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公開番号2025106491
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-15
出願番号2025064796,2023171963
出願日2025-04-10,2019-11-20
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 20060101AFI20250708BHJP(光学)
要約【課題】好適な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こと。
【解決手段】拡張現実ディスプレイシステムのための接眼レンズ導波管。接眼レンズ導波管は、入力結合格子(ICG)領域を含み得る。ICG領域は、誘導ビームとして、入力ビームを接眼レンズ導波管の基板の中に結合し得る。第1の組み合わせられた瞳エクスパンダ-抽出器(CPE)格子領域が、基板の表面上または該表面内に形成され得る。第1のCPE格子領域は、誘導ビームを受け取り、第1の複数の回折ビームを複数の分散された場所に作成し、第1の複数の出力ビームを外部結合し得る。接眼レンズ導波管はまた、基板の対向表面上または該対向表面内に形成される、第2のCPE格子領域を含み得る。第2のCPE格子領域は、誘導ビームを受け取り、第2の複数の回折ビームを複数の分散された場所に作成し、第2の複数の出力ビームを外部結合し得る。
【選択図】図24A
特許請求の範囲【請求項１】
図面に記載のデバイスおよび方法、など。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（任意の優先権主張に対する参照による組み込み）
本願は、２０１８年１１月２０日に出願され、「ＥＹＥＰＩＥＣＥＳＦＯＲＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹＤＩＳＰＬＡＹＳＹＳＴＥＭ」と題された、米国仮特許出願６２／７６９，９３３号の優先権を主張する。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において識別されている、前述の出願および任意の他の出願は、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 5,500 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表示技術は、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。複合現実または「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のための接眼レンズ導波管は、第１の表面および第２の表面を有する、光学的に透過性の基板と、基板の表面のうちの１つ上または該１つ内に形成される、入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、光の入力ビームを受け取り、誘導ビームとして、入力ビームを基板の中に結合するように構成される、ＩＣＧ領域と、基板の第１の表面上または該第１の表面内に形成される、第１の組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器（ＣＰＥ）格子領域であって、誘導ビームをＩＣＧ領域から受け取り、第１の複数の回折ビームを複数の分散された場所に作成し、第１の複数の出力ビームを外部結合するように位置付けられる、第１のＣＰＥ格子領域と、基板の第２の表面上または該第２の表面内に形成される、第２のＣＰＥ格子領域であって、誘導ビームをＩＣＧ領域から受け取り、第２の複数の回折ビームを複数の分散された場所に作成し、第２の複数の出力ビームを外部結合するように位置付けられる、第２のＣＰＥ格子領域とを備える。
【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のための接眼レンズ導波管は、光学的に透過性の基板と、入力結合格子（ＩＣＧ）領域と、第１の組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器（ＣＰＥ）格子領域と、第２のＣＰＥ格子領域とを備え、ＩＣＧ領域は、複数の光の入力ビームのセットを受け取るように構成され、入力ビームのセットは、接眼レンズ導波管と関連付けられるｋ－空間環の中心に位置する視野（ＦＯＶ）形状を形成する、ｋ－ベクトルのセットと関連付けられ、ＩＣＧ領域は、誘導ビームとして、それらを基板の中に結合するように、かつ少なくとも部分的に、ｋ－空間環内において、ＦＯＶ形状を第１の位置に平行移動させるように、入力ビームを回折するように構成され、第１のＣＰＥ格子領域は、少なくとも部分的に、ｋ－空間環内において、ＦＯＶ形状を第１の位置から第２の位置に平行移動させるように、誘導ビームを回折するように構成され、第２のＣＰＥ格子領域は、少なくとも部分的に、ｋ－空間環内において、ＦＯＶ形状を第１の位置から第３の位置に平行移動させるように、誘導ビームを回折するように構成され、第１のＣＰＥ格子領域は、ＦＯＶ形状を第３の位置からｋ－空間環の中心に平行移動させるように、誘導ビームを回折するように構成され、第２のＣＰＥ格子領域は、ＦＯＶ形状を第２の位置からｋ－空間環の中心に平行移動させるように、誘導ビームを回折するように構成される。
【０００８】
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のための接眼レンズ導波管は、第１の表面および第２の表面を有する、光学的に透過性の基板と、基板の表面のうちの１つ上または該１つ内に形成される、入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、光のビームを受け取り、誘導伝搬モードにおいて、ビームを基板の中に結合するように構成される、ＩＣＧ領域と、基板の第１の表面上または該第１の表面内に形成される、第１の組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器（ＣＰＥ）格子領域であって、第１のＣＰＥ格子領域は、ＩＣＧ領域からの光のビームを受け取るように位置付けられ、第１の相互作用を用いて、ビームの伝搬方向を改変し、第２の相互作用を用いて、ビームを接眼レンズ導波管から外部結合するように構成される、複数の回折特徴を備える、第１のＣＰＥ格子領域とを備える。
【０００９】
