特許 7601312 頭部装着ディスプレイデバイス用の光学システム

(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】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】頭部装着ディスプレイデバイス用の光学システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20241210BHJP

   G02B 25/00 20060101ALI20241210BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02B25/00

H04N5/64 511A

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2022520206

(86)(22)【出願日】2020-11-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-26

(86)【国際出願番号】 US2020058831

(87)【国際公開番号】W WO2021091975

(87)【国際公開日】2021-05-14

【審査請求日】2023-09-28

(31)【優先権主張番号】16/676,205

(32)【優先日】2019-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517160525

【氏名又は名称】バルブ コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハッドマン、ジョシュア マーク

【審査官】近藤 幸浩

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－２６１５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５８３４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１４７８１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２１３０１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００９０５１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００４１６４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１７１０２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０２

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｇ０２Ｂ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

頭部装着ディスプレイデバイスであって、
空洞を含むフレームと、
前記フレームに結合され、視覚的コンテンツをユーザに知覚させるための虚像光を生成するように構成された虚像ディスプレイデバイスと、
前記フレームの前記空洞に選択的に取り外し可能に挿入可能であり、前記空洞に挿入されたとき、前記虚像光の光線の光路に沿って位置付けられる光学システムと
を備え、
前記光学システムが、
左側光学サブシステムおよび右側光学サブシステムを有する第１の矯正部分と、
前記光学システムの外側表面に露出される１または複数の電気接点と
を有し、
前記第１の矯正部分の前記左側光学サブシステムおよび前記右側光学サブシステムのそれぞれが、
１または複数のアクチュエータと、
前記光路に沿った第１の位置に配置された、視覚状態の第１のセットを矯正する第１の光学特性を有するレンズの第１のセットと
を含んでおり、
前記レンズの第１のセットのうちの第１のレンズおよび第２のレンズのうちの少なくとも一方のレンズが、前記第１の光学特性を修正するように、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの他方のレンズに対して、前記光路に対して横断方向にある第１の軸線に沿って、前記１または複数のアクチュエータによって選択的に調整可能であり、
前記１または複数の電気接点は、前記フレームの前記空洞内の対応する電気接点と係合して電気接続を確立するようにサイズ設定および形状設定されており、この電気接続を通して信号および電力が前記光学システムの前記１または複数のアクチュエータに伝送され得る、
頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項2】

前記視覚状態の第１のセットが、近視または遠視の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項3】

前記１または複数のアクチュエータが、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの少なくとも一方のレンズに動作可能に結合されていて、前記第２のレンズに対する前記第１のレンズの、前記第１の軸線に沿った相対位置を選択的に調整するように構成されている、請求項１または２に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項4】

前記第１の光学特性を修正するように、前記第１のレンズが、前記第１の軸線に沿って前記第２のレンズに対して選択的に調整可能であり、前記第２のレンズが、前記光路に対して横断方向にある第２の軸線に沿って、前記第１のレンズに対して選択的に調整可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項5】

前記第１の矯正部分の前記左側光学サブシステムおよび前記右側光学サブシステムのそれぞれが、前記光路に沿った第２の位置に配置された、視覚状態の第２のセットを矯正する第２の光学特性を有するレンズの第２のセットをさらに含んでおり、前記レンズの第２のセットのうちの第１のレンズおよび第２のレンズのうちの少なくとも一方のレンズが、前記第２の光学特性を修正するように、前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの他方のレンズに対して、前記第１の軸線に対して横断方向にある第２の軸線を中心として、前記１または複数のアクチュエータによって選択的に回転可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項6】

前記視覚状態の第２のセットが、乱視を含む、請求項５に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項7】

前記１または複数のアクチュエータが、
前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの少なくとも一方のレンズに動作可能に結合されていて、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの他方のレンズに対する、前記第１の軸線に沿った相対位置を選択的に調整するように構成された第１のアクチュエータと、
前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズに結合されていて、前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの、前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの他方のレンズに対する、前記第２の軸線を中心とした角度位置を選択的に調整するように構成されている第２のアクチュエータと
を備える、請求項５に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項8】

ユーザ入力を受信するように構成された通信インターフェースと、
前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータに電気的に結合されていて、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの前記相対位置、および前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの前記角度位置を、前記ユーザ入力に基づきそれぞれ調整するように、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータを制御するように構成されたコントローラと
をさらに備える、請求項７に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項9】

前記ユーザ入力が、前記ユーザの光学処方を特定する、請求項８に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項10】

前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータのうちの少なくとも一方のアクチュエータの状態をそれぞれ示すエントリのセットを記憶するデータを記憶しているメモリをさらに含んでおり、前記コントローラが、前記ユーザ入力を受信したことに応答して、前記ユーザ入力において特定された情報に基づき前記エントリのセットのうちのエントリにアクセスし、前記エントリに示された前記状態に応じて、前記第１のアクチュエータまたは前記第２のアクチュエータを制御するようにさらに構成されている、請求項８に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項11】

前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズが、前記レンズの第２のセットのうちの前記第２のレンズに対して選択的に回転可能であり、前記レンズの第２のセットのうちの前記第２のレンズが、前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズに対して選択的に回転可能である、請求項５に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項12】

前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの位置を、前記第１の軸線に沿って選択的に調整するためにユーザにより操作可能な、前記フレームの外部に配設された第１のユーザ入力デバイスと、
前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの角度位置を、前記第２の軸線を中心として選択的に調整するために前記ユーザにより操作可能な、前記フレームの前記外部に配設された第２のユーザ入力デバイスと
をさらに備える、請求項５に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項13】

前記光学システムが、前記１または複数のアクチュエータに制御信号を送信するように動作可能なコントローラを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項14】

前記レンズの第１のセットが、１つまたは複数のアルバレスレンズを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の頭部装着ディスプレイデバイス。

【請求項15】

光学システムであって、
対応する頭部装着ディスプレイデバイスの空洞に、選択的に取り外し可能に組み込まれるようにサイズ設定および形状設定されたフレームであって、頭部装着ディスプレイデバイスに前記フレームを組み込むために、前記頭部装着ディスプレイデバイスの対応する部分と選択的に係合する取り付け部分を含むフレームと、
前記頭部装着ディスプレイデバイスに組み込まれたときに虚像光を受信する受信部分、修正された虚像光を前記光学システムから放出する放出部分、および前記受信部分と前記放出部分との間で前記虚像光の光路に位置付けられた視覚矯正部分を有する、前記フレームによって保持された光学サブシステムであって、前記視覚矯正部分が、ユーザの視覚状態を矯正するために前記虚像光を修正するように構成されており、左側光学サブシステムおよび右側光学サブシステムを含む第１の矯正部分を有しており、前記左側光学サブシステムおよび前記右側光学サブシステムのそれぞれが、
１または複数のアクチュエータと、
前記光路に沿った第１の位置に配置された、視覚状態の第１のセットを矯正する第１の光学特性を有するレンズの第１のセットとを含んでおり、前記レンズの第１のセットのうちの第１のレンズおよび第２のレンズのうちの少なくとも一方のレンズが、前記第１の光学特性を修正するように、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの他方のレンズに対して、前記光路に対して横断方向にある第１の軸線に沿って、前記１または複数のアクチュエータによって選択的に調整可能である、光学サブシステムと、
前記フレームの外側表面に露出しており、前記対応する頭部装着ディスプレイデバイスの前記空洞内の対応する電気接点と係合して電気接続を確立するようにサイズ設定および形状設定されており、この電気接続を通して信号および電力が前記光学サブシステムの前記１または複数のアクチュエータに伝送され得る、１または複数の電気接点と、
を備える光学システム。

【請求項16】

前記視覚状態の第１のセットが、近視または遠視の少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の光学システム。

【請求項17】

前記第１の光学特性を修正するために、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの位置を、前記第１の軸線に沿って選択的に調整するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１５または１６に記載の光学システム。

