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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6779904
(24)【登録日】2020年10月16日
(45)【発行日】2020年11月4日
(54)【発明の名称】電子機器、方法、及びソフトウェア
(51)【国際特許分類】
G06F 3/0481 20130101AFI20201026BHJP
G09G 5/00 20060101ALI20201026BHJP
G09G 5/36 20060101ALI20201026BHJP
G09G 3/20 20060101ALI20201026BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20201026BHJP
G02F 1/1333 20060101ALI20201026BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20201026BHJP
G02F 1/133 20060101ALI20201026BHJP
G06F 3/01 20060101ALI20201026BHJP
G06F 3/0487 20130101ALI20201026BHJP
【ＦＩ】
G06F3/0481
G09G5/00 550A
G09G5/00 510H
G09G5/00 530Z
G09G5/00 550C
G09G5/36 520P
G09G3/20 680H
G09G3/20 680E
G09G3/20 691D
G09G5/00 Z
G09G5/00 555D
G09G3/20 660K
G02F1/13 505
G02F1/1333
G02F1/1335
G02F1/133 530
G06F3/01 510
G06F3/0487
【請求項の数】17
【全頁数】42
(21)【出願番号】特願2017-550964(P2017-550964)
(86)(22)【出願日】2015年12月18日
(65)【公表番号】特表2018-511882(P2018-511882A)
(43)【公表日】2018年4月26日
(86)【国際出願番号】AU2015050816
(87)【国際公開番号】WO2016094963
(87)【国際公開日】20160623
【審査請求日】2018年12月4日
(31)【優先権主張番号】PCT/AU2014/050436
(32)【優先日】2014年12月18日
(33)【優先権主張国】AU
(73)【特許権者】
【識別番号】517214105
【氏名又は名称】ハルゴ ピーティーワイ リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＬＧＯ ＰＴＹ ＬＩＭＩＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100202326
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 大佑
(72)【発明者】
【氏名】メラニー ハルピン
(72)【発明者】
【氏名】アントニー ミラー
【審査官】
木村 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１４／０１６８０３４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０２６２４７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００６−０６４９６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０６Ｆ ３／０４８１
Ｇ０２Ｆ １／１３
Ｇ０２Ｆ １／１３３
Ｇ０２Ｆ １／１３３３
Ｇ０２Ｆ １／１３３５
Ｇ０６Ｆ ３／０１
Ｇ０６Ｆ ３／０４８７
Ｇ０９Ｇ ３／２０
Ｇ０９Ｇ ５／００
Ｇ０９Ｇ ５／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子機器であって、
グラフィカル・ユーザ・インタフェースをユーザへ表示するディスプレイであって、複数のアクティブ光源を含み、各光源が複数の光線を生成し、各光線が角度と関連するソース層、及び複数の透過制御素子を含む１層以上のマスク層を備える、ディスプレイ、
前記ユーザの視力障害を補うように前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信する入力ポート、ならびに
前記ソース層、及び前記１層以上のマスク層を制御し、前記ソース層に含まれる前記複数のアクティブ光源の各々からの特定の前記複数の光線をそれぞれの角度に向けて前記視力障害を補う制御信号を決定することにより、１枚以上の光学レンズの光学効果を再現することで前記ユーザの視力障害を補う前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正するプロセッサ、
を備え、
前記ソース層、及び前記１層以上のマスク層を制御することは、前記ユーザの視聴時に、前記ユーザの眼によって単一の網膜点に鮮明に集束される、前記ソース層に含まれる少なくとも２つのアクティブ光源からの少なくとも２つの前記複数の光線をそれぞれ生成し、それにより１枚以上の光学レンズの前記光学効果を再現することを備え、
前記制御信号を決定することは、前記インタフェースの各複数のサブセットのピクセルについて前記制御信号を決定することを備え、所定の距離内のピクセルは異なるサブセットに属し、前記ユーザが単一の画像を知覚するように部分画像が連続して提示される、電子機器。
グラフィカル・ユーザ・インタフェースをユーザへ表示するディスプレイであって、複数のアクティブ光源を含み、各光源が複数の光線を生成し、各光線が角度と関連するソース層、及び複数の透過制御素子を含む１層以上のマスク層を備える、ディスプレイ、
前記ユーザの視力障害を補うように前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信する入力ポート、ならびに
前記ソース層、及び前記１層以上のマスク層を制御し、前記ソース層に含まれる前記複数のアクティブ光源の各々からの特定の前記複数の光線をそれぞれの角度に向けて前記視力障害を補う制御信号を決定することにより、１枚以上の光学レンズの光学効果を再現することで前記ユーザの視力障害を補う前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正するプロセッサ、
を備え、
前記ソース層、及び前記１層以上のマスク層を制御することは、前記ユーザの視聴時に、前記ユーザの眼によって単一の網膜点に鮮明に集束される、前記ソース層に含まれる少なくとも２つのアクティブ光源からの少なくとも２つの前記複数の光線をそれぞれ生成し、それにより１枚以上の光学レンズの前記光学効果を再現することを備え、
前記制御信号を決定することは、前記インタフェースの各複数のサブセットのピクセルについて前記制御信号を決定することを備え、所定の距離内のピクセルは異なるサブセットに属し、前記ユーザが単一の画像を知覚するように部分画像が連続して提示される、電子機器。
【請求項2】
１枚以上の光学レンズの前記光学効果は、１枚以上の処方レンズの前記光学効果である、請求項１に記載の電子機器。
【請求項3】
前記プロセッサは、複数の候補の光学レンズのうちの１枚以上を前記ユーザが選択することを可能にするディスプレイを生成し、前記光学効果は、前記選択された１枚以上の候補の光学レンズの前記光学効果である、請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項4】
前記プロセッサは、前記ユーザがユーザ・クレデンシャルを提供し、前記ユーザと関連し、前記１枚以上の光学レンズと関連したユーザ・アカウントにアクセスすることを可能にするディスプレイを生成する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項5】
前記プロセッサは、前記電子機器にインストールされたオペレーティング・システムの１つ以上の機能を実行し、前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項6】
ユーザへのディスプレイ上にグラフィカル・ユーザ・インタフェースを表示する方法であって、
前記ユーザの視力障害を補うように前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信し、
１枚以上の光学レンズの光学効果を再現することで、前記ユーザの視力障害を補うように前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する、
ことを備え、
前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正することは、前記ディスプレイのソース層、及び前記ディスプレイの１層以上のマスク層を制御し、前記ソース層に含まれる複数のアクティブ光源の各々からの特定の複数の光線をそれぞれの角度に向けて前記視力障害を補う制御信号を決定することを備え、
前記ソース層、及び前記１層以上のマスク層を制御することは、前記ユーザの視聴時に、前記ユーザの眼によって単一の網膜点に鮮明に集束される、前記ソース層に含まれる少なくとも２つのアクティブ光源からの少なくとも２つの前記複数の光線をそれぞれ生成し、それにより１枚以上の光学レンズの前記光学効果を再現することを備え、
前記制御信号を決定することは、前記インタフェースの各複数のサブセットのピクセルについて前記制御信号を決定することを備え、所定の距離内のピクセルは異なるサブセットに属し、前記ユーザが単一の画像を知覚するように部分画像が連続して提示される、方法。
前記ユーザの視力障害を補うように前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信し、
１枚以上の光学レンズの光学効果を再現することで、前記ユーザの視力障害を補うように前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する、
ことを備え、
前記グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正することは、前記ディスプレイのソース層、及び前記ディスプレイの１層以上のマスク層を制御し、前記ソース層に含まれる複数のアクティブ光源の各々からの特定の複数の光線をそれぞれの角度に向けて前記視力障害を補う制御信号を決定することを備え、
前記ソース層、及び前記１層以上のマスク層を制御することは、前記ユーザの視聴時に、前記ユーザの眼によって単一の網膜点に鮮明に集束される、前記ソース層に含まれる少なくとも２つのアクティブ光源からの少なくとも２つの前記複数の光線をそれぞれ生成し、それにより１枚以上の光学レンズの前記光学効果を再現することを備え、
前記制御信号を決定することは、前記インタフェースの各複数のサブセットのピクセルについて前記制御信号を決定することを備え、所定の距離内のピクセルは異なるサブセットに属し、前記ユーザが単一の画像を知覚するように部分画像が連続して提示される、方法。
【請求項7】
前記ユーザの視力測定を示すセンサ・データを受信することをさらに備え、前記制御信号を決定することは、前記視力測定により識別された前記ディスプレイの領域に関する１枚以上の光学レンズの前記光学効果を再現する前記制御信号を決定することを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記制御信号を決定することは、前記制御信号に基づくコスト関数を最適化することを備える、請求項６または７に記載の方法。
【請求項9】
前記コスト関数は、前記ユーザにより知覚されたブラー量を表現する、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記コスト関数は、瞳孔焦点誤差に基づく、請求項８または９に記載の方法。
【請求項11】
前記コスト関数を最適化することは、前記ユーザの視線方向と関連した事前に計算されたデータを受信することを備える、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
前記コスト関数を最適化することは、線形問題を解くことを備え、
前記ユーザの前記視線方向と関連した事前に計算されたデータを受信することは、前記ユーザの前記視線方向について前記線形問題の特異値分解を示すデータを受信することを備える、請求項１１に記載の方法。
前記ユーザの前記視線方向と関連した事前に計算されたデータを受信することは、前記ユーザの前記視線方向について前記線形問題の特異値分解を示すデータを受信することを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記制御信号を決定することは、前記インタフェースの各複数のサブセットのピクセルについて前記制御信号を決定することを備える、請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
所定のパターン内の前記ソース層、及び前記マスク層のピクセルは、前記同一のサブセットに属する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記制御信号を決定することは、前記所定のパターンに基づくコスト関数を最適化することを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
コンピュータにインストールされるときに、前記コンピュータに請求項６乃至１５のいずれか１項に記載の方法を実行させる、ソフトウェア。
