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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-04
(54)【発明の名称】二重波長による眼撮像
(51)【国際特許分類】
A61B 3/113 20060101AFI20230328BHJP
A61B 3/11 20060101ALI20230328BHJP
G02B 27/02 20060101ALN20230328BHJP
【ＦＩ】
A61B3/113
A61B3/11
G02B27/02 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022534174
(86)(22)【出願日】2021-01-22
(85)【翻訳文提出日】2022-07-27
(86)【国際出願番号】 US2021014693
(87)【国際公開番号】W WO2021167748
(87)【国際公開日】2021-08-26
(31)【優先権主張番号】16/796,736
(32)【優先日】2020-02-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515046968
【氏名又は名称】メタ プラットフォームズ テクノロジーズ， リミテッド ライアビリティ カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110002974
【氏名又は名称】弁理士法人Ｗｏｒｌｄ ＩＰ
(72)【発明者】
【氏名】ハツィリアス， カロル コンスタンティン
(72)【発明者】
【氏名】チャン， チー
(72)【発明者】
【氏名】リャオ， クリストファー ユアン－ティン
(72)【発明者】
【氏名】シャーマ， ロビン
(72)【発明者】
【氏名】ウーダーカーク， アンドリュー ジョン
【テーマコード（参考）】
2H199
4C316
【Ｆターム（参考）】
2H199CA04
2H199CA12
2H199CA25
2H199CA30
2H199CA53
2H199CA62
2H199CA67
2H199CA69
2H199CA92
2H199CA96
4C316AA01
4C316AB06
4C316AB16
4C316FC04
4C316FY02
4C316FY04
4C316FY05
4C316FY10
4C316FZ03
(57)【要約】
第１の不可視光波長および第２の不可視光波長で眼が照明される。第１の不可視光波長を有する第１の反射光から第１の眼球画像が捕捉され、第２の不可視光波長を有する第２の反射光から第２の眼球画像が捕捉される。
【選択図】図８
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の近赤外光を眼領域に向けて放出するように構成された第１の照明器と、第２の近赤外光を前記眼領域に放出するように構成された第２の照明器であって、前記第２の近赤外光が前記第１の近赤外光とは異なる波長である、第２の照明器と、
カメラモジュールと、
近眼光学素子であって、
可視シーン光を前記眼領域に通過させ、前記眼領域から反射する前記第１の近赤外光を前記カメラモジュールに方向付けするように構成された第１のコンバイナ層、および
前記可視シーン光を前記眼領域に通過させ、前記眼領域から反射する前記第２の近赤外光を前記カメラモジュールに方向付けするように構成された第２のコンバイナ層
を備える近眼光学素子と
を含む、近眼撮像システム。
【請求項2】
前記カメラモジュールが、前記第１の近赤外光の第１の眼球画像を捕捉するように構成され、前記第２の近赤外光の第２の眼球画像を捕捉するように構成され、前記カメラモジュールが、前記第１の近赤外光および前記第２の近赤外光以外の光を除外するように構成され、好ましくは、前記カメラモジュールが、前記カメラモジュールの第１の画素を覆う第１のフィルタであって、前記第１のフィルタが、前記第１の近赤外光を通過させ、かつ他の光を阻止し、前記第１の眼球画像が前記第１の画素によって生成される、第１のフィルタと、
前記カメラモジュールの第２の画素を覆う第２のフィルタであって、前記第２のフィルタが、前記第２の近赤外光を通過させ、かつ他の光を阻止し、前記第２の眼球画像が前記第２の画素によって生成される、第２のフィルタと
を含み、または好ましくは、
第１の期間に前記第１の照明器を選択的に有効化するように構成され、前記第１の期間とは異なる第２の期間に前記第２の照明器を選択的に有効化するように構成された、処理論理
をさらに含み、
前記カメラモジュールが、前記第１の期間中に前記第１の眼球画像を捕捉するように構成され、前記第２の期間中に前記第２の眼球画像を捕捉するように構成される、請求項１に記載の近眼撮像システム。
【請求項3】
前記第１のコンバイナ層および前記第２のコンバイナ層のうちの少なくとも一方がホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を含む、請求項１または２に記載の近眼撮像システム。
【請求項4】
前記第１のコンバイナ層が、第１の角度で入射する前記第１の近赤外光を前記カメラモジュールに選択的に方向付けし、前記第２のコンバイナ層が、第２の角度で入射する前記第２の近赤外光を前記カメラモジュールに選択的に方向付けし、好ましくは、前記第１の角度が前記第２の角度より少なくとも１０度大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の近眼撮像システム。
【請求項5】
前記第１の照明器および前記第２の照明器が、前記近眼光学素子のユーザの眼の視野（ＦＯＶ）内にある前記近眼光学素子の照明層上に位置する視野内照明器である、請求項１から４のいずれか一項に記載の近眼撮像システム。
【請求項6】
前記第１の照明器および前記第２の照明器が、マイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）、エッジ発光ＬＥＤ、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオード、またはスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の近眼撮像システム。
【請求項7】
前記第１の近赤外光が約８５０ｎｍを中心とし、前記第２の近赤外光が約９４０ｎｍを中心とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の近眼撮像システム。
【請求項8】
第１の不可視波長を有する第１の光を眼領域に向けて放出するように構成された第１の照明器と、第２の不可視波長を有する第２の光を前記眼領域に放出するように構成された第２の照明器であって、前記第１の不可視波長が前記第２の不可視波長とは異なる、第２の照明器と、
可視シーン光を前記眼領域に通過させ、前記眼領域から反射する前記第１の光をカメラモジュールに方向付けするように構成された第１のコンバイナ層と、
前記可視シーン光を前記眼領域に通過させ、前記眼領域から反射する前記第２の光を前記カメラモジュールに方向付けするように構成された第２のコンバイナ層と
を備える、近眼光学素子。
【請求項9】
前記第１のコンバイナ層が、第１の角度で入射する前記第１の光を前記カメラモジュールに選択的に方向付けし、前記第２のコンバイナ層が、第２の角度で入射する前記第２の光を前記カメラモジュールに選択的に方向付けする、請求項１８に記載の近眼光学素子。
【請求項10】
前記第１のコンバイナ層および前記第２のコンバイナ層のうちの少なくとも一方がホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を含む、請求項８または９に記載の近眼光学素子。
【請求項11】
前記第１の照明器および前記第２の照明器が、前記近眼光学素子のユーザの眼の視野（ＦＯＶ）内にある前記近眼光学素子の照明層上に位置する視野内照明器である、請求項８から１０のいずれか一項に記載の近眼光学素子。
【請求項12】