【請求項18】

前記コントローラが、ユーザ入力を受信したことに応答して、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの前記位置を、前記第１の軸線に沿って選択的に調整するように構成されている、請求項１７に記載の光学システム。

【請求項19】

ユーザ入力に対応した入力信号を受信するために前記頭部装着ディスプレイデバイスの対応するインターフェースに係合するように構成された、前記フレームの外部に設けられた入力インターフェースであって、前記コントローラに電気的に結合された入力インターフェースをさらに備えており、前記コントローラが、前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの前記位置を、受信した前記入力信号に基づき、選択的に調整するように構成されている、請求項１８に記載の光学システム。

【請求項20】

前記左側光学サブシステムおよび前記右側光学サブシステムのそれぞれが、前記光路に沿った第２の位置に配置された、視覚状態の第２のセットを矯正する第２の光学特性を有するレンズの第２のセットであって、前記レンズの第２のセットのうちの第１のレンズおよび第２のレンズのうちの少なくとも一方のレンズが、前記第２の光学特性を修正するように、前記レンズの第２のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの他方のレンズに対して、前記第１の軸線に対して横断方向にある第２の軸線を中心として選択的に回転可能である、レンズの第２のセットをさらに含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の光学システム。

【請求項21】

前記レンズの第１のセットのうちの前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの前記少なくとも一方のレンズの位置を、前記第１の軸線に沿って選択的に調整するためにユーザにより操作可能な、前記フレームの外部に配設された第１のユーザ入力デバイスをさらに備える、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の光学システム。

【請求項22】

前記第１のレンズおよび前記第２のレンズのうちの少なくとも一方が、アルバレスレンズである、請求項１５から２１のいずれか一項に記載の光学システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、頭部装着ディスプレイデバイス用の光学システムに関する。

【背景技術】

【0002】

頭部装着ディスプレイデバイス（ＨＭＤ）は、ユーザの頭部に装着されるディスプレイデバイスであり、視覚的コンテンツをユーザに提示するための１つまたは複数のディスプレイユニットを有している。ＨＭＤは、仮想現実（ＶＲ）もしくは拡張現実（ＡＲ）の体験を提供するため、またはゲームもしくは視聴覚媒体の提示を容易にするために普及してきている。ディスプレイユニットは、典型的には小型化されており、たとえばＣＲＴ、ＬＣＤ、液晶オンシリコン（ＬＣｏｓ）、またはＯＬＥＤの技術を含んでいてよい。一部のＨＭＤは双眼であり、それぞれの目に異なる画像を表示できる可能性を有している。この機能は、立体画像を表示して、より没入感の高いユーザ体験を提示するために使用される。
既存のＨＭＤは、ユーザの視力不良または視力不足を考慮していない。たとえば、乱視、近視、または遠視（老眼としても知られている）のある人は、これらの状態のうちの１つまたは複数を矯正するために眼鏡を着用することがある。しかし、以前に実装されたＨＭＤは、これらの状態を矯正するように虚像光を適合させることなく、ユーザに対して視覚的コンテンツを表示する。少なくともいくつかのＨＭＤは、ユーザの目の前またはその周りに、視覚矯正眼鏡とＨＭＤとをユーザが着用できるようにする十分な空間を有していない。その結果、視力不良または視力不足を抱えた眼鏡を着用するユーザにとって、視覚的コンテンツは、焦点が合っていないか不明瞭に見えることがあり、全体的なユーザ体験を損ねるおそれがある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

頭部装着ディスプレイは、虚像ディスプレイユニットと、受信した虚像光を修正してユーザの１つまたは複数の視覚状態を矯正するための光学システムとを含むものとして、要約されてよい。
光学システムは、左側光学サブシステムと右側光学サブシステムとを含んでおり、これらのサブシステムは、左目および右目の視覚状態を矯正するために、虚像ディスプレイから受信した虚像光を修正するようにそれぞれ動作可能である。左側光学サブシステムおよび右側光学サブシステムのそれぞれは、第１の矯正部分および第２の矯正部分を含んでいる。第１の矯正部分および第２の矯正部分は、１つまたは複数の視覚状態を矯正するように、独立して選択的に調整可能である。第１の矯正部分は、視覚状態の第１のセットを矯正するように選択的に調整可能であり、第２の矯正部分は、視覚状態の第２のセットを矯正するように選択的に調整可能である。

【0004】

光学システムは、ユーザの目の近視、遠視、および乱視を矯正するために、虚像光を修正するように動作可能である。
第１の矯正部分および第２の矯正部分のうちの一方は、虚像光の光路に沿って順番に配置されたレンズの第１のセットを含んでいる。アクチュエータが、レンズの第１のセットのうちの個々のレンズにそれぞれ物理的に結合されており、光路に対して横断方向にある第１の軸線に沿って個々のレンズを動かすように構成されている。レンズの第１のセットは、近視および遠視を含む視覚状態の第１のセットを矯正するために、１つまたは複数のアクチュエータによって選択的に調整可能である。第１の矯正部分および第２の矯正部分のうちの他方は、虚像光の光路に沿って順番に配置されたレンズの第２のセットを含んでいる。アクチュエータが、レンズの第２のセットのうちの個々のレンズにそれぞれ物理的に結合されており、第１の軸線に対して横断方向にある第２の軸線を中心として個々のレンズを回転させるように構成されている。レンズの第２のセットは、乱視を含む視覚状態の第２のセットを矯正するために、１つまたは複数のアクチュエータによって選択的に調整可能である。

【0005】

いくつかの実施形態において、光学システムは、一体型の取り外し不可能な、ＨＭＤの一部分である。いくつかの実施形態において、光学システムは、ＨＭＤの本体に選択的に組み込み可能で、取り外し可能である。ＨＭＤは、光学システムを選択的に受けるための空洞を含んでいてよい。ＨＭＤは、ユーザ入力を、ＨＭＤ自体の入力デバイスを介して受信してもよいし、ＨＭＤの通信インターフェースを介して受信してもよい。いくつかの実施形態において、ＨＭＤまたは光学システムのコントローラは、レンズの第１のセットに結合されたアクチュエータおよび／またはレンズの第２のセットに結合されたアクチュエータに制御信号を送信して、ユーザの視覚状態を矯正するための所望に位置にレンズを動かすまたは回転させることをアクチュエータに行わせる。いくつかの実施形態において、ＨＭＤの機械的入力デバイスを介したユーザ入力は、レンズを動かすまたは回転させることをアクチュエータに行わせる機械的な力を適用してよい。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】１つまたは複数の実装形態による、光学システムを有する頭部装着ディスプレイを示す頭上平面図である。

【0007】

【図2】図１の頭部装着ディスプレイの光学システムの光学サブシステムを示す図である。

【0008】

【図3】図２の光学サブシステムのレンズの第１のセットを示す頭上平面図である。

【0009】

【図4A】一実施形態による光学サブシステムのレンズの第２のセットを示す頭上平面図である。

【図4B】レンズの第２のセットのうちの１つのレンズを示す前方平面図である。

【0010】

【図5A】一実施形態による光学サブシステムのレンズの第２のセットを示す頭上平面図である。

【図5B】図５Ａのレンズの第２のセットを示す前方平面図である。

【0011】

【図6】図１の頭部装着ディスプレイの外部を示す頭上斜視図である。

【図7】頭部装着ディスプレイの概略ブロック図である。

【0012】

【図8】１つまたは複数の実施形態による、選択的に組み込み可能な光学システムを有する頭部装着ディスプレイの下部斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下の説明では、開示される様々な実装形態の完全な理解を実現するために、特定の具体的な詳細事項が記載される。しかし、これらの具体的な詳細事項のうちの１つもしくは複数がなくても、または他の方法、構成要素、材料などを用いても、実装形態を実施できることを、当業者は認識するであろう。他の例において、コンピュータシステム、サーバコンピュータ、および／または通信ネットワークに関連したよく知られた構造は、実装形態の説明を不必要に曖昧にするのを回避するために、詳細に図示または説明されていない。