【請求項17】
前記ソフトウェアは、前記コンピュータにインストールされたオペレーティング・システム内に統合される、請求項１６に記載のソフトウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照本出願は、２０１３年１２月１８日出願された、オーストラリア仮特許出願第２０１３９０４９４９号から優先権を主張し、その内容は、参照により本明細書で援用される。
【0002】
本開示は、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正し、視力障害を補うことに関する。
【背景技術】
【0003】
従来の視覚表示装置において、ピクセルは、ＬＥＤ、ＬＣＤ、または直接に、若しくは間接に、のいずれか一方で光を放射する他の小さな構成要素に対応する。これらは、通常幅広い方向に光を放射する。放射された光の強度は、直進または法線方向で典型的にピークに達し、角度が直進方向から離れるにつれ、徐々に低下する。典型的に、光強度は、±２５°の範囲にわたり、その直進方向の７５％内にある。
【0004】
この光線方向の広がりは、広い視野方向を与えるために役立つが、ディスプレイの視距離がユーザの矯正されない視界外にある事例で望ましくない。
【0005】
図１は、ディスプレイ１０２がユーザの矯正されない近点より近い、老視ユーザの実施例１００を図示する。この実施例で、眼及びディスプレイ間の距離１０３は、約３００ｍｍである。これは、ユーザの眼１０４の屈折力が網膜１０６に鮮明にピクセル画像を集束させるのに不十分である場合に、ユーザにブラー画像をもたらす。ディスプレイ１０２上のピクセルＰ１０８からの光は、幅広い方向に放射され、たとえば、直径約４ｍｍの瞳孔アパーチャ内のユーザの眼１０４の正面１１０上に衝突する。ディスプレイ１０２がユーザの視覚的な近点より近い場合に、つぎにユーザの眼は、光を十分に屈折させることが不可能であり、ブラーは、発生し、網膜１１２上の単一点に対向するように、ブラー・スポット１１２により示される。
【0006】
もちろん、ユーザは、眼鏡、コンタクト・レンズ、または他の個人用屈折矯正解決策を常に着用することが可能であるが、これは、常に便利であるとは限らない。
【0007】
本明細書に含まれている、文書、行為、材料、デバイス、物品、または同様のもののいずれかの考察は、任意の、若しくはすべてのこれらの事項が先行技術ベースの部分を形成する、または本出願の各請求項の優先日前にそれが存在した場合に、本開示に関連する分野での共通の一般的な知識であった自認としてとられるべきではない。
【0008】
本明細書を通して、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（を含む）」、または「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（を含む）」若しくは「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（を含む）」のような変形形態は、記載された１つの要素、１つの整数、若しくは１つのステップ、または複数の要素、複数の整数、若しくは複数のステップのグループの包含を暗示するが、任意の他の１つの要素、１つの整数、若しくは１つのステップ、または複数の要素、複数の整数、若しくは複数のステップのグループの排除を暗示しないと理解されるであろう。
【発明の概要】
【0009】
電子機器は、ユーザへグラフィカル・ユーザ・インタフェースを表示するディスプレイ、
ユーザの視力障害を補うようにグラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信する入力ポート、及び
１枚以上の光学レンズの光学効果を再現することで、ユーザの視力障害を補うようにグラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正するプロセッサ、
を備える。
【0010】
プロセッサがインタフェースを修正し、視力障害を補うため、視力障害のあるユーザがこの機器を操作することが可能であることは、利点である。インタフェースの修正なしで、視力障害がインタフェースにブラーを出現させるため、この機器を操作することは、ユーザにとって困難である。
【0011】
１枚以上の光学レンズの光学効果は、１枚以上の処方レンズの光学効果であり得る。
【0012】
プロセッサは、ユーザが複数の候補の光学レンズのうちの１枚以上を選択することを可能にするディスプレイを生成することができ、この光学効果は、選択された１枚以上の候補の光学レンズの光学効果であり得る。
【0013】
プロセッサは、ユーザがユーザ・クレデンシャルを提供して、ユーザと関連し、１枚以上の光学レンズと関連したユーザ・アカウントにアクセスすることを可能にする、ディスプレイを生成することができる。
【0014】
プロセッサは、電子機器にインストールされたオペレーティング・システムの１つ以上の機能を実行し、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正することができる。
【0015】
ディスプレイは、複数のアクティブ光源を含むソース層、及び複数の透過制御素子を含む１層以上のマスク層を備えることができる。
【0016】
プロセッサは、１枚以上の光学レンズの光学効果を再現するためにソース層、及び１層以上のマスク層を制御する制御信号を決定することができる。
【0017】
ユーザへのディスプレイ上にグラフィカル・ユーザ・インタフェースを表示する方法は、ユーザの視力障害を補うようにグラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信し、
１枚以上の光学レンズの光学効果を再現することで、ユーザの視力障害を補うようにグラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する、
ことを備える。
【0018】
グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正することは、１枚以上の光学レンズの光学効果を再現するためにディスプレイのソース層、及びディスプレイの１層以上のマスク層を制御する制御信号を決定することを備えることができる。
【0019】
この方法は、ユーザの視力測定を示すセンサ・データを受信することをさらに備えることができ、制御信号を決定することは、視力測定により識別されたディスプレイの領域に関して１枚以上の光学レンズの光学効果を再現するように制御信号を決定することを備える。
【0020】
視力測定は、視線方向、
見られている拡張オブジェクト上の眼の固視点、
瞳孔中心の位置、及び
瞳孔径、
のうちの１つ以上を各眼について備えることができる。
【0021】
制御信号を決定することは、この制御信号に基づくコスト関数を最適化することを備えることができる。
【0022】
このコスト関数は、ユーザにより知覚されたブラー量を表現することができ、瞳孔焦点誤差に基づくことができる。
【0023】
コスト関数を最適化することは、ユーザの視線方向と関連した、事前に計算されたデータを受信することを備えることができる。
【0024】
コスト関数を最適化することは、線形問題を解くことを備えることができ、ユーザの視線方向と関連した、事前に計算されたデータを受信することは、ユーザの視線方向についての線形問題の特異値分解を示すデータを受信することを備えることができる。
【0025】
線形問題を解くことは、２次問題のような、非線形問題の近似である線形問題を解くことを備えることができる。
【0026】
事前に計算されたデータを受信することは、内部若しくは外部データ・メモリから、またはデータ・ネットワーク接続経由でデータ・サーバから事前に計算されたデータを受信することを備えることができる。
【0027】
制御信号を決定することは、インタフェースの各複数のサブセットのピクセルについて制御信号を決定することを備えることができる。
【0028】
制御信号を決定することは、複数のサブセットのピクセルが連続表示されるように制御信号を決定することを備えることができる。所定のパターン内のピクセルは、同一のサブセットに属することができる。
【0029】
制御信号を決定することは、所定のパターンに基づくコスト関数を最適化することを備えることができる。
【0030】
これら複数のサブセットは、サブセット間にオーバーラップがないように離れることができる。
【0031】
所定のパターンは、所定の距離により画定され、所定の距離内のピクセルが異なるサブセットに属することができる。
【0032】
制御信号を決定することは、網膜への共役面上のソース・ピクセルの投影を決定すること、及び共役面上で一方のサブセットの投影と、任意の他方のサブセットの投影のオーバーラップを最小限にすることを備えることができる。
【0033】
ソフトウェアは、コンピュータにインストールされるときに、このコンピュータに上記の方法を実行させ、コンピュータにインストールされたオペレーティング・システム内に統合されることができる。
【0034】
方法、コンピュータ可読媒体、またはコンピュータ・システムの任意の態様の記述された光学的特徴は、適切な場合に、本明細書に記述された他の態様も同様に適用される。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】ディスプレイ上のピクセルＰからの光が幅広い方向に放射され、ユーザの眼の瞳孔に当たる方法を図示する。画面がユーザの視覚的な近点より近い場合に、つぎにユーザの両眼は、十分に光を屈折させることが不可能であり、ブラーが発生する。 以下を参照して実施例を記述する。
【図2】グラフィカル・ユーザ・インタフェースを表示するコンピュータ・システムを図示する。
【図3】グラフィカル・ユーザ・インタフェースを表示する方法を図示する。
【図4】ユーザがサービスにサインアップすることを可能にするディスプレイを図示する。
【図6】グラフィカル・ユーザ・インタフェースの修正をユーザがアクティベートすることを可能にするディスプレイを図示する。
【図7】以前に定められたユーザ・クレデンシャルをユーザが提供することを可能にするディスプレイを図示する。
【図8a】修正のアクティベーション前の一般的なホーム画面ディスプレイを図示する。
【図8b】修正のアクティベーション後の一般的なホーム画面を図示する。
【図9】６００ｍｍの視覚的な近点を有する老視の視聴者により鮮明な焦点のための理想的な光線束（Ｌ＝１．６６Ｄ）構成を図示する。この理想的な事例で、ディスプレイ画面上の各ピクセルは、単一方向にのみ光を放射し、視聴者は、単一点（非ブラー）として知覚する。
【図10】Ｐ及びＱで有限に幅広い光線方向の効果を図示する。これは、ブラー・スポットをもたらし、このサイズは、ディスプレイ画面上のピクセルＰ、Ｑ、Ｑ’、．．．で幅広い光線方向に依存する。
【図11】マスク層がディスプレイから発する光の方向の制御を可能にする方法を示す多層ディスプレイを図示する。
【図12】マスク層を使用して処方された輻輳の単純な発散光線束の作成を図示する。
【図13a】ディスプレイ上の点に眼の正面の３００ｍｍで輻輳されたユーザの右（Ｒ）、及び左（Ｌ）眼を図示する。
【図13b】像面を図示する。
【図14】画像フレームを画定するために使用された２２パーティションの実施例を示す。
【図15】視覚障害のあるユーザの視力障害を補う方法を図示する。
【図16】視覚障害のあるユーザの視力障害を補うディスプレイのための例示的なアーキテクチャを図示する。
【図17】視覚障害のあるユーザの視力障害を補うディスプレイのためのさらに例示的なアーキテクチャを図示する。
【図19】ユーザの眼の光学系１９００の簡略化された表現を図示する。
【図20】眼の単一表面モデルを図示する。
【図21a】多層ディスプレイを図示する。
【図21b】多層ディスプレイを図示する。
【図22a】サブアパーチャの２×２アレイを各含む、サイズδの２つのフルサイズ・アパーチャを図示する。これらのフルサイズ・アパーチャがオフセットｎ及びｎ＋１を有する場合に、つぎにサブアパーチャのシフトされたグループは、実質的に、サイズδ、及びオフセットｎ＋１／２のフルサイズ・アパーチャである。
【図22b】サブアパーチャの２×２アレイを各含む、サイズδの２つのフルサイズ・アパーチャを図示する。これらのフルサイズ・アパーチャがオフセットｎ及びｎ＋１を有する場合に、つぎにサブアパーチャのシフトされたグループは、実質的に、サイズδ、及びオフセットｎ＋１／２のフルサイズ・アパーチャである。
【図23】単眼式直視型の多層ディスプレイを図示する。
【図24】第一フレームについての共役面に基づく構成の実施例を図示する。
【図25】第二フレームについての共役面に基づく構成の実施例を図示する。
【図26】第一フレームについての共役面に基づく構成の代替の実施例を図示する。
【図27】第一フレームについての共役面に基づく構成の代替の実施例を図示する。
【図28】単眼斜め視線方向を有する多層ディスプレイを図示する。
【図30】老視者の両眼輻輳状態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【0036】
遠視または老視のような、視力障害のある人々は、コンタクト・レンズ、または眼鏡のようなレンズを使用して、表示装置とインタラクトすることができる。しかしながら、よくこれらのレンズは、それらが変位する、破損する、またはまだ購入されていない、さまざまな理由のために、利用不可能である。これらの状況で、ディスプレイがぼやけてみえる場合にデバイスを操作することは、ユーザにとって困難である。
【0037】
さらに、老視の事例で特に、レンズの利用可能性に問題があるだけではなく、読書眼鏡の必要性に関連した年齢に関する社会的不名誉、及びその後、表示装置を操作するために眼鏡を着用するのに気が進まないことを伴う可能性がある。