前記第１の照明器および前記第２の照明器が、マイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）、エッジ発光ＬＥＤ、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオード、またはスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載の近眼光学素子。
【請求項13】
第１の不可視光波長で眼を照明することと、前記第１の不可視光波長とは異なる第２の不可視光波長で前記眼を照明することと、
前記第１の不可視光波長を有する第１の反射光から第１の眼球画像を捕捉することと、
前記第２の不可視光波長を有する第２の反射光から第２の眼球画像を捕捉することと
を含む近眼立体撮像の方法であって、前記第１の眼球画像および前記第２の眼球画像が、前記第１の不可視光波長および前記第２の不可視光波長以外の光を除外するように構成されたカメラで捕捉される、近眼立体撮像の方法。
【請求項14】
前記第１の眼球画像および前記第２の眼球画像に基づいて眼追跡位置を特定することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
第１の視野内照明器が前記第１の不可視光波長を放出し、第２の視野内照明器が前記第２の不可視光波長を放出し、前記第１の視野内照明器および前記第２の視野内照明器が、ユーザの視野（ＦＯＶ）内に位置する近眼光学素子に含まれ、かつ／または好ましくは、前記第１の不可視光波長が眼領域を照明している間、および前記第２の不可視光波長が前記眼領域を照明していない間に、前記第１の眼球画像が前記カメラによって捕捉され、前記第２の不可視光波長が前記眼領域を照明している間、および前記第１の不可視光波長が前記眼領域を照明していない間に、前記第２の眼球画像が前記カメラによって捕捉され、かつ／または好ましくは、前記第１の眼球画像および前記第２の眼球画像の捕捉を捕捉する前記カメラが、
前記カメラの第１の画素を覆う第１のフィルタであって、前記第１のフィルタが、前記第１の不可視光波長を通過させ、かつ他の光を阻止し、前記第１の眼球画像が前記第１の画素によって生成される、第１のフィルタと、
前記カメラの第２の画素を覆う第２のフィルタであって、前記第２のフィルタが、前記第２の不可視光波長を通過させ、かつ他の光を阻止し、前記第２の眼球画像が前記第２の画素によって生成される、第２のフィルタと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、２つの異なる波長を有する１つまたは複数の眼の立体撮像を対象とする。
【背景技術】
【0002】
眼の画像を捕捉することは、様々な状況において有用である。眼の画像を分析して、眼の位置、瞳孔のサイズ、および／または眼が注視している場所を特定することができる。眼撮像システムは、眼の撮像の速度および精度に関して異なる。いくつかの眼撮像システムは、正確に動作するために広範な較正を必要とする。眼撮像の較正時間もしくは複雑さを低減または排除することが望ましい。眼撮像システムの速度および精度も改善される可能性がある。
【発明の概要】
【0003】
本発明の一態様によれば、第１の近赤外光を眼領域に向けて放出するように構成された第１の照明器と、第２の近赤外光を眼領域に放出するように構成された第２の照明器であって、第２の近赤外光が第１の近赤外光とは異なる波長である、第２の照明器と、カメラモジュールと、近眼光学素子であって、可視シーン光を眼領域に通過させ、眼領域から反射する第１の近赤外光をカメラモジュールに方向付けするように構成された第１のコンバイナ層、および可視シーン光を眼領域に通過させ、眼領域から反射する第２の近赤外光をカメラモジュールに方向付けするように構成された第２のコンバイナ層を備える近眼光学素子とを含む、近眼撮像システムが提供される。
【0004】
いくつかの実施形態では、カメラモジュールは、第１の近赤外光の第１の眼球画像を捕捉するように構成され、第２の近赤外光の第２の眼球画像を捕捉するように構成され得、カメラモジュールは、第１の近赤外光および第２の近赤外光以外の光を除外するように構成される。
【0005】
いくつかの実施形態では、カメラモジュールは、カメラモジュールの第１の画素を覆う第１のフィルタであって、第１のフィルタが、第１の近赤外光を通過させ、かつ他の光を阻止し、第１の眼球画像が第１の画素によって生成される、第１のフィルタと、カメラモジュールの第２の画素を覆う第２のフィルタであって、第２のフィルタが、第２の近赤外光を通過させ、かつ他の光を阻止し、第２の眼球画像が第２の画素によって生成される、第２のフィルタとを含み得る。
【0006】
いくつかの実施形態では、近眼撮像システムは、第１の期間に第１の照明器を選択的に有効化するように構成され、第１の期間とは異なる第２の期間に第２の照明器を選択的に有効化するように構成された、処理論理をさらに含み得、カメラモジュールは、第１の期間中に第１の眼球画像を捕捉するように構成され、第２の期間中に第２の眼球画像を捕捉するように構成される。
【0007】
いくつかの実施形態では、第１のコンバイナ層および第２のコンバイナ層のうちの少なくとも一方は、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を含み得る。
【0008】
いくつかの実施形態では、第１のコンバイナ層は、第１の角度で入射する第１の近赤外光をカメラモジュールに選択的に方向付けし得、第２のコンバイナ層は、第２の角度で入射する第２の近赤外光をカメラモジュールに選択的に方向付けする。
【0009】
いくつかの実施形態では、第１の角度は、第２の角度より少なくとも１０度大きい場合がある。
【0010】
いくつかの実施形態では、第１の照明器および第２の照明器は、近眼光学素子のユーザの眼の視野（ＦＯＶ）内にある近眼光学素子の照明層上に位置する視野内照明器であり得る。
【0011】
いくつかの実施形態では、第１の照明器および第２の照明器はマイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）、エッジ発光ＬＥＤ、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオード、またはスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）のうちの少なくとも１つを含み得る。
【0012】
いくつかの実施形態では、第１の近赤外光は約８５０ｎｍを中心とし得、第２の近赤外光は約９４０ｎｍを中心とし得る。
【0013】
本発明のさらなる態様によれば、第１の不可視波長を有する第１の光を眼領域に向けて放出するように構成された第１の照明器と、第２の不可視波長を有する第２の光を眼領域に放出するように構成された第２の照明器であって、第１の不可視波長が第２の不可視波長とは異なる、第２の照明器と、可視シーン光を眼領域に通過させ、眼領域から反射する第１の光をカメラモジュールに方向付けするように構成された第１のコンバイナ層と、可視シーン光を眼領域に通過させ、眼領域から反射する第２の光をカメラモジュールに方向付けするように構成された第２のコンバイナ層とを備える、近眼光学素子が提供される。
【0014】
いくつかの実施形態では、第１のコンバイナ層は、第１の角度で入射する第１の光をカメラモジュールに選択的に方向付けし得、第２のコンバイナ層が、第２の角度で入射する第２の光をカメラモジュールに選択的に方向付けする。
【0015】
いくつかの実施形態では、第１のコンバイナ層および第２のコンバイナ層のうちの少なくとも一方は、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を含み得る。
【0016】
いくつかの実施形態では、第１の照明器および第２の照明器は、近眼光学素子のユーザの眼の視野（ＦＯＶ）内にある近眼光学素子の照明層上に位置する視野内照明器であり得る。
【0017】
