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特表2024-514878組み合わされた光学部品におけるナノパターン封入機能、方法およびプロセス
(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】2024-04-03
(54)【発明の名称】組み合わされた光学部品におけるナノパターン封入機能、方法およびプロセス
(51)【国際特許分類】
G02B 27/02 20060101AFI20240327BHJP
G09F 9/33 20060101ALI20240327BHJP
【ＦＩ】
G02B27/02 Z
G09F9/33
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023562902
(86)(22)【出願日】2022-04-13
(85)【翻訳文提出日】2023-12-11
(86)【国際出願番号】 US2022071696
(87)【国際公開番号】W WO2022221846
(87)【国際公開日】2022-10-20
(31)【優先権主張番号】63/176,077
(32)【優先日】2021-04-16
(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】514108838
【氏名又は名称】マジック リープ， インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｍａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】７５００ Ｗ ＳＵＮＲＩＳＥ ＢＬＶＤ，ＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ，ＦＬ ３３３２２ ＵＳＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】シン， ビクラムジト
(72)【発明者】
【氏名】ミラー， マイケル ネビン
(72)【発明者】
【氏名】アンダーソン， ティー ジー
(72)【発明者】
【氏名】シュー， フランク ワイ．
【テーマコード（参考）】
2H199
5C094
【Ｆターム（参考）】
2H199CA02
2H199CA12
2H199CA13
2H199CA24
2H199CA25
2H199CA27
2H199CA32
2H199CA42
2H199CA53
2H199CA66
2H199CA67
2H199CA92
2H199CA93
2H199CA95
2H199CA97
5C094AA15
5C094AA31
5C094BA25
5C094DA07
5C094DA13
5C094ED20
5C094FA04
5C094HA07
5C094JA08
(57)【要約】
本明細書では、ヘッドウェアラブルデバイスなどのディスプレイ用のシステムおよび方法が開示される。例示的なディスプレイは、赤外線照明層を含むことができ、赤外線照明層は、基材と、基材の第１の表面上に配置された１つ以上のＬＥＤと、基材の第１の表面上に配置された第１の封入層とを含むことができ、封入層は、ナノパターン化表面を含むことができる。いくつかの例では、ナノパターン化表面は、照明層の可視光透過率を改善するように構成されることができる。１つ以上の例では、本明細書に開示される実施形態は、照明層に関連付けられた曇りを低減することができる堅牢な照明層を提供し得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
赤外線照明層を含むディスプレイであって、前記赤外線照明層は、基材と、
前記基材の第１の表面に配置された１つ以上のＬＥＤと、
前記基材の前記第１の表面上に配置された第１の封入層であって、前記第１の封入層は、前記照明層の可視光透過率を改善するように構成されたナノパターン化表面を含む、第１の封入層と
を備える、ディスプレイ。
【請求項2】
前記１つ以上のＬＥＤは、前記第１の封入層によって覆われる、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項3】
前記第１の封入層は、有限の曲率半径を有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項4】
前記第１の封入層の曲率半径は、前記照明層の屈折力を増加させるように構成される、請求項３に記載のディスプレイ。
【請求項5】
前記第１の封入層は、実質的に平面である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項6】
前記基材の第２の表面上に配置された第２の封入層をさらに備え、前記第２の封入層は、前記第１の封入層の第１の幾何学的形状とは異なる第２の幾何学的形状を有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項7】
前記基材は、キャリアプレートを備え、前記キャリアプレートの第１の表面上に配置されたポリマー層をさらに備える、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項8】
前記ナノパターン化表面は、ラインアンドスペースパターン、ピラーパターン、および孔パターンから選択される少なくとも１つのナノパターンを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項9】
前記ナノパターンは、１００～１５０ｎｍの範囲のピッチを有する、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項10】
ディスプレイであって、照明層であって、
基材と、
前記基材の第１の表面に配置された１つ以上のＬＥＤと、
前記基材の前記第１の表面上に配置された第１の封入層であって、前記第１の封入層は、パターン化表面が前記照明層の可視光透過率を改善するように構成されるように、パターン化表面を含む、第１の封入層と
を備える、照明層
を備える、ディスプレイ。
【請求項11】
前記照明層は、前記基材の第２の表面上に第２の封入層をさらに備え、前記第２の封入層は、前記第１の封入層の第１の幾何学的形状とは異なる第２の幾何学的形状を有する、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項12】
アイピースをさらに備え、前記アイピースは、デジタルコンテンツを提示するように構成される、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項13】
前記第１の封入層は、有限の曲率半径を有する、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項14】
前記曲率半径は、前記アイピースの屈折力を増加させるように構成される、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項15】
前記１つ以上のＬＥＤは、前記第１の封入層によって覆われる、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項16】
光センサをさらに備え、前記光センサは、ユーザの眼から反射された光を検出するように構成され、前記光は、前記１つ以上のＬＥＤによって放射される、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項17】
方法であって、基材の第１の表面上に樹脂を堆積させることであって、前記基材は、１つ以上の縁部を有する外周を含む、ことと、
型の第１の表面を前記樹脂に接触させることと、
第１の体積の樹脂を用いて、前記基材の前記第１の表面上にパターン化表面を有する封入層を形成することと、
第２の体積の樹脂を前記基材の前記外周に導くことであって、前記型の前記第１の表面は、複数のナノ特徴を含むように構成され、前記型の前記第１の表面は、
前記基材と重なるように構成された第１の部分と、
前記基材の前記外周を越えて延在するように構成された第２の部分であって、前記複数のナノ特徴のうちの少なくとも１つのナノ特徴は、前記第２の部分上に配置される、第２の部分と
を含む、ことと、
前記型の前記第１の表面の前記第２の部分に配置された前記少なくとも１つのナノ特徴を前記第２の体積の樹脂によって充填することと、
前記樹脂を硬化させて前記封入層を前記基材に接着させることと、
前記基材から前記型を取り外すことであって、前記第２の体積の樹脂は、前記型とともに取り外される、ことと
を含む、方法。
【請求項18】
前記型は、軟質型を備え、前記型の前記第１の表面は、有限の曲率半径を有し、前記封入層は、前記封入層が屈折力を有するように、前記曲率半径を有して形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記基材は、前記第１の表面上に配置された１つ以上のＬＥＤを備え、前記封入層は、前記１つ以上のＬＥＤを覆う、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記基材の第２の表面上に第２の樹脂を堆積させることと、前記型の前記第１の表面を前記第２の樹脂に接触させることと、
第３の体積の樹脂を用いて、前記基材の前記第２の表面上に第２のパターン化表面を有する第２の封入層を形成することと、
第４の体積の樹脂を前記基材の前記外周に導くことと、
前記型の前記第１の表面の前記第２の部分上に配置された前記少なくとも１つのナノ特徴を前記第４の体積の樹脂によって充填することと、
前記第２の樹脂を硬化させて、前記第２の封入層を前記基材に結合させることと、
前記基材から前記型を取り外すことであって、前記第４の体積の樹脂は、前記型とともに取り外される、ことと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【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、２０２１年４月１６日に出願された米国仮特許出願第６３／１７６，０７７号の優先権を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年４月１６日に出願された米国仮特許出願第６３／１７６，０７７号の優先権を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
分野
本開示は、一般に、視覚情報を表示するためのシステムに関し、特に、拡張現実または複合現実環境において視覚情報を表示し、および／または視線追跡を実行するためのアイピースに関する。
本開示は、一般に、視覚情報を表示するためのシステムに関し、特に、拡張現実または複合現実環境において視覚情報を表示し、および／または視線追跡を実行するためのアイピースに関する。
【背景技術】
【0003】
背景
仮想環境は、コンピューティング環境においてユビキタスであり、ビデオゲーム（仮想環境がゲーム世界を表し得る）；マップ（仮想環境がナビゲートされる地形を表し得る）；シミュレーション（仮想環境が現実環境をシミュレートし得る）；デジタルストーリーテリング（仮想キャラクタが仮想環境において互いに相互作用し得る）；および多くの他の用途において使用されている。現代のコンピュータユーザは、一般に、仮想環境を快適に知覚し、仮想環境と相互作用する。しかしながら、仮想環境に関するユーザの体験は、仮想環境を提示するための技術によって制限される可能性がある。例えば、従来のディスプレイ（例えば、２Ｄ表示画面）および音声システム（例えば、固定スピーカ）は、魅力的で現実的で没入感のある体験を生み出す方法で仮想環境を実現することができないことがある。
仮想環境は、コンピューティング環境においてユビキタスであり、ビデオゲーム（仮想環境がゲーム世界を表し得る）；マップ（仮想環境がナビゲートされる地形を表し得る）；シミュレーション（仮想環境が現実環境をシミュレートし得る）；デジタルストーリーテリング（仮想キャラクタが仮想環境において互いに相互作用し得る）；および多くの他の用途において使用されている。現代のコンピュータユーザは、一般に、仮想環境を快適に知覚し、仮想環境と相互作用する。しかしながら、仮想環境に関するユーザの体験は、仮想環境を提示するための技術によって制限される可能性がある。例えば、従来のディスプレイ（例えば、２Ｄ表示画面）および音声システム（例えば、固定スピーカ）は、魅力的で現実的で没入感のある体験を生み出す方法で仮想環境を実現することができないことがある。
【0004】
仮想現実（「ＶＲ」）、拡張現実（「ＡＲ」）、複合現実（「ＭＲ」）、および関連技術（まとめて「ＸＲ」）は、ＸＲシステムのユーザに、コンピュータシステム内のデータによって表される仮想環境に対応する感覚情報を提示する能力を共有する。本開示は、ＶＲシステム、ＡＲシステム、およびＭＲシステムの間の区別を想定している（ただし、いくつかのシステムは、１つの態様（例えば、視覚的態様）ではＶＲとして分類され、別の態様（例えば、音声態様）ではＡＲまたはＭＲとして同時に分類され得る）。本明細書で使用される場合、ＶＲシステムは、少なくとも１つの態様においてユーザの現実環境を置き換える仮想環境を提示する。例えば、ＶＲシステムは、遮光ヘッドマウントディスプレイなどを用いて、現実環境の視界を同時に見えにくくしながら、仮想環境の視界をユーザに提示することができる。同様に、ＶＲシステムは、現実環境からの音声を同時にブロック（減衰）しながら、仮想環境に対応する音声をユーザに提示することができる。
【0005】
ＶＲシステムは、ユーザの現実環境を仮想環境に置き換えることから生じる様々な欠点を体験することがある。１つの欠点は、仮想環境におけるユーザの視野が、現実環境（仮想環境ではない）におけるユーザのバランスおよび向きを検出する自分の内耳の状態にもはや対応しないときに生じる可能性がある酔いの感覚である。同様に、ユーザは、自身の身体および手足（ユーザが現実環境において「接地している」と感じるために依拠するビュー）が直接見えないＶＲ環境において見当識障害を体験することがある。別の欠点は、特に仮想環境にユーザを没入させようとするリアルタイムアプリケーションにおいて、完全な３Ｄ仮想環境を提示しなければならない、ＶＲシステムに課される計算負荷（例えば、ストレージ、処理能力）である。同様に、ユーザは、仮想環境の僅かな不完全性にも敏感である傾向があり、そのいずれも仮想環境への没入感を損なう可能性があるため、そのような環境は、没入型と見なされるために非常に高い臨場感基準に達する必要があることがある。さらに、ＶＲシステムの別の欠点は、システムのそのようなアプリケーションが、現実世界において体験する様々な光景および音などの現実環境における広範囲の感覚データを利用することができないことである。関連する欠点は、現実環境において物理的空間を共有するユーザが仮想環境において互いに直接見たり相互作用したりすることができないことがあるため、ＶＲシステムが複数のユーザが相互作用することが可能な共有環境を作成するのに苦労する場合があることである。