【0014】

文脈上他の解釈が必要な場合を除き、本明細書および以下の特許請求の範囲の全体を通して、「備える」という語は「含む」の同義語であり、包括的またはオープンエンドである（すなわち、付加的な、記載されていない要素または方法の行為を除外しない）。本明細書において使用する「セット」という用語（たとえば、「品目のセット」）という用語は、別段の記載のない限り、または文脈上矛盾しない限り、１つまたは複数の部材もしくはインスタンスを備える空でない集合と解釈される。

【0015】

本明細書全体を通して「一実装形態」または「実装形態」への言及は、実装形態に関して説明した特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実装形態に含まれることを意味している。したがって、本明細書の全体を通して様々な場所に「一実装形態において」または「実装形態において」という言い回しが出現するが、必ずしも全てが同じ実装形態を参照しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実装形態において、任意の好適な方法で組み合わされてよい。

【0016】

本明細書および添付の特許請求の範囲において使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈により別段の明確な規定のない限り、複数の指示対象を含む。「または」という用語は、文脈により別段の明確な規定のない限り、「および／または」を含むその意味で全体的に使用されることにも留意すべきである。

【0017】

本明細書に提示する見出しおよび要約書は、単に便宜上のものであり、実装形態の範囲または意味を解釈するものではない。

【0018】

図１は、１つまたは複数の実施形態による、頭部装着ディスプレイデバイス（ＨＭＤ）１００の頭上平面図を示している。ＨＭＤ１００は、１秒当たり３０フレーム（もしくは画像）または１秒当たり９０フレームなどの表示速度で提示される対応する動画などを介して、ユーザ１０４に仮想現実（ＶＲ）を提示するように構成されており、その一方で同様のシステムの他の実施形態は、ユーザ１０４に拡張現実の表示を提示してもよい。ＨＭＤ１００は、ユーザ１０４の左目１０５ｌおよび右目１０５ｒに、矯正された虚像光１０２を提供する。ＨＭＤ１００は、フレーム１０８に取り付けられているかその中にある１つまたは複数の虚像ディスプレイユニット１０６を含んでいる。虚像ディスプレイユニット１０６は、ユーザに視覚的コンテンツを知覚させるための虚像光１０２を生成する。ＨＭＤ１００は、虚像ディスプレイユニット１０６の放出側に設けられた左側および右側のレンズのセット１０７ｌおよび１０７ｒをさらに含んでいてよい。左側および右側のレンズのセット１０７ｌおよび１０７ｒは、虚像ディスプレイユニット１０６から虚像光１０２が放出された後に、それを焦点合わせ、コリメート、または別の態様で修正してよい。左側および右側のレンズのセット１０７ｌおよび１０７ｒは、たとえば、虚像光１０２を屈折させるかコリメートするフレネルレンズを含んでいてよい。

【0019】

ＨＭＤ１００は光学システム１１２も含んでおり、この光学システム１１２は、ユーザの１つまたは複数の視覚状態を矯正するように選択的に変更可能な光学特性を有している。たとえば、光学システム１１２は、近視、遠視、および乱視のうちの１つまたは複数を矯正するように選択的に調整可能である。虚像ディスプレイユニット１０６から放出された虚像光１０２は、光路１２６に沿って光学システム１１２を通過して進み、この光学システム１１２は、光学システム１１２の光学特性に応じて虚像光１０２を修正し、矯正された虚像光１１４をユーザのそれぞれ左側および右側の目１０５ｌおよび１０５ｒに放出する。

【0020】

フレーム１０８は、ユーザ１０４の頭部でＨＭＤ１００を支持するための装着構造体である。フレーム１０８は本体１１６を含んでおり、本体１１６は、前部分１１８と、生成された視覚的コンテンツを見るためにユーザの目１０５ｌおよび１０５ｒの前に配置される、前部分１１８の反対側の視認部分１２０とを有している。ＨＭＤ１００は、ユーザの頭部にＨＭＤ１００を選択的に装着するための１つまたは複数の支持構造体を含んでいる。たとえば、図１のＨＭＤ１００は、ユーザ１０４の左側および右側の耳１２４ｌおよび１２４ｒにそれぞれ掛けるための左側および右側のテンプル１２２ｌおよび１２２ｒを含んでいる。いくつかの実施形態において、ＨＭＤ１００は、本体１１６に接続されたストラップなど、ユーザ１０４の後頭部の周りに巻き付ける別の支持構造体を含んでいてもよい。ＨＭＤ１００の鼻組立体（図示せず）は、ユーザ１０４の鼻で本体１１６を支持してよい。フレーム１０８は、ユーザの目１０５ｌおよび１０５ｒのうちの片方の目の前に光学システム１１２を配置するように形状設定およびサイズ設定されてよい。フレーム１０８は、説明を目的として眼鏡と同様に簡略化して示してあるが、実際には、より高性能な構造（たとえば、ゴーグル、一体型ヘッドバンド、ヘルメット、ストラップなど）を使用して、ＨＭＤ１００をユーザ１０４の頭部で支持しその頭部に配置してもよいことが理解されるべきである。

【0021】

虚像ディスプレイユニット１０６は虚像光１０２を生成し、この虚像光１０２は、光学システム１１２を通過しこの光学システム１１２によって選択的に修正される。虚像ディスプレイユニット１０６は、左目１０５ｌに提示する画像光を生成するための左側ディスプレイユニット１０６ｌと、右目１０５ｒに提示する画像光を生成するための右側ディスプレイユニット１０６ｒとを含んでいる。虚像ディスプレイユニット１０６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶オンシリコン（ＬＣｏｓ）、または虚像光１０２を生成する他の発光技術を含んでいてよい。図１に示す実施形態の虚像ディスプレイユニット１０６は、ＨＭＤ１００の前部分に位置付けられており、ユーザ１０４の目に向かって後方向に光を放出する。いくつかの実施形態において、ユーザ１０４が視覚的コンテンツを知覚するために、虚像ディスプレイユニット１０６の発光素子が目１０５ｌおよび１０５ｒのすぐ前になくてもよいように、虚像ディスプレイユニット１０６は、虚像光１０２を目１０５ｌまたは１０５ｒに向けて導く（たとえば、反射、屈折させる）導波路を含んでいてよい。いくつかの実施形態において、ユーザ１０４が外部のコンテンツを知覚して拡張現実体験が実現されるように、本体１１６の前部分１１８は、少なくとも部分的に透明であってよい。ここでは図示していないが、ＨＭＤ１００のいくつかの実施形態は、それぞれの目１０５ｌおよび１０５ｒに対して別々に瞳孔追跡を実施するため、（たとえば、頭部追跡の一部として）頭部の位置および向きを追跡するため、ユーザの身体の様々な他の種類の動きおよび姿勢を追跡するため、（たとえば環境の）外部画像を記録するためのカメラなど、様々な付加的な内部および／または外部のセンサを含んでいてよい。

【0022】

説明した技術は、いくつかの実施形態において、図１に示してあるディスプレイシステムと同様のディスプレイシステムとともに使用されてよいが、他の実施形態においては、単一の光学レンズおよびディスプレイデバイス、または多数のそのような光学レンズおよびディスプレイデバイスを有するものを含め、他の種類のディスプレイシステムが使用されてもよい。そのような他のデバイスの排他的でない例には、カメラ、望遠鏡、顕微鏡、双眼鏡、スポッティングスコープ、測量スコープなどが含まれる。さらに、説明した技術は、光を放出して画像を形成する多様なディスプレイパネルまたは他のディスプレイデバイスとともに使用されてよく、これらの画像を１人または複数人のユーザが１つまたは複数の光学レンズを通して視認してよい。他の実施形態において、別の光源からの光の一部または全部を反射する表面において作成された画像など、ディスプレイパネルを介する方法以外の方法で作成された１つまたは複数の画像を、ユーザは１つまたは複数の光学レンズを通して視認してもよい。