いくつかの実施形態では、第１の照明器および第２の照明器が、マイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）、エッジ発光ＬＥＤ、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオード、またはスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）のうちの少なくとも１つを含み得る。
【0018】
本発明のさらなる態様によれば、第１の不可視光波長で眼を照明することと、第１の不可視光波長とは異なる第２の不可視光波長で眼を照明することと、第１の不可視光波長を有する第１の反射光から第１の眼球画像を捕捉することと、第２の不可視光波長を有する第２の反射光から第２の眼球画像を捕捉することとを含む近眼立体撮像の方法であって、第１の眼球画像および第２の眼球画像が、第１の不可視光波長および第２の不可視光波長以外の光を除外するように構成されたカメラで捕捉される、近眼立体撮像の方法が提供される。
【0019】
いくつかの実施形態では、方法は、第１の眼球画像および第２の眼球画像に基づいて眼追跡位置を特定することをさらに含み得る。
【0020】
いくつかの実施形態では、第１の視野内照明器は第１の不可視光波長を放出し得、第２の視野内照明器は第２の不可視光波長を放出し、第１の視野内照明器および第２の視野内照明器は、ユーザの視野（ＦＯＶ）内に位置する近眼光学素子に含まれる。
【0021】
いくつかの実施形態では、第１の不可視光波長が眼領域を照明している間、および第２の不可視光波長が眼領域を照明していない間に、第１の眼球画像がカメラによって捕捉され得、第２の不可視光波長が眼領域を照明している間、および第１の不可視光波長が眼領域を照明していない間に、第２の眼球画像がカメラによって捕捉される。
【0022】
いくつかの実施形態では、第１の眼球画像および第２の眼球画像の捕捉を捕捉するカメラは、カメラの第１の画素を覆う第１のフィルタであって、第１のフィルタが、第１の不可視光波長を通過させ、かつ他の光を阻止し、第１の眼球画像が第１の画素によって生成される、第１のフィルタと、カメラの第２の画素を覆う第２のフィルタであって、第２のフィルタが、第２の不可視光波長を通過させ、かつ他の光を阻止し、第２の眼球画像が第２の画素によって生成される、第２のフィルタとを含む。
【0023】
本発明の１つもしくは複数の態様または実施形態に組み込むのに適しているとして本明細書に記載されているいずれの特徴も、本開示の任意およびすべての態様ならびに実施形態にわたって一般化可能であると意図されることが理解されよう。本開示の説明、特許請求の範囲、および図面を考慮することにより、本開示の他の態様が当業者によって理解され得る。前述の概略的な説明および以下の詳細な説明は、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。
【0024】
本発明の非限定的かつ非網羅的な実施形態は、以下の図を参照して説明されており、同様の参照番号は、特に指定されない限り様々な図全体にわたって同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本開示の態様による、例示的なヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を示す図である。
【図2】本開示の一実施形態による、照明層を含む例示的な近眼光学素子の上面図である。
【図3】本開示の態様による、例示的な照明層を通した眼の正面図である。
【図4】本開示の態様による、第１の不可視照明光および第２の不可視照明光の例示的な光路を示す図である。
【図5】本開示の態様による、画像画素アレイを含む例示的な画像センサを示す図である。
【図6】本開示の態様による、カメラモジュールで使用され得る画像センサを示す図である。
【図7】本開示の態様による、カメラモジュールで使用され得る第２のフィルタが組み入れられた第１のフィルタを示す図である。
【図8】本開示の態様による、第１の不可視波長の第１の眼球画像と第２の不可視波長の第２の眼球画像とを含む結合画像をカメラモジュールが捕捉する、立体眼撮像システムを示す図である。
【図9A】本開示の態様による、カメラモジュールが第１の眼球画像および第２の眼球画像を異なる画像捕捉で捕捉する立体眼撮像システムを示す図である。
【図9B】本開示の態様による、システムの例示的な動作技法を図示する例示的なハイブリッド概略タイミング図である。
【図10】本開示の態様による、近眼立体撮像の例示的なプロセスを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本明細書には、二重波長による眼撮像の実施形態が記載されている。以下の説明では、実施形態の十分な理解を提供するために、具体的な詳細を多数記載している。しかしながら、本明細書に記載の技法が、具体的な詳細の１つもしくは複数なしに、または他の方法、構成要素、材料などを用いて実施され得ることが、当業者には認識されよう。他の例では、特定の態様を曖昧にすることを避けるために、よく知られた構造、材料、または動作については詳細に示すことも説明することもない。
【0027】
本明細書全体を通して「一実施形態」または「実施形態」に対する言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な場所での「一実施形態では」または「実施形態では」という句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方式で組み合わされる場合がある。
【0028】
本開示は、２つの異なる波長による、１つまたは複数の眼の立体撮像を対象とする。本開示の実施形態は、例えば、眼追跡を目的とするヘッドマウントデバイスを含む様々な状況で使用され得る。本開示の態様では、照明器の第１のアレイは、第１の近赤外光（例えば、８５０ｎｍ）を眼に向けて放出し、照明器の第２のアレイは、第２の近赤外光（例えば、９４０ｎｍ）を眼に向けて放出する。近眼光学素子内の光学コンバイナは、（眼から反射／散乱された）第１の近赤外光および（同様に眼から反射／散乱された）第２の近赤外光をカメラモジュールに方向付けするように構成され得、カメラモジュールは、（第１の近赤外光から）第１の眼球画像を生成し、（第２の近赤外光から）第２の眼球画像を生成する。第１の近赤外波長の第１の眼球画像および第２の近赤外波長の第２の眼球画像を分析することにより、特にｚ次元（深さ）において、より高精度の眼撮像が可能になり得る。この精度向上により、眼の追跡位置が改善され、眼位置追跡に関連する較正プロセスが削減または排除され得る。さらに、眼が注視している場所をより正確に定義するための眼の注視エリア（眼が注視している場所）の特定が、３分の１以下に低減し得る。これらの実施形態および他の実施形態を、図１～図１０に関連付けてより詳細に説明する。
【0029】
図１は、本開示の態様による、例示的なヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１００を示す。図１にはＨＭＤが図示されているが、本開示の実施形態は、ディスプレイを含まないヘッドマウントデバイスを含む様々な状況で使用されてもよい。ＨＭＤ１００の図示の例は、フレーム１０２、テンプルアーム１０４Ａおよび１０４Ｂ、ならびに近眼光学素子１１０Ａおよび１１０Ｂを含むものとして示されている。カメラモジュール１０８Ａおよび１０８Ｂは、それぞれテンプルアーム１０４Ａおよび１０４Ｂに結合されたものとして示されている。図１には、近眼光学素子１１０Ａの例の分解図も示されている。近眼光学素子１１０Ａは、任意選択の光学透明層１２０Ａ、照明層１３０Ａ、光学コンバイナ層１４０Ａ、およびディスプレイ層１５０Ａを含むものとして示されている。ディスプレイ層１５０Ａは、虚像をＨＭＤ１００のユーザの眼に方向付けするように構成された導波路１５８を含み得る。
【0030】
