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公開番号2025142219
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-30
出願番号2025121254,2024119438
出願日2025-07-18,2019-09-13
発明の名称外光管理のための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 20060101AFI20250919BHJP(光学)
要約【課題】拡張現実システムを提供すること。
【解決手段】拡張現実システムは、仮想光ビームを生成するための光源であって、仮想光ビームは、仮想オブジェクトに関する情報を搬送する、光源を含む。本システムはまた、光誘導光学要素であって、光誘導光学要素は、第1の実世界光ビームの第1の部分がそれを通して通過することを可能にし、仮想光ビームは、光誘導光学要素に入射し、実質的全内部反射(TIR)によって、光誘導光学要素を通して伝搬し、光誘導光学要素から出射する、光誘導光学要素を含む。本システムはさらに、光誘導光学要素に隣接して、その表面の外部に配置される、レンズであって、実世界光ビームの第2の部分を吸収し、実世界光の第1の部分がレンズを通して通過することを可能にする、光変調機構を備える、レンズを含む。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
頭部搭載型デバイスであって、
前記頭部搭載型デバイスのユーザの頭部を中心として装着されるように構成されたフレームと、
前記頭部搭載型デバイス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ユーザの環境との間に位置付けられるような態様で前記フレームに物理的に結合されている、制御可能調光アセンブリであって、前記制御可能調光アセンブリは、第１の電極を備える第１の電極アセンブリと、第２の電極を備える第２の電極アセンブリと、第１の偏光器と、第２の偏光器と、液晶層とを備え、前記第１および第２の電極アセンブリは、前記第１の偏光器と前記第２の偏光器との間に配置され、前記液晶層は、前記第１の電極アセンブリと前記第２の電極アセンブリとの間に配置され、前記第１の電極および前記第２の電極は、前記第１の電極アセンブリと前記第２の電極アセンブリとの間に、空間的に変動する電場強度のレベルを有する電場を生産するように構成され
、前
記第１および第２の偏光器の少なくとも一方は、それを通して通過する光に空間的に変動する偏光度を付与するように構成されている、制御可能調光アセンブリと、
前記制御可能調光アセンブリの前記第１および第２の電極に電気的に結合された制御回路
網と
を備える、デバイス。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記制御可能調光アセンブリは
、
前記制御可能調光アセンブリ上
の第
１の場所からの距離の関数として変動する不透明度のレベ
ル
を呈するように構成されて
いる
、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１の場所は、前記制御可能調光アセンブリの外周の少なくとも一部に沿った１つ以上の点のセットに対応する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の場所は、前記制御可能調光アセンブリの内側領域内の場所に対応し、
前記制御可能調光アセンブリの前記内側領域内の場所は、前記制御可能調光アセンブリの中心に対応する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記制御可能調光アセンブリは、前記制御可能調光アセンブリ上の場所の関数として、線形に、指数関数的に、または対数的に変動する、不透明度のレベルを呈するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記制御可能調光アセンブリは
、前
記制御可能調光アセンブリへの入力として印加される１つ以上の電気信号の電圧のレベルに基づいて変動する
第１の不透明度のレベルおよび第２の不透明度のレベルを呈する
ように構成されており、
前記制御可能調光アセンブリは、前記第１の不透明度のレベルおよび前記第２の不透明度のレベルが、前記電圧のレベルが変化するにつれて、異なるレートで変化するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記制御可能調光アセンブリは、前記第１の電極アセンブリと前記第２の電極アセンブリとの間に、空間的に変動する電場強度のレベルを呈する電場を生産することにより、前記第１の電極アセンブリと前記第２の電極アセンブリとの間に前記電場を生産するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記制御回路網は、分圧器網、導体、プロセッサ、および電力供給源のうちの１つ以上を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記制御可能調光アセンブリは、前記頭部搭載型デバイスが前記ユーザによって装着されると、前記ユーザの両眼と前記ユーザの環境との間に位置付けられるような態様で前記フレームに物理的に結合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記制御回路網は、
複数のデータソースから入力を受信することと、
１つ以上の電気信号を前記制御可能調光アセンブリに印加することにより、前記複数のデータソースから受信された入力に基づい