【0023】

虚像光１０２は、複数の光線を含んでいてよく、これらの光線は、虚像ディスプレイユニット１０６のそれぞれから、光路１２６に沿って光学システム１１２を通って視認部分１２０に向かって進む。光学システム１１２は、複数の光線のうちの一部または全部を修正して、矯正された虚像光１１４を提供する。光学システム１１２は、複数の光学サブシステム１３０を含んでおり、複数の光学サブシステム１３０は、左目１０５ｌ用の虚像光１０２を修正するための左側光学サブシステム１３０ｌと、右目１０５ｒ用の虚像光１０２を修正するための右側光学サブシステム１３０ｒとを含んでいる。左側および右側の光学サブシステム１３０ｌおよび１３０ｒのそれぞれは、左目１０５ｌおよび右目１０５ｒの視力不良または視力不足をそれぞれ矯正するように、独立して調整可能であってよい。

【0024】

図２は、１つまたは複数の実施形態による、図１の光学サブシステム１３０（たとえば、光学サブシステム１３０ｌまたは１３０ｒ）の図、２００を示している。光学サブシステム１３０は、片目用の虚像光１０２に対応した初期虚像光２０４を受信するための受信部分２０２と、矯正された虚像光１１４を放出するための放出部分２０６とを含んでいる。光学サブシステム１３０は、複数の光線２０４の光路１２６（図１）に沿って第１の位置に位置付けられた第１の矯正部分２１０と、光路１２６に沿って第１の位置の下流の第２の位置に位置付けられた第２の矯正部分２１２とをさらに備えている。第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２はそれぞれ、レンズのセットを備えており、ユーザ１０４の視力不足または視力不良を矯正するように動作可能である。第１の矯正部分２１０は、第２の矯正部分２１２とは異なる視覚状態のセットを矯正してよい。たとえば、第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの一方は、近視または遠視を矯正してよく、その一方で、第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの他方は、乱視を矯正する。第１の矯正部分２１０および／または第２の矯正部分２１２の光学特性は、電子信号または機械的な力の適用などの刺激を受けた結果として調整されてもよく、これについては以下でさらに詳細に説明する。図２に関して２つの矯正部分２１０および２１２が説明されているが、光学システム１１２は、いくつかの実施形態において単一の矯正部分を含んでいてもよい。たとえば、光学システム１１２は、第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの一方を、近視および／または遠視を矯正するために含んでいてよく、第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの他方は省かれていてもよい。別の例として、光学システム１１２は、第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの一方を、乱視を矯正するために含んでいてよく、第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの他方は省かれていてもよい。

【0025】

第１の矯正部分２１０は、ユーザ１０４の視覚状態の第１のセットを矯正するために、初期虚像光２０４に第１の矯正を適用するよう動作可能である。初期虚像光２０４は、複数の光線２０５を含んでおり、これらの複数の光線２０５は、視覚的コンテンツをユーザ１０４に知覚させるための属性の特定のセット（たとえば、色、方向、輝度）をそれぞれが有している。動作時、第１の矯正部分２１０は第１の刺激２１４を受信してよく、この第１の刺激２１４は、視覚状態の第１のセットに対する矯正として、第１の矯正部分２１０の第１の光学特性に初期画像光２０４を変更または修正させる。次いで、第１の矯正部分２１０は、中間虚像光２１６を放出してよく、この中間虚像光２１６が第２の矯正部分２１２によって受信される。中間虚像光２１６は、複数の光線２０５に少なくとも一部が対応している複数の光線２１７を含んでいる。ユーザが視覚状態の第１のセットを有していない場合には、中間虚像光２１６は、初期虚像光２０４から実質的に修正されなくてよい。つまり、ユーザが視覚状態の第１のセットに対する矯正を必要としていないという理由で、初期虚像光を実質的な修正なしに第１の矯正部分２１０に通過させる第１の刺激２１４を、第１の矯正部分２１０が受信する場合には、中間虚像光２１６は、受信した初期虚像光２０４と同じ属性を有していてよい。

【0026】

第２の矯正部分２１２は、ユーザ１０４の視覚状態の第２のセットを矯正するために、中間虚像光２１６に（または第１の矯正部分２１０が存在していない実装形態においては初期虚像光２０４に）、第２の矯正を適用するよう動作可能である。第２の矯正部分２１２は、第２の刺激２１８を受信してよく、この第２の刺激２１８は、視覚状態の第１のセットとは別個であってよい視覚状態の第２のセットに対する矯正として、第２の矯正部分２１２の第２の光学特性に中間虚像光２１６を変更して修正させる。次いで、第２の矯正部分２１２は、矯正された虚像光２０８を放出してよく、この矯正された虚像光２０８は、光線２１６に少なくとも一部が対応している複数の光線を含んでいる。第１の矯正部分２１０と同様に、ユーザ１０４が視覚状態の第２のセットのうちのいずれも抱えていない場合には、矯正された虚像光１１４は、中間虚像光２１６から実質的に修正されなくてよい。つまり、視覚状態の第２のセットのうちのいずれか１つまたは複数を、第２の刺激２１８が第２の矯正部分に矯正させない場合には、第２の矯正部分２１２は、中間虚像光２１６を修正しなくてよい。

【0027】

図３は、１つまたは複数の実施形態による、矯正部分のレンズのセット３０２の頭上平面図を示す図、３００である。特に、レンズのセット３０２は、図２の第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの一方の矯正部分のレンズである。レンズのセット３０２は、虚像光１０２の光路１２６に沿って連続して配置された第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６を含んでいる。レンズのセット３０２のそれぞれは、厚さＴよりも長い幅Ｗを有していてよい。いくつかの実施形態において、レンズ３０２は、たとえば光路１２６に沿った視点から見たとき、実質的に矩形の形状を有していてよい。光路１２６に沿って進む虚像光１０２の光線３０８は、第１のレンズ３０４の少なくとも一部分および第２のレンズ３０６の少なくとも一部分に入射し、それらを通過して進む。第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６のうちの少なくとも一方は、光線３０８の属性を修正するために、光路１２６に対して横断方向に選択的に調整可能である。たとえば、レンズのセット３０２は、ユーザ１０４の視力不足または視力不良を矯正するために、光学システム１１２の屈折力または焦点を設定するように調整可能であってよい。第１のレンズ３０４は、光路１２６に対して横断方向にある軸線３１０に沿って選択的に可動であってよく、第２のレンズも、光路１２６に対して横断方向にありかつ第１の軸線３１０から光路１２６に沿って間隔を置いた軸線３１２に沿って、選択的に可動である。いくつかの実施形態において、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６のうちの単一の一方のレンズは、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６のうちの他方のレンズに対して可動であってよい。いくつかの実施形態において、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６のそれぞれが、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６のうちの他方のレンズに対して可動である。

【0028】

第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６は、第１の軸線３１０および第２の軸線３１２に沿って延在するそれぞれの幅Ｗを有している。第１のレンズ３０４は、第１のレンズ３０４の幅Ｗに沿った異なる部分において異なる特性を有していてよい。第１のレンズ３０４の第１の部分３０４ａは、第２の部分３０４ｂの厚さおよび／または曲率とは異なる厚さおよび表面曲率を有していてよい。たとえば第１の部分３０４ａは、凸レンズ表面を有し、厚さ方向Ｔにおいて第１の厚さを有していてよく、その一方で第２の部分３０４ｂは、凹レンズ表面を有し、第１の厚さとは異なる第２の厚さを有していてよい。第１のレンズ３０４の第１の表面３１４は、第１のレンズ３０４の第２の表面３１６とは異なる形状を有していてよく、たとえば第１の表面３１４は幅Ｗに沿って平坦であってよく、その一方で第２の表面３１６は、幅Ｗに沿って湾曲していてもよい（たとえば、凸状、凹状、蛇状）。いくつかの実施形態において、第１のレンズ３０４は、その全長に沿って湾曲した表面を有していてよい。いくつかの実施形態において、第１のレンズ３０４は、一部分において湾曲しているが別の部分においては平坦な表面を有していてよい。平坦な部分は、視覚状態を矯正するために虚像光１０２を修正しない非矯正部分として使用されてよい。