【0038】
図２は、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを視力障害のあるユーザへ表示するための、スマートフォンのような、コンピュータ・システム２００を図示する。
【0039】
コンピュータ・システムは、プログラム・メモリ２０４と、データ・メモリ２０６と、ＧＳＭ、３Ｇ、ＬＴＥ、またはＷｉＦｉポートのような通信ポート２０８と、ディスプレイ・ポート２１０とに接続されたプロセッサ２０２を備える。プログラム・メモリ２０４は、ハード・ドライブ、ソリッド・ステート・ディスク、またはＣＤ−ＲＯＭのような、非一時的なコンピュータ可読媒体である。ソフトウェアは、実行可能なプログラムであり、プログラム・メモリ２０４上に格納され、プロセッサ２０２に図２の方法を実行させる、すなわち、プロセッサ２０２は、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信し、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する。さらにソフトウェアは、プロセッサ２０２に図１５の方法１５００を実行させることができる、すなわち、プロセッサは、制御信号に基づくコスト関数、及び視覚的に障害のあるユーザの知覚品質基準を最適化することで、アクティブ層、及びマスク層についての制御信号を決定し、この制御信号をディスプレイに適用する。
【0040】
１つの実施例で、ソフトウェアは、ＡｐｐｌｅのＡｐｐＳｔｏｒｅ、またはＧｏｏｇｌｅ Ｐｌａｙにより提供されたソフトウェアのような、スマートフォン・アプリであり、元のディスプレイのオーバーレイとして動作する。別の実施例で、ソフトウェアは、デバイス２００のオペレーティング・システム内に統合される、またはシステム・コール、若しくは手順を使用して、ディスプレイを直接修正する。
【0041】
プロセッサ２０２は、グラフィカル・ユーザ・インタフェースをユーザへ示すディスプレイ２１２に接続される、データ・メモリ２０６から、ならびに通信ポート２０８及びディスプレイ・ポート２１０から、要求データのような、データを受信することができる。ディスプレイ２１２は、ディスプレイを修正する要求をユーザが入力することを可能にする、タッチ・スクリーン・ディスプレイであってもよい。より詳細に以下で記述されるように、ディスプレイは、ディスプレイ・ポート２１０を介してプロセッサに両方とも接続される、アクティブ層、及びマスク層を含むことができる。
【0042】
さらにスマートフォン２００は、ユーザの両眼に向けられたカメラ２１４を備える。このカメラ２１４は、ユーザの両眼を連続監視し、ユーザが現在みている、ユーザの視線方向、及び特に、画面上の点、すなわち、画面２１２のピクセル座標を測定する。
【0043】
１つの実施例で、プロセッサ２０２は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１によるＷｉ−Ｆｉネットワークを使用することで、通信ポート２０８を介してサーバから要求データを受信する。Ｗｉ−Ｆｉネットワークは、ルータのような専用の管理インフラストラクチャを必要としないような、分散型アドホック・ネットワーク、またはネットワークを管理するルータ、若しくはアクセス・ポイントを含む集中型ネットワークであってもよい。
【0044】
通信ポート２０８、及びディスプレイ・ポート２１０を別個のエンティティとして示すが、ネットワーク接続、メモリ・インタフェース、プロセッサ２０２のチップ・パッケージのピン、若しくはＩＰソケットのような論理ポートのようなデータ、またはプログラム・メモリ２０４に格納され、プロセッサ２０２により実行された関数のパラメータを受信するために任意の種類のデータ・ポートを使用することができることを理解するであろう。これらのパラメータは、データ・メモリ２０６に格納されることができ、ソース・コード内で、値渡しで、または参照渡しで、すなわち、ポインタとして、処理されることができる。
【0045】
プロセッサ２０２は、キャシュ若しくはＲＡＭのような揮発性メモリの、または光ディスク・ドライブ、ハード・ディスク・ドライブ、ストレージ・サーバ、若しくはクラウド・ストレージのような不揮発性メモリのメモリ・アクセスを含む、すべてのこれらのインタフェースを介してデータを受信することができる。
【0046】
いずれかの受信ステップが後で受信するデータを決定する、または計算するプロセッサ２０２により先行されることができることを理解するであろう。たとえば、プロセッサ２０２は、要求データを決定し、ＲＡＭまたはプロセッサ・レジスタのような、データ・メモリ２０６内にこの要求データを格納する。つぎにプロセッサ２０２は、たとえば、メモリ・アドレスと共に読み出し信号を提供することで、データ・メモリ２０６からこのデータを要求する。データ・メモリ２０６は、物理的なビット線上に電圧信号としてデータを提供し、プロセッサ２０２は、メモリ・インタフェースを介して要求データを受信する。
【0047】
１つの実施例で、ディスプレイ２１２は、さらに以下で記述されるように、アクティブ層、及びこのアクティブ層上に制御可能なマスク層を備える。その実施例で、プロセッサ２０２は、アクティブ層、及びマスク層を制御し、１枚以上の光学レンズの光学効果を再現する制御信号を決定する。これは、そのユーザが光学レンズを通してディスプレイを見る場合にビームが到達する方式と同様に、ビームがユーザの眼の網膜１０６に到達するように、プロセッサ２０２がこれらの層を制御することを意味する。
【0048】
図３は、プロセッサ２０２により実行されるユーザへのディスプレイ上にグラフィカル・ユーザ・インタフェースを表示するプロセッサ２０２により実行されるような方法３００を図示する。先に述べたように、方法３００は、コンパイルされ、プログラム・メモリ２０４に格納される、ソース・コード内に実装される。ユーザは、たとえば、プロセッサ２０２により生成され、ディスプレイ２１２に表示された、入力フォームに要求されたデータを入力することで、ディスプレイを修正する要求を生成する。
【0049】
図４は、グラフィカル・ユーザ・インタフェースの修正を編成するサービスにユーザがサインアップすることを可能にするディスプレイ４０２を図示する。ディスプレイ４０２は、名前入力フィールド４０４、電子メール入力フィールド４０６、パスワード入力フィールド４０８、再入力パスワード入力フィールド４１０、及びレンズ選択フィールド４１２を備える。ユーザは、すべての要求された情報をフィールド４０４、４０６、４０８及び４１０に入力する。レンズ選択フィールド４１２は、複数の候補の光学レンズのうちの１枚以上をユーザが選択することを可能にする。
【0050】
図５は、ユーザがレンズ選択フィールド４１２をタップした後のディスプレイ４０２を図示する。プロセッサ２０２は、処方レンズのような、光学レンズについて複数の候補をユーザへ提示する選択フォーム５０２を生成する。処方レンズを使用する利点は、それらがタイプのような、識別子により容易に特徴付けられることである。ユーザは、検眼士に相談し、特定の視力障害について最適な処方レンズの識別子を提供することが可能である。この識別子を使用して、ユーザは、適切な処方レンズを簡便に選択することが可能である。別の実施例で、障害がユーザの両眼間で異なる場合にユーザが２枚の異なるレンズを選択することを可能にする。
【0051】
いくつかの領域で、老視人口は、遠視人口より顕著に多く、老視を矯正するレンズ・タイプは、遠視を矯正するものより「基本的」である。結果として、老視用のレンズを異なるタイプに標準化することは、あまり複雑ではないため、提案されたシステム及び方法は、この視力障害について特に有利である。
【0052】
ユーザがリストの候補の光学レンズ５０２のうちの１枚以上を選択すると、ユーザは、提示制御フィールド５０４をタップすることでフォームを提示する。これは、たとえば、スマートフォン２００にＬＴＥ経由でインターネットを介してサーバへユーザ情報を送信させる。１つの実施例で、サーバは、クラウド・コンピューティング環境でインターネット・サービスとして実装される。サーバは、ユーザ・アカウントを作成し、データベースにユーザ・アカウントと関連した、選択された処方レンズの識別子を格納する。
【0053】
図６は、アクティベーション制御フィールド６０４をタップすることで、グラフィカル・ユーザ・インタフェースの修正をユーザがアクティベートすることを可能にするディスプレイ６０２を図示する。この方式で、プロセッサ２０２は、図２の方法３００のステップ３０２により表現されるように、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正する要求を受信する。ユーザがアクティベーション制御フィールド６０４をタップした後に、プロセッサは、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを修正し、ユーザの視力障害を補う(３０４)。この効果を達成するために、プロセッサ２０２は、選択された処方レンズの光学効果を再現する。すなわち、プロセッサ２０２は、処方レンズを着用するユーザにより引き起こされる光の屈折を測定し、測定された屈折特性をグラフィカル・ユーザ・インタフェースに適用する。特に、屈折特性を適用することは、制御信号をアクティブ層、及びマスク層に適用し、ある角度でディスプレイ・ピクセルからのビームを向け、視力障害を補うプロセッサ２０２を備える。
【0054】
同様に、プロセッサ２０２は、ユーザがグラフィカル・ユーザ・インタフェースの修正を非アクティベートすることを可能にするディスプレイを生成することができる。
【0055】
図７は、名前入力フィールド７０４、電子メール入力フィールド７０６、及びパスワード入力フィールド７０８に情報を入力することで、以前に定められたユーザ・クレデンシャルをユーザが提供することを可能にするディスプレイ７０２を図示する。スマートフォン２００は、提供されたユーザ・クレデンシャルをサーバへ送信し、サーバは、パスワードが入力された名前、及び電子メール・アドレスと関連して以前に格納されたパスワードに同一であるかどうかを確認する。パスワードが正しい場合に、サーバは、スマートフォン２００、ならびにこれによりユーザがユーザと、及び以前に選択された処方レンズと関連するアカウントにアクセスすることを可能にする。
【0056】
パスワードを確認し、ユーザがログインすると、ユーザは、図５のものと同様のディスプレイを提示され、グラフィカル・ユーザ・インタフェースの修正をアクティベートすることができる。
【0057】
上記の「ディスプレイ」及び「グラフィカル・ユーザ・インタフェース」間の違いが任意であり、用語「グラフィカル・ユーザ・インタフェース」がスマートフォン２００により表示されるすべてのものに関連することが可能であることに留意する。たとえば、修正のアクティベーション後にユーザが別の独立したスマートフォン・アプリを開始する場合に、独立したスマートフォン・アプリの表示も、本明細書で記述されるようにプロセッサ２０２により修正される。またグラフィカル・ユーザ・インタフェースは、ユーザへビデオまたは画像データを提示する、たとえば、ビデオ・プレーヤー、または任意の他のソフトウェア・アプリケーションであり得る。グラフィカル・ユーザ・インタフェースは、テキスト、画像、静的及び動的ビデオ、写真スライドショーのようなパッシブ・ビューのみ、ならびにテキスト処理アプリケーションまたはソーシャル・メディア・アプリケーションのようなインタラクティブ・ビューを表示することができる。
【0058】
図８ａは、視覚障害のあるユーザにより知覚されるような修正のアクティベーション前の、一般的なホーム画面ディスプレイ８０２を図示する。デバイス２００と同様にディスプレイ８０２がぼやけて知覚されるため、効率的にデバイス２００を操作することがユーザにとって困難であることが分かることが可能である。
【0059】
図８ｂは、視覚障害のあるユーザにより知覚されるような修正のアクティベーション後の一般的なホーム画面８０４を図示する。ここで視力障害を補うように、ディスプレイ８０４を修正することが分かることが可能である。プロセッサ２０２が処方レンズの光学効果を再現するため、修正の程度は、ディスプレイ８０４を鮮明であると知覚するような程度であり、ユーザにとって効率的にデバイス２００を操作することが可能になる。興味深いことに、デバイス２００自体は、ぼやけて知覚されたままである。しかしながら、これは、デバイスとユーザのインタラクションの大部分がディスプレイ８０４で発生し、デバイス２００自体のハードウェアで発生しないため、ユーザによるデバイス２００のユーザビリティに悪影響をほとんど与えない。
【0060】
方法は、スマートフォンに関連して上記で説明されているが、テレビ、タブレット・コンピュータ、パーソナル・コンピュータ、デジタル・カメラ、白物家電、ならびに車両及び航空機内のもののような、他の表示装置がこの方法を同様に実行することができることを理解するであろう。
【0061】
図９は、ピクセルで光方向にわたる完全な制御が可能である光学系９００を示す。この光学系は、眼の瞳孔アパーチャ９０６から約６００ｍｍの距離９０４でユーザの視覚的な近点９０２、及び瞳孔アパーチャ９０６から約３００ｍｍに設置されたディスプレイ画面９０８を含む。瞳孔アパーチャ９０６の直径は、５ｍｍであり得る。
【0062】
ユーザの網膜に鮮明である「単一の」ピクセルの画像を取得するために、たとえば、ディスプレイ９０８の第一点Ｑ９１０、及び第二点Ｑ’９１２（ＱＱ’）間の、２．５ｍｍの小領域上の複数のピクセルは、図で示されるような焦点内光線束９１４として特定の方向に光を放射する。実際には、しかしながら、各ピクセルは、図１０で示されるように、ある範囲の方向に光を放射し、依然としてブラー・スポット１００２により図示されるようにぼかしをもたらすが、従来のディスプレイでもたらされるものよりもある程度まで低減される。