【0006】
本明細書で使用されるように、ＡＲシステムは、少なくとも１つの態様において現実環境に重複する、または現実環境にオーバーレイする仮想環境を提示する。例えば、ＡＲシステムは、光がディスプレイを通過してユーザの眼に入ることを可能にしながら表示画像を提示する透過型ヘッドマウントディスプレイなど、現実環境のユーザのビューにオーバーレイされた仮想環境のビューをユーザに提示することができる。同様に、ＡＲシステムは、現実環境からの音声を同時にミキシングしながら、仮想環境に対応する音声をユーザに提示することができる。同様に、本明細書で使用されるように、ＭＲシステムは、ＡＲシステムと同様に、少なくとも１つの態様において現実環境に重複するかまたはオーバーレイする仮想環境を提示し、さらに、ＭＲシステム内の仮想環境が少なくとも１つの態様において現実環境と相互作用することを可能にし得る。例えば、仮想環境内の仮想キャラクタは、現実環境内のライトスイッチを切り替え、現実環境内の対応する電球をオンまたはオフにし得る。別の例として、仮想キャラクタは、現実環境の音声信号に（表情などで）反応し得る。現実環境の提示を維持することによって、ＡＲおよびＭＲシステムは、ＶＲシステムの前述の欠点のいくつかを回避し得る。例えば、現実環境（ユーザ自身の身体を含む）からの視覚的合図が視認可能なままとすることができ、そのようなシステムは没入するために完全に実現された３Ｄ環境をユーザに提示する必要がないため、ユーザの酔いが低減される。さらに、ＡＲおよびＭＲシステムは、現実世界の感覚入力（例えば、風景、オブジェクト、および他のユーザのビューおよび音）を利用して、その入力を増強する新たなアプリケーションを作成することができる。
【0007】
仮想環境を現実的な方法で提示して、堅牢で費用効果の高い方法でユーザの没入体験を作成することは困難である可能性がある。例えば、ヘッドマウントディスプレイは、１つ以上の多層アイピースを有する光学系を含むことができる。アイピースは、異なる機能を果たす複数の層を含む高価で壊れやすい部品とすることができる。例えば、１つ以上の層が使用されて仮想コンテンツをユーザに表示し得て、１つ以上の層が視線追跡用の赤外線（ＩＲ）照明層として使用され得る。複数の層は、ＭＲシステムに重量を加える大きなアイピースをもたらし得る。さらに、層の表面上の反射および曇りによる光透過損失は、仮想コンテンツの品質に影響を及ぼす可能性がある。さらに、ＬＥＤおよび金属相互接続部などの電子部品を含む層、例えば、ＩＲ照明層は、腐食および／または酸化を受けやすいことがある。そのため、アイピースの透過率を向上させ、電子部品やリードの腐食を防止し、軽量且つコンパクトなフォームファクタで行うことが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0008】
概要
本明細書では、ヘッドウェアラブルデバイスなどのディスプレイ用のシステムおよび方法が開示される。例示的なディスプレイは、赤外線照明層を含むことができ、赤外線照明層は、基材と、基材の第１の表面上に配置された１つ以上のＬＥＤと、基材の第１の表面上に配置された第１の封入層とを含むことができ、封入層は、ナノパターン化表面を含むことができる。いくつかの例では、ナノパターン化表面は、照明層の可視光透過率を改善するように構成されることができる。本明細書に開示される実施形態は、照明層に関連付けられた曇りを低減することができる堅牢な照明層を提供し得る。さらに、本明細書に開示される実施形態は、電子部品および／またはリード線の腐食を防止することができる。さらに、本明細書に開示される実施形態は、ユーザに提示される光学画像品質を改善することができる、低減された数の光学部品および光学インターフェースを有するより小さいディスプレイを提供し得る。
本明細書では、ヘッドウェアラブルデバイスなどのディスプレイ用のシステムおよび方法が開示される。例示的なディスプレイは、赤外線照明層を含むことができ、赤外線照明層は、基材と、基材の第１の表面上に配置された１つ以上のＬＥＤと、基材の第１の表面上に配置された第１の封入層とを含むことができ、封入層は、ナノパターン化表面を含むことができる。いくつかの例では、ナノパターン化表面は、照明層の可視光透過率を改善するように構成されることができる。本明細書に開示される実施形態は、照明層に関連付けられた曇りを低減することができる堅牢な照明層を提供し得る。さらに、本明細書に開示される実施形態は、電子部品および／またはリード線の腐食を防止することができる。さらに、本明細書に開示される実施形態は、ユーザに提示される光学画像品質を改善することができる、低減された数の光学部品および光学インターフェースを有するより小さいディスプレイを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【発明を実施するための形態】
【0031】
詳細な説明
以下の例の説明では、本明細書の一部を形成し、実施されることができる特定の例を例示として示す添付の図面を参照する。開示された例の範囲から逸脱することなく、他の例が使用されることができ、構造的変更が行われることができることを理解されたい。
以下の例の説明では、本明細書の一部を形成し、実施されることができる特定の例を例示として示す添付の図面を参照する。開示された例の範囲から逸脱することなく、他の例が使用されることができ、構造的変更が行われることができることを理解されたい。
【0032】
複合現実環境
全ての人と同様に、複合現実システムのユーザは、現実環境、すなわち、ユーザによって知覚可能な「現実世界」の３次元部分およびそのコンテンツの全てに存在する。例えば、ユーザは、人間の通常の感覚（視覚、音、触覚、味覚、嗅覚）を使用して現実環境を知覚し、現実環境内で自分の身体を動かすことによって現実環境と相互作用する。現実環境における位置は、座標空間における座標として記述されることができる。例えば、座標は、海面に対する緯度、経度、および高度；基準点からの３つの直交寸法における距離；または他の適切な値を含むことができる。同様に、ベクトルは、座標空間内の方向および大きさを有する量を記述することができる。
全ての人と同様に、複合現実システムのユーザは、現実環境、すなわち、ユーザによって知覚可能な「現実世界」の３次元部分およびそのコンテンツの全てに存在する。例えば、ユーザは、人間の通常の感覚（視覚、音、触覚、味覚、嗅覚）を使用して現実環境を知覚し、現実環境内で自分の身体を動かすことによって現実環境と相互作用する。現実環境における位置は、座標空間における座標として記述されることができる。例えば、座標は、海面に対する緯度、経度、および高度；基準点からの３つの直交寸法における距離；または他の適切な値を含むことができる。同様に、ベクトルは、座標空間内の方向および大きさを有する量を記述することができる。
【0033】
コンピューティングデバイスは、例えば、デバイスに関連付けられたメモリに、仮想環境の表現を維持することができる。本明細書で使用される場合、仮想環境は、３次元空間の計算表現である。仮想環境は、任意のオブジェクト、アクション、信号、パラメータ、座標、ベクトル、またはその空間に関連付けられた他の特性の表現を含むことができる。いくつかの例では、コンピューティングデバイスの回路（例えば、プロセッサ）は、仮想環境の状態を維持および更新することができる。すなわち、プロセッサは、第１の時間ｔ０において、仮想環境に関連付けられたデータおよび／またはユーザによって提供された入力に基づいて、第２の時間ｔ１における仮想環境の状態を決定することができる。例えば、仮想環境内のオブジェクトが時間ｔ０において第１の座標に位置し、特定のプログラムされた物理的パラメータ（例えば、質量、摩擦係数）を有する場合、ユーザから受信した入力は、方向ベクトルにおいてオブジェクトに力が加えられるべきであることを指示する。プロセッサは、基本力学を使用して時間ｔ１におけるオブジェクトの位置を決定するために運動学の法則を適用することができる。プロセッサは、仮想環境について知られている任意の適切な情報および／または任意の適切な入力を使用して、時間ｔ１における仮想環境の状態を決定することができる。仮想環境の状態を維持および更新する際に、プロセッサは、仮想環境における仮想オブジェクトの作成および削除に関連するソフトウェア；仮想環境における仮想オブジェクトまたはキャラクタの挙動を定義するためのソフトウェア（例えば、スクリプト）；仮想環境における信号（例えば、音声信号）の挙動を定義するためのソフトウェア；仮想環境に関連付けパラメータを作成および更新するためのソフトウェア；仮想環境において音声信号を生成するためのソフトウェア；入出力を扱うソフトウェア；ネットワーク動作を実装するためのソフトウェア；アセットデータを適用するソフトウェア（例えば、仮想オブジェクトを経時的に移動させるためのアニメーションデータ）；または他の多くの可能性を含む任意の適切なソフトウェアを実行することができる。
【0034】
ディスプレイまたはスピーカなどの出力デバイスは、仮想環境の任意のまたは全ての態様をユーザに提示することができる。例えば、仮想環境は、ユーザに提示されることができる仮想オブジェクト（これは、無生物；人々；動物；ライトなどのオブジェクトの表現を含み得る）を含み得る。プロセッサは、仮想環境のビューを決定することができ（例えば、原点座標、ビュー軸、および錐台を有する「カメラ」に対応する）、ディスプレイに、そのビューに対応する仮想環境の視聴可能なシーンをレンダリングすることができる。この目的のために、任意の適切なレンダリング技術が使用され得る。いくつかの例では、視聴可能なシーンは、仮想環境内のいくつかの仮想オブジェクトのみを含み、特定の他の仮想オブジェクトを除外し得る。同様に、仮想環境は、１つ以上の音声信号としてユーザに提示され得る音声態様を含み得る。例えば、仮想環境内の仮想オブジェクトは、オブジェクトの位置座標から生じる音を生成し得る（例えば、仮想キャラクタは、発話するか、または効果音を発生させ得る）。あるいは、仮想環境は、特定の位置に関連付けられてもよく、または関連付けられなくてもよい音楽キューまたは周囲音に関連付けられてもよい。プロセッサは、「聴取者」座標に対応する音声信号、例えば、仮想環境内の音の合成に対応し、聴取者座標において聴取者が聞く音声信号をシミュレートするために混合および処理された音声信号を決定し、１つ以上のスピーカを介して音声信号をユーザに提示することができる。
【0035】
仮想環境は、計算構造としてのみ存在するため、ユーザは、通常の感覚を使用して仮想環境を直接知覚することはできない。代わりに、ユーザは、例えばディスプレイ、スピーカ、触覚出力デバイスなどによってユーザに提示されるように、仮想環境を間接的にのみ知覚することができる。同様に、ユーザは、仮想環境に直接触れたり、仮想環境を直接操作したり、仮想環境と直接相互作用したりすることはできないが、仮想環境を更新するためにデバイスまたはセンサデータを使用することができるプロセッサに、入力デバイスまたはセンサを介して入力データを提供することができる。例えば、カメラセンサは、ユーザが仮想環境内でオブジェクトを移動させようとしていることを示す光学データを提供することができ、プロセッサは、そのデータを使用して、仮想環境内でオブジェクトにそれに応じて応答させることができる。
【0036】
複合現実システムは、例えば、透過型ディスプレイおよび／または１つ以上のスピーカ（これは、例えば、ウェアラブルヘッドデバイスに組み込まれてもよい）を使用して、現実環境と仮想環境との態様を組み合わせた複合現実環境（「ＭＲＥ」）をユーザに提示することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のスピーカは、ヘッドマウントウェアラブルユニットの外部にあってもよい。本明細書で使用される場合、ＭＲＥは、現実環境と対応する仮想環境との同時表現である。いくつかの例では、対応する現実環境および仮想環境は、単一の座標空間を共有する。いくつかの例では、実座標空間および対応する仮想座標空間は、変換行列（または他の適切な表現）によって互いに関連付けられる。したがって、単一の座標（いくつかの例では、変換行列とともに）は、現実環境内の第１の位置、および仮想環境内の第２の対応する位置を定義することができ、逆もまた同様である。
【0037】
ＭＲＥでは、仮想オブジェクト（例えば、ＭＲＥに関連付けられた仮想環境における）は、現実オブジェクト（例えば、ＭＲＥに関連する現実環境における）に対応することができる。例えば、ＭＲＥの現実環境が位置座標に現実のランプポスト（現実オブジェクト）を含む場合、ＭＲＥの仮想環境は、対応する位置座標に仮想ランプポスト（仮想オブジェクト）を含み得る。本明細書で使用される場合、現実オブジェクトは、対応する仮想オブジェクトと組み合わせて、「複合現実オブジェクト」を構成する。仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトと完全に一致または位置合わせされる必要はない。いくつかの例では、仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトの単純化版とすることができる。例えば、現実環境が現実のランプポストを含む場合、対応する仮想オブジェクトは、現実のランプポストとほぼ同じ高さおよび半径の円筒を含み得る（ランプポストがほぼ円筒形の形状であり得ることを反映している）。このように仮想オブジェクトを単純化することは、計算効率を高めることができ、そのような仮想オブジェクトに対して実行される計算を単純化することができる。さらに、ＭＲＥのいくつかの例では、現実環境内の全ての現実オブジェクトが対応する仮想オブジェクトに関連付けられるとは限らない。同様に、ＭＲＥのいくつかの例では、仮想環境内の全ての仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトに関連付けられるとは限らない。すなわち、いくつかの仮想オブジェクトは、現実世界の対応物なしで、ＭＲＥの仮想環境のみであってもよい。