照明層１３０Ａは、複数の照明器１２６および１２７を含むものとして示されている。照明器１２６および１２７は、ＨＭＤ１００のユーザの視野（ＦＯＶ）内にあるため、「視野内」として説明されることがある。一実施形態では、視野内照明器１２６および１２７は、ユーザがＨＭＤのディスプレイを視聴するのと同じＦＯＶ内にあり得る。視野内照明器１２６および１２７は、ユーザが近眼光学素子１１０を通って伝播するシーン光１９１を介してＨＭＤ１００の外部環境を視聴するのと同じＦＯＶ内にあり得る。視野内照明器１２６および１２７は、近眼光学素子１１０Ａの中にわずかな閉塞をもたらし得るが、視野内照明器１２６および１２７、ならびにそれらの対応する電気的ルーティングは、知覚できないほど小さいか、またはＨＭＤ１００の装着者にとって微々たるものであり得る。さらに、視野内照明器１２６および１２７による閉塞は、人間の眼が焦点を合わせることができないように眼の近くに配置されることになり、したがって、視野内照明器１２６および１２７が目立たないように、または問題にならないようにするのに役立つ。いくつかの実施形態では、各視野内照明器１２６または１２７は、約２００×２００ミクロン未満の設置面積（またはサイズ）を有する。ＨＭＤ１００が使用者によって装着されているとき、視野内照明器１２６および１２７は、眼から１０ｍｍから３０ｍｍの間に配置され得る。いくつかの実施形態では、視野内照明器１２６および１２７は、使用者の眼から１５ｍｍから２５ｍｍの間に配置され得る。視野内照明器１２６および１２７は、眼領域に向かって不可視光を放出し得る。いくつかの実施形態では、不可視光は、近赤外光（例えば、７５０ｎｍ～１．５μｍ）であり得る。照明器１２６は、第１の不可視波長を放出し、照明器１２７は、第１の不可視波長とは異なる波長を有する第２の不可視波長を放出する。各視野内照明器１２６および１２７は、マイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）、エッジ発光ＬＥＤ、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオード、またはスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）であり得る。
【0031】
図１に示すように、ＨＭＤ１００をユーザの頭に固定するために、フレーム１０２が、テンプルアーム１０４Ａおよび１０４Ｂに結合される。例示的なＨＭＤ１００は、フレーム１０２ならびに／またはテンプルアーム１０４Ａおよび１０４Ｂに組み込まれた支持ハードウェアも含み得る。ＨＭＤ１００のハードウェアは、処理論理、データを送受信するための有線および／もしくは無線データインターフェース、グラフィックプロセッサ、ならびにデータおよびコンピュータ実行可能命令を記憶するための１つもしくは複数のメモリのうちのいずれかを含み得る。一例では、ＨＭＤ１００は、有線電力を受け取るように構成され得、かつ／または１つもしくは複数の電池によって電力供給されるように構成され得る。さらに、ＨＭＤ１００は、ビデオデータを含む有線および／または無線データを受信するように構成され得る。
【0032】
図１は、フレーム１０２に取り付けられるように構成された近眼光学素子１１０Ａおよび１１０Ｂを示す。いくつかの例では、近眼光学素子１１０Ａおよび１１０Ｂは、拡張現実または複合現実を容易にするためにユーザにとって透明に見える場合があり、その結果、ユーザは、環境から可視シーン光１９１を見ることができると同時に、ディスプレイ層１５０Ａを経由して自分の眼に方向付けされたディスプレイ光も受光することができる。さらなる例では、近眼光学素子１１０Ａおよび１１０Ｂのいくつかまたはすべては、仮想現実ヘッドセットに組み込まれ得、近眼光学素子１１０Ａおよび１１０Ｂの透明な性質によって、ユーザは、仮想現実ヘッドセットに組み込まれた電子ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、マイクロＬＥＤディスプレイなど）を見ることが可能になる。
【0033】
上記で述べたように、照明層１３０Ａの視野内照明器１２６および１２７は、不可視照明光を近眼光学素子１１０Ａの眼方向側１０９に向けて放出して、ユーザの眼を照明するように構成され得る。近眼光学素子１１０Ａは、光学コンバイナ層１４０Ａを含むものとして示されており、光学コンバイナ層１４０Ａは、照明層１３０Ａと近眼光学素子１１０Ａの裏側１１１との間に配置される。いくつかの態様では、光学コンバイナ１４０Ａは、ユーザの眼によって反射／散乱された第１の反射光（第１の照明器１２６によって放出される波長を有する）を受光し、第１の反射光をカメラモジュール１０８Ａに方向付けするように構成される。光学コンバイナ１４０Ａはまた、ユーザの眼によって反射／散乱された第２の反射光（第２の照明器１２７によって放出される波長を有する）を受光し、第２の反射光をカメラモジュール１０８Ａに方向付けするように構成され得る。光学コンバイナ１４０Ａは、第１の反射光を方向付けするように構成された第１の層と、第２の反射光を反射するように構成された第２の層とを有し得る。カメラモジュール１０８Ａは、図示の位置とは異なる位置に配置され得る。いくつかの態様では、光学コンバイナ１４０Ａは、近眼光学素子１１０Ａの裏側１１１に入射するシーン光１９１などの可視光（例えば、約４００ｎｍ～７００ｎｍ）を透過する。いくつかの例では、光学コンバイナ１４０Ａは、第１の反射光および第２の反射光をカメラモジュール１０８Ａに方向付けするための１つまたは複数のブラッグ格子を含み得る、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）または体積ホログラムとして構成され得る。いくつかの例では、光学コンバイナ１４０Ａは、他の偏光配向を通過させながら、特定の波長を有する入射光の特定の偏光配向をカメラモジュール１０８Ａに向かって（反射で）回折する偏光選択型体積ホログラム（別名、偏光体積ホログラム）を含む。
【0034】
ディスプレイ層１５０Ａは、ＨＭＤ１００の設計に応じて、１つまたは複数の他の光学素子を含み得る。例えば、ディスプレイ層１５０Ａは、電子ディスプレイによって生成されたディスプレイ光をユーザの眼に方向付けするための導波路１５８を含み得る。いくつかの実装形態では、電子ディスプレイの少なくとも一部分は、ＨＭＤ１００のフレーム１０２に含まれる。電子ディスプレイは、ディスプレイ光を生成するための、ＬＣＤ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、マイクロＬＥＤディスプレイ、ピコプロジェクタ、またはシリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含み得る。
【0035】
光学透明層１２０Ａは、照明層１３０Ａと近眼光学素子１１０Ａの眼方向側１０９との間に配置されているものとして示されている。光学透明層１２０Ａは、照明層１３０Ａによって放出された赤外線照明光を受光し、赤外線照明光を通過させて、ユーザの眼を照明し得る。前述のように、光学透明層１２０Ａはまた、環境から受光されるシーン光１９１および／またはディスプレイ層１５０Ａから受光されるディスプレイ光などの可視光に対して透明であり得る。いくつかの例では、光学透明層１２０Ａは、光（例えば、ディスプレイ光および／またはシーン光）をユーザの眼に集束させるための曲率を有する。したがって、光学透明層１２０Ａは、いくつかの例では、レンズと呼ばれ得る。いくつかの態様では、光学透明層１２０Ａは、ユーザの仕様に対応する厚さおよび／または曲率を有する。言い換えると、光学透明層１２０Ａは、処方レンズであり得る。しかしながら、他の例では、光学透明層１２０Ａは、非処方レンズであり得る。
【0036】