【0029】

第２のレンズ３０６も、第２のレンズ３０６の幅Ｗに沿った異なる部分において異なる特性を有していてよい。第２のレンズ３０６の第１の部分３０６ａは、第２の部分３０６ｂの厚さおよび／または曲率とは異なる厚さおよび表面曲率を有していてよい。たとえば第１の部分３０６ａは、凸レンズ表面を有し、厚さ方向Ｔにおいて第１の厚さを有していてよく、その一方で第２の部分３０６ｂは、凹レンズ表面を有し、第１の厚さとは異なる第２の厚さを有していてよい。第２のレンズ３０６の第１の部分３０６ａは、第１のレンズ３０４の第１の部分３０４ａとは異なる特性を有していてよい。第２のレンズ３０６の第１の表面３１８は、第２のレンズ３０６の第２の表面３２０とは異なる形状を有していてよく、たとえば第１の表面３２０は幅Ｗに沿って湾曲していてよく、その一方で第２の表面３２２は、幅Ｗに沿って平坦であってもよい。いくつかの実施形態において、第２のレンズ３０６は、その全長に沿って湾曲した表面を有していてよい。いくつかの実施形態において、第２のレンズ３０６は、一部分において湾曲しているが別の部分においては平坦な表面を有していてよい。平坦な部分は、視覚状態を矯正するために虚像光１０２を修正しない非矯正部分として使用されてよい。いくつかの実施形態において、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６は、向かい合う相補的な（たとえば、３次関数のプロファイルをもつ）屈折表面と反対に向く平面とを有するアルバレスレンズ（Ａｌｖａｒｅｚ ｌｅｎｓｅｓ）またはローマンレンズ（Ｌｏｈｍａｎｎ ｌｅｎｓｅｓ）であってよい。たとえば、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６の反対の表面（互いに離れる方を向く表面）は、実質的に平面を有していてよく、その一方で、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６の向かい合う表面（互いに面する表面）は、互いに逆の、相補的な曲線プロファイルを有していてよい。

【0030】

第１のレンズ３０４および／または第２のレンズ３０６は、近視および遠視を含むことがある視覚状態の第１のセットを矯正するために、それぞれ軸線３１０および３１２に沿って選択的に動かされてよい。レンズのセット３０２は、第１のアクチュエータ３２２を含んでいてよく、この第１のアクチュエータ３２２は、第１のレンズ３０４に物理的に結合されていて、軸線３１０に沿って第１のレンズ３０４を動かすように構成されている。第１のアクチュエータ３２２は、図２に関して上で説明した第１の刺激２１４を受けた結果動かされてよく、たとえばダイヤル、ボタン、つまみなどに機械的な力が適用された結果、または第１のアクチュエータ３２２を動かすための電子信号を光学システム１１２が受信した結果、動かされてよい。レンズのセット３０２は、第２のアクチュエータ３２４も含んでいてよく、この第２のアクチュエータ３２４は、第２のレンズ３０６に物理的に結合されていて、軸線３１２に沿って第２のレンズ３０６を動かすように構成されている。第２のアクチュエータ３２４は、第１のアクチュエータ３２２と第１の刺激２１４との関係と同様に、刺激を受けた結果動かされてよい。第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３２４は、互いに独立して動かされてよい。したがって、第１のアクチュエータ３２２は、第２のレンズ３０６に対して第１のレンズ３０４を動かしてよく、第２のアクチュエータ３２４は、第１のレンズ３０４に対して第２のレンズ３０６を動かしてよい。第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６は、視覚状態を矯正する光学特性を提供するように、互いに対して動かされてよい。いくつかの実施形態において、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６のうちの一方のレンズは固定されていてよく、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６のうちの他方のレンズは、固定されたレンズに対して調整可能である。

【0031】

第１のレンズ３０４と第２のレンズ３０６は、虚像光１０２の光路１２６に沿って位置合わせされて、視覚状態の第１のセットのうちの１つまたは複数を矯正してよい。たとえば、第１のレンズ３０４の第１の部分３０４ａは、第２のレンズ３０６の第１の部分３０６ａに位置合わせされて、近視を矯正してよい。別の例として、第１のレンズ３０４の第２の部分３０４ｂは、第２のレンズ３０６の第２の部分３０６ｂに位置合わせされて、遠視を矯正してよい。いくつかの実施形態において、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６の他の部分同士が位置合わせされて、レンズのセット３０２を非矯正状態に移行してよい。いくつかの例において、第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６の一部分同士が、ユーザ１０４の光学処方に適合するように光路１２６に沿って位置合わせされてよい。たとえば、第１のレンズ３０４および第２のレンズは、レンズのセット３０２の屈折力（すなわち、ジオプトリ）を調整するように、互いに対して配置されてよい。いくつかの実施形態において、レンズのセット３０２は、光学処方の「球面」または屈折の部分に対応した矯正を実現してよい。レンズのセット３０２を構成するものとして２つのレンズしか図示および説明されていないが、レンズのセット３０２は、本開示の範囲から逸脱することなく、付加的なレンズを含んでもよい。

【0032】

図４Ａは、１つまたは複数の実施形態による、矯正部分のレンズのセット４０２の構成４００を示している。特に、レンズのセット４０２は、第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２のうちの、レンズのセット３０２以外の他方の矯正部分のレンズである。レンズのセット４０２は、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６を含んでおり、これらのレンズは、レンズのセット３０２の前か後ろのいずれかに、虚像光１０２の光路１２６に沿って連続して配置されている。第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６は、たとえば光路１２６に対して平行な方向から見たとき、実質的に円形の形状を有していてよい。光路１２６に沿って進む虚像光１０２の光線４０８は、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６の少なくとも一部分に入射し、それらを通過して進む。

【0033】

第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６は、光路１２６に平行な軸線を中心として、選択的に回転可能である。第１のレンズ４０４は、軸線３１０および軸線３１２に対して横断方向にある第１の軸線４１０を中心として回転可能である。第２のレンズ４０６も、軸線３１０および軸線３１２に対して横断方向にある第２の軸線４１２を中心として回転可能である。この実施形態において、第１の軸線４１０は、第２の軸線４１２と同軸である。いくつかの実施形態において、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６のうちの単一の一方のレンズは、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６のうちの他方のレンズに対して回転可能であってよい。そのような例では、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６のうちの他方は、回転不可能であってよい。いくつかの実施形態において、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６のそれぞれが、互いに対して回転可能である。

【0034】

第１のアクチュエータ４１４が、第１のレンズ４０４に物理的に結合されていて、第１の軸線４１０を中心として第１のレンズ４０４を選択的に回転させるように動作可能である。第２のアクチュエータ４１６が、第２のレンズ４０６に物理的に結合されていて、第２の軸線４１２を中心として第２のレンズ４０６を選択的に回転させるように動作可能である。例として、第１および第２のアクチュエータ４１４および４１６は、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６に関連付けられたギヤまたは歯にそれぞれ結合されて、アクチュエータにより力が適用されたことに応答してレンズを回転させてよい。第１および第２のアクチュエータ４１４および４１６は、第１および第２のレンズ４０４および４０６の特定の部分を光路１２６内にそれぞれ配置させて、光線４０８の属性を修正してよい。たとえば、レンズのセット４０２は、乱視などの、ユーザ１０４の視覚の光学収差を矯正するように、選択的に調整可能である。レンズのセット４０２は、光学処方の「円柱」および「軸」の部分の矯正を提供するように調整可能であってよい。しかし、いくつかの実装形態では、レンズ４０２のセットは、光学処方の「球面」または屈折の部分の矯正を提供するように調整可能であってよい。