【0038】
いくつかの例では、仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトの特性とは時々大幅に異なる特性を有し得る。例えば、ＭＲＥ内の現実環境は、緑色の２本腕のサボテン（とげのある無生物のオブジェクト）を含み得るが、ＭＲＥ内の対応する仮想オブジェクトは、人間の顔の特徴および無表情を有する緑色の２本腕の仮想キャラクタの特性を有し得る。この例では、仮想オブジェクトは、特定の特性（色、腕の数）においてその対応する現実オブジェクトに似ているが、他の特性（顔の特徴、性格）は、現実オブジェクトとは異なる。このようにして、仮想オブジェクトは、創造的、抽象的、誇張的、または想像的な方法で現実オブジェクトを表す、または、そうでなければ無生物の現実オブジェクトに挙動（例えば、人間の性格）を与える可能性を有する。いくつかの例では、仮想オブジェクトは、現実世界の対応物のない純粋に想像力のある作成物（例えば、場合によっては現実環境内の空きスペースに対応する位置にいる仮想環境内の仮想モンスター）であり得る。
【0039】
現実環境を不明瞭にしながらユーザに仮想環境を提示するＶＲシステムと比較して、ＭＲＥを提示する複合現実システムは、仮想環境が提示されている間に現実環境が知覚可能なままであるという利点を提供する。したがって、複合現実システムのユーザは、現実環境に関連付けられた視覚的および音声的キューを使用して、対応する仮想環境を体験し、相互作用することができる。例として、上述したように、ユーザは、仮想環境を直接知覚または相互作用することができないため、ＶＲシステムのユーザは、仮想環境に表示された仮想オブジェクトを知覚または相互作用するのに苦労することがあるが、ＭＲシステムのユーザは、自分自身の現実環境内の対応する現実オブジェクトを見て、聞いて、触れることによって仮想オブジェクトと相互作用することが直感的且つ自然であると見出し得る。このレベルの相互作用性は、ユーザの仮想環境との没入感、接続感、および関与感を高めることができる。同様に、現実環境と仮想環境とを同時に提示することによって、複合現実システムは、ＶＲシステムに関連付けられた否定的な心理的感情（例えば、認知的不協和）および否定的な身体的感情（例えば、酔い）を低減することができる。複合現実システムは、現実世界の体験を増強または変更し得るアプリケーションの多くの可能性をさらに提供する。
【0040】
図１Ａは、ユーザ１１０が複合現実システム１１２を使用する例示的な現実環境１００を示している。複合現実システム１１２は、例えば以下に説明するように、ディスプレイ（例えば、透過型ディスプレイ）および１つ以上のスピーカ、ならびに１つ以上のセンサ（例えば、カメラ）を備え得る。図示の現実環境１００は、ユーザ１１０が立っている長方形部屋１０４Ａと、現実オブジェクト１２２Ａ（ランプ）、現実オブジェクト１２４Ａ（テーブル）、現実オブジェクト１２６Ａ（ソファー）、および現実オブジェクト１２８Ａ（絵画）とを含む。部屋１０４Ａは、現実環境１００の原点とみなし得る位置座標１０６をさらに含む。図１Ａに示すように、その原点１０６（世界座標）を有する環境／世界座標系１０８（ｘ軸１０８Ｘ、ｙ軸１０８Ｙ、およびｚ軸１０８Ｚを含む）は、現実環境１００の座標空間を定義することができる。いくつかの実施形態では、環境／世界座標系１０８の原点１０６は、複合現実システム１１２の電源がオンにされた場所に対応し得る。いくつかの実施形態では、環境／世界座標系１０８の原点１０６は、動作中にリセットされてもよい。いくつかの例では、ユーザ１１０は、現実環境１００内の現実オブジェクトとみなし得る。同様に、ユーザ１１０の身体部分（例えば、手、足）は、現実環境１００における現実オブジェクトとみなし得る。いくつかの例では、点１１５（例えば、ユーザ／聴取者／頭部座標）を原点とするユーザ／聴取者／頭部座標系１１４（ｘ軸１１４Ｘ、ｙ軸１１４Ｙ、およびｚ軸１１４Ｚを含む）は、複合現実システム１１２が配置されているユーザ／聴取者／頭部についての座標空間を定義することができる。ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５は、複合現実システム１１２の１つ以上の構成要素に対して定義され得る。例えば、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５は、複合現実システム１１２の初期較正中などに、複合現実システム１１２のディスプレイに対して定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４空間と環境／世界座標系１０８空間との間の変換を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、左耳座標１１６および右耳座標１１７は、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５に対して定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、左耳座標１１６および右耳座標１１７とユーザ／聴取者／頭部座標系１１４空間との間の変換を特徴付けることができる。ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４は、ユーザの頭部、または例えば環境／世界座標系１０８に対する頭部装着型デバイスに対する位置の表現を単純化することができる。同時位置推定およびマッピング（ＳＬＡＭ）、ビジュアルオドメトリ、または他の技術を使用して、ユーザ座標系１１４と環境座標系１０８との間の変換がリアルタイムで決定および更新されることができる。
【0041】
図１Ｂは、現実環境１００に対応する例示的な仮想環境１３０を示している。図示の仮想環境１３０は、現実の長方形部屋１０４Ａに対応する仮想の長方形部屋１０４Ｂと、現実オブジェクト１２２Ａに対応する仮想オブジェクト１２２Ｂ；現実オブジェクト１２４Ａに対応する仮想オブジェクト１２４Ｂ；現実オブジェクト１２６Ａに対応する仮想オブジェクト１２６Ｂとを含む。仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂに関連付けられたメタデータは、対応する現実オブジェクト１２２Ａ、１２４Ａ、および１２６Ａから導出された情報を含むことができる。仮想環境１３０は、現実環境１００内のいかなる現実オブジェクトにも対応しない仮想モンスター１３２をさらに備える。現実環境１００における現実オブジェクト１２８Ａは、仮想環境１３０におけるいずれの仮想オブジェクトにも対応しない。点１３４をその原点とする持続座標系１３３（ｘ軸１３３Ｘ、ｙ軸１３３Ｙ、およびｚ軸１３３Ｚを含む）（持続座標）は、仮想コンテンツの座標空間を定義することができる。持続座標系１３３の原点１３４は、現実オブジェクト１２６Ａなどの１つ以上の現実オブジェクトに対して／相対的に定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、持続座標系１３３空間と環境／世界座標系１０８空間との間の変換を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２のそれぞれは、持続座標系１３３の原点１３４に対して独自の持続座標点を有し得る。いくつかの実施形態では、複数の持続座標系が存在してもよく、仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２のそれぞれは、１つ以上の持続座標系に対して独自の持続座標点を有してもよい。
【0042】
持続座標データは、物理的環境に対して持続的な座標データであり得る。持続座標データは、持続的仮想コンテンツを配置するためにＭＲシステム（例えば、ＭＲシステム１１２、２００）によって使用されてもよく、持続的仮想コンテンツは、仮想オブジェクトが表示されているディスプレイの動きに結び付けられなくてもよい。例えば、２次元スクリーンは、スクリーン上の位置に対する仮想オブジェクトのみを表示し得る。２次元スクリーンの移動に伴って、仮想コンテンツがスクリーンとともに移動してもよい。いくつかの実施形態では、持続的仮想コンテンツは、部屋の隅に表示され得る。ＭＲユーザは、隅を見て、仮想コンテンツを見て、隅から外を見てもよく（ユーザの頭部の動きにより、仮想コンテンツがユーザの視野内からユーザの視野外の位置に移動した可能性があるため、仮想コンテンツはもはや見えなくなり得る）、後ろを見て隅内の仮想コンテンツを見てもよい（現実オブジェクトが挙動し得る方法と同様）。
【0043】
いくつかの実施形態では、持続座標データ（例えば、持続座標系および／または持続座標フレーム）は、原点および３つの軸を含むことができる。例えば、持続座標系は、ＭＲシステムによって部屋の中心に割り当てられ得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、部屋の中を動き回ったり、部屋の外に出たり、部屋に再び入ったりしてもよく、持続座標系は、（例えば、物理的環境に対して持続することから）部屋の中心に留まってもよい。いくつかの実施形態では、仮想オブジェクトは、持続的仮想コンテンツの表示を可能にし得る持続座標データへの変換を使用して表示され得る。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、持続座標データを生成するために同時位置特定およびマッピングを使用し得る（例えば、ＭＲシステムは、持続座標系を空間内の点に割り当て得る）。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、一定の間隔で持続座標データを生成することによって環境をマッピングし得る（例えば、ＭＲシステムは、グリッド内に持続座標系を割り当て得て、持続座標系は、別の持続座標系から少なくとも５フィート以内にあり得る）。
【0044】
いくつかの実施形態では、持続座標データは、ＭＲシステムによって生成され、リモートサーバに送信され得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、持続座標データを受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、複数の観測インスタンスからの持続座標データを同期させるように構成され得る。例えば、複数のＭＲシステムは、同じ部屋を持続座標データによってマッピングし、そのデータをリモートサーバに送信し得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、この観測データを使用して、１つ以上の観測に基づき得る標準的な持続座標データを生成し得る。いくつかの実施形態では、標準的な持続座標データは、持続座標データの単一の観測よりも正確および／または信頼性が高くてもよい。いくつかの実施形態では、標準的な持続座標データは、１つ以上のＭＲシステムに送信され得る。例えば、ＭＲシステムは、画像認識および／または位置データを使用して、対応する標準的な持続座標データを有する部屋に位置することを認識し得る（例えば、他のＭＲシステムが以前に部屋をマッピングしていることから）。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、その位置に対応する標準的な持続座標データをリモートサーバから受信し得る。
【0045】
図１Ａおよび図１Ｂに関連して、環境／世界座標系１０８は、現実環境１００および仮想環境１３０の両方についての共有座標空間を定義する。図示の例では、座標空間は、点１０６にその原点を有する。さらに、座標空間は、同じ３つの直交軸（１０８Ｘ、１０８Ｙ、１０８Ｚ）によって定義される。したがって、現実環境１００内の第１の位置、および仮想環境１３０内の第２の対応する位置は、同じ座標空間に関して記述されることができる。これは、同じ座標が使用されて両方の位置を識別することができるため、現実環境および仮想環境における対応する位置の識別および表示を単純化する。しかしながら、いくつかの例では、対応する現実環境および仮想環境は、共有座標空間を使用する必要はない。例えば、いくつかの例（図示せず）では、行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、現実環境座標空間と仮想環境座標空間との間の変換を特徴付けることができる。
【0046】
図１Ｃは、現実環境１００および仮想環境１３０の態様を、複合現実システム１１２を介してユーザ１１０に同時に提示する例示的なＭＲＥ１５０を示している。図示の例では、ＭＲＥ１５０は、現実環境１００からの現実オブジェクト１２２Ａ、１２４Ａ、１２６Ａ、および１２８Ａ（例えば、複合現実システム１１２のディスプレイの透過部分を介して）、および仮想環境１３０からの仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２（例えば、複合現実システム１１２のディスプレイのアクティブ表示部分を介して）をユーザ１１０に同時に提示する。上記のように、原点１０６は、ＭＲＥ１５０に対応する座標空間の原点として機能し、座標系１０８は、座標空間のｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を定義する。
【0047】
図示の例では、複合現実オブジェクトは、座標空間１０８内の対応する位置を占める現実オブジェクトと仮想オブジェクトの対応するペア（すなわち、１２２Ａ／１２２Ｂ、１２４Ａ／１２４Ｂ、および１２６Ａ／１２６Ｂ）を含む。いくつかの例では、現実オブジェクトと仮想オブジェクトの両方がユーザ１１０に同時に見えることがある。これは、例えば、仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトのビューを拡張するように設計された情報を提示する場合（仮想オブジェクトが古い損傷した彫刻の欠落したピースを提示する美術館アプリケーションなど）に望ましいことがある。いくつかの例では、対応する現実オブジェクト（１２２Ａ、１２４Ａ、および／または１２６Ａ）を遮るように、仮想オブジェクト（１２２Ｂ、１２４Ｂ、および／または１２６Ｂ）が表示され得る（例えば、画素化遮蔽シャッタを使用するアクティブ画素化遮蔽を介して）。これは、例えば、仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトの視覚的置換として機能する場合（無生物の現実オブジェクトが「生きている」キャラクタになる相互作用型ストーリーテリングアプリケーションなど）に望ましいことがある。
