第２のＩＣＧ領域の周期であり、ｋ
ＦｏＶ
は、ＩＣＧベクトルの方向における前記入力画像のｋ－空間寸法である、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項７】
前記ディスプレイシステムは、方程式
JPEG
2025100621000052.jpg
10
18
を充足させ、式中、ｎは、前記第１および第２の接眼レンズ導波管の屈折率であり、λ
Ｇｒｅｅｎ
は、緑色入力光の中心波長であり、Λ
２
は、前記第２のＩＣＧ領域の周期であり、ｋ
ＦｏＶ
は、ＩＣＧベクトルの方向における前記入力画像のｋ－空間寸法である、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項８】
前記第１のＩＣＧ領域は、第１の大きさを伴う一次格子ベクトルを有し、
前記第２のＩＣＧ領域は、第２の大きさを伴う一次格子ベクトルを有し、
前記第１の大きさは、前記第２の大きさより大きい、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項９】
前記入力ビームのセットを前記第１および第２の接眼レンズ導波管に向かって投影するように構成されるプロジェクタシステムをさらに備え、
前記第１の接眼レンズ導波管は、前記入力ビームのセットの光学経路に沿って、前記第２の接眼レンズ導波管の前に位置する、請求項８に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
【請求項１０】
前記ｋ－ベクトルの第１および第２のサブセットは、部分的に重複する、請求項１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（任意の優先権出願に対する参照による組み込み）
本願は、２０１９年６月２０日に出願され、「ＥＹＥＰＩＥＣＥＳＦＯＲＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹＤＩＳＰＬＡＹＳＹＳＴＥＭ」と題された、米国仮特許出願第６２／８６３，８７１号、および２０２０年５月１３日に出願され、「ＥＹＥＰＩＥＣＥＳＦＯＲＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹＤＩＳＰＬＡＹＳＹＳＴＥＭ」と題された、米国仮特許出願第６３／０２４，３４３号の優先権を主張する。これらの出願のそれぞれおよびそれに関して外国または国内の優先権の主張が本願とともに出願されるような出願データシート内で識別されるあらゆる他の出願は、３７ＣＦＲ１．５７下、参照することによって本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 5,300 文字）【０００２】
本開示は、仮想現実、拡張現実、および複合現実システムのための接眼レンズに関する。
【背景技術】
【０００３】
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、仮想現実、拡張現実、および複合現実システムの開発を促進している。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」システムは、ユーザが体験するためのシミュレートされた環境を作成する。これは、頭部搭載型ディスプレイを通して、コンピュータ生成画像データをユーザに提示することによって行われることができる。本画像データは、感覚体験を作成し、これは、ユーザをシミュレートされた環境内に没入させる。仮想現実シナリオは、典型的には、実際の実世界画像データもまた含むのではなく、コンピュータ生成画像データのみの提示を伴う。
【０００４】
拡張現実システムは、概して、実世界環境をシミュレートされた要素で補完する。例えば、拡張現実、すなわち、「ＡＲ」システムは、頭部搭載型ディスプレイを介して、ユーザに、周囲実世界環境のビューを提供し得る。しかしながら、コンピュータ生成画像データもまた、ディスプレイ上に提示され、実世界環境を向上させることができる。本コンピュータ生成画像データは、実世界環境にコンテキスト的に関連する、要素を含むことができる。そのような要素は、シミュレートされたテキスト、画像、オブジェクト等を含むことができる。複合現実、すなわち、「ＭＲ」システムは、あるタイプのＡＲシステムであって、これもシミュレートされたオブジェクトを実世界環境の中に導入するが、これらのオブジェクトは、典型的には、さらなる相互作用の程度を特徴とする。シミュレートされた要素は、多くの場合、リアルタイムで双方向性であることができる。
【０００５】