図２は、照明層２３０、コンバイナ層２４０、およびディスプレイ層２５０を含む例示的な近眼光学素子２１０の上面図である。いくつかの実施形態では、透明層（図示せず）は、任意選択として、照明層２３０と眼２０２との間に含まれ得る。第１の照明器２３６は、第１の不可視照明光２３８を眼領域に放出して、眼２０２を照明する。図２では、照明器２３６Ａ、２３６Ｂ、２３６Ｃ、２３６Ｄ、および２３６Ｅが図示されているが、照明層２３０には、より多いまたはより少ない照明器が存在し得る。第２の照明器２３７は、第２の不可視照明光２３９を眼領域に放出して、眼２０２を照明する。図２では、照明器２３７Ａ、２３７Ｂ、２３７Ｃ、２３７Ｄ、および２３７Ｅが図示されているが、照明層２３０には、より多いまたはより少ない照明器が存在し得る。第１の不可視照明光２３８は、第２の不可視照明光２３９とは異なる波長である。いくつかの態様では、第１の不可視照明光２３８および第２の不可視照明光２３９は、近赤外光であり得る。
【0037】
上記のように、照明器２３６および２３７は、ＶＣＳＥＬまたはＳＬＥＤであり得、したがって、照明光２３８／２３９は、狭帯域赤外線照明光（例えば、１～１０ｎｍの線幅）であり得る。以下でより詳細に説明するように、眼２０２によって反射された反射照明光は、コンバイナ層２４０によって受光され、カメラモジュール１０８Ａへ再方向付けされ得る。
【0038】
カメラモジュール１０８Ａは、第１の眼球画像および第２の眼球画像を生成し、第１の眼球画像は、第１の不可視照明光２３８のものであり、第２の眼球画像は、第２の不可視照明光２３９のものである。これらの第１の眼球画像および第２の眼球画像は、例えば、眼２０２の位置および／または眼２０２の注視方向を特定するために利用され得る。カメラモジュール１０８Ａが第１の不可視照明光２３８および第２の不可視照明光２３９の波長のみを撮像するように、カメラモジュール１０８Ａは、第１の不可視照明光および第２の不可視照明光以外の光を除外するように構成され得る。
【0039】
図２は、ユーザが外部環境のシーンを見ることができるように、外部環境からのシーン光１９１（可視光）が、ディスプレイ層２５０、コンバイナ層２４０、および照明層２３０を通って伝播して、眼２０２へ入射し得ることを示す。図２はまた、虚像を眼２０２に提示するために、ディスプレイ層２５０がディスプレイ光２９３を生成または再方向付けし得ることも示す。ディスプレイ光２９３は可視光であり、コンバイナ層２４０および照明層２３０を通って伝播して眼２０２に到達する。
【0040】
照明層２３０は、視野内照明器２３７が配置される透明基板を含み得る。視野内照明器２３７はまた、透明材料２３２の中に密閉され得る。透明材料２３２は、可視光（例えば、４００ｎｍ～７５０ｎｍ）および近赤外光（例えば、７５０ｎｍ～１．５μｍ）を透過するように構成される。
【0041】
図３は、本開示の態様による、例示的な照明層３３０を通した眼２０２の正面図を示す。図示の実施形態では、照明層３３０は、２１個の第１の視野内照明器（３３６Ａ～３３６Ｕ）および２１個の第２の視野内照明器（３３７Ａ～３３７Ｕ）を含む。図３の図示の例では、各第１の視野内照明器３３６は、対応する第２の視野内照明器３３７の非常に近くに配置される。しかしながら、第１の視野内照明器３３６および第２の視野内照明器３３７の他の配置も企図される。特に図示されていないが、透明または半透明の電気トレースは、第１の視野内照明器３３６および第２の視野内照明器３３７に電力を供給し得る。いくつかの実施形態では、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明な半導体材料が電気トレースとして使用される。第１の視野内照明器３３６および第２の視野内照明器３３７を選択的に作動させるための対応する電気回路（例えば、トランジスタおよび電源）は、ヘッドマウントデバイスのフレーム１０２またはアーム１０４に含まれ得る。照明層３３０を横断して走るのに必要な電気トレースを減らすために、第１の視野内照明器３３６および第２の視野内照明器３３７は、共通の接地または共通の電力レールを共有し得る。
【0042】
図４は、本開示の態様による、第１の不可視照明光４３８および第２の不可視照明光４３９の例示的な光路を示す。図４において、第１の照明器４３６のアレイは、第１の不可視照明光４３８を放出して、眼２０２を照明するように構成される。第１の照明器４３６のすべてが第１の不可視照明光４３８を放出するが、図４には、照明光の光路についての例示および説明のために照明器４３６Ａからの照明光のみが示されている。第１の不可視照明光４３８の少なくとも一部分は、第１の反射光４４８として角膜２０１に反射し、照明層４３０を通って伝播し、コンバイナ光学素子４４０に衝突する。
【0043】
図４の第１の不可視照明光４３８の図と同様に、第２の照明器４３７のアレイは、第２の不可視照明光４３９を放出して、眼２０２を照明するように構成される。第２の照明器４３７のすべてが第２の不可視照明光４３９を放出するが、照明光の光路についての例示および説明のために照明器４３７Ｂからの照明光のみが示されている。第２の不可視照明光４３９の少なくとも一部分は、第２の反射光４４９として角膜２０１に反射し、照明層４３０を通って伝播し、コンバイナ光学素子４４０に衝突する。第２の反射光４４９は、第２のコンバイナ層４４２に衝突する前に、第１のコンバイナ層４４１を通って伝播する。
【0044】
コンバイナ光学素子４４０は、第１の反射光４４８および第２の反射光４４９を受光し、光４４８および光４４９をカメラモジュール（例えば、カメラモジュール１０８）に再方向付けする。図４では、コンバイナ光学素子４４０は、第１のコンバイナ層４４１および第２のコンバイナ層４４２を含む。第１のコンバイナ層４４１は、可視シーン光（例えば、シーン光１９１）を眼２０２に通過させ、（光４３８と同じ波長を有する）第１の反射光４４８をカメラモジュール（図４には図示せず）に方向付けするように構成される。第１のコンバイナ層４４１は、光４３８／４４８の波長を再方向付けするように特別に構成された波長選択型回折構造を含み得る。第２のコンバイナ層４４２は、可視シーン光（例えば、シーン光１９１）を眼２０２に通過させ、（光４３９と同じ波長を有する）第２の反射光４４９をカメラモジュールに方向付けするように構成される。第２のコンバイナ層４４２は、光４３９／４４９の波長を再方向付けするように特別に構成された波長選択型回折構造を含み得る。
【0045】
第１のコンバイナ層４４１は、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）であり得る。第１のコンバイナ層４４１は、第１の反射光４４８の第１の偏光配向（例えば、右円偏光）を反射し、第１の偏光配向以外の偏光配向を通過させる、偏光選択型体積ホログラムを含み得る。第１のコンバイナ層４４１は、第１の反射光４４８を再方向付けするための折り畳みミラーまたは線形回折格子も含み得る。第１のコンバイナ層４４１はＨＯＥであり得る。第２のコンバイナ層４４２は、第２の反射光４４９の第１の偏光配向（例えば、右円偏光）を反射し、第１の偏光配向以外の偏光配向を通過させる、偏光選択型体積ホログラムを含み得る。第２のコンバイナ層４４２は、第２の反射光４４９を再方向付けするための折り畳みミラーまたは線形回折格子も含み得る。図４の図示の例では、第１のコンバイナ層４４１は、照明層４３０と第２のコンバイナ層４４２との間に配置されている。
【0046】
第１のコンバイナ層４４１は、第１の反射光４４８を第１の角度４７１でカメラモジュールに選択的に再方向付けし得、第２のコンバイナ層４４２は、第２の反射光４４９を第１の角度４７１とは異なる第２の角度４７２でカメラモジュールに選択的に再方向付けし得る。いくつかの態様では、第１の角度４７１は、第２の角度４７２よりも１０度を超えて大きくてもよい。いくつかの態様では、第１の角度４７１は、第２の角度４７２よりも３０度を超えて大きくてもよい。いくつかの態様では、第１の角度４７１は、第２の角度４７２よりも約４０度大きくてもよい。
【0047】
図５は、画像画素アレイ５０２を含む例示的な画像センサ５００を示す。画像センサ５００は、具体的には図示されていない他の電子機器（例えば、読み出し回路）を含み得る。画像センサ５００は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサであり得る。画像画素アレイ５０２は、数字のｎ個の画像画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…Ｐｎのアレイを含む。画像画素アレイ５０２は、数字のｘ列および数字のｙ行に配置されている。
