JP2019503509A - 仮想/拡張現実システムにおけるビーム角度センサ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国仮特許出願第62/277,865号(2016年1月12日出願、名称「BEAM ANGLE SENSOR IN VIRTUAL/AUGMENTED REALITY SYSTEM」、代理人事件番号ML.30053.00.)からの優先権を主張する。上記特許出願の内容は、その全体が参照により本明細書に引用される。
本発明は、概して、1人以上のユーザのための双方向仮想もしくは拡張現実環境を促進するように構成されるシステムおよび方法に関する。
Claims (58)
- エンドユーザによって使用される仮想画像生成システムのためのディスプレイサブシステムであって、前記ディスプレイサブシステムは、
導波管装置と、
光を放出するために構成されているイメージング要素と、
前記イメージング要素からの光を光ビームにコリメートするために構成されているコリメート要素と、
内部結合要素(ICE)であって、前記内部結合要素は、前記コリメート要素からコリメートされた光ビームを前記導波管装置に向かわせるために構成されており、それによって、複数の光線が、前記導波管装置から出射し、画像フレームのピクセルを前記エンドユーザに表示し、前記ピクセルは、前記複数の出射光線の角度でエンコードされた場所を有する、内部結合要素と、
前記出射光線角度を示す少なくとも1つのパラメータを感知するために構成されている感知アセンブリと
を備えている、ディスプレイサブシステム。 - 前記イメージング要素は、
前記光を生成するために構成されている少なくとも1つの光源と、
前記光を放出するために構成されている光ファイバと、
前記光ファイバが搭載されている機械的駆動アセンブリと
を備え、
前記機械的駆動アセンブリとは、走査パターンに従って前記光ファイバを変位させるために構成されている、請求項1に記載のディスプレイサブシステム。 - 前記機械的駆動アセンブリは、前記光ファイバが搭載されている圧電要素と、電気信号を前記圧電要素に伝達し、それによって、前記光ファイバに前記走査パターンに従って振動させるために構成されている駆動電子機器とを備えている、請求項2に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記導波管装置は、前記エンドユーザの眼の正面に位置付けられるために構成されている、請求項1に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記導波管装置は、前記エンドユーザの眼と周囲環境との間で視野内に位置付けられるために構成されている部分的に透明なディスプレイ表面を有する、請求項1に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記エンドユーザによって装着されるために構成されているフレーム構造をさらに備え、前記フレーム構造は、前記導波管装置を支持している、請求項1に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記導波管装置は、
平面光学導波管であって、前記ICEは、前記イメージング要素からコリメートされた光ビームを前記平面光学導波管の中に内部結合された光ビームとして光学的に結合するために構成されている、平面光学導波管と、
前記内部結合された光ビームを複数の直交光ビームに分けるために前記平面光学導波管に関連付けられている直交瞳拡張(OPE)要素と、
前記複数の直交光ビームを前記平面光学導波管から出射する光線に分けるために前記平面光学導波管に関連付けられている射出瞳拡張(EPE)要素と
を備えている、請求項1に記載のディスプレイサブシステム。 - 前記平面光学導波管は、光学的に透明な材料の単一板から形成される単一基板を備えている、請求項7に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記導波管装置の外部表面と一致する平面に直交する少なくとも1つの平面に投影される出射光線角度を示す、請求項1に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの平面は、互いに直交する2つの平面を備えている、請求項9に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記複数の出射光線を代表する少なくとも1つの光線の強度を備えている、請求項9に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの代表光線は、前記複数の出射光線と異なる、請求項11に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの代表光線は、前記エンドユーザの視野外の前記複数の出射光線と異なる場所において前記導波管装置から出射する、請求項12に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記複数の出射光線は、前記少なくとも1つの代表光線を備えている、請求項11に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記感知アセンブリは、少なくとも1つの角度センサを備え、それらの各々は、光強度センサと、前記導波管装置と前記光強度センサとの間に搭載されている角度選択層とを含む、請求項11に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの角度センサは、一対の直交センサを備え、前記一対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の第1および