【0063】
任意の特定のディスプレイ・ピクセルは、いくつかのこのような小さい複数のピクセル領域に属するため、各領域に対応する異なる強度及び色情報を提供することが求められる。さまざまな技術は、これを達成するために使用されることが可能である。これらは、以下のものを含む。１．時間内に高速で連続して一連のデータを周期的なパターンで繰り返し表示し、多成分画像を知覚する網膜について視覚保持の原理による、各ピクセルＰ、Ｑ、Ｑ’、．．．。
２．各ピクセルは、強度及び色について独立して制御されることが可能である複数のサブピクセルからなることができる。
３．各ピクセルは、その成分の強度及び色の合計を表示する。
【0064】
この概念の任意の実際の実施形態内で考慮されるさまざまなパラメータは、以下のものを含む。１．理想的にある点に結像される領域ＱＱ’のサイズ。これは、瞳孔径に密接に関連する。
２．各ピクセルＱ、Ｐ、Ｑ’、．．．と関連した光線方向の広がり。これは、主にディスプレイ技術の機能である。
３．ユーザがディスプレイを視聴している方向。これは、多くのスマートフォン、３Ｄ立体ディスプレイ、及び他のデバイスに現在存在している「スマート・スクリーン」・アイ・トラッキング技術の使用により想定されて固視される、または動的に測定される、のいずれか一方をされることが可能である。
４．ユーザの視野。本明細書で、ブラー制御が中心窩視野の小さい領域で最も重要であることに留意するべきである。これは、一般的に直進方向に関して±１°のみである。この領域の外側（眼の中心窩に対応する）に、網膜は、低い視力を有し、ブラーに比較的に鈍感である。
５．ディスプレイ画面の視距離。ふたたび、これは、多くのスマートフォン、３Ｄ立体ディスプレイ及び他のデバイスに現在存在している「スマート・スクリーン」・アイ・トラッキング技術の使用により、想定されて固視される、または動的に測定される、のいずれか一方をされることが可能である。
６．ユーザの屈折矯正。これは、ユーザが図５を参照して上記で説明されるように入力することができるユーザ固有のデータである。
これらのパラメータは、ブラーを制御する際に相反する役割をもつことができる。
【0065】
本開示は、これらのパラメータのうちの１つ、１つより多い、またはすべても考慮する方法を記述し、画面（ピクセルＰ、Ｑ、Ｑ’、．．．で）に表示される画像を制御する一般的な方法を定めるため、ユーザは、画面視聴時にできる限り最小のブラーを知覚するので、最大の利便性、快適性、及び容易さでディスプレイを視聴することが可能である。さらに、本開示は、スマートフォン、タブレット、コンピュータ・モニタ、ラップトップまたは同様の表示装置上で、実際にこの実施形態を達成することが可能である方式を記述する。
【0066】
光線方向を制御する、または管理する視覚的なディスプレイ技術表示装置技術は、ＬＥＤのような、発光素子アレイのいずれかである光源を用いることができる、またはマスク背後のバックライト源からくる光を透過させる、若しくは遮断するために、発光素子をオン若しくはオフにすることが可能である、行列マスクを用いることができる。ＬＣＤディスプレイは、この後者の技術の実施例である。このようにして、ピクセルは、物理的な、発光素子、または背景光が通過するアパーチャのいずれか一方である。どちらの事例でも、このピクセルは、電子的な手段によりオンまたはオフに切り替えられることが可能である。さまざまな素子、方法、及びピクセル・パターンは、色、解像度、及び電力使用効率のような、望ましい画像特性を達成するために使用できる。
【0067】
図１１は、本技術の１つの拡張であり得る多層ディスプレイ１１００を図示する。図１１は、このようなディスプレイを使用して、ある点の方向に小さい角度変化で光線束を放射することが可能である方式の実施例を示す。ディスプレイ１１００は、均一な背景照明（バックライト付きＬＣＤディスプレイについての事例であり得るような）を含む、マスク層１１０４、及びソース層１１０６を含む光源１１０２を備える。しかしながら、発光源アレイもこの役割を果たすことが可能である。
【0068】
任意の他の層がない場合に、ピクセルＳ１１０８から発する光は、角度方向の大きな広がりを有する。しかしながら、後続のマスク層１１１０を導入することで、ならびに透過用に開く、または閉じて透過を遮断する、のいずれか一方であるアパーチャ１１１２及び１１１４のような、アパーチャの適切な選択により、点Ｓ０１１１６で主な方向を有し、この主な方向についての方向で比較的小さな広がりを有し、現れる光線束を取得することが可能である。
【0069】
マスク層１１１０及び１１０４が任意の特定の実施形態で、静的（ピンホール・マスクのように）である、または動的であり得ることに留意するべきであり、これは、一般的に、電子的でプログラムによる手段により、開いている、または閉じているアパーチャを動的に制御することを意味する。あるいは、アパーチャを通る透過を完全に開いた状態、及び完全に閉じた状態の間で連続して制御することが可能である。
【0070】
点画像ふたたび、近見視点が６００ｍｍ（１．６６Ｄ）であり、３００ｍｍの距離でディスプレイを明瞭に見たいユーザの特定の事例を考察する。これは、３００ｍｍで近見視力用に＋１．５０〜＋２．００Ｄの加算を必要とする老視ユーザの典型である。
【0071】
図１２は、ユーザの視聴時に、鮮明な点画像としてユーザの網膜上に結像される、光線１２０６及び１２０８のような、光線の構成をユーザへ提示する、光源層１２０２、及び１層の追加のマスク層１２０４を含むディスプレイ１２００の例示的な設計を示す。この光線の集まりは、６００ｍｍで視覚的な近点を有するユーザに十分に発散していて、これらの光線を鮮明な画像へ無理なく集束させる。換言すれば、発散光線（Ｌ＝１．６６Ｄ）は、眼が鮮明に集束する。現れる光線の集まりは、１．６６Ｄの輻輳を有し、これは、点Ｐ１２１２を通る中心光線から１．２５ｍｍの変位１２１０で、現れる光線が円弧の約１５分の相対的な方向１２１４を有することを意味する。２層間の距離１２１６は、２０ｍｍであり得る。
【0072】
この目標を達成することが可能である、多くの可能な設計がある。関連する設計要因は、ソース層内のピクセルの寸法及びピッチ、マスク層１内のアパーチャの寸法及びピッチ、これらの層間の距離、ユーザの視線方向、ならびにソース・ピクセルからの光の相対的な強度を含む。いくつかの実施例で、アパーチャ及びピクセルは、回析効果を制限するため恣意的に小さくない。
【0073】
本明細書で提示されるように、この実施例は、追加の１層のみに関連するが、本開示は、全体的に、若しくは部分的に、のいずれか一方で、または色若しくは偏光により、光を選択的に透過する、または遮断することが可能である任意の数の追加の層の使用を含む。
【0074】
本明細書で提示されるように、この実施例は、光源層１２０２内の３つのピクセルＱ１２２４、Ｐ１２１２、及びＰ’１２２６のみ、ならびにマスク層１２０４内の３つのアパーチャのみを使用するが、より多くの数のピクセルまたはアパーチャ、特にピクセル及びアパーチャの２次元構成に容易に拡張されることが可能である。
【0075】
また図１２は、Ｐ１２１２からの周辺光線がマスク層１２０４上の点Ｍ’１２１８に出ることができることを示す。このような光線は、図１２で実線として示される主な光線１２０６及び１２０８の網膜像点で眼により鮮明に集束されない可能性がある。同様に、他のピクセルＱ１２２４及びＱ’１２２６から生じる他のアパーチャＭ１２２０及びＮ１２２２を通る周辺光線があり得る。上記で列挙された設計要因の慎重な選択により、プロセッサ２０２は、他の設計要件と一致して、このブラー効果を最小にすることが可能である。この最適化は、設計最適化技術の使用により実行されることが可能である。また、ピクセルから放射された光の放射強度が典型的に光線の傾きとともに低減することを理解するであろう。
【0076】
ユーザの視線方向が、設計への重要な入力であることを理解するであろう。アイ・トラッキング・アプリケーションは、スマートフォン及びタブレットにインストールされることができる。このような技術は、ユーザの視線方向を評価することが可能である。
【0077】
拡張画像点画像を生成するだけでなく、空間的に拡張されたオブジェクトの網膜像を生成することが望ましい。このような画像は、多くの点の画像の重ね合わせから構成されることが可能である。このようにして、開始点として、上記で開示された方法は、この目的のために使用できる。しかしながら、それ自体で、これは、異なる点画像を生成するために、同一のピクセル、及び同一のアパーチャの複数回の使用により、不満足な画質を生成する可能性がある。これは、通信及び撮像技術で複数の他の分野で発生する「クロストーク」現象に類似する。この困難を克服するため、単独で、または任意の組み合わせに併せて、のいずれか一方で以下のアプローチを使用することができる。
ａ）パターンを通じて、ピクセル強度、及びアパーチャ透過高速サイクルである、時間ベースの多重化は、複数の点画像のために必要である。これは、異なるパターンに電子的に再マッピングされる光源及びマスク技術の短い動的な応答時間、ならびに多成分画像を知覚する網膜への視覚保持の原理に依存する。
ｂ）各ピクセル、及び各アパーチャは、強度、色及び透過について独立して制御されることが可能である、それぞれ複数のサブピクセル、及びサブアパーチャからなることができる。
ｃ）各ピクセルは、それが与える必要がある、さまざまな複数の像点の強度及び色の合計を表示する。
ｄ）設計最適化技術は、像点間の「クロストーク」の全体的に望ましくないブラー効果を最小にするために使用されることが可能である。これは、「クロストーク」の存在下で、信号を最適化するために広く使用される、工学、数学、統計学及びコンピュータ・サイエンスの既存の分野からの設計最適化技術を用いることで実行されることが可能である。このような技術は、最小二乗最適化、フィルタリング、周波数、及びフーリエ解析の使用を頻繁に含む。
【0078】
このような最適化で、最小化される目的関数は、多くの場合、ブラー・スポット・カーネルの観点から表現される、ユーザが知覚したブラーの数学的な表現である。この表現は、それらが重要である限り、中心窩視野、可変瞳孔径、両眼視効果、輻輳効果、及びサッカードの分野を含む、ヒト視覚系の固有の特徴を考慮する。
【0079】
操作のために利用可能である設計パラメータは、・ソース層のピクセルの寸法及びピッチ、
・マスク層１（及び存在する場合に追加の層）のアパーチャの寸法及びピッチ、
・これらの層間距離、
・ユーザの視線方向、ならびに
・ソース・ピクセルからの光の相対的な強度、
を含む。
【0080】
任意のディスプレイ・ハードウェア制約は、この最適化を実行する際に尊重されることができる。ｄ）で参照される設計最適化操作は、静的であることができ、一度実行され（オフライン）、すべての拡張画像に適用される、またはそれは、動的であることができ、各拡張画像についてリアルタイムで実行される、またはそれは、いくつかの静的な特徴、及びいくつかの動的な特徴を有する、両方の組み合わせであり得る。完全な動的最適化がプロセッサ時間及びメモリに関して計算上必要とされていることを理解するであろう。
【0081】
このようにして、実際には頻繁に、かなりの静的最適化を引き受けることが好ましく、これは、オフラインで行われることが可能であり、時間及びメモリ要件は、それほど問題にはならず、計算上必要性の少ない操作への動的な態様をリアルタイムに制限することが好ましい。
【0082】
別段の記載のない限り、用語「リアルタイム」は、つぎの画像が表示される前に、１つの画像についての計算が完了することを意味する。たとえば、３０ｆｐｓのフレーム・レートを有するビデオについて、各画像を１／３０ｓ内で計算する。
【0083】
図１２に関して、点Ｍ１２２０、Ｎ１２２２、及びＭ’１２１８に適用すると同時に、ソース層１２０２、及びマスク層１２０４間の分離をｄで示し、マスク層１２０４のアパーチャの直径をａで示す。図１、９及び１０に関して、眼の入射瞳孔径をｐで示す、すなわち、視線の直進方向を中心とする直径ｐの円内の眼の正面（角膜）上に衝突する光のすべての光線は、眼の内部へ眼の正面により屈折される。
【0084】
図１２で示されるように、Ｍ１２２０、Ｎ１２２２、及びＭ’１２１８を中心とするアパーチャから生じる光線束は、視聴者の眼の正面に投影されるときに、全瞳孔面積より小さい面積に衝突する。この理由は、焦点外光線束から生じる視聴者により体験されたブラーが、光線束が衝突する眼の正面の面積に比例するからである。通常の視野状況で、これは、全視野面積である。１つの実施例において、図１２で、ＱＭ１２０６、ＰＮ１２２８、及びＱ’Ｍ’１２０８を中心とする各光線束は、１．６６６Ｄで焦点外である（それらが視聴者から３００ｍｍ付近の距離でソース層から生じる場合に）。しかしながら、設計パラメータを決定することで、プロセッサ２０２は、以下のことを確実にする。１．光線束は、全瞳孔面積より小さい面積に衝突するため、それらの効果的なブラーは、衝突された瞳孔面積対全瞳孔面積の割合で１．６６Ｄから低減される。
２．各束の中心光線は、網膜上の同一の点へ鮮明に集束される。
【0085】
１つの実施例で、よく照明された室内環境での瞳孔径は、約５ｍｍである（これは、携帯電話、ラップトップ・モニタ、またはデスクトップ・モニタを使用する共通の環境である）。このような状況で顕著なブラーについての閾値が屈折誤差（全瞳孔アパーチャで）の範囲０．２５〜０．５０Ｄ内にあり得ることにも留意するべきである。この閾値で人により自然な変化があるが、中間の視距離（一般的に０．３〜１ｍ）に近い読書タイプのタスクのために、閾値がこの範囲の上側にあることは、通常の事例である。さらに、より高い屈折誤差さえ、０．７５〜１．００Ｄの追加が老視者用の一般的な初期の近見視力矯正である事実により実証されるように、多くの老視者による苦情なしで許容される。