【0048】
いくつかの例では、現実オブジェクト（例えば、１２２Ａ、１２４Ａ、１２６Ａ）は、必ずしも仮想オブジェクトを構成しなくてもよい仮想コンテンツまたはヘルパーデータに関連付けられてもよい。仮想コンテンツまたはヘルパーデータは、複合現実環境における仮想オブジェクトの処理または取り扱いを容易にすることができる。例えば、そのような仮想コンテンツは、対応する現実オブジェクトの２次元表現；対応する現実オブジェクトに関連付けられたカスタムアセットタイプ；または対応する現実オブジェクトに関連付けられた統計データを含むことができる。この情報は、不必要な計算オーバーヘッドを招くことなく、現実オブジェクトを含む計算を可能または容易にすることができる。
【0049】
いくつかの例では、上述した提示はまた、音声態様を組み込んでもよい。例えば、ＭＲＥ１５０では、仮想モンスター１３２は、モンスターがＭＲＥ１５０の周りを歩くときに生成される足音効果などの１つ以上の音声信号に関連付けられることができる。以下にさらに説明するように、複合現実システム１１２のプロセッサは、ＭＲＥ１５０内の全てのそのような音の混合および処理された合成に対応する音声信号を計算し、複合現実システム１１２に含まれる１つ以上のスピーカおよび／または１つ以上の外部スピーカを介してユーザ１１０に音声信号を提示することができる。
【0050】
例示的な複合現実システム
例示的な複合現実システム１１２は、（ニアアイディスプレイであってもよい左右の透過型ディスプレイと、ディスプレイからの光をユーザの眼に結合するための関連構成要素とを備え得る）ディスプレイ；左右スピーカ（例えば、ユーザの左右の耳にそれぞれ隣接して配置される）；（例えば、ヘッドデバイスのテンプルアームに取り付けられる）慣性測定ユニット（ＩＭＵ）；（例えば、左側のテンプル片に取り付けられる）直交コイル型電磁受信機；ユーザから離れる方向に向けられた左右のカメラ（例えば、深度（飛行時間）カメラ）；および（例えば、ユーザの眼球運動を検出するための）ユーザに向けられた左右の眼のカメラを備えるウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブル拡張現実または複合現実ヘッドデバイス）を含むことができる。しかしながら、複合現実システム１１２は、任意の適切なディスプレイ技術、および任意の適切なセンサ（例えば、光学、赤外線、音響、ＬＩＤＡＲ、ＥＯＧ、ＧＰＳ、磁気）を組み込むことができる。さらに、複合現実システム１１２は、他の複合現実システムを含む他のデバイスおよびシステムと通信するためのネットワーキング機能（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ機能）を組み込み得る。複合現実システム１１２は、バッテリ（ユーザの腰の周りに装着されるように設計されたベルトパックなどの補助ユニットに装着され得る）、プロセッサ、およびメモリをさらに含み得る。複合現実システム１１２のウェアラブルヘッドデバイスは、ユーザの環境に対するウェアラブルヘッドデバイスの座標のセットを出力するように構成された、ＩＭＵまたは他の適切なセンサなどの追跡構成要素を含み得る。いくつかの例では、追跡構成要素は、同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）および／またはビジュアルオドメトリアルゴリズムを実行するプロセッサに入力を提供し得る。いくつかの例では、複合現実システム１１２はまた、以下にさらに説明するように、ウェアラブルベルトパックであってもよいハンドヘルドコントローラ３００および／または補助ユニット３２０を含んでもよい。
例示的な複合現実システム１１２は、（ニアアイディスプレイであってもよい左右の透過型ディスプレイと、ディスプレイからの光をユーザの眼に結合するための関連構成要素とを備え得る）ディスプレイ；左右スピーカ（例えば、ユーザの左右の耳にそれぞれ隣接して配置される）；（例えば、ヘッドデバイスのテンプルアームに取り付けられる）慣性測定ユニット（ＩＭＵ）；（例えば、左側のテンプル片に取り付けられる）直交コイル型電磁受信機；ユーザから離れる方向に向けられた左右のカメラ（例えば、深度（飛行時間）カメラ）；および（例えば、ユーザの眼球運動を検出するための）ユーザに向けられた左右の眼のカメラを備えるウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブル拡張現実または複合現実ヘッドデバイス）を含むことができる。しかしながら、複合現実システム１１２は、任意の適切なディスプレイ技術、および任意の適切なセンサ（例えば、光学、赤外線、音響、ＬＩＤＡＲ、ＥＯＧ、ＧＰＳ、磁気）を組み込むことができる。さらに、複合現実システム１１２は、他の複合現実システムを含む他のデバイスおよびシステムと通信するためのネットワーキング機能（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ機能）を組み込み得る。複合現実システム１１２は、バッテリ（ユーザの腰の周りに装着されるように設計されたベルトパックなどの補助ユニットに装着され得る）、プロセッサ、およびメモリをさらに含み得る。複合現実システム１１２のウェアラブルヘッドデバイスは、ユーザの環境に対するウェアラブルヘッドデバイスの座標のセットを出力するように構成された、ＩＭＵまたは他の適切なセンサなどの追跡構成要素を含み得る。いくつかの例では、追跡構成要素は、同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）および／またはビジュアルオドメトリアルゴリズムを実行するプロセッサに入力を提供し得る。いくつかの例では、複合現実システム１１２はまた、以下にさらに説明するように、ウェアラブルベルトパックであってもよいハンドヘルドコントローラ３００および／または補助ユニット３２０を含んでもよい。
【0051】
図２Ａ～図２Ｄは、ＭＲＥ（ＭＲＥ１５０に対応し得る）または他の仮想環境をユーザに提示するために使用され得る例示的な複合現実システム２００（複合現実システム１１２に対応し得る）の構成要素を示している。図２Ａは、例示的な複合現実システム２００に含まれるウェアラブルヘッドデバイス２１０２の斜視図を示している。図２Ｂは、ユーザの頭部２２０２に装着されたウェアラブルヘッドデバイス２１０２の平面図を示している。図２Ｃは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２の正面図を示している。図２Ｄは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２の例示的なアイピース２１１０の端面図を示している。図２Ａ～図２Ｃに示すように、例示的なウェアラブルヘッドデバイス２１０２は、例示的な左アイピース（例えば、左透明導波路セットアイピース）２１０８および例示的な右アイピース（例えば、右透明導波路セットアイピース）２１１０を含む。各アイピース２１０８および２１１０は、現実環境が見られることができる透過要素、ならびに現実環境と重複するディスプレイ（例えば、イメージワイズ変調光を介して）を提示するためのディスプレイ要素を含むことができる。いくつかの例では、そのようなディスプレイ要素は、イメージワイズ変調光の流れを制御するための表面回折光学素子を含むことができる。例えば、左アイピース２１０８は、左内部結合格子セット２１１２、左直交瞳孔拡張（ＯＰＥ）格子セット２１２０、および左射出（出力）瞳孔拡張（ＥＰＥ）格子セット２１２２を含むことができる。本明細書で使用される場合、瞳は、格子セットまたは反射器などの光学素子からの光の出射を指し得る。同様に、右アイピース２１１０は、右内部結合格子セット２１１８、右ＯＰＥ格子セット２１１４、および右ＥＰＥ格子セット２１１６を含むことができる。イメージワイズ変調された光は、内部結合格子２１１２および２１１８、ＯＰＥ２１１４および２１２０、ならびにＥＰＥ２１１６および２１２２を介してユーザの眼に伝達されることができる。各内部結合格子セット２１１２、２１１８は、光をその対応するＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４に向けて偏向させるように構成されることができる。各ＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４は、光をその関連するＥＰＥ２１２２、２１１６に向かって徐々に下方に偏向させ、それによって形成される射出瞳を水平に延ばすように設計されることができる。各ＥＰＥ２１２２、２１１６は、その対応するＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４から受光した光の少なくとも一部を、アイピース２１０８、２１１０の背後に画定されたユーザのアイボックス位置（図示せず）に徐々に向け直すように構成されることができ、アイボックスに形成された射出瞳を垂直に延長する。あるいは、内部結合格子セット２１１２および２１１８、ＯＰＥ格子セット２１１４および２１２０、ならびにＥＰＥ格子セット２１１６および２１２２の代わりに、アイピース２１０８および２１１０は、イメージワイズ変調された光のユーザの眼への結合を制御するための格子ならびに／または屈折および反射機構の他の配置を含むことができる。
【0052】
いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２は、左テンプルアーム２１３０および右テンプルアーム２１３２を含むことができ、左テンプルアーム２１３０は、左スピーカ２１３４を含み、右テンプルアーム２１３２は、右スピーカ２１３６を含む。直交コイル電磁受信機２１３８は、左テンプル片内、またはウェアラブルヘッドユニット２１０２内の別の適切な位置に配置されることができる。慣性測定ユニット（ＩＭＵ）２１４０は、右テンプルアーム２１３２内に、またはウェアラブルヘッドデバイス２１０２内の別の適切な位置に配置されることができる。ウェアラブルヘッドデバイス２１０２はまた、左深度（例えば、飛行時間）カメラ２１４２および右深度カメラ２１４４を含むことができる。深度カメラ２１４２、２１４４は、より広い視野をともにカバーするように、異なる方向に適切に配向されることができる。
【0053】
図２Ａ～図２Ｄに示す例では、イメージワイズ変調光の左供給源２１２４は、左の内部結合格子セット２１１２を介して左アイピース２１０８に光学的に結合されることができ、イメージワイズ変調光の右供給源２１２６は、右内部結合格子セット２１１８を介して右アイピース２１１０に光学的に結合されることができる。イメージワイズ変調光の供給源２１２４、２１２６は、例えば、光ファイバスキャナ；デジタル光処理（ＤＬＰ）チップまたは液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）変調器などの電子光変調器を含むプロジェクタ；または、側面ごとに１つ以上のレンズを使用して内部結合格子セット２１１２、２１１８に結合されたマイクロ発光ダイオード（μＬＥＤ）またはマイクロ有機発光ダイオード（μＯＬＥＤ）パネルなどの発光ディスプレイを含むことができる。入力結合格子セット２１１２、２１１８は、イメージワイズ変調光の供給源２１２４、２１２６からの光を、アイピース２１０８、２１１０の全内部反射（ＴＩＲ）の臨界角を超える角度に偏向させることができる。ＯＰＥ格子セット２１１４、２１２０は、ＴＩＲによって伝播する光をＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２に向かって徐々に下方に偏向させる。ＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２は、ユーザの眼の瞳孔を含むユーザの顔に向かって光を徐々に結合する。
【0054】
いくつかの例では、図２Ｄに示すように、左アイピース２１０８および右アイピース２１１０のそれぞれは、複数の導波路２４０２を含む。例えば、各アイピース２１０８、２１１０は、それぞれがそれぞれの色チャネル（例えば、赤色、青色および緑色）専用の複数の個々の導波路を含むことができる。いくつかの例では、各アイピース２１０８、２１１０は、そのような導波路の複数のセットを含むことができ、各セットは、放射された光に異なる波面曲率を付与するように構成される。波面曲率は、例えば、ユーザの前方にある距離（例えば、波面曲率の逆数に対応する距離だけ）に配置された仮想オブジェクトを提示するために、ユーザの眼に対して凸状であってもよい。いくつかの例では、ＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２は、各ＥＰＥを横切る出射光のポインティングベクトルを変更することによって凸波面曲率を達成する湾曲格子溝を含むことができる。
【0055】
いくつかの例では、表示されたコンテンツが３次元であるという知覚を作り出すために、立体的に調整された左右の眼の画像が、イメージワイズ光変調器２１２４、２１２６およびアイピース２１０８、２１１０を通してユーザに提示されることができる。立体的な左右の画像によって示される距離に近い距離に仮想オブジェクトが表示されるように導波路を選択する（したがって、波面曲率に対応する）ことによって、３次元仮想オブジェクトの提示の知覚される臨場感が高められることができる。この技術はまた、立体視左右眼画像によって提供される深度知覚キューと人間の眼の自律神経調節（例えば、オブジェクト距離に依存する焦点）との間の差によって引き起こされ得る、一部のユーザが体験する酔いを低減し得る。
【0056】
図２Ｄは、例示的なウェアラブルヘッドデバイス２１０２の右アイピース２１１０の上からの端面図を示している。図２Ｄに示すように、複数の導波路２４０２は、３つの導波路の第１のサブセット２４０４と、３つの導波路の第２のサブセット２４０６とを含むことができる。導波路の２つのサブセット２４０４、２４０６は、出射光に異なる波面曲率を付与するために異なる格子線曲率を特徴とする異なるＥＰＥ格子によって区別されることができる。導波路の各サブセット２４０４、２４０６内で、各導波路が使用されて、異なるスペクトルチャネル（例えば、赤色、緑色、および青色のスペクトルチャネルのうちの１つ）をユーザの右眼２２０６に結合することができる。（図２Ｄには示されていないが、左アイピース２１０８の構造は、右アイピース２１１０の構造と類似している。）