【0035】

第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６は、アルバレスレンズまたはローマンレンズであってよい（アルバレスローマンレンズとして知られていることもある）。いくつかの実施形態において、アルバレスレンズまたはローマンレンズは、その光学表面から見たとき円形の形状を有している。いくつかの実施形態において、アルバレスレンズは、その光学表面から見たとき、矩形の形状を有している。本明細書に記載のコントローラは、本明細書において説明するように、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６の一部分を光路１２６に配置して光線４０８の属性を修正するよう、第１および第２のアクチュエータ４１４および４１６を動作させる。たとえば、第１のレンズお４０４および第２のレンズ４０６のうちの一方または両方がアルバレスレンズである実施形態において、第１のレンズ４０４と第２のレンズ４０６の相対位置は、ユーザ１０４の視覚状態を矯正する位相変化を光線４０８に生じさせるプロファイル（たとえば、円形プロファイル、円柱プロファイル、楕円プロファイル）を提供するように調整されてよい。

【0036】

図４Ｂは、図４Ａの線Ａ－Ａに沿った第１のレンズ４０４の前方平面図を示している。第１のレンズ４０４は、第１の軸線４１０を中心とした異なる角度位置または角度領域に異なる特性を有していてよい。第１のレンズ４０４の第２の表面４１８は、湾曲表面を形成するように第１のレンズ４０４の幅Ｗに沿って変化して、軸線４１０を中心とした異なる角度位置において異なる光学収差矯正を提供してよい。たとえば、第２の表面４１８は、軸線４１０を中心とした異なる角度位置に沿って、非対称であってよい。図４Ｂに示してあるように、たとえば第１のレンズ４０４は、複数の領域４２０を有していてよく、これらの領域４２０のそれぞれの中央は、軸線４１０を中心とした異なる角度位置θにある。それぞれの領域４２０は、ユーザ１０４の目または視覚の光学収差に対して、乱視の矯正などの異なる矯正を適用するための異なる光学特性を有していてよい。たとえば、第１の領域４２０ａの中央は、角度位置θ_１であり、第２の領域４２０ｂの中央は、角度位置θ_２であるなど、最大Ｎ個の領域がある。それぞれの領域４２０は、他の領域４２０と混在しないものとして図４Ｂに示されているが、これは単に説明を目的としており、限定を意図するものではない。領域４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ・・・４２０Ｎは、少なくともいくつかの実施形態において、互いに重なってもよい。

【0037】

図４Ｂにおいて、第１のレンズ４０４の角度位置はθ_１であり、それにより虚像光の光線４０８の光路１２６は、第２の領域４２０ｂを通る。したがって、光線４０８の属性は、少なくとも部分的に、第２の領域４２０ｂの光学収差矯正特性に応じて修正される。第１のアクチュエータ４１４は、第２の領域４２０ｂとは異なる領域を光線４０８の光路１２６が通るように第１のレンズ４０４を選択的に回転させて、異なる光学収差矯正を提供してよい。それぞれの領域４２０は、他の領域４２０において光線４０８が屈折する角度とは異なる角度で、虚像光１０２の光線４０８を屈折させてよい。第１のレンズ４０４の、第２の表面４１８と反対の第１の表面４２２は、第２の表面４１８とは異なる形状を有していてよく、たとえば、第１の表面４２２は平坦または平面であってよく、それにより第１のレンズ４０４に入った光線４０８は屈折されない。

【0038】

第２のレンズ４０６は、第１のレンズ４０４と同様または同一の円形の形状で、光路１２６に対して平行な方向から見たとき円形の形状を有していてよい。第２のレンズ４０６は、第１のレンズ４０４から放出された光線４０８を受信する第１の表面４２４と、光線４０８を放出する第２の表面４２６とを有していてよい。第１の表面４２４は、第１のレンズ４０４の第２の表面４１８と同様または同じであってよい。つまり、第１の表面４２４は、湾曲表面を形成するように第２のレンズ４０６の幅Ｗに沿って変化していて、軸線４１２を中心とした異なる角度位置において異なる光学収差矯正を提供して、第１のレンズ４０４に関して説明したのと同様に、虚像光１０２の光線４０８を屈折させてよい。いくつかの実施形態において、第２のレンズ４０６の第１の表面４２４は、第２の表面４１８に対して相補的であってよく、それにより第２の表面４１８および第１の表面４２４は、間に空間が存在しない状態で互いに接触して配置されてよい。いくつかの実施形態において、第２のレンズ４０６の第２の表面４２６は、そこに入射した虚像光１０２の光線４０８を屈折させない平坦または平面の形状を有していてよい。第１のレンズ４０４に関して上で説明したように、第２のアクチュエータ４１６は、ユーザ１０４の視覚の光学収差を矯正するための特定の角度位置に対応した第１の表面４２４の領域に光学軸１２６を位置合わせさせるように、第２のレンズ４０６を選択的に回転させてよい。

【0039】

第１のアクチュエータ４１４および第２のアクチュエータ４１６は、ユーザ１０４の視覚に対する所望の光学収差矯正を達成するために、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６を互いに協調させてそれぞれ回転させてよい。第１のレンズ４０４の角度位置θおよび第２のレンズ４０６の角度位置θは、ユーザ１０４の視覚の乱視を補償する光学矯正を虚像光１０２に提供するように調整されてよい。光学矯正は、ユーザ１０４の目の球面屈折力、円柱屈折力、および軸を示す光学処方に対応していてよい。第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６は、乱視の矯正以外の光学矯正の他の指標に適合するように、協調して動作してよい。さらに、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６の角度位置θは、乱視などの視覚状態に対してレンズのセット４０２が光学矯正を提供しないように、調整されてよい。

【0040】

いくつかの実施形態において、レンズのセット４０２は、３つ以上のレンズを含んでいてよい。たとえば、レンズのセットは、第１のレンズ４０４と第２のレンズ４０６との間に配置された１つまたは複数の付加的レンズを含んでいてよい。１つまたは複数の付加的レンズはそれぞれ、レンズの幅Ｗに沿って変化した曲率を有する光学表面を、片面または両面に有していてよい。別の例として、第１および第２のレンズ４０４および４０６と同様または同一のレンズの対が、光路１２６に沿ってレンズ４０４および４０６の前または後に提供されてよい。１つまたは複数の付加的レンズは、レンズを選択的に回転させて光路が通って延びるレンズの領域を調整するための、それらのレンズに関連付けられたアクチュエータを有していてよい。

【0041】

図５Ａおよび図５Ｂは、１つまたは複数の実施形態による、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６の構成５００を示している。構成５００の第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６は、第１のレンズ４０４の軸線４１０が、第２のレンズ４０６の軸線４１２と同軸ではないことを除き、構成４００と同じサイズおよび形状を有している。いくつかの実施形態において、光学収差矯正の属性を調整するために、第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６のうちの片方または両方が、光路１２６に対して横断方向の軸線に沿って可動であってよい。

【0042】

図６は、１つまたは複数の実施形態による、ＨＭＤ１００の外部６００を示している。
ＨＭＤ１００は、本体１１６に取り付けられたストラップのセット６０２を含んでいる。ストラップのセット６０２は、ユーザ１０４の頭部にＨＭＤ１００を選択的かつ確実に取り付けて視覚的コンテンツを視認するために使用可能である。本体１１６は、ＨＭＤ１００の様々な態様を制御するための制御パネル６０４を含んでいてよい。制御パネル６０４は、ユーザ１０４の視覚状態（たとえば、近視、遠視、乱視）向けに視覚的コンテンツを矯正するために、光学システム１１２の光学特性を制御するための１つまたは複数の入力デバイスを含んでいてよい。入力デバイスは、第１および第２のアクチュエータ３２２および３２４に結合されて、第１の軸線３１０および第２の軸線３１２に沿った第１のレンズ３０４および第２のレンズ３０６の位置をそれぞれ制御してよい。入力デバイスは、第１のアクチュエータ４１４および第２のアクチュエータ４１６に結合されて、第１の軸線４１０および第２の軸線４１２を中心とした第１のレンズ４０４および第２のレンズ４０６の角度位置をそれぞれ制御してよい。