【0086】
以下の表は、図１２を参照して設計の４つの実施例についての設計パラメータを示す。また、得られた均等な全瞳孔ブラーは、各事例について計算される。列挙された事例について、この均等なブラーが０．７５Ｄより小さく、３つの事例で、０．３０Ｄより小さいことが分かる。上記で説明されるように、これらの設計パラメータの修正形態は、均等な全瞳孔焦点誤差に影響を与える。【表1】
【0087】
これら４つの各実施形態で、Ｐ’Ｑのような周辺光線が直進方向ＰＮへ非常に大きな角度で傾斜するため、眼の正面に衝突しないことに留意するべきである。
【0088】
一方で、層分離ｄについての小さい値が望ましいため、２層ディスプレイの総厚が可能な限り小さい。このようなディスプレイは、薄型化及びコンパクト化の利点を有する。他方で、ｄのより高い値は、同一の最上層アパーチャについて眼の表面上に光線束のより小さい投影面積をもたらすことができる。これは、より低いブラーをもたらすことができる。ｄの高い値も、ソース・ピクセルＱ、Ｑ’、ならびに最上層アパーチャＭ及びＭ’間のより大きな水平変位をもたらすことができるため、より粗いピクセル・ピッチ（すなわち、より低いピクセル密度）は、ソース層のために使用されることが可能である。
【0089】
この方式で、ディスプレイのコンパクト化、視聴者が知覚するブラー、ならびにディスプレイ・ハードウェア解像度及びコスト間のトレードオフを伴う、パラメータｄ、ａならびにピクセル・ピッチでの相反する傾向間の均衡を設計がとることが分かる。許容可能であるとみなされるトレードオフに応じて、上記で概説された設計原理を使用して、十分に確立された設計最適化技術を使用して最適な設計パラメータを決定することが可能である。
【0090】
多層表示装置は、さまざまな科学技術及びフォーマットに存在する。鍵パラメータは、ピクセル及びアパーチャのピッチ及びサイズを有する。これらのパラメータは、広範囲の、ピクセル及びアパーチャのピッチ：０．００５ｍｍ〜０．２００ｍｍ
ピクセル及びアパーチャの直径（サイズ）：０．００５ｍｍ〜０．１００ｍｍ
を有することが可能である。
【0091】
すべてのこのような科学技術及びパラメータ範囲は、本発明のために利用されることが可能であるが、上記で説明された傾向に従い、いくつかの値が他のものより高品質の結果を与え得ることを理解するであろう。特定のパラメータ範囲を本明細書で指定するが、原理は、これらの範囲外にある値に均等に適用されるが、上限付近の、または上限を超える値が大規模なブラーにより低減された視覚的な品質をもたらす可能性があり、下限付近の、または下限未満の値について、視覚的な品質が回析効果により悪影響を受ける可能性があることを理解するであろう。
【0092】
図１１及び１２の層間の間隙は、空気（この説明で想定されるように）、または別の透過性材料であってもよい。後者の事例で、矯正は、層間材料の屈折率での変化を考慮するために上記の計算で行い得る。同様に、矯正は、これらの層の厚さにより、ソース及び最上層を構成する材料の屈折率について行い得る。
【0093】
図１３ａは、ユーザの右（Ｒ）眼１３０２、及び左（Ｌ）眼１３０４がこれらの眼の正面３００ｍｍであり、アクティブ層１３１０、及びマスク層１３１２を含む、ディスプレイ１３０８上の点１３０６に輻輳された状況１３００を図示する。
【0094】
図１３ｂは、それぞれ、視聴者のＲ及びＬ眼１３０２及び１３０４の網膜上に同時に結像することが望まれる２次元（理想的には）画像を表現する像面Ｆ１３５０を図示する。水平方向でｉ＝０，．．．，ＮＨ、垂直方向でｊ＝０，．．．，ＮＶにより示されたピクセル行列として表現する、Ｚをこの像面１３５０上の任意の点１３５２とする。この実施例で、中心窩視野の限界は、３００ｍｍ距離で約５ｍｍである。
【0095】
プロセッサ２０２は、［ｍｏｄ（ｉ，ｍ），ｍｏｄ（ｊ，ｍ）］で示されたフレームへ各ピクセル（ｉ，ｊ）を割り当てることで像面のパーティションを多重化するｍ２を画定することができる。この方式のプロセッサ２０２は、Ｉ，Ｊ＝０，．．．，ｍ−１についての［Ｉ，Ｊ］により示されたｍ２フレームに像面Ｆをパーティショニングする。図１４は、２２パーティション１４００の実施例を示す。各パーティションは、１サブセットのピクセルを画定し、プロセッサ２０２は、以下で記述されるように後の使用のためにデータ・ストア１０６にパーティション・インデックスを格納する。
【0096】
サブセットにパーティショニングする特定の種類のフレームは、本明細書で開示されているが、本発明は、他のパーティショニング技術を有し、この意図は、１つのフレーム内で可能な限り点を分離させることである。単一のフレームも本発明により包含されることを理解するであろう。
【0097】
理想的には、各フレーム内の点は、投影されるときに、それぞれ、ソース層、または最上マスク層上の任意のソース点、またはアパーチャを共有しない。このようにして、図１２の内容で、Ｑ、Ｐ、Ｑ’及びＭ、Ｎ、Ｍ’のみを利用して、各フレーム内の１点の網膜点に結像する。さらに一般的に、プロセッサ２０２は、上記の実施例で分＿距離＝２のような、所定の距離内のピクセルが異なるサブセットに属するようにパーティションを実行する。
【0098】
パーティショニング１４００は、この点だけについてソース及びマスク層を最適化することを可能にする。実際には、このような理想の分離は、実現不可能である可能性があるため、フレームへのパーティショニングは、中心窩視野を提供している面積に最も注意を払い、この共有を最小にする。
【0099】
プロセッサ２０２は、各フレームについて最適なソース層、及びマスク層パターンを計算することができる。つぎにプロセッサ２０２は、これらのフレームを時間内に高速で順次に投影する。フレーム数及び各フレームの投影持続時間は、ソース及びマスク層の応答時間、ヒト視覚系の応答時間、視覚の持続性及び網膜画像を合計する視覚系の能力に関する要因、ならびに十分な速度でこの計算タスクを処理するプロセッサ２０２の能力でのハードウェア制約により決定されることができる。高速フレーム・リフレッシュ・レートを有する、多数のフレームがこの目的のために最も望ましいが、今概説された理由から、より低いリフレッシュ・レートを有する、より少ない数のフレームが任意の実施形態についての事例であることを理解するであろう。
【0100】
また、フレーム・パーティション、及びフレーム最適化で行われる必要がある多くの計算が１回だけ実行される必要がある（すなわち、事前に計算されるが、リアルタイムに計算されない）ため、プロセッサ内へハードコードされることが可能であることを理解することができる。これは、プロセッサのリアルタイム計算要件を減少させる。
【0101】
１つの実施例で、ソース・ピクセル、及びマスク層アパーチャのピッチ及びサイズは、それらの間の分離ｄと同様に、予め決定されるため、以下の最適化中に固定されたままである。実際には、この選択は、上記で概説された、実際の考察及び制約の種類に基づくことができる。設計最適化の目標は、これらの選択されたディスプレイ・ハードウェア・パラメータを与えられた最もよい視覚応答を取得することである。
【0102】
この最適化を実行して、プロセッサ２０２は、多重化を通して、プロセッサ２０２が独立した画像として視聴者にフレームを提示するため、各フレームを独立してみなす。最適化の出力としてプロセッサ２０２は、ソース層内のＱでのピクセルの強度、及び最上マスク層上の点Ｍでのアパーチャの透過をそれぞれ表現する、２つのマッピングｉ（Ｑ）、及びｔ（Ｍ）を決定する。
【0103】
１層より多いマスク層を含む多層ディスプレイについて、対応するより多数の透過関数があってもよい。マスク層のハードウェアにより、ｔ（Ｍ）は、バイナリ（オン・オフ）値、または連続値をとり得る。
【0104】
２つの最適化アプローチを記述する。第一のアプローチは、画像フレームの特定の動的コンテンツに依存しない場合に、１回だけ実行できる（すなわち、１回事前に計算され、その結果をデータ・メモリ１０６上に格納し、リアルタイムで計算されない）。
【0105】
これは、プロセッサでリアルタイム計算要件を減少させる利点を有する。しかしながら、それは、一般的な画像フレームについてよい結果を与えない可能性がある。第二のアプローチは、特定のフレームのコンテンツに直接関連するため、プロセッサ２０２は、リアルタイムでこのフレームを処理する。これは、プロセッサ２０２上に顕著な計算要求を課す可能性がある。望ましいハイブリッド・アプローチは、一般に改善された画質を得るために、第一アプローチを使用して、第二アプローチについての開始構成（プレディクタ）を生成し、つぎにこのプレディクタを部分的に「矯正する」ことが可能である。
【0106】
点画像最適化この第一最適化アプローチの目標は、設計目的関数、
【数1】
【0107】
これを計算するために、各光線束の主光線ＱＭは、それが最も近いフレームの像点Ｚと関連する。プロセッサ２０２は、上記で概説された線沿いの近軸幾何光学に基づく光線追跡技術を使用することにより、上記の目的関数でｅＲ（Ｚ）、ｅＬ（Ｚ）の計算を実行することができる。プロセッサ２０２は、この計算について眼の簡単な屈折モデルを使用することができる。それは、眼が空気界面（角膜を表現する）、及び５ｍｍの入射瞳孔アパーチャ・サイズを有する屈折率ｎ＝４／３の均一な媒質であるとみなすのに十分であり得る。この界面の光学屈折度数は、４５Ｄであると考えられることができるが、この値は、この計算で重要ではない。さらに、この最適化を実行する際に、Ｚと関連したすべての光線束の輝度の合計を一定であるように制約し、この一定がすべてのＺについて同一であることを理解するであろう。
【0108】
鋭角の中心窩視野の面積内にある像点に対応する像点Ｚに最大の注意を払うのに十分かつ、計算上効率的であり得ることに留意するべきである。これは、各眼についての視線の直進方向を中心とする、およそ５ｍｍ範囲直径であり得る。これは、画像フレーム内のＺの位置により目的関数に異なる重み付けを使用することで実装でき、これらの重み付けのいくつかは、０であり得る。
【0109】
使用可能である、画像ブラー及び画像忠実度の、均等物、または密接に関連した定量的な表現があることを理解するであろう。本明細書で記述された最適化技術は、これらの代替の表現に拡張されることができる。
【0110】
この最適化は、最急降下法のような、非線形最小二乗技術を使用することで達成されることができる。さらに、この最適化を実行する際に、プロセッサ２０２は、すべての点Ｚについて一定であるようにＺの知覚された画像の輝度を制約することができる。
【0111】
フレームへのパーティショニングは、同一のフレーム内で隣接する像点Ｚ間の「クロストーク」が減少することを意味する。しかしながら、一般に、この減少は、許容可能な画質を得るのに十分ではない可能性がある。この第一アプローチは、その目標として、非特定な、均一の画像フレームＦを利用する。つぎに説明される、第二アプローチは、その目標として実際の画像フィールドを使用する。
【0112】
拡張された画像の最適化この第二最適化アプローチの目標は、設計目的関数、
【数2】
【0113】
本明細書で、ｅＲ（Ｚ）、ｅＬ（Ｚ）は、第一アプローチと同様であり、ＥＲ（Ｚ）、ＥＬ（Ｚ）は、ここでＺでの理想画像、及びＺと関連しているすべての光線束ＱＭの合計輝度間の輝度での誤差を表現する。ふたたび、プロセッサ２０２は、この計算について眼の簡単な屈折モデルを使用する、近軸幾何光学に基づく光線追跡技術によるＥＲ（Ｚ）、ＥＬ（Ｚ）のこの計算を実行することができる。それは、眼が空気界面（角膜を表現する）を含む屈折率ｎ＝４／３の均一な媒質、及び５ｍｍの入射瞳孔アパーチャ・サイズであるとみなすのに十分であり得る。界面の光学屈折度数は、４５Ｄであると考えられることができるが、この値は、この計算で重要ではない。
【0114】
鋭角の中心窩視野の面積内にある像点に対応する像点Ｚに最も注意を払うのに十分かつ、計算上効率的であり得ることに留意するべきである。これは、各眼についての視線の直進方向を中心とする、およそ５ｍｍ直径の領域であり得る。これは、画像フレーム内のＺの位置による目的関数に異なる重み付けを使用することで、実装されることができ、これらの重み付けのうちのいくつかは、０であり得る。
【0115】
ふたたび、使用可能である、画像ブラー及び画像忠実度の、均等物、または密接に関連した定量的な表現があることを理解するであろう。本明細書で記述された最適化技術は、これらの代替の表現へ容易に拡張されることができる。
【0116】
プロセッサ２０２は、眼が空気界面（角膜を表現する）を含む屈折率ｎ＝４／３の均一な媒質、及び５ｍｍの入射瞳孔アパーチャ・サイズであるとみなすことができる。この界面の光学屈折度数は、４５Ｄであると考えられることができるが、この値は、この計算で重要ではない。この目的のために使用されることが可能である複数の他の画像忠実度基準があり、これらは、ＥＲ（Ｚ）、及びＥＬ（Ｚ）に均等物、または密接に関連する、のいずれか一方であることを理解するであろう。
【0117】
プロセッサ２０２は、最急降下法のような、非線形最小二乗技術を使用して最適化を実行することができる。上述のように、プロセッサ２０２は、プロセッサ２０２で計算上必要としている可能性がある、リアルタイムでの最適化を実行することができる。このために、第一最適化アプローチの事前に計算された結果（実際の理想のフレーム画像と適切な畳み込み後の）を使用して、この第二最適化アプローチを開始するためにつぎに使用できる、マッピングｉ（Ｑ）、及びｔ（Ｍ）についての良好な初期構成を得ることができる。
【0118】
ｅ（Ｚ）、及びＥ（Ｚ）の計算がアパーチャの有限なサイズに基づくことができることに留意する。
【0119】