図１は、例示的ＡＲ場面１を描写し、ユーザには、人々、木々、背景における建物、およびコンクリートプラットフォーム２０を特徴とする、実世界公園設定６が見える。これらのアイテムに加え、コンピュータ生成画像データもまた、ユーザに提示される。コンピュータ生成画像データは、例えば、実世界プラットフォーム２０上に立っているロボット像１０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２とを含むことができるが、これらの要素２、１０は、実際には、実世界環境内に存在しない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実施形態では、拡張現実ディスプレイシステムは、第１の光学的に透過性の基板を備える、第１の接眼レンズ導波管と、第１の接眼レンズ導波管上または内に形成される、第１の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、第１のＩＣＧ領域は、対応する視野を有する入力画像に対応する、光の入力ビームのセットを受け取り、誘導ビームの第１のセットとして、入力ビームの第１のサブセットを基板の中に結合するように構成され、入力ビームの第１のサブセットは、入力画像の視野の第１のサブ部分に対応する、第１のＩＣＧ領域と、第２の光学的に透過性の基板を備える、第２の接眼レンズ導波管と、第２の接眼レンズ導波管上または内に形成される、第２の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、第２のＩＣＧ領域は、入力画像に対応する、少なくとも光の入力ビームの第２のサブセットを受け取り、誘導ビームの第２のセットとして、入力ビームの第２のサブセットを基板の中に結合するように構成され、入力ビームの第２のサブセットは、入力画像の視野の第２のサブ部分に対応する、第２のＩＣＧ領域とを備え、視野の第１および第２のサブ部分は、少なくとも部分的に、異なるが、ともに、入力画像の完全視野を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、拡張現実ディスプレイシステムは、第１の光学的に透過性の基板を備える、第１の接眼レンズ導波管と、第１の接眼レンズ導波管上または内に形成される、第１の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、第１のＩＣＧ領域は、光の入力ビームのセットであって、入力画像に対応する、ｋ－空間内のｋ－ベクトルのセットと関連付けられる、入力ビームのセットを受け取り、ｋ－ベクトルの第１のサブセットが、第１の接眼レンズ導波管と関連付けられる第１のｋ－空間環の内側にあるように、ｋ－ベクトルのセットをｋ－空間内の場所に平行移動させるように構成され、第１のｋ－空間環は、第１の接眼レンズ導波管内で誘導伝搬と関連付けられる、ｋ－空間内の領域に対応する、第１のＩＣＧ領域と、第２の光学的に透過性の基板を備える、第２の接眼レンズ導波管と、第２の接眼レンズ導波管上または内に形成される、第２の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、第２のＩＣＧ領域は、光の入力ビームのセットの少なくとも一部を受け取り、ｋ－ベクトルの第２のサブセットが、第２の接眼レンズ導波管と関連付けられる第２のｋ－空間環の内側にあるように、ｋ－ベクトルのセットをｋ－空間内の場所に平行移動させるように構成され、第２のｋ－空間環は、第２の接眼レンズ導波管内で誘導伝搬と関連付けられる、ｋ－空間内の領域に対応する、第２のＩＣＧ領域とを備え、ｋ－ベクトルの第１および第２のサブセットは、少なくとも部分的に、異なるが、ともに、入力画像に対応する、ｋ－ベクトルの完全セットを含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
拡張現実ディスプレイシステムであって、
第１の光学的に透過性の基板を備える第１の接眼レンズ導波管と、
前記第１の接眼レンズ導波管上または前記第１の接眼レンズ導波管内に形成される第１の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、前記第１のＩＣＧ領域は、対応する視野を有する入力画像に対応する光の入力ビームのセットを受け取り、誘導ビームの第１のセットとして、前記入力ビームの第１のサブセットを前記基板の中に結合するように構成され、前記入力ビームの第１のサブセットは、前記入力画像の視野の第１のサブ部分に対応する、第１のＩＣＧ領域と、
第２の光学的に透過性の基板を備える第２の接眼レンズ導波管と、
前記第２の接眼レンズ導波管上または前記第２の接眼レンズ導波管内に形成される第２の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、前記第２のＩＣＧ領域は、前記入力画像に対応する少なくとも前記光の入力ビームの第２のサブセットを受け取り、誘導ビームの第２のセットとして、前記入力ビームの第２のサブセットを前記基板の中に結合するように構成され、前記入力ビームの第２のサブセットは、前記入力画像の視野の第２のサブ部分に対応する、第２のＩＣＧ領域と
を備え、
前記視野の前記第１および第２のサブ部分は、少なくとも部分的に異なるが、ともに前記入力画像の完全視野を含む、拡張現実ディスプレイシステム。
（項目２）
前記入力画像の視野は、少なくとも１つの寸法において、前記第１および第２の接眼レンズ導波管の厚さ方向における全内部反射伝搬角度の範囲より大きい、項目１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（項目３）
第３の光学的に透過性の基板を備える第３の接眼レンズ導波管と、