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のための接眼レンズ導波管は、光学的に透過性の基板と、入力結合格子（ＩＣＧ）領域と、基板の第１の側上に形成される、第１の組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器（ＣＰＥ）格子領域とを備え、ＩＣＧ領域は、複数の光の入力ビームのセットを受け取るように構成され、入力ビームのセットは、接眼レンズ導波管と関連付けられるｋ－空間環の中心に位置する視野（ＦＯＶ）形状を形成する、ｋ－ベクトルのセットと関連付けられ、ＩＣＧ領域は、誘導ビームとして、それらを基板の中に結合するように、かつ少なくとも部分的に、ｋ－空間環内において、ＦＯＶ形状を第１の位置に平行移動させるように、入力ビームを回折するように構成され、第１の相互作用を用いて、第１のＣＰＥ格子領域は、少なくとも部分的に、ｋ－空間環内において、ＦＯＶ形状を第１の位置から第２および第３の位置に平行移動させるように、誘導ビームを回折するように構成され、第２の相互作用を用いて、第１のＣＰＥ格子領域は、ＦＯＶ形状を第２および第３の位置からｋ－空間環の中心に平行移動させるように、誘導ビームを回折するように構成される。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
拡張現実ディスプレイシステムのための接眼レンズ導波管であって、前記接眼レンズ導波管は、
第１の表面および第２の表面を有する光学的に透過性の基板と、
前記基板の表面のうちの１つ上または前記１つ内に形成される入力結合格子（ＩＣＧ）領域であって、前記ＩＣＧ領域は、光の入力ビームを受け取り、誘導ビームとして、前記入力ビームを前記基板の中に結合するように構成される、ＩＣＧ領域と、
前記基板の第１の表面上または前記第１の表面内に形成される第１の組み合わせられた瞳エクスパンダ－抽出器（ＣＰＥ）格子領域であって、前記第１のＣＰＥ格子領域は、前記誘導ビームを前記ＩＣＧ領域から受け取り、第１の複数の回折ビームを複数の分散された場所に作成し、第１の複数の出力ビームを外部結合するように位置付けられる、第１のＣＰＥ格子領域と、
前記基板の第２の表面上または前記第２の表面内に形成される第２のＣＰＥ格子領域であって、前記第２のＣＰＥ格子領域は、前記誘導ビームを前記ＩＣＧ領域から受け取り、第２の複数の回折ビームを複数の分散された場所に作成し、第２の複数の出力ビームを外部結合するように位置付けられる、第２のＣＰＥ格子領域と
を備える、接眼レンズ導波管。
（項目２）
前記第１のＣＰＥ格子領域は、前記第２の複数の回折ビームを外部結合するように構成され、前記第２のＣＰＥ格子領域は、前記第１の複数の回折ビームを外部結合するように構成される、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目３）
前記第１および第２の複数の回折ビームは、交互に、前記第１および第２のＣＰＥ格子領域と相互作用する、項目２に記載の接眼レンズ導波管。
（項目４）
前記第１のＣＰＥ格子領域および前記第２のＣＰＥ格子領域は両方とも、複数の周期的に繰り返される回折ラインを備え、前記第１のＣＰＥ格子領域の回折ラインは、前記第２のＣＰＥ格子領域の回折ラインに対して実質的に６０°の角度で配向される、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目５）
前記第１および第２のＣＰＥ格子領域の回折ラインは、同一周期を有する、項目４に記載の接眼レンズ導波管。
（項目６）
前記第１および第２のＣＰＥ格子領域の回折ラインは、共通マスタテンプレートを使用して形成される、項目４に記載の接眼レンズ導波管。
（項目７）
前記ＩＣＧ領域は、複数の周期的に繰り返される回折ラインを備え、前記ＩＣＧ領域の回折ラインは、前記第１のＣＰＥ格子領域の回折ラインおよび前記第２のＣＰＥ格子領域の回折ラインに対して実質的に６０°の角度で配向される、項目４に記載の接眼レンズ導波管。
（項目８）
前記ＩＣＧ領域、前記第１のＣＰＥ格子領域、および前記第２のＣＰＥ格子領域の回折ラインは、同一周期を有する、項目７に記載の接眼レンズ導波管。
（項目９）
前記第１および第２のＣＰＥ格子領域は、少なくとも９０％重複する、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１０）
前記第１および第２のＣＰＥ格子領域は、同一サイズである、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１１）
前記第１および第２のＣＰＥ格子領域は、相互に整合される、項目１０に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１２）
前記第１のＣＰＥ格子領域は、前記ＩＣＧ領域からの誘導ビームの屈折力の一部を少なくとも２つの方向に回折することによって、前記第１の複数の回折ビームを作成するように構成される、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１３）
前記２つの方向のうちの１つは、ゼロ次回折ビームに対応する、項目１２に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１４）
前記第２のＣＰＥ格子領域は、前記ＩＣＧ領域からの誘導ビームの屈折力の一部を少なくとも２つの方向に回折することによって、前記第２の複数の回折ビームを作成するように構成される、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１５）
前記２つの方向のうちの１つは、ゼロ次回折ビームに対応する、項目１４に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１６）
前記第１の複数の回折ビームは、第１の方向に伝搬し、前記第２の複数の回折ビームは、前記第１の方向に対して実質的に６０°の角度で第２の方向に伝搬する、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１７）
前記入力ビームは、コリメートされ、５ｍｍ以下の直径を有する、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１８）
前記光学的に透過性の基板は、平面である、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１９）
前記接眼レンズ導波管は、拡張現実ディスプレイシステムのための接眼レンズの中に組み込まれる、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目２０）
前記接眼レンズは、カラー画像を複数の深度平面に表示するように構成される、項目１９に記載の接眼レンズ導波管。
（項目２１）
前記ＩＣＧ領域は、複数の光の入力ビームのセットを受け取るように構成され、前記入力ビームのセットは、前記接眼レンズ導波管と関連付けられるｋ－空間環の中心に位置する視野（ＦＯＶ）形状を形成するｋ－ベクトルのセットと関連付けられ、
前記ＩＣＧ領域は、誘導ビームとして、それらを前記基板の中に結合するように、かつ少なくとも部分的に、前記ｋ－空間環内において、前記ＦＯＶ形状を第１の位置に平行移動させるように、前記入力ビームを回折するように構成され、
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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