【0043】

入力デバイスは、対応するレンズに機械的に結合され、それらを制御するように構成された機械的デバイスであってよい。たとえば、入力デバイスは、対応するレンズのアクチュエータに、たとえばギヤまたはシャフトを介して機械的にリンクされたつまみまたはダイヤルであってよい。ユーザ１０４による機械的入力デバイスとの相互作用により、対応するアクチュエータに機械的な力が適用されて、レンズの位置が調整されてよい。入力デバイスは、対応するレンズに電気的に結合され、それらを制御するように構成された電気デバイスであってよい。例として、入力デバイスは、ユーザ１０４による相互作用に応答して、コントローラ宛てに電気信号を送信させてよく、コントローラがそれに応答して、対応するアクチュエータに制御信号を送信して、レンズの位置が調整されてよい。制御パネル６０４の電気的入力デバイスの非限定的な例は、英数字入力を提供するかメニューをナビゲートするためのキーのセットを有するキーパッド、または１つもしくは複数のアクチュエータを動作させるコントローラに電気的に結合されたダイヤルもしくはつまみを含む。外部６００は、光学システム１１２の現在の光学設定など、ＨＭＤ１００に関する情報を表示するためのディスプレイ６０６を含んでいてよい。いくつかの実施形態において、ディスプレイ６０６は、光学システム１１２を制御するためにユーザ１０４が相互作用できるタッチスクリーン入力デバイスであってよい。

【0044】

いくつかの実施形態において、ユーザは、虚像ディスプレイユニット１０６によって提示された視覚的コンテンツに関して、光学システム１１２の光学設定を調整してよい。たとえば、ＨＭＤ１００を着用しているユーザは、虚像ディスプレイユニット１０６によって表示されたメニューまたは他の視覚的コンテンツに応じて、制御パネル６０４または他の入力デバイス（たとえば、手持ち式コントローラ、マウス、キーボード）と相互作用して、光学設定を調整してよい。一例として、ユーザは、制御パネル６０４または他の入力デバイスを介してメニューをナビゲートし、ユーザ入力を提供してよく、それに応答して、そのユーザ入力により、光学システム１１２の光学設定が変更されてよい。別の例として、ＨＭＤ１００は、ユーザ１０４により知覚された視覚的コンテンツに関するユーザ入力にリアルタイムに応答して、光学システム１１２の光学設定を調整してよい。テストパターンなどの視覚的コンテンツを虚像ディスプレイユニット１０６に表示させ、視覚的コンテンツの明瞭性に関する入力を提供するようユーザを促す視覚的テストを、ユーザはＨＭＤ１００において開始してよい。入力を受信した結果、ＨＭＤ１００は、視覚的コンテンツの明瞭性を改善してユーザ１０４の体験を向上させるように、光学システム１１２の光学設定を自動的に調整してよい。

【0045】

図７は、１つまたは複数の実施形態による、ＨＭＤ１００の様々な部分の相互接続を示すブロック図７００である。ＨＭＤ１００は、１つまたは複数のプロセッサ７０４とメモリ７０６とを備えるコントローラ７０２を含んでおり、メモリ７０６は、１つまたは複数のプロセッサ７０４によって実行された結果、本明細書に記載の１つまたは複数の動作をＨＭＤ１００に実行させる命令のセットを記憶している。非限定的な説明例として、メモリ７０６は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでいてよく、ソリッドステートメモリまたはハードディスクドライブの形態であってよい。また、ＨＭＤ１００は、コントローラ７０２に電気的に結合された、外部デバイスとの通信を送信および受信するための通信インターフェース７０８を含んでいる。通信インターフェース７０８は、ネットワークルータまたはコンピューティングデバイス（たとえば、ラップトップ、デスクトップ、タブレット、モバイルデバイス）などの外部デバイスに、およびそれらの外部デバイスから、通信を無線で送信および受信するＷｉ－Ｆｉ（登録商標）トランシーバ、セルラートランシーバ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）トランシーバなどの１つまたは複数の無線トランシーバを含んでいてよい。通信インターフェース７０８は、外部デバイスとの有線通信のために、ユニバーサルシリアルバスポート、ネットワークインターフェースポートなどの有線通信ポートを含んでいてもよい。

【0046】

ＨＭＤ１００は、コントローラ７０２に電気的に結合された、ＨＭＤ１００にユーザ入力を提供するための入力デバイスのセット７１０を含んでいてよい。入力デバイスのセット７１０のうちの１つまたは複数は、ＨＭＤ１００の外部６００に、たとえば制御パネル６０４の一部として提供されてよい。コントローラ７０２は、虚像ディスプレイユニット１０６および／または含まれている場合にはディスプレイ６０６にも電気的に結合され、それらを制御するように構成されていてよい。いくつかの実施形態において、コントローラ７０２は、虚像ディスプレイユニット１０６を介して虚像光１０２を生成するための、１つまたは複数のグラフィックスプロセッシングユニットを含んでいてよい。

【0047】

コントローラ７０２は、光学システム１１２に電気的に結合されており、本明細書に記載したように、光学システム１１２を制御してその光学特性を調整するように構成されている。特に、コントローラ７０２は、左側光学サブシステム１３０ｌの第１の矯正部分７１２、左側光学サブシステム１３０ｌの第２の矯正部分７１４、右側光学サブシステム１３０ｒの第１の矯正部分７１６、および右側光学サブシステム１３０ｒの第２の矯正部分７１８に電気的に結合されており、これらを制御するように構成されている。第１の矯正部分７１２および７１６は、レンズのセット３０２およびレンズのセット４０２のうちの一方を含んでおり、第２の矯正部分７１４および７１８は、レンズのセット３０２およびレンズのセット４０２のうちの他方を含んでいる。

【0048】

コントローラ７０２は、矯正部分７１２、７１４、７１６、および７１８のアクチュエータ７２０に電気的に結合されて、光学システム１１２のレンズ７２２の位置を制御する。具体的には、コントローラ７０２は、アクチュエータ７２０に信号（たとえば、制御信号）を送信して、それに結合されたレンズ７２２の移動または回転をアクチュエータ７２０に行わせる。上に記載したように、レンズ７２２の位置（たとえば、横方向のオフセット、角度位置θ）は、第１の矯正部分７１２および７１６ならびに／または第２の矯正部分７１４および７１８の光学特性を修正するように制御されてよい。コントローラ７０２は、入力を受信したことに応答して、光学サブシステム１１２を制御するための信号を送信してよい。たとえば、コントローラ７０２は、入力デバイス７１０を介して提供された入力を受信したことに応答して、光学システム１１２の光学特性を調整してよい。別の例として、コントローラ７０２は、通信インターフェース７０８を介して入力を受信したことに応答して、光学システム１１２の光学特性を調整してもよい。

【0049】

コントローラ７０２によって受信された入力は、特定の形式を有していてよい。入力は、右目用の処方および／または左目用の処方を示してよい。それぞれの目ごとに、入力は、屈折力または球面力（ＳＰＨまたはＳとして示されることもある）、円柱力（ＣＹＬまたはＣとして示されることもある）、および／または軸（通常は０～１８０）を示してよい。入力は、左側光学サブシステム１３０ｌおよび右側光学サブシステム１３０ｒのための入力を含んでもよい。