第2の直交強度成分を感知するためにそれぞれ構成されている、請求項15に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の第1および第2の直交強度成分をそれぞれ通すために構成されている第1および第2の円筒形レンズをそれぞれ備えている、請求項16に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の第1および第2の直交強度成分をそれぞれ通すために構成されている第1および第2の回折光学要素をそれぞれ備えている、請求項16に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の各々を直交偏光された光線に偏光させるためにそれぞれ構成されている第1および第2の偏光要素をそれぞれ備えている、請求項16に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記角度選択層は、直交した向きにおいて歪まされている、請求項16に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記第1および第2の直交強度成分が正規化されることができるように、前記少なくとも1つの代表光線の絶対強度を備えている、請求項16に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記感知アセンブリは、前記少なくとも1つの代表光線の絶対強度を測定するために構成されている別の光強度センサを備えている、請求項21に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記複数の出射光線の相対角度を示す、請求項16に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記コリメートされた光ビームが平面に投影される象限をさらに備えている、請求項23に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記感知アセンブリは、基準平面の前記象限の中で間隔を置かれた複数のセンサを備えている、請求項24に記載のディスプレイサブシステム。
- 前記感知アセンブリは、象限位置感知検出器(PSD)を備えている、請求項24に記載のディスプレイサブシステム。
- 仮想画像生成システムであって、前記仮想画像生成システムは、
請求項1に記載のディスプレイサブシステムと、
制御サブシステムと
を備え、
前記制御サブシステムは、前記ピクセルの場所を定義する画像データを生成することと、前記ピクセルの定義された場所と前記少なくとも1つの感知されるパラメータとに基づいて、前記ICEに対する前記光ビームの角度を制御することとを行うために構成されている、仮想画像生成システム。 - 3次元場面を記憶しているメモリをさらに備え、前記制御サブシステムは、前記3次元場面の複数の合成画像フレームをレンダリングするために構成され、前記ディスプレイサブシステムは、前記複数の画像フレームを前記エンドユーザに連続して表示するために構成されている、請求項27に記載の仮想画像生成システム。
- 前記制御サブシステムは、グラフィック処理ユニット(GPU)を備えている、請求項27に記載の仮想画像生成システム。
- エンドユーザによる使用のための仮想画像生成システムであって、前記仮想画像生成システムは、
コリメートされた光ビームを生成するために構成されている投影サブシステムと、
前記コリメートされた光ビームに応答して、光線を放出し、画像フレームのピクセルを前記エンドユーザに表示するように構成されているディスプレイであって、前記ピクセルは、前記放出される光線の角度でエンコードされた場所を有する、ディスプレイと、
前記放出される光線角度のうちの少なくとも1つを示す少なくとも1つのパラメータを感知するために構成されている感知アセンブリと、
制御サブシステムと
を備え、
前記制御サブシステムは、前記ピクセルの場所を定義する画像データを生成することと、前記ピクセルの定義された場所と前記少なくとも1つの感知されるパラメータとに基づいて、前記ディスプレイに対する前記光ビームの角度を制御することとを行うために構成されている、仮想画像生成システム。 - 前記投影サブシステムは、
光を生成するために構成されている少なくとも1つの光源と、
前記光を放出するために構成されている光ファイバと、
前記光ファイバからの光をコリメートされた光ビームにコリメートするために構成されているコリメート要素と、
前記光ファイバが搭載されている機械的駆動アセンブリと
を備え、
前記機械的駆動アセンブリは、走査パターンに従って前記光ファイバを変位させるために構成されている、請求項30に記載の仮想画像生成システム。 - 前記機械的駆動アセンブリは、前記光ファイバが搭載されている圧電要素と、駆動電子機器とを備え、前記駆動電子機器は、電気信号を前記圧電要素に伝達し、それによって、走査パターンに従って前記光ファイバに振動させるために構成されている、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 前記ディスプレイは、前記画像フレームのピクセルを複数の異なる焦点のうちの1つにおいて前記エンドユーザに選択的に表示するために構成されている、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 前記ディスプレイは、前記エンドユーザの眼の正面に位置付けられるために構成されている、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 前記ディスプレイは、前記エンドユーザの眼と周囲環境との間で視野内に位置付けられるために構成されている部分的に透明なディスプレイ表面を有する、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 