【0048】
図６は、本開示の態様による、カメラモジュールで使用され得る画像センサ６００を示す。画像センサ６００は、画像画素アレイ５０２と同様に構成され得る画像画素アレイ６０２を含む。第１のフィルタ６５６は、カメラモジュール１０８などのカメラモジュールに含まれる画像画素アレイ６０２の第１の画素を覆う。第１のフィルタ６５６は、第１の不可視照明光（例えば、４３８）の波長を通過（透過）させ、他の波長の光を阻止する。したがって、第１の照明器４３６によって放出され、最終的に第１の反射光４４８としてカメラモジュールに入射する波長は、第１のフィルタ６５６を通過して画像画素アレイ６０２の第１の画素に向かう。第１のフィルタ６５６は、例えば、１０ｎｍ未満の透過ノッチを備えたバンドパスフィルタであり得る。第２のフィルタ６５７は、カメラモジュール１０８などのカメラモジュールに含まれる画像画素アレイ６０２の第２の画素を覆う。第２のフィルタ６５７は、第２の不可視照明光（例えば、４３９）の波長を通過（透過）させ、他の波長の光を阻止する。第２のフィルタ６５７は、例えば、１０ｎｍ未満の透過ノッチを備えたバンドパスフィルタであり得る。したがって、第２の照明器４３７によって放出され、最終的に第２の反射光４４９としてカメラモジュールに入射する波長は、第２のフィルタ６５７を通過して画像画素アレイ６０２の第２の画素に向かう。
【0049】
図７は、本開示の態様による、カメラモジュールで使用され得る、第２のフィルタ７５７が組み入れられた第１のフィルタ７５６を示す。図７の画像センサ７００は、画像画素アレイ５０２と同様に構成され得る画像画素アレイ７０２を含む。図７では、第１のフィルタ７５６は、画像画素アレイ７０２の第１の画素を覆い、第２のフィルタ７５７は、画像画素アレイ７０２の第２の画素を覆う。したがって、画像画素アレイ７０２の第１の画素には、画像画素アレイ７０２の第２の画素が組み入れられている。図７では、第１の画素および第１のフィルタ７５６は、第２の画素および第２のフィルタ７５７に対して、１つおき、または最近傍の関係で配置される。第１のフィルタ７５６は、第１の不可視照明光（例えば、４３８）の波長を通過（透過）させ、他の波長の光を阻止（遮断）する。したがって、第１の照明器４３６によって放出され、最終的に第１の反射光４４８としてカメラモジュールに入射する波長は、第１のフィルタ７５６を通過して画像画素アレイ７０２の第１の画素に向かう。第１のフィルタ７５６は、例えば、１０ｎｍ未満の透過ノッチを備えたバンドパスフィルタであり得る。第２のフィルタ７５７は、カメラモジュール１０８などのカメラモジュールに含まれる画像画素アレイ７０２の第２の画素を覆う。第２のフィルタ７５７は、第２の不可視照明光（例えば、４３９）の波長を通過（透過）させ、他の波長の光を阻止（遮断）する。第２のフィルタ７５７は、例えば、１０ｎｍ未満の透過ノッチを備えたバンドパスフィルタであり得る。したがって、いくつかの例では、第２の照明器４３７によって放出され、最終的に第２の反射光４４９としてカメラモジュールに入射する波長は、第２のフィルタ７５７を通過して画像画素アレイ７０２の第２の画素に向かう。
【0050】
図６および図７に示す実施形態では、画像画素アレイ６０２または画像画素アレイ７０２は、単一の画像捕捉において（すなわち、単一のグローバルシャッタ統合期間または単一のローリングシャッタ統合期間）において、結合画像を捕捉し得、結合画像は、第１の画素によって生成された第１の眼球画像と、第２の画素によって生成された第２の眼球画像とを含む。図６および図７は、第１の画素を覆う第１のフィルタおよび第２の画素を覆う第２のフィルタに関する例示的な配置を示しているが、本開示の態様に従って他の配置が使用されてもよい。
【0051】
図８は、本開示の態様による、第１の不可視波長の第１の眼球画像と第２の不可視波長の第２の眼球画像とを含む結合画像８８０をカメラモジュール８５０が捕捉する、立体眼撮像システム８００を示す。システム８００は、カメラモジュール８５０、処理論理８７０、ディスプレイ層８９０、照明層４３０、および光学コンバイナ層４４０を含む。照明層４３０は、第１の照明器４３６および第２の照明器４３７を含む。カメラモジュール８５０は、画像センサ６００または７００を含み得る。
【0052】
動作に際して、第１の照明器４３６は、第１の不可視光４３８を眼２０２に向けて放出し、第２の照明器４３７は、第２の不可視光４３９を眼２０２に向けて放出する。論理８７０は、第１の照明器４３６および第２の照明器４３７を駆動して、第１の不可視光４３８および第２の不可視光４３９を用いて同時に眼２０２を照明し得る。第１の不可視光４３８は、赤外光であり得る。第１の不可視光４３８は、近赤外光であり得る。いくつかの態様では、第１の不可視光４３８は、７００ｎｍから１０００ｎｍの間の近赤外光であり得る。第１の不可視光４３８は、１０ｎｍ未満の線幅を有する狭帯域光であり得る。第２の不可視光４３９は、赤外光であり得る。第２の不可視光４３９は、近赤外光であり得る。いくつかの態様では、第２の不可視光４３９は、７００ｎｍから１０００ｎｍの間の近赤外光であり得る。第２の不可視光４３９は、１０ｎｍ未満の線幅を有する狭帯域光であり得る。第１の不可視光４３８の一部分は、第１の反射光４４８として眼の角膜２０２で反射し、第１の反射光４４８は、第１のコンバイナ層４４１に衝突する。第１のコンバイナ層４４１は、第１の反射光４４８をカメラモジュール８５０に再方向付けする。第１のコンバイナ層４４１は、回折によって、第１の反射光４４８をカメラモジュール８５０に再方向付けし得る。第２の不可視光４３９の一部分は、第２の反射光４４９として眼の角膜２０２で反射し、第２の反射光４４９は、第２のコンバイナ層４４２に衝突する。第２のコンバイナ層４４２は、第２の反射光４４９をカメラモジュール８５０に再方向付けする。第２のコンバイナ層４４２は、回折によって、第２の反射光４４９をカメラモジュール８５０に再方向付けし得る。
【0053】
カメラモジュール８５０は、第１の反射光４４８および第２の反射光４４９を受光し、カメラモジュール８５０は、第１の反射光４４８と第２の反射光４４９との両方を含む結合画像８８０を捕捉する。いくつかの態様では、第１の照明器４３６および第２の照明器４３７は、第１の反射光４４８および第２の反射光４４９がカメラモジュール８５０の画像センサに同時に入射するように、第１の不可視光４３８および第２の不可視光４３９を同時に放出する。カメラモジュール８５０の画像センサの第１の画素は、第１の反射光４４８を捕捉し、画像センサの第２の画素は、同じ結合画像８８０内の第２の反射光４４９を捕捉する。第１の画素は第１のフィルタ（例えば、６５６または７５６）によって覆われるので、光４３８／４４８の波長のみが第１の画素によって撮像される。同様に、第２の画素は第２のフィルタ（例えば、６５７または７５７）によって覆われるので、光４３９／４４９の波長のみが第２の画素によって撮像される。結合画像８８０は、第１の画素によって生成された第１の眼球画像と、第２の画素によって生成された第２の眼球画像との両方を含む。
【0054】