【0050】

光学サブシステム１１２の光学設定の調整は、ユーザ１０４により提供されるフィードバックを通してリアルタイムで調整されてよい。コントローラ７０２は、光学システム１１２の光学設定に対して実施すべき調整を決定するためのテストを開始してよい。テストは、テストパターンまたは詳細な視像などの特定の視覚的コンテンツを、虚像ディスプレイユニット１０６に表示させること、および入力デバイス７１０または制御パネル６０４を介したフィードバックを提供するようユーザを促すことを含んでよい。ユーザ１０４は、視覚的コンテンツの外観（たとえば、テキスト、画像）が不明瞭に見えることを示すフィードバックを提供してよい。コントローラ７０２は、光学システム１１２の光学設定を調整し、視覚的コンテンツの外観の明瞭性が調整により改善されたかどうかをユーザ１０４に質問してよい。この工程は、視覚的コンテンツの明瞭性にユーザ１０４が満足するまで繰り返されてよい。テストは、入力デバイス７１０または制御パネル６０４を介してユーザ１０４からユーザ入力を受信したことに応答して、実施されてよい。

【0051】

通信インターフェース７０８を介した入力は、ユーザ相互作用の結果としてデバイス（たとえば、ラップトップ、デスクトップ、モバイルデバイス、コントローラ）によって提供されてよい。虚像光１０２を修正してユーザ１０４の視覚状態を矯正するための光学特性を示すかそれを表す情報を含む通信を、コンピューティングデバイスに送信させるために、ユーザが相互作用することが可能な命令のセット（たとえば、アプリケーション、プログラム）を、コンピューティングデバイスは含んでいてよい。上に記載したように、ユーザは、医療従事者によって提供された、所定の形式を有していることがある処方としての入力を、入力デバイス７１０またはコンピューティングデバイスに入力してよい。

【0052】

コントローラ７０２は、入力デバイス７１０または通信インターフェース７０８から入力を受信したことに応答して、アクチュエータ７２０に送信する信号を決定してよい。プロセッサ７０４のうちの１つまたは複数は、たとえばメモリ７０６に記憶された、対応するアクチュエータ７２０に送信すべき制御信号を示すデータ構造にアクセスしてよい。データ構造は、特定のアクチュエータ７２０に送信すべき対応する出力（すなわち制御信号）に入力データが関連付けられているアレイ、ルックアップテーブル、または他の参照構造であってよい。いくつかの実装形態において、コントローラ７０２は、光学システム１１２の現在の状態（たとえば、アクチュエータ７２０の現在の状態）を示す情報をメモリ７０６に記憶してよく、これらの情報から、コントローラ７０２は、受信した入力に適合するようにアクチュエータ７２０に対する調整を行うことを決定してよい。

【0053】

いくつかの実施形態において、ＨＭＤ１００は、ユーザの目１０５ｌおよび１０５ｒの視覚状態を検出し、検出の結果、光学システム１１２を自動的に調整するように構成されてよい。そのような実施形態では、ＨＭＤ１００は１つまたは複数のセンサ７２４を含んでいてよく、これらのセンサは、ユーザの目１０５ｌおよび１０５ｒに関する情報を検出して測定値をコントローラ７０２に提供し、コントローラ７０２は、それに応じて光学システム１１２を調整する。ＨＭＤ１００は、情報を取得するためにセンサ７２４に関連して使用するための、コントローラ７０２に結合された１つまたは複数の発光要素７２６も含んでいてよい。発光要素７２６は、センサ７２４により光が反射されかつ受信されるように、ある角度の、特定の特性（たとえば、周波数、強度）を有する光を放出してよい。センサ７２４は、ユーザの目から検出した光に基づき、ユーザの目についての情報を決定してよい。ユーザ１０４の目に関する情報が決定された結果、コントローラ７０２は、それに応じて光学システム１１２の光学特性を調整してよい。そのような情報は、角膜のトポロジを示す情報を含んでよく、この情報をコントローラ７０２が処理して、光学システム１１２を調整するためにアクチュエータ７２０に送信すべき制御信号が決定され、それにより、ユーザ１０４は虚像光１０２を視覚的コンテンツとして解像できるようになる。

【0054】

図８は、ＨＭＤ８００に選択的に組み込み可能で取り外し可能な光学サブシステム８０２を有するＨＭＤ８００の実施形態を示している。特に、ＨＭＤ８００は空洞８０４を有しており、この空洞８０４は、前部分８０６と視認部分８０８との間に設けられており、光学サブシステム８０２を受けるようにサイズ設定および形状設定されている。光学システム８０２は、空洞８０４にぴったり嵌まるようにサイズ設定および形状設定された本体８１０を有している。光学システム８０２は、左側および右側の光学サブシステム１３０ｌおよび１３０ｒ（図１）を収容しており、それぞれの光学サブシステムが、本明細書に記載の第１の矯正部分２１０および第２の矯正部分２１２の一方または両方を備えている。ＨＭＤ８００は、その中に本体８１０が挿入されると、光学システム８０２を確実かつ選択的に保持するように構成されている。本体８１０は、空洞８０４に挿入されると、たとえば空洞８０４内の対応する特徴部に係合して光学サブシステム１１２を保持する固定具または他の特徴部８１２を有していてよい。ＨＭＤ８００は、いくつかの実装形態において、ドアのセット８１４を有していてよく、このドアのセット８１４は、光学システム８０４の挿入を可能にするように開くが、そうでない場合には閉じた状態に維持されて、埃および破片がＨＭＤ８００に入るのを防止する。

【0055】

本体８１０の前側８１６は、上で説明したように、虚像ディスプレイユニット１０６から虚像光１０２を受信するための受信部分２０２を含んでいる。本体８１０の後ろ側８１８は、ユーザ１０４による視認のために、矯正された虚像光１１４を放出するための左側および右側の放出部分２０６ｌおよび２０６ｒを含んでいる。光学サブシステム８１２は、外部表面に露出した１つまたは複数の電気接点８２０を有していてよく、この電気接点８２０は、空洞８０４内の対応する電気接点と係合して電気接続を確立するようにサイズ設定および形状設定されており、この電気接続を通して、信号および電力が光学システム８０２のアクチュエータに伝送される。

【0056】

いくつかの実施形態において、光学システム８０２は、コントローラ７０２から独立した、アクチュエータ７２０に制御信号を送信するためのコントローラを含んでいてよい。光学システム８０２の独立コントローラは、コントローラ７０２または通信インターフェース７０８から信号または情報を受信し、受信したその信号または情報に応じて、左側および右側の光学サブシステム１３０ｌおよび１３０ｒの光学特性を調整してよい。いくつかの例において、制御パネル６０４に関して上で説明したように、ユーザ１０４は、ＨＭＤ８００の外部に設けられた入力デバイス８２２と相互作用して、光学特性を調整してよい。

【0057】

いくつかの実施形態において、電気接点８２０の代わりにまたは電気接点８２０に加えて、光学サブシステム８１２は、左側および右側の光学サブシステム１３０ｌおよび１３０ｒの光学設定を選択的に調整するための機械的インターフェース（たとえば、ダイヤル、つまみ）を含んでいてよい。機械的インターフェースは、光学設定を調整するためにユーザによって操作可能であってよい。いくつかの実施形態において、機械的インターフェースは、空洞８０４内の対応する機械的インターフェースと連動してよい。ユーザは、制御パネル６０４と相互作用してよく、この制御パネル６０４は、空洞内の対応する機械的インターフェースを光学システム８０２の機械的インターフェースと相互作用させて、光学設定を調整してよい。

【0058】

上で説明した様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書において言及しかつ／または出願データシートに列挙した米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、および非特許文献は全て、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。これらの様々な特許、出願、および出版物の概念を使用してさらなる実施形態を提供するために、必要であれば実施形態の態様は修正されてもよい。

【0059】

上記の詳細な説明に鑑み、上記その他の変更が実施形態に加えられてもよい。全体的に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、本明細書および特許請求の範囲において開示された特定の実施形態に特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲に権利付与される等価物の全範囲とともに、あらゆる可能な実施形態を含むものと解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は、本開示によって限定されない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】