前記第３の接眼レンズ導波管上または前記第３の接眼レンズ導波管内に形成される第３の入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、前記第３のＩＣＧ領域は、前記入力画像に対応する少なくとも前記光の入力ビームの第３のサブセットを受け取り、誘導ビームの第３のセットとして、前記入力ビームの第３のサブセットを前記基板の中に結合するように構成され、前記入力ビームの第３のサブセットは、前記入力画像の視野の第３のサブ部分に対応する、第３のＩＣＧ領域と
をさらに備え、
前記視野の第１、第２、および第３のサブ部分は、少なくとも部分的に異なるが、ともに前記入力画像の完全視野を含む、項目１に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（項目４）
前記第１のＩＣＧ領域は、第１の空間周期を伴う周期的回折特徴を備え、
前記第２のＩＣＧ領域は、第２の空間周期を伴う周期的回折特徴を備え、
前記第３のＩＣＧ領域は、第３の空間周期を伴う周期的回折特徴を備え、
前記第１の空間周期は、前記第２の空間周期より小さく、
前記第２の空間周期は、前記第３の空間周期より小さい、
項目３に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（項目５）
屈折率ｎ≦１．５に関して、前記第１の空間周期は、＜３３６ｎｍであり、前記第２の空間周期は、４０８～４５８ｎｍであり、前記第３の空間周期は、＞５４６ｎｍである、
屈折率１．５＜ｎ≦１．６に関して、前記第１の空間周期は、＜３２５ｎｍであり、前記第２の空間周期は、３８０～４５４ｎｍであり、前記第３の空間周期は、＞５２１ｎｍである、
屈折率１．６＜ｎ≦１．７に関して、前記第１の空間周期は、＜３１８ｎｍであり、前記第２の空間周期は、３５９～４２７ｎｍであり、前記第３の空間周期は、＞４９２ｎｍである、
屈折率１．７＜ｎ≦１．８に関して、前記第１の空間周期は、＜３１４ｎｍであり、前記第２の空間周期は、３３８～４０３ｎｍであり、前記第３の空間周期は、＞４６３ｎｍである、
屈折率１．８＜ｎ≦１．９に関して、前記第１の空間周期は、＜３０８ｎｍであり、前記第２の空間周期は、３２１～３８２ｎｍであり、前記第３の空間周期は、＞４４０ｎｍである、
屈折率１．９＜ｎ≦２．０に関して、前記第１の空間周期は、＜３０２ｎｍであり、前記第２の空間周期は、３０６～３６２ｎｍであり、前記第３の空間周期は、＞４１９ｎｍである、または
屈折率２．０＜ｎ≦２．１に関して、前記第１の空間周期は、＜２９８ｎｍであり、前記第２の空間周期は、２９８～３４６ｎｍであり、前記第３の空間周期は、＞３９７ｎｍである、
項目４に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（項目６）
前記入力画像に対応する前記入力ビームのセットを前記第１、第２、および第３の接眼レンズ導波管に向かって投影するように構成されるプロジェクタシステムをさらに備え、
前記第１の接眼レンズ導波管は、前記入力ビームのセットの光学経路に沿って、前記第２の接眼レンズ導波管の前に位置し、
前記第２の接眼レンズ導波管は、前記入力ビームのセットの光学経路に沿って、前記第３の接眼レンズ導波管の前に位置する、
項目４に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（項目７）
前記視野の前記第１および第２のサブ部分は、部分的に重複し、
前記視野の前記第２および第３のサブ部分は、部分的に重複する、
項目３に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（項目８）
前記第１、第２、および第３のＩＣＧ領域は、側方に整合される、項目３に記載の拡張現実ディスプレイシステム。
（項目９）
前記第１、第２、および第３のＩＣＧ領域は、前記入力画像の複数の色成分に対応する光の入力ビームを受け取るように構成され、
前記第１のＩＣＧ領域は、誘導ビームの第１のセットとして、前記色成分のうちの２つ以上のもののための前記入力ビームの第１のサブセットを前記第１の基板の中に結合するように構成され、前記入力ビームの第１のサブセットは、前記入力画像の色成分の視野の第１のサブ部分に対応し、
前記第２のＩＣＧ領域は、前記色成分のうちの２つ以上のもののための前記入力ビームの第２のサブセットを前記第２の基板の中に結合するように構成され、前記入力ビームの第２のサブセットは、前記入力画像の色成分の視野の第２のサブ部分に対応し、
前記第３のＩＣＧ領域は、前記色成分のうちの２つ以上のもののための前記入力ビームの第３のサブセットを前記第３の基板の中に結合するように構成され、前記入力ビームの第３のサブセットは、前記入力画像の色成分の視野の第３のサブ部分に対応し、
前記入力画像の個別の色成分の視野の第１、第２、および第３のサブ部分は、少なくとも部分的に、異なるが、ともに、前記入力画像の色成分の完全視野を含む、
【図面の簡単な説明】
【０００８】
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。
【０００９】
図２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。
【００１０】
図３は、ユーザのための３次元画像データ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。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許