図８は、複数の結合画像８８０が結合画像８８０Ａ、８８０Ｂ、８８０Ｃ、および８８０Ｄとして順次捕捉され得ることを示す。眼２０２の眼追跡位置は、結合画像８８０から抽出された第１の眼球画像および第２の眼球画像に基づいて算出され得る。例えば、眼２０２の第１の眼追跡位置は、結合画像８８０Ａの第１の眼球画像および第２の眼球画像から特定され得る。眼２０２の第２の眼追跡位置は、結合画像８８０Ｂの第１の眼球画像および第２の眼球画像から特定され得、眼２０２の第３の眼追跡位置は、結合画像８８０Ｃの第１の眼球画像および第２の眼球画像から特定され得、眼２０２の第４の眼追跡位置は、結合画像８８０Ｄの第１の眼球画像および第２の眼球画像から特定され得る。このようにして、眼２０２の位置が継続的に追跡され得る。図８の図では、処理論理８７０は、結合画像８８０を受信するように構成される。処理論理８７０は、結合画像から第１の眼球画像および第２の眼球画像を抽出し、眼追跡位置を特定し得る。いくつかの実施形態では、眼２０２の注視方向は、結合画像８８０から特定された眼追跡位置から特定され得る。ディスプレイ層８９０によってユーザに提示される虚像は、注視方向に基づいて、変化し得る。図８では、処理論理８７０は、結合画像８８０の第１の眼球画像および第２の眼球画像から導出された注視方向に基づいて、虚像８９３をディスプレイ層８９０上に駆動し得る。虚像８９３は、眼２０２に提示されるディスプレイ光８９９に含まれる。例示的なシステム８００では、ディスプレイ光８９９は、光学コンバイナ層４４０および照明層４３０を通って伝播する。
【0055】
図９Ａは、本開示の態様による、カメラモジュール９５０が第１の眼球画像および第２の眼球画像を異なる画像捕捉で捕捉する立体眼撮像システム９００を示す。システム９００は、カメラモジュール９５０、処理論理９７０、ディスプレイ層８９０、照明層４３０、および光学コンバイナ層４４０を含む。照明層４３０は、第１の照明器４３６および第２の照明器４３７を含む。図示のカメラモジュール９５０は、光４３８／４４８の波長以外の波長を有する光を除外し、光４３９／４４９の波長以外の波長を有する光を除外するように構成された、フィルタ９５１を含む。フィルタ９５１は、複数の誘電体層を含み得る。第１の照明器４３６が８５０ｎｍを中心とする狭帯域光を放出し、第２の照明器４３７が９４０ｎｍを中心とする狭帯域光を放出する例示的な実施形態では、フィルタ９５１は、８４９ｎｍから８５１ｎｍまでの波長を有する光を通過させ、９３９ｎｍから９４１ｎｍまでの波長を有する光を通過させ、他のすべての波長がカメラモジュール９５０の画像センサに入射するのを遮断し得る。この例では、カメラモジュール９５０において、画像センサ５００などの画像センサが使用され得る。一例では、フィルタ９５１は、カメラモジュール９５０のレンズアセンブリ上に配置される。他の例では、フィルタ９５１の特性を有するフィルタは、フィルタが、画像画素アレイと、画像を画像画素アレイの撮像平面に集束させるように構成されたレンズアセンブリとの間に配置されように、画像画素アレイ５０２の画像画素上を覆い得る。
【0056】
図９Ｂは、本開示の態様による、システム９００の例示的な動作技法を図示する例示的なハイブリッド概略タイミング図９９５を示す。期間ｔ１において、処理論理９７０は、第１の照明器が第１の不可視光４３８を眼２０２に向けて放出するように、出力Ｘ１を選択的に駆動する。図９Ｂは、第１の照明器４３６としてされ得るダイオードとして図示された例示的な第１の照明器９３６を示す。図９Ｂの概略図では、出力Ｘ１が高い場合、トランジスタ９６３がオンになり、これにより、電流が第１の照明器９３６を通って流れ、第１の不可視光４３８の放出を引き起こす。図示の例では、第１の照明器９３６は、電圧源ＶＤＤ９６１と接地ＶＳＳ９６９との間に並列に配置されている。しかしながら、他の配置では、第１の照明器９３６は、直列に配置されたダイオードの１つまたは複数のストリングに配置され得る。図９Ｂにおけるダイオードは、例えば、ＬＥＤ、ＳＬＥＤ、およびレーザダイオード（ＶＣＳＥＬを含む）を表すことがある。
【0057】
第１の照明器４３６／９３６によって放出される第１の不可視光４３８の一部分は、第１の反射光４４８として眼２０２の角膜で反射し、第１の反射光４４８は、第１のコンバイナ層４４１に衝突する。第１のコンバイナ層４４１は、第１の反射光４４８をカメラモジュール９５０に再方向付けする。第１の照明器４３６／９３６が第１の不可視光４３８で眼２０２を照明している間に、カメラモジュール９５０は、第１の眼球画像９８１を捕捉するために画像捕捉を開始する。したがって、第１の眼球画像９８１は、第１の不可視光４３８が眼２０２の眼領域を照明している間、および第２の不可視光４３９が眼領域を照明していない間に、カメラモジュール９５０によって捕捉される。処理論理９７０は、期間ｔ１の後に出力Ｘ１をローに駆動する。
【0058】
期間ｔ２において、処理論理９７０は、第２の照明器が第２の不可視光４３９を眼２０２に向けて放出するように、出力Ｘ２を選択的に駆動する。図９Ｂは、第２の照明器４３７として使用され得るダイオードとして図示された例示的な第２の照明器９３７を示す。図９Ｂの概略図では、出力Ｘ２が高い場合、トランジスタ９６４がオンになり、これにより、電流が第２の照明器９３７を通って流れ、第２の不可視光４３９の放出を引き起こす。図示の例では、第２の照明器９３７は、電圧源ＶＤＤ９６１と接地ＶＳＳ９６９との間に並列に配置されている。しかしながら、他の配置では、第２の照明器９３７は、直列に配置されたダイオードの１つまたは複数のストリングに配置され得る。
【0059】
第２の照明器４３７／９３７によって放出される第２の不可視光４３９の一部分は、第２の反射光４４９として眼２０２の角膜で反射し、第２の反射光４４９は、第２のコンバイナ層４４２に衝突する。第２のコンバイナ層４４２は、第２の反射光４４９をカメラモジュール９５０に再方向付けする。第２の照明器４３７／９３７が第２の不可視光４３９で眼２０２を照明している間に、カメラモジュール９５０は、第２の眼球画像９８２を捕捉するために画像捕捉を開始する。したがって、第２の眼球画像９８２は、第２の不可視光４３９が眼２０２の眼領域を照明している間、および第１の不可視光４３８が眼領域を照明していない間に、カメラモジュール９５０によって捕捉される。処理論理９７０は、期間ｔ２の後に出力Ｘ２をローに駆動する。
【0060】
期間ｔ３において、処理論理９７０は、第１の照明器が第１の不可視光４３８を眼２０２に向けて放出し、第１の眼球画像９８３が第１の眼球画像９８１と同様の方法で捕捉されるように、出力Ｘ１を選択的に駆動する。期間ｔ４において、処理論理９７０は、第２の照明器が第２の不可視光４３９を眼２０２に向けて放出し、第２の眼球画像９８４が第２の眼球画像９８２と同様の方法で捕捉されるように、出力Ｘ２を選択的に駆動する。このようにして、システム９００は、第１の不可視光４３８の波長の第１の眼球画像を捕捉し、第２の不可視光４３９の波長の第２の眼球画像を捕捉するという、時分割技法を採用する。
【0061】
図１０は、本開示の態様による、近眼立体撮像のための例示的なプロセス１０００を示す流れ図を示す。プロセスブロックのいくつかまたはすべてがプロセス１０００に表示される順序は、限定的であると見なされるべきではない。むしろ、本開示の利益を有する当業者は、いくつかのプロセスブロックが、図示されていない様々な順序で、またはさらには並行して実行され得ることを理解するであろう。
【0062】
プロセスブロック１００５において、第１の不可視光波長で眼が照明される。第１の不可視光波長は、例えば、近赤外波長であり得る。
【0063】
プロセスブロック１０１０において、第１の不可視波長とは異なる第２の不可視光波長で眼が照明される。第２の不可視光波長もまた、近赤外波長であり得る。いくつかの例では、第１の不可視波長は、第１の不可視光波長から３０ｎｍ以上離れていてもよい。
【0064】
プロセスブロック１０１５において、第１の不可視光波長を有する第１の反射光（例えば、光４４８）から、第１の眼球画像が捕捉される。
【0065】
プロセスブロック１０２０において、第２の不可視光波長を有する第２の反射光（例えば、光４４９）から、第２の眼球画像が捕捉される。第１の眼球画像および第２の眼球画像は、第１の不可視光波長および第２の不可視光波長以外の光を除外するように構成されたカメラ（例えば、カメラモジュール８５０または９５０）で捕捉される。
【0066】
プロセス１０００は、第１の眼球画像および第２の眼球画像に基づいて眼追跡位置を特定することをさらに含み得る。
【0067】
プロセス１０００の実施において、第１の視野内照明器は第１の不可視光波長を放出し、第２の視野内照明器は第２の不可視光波長を放出し、第１の視野内照明器および第２の視野内照明器は、ユーザの視野（ＦＯＶ）内に位置する近眼光学素子（例えば、近眼光学素子１１０または２１０）内に含まれる。