て不
透明度の
少なくとも１つの
レベ
ルを
調節することと
を行うようにさらに構成されている、請求項１に記載のデバイス。
（【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】
（関連出願の相互参照）
本願は、その内容が、完全に記載される場合と同様に、参照することによってその全体として明示的および完全に本明細書に組み込まれる、２０１８年９月１４日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＥＸＴＥＲＮＡＬＬＩＧＨＴＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ」と題された、米国仮特許出願第６２／７３１，７５５号の優先権を主張する。本願は、弁理士整理番号第ＭＬ．２００６５．００号の下で２０１７年４月５日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＡＮＤＭＥＴＨＯＤＦＯＲＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹ」と題された、米国特許出願第１５／４７９，７００号、弁理士整理番号第ＭＬ．２００２０．００号の下で２０１４年７月１４日に出願され、「ＰＬＡＮＡＲＷＡＶＥＧＵＩＤＥＡＰＰＡＲＡＴＵＳＷＩＴＨＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮＥＬＥＭＥＮＴ（Ｓ）ＡＮＤＳＹＳＴＥＭＥＭＰＬＯＹＩＮＧＳＡＭＥ」と題された、米国特許出願第１４／３３１，２１８号、弁理士整理番号第ＭＬ．２００１１．００号の下で２０１４年１１月２７日に出願され、「ＶＩＲＴＵＡＬＡＮＤＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳ」と題された、米国特許出願第１４／５５５，５８５号、弁理士整理番号第ＭＬ．２００１６．００号の下で２０１５年５月２９日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤＳＡＮＤＳＹＳＴＥＭＳＦＯＲＶＩＲＴＵＡＬＡＮＤＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹ」と題された、米国特許出願第１４／７２６，４２４号、弁理士整理番号第ＭＬ．２００１７．００号の下で２０１５年５月２９日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤＳＡＮＤＳＹＳＴＥＭＳＦＯＲＣＲＥＡＴＩＮＧＦＯＣＡＬＰＬＡＮＥＳＩＮＶＩＲＴＵＡＬＡＮＤＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹ」と題された、米国特許出願第１４／７２６，４２９号、弁理士整理番号第ＭＬ．２００１８．００号の下で２０１５年５月２９日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤＳＡＮＤＳＹＳＴＥＭＳＦＯＲＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧＳＴＥＲＥＯＳＣＯＰＹＷＩＴＨＡＦＲＥＥＦＯＲＭＯＰＴＩＣＡＬＳＹＳＴＥＭＷＩＴＨＡＤＤＲＥＳＳＡＢＬＥＦＯＣＵＳＦＯＲＶＩＲＴＵＡＬＡＮＤＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹ」と題された、米国特許出願第１４／７２６，３９６号、弁理士整理番号第ＭＬ－０６７６ＵＳＰＲＶ号の下で２０１８年７月２３日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＥＸＴＥＲＮＡＬＬＩＧＨＴＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ」と題された、米国仮特許出願第６２／７０２，２１２号、および弁理士整理番号第ＭＬ－０６０７ＵＳ号の下で２０１９年８月３０日に出願され、「ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ－ＲＥＳＯＬＶＥＤＤＹＮＡＭＩＣＤＩＭＭＩＮＧＦＯＲＡＵＧＭＥＮＴＥＤＲＥＡＬＩＴＹＤＥＶＩＣＥ」と題された、米国特許出願第１６／５５７，７０６号に関連する。前述の特許出願の内容は、完全に記載される場合と同様に、参照することによってその全体として明示的および完全に本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
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「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る、またはそのように知覚され得る様式で、ユーザに提示される。拡張現実、すなわち、「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（すなわち、他の実際の実世界の視覚的入力に対して透過性である）。故に、ＡＲシナリオは、他の実際の実世界の視覚的入力に対して透過性を伴う、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。ヒトの視知覚系は、非常に複雑であって、他の仮想または実世界画像要素の中で仮想画像要素の快適で、自然な感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術を生産することは、困難である。
【０００３】