【0057】
図３Ａは、複合現実システム２００の例示的なハンドヘルドコントローラ構成要素３００を示している。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ３００は、グリップ部３４６と、上面３４８に沿って配置された１つ以上のボタン３５０とを含む。いくつかの例では、ボタン３５０は、カメラまたは他の光学センサ（これは、複合現実システム２００のヘッドユニット（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）に装着されることができる）とともに、例えば、ハンドヘルドコントローラ３００の６自由度（６ＤＯＦ）動きを追跡するための光学追跡ターゲットとして使用するように構成され得る。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ３００は、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に対する位置または向きなどの位置または向きを検出するための追跡構成要素（例えば、ＩＭＵまたは他の適切なセンサ）を含む。いくつかの例では、そのような追跡構成要素は、ハンドヘルドコントローラ３００のハンドル内に配置されてもよく、および／またはハンドヘルドコントローラに機械的に結合されてもよい。ハンドヘルドコントローラ３００は、ボタンの押下状態；またはハンドヘルドコントローラ３００の位置、向き、および／または動き（例えば、ＩＭＵを介して）のうちの１つ以上に対応する１つ以上の出力信号を提供するように構成されることができる。そのような出力信号は、複合現実システム２００のプロセッサへの入力として使用され得る。そのような入力は、ハンドヘルドコントローラの位置、向き、および／または動き（および、延長により、コントローラを保持するユーザの手の位置、向き、および／または動きに）に対応し得る。そのような入力は、ユーザがボタン３５０を押すことにも対応し得る。
【0058】
図３Ｂは、複合現実システム２００の例示的な補助ユニット３２０を示している。補助ユニット３２０は、システム２００を動作させるためのエネルギーを供給するためのバッテリを含むことができ、システム２００を動作させるためのプログラムを実行するためのプロセッサを含むことができる。図示のように、例示的な補助ユニット３２０は、補助ユニット３２０をユーザのベルトに取り付けるなどのためのクリップ２１２８を含む。ユニットをユーザのベルトに取り付けることを伴わないフォームファクタを含む、他のフォームファクタが補助ユニット３２０に適しており、明らかであろう。いくつかの例では、補助ユニット３２０は、例えば、電線および光ファイバを含むことができる多導管ケーブルを介してウェアラブルヘッドデバイス２１０２に結合される。補助ユニット３２０とウェアラブルヘッドデバイス２１０２との間の無線接続も使用されることができる。
【0059】
いくつかの例では、複合現実システム２００は、音を検出し、対応する信号を複合現実システムに提供するための１つ以上のマイクロフォンを含むことができる。いくつかの例では、マイクロフォンは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に取り付けられるか、または一体化されてもよく、ユーザの音声を検出するように構成されてもよい。いくつかの例では、マイクロフォンは、ハンドヘルドコントローラ３００および／または補助ユニット３２０に取り付けられるか、または一体化されてもよい。そのようなマイクロフォンは、環境音、周囲の雑音、ユーザもしくは第三者の音声、または他の音を検出するように構成されてもよい。
【0060】
図４は、上述した複合現実システム２００（これは、図１に関する複合現実システム１１２に対応し得る）などの例示的な複合現実システムに対応し得る例示的な機能ブロック図を示している。図４に示すように、例示的なハンドヘルドコントローラ４００Ｂ（ハンドヘルドコントローラ３００（「トーテム」）に対応し得る）は、トーテム・ツー・ウェアラブルヘッドデバイス６自由度（６ＤＯＦ）トーテムサブシステム４０４Ａを含み、例示的なウェアラブルヘッドデバイス４００Ａ（ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に対応し得る）は、トーテム・ツー・ウェアラブルヘッドデバイス６ＤＯＦサブシステム４０４Ｂを含む。この例では、６ＤＯＦトーテムサブシステム４０４Ａおよび６ＤＯＦサブシステム４０４Ｂは、協働して、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに対するハンドヘルドコントローラ４００Ｂの６つの座標（例えば、３つの並進方向のオフセットおよび３つの軸に沿った回転）を決定する。６自由度は、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの座標系を基準として表され得る。３つの並進オフセットは、そのような座標系におけるＸ、Ｙ、およびＺオフセットとして、並進行列として、または他の何らかの表現として表され得る。回転自由度は、ヨー、ピッチ、およびロール回転のシーケンスとして、回転行列として、四元数として、または他の何らかの表現として表され得る。いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａ；ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに含まれる１つ以上の深度カメラ４４４（および／または１つ以上の非深度カメラ）；および／または１つ以上の光学ターゲット（例えば、上述したハンドヘルドコントローラ４００Ｂのボタン３５０、またはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに含まれる専用の光学ターゲット）が６ＤＯＦ追跡に使用されることができる。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂは、上述したように、カメラを含むことができ、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａは、カメラと連動して光学追跡のための光学ターゲットを含むことができる。いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａおよびハンドヘルドコントローラ４００Ｂは、それぞれ、３つの識別可能な信号を無線で送受信するために使用される３つの直交して配向されたソレノイドのセットを含む。受信に使用されるコイルのそれぞれにおいて受信された３つの識別可能な信号の相対的な大きさを測定することにより、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂに対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの６ＤＯＦが決定され得る。さらに、６ＤＯＦトーテムサブシステム４０４Ａは、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂの迅速な動きに関する改善された精度および／またはよりタイムリーな情報を提供するのに有用な慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を含むことができる。
【0061】
いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステム４００は、ヘッドギアデバイス４００Ａ上に配置された１つ以上のマイクロフォンを含むことができるマイクロフォンアレイ４０７を含むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロフォンアレイ４０７は、４つのマイクロフォンを含むことができる。ヘッドギア４００Ａの前面に２つのマイクロフォンが配置されることができ、ヘッドヘッドギア４００Ａの背面に２つのマイクロフォンが配置されることができる（例えば、左後方に１つ、右後方に１つ）。いくつかの実施形態では、マイクロフォンアレイ４０７によって受信された信号は、ＤＳＰ４０８に送信されることができる。ＤＳＰ４０８は、マイクロフォンアレイ４０７から受信された信号に対して信号処理を実行するように構成されることができる。例えば、ＤＳＰ４０８は、マイクロフォンアレイ４０７から受信した信号に対してノイズ低減、音響エコー除去、および／またはビームフォーミングを実行するように構成されることができる。ＤＳＰ４０８は、信号をプロセッサ４１６に送信するように構成されることができる。
【0062】
いくつかの例では、例えば、座標系１０８に対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの動きを補償するために、座標をローカル座標空間（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに対して固定された座標空間）から慣性座標空間（例えば、現実環境に対して固定された座標空間）に変換することが必要になることがある。例えば、そのような変換は、現実環境に仮想オブジェクト（例えば、現実の椅子に座っており、ウェアラブルヘッドデバイスの位置および向きに関係なく、前方を向いている仮想人物）が存在するという錯覚を維持するために、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのディスプレイが、ディスプレイ上の固定された位置および向きではなく、現実環境に対して予想される位置（例えば、ディスプレイの右下隅の同じ位置）および向きで仮想オブジェクトを提示するために必要であり得る（そして、例えば、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａが移動および回転するときに現実環境に不自然に配置されているようには見えない）。いくつかの例では、座標空間間の補償変換は、座標系１０８に対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの変換を決定するために、ＳＬＡＭおよび／またはビジュアルオドメトリ手順を使用して深度カメラ４４４からの画像を処理することによって決定されることができる。図４に示す例では、深度カメラ４４４は、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６に結合され、画像をブロック４０６に提供することができる。ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６の実装は、この画像を処理し、ユーザの頭部の位置および向きを決定するように構成されたプロセッサを含むことができ、頭部座標空間と別の座標空間（例えば、慣性座標空間）との間の変換を識別するために使用されることができる。同様に、いくつかの例では、ユーザの頭部姿勢および位置に関する追加の情報源は、ＩＭＵ４０９から取得される。ＩＭＵ４０９からの情報は、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６からの情報と統合されて、ユーザの頭部姿勢および位置の迅速な調整に関する改善された精度および／またはよりタイムリーな情報を提供することができる。
【0063】
いくつかの例では、深度カメラ４４４は、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのプロセッサに実装され得るハンドジェスチャトラッカ４１１に３Ｄ画像を供給することができる。ハンドジェスチャトラッカ４１１は、例えば、深度カメラ４４４から受信した３Ｄ画像をハンドジェスチャを表す記憶されたパターンと照合することによって、ユーザのハンドジェスチャを識別することができる。ユーザのハンドジェスチャを識別する他の適切な技術が明らかであろう。
【0064】
いくつかの例では、１つ以上のプロセッサ４１６は、ウェアラブルヘッドデバイスの６ＤＯＦヘッドギアサブシステム４０４Ｂ、ＩＭＵ４０９、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６、深度カメラ４４４、および／またはハンドジェスチャトラッカ４１１からデータを受信するように構成され得る。プロセッサ４１６はまた、６ＤＯＦトーテムシステム４０４Ａから制御信号を送受信することもできる。プロセッサ４１６は、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂが接続されていない例のように、６ＤＯＦトーテムシステム４０４Ａに無線で結合されてもよい。プロセッサ４１６は、さらに、視聴覚コンテンツメモリ４１８、グラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）４２０、および／またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）音声スペーシャライザ４２２などの追加の構成要素と通信してもよい。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）メモリ４２５に結合されてもよい。ＧＰＵ４２０は、イメージワイズ変調光４２４の左供給源に結合された左チャネル出力と、イメージワイズ変調光４２６の右供給源に結合された右チャネル出力とを含むことができる。ＧＰＵ４２０は、例えば、図２Ａ～図２Ｄを参照して上述したように、立体画像データをイメージワイズ変調光４２４、４２６の供給源に出力することができる。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、左スピーカ４１２および／または右スピーカ４１４に音声を出力することができる。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、ユーザから仮想音源（これは、例えば、ハンドヘルドコントローラ３２０を介して、ユーザによって移動され得る）への方向ベクトルを示す入力をプロセッサ４１９から受信することができる。方向ベクトルに基づいて、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、（例えば、ＨＲＴＦにアクセスすることによって、または複数のＨＲＴＦを補間することによって）対応するＨＲＴＦを決定することができる。次いで、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、決定されたＨＲＴＦを、仮想オブジェクトによって生成された仮想音に対応する音声信号などの音声信号に適用することができる。これは、複合現実環境における仮想音に対するユーザの相対的な位置および向きを組み込むことによって、すなわち、仮想音が現実環境の現実音である場合にその仮想音がどのように聞こえるかというユーザの期待に一致する仮想音を提示することによって、仮想音の真実味および臨場感を高めることができる。