【0068】
プロセス１０００の実施において、第１の不可視光波長が眼領域を照明している間、および第２の不可視光波長が眼領域を照明していない間に、第１の眼球画像がカメラによって捕捉され、第２の不可視光波長が眼領域を照明している間、および第１の不可視光波長が眼領域を照明していない間に、第２の眼球画像がカメラによって捕捉される。例えば、この実施の際に、システム９００が使用され得る。
【0069】
プロセス１０００の実施において、第１の眼球画像および第２の眼球画像を捕捉するカメラは、カメラの第１の画素を覆う第１のフィルタと、カメラの第２の画素を覆う第２のフィルタとを含む。第１のフィルタは、第１の不可視光の波長を通過させ、かつ他の光を阻止し、第１の眼球画像は、第１の画素によって生成される。第２のフィルタは第２の不可視光波長を通過させ、かつ他の光を阻止し、第２の眼球画像は、第２の画素によって生成される。例えば、この実施の際に、システム８００が使用され得る。
【0070】
本発明の実施形態は、人工現実システムを含むか、またはそれらとともに実装され得る。人工現実は、ユーザに提示する前に何らかの方法で調整された現実の形式であり、例えば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、またはそれらの何らかの組合せおよび／もしくは派生物を含み得る、ユーザへの提示の前に何らかの方式で調整されている現実の一形式である。人工現実コンテンツは、捕捉された（例えば、現実世界の）コンテンツと組み合わされた完全生成コンテンツまたは生成コンテンツを含み得る。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組合せを含み得、それらのいずれかは、単一のチャネルまたは（視聴者への３次元効果を生み出す立体映像などの）複数のチャネルで提示され得る。さらに、いくつかの実施形態では、人工現実は、例えば、人工現実においてコンテンツを作成するために使用される、かつ／または別の方法で人工現実において使用される（例えば、人工現実内で活動を実行する）アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはそれらの何らかの組合せと関連付けられ得る。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、スタンドアロンＨＭＤ、モバイルデバイスもしくはコンピューティングシステム、または１人もしくは複数人の視聴者に人工的な現実のコンテンツを提供できる任意の他のハードウェアプラットフォームを含む様々なプラットフォーム上に実装され得る。
【0071】
本開示における「処理論理」（例えば、８７０または９７０）という用語は、本明細書に開示された動作を実行するための１つまたは複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。いくつかの実施形態では、動作を実行するための命令を記憶するため、かつ／またはデータを記憶するために、メモリ（図示せず）が処理論理に統合される。処理論理は、本開示の実施形態による動作を実行するためのアナログ回路またはデジタル回路も含み得る。
【0072】
本開示に記載の１つまたは複数の「メモリ」は、１つもしくは複数の揮発性または不揮発性メモリアーキテクチャを含み得る。１つまたは複数の「メモリ」は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実装された、取り外し可能および取り外し不可の媒体であり得る。例示的なメモリ技術には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、高精細マルチメディア／データストレージディスク、もしくは他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、もしくは他の磁気ストレージデバイス、またはコンピューティングデバイスがアクセスするための情報を記憶するために使用され得る任意の他の非伝送媒体が含まれ得る。
【0073】
通信チャネルには、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＳＰＩ（シリアルペリフェラルインターフェース）、Ｉ２Ｃ（アイスクエアシー）、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルポート）、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）、セルラデータプロトコル（例えば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ）、光通信ネットワーク、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）、ピアツーピアネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、パブリックネットワーク（例えば、「インターネット」）、プライベートネットワーク、衛星ネットワークなどを利用する１つもしくは複数の有線通信または無線通信を含むか、またはそれらを介してルーティングされ得る。
【0074】
コンピューティングデバイスには、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、ファブレット、スマートフォン、フィーチャフォン、サーバコンピュータなどが含まれ得る。サーバコンピュータは、データセンタにリモートで配置され得るか、またはローカルに格納され得る。
【0075】
上記で説明したプロセスは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの観点から説明されている。記載された技法は、有形または非一過性の機械（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体内に具現化された機械実行可能命令を構成し得、機械実行可能命令は、機械によって実行されたときに、記載された動作を機械に実行させることになる。さらに、プロセスは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）などのハードウェア内で具現化され得る。
【0076】
有形の非一過性機械可読記憶媒体は、機械（例えば、コンピュータ、ネットワークデバイス、携帯情報端末、製造ツール、１つまたは複数のプロセッサのセットを備えた任意のデバイスなど）によってアクセス可能な形式で情報を提供する（すなわち、記憶する）任意のメカニズムを含み得る。例えば、機械可読記憶媒体には、記録可能／記録不可能な媒体（例えば、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）が含まれ得る。
【0077】
要約に記載されているものを含む、本発明の例示された実施形態に関する上記の説明は、網羅的であることも、本発明を開示された厳密な形式に限定することも意図していない。本明細書には、本発明の特定の実施形態およびその例が例示の目的で記載されているが、当業者が認識するように、本発明の範囲内で様々な修正が可能である。
【0078】
これらの修正は、上記の詳細な説明に照らして本発明に対して行うことができる。後述の特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を本明細書に開示された特定の実施形態に限定するように解釈されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、後述の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきであり、特許請求の範囲は、特許請求の範囲の解釈の確立された法理に従って解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【国際調査報告】