アパーチャがブラーを制限するために各アパーチャから眼に到達する光量を制限する場合に、各アパーチャにより与えられた輝度をアパーチャなしの輝度から低減させる。この効果を打ち消すために、プロセッサ２０２は、点（図１１のＭ、Ｎ及びＭ’のような）の結像に提供する複数のアパーチャがあるように、アクティブ層、及びマスク層の制御信号を決定することができる。プロセッサ２０２は、眼の表面に衝突するすべての光線束の強度の合計が所望の画像輝度をもたらすように、各ソース・ピクセルＱ、Ｐ、Ｑ’の輝度を選択する。
【0120】
近似の十分なレベルへ、Ｂが任意のアパーチャ・マスクのない所望の輝度を生じるように単一のピクセルＰの光度を示す場合に、つぎにアパーチャ・マスクで、単一の点の結像に提供する各ｎピクセルの光度は、ｂ＝Ｂ／（各光線束により照射された全瞳孔面積のｎｘ割合）
であり、同一の輝度を生じる。図１１で、２次元パターンで、ｎ＝３の例示目的のために、他の事例で、ｎ＞１０、輝度を増す。
【0121】
さらに、プロセッサ２０２が多重化を実装する場合に、プロセッサ２０２は、デューティ・サイクルを考慮して増加した強度を増加させる。このようにして、等しい持続時間の、１サイクルあたりｆ個のフレームがある場合に、強度は、ｂ’＝ｂｘｆである。
【0122】
図１５は、プロセッサ２０２で実行されるような、視覚的に障害があるユーザの視力障害を補う方法を図示する。プロセッサ２０２は、制御信号に基づくコスト関数を最適化することでアクティブ層、及びマスク層についての制御信号、ならびに視覚的に障害のあるユーザの知覚の品質基準を決定する（１５０２）。つぎにプロセッサ２０２は、制御信号をアクティブ層、及びマスク層に適用し、視力障害を補う１５０４。
【0123】
図１６は、ディスプレイ２１２についての例示的なアーキテクチャを図示する。ディスプレイ２１２は、制御信号線１６０６を介してプロセッサ２０２へ両方接続される、アクティブ層１６０２、及びマスク層１６０４を備える。この実施例で、アクティブ層は、ＬＥＤまたはＯＬＥＤのような、各ピクセルについての個別の光源を備える。マスク層１６０４は、ＬＣＤであることができ、グレースケールＬＣＤであり得る。ピクセル数、ならびに層１６０２及び１６０４のピッチが異なることができる、または同一であり得ることに留意する。
【0124】
図１７は、ディスプレイ２１２についてのさらなる例示的なアーキテクチャを図示する。図１６の実施例と同様に、ディスプレイ２１２は、制御信号線１６０６を介してプロセッサ２０２へまた接続される、ソース層１７０２、及びマスク層１６０４を備える。マスク層１６０４は、図１６でのものと同一のマスク層１６０４であり得る。図１６と対照的に、この実施例で、アクティブ層１７０２は、均一のバックライト１７０４、及び中間層１７０６を含み、個々のピクセルについてバックライトからの光を制御する。中間層１７０６は、カラーＬＣＤのような、ＬＣＤであり得る。
【0125】
図１６及び１７のアーキテクチャの組み合わせは、中間層１７０６のピクセル群について制御可能であるバックライト１７０４、またはＬＣＤ層１７０６で各ピクセルと関連した白色ＬＥＤを備えるバックライト１７０４のようなものも可能である。
【0126】
図１８は、図８ａ及び８ｂで示されるような一般的なホーム画面１８０２の別の実施例を図示する。図１８の実施例で、ユーザの視線方向は、ホーム画面の中央アイコン１８０４にあることを検出されるため、最適化は、ホーム画面１８０４の中央により高い重み付けを適用している。結果として、中央アイコン１８０４は、他のアイコンがブラーでありながら、矯正して投影され、鮮明にみえる。
【0127】
図１９は、ユーザの眼の光学系１９００の簡略化された表現を図示する。光学系１９００がプレゼンテーション目的のために縮尺どおりではないことに留意する。プロセッサ２０２は、複雑さを軽減するために、光学系１９００に基づき最適化を実行することができ、近軸光学を使用することができる。光学系は、図１６及び１７を参照して記述されるように、アクティブ層１６０２、及びマスク層１６０４を含む、ディスプレイ２１２を備える。さらに光学系１９００は、レンズ（図示せず）を含むユーザの瞳孔アパーチャＦ１９０２、及びたとえば、瞳孔アパーチャ１９０２から６００ｍｍでオブジェクト１９０６についての焦点面である、網膜像面Ｒ１９０４を備える。眼の屈折度数は、約４．５Ｄであり得る。
【0128】
ユーザが瞳孔アパーチャ１９０２から約３００である、ディスプレイ２１２で見るが、ユーザの遠視により、焦点が６００ｍｍ離れたオブジェクト１９０６上にあることが、修正なしでディスプレイがぼやけてみえる理由であることに留意する。
【0129】
さらに図１９は、ソース層１６０２により生成され、マスク層１６０４により制御された光線束１９０８を示す。光線束１９０８は、主光線ＱＭ１９１０を備える。像面１９０４上の「Ｘ」マーカー、たとえば、マーカー１９１２は、現在のフレームの像面内の点の行列を示す。
【0130】
光線束が眼の表面１９０２に衝突する下部点１９１４をＧとして示し、上部点１９１６をＧ’として示す。
【0131】
ここで、これらの計算を実行するプロセッサ２０２により使用されたアルゴリズムの概要を記述する。１．中心光線ＱＭ１９１０を含む任意の光線束１９０８について、光線束１９０８が衝突する眼の正面１９０２（図１９でのように、今回の用途では、平面であるとみなされる）上の面積（ＧＧ’）を計算する。これは、図１２の内容で前述されたような、マスク層１６０４から３００ｍｍで眼１９０２の表面上にＭでアパーチャ１６０４の投影面積である。
２．主光線ＱＭ１９１０が眼（直径ｐの）の瞳孔アパーチャ内の眼１９０２の正面上に衝突する場合に、つぎに眼１９０２の正面での屈折後に主光線ＱＭ１９１０が網膜１９０４に当たる（６００ｍｍの距離でオブジェクトについての焦点面である図１９でのような平面であると今回の用途では、みなされる）点Ｈ１９１８を求める。この計算を近軸光線追跡に基づき実行する。
３．Ｈ１９１８に最も近い現在のフレームの点Ｚ１９１２を決定し、この光線束ＱＭ１９１０〜Ｚ１９１２を割り当てる。
４．ｉ（Ｑ）×ｔ（Ｍ）×面積ＧＧ’として、この光線束１９１０の輝度を計算し、ｉ（Ｑ）は、ソース点Ｑ（均一と仮定される）に放射された光の強度であり、ｔ（Ｍ）は、Ｍでアパーチャを介する透過率である。
５．すべての光線束ＱＭについて計算１．〜４．を実行し、Ｑは、ソース面内のすべての点（またはこの簡略化されたオプションを考慮する場合に、中心窩視野の制限内のすべての点）に及び、Ｍは、マスク層の対応する部分上のすべてのアパーチャに及び、明らかに、ｔ（Ｍ）＞０が必要であるアパーチャのみを考慮する。これを行う際に、
ａ．各点Ｚと関連したすべての光線束の輝度の数値合計を蓄積する
ｂ．各点Ｚと関連した投影された光線束により衝突される面積ＧＧ’の集合論的合併を蓄積する
６．５．で記述された計算ループの最後に、
ａ．Ｅ（Ｚ）は、各点Ｚと関連したすべての光線束の輝度の合計である
ｂ．各点Ｚと関連した、投影された光線束により衝突される面積ＧＧ’の合併の面積をＡ（Ｚ）とし、つぎに
ｅ（Ｚ）＝Ａ（Ｚ）／（πｐ２）
で、ｐは、瞳孔径である（上記の実施例で５ｍｍであるとされている）。
７．現在の視線方向及び両眼輻輳について左眼及び右眼の両方のための計算１．〜７．を実行する（図６参照）。これは、ｅＲ（Ｚ），ｅＬ（Ｚ），ＥＲ（Ｚ）、及びＥＬ（Ｚ）を与えられる。
【0132】
つぎに、プログラム・メモリ１０４に格納されるようなコスト関数は、ソース点Ｑｉ（Ｑ）で放射された光の強度、及びＭｔ（Ｍ）でアパーチャを通る透過率によりパラメータ化される【数3】
【0133】
１つの実施例において、アクティブ層１６０２、及びマスク層１６０４間の分離は、１ｍｍである。この実施例で、離散角度ステップは、５°（＝ａｒｃｔａｎ（（２５．４／３００）／１）、２５．４＝ｍｍ／ｉｎｃｈ、３００＝ｄｐｉ、及び１＝ｍｍ間隔）である。別の実施例で、プロセッサ２０２は、層間の分離３００ｄｐｉ及び２０ｍｍを有する、約０．２５°のステップで主光線方向に進めることが可能である。１つの実施例で、マスク層は、約１２５０ｄｐｉに対応する０．０２０ｍｍピッチを有する。
【0134】
このような高解像度でプロセッサ２０２は、４ｘ４ブロックにアパーチャをグルーピングすることができ、ブロック内のこれら各１６個のアパーチャは、同一である（バイナリ事例で、開く、または閉じる）。このようにして、これは、いくつかのオフセットで、最適化変数として含まれるが（プロセッサ２０２がこれらを予め予測することが可能であるが）、最適化自由度に関係する限り、３００ｄｐｉ解像度に関連する。
【0135】
最適化の複雑さ、すなわち、最適化変数の数は、以下の対策により減少することができる。１．単一点の事例についてのコスト関数を最適化する結果は、データ・メモリ２０６上に格納されることができる。プロセッサ２０２は、大幅に輻輳を増加させ、計算を加速させることができる、開始点としてこれらの値にアクセスすることが可能である。
２．プロセッサ２０２は、鋭角視野で主要である、「中心窩視野」の領域に計算を集中させることができる。これは、３００ｍｍでディスプレイを見るときに、約５ｍｍｘ５ｍｍの領域に対応することができる。１２／ｍｍ（３００ｄｐｉ）のピクセル及びアパーチャ・ピッチを仮定すると、これは、どの時点（すなわち、任意の特定の視線方向について）でも主要である潜在的に７２００個の最適化変数（２層について）を与える。中心窩視野のこの領域外に、相当のブラーを許容することができるため、最適ではない解は、許容可能である。視線方向が変化する場合に、プロセッサ２０２は、中心窩視野のこの領域を変更する。
３．概説された第一最適化アプローチは、事前に計算され、データ・メモリ２０６に格納され、オフラインで行われることが可能であるため、リアルタイムでデバイスのプロセッサ２０２により行われない。
４．プロセッサ２０２は、ある程度の近似に最適化計算の精度を限定することができる。たとえば、プロセッサ２０２は、古い解、及び新規の解の間での変更が所定の閾値を下回るまで、反復してよりよい解を求める。この実施例で、所定の閾値は、比較的高い可能性がある。他の実施例で、ディスプレイのフレーム・レートに基づき一定時間後に最適化を簡単に停止することが可能である。
【0136】
いくつかの状況で、ユーザの視線は、たとえば、図１８のアイコン１８０４のような、画面上の特定の１点をユーザが見るときに、比較的に変化しないままである。これらの状況で、プロセッサ２０２は、データ・メモリ２０６に最適化結果を格納し、後の最適化の開始値として結果を読み出すことが可能である。これは、プロセッサ２０２の計算能力がリアルタイムの計算に不十分である場合でさえ、ディスプレイが多くの状況でそれでも便利である、２秒内のような、時間の経過とともにユーザへ明瞭になることを意味する。
【0137】
本明細書で開示されたアプローチは、他のアプローチと異なる、すなわち、複雑な画像前処理により視聴者の屈折誤差に起因するブラー・イベント後に補おうとするよりもむしろ、代替の現在のアプローチは、照明源の真上にマスク層を利用して、ブラー・スポットの選択的部分的閉塞により、そのブラー・ソースでブラー効果を減少させようとする。
【0138】
以下の説明は、上記の実施例に組み合わせて、またはこれらの代替として使用できるさらなる実施例を提供する。換言すれば、下記のいくつかの特徴は、上記の対応する特徴を置換すること、または上記の方法を補うことを個別に行い得る。たとえば、以下の最適化手順は、上記のコスト関数を最適化するために使用できる。
【0139】
以下の実施例は、つぎの特徴を備えることができる。１．必要な計算の多くを事前に実行し、この結果をデータとして、またはプログラムされたプロセッサ・インストラクションとしてデバイス内の内部に格納することができながら、計算上比較的簡単である。重要なことには、他の画像処理アプローチとは異なり、この技術は、各フレームの特定の画像コンテンツの任意の知識に依存しない。適切なプロセッサで、すべての計算は、リアルタイムで実行されることが可能である。
２．このアプローチは、ヒト視覚系の基本的な光及び運動挙動、特に視力についての中心窩領域の決定的な重要性、拡張された視野の知覚を視聴者に与える眼の動き、及び適当な老視者の両眼輻輳プロファイルを考慮に入れる。
３．リアルタイムで視聴者の両眼の視線方向、視聴者の両眼の状態、及び瞳孔径を正確に追跡するアイ・トラッキング・ハードウェア及びソフトウェアの使用。これは、多層ディスプレイのさまざまなピクセル状態を変更することで、デバイス上に表示される画像を動的に更新するために使用される。
４．それは、所望の全体画像の部分を各表現する、複数の部分画像を使用する。これらの部分画像は、インターレース方式で高速に連続してユーザへ提示される。これを適切なタイミングで行う場合に、つぎに残像、及びヒト視覚系のフリッカー応答は、単一画像の視聴者の知覚をもたらす。
【0140】
このアプローチは、スタンド・アロン設定で、または性能を潜在的にさらに向上させる逆最適化アプローチの簡略化された形式と共に使用されることが可能である。
【0141】
単一の屈折面２００２、網膜面２００４、及び共役面２００６を備える眼の単純な縮小光学モデル２０００を示す、図２０で描写される構成を考察する。近軸光学をこの説明を通して使用することができる。図面内に表現された特定の事例は、・６１．６６６Ｄの球面屈折度数を有する角膜面、
・２２．２２２ｍｍの軸上の角膜網膜間距離Ｐ０Ｑ０、
・ｎ’＝４／３の内部屈折率、
・角膜面内にある瞳孔、
を有する。
【0142】
図で描写された例示的なパラメータ値について、この眼は、網膜２００４上に６００ｍｍでオブジェクト正確に集束する。これは、距離補正が必要ないが老視者の近見視力で＋１．６６Ｄ Ｓｐｈで快適に調節することだけを可能にする老視ユーザの近見焦点を表現することを意図される。一般的に、６００ｍｍより近い距離でスマートフォンまたはタブレット・ディスプレイを視聴すると、ブラー画像をもたらす。多くの状況で、コンピュータ・ディスプレイは、これよりも近い距離で視聴される可能性がある。