脳の視覚中枢は、両眼およびそのコンポーネントの相互に対する運動から有益な知覚情報を得る。相互に対する両眼の輻輳・開散運動（すなわち、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するための相互に向かった、またはそこから離れる、瞳孔の回転）は、眼の水晶体の合焦（または「遠近調節」）と密接に関連付けられる。通常条件下では、眼の水晶体の焦点を変化させる、すなわち、眼を遠近調節させ、異なる距離におけるオブジェクトに合焦させることは、「遠近調節－輻輳・開散運動反射（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ－ｖｅｒｇｅｎｃｅｒｅｆｌｅｘ）」として知られる関係下、自動的に、同一距離までの輻輳・開散運動における整合変化を生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動の変化は、通常条件下では、遠近調節の整合変化も誘起するであろう。本反射に逆らう作用は、（従来の立体視ＡＲ構成の大部分におけるように）眼精疲労、頭痛、または他の形態の不快感をユーザにもたらすことが知られている。
【０００４】
立体視ウェアラブル眼鏡は、概して、３次元視点がヒト視覚系によって知覚されるように、若干異なる要素提示を伴う画像を表示するように構成される、左および右眼のための２つのディスプレイを特徴とする。そのような構成は、画像を３次元において知覚するために克服されなければならない、輻輳・開散運動と遠近調節との間の不整合（「輻輳・開散運動－遠近調節衝突」）に起因して、多くのユーザにとって不快であることが見出されている。実際、一部のＡＲユーザは、立体視構成に耐えることが不可能である。故に、大部分の従来のＡＲシステムは、部分的には、従来のシステムが、輻輳・開散運動－遠近調節衝突を含む、ヒト知覚系の基本的側面のいくつかに対処できないため、ユーザにとって快適かつ最大限に有用となるであろう様式において、豊かな両眼のための３次元体験を提示するために最適に好適ではない。
【０００５】
ＡＲシステムはまた、仮想デジタルコンテンツを種々の知覚される位置およびユーザに対する距離において表示することが可能でなければならない。ＡＲシステムの設計はまた、仮想デジタルコンテンツを送達する際のシステムの速度、仮想デジタルコンテンツの品質、ユーザの射出瞳距離（輻輳・開散運動－遠近調節衝突に対処する）、システムのサイズおよび可搬性、および他のシステムおよび光学課題を含む、多数の他の課題を提示する。
【０００６】
これらの問題（輻輳・開散運動－遠近調節衝突を含む）に対処するための１つの可能性として考えられるアプローチは、画像を複数の深度平面に投影することである。本タイプのシステムを実装するために、１つのアプローチは、光が複数の深度平面から生じるように現れるように、複数の光誘導光学要素を使用して、光をユーザの眼に指向することである。光誘導光学要素は、デジタルまたは仮想オブジェクトに対応する、仮想光を内部結合し、全内部反射（「ＴＩＲ」）によって、それを伝搬し、次いで、仮想光を外部結合し、デジタルまたは仮想オブジェクトをユーザの眼に表示するように設計される。光誘導光学要素はまた、実際の実世界オブジェクトからの（例えば、そこから反射する）光に対して透過性であるように設計される。
【０００７】
しかしながら、一部の実世界光は、光誘導光学要素の中に内部結合され、非制御様式において外部結合し、実世界光が光誘導光学要素によって回折される結果としてユーザの眼に提示される、意図されないレインボーアーチファクトをもたらし得る。ＡＲシナリオにおける意図されないレインボーアーチファクトの出現は、ＡＲシナリオの意図される効果を妨げ得る。本明細書に説明されるシステムおよび方法は、これらの課題に対処するように構成される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態では、拡張現実システムは、仮想光ビームを生成するように構成される、光源であって、仮想光ビームは、仮想オブジェクトに関する情報を搬送する、光源を含む。本システムはまた、光誘導光学要素を含み、光誘導光学要素は、第１の実世界光ビームに対して透過性であって、仮想光ビームは、光誘導光学要素に入射し、全内部反射（ＴＩＲ）によって、光誘導光学要素を通して伝搬し、光誘導光学要素から出射する。加えて、本システムはまた、光誘導光学要素に隣接して、その表面の外部に配置される、レンズを含み、レンズは、ある量の実世界光を吸収し、実世界光の一部が光誘導光学要素を通して透過することを可能にする、着色とともに構成される。
【０００９】
１つ以上の実施形態では、着色は、レンズの世界側上部部分では、殆ど実世界光を透過させず、レンズの世界側底部部分では、より多くの実世界光を透過させる、勾配着色であって、光誘導光学要素によって頭上からの実世界光の不慮の回折から生成されるレインボーアーチファクトは、最小限にされる。
【００１０】
１つ以上の実施形態では、勾配着色は、レンズの世界側上部部分から開始してレンズの世界側底部部分へとより多くの実世界光を徐々に透過させる。レンズの上部縁における第１の透過度平均（Ｔ
ａｖｇ
）は、５％であって、レンズの中央部分における第２のＴ
ａｖｇ
は、２８％であって、レンズの底部部分における第３のＴ
ａｖｇ
は、底部部分を横断して一貫して３３％であって、勾配着色を有するレンズを通して透過される実世界光の量は、Ｔ
ａｖｇ
として表される。レンズは、保護要素を光誘導光学要素に提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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