【0065】
図４に示すようないくつかの例では、プロセッサ４１６、ＧＰＵ４２０、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２、ＨＲＴＦメモリ４２５、および視聴覚コンテンツメモリ４１８のうちの１つ以上は、補助ユニット４００Ｃ（上述した補助ユニット３２０に対応し得る）に含まれ得る。補助ユニット４００Ｃは、その構成要素に電力を供給するため、および／またはウェアラブルヘッドデバイス４００Ａまたはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに電力を供給するためのバッテリ４２７を含み得る。ユーザの腰に装着されることができる補助ユニットにこのような構成要素を含めることは、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのサイズおよび重量を制限することができ、ひいてはユーザの頭と首の疲労を軽減することができる。
【0066】
図４は、例示的な複合現実システムの様々な構成要素に対応する要素を示しているが、これらの構成要素の様々な他の適切な配置が当業者には明らかになるであろう。例えば、補助ユニット４００Ｃに関連付けられているものとして図４に示されている要素は、代わりに、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａまたはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに関連付けられることができる。さらにまた、いくつかの複合現実システムは、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂまたは補助ユニット４００Ｃを完全に取り止めてもよい。そのような変形および変更は、開示された例の範囲内に含まれると理解されるべきである。
【0067】
照明層についての封入層
例示的な複合現実システム（例えば、複合現実システム２００）のウェアラブルヘッドデバイスまたはヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイを介してユーザに画像を提示するための光学系を含み得る。例示的な光学系は、視線追跡機能をさらに含み得る。例えば、図５および図６Ａ～図６Ｂは、本開示の実施形態にかかるウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）において使用されることができる光学系および／または照明層の例を示している。
例示的な複合現実システム（例えば、複合現実システム２００）のウェアラブルヘッドデバイスまたはヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイを介してユーザに画像を提示するための光学系を含み得る。例示的な光学系は、視線追跡機能をさらに含み得る。例えば、図５および図６Ａ～図６Ｂは、本開示の実施形態にかかるウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）において使用されることができる光学系および／または照明層の例を示している。
【0068】
図５は、ウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）に使用され得る例示的な光学系５００を示している。図に示されるように、光学系５００は、層状に配置された複数の光学部品を含むことができる。例えば、光学系５００は、外側レンズ５０１、調光器５０３、アイピース５０５、内側レンズ５０７、ＩＲ照明層５１０、および矯正処方インサート５０９のうちの１つ以上を含み得る。光学系５００は、ユーザの眼５２０にデジタル画像を提示し、ユーザの環境のビューを提示し、および／またはユーザの眼球運動を追跡するように構成され得る。外側レンズおよび内側レンズは、焦点が合っているユーザの環境および／またはデジタル画像のビューを提供し得る。調光器５０３は、ユーザの環境から光学系に入る光の量を調整するために設けられることができる。アイピース５０５は、デジタルコンテンツをユーザに提示するために設けられることができる。ＩＲ照明層５１０（本明細書では照明層とも呼ばれる）は、視線追跡能力を促進するために設けられることができる。矯正処方インサート５０９は、光学系を特定のユーザの視力に合わせるために設けられることができる。図面は、例示を目的として含まれており、必ずしも縮尺通りでなくてもよく、層の相対的な厚さ、および／または層の実際の寸法を示してもよい。
【0069】
図６Ａは、本開示の実施形態にかかる例示的な照明層６１０Ａを示している。照明層６１０Ａは、光学系、例えば光学系５００に含まれ得る。図に示すように、照明層６１０Ａは、基材６１２および１つ以上のＬＥＤ６１４Ａを含み得る。いくつかの実施形態では、照明層は、１つ以上のＬＥＤ６１４Ａに接続された１つ以上の金属トレース（図示せず）を含み得る。ＬＥＤ６１４Ａは、ＩＲ範囲の波長に対応するＩＲ ＬＥＤであり得る。図に示されるように、１つ以上のＬＥＤ６１４Ａは、基材６１２の裏面６１８に配置され得る。ＬＥＤ６１４Ａは、ＩＲ照明光６１６をユーザの眼６２０に提供し得る。ＩＲ照明光は、眼６２０の表面から反射されて、ＩＲ眼反射光６２２を形成し得る。ＩＲ反射光６２２の一部は、光センサ６２４において受光され得る。いくつかの実施形態では、光センサ６２４は、照明層６１０Ａの外縁付近、例えば、光学系スタック５００の縁部付近に配置され得る。いくつかの例では、光センサ６２４は、光学系の一部であってもよいが、照明層上に物理的に配置されなくてもよい。ＩＲ反射光６２２の受光した部分は、眼６２０の眼球運動を追跡するためにＭＲシステムによって処理されることができる。
【0070】
図６Ｂは、本開示の実施形態にかかる例示的な照明層６１０Ｂを示している。照明層６１０Ｂは、光学系、例えば光学系５００に含まれ得る。図に示すように、照明層６１０Ｂは、基材６１２および１つ以上のＬＥＤ６１４Ｂを含み得る。図に示すように、１つ以上のＬＥＤ６１４Ｂは、基材６１２の前面６２６に配置され得る。いくつかの実施形態では、照明層は、１つ以上のＬＥＤ６１４Ｂに接続された１つ以上の金属トレース（図示せず）を含み得る。ＬＥＤ６１４Ｂは、図６Ａに関して説明したように、ＩＲ照明光６１６をユーザの眼に提供し得る。ＬＥＤ６１４Ｂは、ＩＲ範囲の波長に対応するＩＲ ＬＥＤであり得る。
【0071】
いくつかの実施形態では、基材６１２は、キャリアプレート、例えばガラスキャリアプレート上に積層されたポリマー層から形成された可撓性または剛性基材であり得る。例えば、基材は、ガラスキャリアプレート上に積層されたポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、および／またはトリアセテートセルロース（ＴＡＣ）を含み得る。基材６１２を形成するポリマー材料は、比較的安価で機械的に信頼性があり得るが、基材６１２は、反射および／または曇りに起因する光透過損失、ならびに材料間の界面、例えばポリマー／ガラス界面での光透過損失を受けやすいことがある。さらに、ポリマー材料は、表面化学的攻撃、膨潤などの加工上の問題を起こしやすい可能性があり、耐擦傷性が低いことがあり、これは、光透過性の低下および曇りの増加に寄与する可能性がある。光透過の損失および曇りは、光学系、例えば光学系５００を通過する環境光の量に影響を及ぼし、ユーザに提示されるデジタル画像の品質に影響を及ぼす可能性がある。
【0072】
図７Ａおよび図７Ｂは、透過率に影響を及ぼし得るポリマー層の表面上の曇りを示すポリマー層、例えばポリマー照明層の一部の写真である。例えば、ポリマー層７１０Ａは、ポリマー層７１０Ｂの拡大図に対応し得る。図に示すように、ポリマー層７１０Ａ、７１０Ｂの表面は、粗いおよび／または不均一であってもよく、これはその曇った外観に寄与し得る。例えば、表面は、不均一な表面テクスチャに寄与する多数の不規則な起伏を含むことができる。いくつかの例では、ポリマー層、例えば７１０Ａおよび７１０Ｂは、約１．００～１．６５％の測定された曇り値を有することができる。比較すると、ガラス照明層は、約０．２４％の測定された曇り値を有し得る。
【0073】
図７Ｃは、本開示の実施形態にかかる照明層のプロファイルを示している。図に示すように、照明層７１０Ｃは、粗いまたは不均一な上面７１８Ｃを有し得る基材７１２Ｃを含むことができる。例えば、表面は、不均一な表面テクスチャに寄与する多数の不規則な起伏を含み得る。不均一な表面は、眼に見える曇った外観に寄与し（例えば、図７Ａおよび図７Ｂを参照）、透過率の低下に寄与し得る。図７Ｄは、本開示の実施形態にかかる照明層を示している。図に示すように、照明層７１０Ｄは、表面７１８Ｃに関して上述したように、粗いまたは不均一な上面７１８Ｄおよび底面７２０Ｄを有し得る基材７１２Ｄを含むことができる。
【0074】
図８Ａおよび図８Ｂは、本開示の実施形態にかかる、ポリマー層８１０、例えば、封入層を含むポリマー照明層の一部の写真である。いくつかの例では、ポリマー層８１０Ａは、ポリマー層８１０Ｂの拡大図に対応し得る。図に示すように、ポリマー層８１０Ａ、８１０Ｂの表面テクスチャは、ポリマー層７１０Ａおよび７１０Ｂの表面テクスチャと比較して比較的滑らかであり得る。例えば、封入層、例えば８１０Ａおよび７００Ｂを含むポリマー層は、約０．１１％の測定された曇り値を有することができる。
【0075】
図８Ｃは、本開示の実施形態にかかる照明層８１０Ｃのプロファイルを示している。例えば、図８Ｃに示すように、照明層８１０Ｃは、照明層８１０Ｃの基材８１２Ｃの上面８１８Ｃおよび／または底面８２０Ｃに配置された封入層８３０Ｃを含むことができる。封入層は、上面および底面の両方に示されているが、当業者は、本開示の実施形態によれば、封入層が上面または底面のいずれかに配置されることができることを理解するであろう。
【0076】
図８Ｄは、本開示の実施形態にかかる、照明層８１０Ｃの詳細図に対応することができる。例えば、この図に示されるように、封入層８３０Ｄは、基材８１２Ｄの表面８１８Ｄを平坦化するために設けられ得る。本明細書で使用される場合、平坦化という用語は、不均一な表面テクスチャの平滑化、充填、および／または平板化を指し得る。いくつかの実施形態では、封入層、例えば、８３０Ｃ、８３０Ｄは、基材、例えば、８１２Ｃ、８１２Ｄの表面８１８を平坦化する反射防止ナノパターン８３２Ｄを含み得る。封入層は、表面の不規則な起伏を平坦化することによって透過率を改善し、曇りを低減し得る。さらに、封入層は、照明層８１０の基材（例えば、８１２Ｃ、８１２Ｄ）上の保護のスクラッチ防止層として機能し得る。
【0077】
図９は、上述したような封入層が１つ以上のＬＥＤを埋め込む場合の照明層の透過率の例示的な改善を示すグラフである。線９１０は、封入層を含まない照明層、例えば照明層６１０Ａ、６１０Ｂの様々な波長にわたる透過率を示している。線９２０は、封入層を含む照明層、例えば照明層８１０の様々な波長にわたる透過率を示している。図１０は、照明層１０１０の平坦化部分１０３０と非平坦化部分１０１８との図式的な相違を示している。図示のように、平坦化部分１０３０は、非平坦化部分１０１８と比較して相対的に透過性とすることができる。例えば、非平坦化部分１０１８の透過率は、図９の線９１０に対応し得るとともに、平坦化部分１０１０は、線９２０に対応することができる。
【0078】
図１１～図１６は、本開示の実施形態にかかるＭＲシステムについての例示的な照明層を示している。照明層は、基材、１つ以上のＬＥＤ、および封入層を含み得る。いくつかの実施形態では、基材は、基材上に配置された反射防止コーティングを含み得る。いくつかの実施形態では、照明層は、第２の封入層を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の封入層は、曲率半径を有することができる。
【0079】
図１１は、本開示の実施形態にかかるＭＲシステムについての例示的な照明層を示している。図に示すように、照明層１１１０は、基材１１１２、１つ以上のＬＥＤ１１１４、および封入層１１３０を含むことができる。１つ以上の例では、１つ以上のＬＥＤ１１１４は、基材１１１２の裏面に実装され得る。１つ以上のＬＥＤは、光１１１６を基材１１１２を通してユーザの眼（図示せず）に向けて投射するように構成され得る。照明層１１１０は、バックライト付き照明層として特徴付けられ得る。
【0080】
図に示すように、照明層１１１０の基材１１１２は、キャリアプレート（ＣＰ）１１３６上に配置されたポリマー層１１３４を含み得る。ポリマー層１１３４は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、およびＴＡＣから形成され得る。いくつかの実施形態では、キャリアプレート１１３６は、ガラスプレートから形成され得る。キャリアプレート１１３６は、基材１１１２に追加の剛性を提供し得る。いくつかの実施形態では、屈折率整合層１１３８は、ポリマー層１１３４とキャリアプレート１１３６との間に配置され得る。屈折率整合層１１３８は、ポリマー層１１３４とキャリアプレート１１３６との間の界面における望ましくない反射および／または屈折を低減するために設けられ得る。いくつかの実施形態では、照明層１１１０は、基材の前面、例えば封入層１１３０の反対側に配置された反射防止コーティング１１４０を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の屈折率整合層１１４２は、キャリアプレート１１３６と反射防止コーティング１１４０との間に配置され得る。
【0081】