【0143】
近軸光学をこの実施例で想定する場合に、角膜及び瞳孔の中心Ｐ０で角膜への接平面、ならびにＱ０で網膜への接平面に対応する、角膜面２００２、及び網膜面２００４を図２０でほぼ平面として示す。Ｑ０Ｐ０で定められた方向２００８は、眼の光軸、及び眼の視線（または固視）方向である。点【0145】
このようにして、このサンプル・モデルで、任意の光線により形成された画像を求めるために、光線方向を拡張し、角膜２００２との交点の点Ｐを求める。この点が開いた瞳孔内にある場合に、光線は、逆方向に拡張され、共役面２００６との交点の点Ｑ’を求める。つぎにこの点は、上記の簡単なスケーリングにより適切に網膜２００４上にマッピングされ、網膜像点Ｑを与える。（この拡張が実際の光線に対応しないことに留意する。網膜像点の計算を支援することは、単なる幾何学的構成である。）Ｐが網膜外にある場合、画像がない。
【0146】
眼の瞳孔径は、瞳孔に入る照明の程度に主に応答して、動的に変化する。１つの実施例で、瞳孔径の値は、適度に照らされた室内状況で典型的である、ρ＝５ｍｍである。他の要因が等しい、個々の間でρが可変であることに留意する。前述のように、本明細書で与えられた説明は、他の瞳孔径について容易に修正されることが可能である。
【0147】
視力、すなわち、細かい詳細を区別する能力に応答可能である、ヒト網膜の部分は、非常に小さい。最大鋭角視野（小窩）領域は、視野の約１．２５°に対応する、典型的に直径３５０μｍ、または３００ｍｍで７ｍｍである。この領域外で、視力は、急速に低下し、ブラーは、ほとんど気づかれない。より広い視野の知覚は、中心窩上の視野の異なる部分の画像を移動させる一定の眼球運動により起こる。本発明のこの説明で、中心窩がＱ０を中心とする４００×４００μｍの円形領域であると仮定する。これは、共役面で約１５ｍｍの辺の円に対応する。
【0148】
多層ディスプレイ図２１ａ及び２１ｂは、２層の視覚ディスプレイを示す。それは、光を放射する規則的なピクセル・アレイであるソース層２１０２からなる。これらのピクセルは、ＬＥＤディスプレイ内のような、それら自体の能力で光源であることができ、代替に、それらは、バックライトを含むＬＣＤディスプレイ内のように、このソース層の背後にある別の照明源から制御された光量を透過させる、制御された透過素子であり得る。より一般的に、それらは、強度範囲にわたり光を放射するために個別に制御されることが可能である規則的なピクセル・アレイである。さらに、それぞれのこれらのピクセルは、再度それぞれ個別に制御可能な、少数のサブピクセルを含むことができる。たとえば、これらのサブピクセルは、異なる色の光を放射し、いくつかのＲＧＢの３色パターンでピクセル内に配列されることができる。
【0149】
上記のソース層２１０２は、規則的に制御されたアパーチャ・アレイからなるマスク層２１０４である。各アパーチャは、閉じ、この場合にアパーチャは、それを通るすべての光の通路を遮断する、またはアパーチャは、開き、それはすべてを、若しくは背後からそれに当たるすべての光の実質的な部分を透過させる、のいずれか一方である。それぞれのこれらのアパーチャは、個々に制御可能であり、開及び閉状態間で切り替えられることが可能である。ふたたび、ＬＣＤパネルは、この種類のマスク層の特定の実施例である。
【0150】
アライメントを取られたピクセル及びアパーチャ・アレイを含む、ソース層２１０２、及びマスク層２１０４は、ソース層２１０４の正面に（ソース光進行方向に）固定距離ｔ０でマスク層２１０４とともに配列される。
【0151】
図２１ａ及び２１ｂで、アパーチャは、マスク層２１０４を集合的に完全に覆うように描写され、ソース・ピクセルは、各第四マスク・アパーチャ下に配置される。ソース・ピクセルは、アパーチャと同一のサイズであるように描写される。また、図２１ａ及び２１ｂは、たとえば、円形または正方形として、ソース・ピクセルのさまざまな可能な２次元表現を有する、１次元図のみを表現する。ソース・ピクセル、及びマスク・アパーチャが円形であると仮定することができる。
【0152】
１つの実施例で、層間距離ｔ０＝５ｍｍ、及びアパーチャの直径δ＝２０μｍである。このサイズの、及びこれより小さいサイズのピクセルは、スマートフォンのいくつかの非常に高解像度のディスプレイ内で現在使用される。
【0153】
この説明の理解を助けるために、マスク層２１０４を通して透過された光の幾何学的パターンをさらに考察することは、有用である可能性がある。図２１ａで描写されるように、光のパターンは、非常に複雑であることが可能である。それは、ソース・ピクセルの形状及び構造、たとえば、ＲＧＢサブピクセルを配列する方法、ソース・ピクセルの輝度がその直径にわたり変化する方法、マスク・アパーチャの形状及び構造、ならびにその透過率がその直径にわたり変化することができる方法に依存する。さらに、回析効果も存在することができる。
【0154】
簡略化された計算について、プロセッサ２０２は、アパーチャにより形成された瞳孔を介して等方性の輝度を有するポイント・ソースとして表現されるソース・ピクセルを示す、図２１ｂに描写されるような簡単な透過パターンに基づき計算を実行することができる。推定として、このパターンは、網膜上の半径１６μｍのブラー・スポットへつながる。
【0155】
プレゼンテーションの明瞭さのためのさらなる簡略化について、この説明は、ときとして、アパーチャ中心を通るピクセルの中心からの主光線を単に指す。この簡略化された主光線の説明を使用するときに、それがマスク層から外へ進行する場合に、この主光線を囲む発散光線束もあることに留意する。
【0156】
また、ソース・ピクセル、及びマスク・アパーチャ間のオフセットｎの概念を導入することも、便利である。これは、特定のソース・ピクセルの真上のアパーチャから特定のマスク・アパーチャへのアパーチャ・ステップ数を計数する。図２１ｂにそれを図示する。
【0157】
図２１ｂで図示されるように、オフセットは、整数である。しかしながら、本発明のいくつかの実施例で、１．５のオフセットのような、小数のオフセットがあり得る。各アパーチャは、単一の制御された透過素子であるが、いくつかの実施例で、このようなアパーチャは、個別に制御されることが可能であるサブアパーチャを含むことができる。たとえば、正方形アパーチャは、図２２ａ及び２２ｂで示されるような、正方形サブアパーチャの２×２アレイからなることができる。図面で、フル・サイズのアパーチャが示されるようなオフセットを有する場合に、つぎに、シフトされたサブアパーチャ・グルーピングは、実質的に、ハーフ・ステップ・オフセットを有するフルサイズ・アパーチャである。
【0158】
単眼直視、及び複数の部分画像アプローチ以下の実施例は、ディスプレイ面に垂直な視線方向を有する、上記の多層ディスプレイの単眼視の事例に関係する。 例示的なユーザが６００ｍｍの近点で老視者であることが想起され、図２３は、眼２３０４から３００ｍｍの距離で配置されたディスプレイ２３０２を示す。これは、望ましい読書距離であり、このユーザにとって、屈折誤差１．６６Ｄに対応する。マスク層なしで、または完全に開いたマスク層ありで視聴する場合に、ポイント・ソース・ピクセルは、多くの状況でディスプレイを使用するユーザの能力を制限する、７０μｍの近似半径のこのような視聴者の中心窩上のブラー・スポットに導く（これは、図２３のＱを介して網膜へ共役な平面に投影された瞳孔に対応する）。
【0159】
前節で記述された、この種類の多層ディスプレイ２３０２のための、多層ディスプレイに関連する眼の所与の構成についての事例である。１．各ソース・ピクセルについて、そのアパーチャを通過するそのソース・ピクセルからの光も、瞳孔を通過するような、限定された数のアパーチャのみがある。これは、そのピクセル、及びオフセット・アパーチャを通る主光線が瞳孔を通過するように、ピクセルに関連するアパーチャ・オフセット・セットによる近似方式で簡便に記述されることが可能である。これらのアパーチャは、そのソース・ピクセル（及び所与の眼構成）について実現可能なアパーチャと言われる。
２．異なるソース・ピクセルについて実現可能なアパーチャ・セット間でオーバーラップがない、またはより一般的に、比較的オーバーラップが少ない、これらの例外は、
・最適化技術（後に考察される）により処理されることが可能である、または
・間もなく説明される構成に影響を与えない、または
・記述される構成で無視され、この無視が性能を低下させる可能性があることを受け入れる。
【0160】
図２４及び２５は、インターレース方式で一緒に撮られることが中心窩上に任意の所望の画像コンテンツを提示することを可能にするマスク・アパーチャの２つの配列を描写する。これを説明するために、最初に図２４を考察する。これは、瞳孔及びソース層に関して、さまざまな光線の交点を並行に示し、その光線の構築された拡張は、網膜へ共役の平面に返る。
【0161】
ソース面２４０２上のＳ０及びＳ１間の任意のソース・ピクセル、ならびにオフセットｎ＝０を有する、その対応するマスク・アパーチャは、太い暗い線Ｒ０を生成する、図内の縦線で、瞳孔２４０６の外側部分を通り、網膜に共役の平面２４０４にマッピングされる。この事例で、点Ｓ０及びＳ１は、それぞれ、光軸から距離１．２ｍｍ及び２．４ｍｍであり、領域Ｒ０は、光軸から１．２ｍｍ〜２．４ｍｍに拡張する。
【0162】
同様に、ソース面上のＳ１及びＳ２間の任意のソース・ピクセル、ならびにオフセットｎ＝１を有する、その対応するマスク・アパーチャは、太い暗い線Ｒ１を生成する、図内の斜線で、瞳孔の外側部分を通り、網膜に共役の平面上にマッピングされる。この事例で、点Ｓ１及びＳ２は、それぞれ光軸から距離２．４ｍｍ及び３．６ｍｍであり、領域Ｒ１は、光軸から３．６ｍｍ〜４．８ｍｍに拡張する。
【0163】
距離１．２ｍｍのこの構成、ならびにその倍数及び間隔での発生は、計算、【数5】
【0164】
図２４で示されるように、オフセットについてより高い値を使用して、ソース面沿いに光軸から外方向に進行するこのプロセスを継続することが可能である。
【0165】
１次元設定で本明細書に記述されるが、この構成は、半径方向ベースの構成にピクセル及びアパーチャの正方形格子アレイを適合させるために必要なわずかな調整を行った後に、任意の半径方向に適用されることが可能である。水平または垂直方向ではない、いずれかの半径方向について、半径方向の整数オフセットｎ半径方向は、一般に、アパーチャの長方形格子内の整数オフセット（ｎ水平方向，ｎ垂直方向）に正確に対応していない。この事例で、プロセッサ２０２は、理想の半径方向オフセット位置にできる限り近いように、長方形のアパーチャ・オフセットを選択する。これが性能のいくつかの損失につながる可能性があるが、小数の長方形アパーチャ・オフセットを使用することが可能である場合に、性能のこの損失を減少させることを理解するであろう。
【0166】
この方式で、一連の円形バンド、または近見円形バンドは、共役面で得られ、ソース面の画像に対応する。これらの円形バンドは、中心窩境界及びこれを越えて外へ拡張する。しかしながら、明らかに、この中に間隙がある。つぎに図２５を見ると、同様の構成は、瞳孔の別の部分を使用して、これらの間隙を埋めることが可能である。
【0167】
共に、これら２つの構成は、２ステージを実行することで任意の画像を共役面上に形成することを可能にする。これは、インターレース方式で高速に連続してユーザにこれらの部分画像を提示することで達成されることができる。これが適切なタイミングで行われる場合に、つぎにヒト視覚系の残像及びフリッカー応答は、単一画像の視聴者の知覚をもたらす。
【0168】
単に記述された特定の構成がこの目標を達成することが可能である唯一のものではないことに留意するべきである。たとえば、図２６及び２７は、同様の結果を達成するために、アパーチャの別のパターンを記述する同一の根底にある概念を使用する。瞳孔アパーチャ、及びマスク層アパーチャ・オフセットの異なる部分を選択的に使用して、網膜に共役な平面の視覚関連領域を埋める、部分的に、インターレースされた画像の集まりを生成する、同一の原理に基づき、多くの同様の構成がある。つぎに、これらの部分画像は、高速で連続して表示されることが可能であるため、視聴者は、単一の画像を知覚する。本明細書で与えられた実施例は、２枚の部分画像が全体画像を生成するのに十分であるものであるが、より多数の部分画像、たとえば、３枚または４枚を使用することができる。
【0169】
異なる状況で、いくつかの構成は、不確かさ及び不正確さへ光学性能及び感度で（たとえば、ディスプレイに関連する瞳孔径及び眼の位置で、ならびにピクセル及びアパーチャの形状及びアライメントで）他のものより優れていることを証明することができる。
【0170】
斜め単眼の視線方向、及びアイ・トラッキング技術つぎに、図２８で描写されるような、単眼斜めの視線方向の事例を考察する。典型的に、傾斜角αは、小さく、α≦１０°である。この事例で、最も顕著な効果は、ここで上記の構成のオフセットｎが図２９で示されるような視線方向に対応するオフセットｎ０に関連して、
【数6】
【0171】
眼の視線方向、ソース面上の固視点、ならびに瞳孔位置及び瞳孔径の中心の正確な知識が操作のために有用であることは、与えられた説明だけでわかり得る。ユーザが表示装置のコンテンツを見る場合に、確かに動的な変更があり得る。
【0172】
最新のスマートフォン、及び同様のデバイスは、顔追跡を提供する。プロセッサ２０２は、スマートフォンの内部カメラ、及び内部画像処理ソフトウェアを使用して、リアルタイムで動的にユーザの顔の位置及び方向を測定する。プロセッサ２０２は、ディスプレイ電源管理、及びスクロールのような、さまざまな制御機能についてこの情報を使用する。さらに進化したアイ・トラッキング技術も、再度カメラ及び画像処理ソフトウェアを使用して、利用可能である。