前記エンドユーザによって装着されるために構成されているフレーム構造をさらに備え、前記フレーム構造は、前記ディスプレイを支持している、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 3次元場面を記憶しているメモリをさらに備え、前記制御サブシステムは、前記3次元場面の複数の合成画像フレームをレンダリングするために構成され、前記ディスプレイは、前記複数の画像フレームを前記エンドユーザに連続して表示するために構成されている、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 前記制御サブシステムは、グラフィック処理ユニット(GPU)を備えている、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 前記導波管装置は、
平面光学導波管であって、前記ICEは、前記イメージング要素からコリメートされた光ビームを前記平面光学導波管の中に内部結合された光ビームとして光学的に結合するために構成されている、平面光学導波管と、
前記内部結合された光ビームを複数の直交光ビームに分けるために前記平面光学導波管に関連付けられている直交瞳拡張(OPE)要素と、
前記複数の直交光ビームを前記平面光学導波管から放出される光線に分けるために前記平面光学導波管に関連付けられている射出瞳拡張(EPE)要素と
を備えている、請求項30に記載の仮想画像生成システム。 - 前記平面光学導波管は、光学的に透明な材料の単一板から形成される単一基板を備えている、請求項39に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記導波管装置の外部表面と一致する平面に直交する少なくとも1つの平面に投影された前記放出される光線角度を示す、請求項30に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの平面は、互いに直交する2つの平面を備えている、請求項41に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記複数の出射光線を代表する少なくとも1つの光線の強度を備えている、請求項41に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの代表光線は、前記放出される光線と異なる、請求項43に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの代表光線は、前記エンドユーザの視野外の前記複数の出射光線と異なる場所において前記導波管装置によって放出される、請求項44に記載の仮想画像生成システム。
- 前記複数の放出される光線は、前記少なくとも1つの代表光線を備えている、請求項43に記載の仮想画像生成システム。
- 前記感知アセンブリは、少なくとも1つの角度センサを備え、それらの各々は、光強度センサと、前記導波管装置と前記光強度センサとの間に搭載されている角度選択層とを含む、請求項43に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの角度センサは、一対の直交センサを備え、前記一対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の第1および第2の直交強度成分を感知するためにそれぞれ構成されている、請求項47に記載の仮想画像生成システム。
- 前記対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の第1および第2の直交強度成分をそれぞれ通すために構成されている第1および第2の円筒形レンズをそれぞれ備えている、請求項48に記載の仮想画像生成システム。
- 前記対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の第1および第2の直交強度成分をそれぞれ通すために構成されている第1および第2の回折光学要素をそれぞれ備えている、請求項48に記載の仮想画像生成システム。
- 前記対の直交センサは、前記少なくとも1つの代表光線の各々を直交偏光された光線に偏光させるためにそれぞれ構成されている第1および第2の偏光要素をそれぞれ備えている、請求項48に記載の仮想画像生成システム。
- 前記角度選択層は、直交した向きにおいて歪まされている、請求項48に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記第1および第2の直交強度成分が正規化されることができるように、前記少なくとも1つの代表光線の絶対強度を備えている、請求項48に記載の仮想画像生成システム。
- 前記感知アセンブリは、前記少なくとも1つの代表光線の絶対強度を測定するために構成されている別の光強度センサをさらに備えている、請求項53に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記放出される光線の相対角度を示す、請求項48に記載の仮想画像生成システム。
- 前記少なくとも1つの感知されるパラメータは、前記コリメートされた光ビームが平面に投影される象限をさらに備えている、請求項55に記載の仮想画像生成システム。
- 前記感知アセンブリは、基準平面の前記象限の中で間隔を置かれた複数のセンサを備えている、請求項56に記載の仮想画像生成システム。
- 前記感知アセンブリは、象限位置感知検出器(PSD)を備えている、請求項56に記載の仮想画像生成システム。
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