封入層１１３０は、ナノパターン化表面１１３２を含み得る。図に示すように、ナノパターン化表面１１３２は、封入層１１３０の裏面に配置され得る。上述したように、封入層１１３０のナノパターン化表面１１３２は、基材１１１２、例えば基材１１１２のポリマー層１１３４の表面不完全性および起伏に関連付けられた透過損失を平坦化および低減し得る。例えば、ナノパターン化表面１１３２は、可視光反射を低減することができ、例えば、曇りを低減し、透過率を改善することができる。様々なパターンタイプについては、以下により詳細に説明する。しかしながら、当業者は、反射防止特性を有する任意の適切なナノパターン化表面が、本開示の範囲から逸脱することなく使用され得ることを理解するであろう。さらに、封入層１１３０は、照明層１１１０にさらなる剛性を加えることによって、基材１１１２Ａの機械的安定性を改善し得る。
【0082】
いくつかの実施形態では、封入層１１３０は、封入層１１３０が１つ以上のＬＥＤ１１１４の上に配置されるように、すなわち、１つ以上のＬＥＤ１１１４が封入層１１３０によって覆われるように、基材１１１２の裏面に配置され得る。いくつかの実施形態では、照明層１１１０は、１つ以上のリード（図示せず）を含むことができる。１つ以上のリード線は、１つ以上のＬＥＤ１１１４を他の回路、例えば、照明層１１１０上に配置されていない電源に接続し得る。１つ以上のリード線は、銅、銀、および／または当該技術分野において公知の他の適切な材料から形成され得る。
【0083】
図に示すように、封入層１１３０は、１つ以上のＬＥＤ１１１４および／またはリード線を覆うことができる。このようにして、封入層１１３０は、さらに、１つ以上のＬＥＤ１１１４および／またはリード線を不動態化するように機能し得る。照明層６１０Ａおよび６１０Ｂを簡単に参照すると、基材６１２上に配置された１つ以上のＬＥＤ６１４Ａ、６１４Ｂおよびリード線（図示せず）は、空気ならびに周囲条件および湿度に曝され、腐食を引き起こす可能性がある。周囲条件への曝露による腐食は、構成要素の性能の低下をもたらすことがあるため、望ましくない可能性がある。比較すると、本開示の実施形態にかかる照明層は、１つ以上のＬＥＤ１１１４およびリード線（図示せず）を覆うことができ、それによってこれらの構成要素を周囲条件への曝露から密封することができる封入層１１３０を含むことができる。例えば、１つ以上のＬＥＤが約２５０μｍの高さを有する場合、封入層１１３０は、約３００μｍの高さを有し得る。したがって、封入層１１３０は、１つ以上のＬＥＤ１１１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。
【0084】
したがって、封入層１１３０は、照明層１１１０の透過率を改善し、曇りを低減し得る。さらに、封入層１１３０は、基材１１１２の機械的安定性を改善し得る。さらに、封入層１１３０は、１つ以上のＬＥＤ１１１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。
【0085】
図１２は、本開示の実施形態にかかる例示的なＭＲシステムについての例示的な照明層１２１０を示している。照明層１２１０は、基材１２１２、１つ以上のＬＥＤ１２１４、および封入層１２３０を含むことができる。いくつかの実施形態では、基材１２１２は、ポリマー層１２３４から形成されることができる。例えば、照明層１１１０と比較して、照明１２１０は、キャリアプレート、例えばキャリアプレート１１３６を含む必要はない。このようにして、照明層１２１０は、照明層１１１０と比較してより大きな可撓性を有し得る。
【0086】
いくつかの実施形態では、（例えば、基材１１１２は別として）照明層１２１０の１つ以上の特徴は、照明層１１１０と同様であってもよい。例えば、図に示すように、封入層１２３０は、封入層１２３０が１つ以上のＬＥＤ１２１４の上に配置されるように、すなわち、１つ以上のＬＥＤ１２１４が封入層１２３０によって覆われるように、基材１２１２の裏面に配置され得る。封入層１２３０は、後部パターン化表面１２３２を含み得る。パターン化表面１２３２は、上述したパターン化表面８３２、１１３２と同様であってもよい。いくつかの実施形態では、照明層１２１０は、１つ以上のリード（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、照明層１２１０は、基材の前面、例えば封入層１２３０の反対側に配置された反射防止コーティング１２４０を含むことができる。したがって、照明層１２１０は、例えば照明層６１０Ａ、６１０Ｂと比較して、改善された透過率および低減された曇りを提供し得る。さらに、照明層１２１０の封入層１２３０は、追加の結合された材料層によって、基材１２１２の機械的安定性を改善し得る。さらに、照明層１２１０の封入層１２３０は、１つ以上のＬＥＤ１２１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。
【0087】
図１３は、本開示の実施形態にかかる例示的なＭＲシステムについての例示的な照明層１３１０を示している。照明層１３１０は、基材１３１２、１つ以上のＬＥＤ１３１４、第１の封入層１３３０および第２の封入層１３５０を含むことができる。照明層１３１０は、前面照射照明層であり得る。いくつかの実施形態では、基材１３１２は、基材１２１２と同様に、ポリマー層１３３４から形成されることができる。
【0088】
いくつかの実施形態では、照明層１３１０の特徴は、照明層１３１０および１２１０に類似していてもよい。例えば、図に示すように、第１の封入層１３３０は、第１の封入層１３３０が１つ以上のＬＥＤ１３１４の上に配置されることができるように、すなわち、１つ以上のＬＥＤ１３１４が第１の封入層１３３０によって覆われることができるように、基材１３１２の裏面に配置され得る。第１の封入層１３３０は、第１のパターン化表面１３３２を含み得る。パターン化表面は、上述したパターン化表面８３２と同様であってもよく、例えば、パターン化表面１３３２は、反射防止特性を有してもよい。いくつかの実施形態では、照明層１３１０は、１つ以上のリード線（図示せず）を含むことができる。したがって、照明層１３１０は、例えば照明層６１０Ａ、６１０Ｂと比較して、改善された透過率および低減された曇りを提供し得る。さらに、照明層１３１０の第１の封入層１３３０は、照明層１３１０の厚さを増加させることによって、照明層１３１０の機械的安定性を改善し得る。さらに、照明層１３１０Ｂの封入層１３３０は、１つ以上のＬＥＤ１３１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。
【0089】
照明層１３１０は、第２の封入層１３５０を含み得る。例えば、第２の封入層１３５０は、基材１３１２の前面、例えば封入層１３３０の反対側の面に配置され得る。いくつかの実施形態では、第２の封入層１３５０は、曲率半径を有し得る。例えば、曲率半径は、屈折性レンズパワーを提供するように選択され得る。照明層１３１０は、基材１３１２の前面に配置された第２の封入層１３５０を有するものとして示されているが、当業者は、曲率半径を有する封入層が基材１３１２の後面に配置され得ることを理解するであろう。第２の封入層１３５０の曲率半径に起因して、別個の屈折光学部品は冗長であり得る。例えば、内側レンズ５０７によって屈折力が提供されることができる光学系５００を参照すると、第２の封入層１３５０によって提供される屈折力は、内側レンズ５０７を冗長にし得る。したがって、曲率半径を有する第２の封入層１３５０を含む実施形態は、光学系５００のスタックから内側レンズ５０７（および／または光パワーを提供する同様の構成要素）を排除し得る。これは、光学部品の総数および光学インターフェースの数を削減することができ、ユーザに提示される光学画像品質を向上させることができる。
【0090】
図に示すように、第２の封入層１３５０は、第２のパターン化表面１３５２を含み得る。第２のパターン化表面１３５２は、第２の封入層１３５０の曲率半径に沿って配置され得る。第２のパターン化表面１３５２は、曲面上に追加の反射防止コーティングを施すことに関連付けられた製造時間およびコストを削減することができる。いくつかの実施形態では、第２のパターン化表面１３５２は、第１のパターン化表面１３３２と同じパターンを含み得る。いくつかの実施形態では、第２のパターン化表面１３５２は、第１のパターン化表面１３３２とは異なるパターンを含み得る。当業者は、第１および第２のパターン化表面の特定のパターンが本開示の範囲を限定することを意図していないことを理解するであろう。
【0091】
したがって、封入層１３３０、１３５０は、照明層１３１０の透過率を向上させ、曇りを低減することができる。さらに、封入層１３３０、１３５０は、基材１３１２に追加の剛性を提供することによって、照明層１３１０の機械的安定性を改善し得る。さらに、第１の封入層１３３０は、１つ以上のＬＥＤ１３１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。最後に、第２の封入層１３５０は、光パワーを提供する別個の光学部品を含む必要性を排除することによって、光学系、例えば光学系５００のサイズを縮小することができる。
【0092】
図１４は、本開示の実施形態にかかる例示的なＭＲシステムについての例示的な照明層１４１０を示している。図に示すように、照明層１４１０は、基材１４１２、１つ以上のＬＥＤ１４１４、第１の封入層１４３０、および第２の封入層１４５０を含むことができる。照明層１３１０と比較して、１つ以上のＬＥＤ１４１４は、基材１４１２の表面上に実装され得る。図示のように、１つ以上のＬＥＤ１４１４は、光１４１６を基材１４１２から離れてユーザ（図示せず）の眼に向けて投射するように構成され得る。したがって、照明層１４１０は、前面照射照明層として特徴付けられ得る。
【0093】
図に示すように、第１の封入層１４３０は、照明層１４１０の後面に配置され得る。いくつかの実施形態では、第１の封入層１４３０は、パターン化表面１４３２を含むことができる。例えば、図に示すように、第１のパターン化表面１４３２は、封入層１４３０および／または照明層１４１０の裏面に配置され得る。上述したように、封入層１４３０のパターン化表面１４３２は、基材１４１２、例えば基材１４１２のポリマー層１４３４の表面欠陥および起伏に関連付けられた透過損失を平坦化および低減し得る。例えば、封入層１４３０は、可視光反射を低減することができ、例えば、曇りを低減し、透過率を改善することができるパターン化表面１４３２を含み得る。
【0094】
いくつかの実施形態では、照明層１４１０は、基材１４１２の前面に配置された第２の封入層１４５０を含むことができる。照明層１４１０は、基材１４１２の前面に取り付けられた１つ以上のＬＥＤ１４１４を含むことから、第２の封入層１４５０は、１つ以上のＬＥＤ１４１４の上に配置されることができ、すなわち、１つ以上のＬＥＤ１４１４および／またはリード線（図示せず）は、封入層１１３０によって覆われる。いくつかの実施形態では、照明層１４１０は、１つ以上のリード（図示せず）を含むことができる。
【0095】
いくつかの実施形態では、第２の封入層１４５０は、曲率半径を有し得る。照明層１４１０に関して上述したように、曲率半径は、屈折レンズパワーを提供するように選択され得る。したがって、曲率半径を有する第２の封入層１４５０を含む実施形態では、内側レンズ５０７が光学系５００の積層から排除されることができ、これは、光学部品の総数ならびに光学系の光学インターフェースの数を削減することができる。さらに、１つ以上の例では、第２の封入層１４５２の曲率半径は、約２００～３００ミクロンの高さに関連付けられることができる。したがって、曲率半径を有する第２の封入層１４５２が１つ以上のＬＥＤ１４１４の上に配置される場合、照明層１４１０は、１つ以上のＬＥＤ、例えば照明層１３１０を覆うために実質的に平坦な封入層が使用される実施形態よりも薄くてもよい。これは、照明層１３１０および照明層１４１０の厚さを比較することによって確認され得る。
【0096】
したがって、封入層１４３０、１４５０は、照明層１３１０の透過率を向上させ、曇りを低減することができる。さらに、封入層１４３０、１４５０は、基材１４１２に追加の剛性を提供することによって、照明層１４１０の機械的安定性を改善し得る。さらに、第１の封入層１４３０は、１つ以上のＬＥＤ１４１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。最後に、第２の封入層１４５０は、光パワーを提供する別個の光学部品を含む必要性を排除することによって、光学系、例えば光学系５００のサイズを縮小することができる。
【0097】
図１５は、本開示の実施形態にかかる例示的なＭＲシステムについての例示的な照明層１５１０を示している。図に示すように、照明層１５１０は、基材１５１２、１つ以上のＬＥＤ１５１４、第１の封入層１５３０、および屈折レンズ１５５８を含むことができる。図に示すように、照明層１５１０は、バックライト付き照明層であり得る。１つ以上の実施形態では、封入層１５３０は、例えば、封入層１１３０および１２３０と同様であってもよい。
【0098】
図に示すように、照明層１５１０の基材１５１２は、キャリアプレート１５３６上に配置されたポリマー層１５３４を含み得る。ポリマー層１５３４は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、およびＴＡＣから形成され得る。いくつかの実施形態では、キャリアプレート１１３６は、ガラスプレートから形成され得る。いくつかの実施形態では、屈折率整合層１５３８は、ポリマー層１５３４とキャリアプレート１５３６との間に配置され得る。いくつかの実施形態では、照明層１５１０は、基材１５１２の前面、例えば封入層１５３０の反対側に配置された屈折レンズ１５５８を含むことができる。いくつかの実施形態では、屈折レンズ１５５８は、反射防止面１５５６によってコーティングされ得る。
【0099】
いくつかの実施形態では、第２の屈折率整合層１５４２は、キャリアプレート１５３６と屈折レンズ１５５８との間に配置され得る。照明層は、基材１５１２の前面に取り付けられた屈折レンズを含み得ることから、別個の屈折光学部品は冗長であり得る。例えば、内側レンズ５０７によって屈折力が提供されることができる光学系５００を参照すると、第２の封入層１５５０によって提供される屈折力は、内側レンズ５０７を形成し得る。
【0100】
したがって、封入層１５３０は、照明層１５１０の透過率を改善し、曇りを低減し得る。さらに、封入層１５３０は、１５１０の剛性を改善することによって、基材１５１２の機械的安定性を改善し得る。さらに、封入層１５３０は、１つ以上のＬＥＤ１５１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。最後に、屈折レンズ１５５８は、光パワーを提供する別個の光学部品を含む必要性を排除することによって、光学系、例えば光学系５００のサイズを縮小することができる。