【0173】
両眼アイ・トラッキング技術は、各眼についての、１．視線方向
２．視聴されている拡張されたオブジェクト上の眼の固視点
３．瞳孔の中心位置
４．瞳孔径
をリアルタイムで正確に測定することが可能である。プロセッサ２０２は、このアイ・トラッキング技術からのこれらの結果を利用して、上記の計算に必要なパラメータを決定する。
【0174】
両眼視近見視力で、ユーザの両眼の視線方向は、共通点上に輻輳近点を通常輻輳する。輻輳について調節刺激から発生すると考えられる、近見視力の輻輳及び調節間で観測された密接な相関があるため、輻輳近点は、近見焦点に通常近い。このような、調節可能な輻輳は、ユーザがそれに気付かない、無意識である。自発的な輻輳は、一部のユーザに可能であり得るが、それは、通常かなりの集中力を必要とするため、退屈かつ不自然かつ不快である可能性がある。
【0175】
図３０は、老視ユーザの近見焦点３００４より近くにあるマスク面３００２を視聴する老視ユーザの左及び右眼についての視線方向を示す。ＰＤ３００６は、右及び左眼の瞳孔の中心間の距離である、瞳孔間距離を示す。ほとんどの成人で、これは、６０〜７０ｍｍの近似範囲内にある。このような老視ユーザについて、老視ユーザは、調節可能な範囲が制限されているため、快適な輻輳近点は、マスク面３００２、及びソース面３００８の背後にある、近見焦点に近い可能性が高い。このようにして、図内で、両眼の視線方向は、Ｑｒ及びＱｌにより示される、異なる点でマスク面に当たる。左及び右眼の視線がディスプレイの異なる部分に固定されるが、正常な両眼融合機能を有するユーザは、輻輳近点の側方位置に近い側方位置で、単一の両眼融合画像を知覚する。
【0176】
調節及び輻輳間の結合が完全ではないことは、知られている。調節可能な輻輳とは別に、両眼の輻輳は、近接性輻輳と言われる、視聴されるオブジェクトの近さのユーザの精神的意識により無意識に影響を受ける可能性もある。図で提示された事例で、これは、近見焦点からマスク及びソース面へより近い輻輳近点を移動させる可能性が高い。他方で、輻輳への無意識な融合成分についての証拠もある、すなわち、両眼の視線方向は、変わるため、両眼は、心が単一の視覚に融合させることを可能にする一貫した網膜画像を提示される。近接性輻輳を克服する、融合して調節可能な輻輳の実施例は、３００ｍｍに保持された鏡の中の自分の顔を見ることで与えられる。この説明で考察された特定の老視者は、それが６００ｍｍに光学的に設置される場合に、鏡の中の顔の画像を快適かつ明瞭に見る。両眼輻輳状態は、図面内のようである。
【0177】
上記の考察に照らして、プロセッサ２０２で実行された計算は、（快適な）輻輳近点が近見焦点と一致する仮定に基づくことができる。
【0178】
点Ｑｒ及びＱｌは、十分遠くに離れているため、右及び左眼がそれぞれＱｒ及びＱｌ周囲で、ソース及びマスク・パターンを制御することで互いから独立して何かを見ることを制御することが可能である。プロセッサ２０２は、その結果、Ｑｒ及びＱｌの位置を計算し、単眼視について上記の方法を使用して、互いから独立してＱｒ及びＱｌ周囲のソース及びマスク・パターンを測定する。
【0179】
代替に、上記と異なる輻輳パターンは、このパターンが近見視力で快適である特定のユーザと関連したデータ・ストア２０６に格納されることができる。プロセッサ２０２は、その結果、彼らがＱｒ及びＱｌについてマスク及びソース・パターンの独立した選択を可能にするために十分に遠く離れたままでいる限り、点Ｑｒ及びＱｌをシフトさせることで、このパターンを組み込むことが可能である。
【0180】
輻輳パターンを示すデータ・ストア２０６に格納されたデータは、輻輳不足または過剰（斜位）を有するユーザの以前の臨床検査から生じることができる、またはそれは、上記で説明されるアイ・トラッキング能力により得られたデータの分析を通して決定されることが可能である。これは、セットアップ及び較正ステージ中に、または動的に使用中に、のいずれか一方で１回行われることが可能である。
【0181】
この説明で考察された特定の事例について、マスク及びソース面は、瞳孔の平面から約３００ｍｍであり、近見焦点は、さらに３００ｍｍ離れている。６５ｍｍのＰＤ距離について、これは、距離ＱｒＱｌが約３２．５ｍｍであることを意味する。この事例で、各眼の中心窩領域上に単眼で結像されるソース及びマスク面上の領域の半径が、ある余分な中心窩予備を可能にする約４ｍｍ、または８ｍｍであることが想起される。このようにして、この事例で右及び左眼間のオーバーラップがなく、左及び右眼を独立して扱うことが可能である。
【0182】
追加の最適化先に述べたように、実現可能なアパーチャ・セットの非オーバーラップに関連する上記の一般的な構成様式の背後のいくつかの仮定は、必ずしも成り立たない可能性がある。この仮定が成立しない場合に、つぎにそれは、異なるアパーチャを通過する主光線により共役面上の空間的に別の２点で１つのソース・ピクセルを結像するときの事例につながることができる。一方で、この状況を許容することができ、この事例で、上記の構成を無関係に実行し、性能のいくらかの低下をもたらす。他方で、この状況が発生する場合に、それは、その影響を最小にしようとする、追加の計算最適化手順により処理されることができる。この意味で、プロセッサ２０２は、一方のサブセットの投影のオーバーラップを、共役面上の任意の他方のサブセットの投影で最小にする。この最小化は、構成技術が最小のオーバーラップ、若しくはオーバーラップがないことにつながる仮定で、制御信号を構成することを備えることができる、または最小のオーバーラップに最終的に到達するように制御信号を反復して最適化することを備えることができる。
【0183】
複数のソース・ピクセルの矯正ζｋ，ｋ＝１，．．．，Ｎを、網膜への共役面上の１セットの点とする。典型的に、１セットのζｋは、各ζｋが単一の網膜の視細胞、またはおそらく少数の隣接する視細胞の中心に対応する、点の長方形のアレイである。
【0184】
【0185】
【0186】
【0187】
プロセッサ２０２は、可能なら、各主光線を囲む発散光線束について、及び任意の回析効果（上述のような）について、いくつかの計算上便利な近似を行った後に、上述のような近軸光学構成及び計算を使用することで、係数Ｂｋｓｍを計算することができる。
【0188】
【0189】
【0190】
【0191】
「単眼直視、及び複数の部分画像アプローチ」の下で、図２４及び２５を参照して、上記の説明が上記の１〜３項に記述された簡略化の特定の実施例とみられることができることに留意する。
【0192】
【0193】
【0194】
【0195】
本明細書で定式化されるように、これは、制約のある最小二乗最適化問題であり、このようなものとして、この問題を解くさまざまな計算技術がある。しかしながら、これは、いくつかの事例で、以下のことを特に認識する、大きな計算上の問題に依然としてつながる可能性がある。１．実際に、実行される３つの（独立した）最適化があり、各ピクセル空間位置と関連した各３色の成分Ｒ、Ｇ、Ｂについてのものである。
２．この計算は、リアルタイムで、潜在的に経時的に変化している標的画像について実行できる。
３．この計算は、視聴者の変化する視線方向についてリアルタイムで実行できる。
【0196】
したがって、計算上の実現可能性について、またはプロセッサ・モデル、及びバッテリー・サイズの観点での経費節約について、プロセッサ２０２は、いくつかのさらなる近似を用いることができる。本発明で、以下の近似技術を用いることができる。
【0197】
１．この種類の最小二乗問題は、正規方程式とよく言われる、１セットの線形方程式を導く。近似ステップは、これらの正規方程式を記述する行列の特異値分解を求めることから始まる。これが依然として計算集約ステップであり得ることに留意する。しかしながら、プロセッサ２０２は、特定の視線方向について（または１セットの類似の視線方向について）１回のみこのステップを実行することができる。さらに、このステップは、標的画像から独立していて、オフラインで実行され、その結果、つぎの使用のためにモバイル・デバイスに格納されることができる。つぎの使用で、プロセッサ２０２は、リアルタイムで特異ベクトル、及び標的画像間の内積のみを計算する。これらは、計算するのに比較的効率がよい。換言すれば、プロセッサ２０２は、ユーザの視線を測定し、データ・ストア２０６でルックアップを実行し、マスク層アパーチャがこの視線について開いているかを判定する。これは、それらが現在の画像に依存している場合に、制御信号を決定することがソース・ピクセル強度のみを計算することを備えることも意味する。
【0198】
２．この特異値分解アプローチをモバイル・デバイスでより効率的にするために、プロセッサ２０２は、つぎの計算のために、少数の特異ベクトル（最大の特異値に関して、典型的に１０〜１００）のみを使用することができる。さらに、プロセッサ２０２は、小さい成分を無視することで、サイズでこれらの特異ベクトルを減らすことができる。典型的に、このような減らされた特異ベクトルの各々は、０ではなく、１００未満の成分を有する。しかしながら、保持されている特異ベクトル数、及び変更された特異ベクトル内の非ゼロの数は、本明細書で記述されているものから調整され、使用されているデバイス及びプロセッサの計算、メモリ及びストレージ能力に合うことが可能である。少数の特異ベクトルの使用、及びこれらの特異ベクトルの非ゼロ成分のより大きな数の無視が網膜上で形成される画像の品質を低下させる可能性があることを理解するであろう。
【0199】
３．計算強度を低下させるために導入されることができる、さらなる近似は、近似最適化自体の中のｘｓで不等式制約を緩和することであるが、つぎにそれらに、このようにして得られた制約のない近似最適解への事後確率を課す。
【0200】
今説明されたものと一緒に、または別個に、のいずれか一方で用いられることができる代替の近似手順は、（２）で現れる合計の縮小された次元表現を求めることを必要とする。これは、たとえば、【0201】
プロセッサ能力に依存する、一部の上記の近似ステップが反復方式（反復補正）で適用することが可能であることを実現するであろう。すなわち、理想の最適解から残りの偏差のいくつかの推定が続く、近似ステップの最初の簡単なアプリケーションがある。つぎに近似ステップは、この推定された偏差に適用され、それを補正しようとすることが可能である。理論的に、このプロセスは、無期限に継続されることが可能である。しかしながら、プロセッサ能力の実施上の制約、及びリアルタイム処理の必要性は、これを適度な数に制限する可能性がある。
【0202】
１つの実施例で、モバイル・デバイス上に表示される元の画像は、ユーザ・インタラクションから独立している。たとえば、ビデオは、ユーザ・インタラクションなしで一般に再生される。これらの事例で、別のコンピューティング・デバイス、たとえば、より大きな計算力を有するビデオ・サーバ、またはパーソナル・コンピュータは、モバイル・デバイスにビデオ・データをダウンロードする前にこのビデオ・データを前処理することができる。結果として、モバイル・プロセッサから最小の計算入力で異なるフレームを正確にインターレースするために使用される情報を含む新規のビデオ・フォーマットを提案する。このようなビデオ・ファイルに関して、ユーザは、眼鏡を着用しないで、ビデオを視聴することが可能である。１つの実施例で、直進の視線方向のような、特定の視線方向の仮定の下で、ビデオ・ファイルを準備する。
【0203】
１枚以上の光学レンズの光学効果を再現することで、ユーザの視力障害を補うためのグラフィカル・ユーザ・インタフェースの変更が自動的にモバイル・デバイスにより、またはユーザの視力障害を補うためにグラフィカル・ユーザ・インタフェースを変更する要求を受信しないデフォルトによりアクティベートできることに留意する。
【0204】
当業者は、特許請求の範囲に定められるような範囲から逸脱することなく、複数の変形形態及び／または修正形態を特定の実施形態に行うことができることを理解するであろう。
【0205】
本開示の技術がさまざまな科学技術を使用して実装されることができることを理解するであろう。たとえば、本明細書で記述された方法は、適切なコンピュータ可読媒体に存在する、一連のコンピュータ実行可能命令により実装されることができる。適切なコンピュータ可読媒体は、揮発性（たとえば、ＲＡＭ）及び／または不揮発性（たとえば、ＲＯＭ、ディスク）メモリ、搬送波及び伝送媒体を含むことができる。例示的な搬送波は、ローカル・ネットワーク、またはインターネットのような公衆アクセス可能なネットワーク沿いにデジタル・データ・ストリームを伝達する、電気、電磁気、または光学信号の形式を取ることができる。
【0206】
また、以下の考察から明らかなように、特に別段の定めのない限り、説明全体を通して、「推定する」、または「処理する」、または「ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（計算する）」、または「ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ（計算する）」、「最適化する」、または「測定する」、または「表示する」、または「最大にする」、または同様にするような用語を利用する考察がコンピュータ・システム・メモリ若しくはレジスタまたは他のこのような情報ストレージ、伝送、若しくは表示装置内で物理的な量として同様に表現される他のデータ内にコンピュータ・システムのレジスタ及びメモリ内の物理的な（電子的な）量として表現されたデータを処理し、変換する、コンピュータ・システム、または同様の電子コンピューティング・デバイスのアクション及びプロセスを指すことを理解するであろう。
【0207】
本実施形態は、このようにして、 あらゆる点で、例示とみなされるが、限定とみなされるべきではない。