【0101】
図１６は、本開示の実施形態にかかる例示的なＭＲシステムについての例示的な照明層１６１０を示している。図に示すように、照明層１６１０は、基材１６１２、１つ以上のＬＥＤ１６１４、第１の封入層１６３０、および屈折レンズ１６５８を含むことができる。いくつかの実施形態では、基材１６１２は、ポリマー層１６３４から形成されることができる。例えば、照明層１６１０とは異なり、照明１５１０は、キャリアプレート、例えばキャリアプレート１５３６を含む必要はない。
【0102】
いくつかの実施形態では、（例えば、基材１６１２は別として）照明層１６１０の特徴は、照明層１５１０に類似していてもよい。例えば、図に示すように、封入層１６３０は、封入層１６３０が１つ以上のＬＥＤ１６１４の上に配置されるように、すなわち、１つ以上のＬＥＤ１６１４が封入層１６３０によって覆われるように、基材１６１２の裏面に配置され得る。封入層１６３０は、後部パターン化表面１６３２を含み得る。パターン化表面１６３２は、上述したパターン化表面と同様であってもよい。いくつかの実施形態では、照明層１６１０は、１つ以上のリード（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、照明層１６１０は、基材の前面、例えば封入層６２３０の反対側に配置された反射防止コーティング１６４０を含むことができる。したがって、照明層１６１０は、例えば照明層６１０Ａ、６１０Ｂと比較して、改善された透過率および低減された曇りを提供し得る。さらに、照明層１６１０の封入層１６３０は、追加の材料、例えば封入層１６３０の追加によって、基材１６１２の機械的安定性を改善し得る。さらに、照明層１６１０の封入層１６３０は、１つ以上のＬＥＤ１６１４および／またはリード線を埋め込み、不動態化することができる。さらに、屈折レンズ１６５８は、光パワーを提供するために別個の光学部品を含む必要性を排除することによって、光学系、例えば光学系５００のサイズを縮小することができる。
【0103】
図１７Ａ～図１７Ｃは、本開示の実施形態にかかる、上述したような封入層の例示的なパターンを示している。いくつかの実施形態では、パターンは、ラインおよびスペース、ピラー、および孔から選択される少なくとも１つを含み得る。図１７Ａ～図１７Ｃは、例示的なラインアンドスペースパターンの断面図を示している。いくつかの実施形態では、ラインアンドスペースパターンのピッチは、約１００～１５０ｎｍとすることができる。図に示すように、ラインは、異なる形状を有し得る。例えば、図１７Ａに示すように、例示的なラインアンドスペースパターンは、ほぼ長方形の断面を有するラインを含むことができる。図１７Ｂは、比較的、例えば１７００Ａと比較して、切頭三角形断面を有するテーパ形状を有する例示的なラインアンドスペースパターンを示している。図１７Ｃは、比較的、例えば１７００Ａおよび１７００Ｂと比較して、三角形の断面を有する先細の例示的なラインアンドスペースパターンを示している。
【0104】
図１７Ｄは、例示的なピラーパターンを示している。いくつかの実施形態では、ピラーパターンのピッチは、約１００～１５０ｎｍとすることができる。図に示すように、ピラーは、円筒形状を有することができるが、本開示の範囲から逸脱することなく他の形状が使用され得る。いくつかの実施形態では、ピラーは、約１０～１４０ｎｍの直径を有することができる。図１７Ｅは、例示的な孔パターンを示している。いくつかの実施形態では、孔パターンのピッチは、約１００～１５０ｎｍとすることができる。
【0105】
図１７Ｆは、パターン化表面または他の反射防止コーティング１７０１を有しない照明層、反射防止表面１７０３を有する照明層、パターン化表面１７０５を有しない封入層を有する照明層、ピラータイプのパターン化表面１７０７を有する封入層を有する照明層、第２のピラータイプのパターン化表面１７０９を有する封入層を有する照明層、および孔タイプのパターン化表面１７１１を有する封入層を有する照明層を含む、様々なパターンタイプの例示的な透過率を示すグラフである。図に示すように、パターン化表面を有する照明層は、可視光の約５～７％向上した透過率を有し得る。
【0106】
照明層についての封入層の製造
図１８は、本開示の実施形態にかかる例示的なＭＲシステムについての例示的な照明層を製造するためのプロセス１８００を示している。図に示すように、照明層、例えば上述した１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、および１６００などの照明層は、ジェットおよびフラッシュインプリントリソグラフィ（Ｊ－ＦＩＬ）プロセスを使用して製造されることができる。プロセス１８００の以下の説明はまた、本開示の実施形態にかかるＭＲシステムについての例示的な照明層を製造するための例示的なプロセスを示すフロー図１９００である、図１９を参照して説明される。例えば、フロー図１９００は、プロセス１８００に示されるステップを記述することができる。
図１８は、本開示の実施形態にかかる例示的なＭＲシステムについての例示的な照明層を製造するためのプロセス１８００を示している。図に示すように、照明層、例えば上述した１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、および１６００などの照明層は、ジェットおよびフラッシュインプリントリソグラフィ（Ｊ－ＦＩＬ）プロセスを使用して製造されることができる。プロセス１８００の以下の説明はまた、本開示の実施形態にかかるＭＲシステムについての例示的な照明層を製造するための例示的なプロセスを示すフロー図１９００である、図１９を参照して説明される。例えば、フロー図１９００は、プロセス１８００に示されるステップを記述することができる。
【0107】
本開示の１つ以上の例では、図１８に示すプロセス１８００は、ステップ１９０１において開始することができ、樹脂１８６２が基材１８１２の上面１８１８に堆積されることができる。いくつかの実施形態では、樹脂１８６２は、紫外線硬化性樹脂とすることができる。いくつかの実施形態では、樹脂１８６２は、基材１８１２の上面１８１８上にプリントヘッドによって堆積されることができる。いくつかの実施形態では、樹脂は、単一の液滴として堆積されることができる。いくつかの実施形態では、樹脂１８６２は、複数の液滴として堆積されることができ、各液滴は、別々に堆積される。
【0108】
１つ以上の例では、樹脂１８６２が堆積された後、型１８６０が移動されて樹脂１８６２と接触し得る（ステップ１９０３）。樹脂１８６２は、１８００Ｂに示すように、型１８６０が樹脂１８６２と接触するように移動されると、型１８６０の形状に適合し得る。いくつかの実施形態では、型は、コード化されたレジストテンプレート（ＣＲＴ）とすることができる。いくつかの実施形態では、コード化されたレジストテンプレートは、複数のナノ特徴１８６８を含み得る。複数のナノ特徴は、ナノパターンを付与して、封入層上にパターン化表面、例えばパターン化表面８３２および１１３２－１６３２を生成するように構成され得る。パターン化表面は、図１７Ａ～図１７ｘｘに関して説明した様々なパターンに対応し得る。当業者であれば、本開示の範囲は、図１７Ａ～図１７ｘｘに示されるパターンによって限定されることを意図していないことを理解するであろう。
【0109】
１つ以上の例では、１８００Ｂに示すように、過剰な樹脂１８６４は、型のナノ特徴１８６８を充填し得る（ステップ１９０５）。例えば、ナノ特徴１８６８は、過剰な樹脂１８６４がナノ特徴１８６８間の狭い空間に流入することを可能にする毛細管作用を促進し得る。このようにして、本開示の実施形態にしたがって製造された照明層は、すなわち、過剰な樹脂１８６４は、照明層の側面を流れ落ちないことがあるため、清浄な縁部を有し得る。これは、封入層を堆積する前に、照明層がサイズに合わせて切断されることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、封入層を堆積した後、１つ以上の照明層がサイズに合わせて切断され得る。
【0110】
１つ以上の例では、型１８６０が樹脂１８６０と接触するように移動されると（ステップ１９０３）、樹脂１８６０が硬化されることができる（ステップ１９０７）。いくつかの実施形態では、樹脂をＵＶ光に曝露することによって樹脂が硬化されることができる。１つ以上の例では、樹脂は、熱および／または熱とＵＶ光との組み合わせに曝露されることができる。例えば、樹脂は、予熱されることができ、例えば、ＵＶ光に曝露する前に熱に曝露されることができる。そのような例では、熱暴露は、樹脂の架橋密度を向上させることができる。いくつかの例では、樹脂は、予熱の有無にかかわらず、ＵＶ光に曝露された後に熱に曝露されることができる。１つ以上の例では、型１８６０は、照明層から取り外されることができる（ステップ１９０９）。いくつかの実施形態では、型１８６０は、樹脂が硬化した後に取り外され得る。いくつかの実施形態では、過剰な樹脂１８６４は、型１８６０によって取り外され得る。いくつかの実施形態では、型１８６０が再使用され得るように、過剰な樹脂１８６４が犠牲面上に堆積されることができる。いくつかの実施形態では、型１８６０が取り外されると、過剰な樹脂が型から蒸発し得る。
【0111】
プロセス１８００は、実質的に平坦な型１８６０を示しているが、いくつかの実施形態では、型１８６０は、軟質および／または湾曲型を含み得る。例えば、型は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ Ｃｕｒｖｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓに記載されているような軟質型であり得る。Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ Ｃｕｒｖｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅに記載されているような湾曲型は、当業者が、図１８および図１９に関して上述したように、有限の曲率半径を有する封入層、例えば、封入層１５５０、１６５０を形成することを可能にし得る。
【0112】
図２０Ａ～図２０Ｂは、プロセス１８００および１９００にしたがって製造された照明層２０１０を示している。図２０Ａは、照明層２０１０の平面図を示し、これは、上記の開示にかかる改善された透過率を有する実質的に透明な構成要素であり得る。いくつかの実施形態では、照明層２０１０は、１つ以上のＬＥＤ２０１４および１つ以上の金属トレース２０１６を含むことができる。図２０Ｂは、照明層２０１０の例示的な断面図を示している。図に示すように、照明層２０１０は、照明層１３１０と同様であり得る。例えば、図に示すように、照明層２０１０は、基材２０１２、１つ以上のＬＥＤ２０１４、１つ以上のリード線２０１６、第１の封入層２０３０、および第２の封入層２０５０を含むことができる。図に示すように、第２の封入層２０５０は、光パワーを有することができる。
【0113】
したがって、本開示の実施形態にしたがって製造された照明層２０１０は、改善された透過率および低減された曇りを提供し得る。さらに、封入層２０３０、２０５０は、基材２０１２に追加の剛性を提供することによって、照明層２０１０の機械的安定性を改善し得る。さらに、第１の封入層２０３０は、１つ以上のＬＥＤ２０１４および／またはリード線２０１６を埋め込み、不動態化することができる。最後に、第２の封入層２０５０は、光パワーを有する照明層を提供することができる。
【0114】
本開示にかかる実施形態は、赤外線照明層を含むディスプレイであって、赤外線照明層が、基材と、基材の第１の表面上に配置された１つ以上のＬＥＤと、基材の第１の表面上に配置された第１の封入層とを含み、第１の封入層が、ナノパターン化表面を含むことができる、ディスプレイを提供することができる。いくつかの例では、ナノパターン化表面は、照明層の可視光透過率を改善するように構成されることができる。
【0115】
いくつかの例では、１つ以上のＬＥＤは、第１の封入層によって覆われることができる。いくつかの例では、第１の封入層は、有限の曲率半径を有することができる。いくつかの例では、曲率半径は、照明層の屈折力を増加させるように構成されることができる。いくつかの例では、第１の封入層は、実質的に平面とすることができる。いくつかの例では、ディスプレイは、第２の封入層を含むことができ、第２の封入層は、第１の封入層の第１の幾何学的形状とは異なる第２の幾何学的形状を有することができる。いくつかの例では、基材は、キャリアプレートと、キャリアプレートの第１の表面上に配置されたポリマー層とを含むことができる。いくつかの例では、ナノパターン化表面は、ラインアンドスペースパターン、ピラーパターン、および孔パターンから選択される少なくとも１つのナノパターンを含むことができる。いくつかの例では、選択されたナノパターンは、約１００～１５０ｎｍの範囲のピッチを有することができる。
【0116】
本開示にかかる実施形態は、照明層を含むディスプレイを提供することができる。１つ以上の例では、照明層は、基材と、基材の第１の表面上に配置された１つ以上のＬＥＤと、基材の第１の表面上に配置された第１の封入層とを含むことができ、第１の封入層は、パターン化表面を含み、パターン化表面は、照明層の可視光透過率を改善するように構成されることができる。いくつかの例では、照明層は、第２の封入層をさらに含み、第２の封入層は、第１の封入層の第１の幾何学的形状とは異なる第２の幾何学的形状を有する。いくつかの例では、ディスプレイは、デジタルコンテンツを提示するように構成されたアイピースを含むことができる。いくつかの例では、第１の封入層は、有限の曲率半径を有する。いくつかの例では、曲率半径は、アイピースの屈折力を増加させるように構成されることができる。いくつかの例では、１つ以上のＬＥＤは、第１の封入層によって覆われることができる。いくつかの例では、ディスプレイは、光センサを含むことができ、光センサは、ユーザの眼から反射された光を検出するように構成されることができ、光は、１つ以上のＬＥＤによって放射されることができる。
【0117】
本開示にかかる実施形態は、基材の第１の表面上に樹脂を堆積させることを含む方法であって、基材が、１つ以上の縁部を有する外周を含むことができる、方法を提供することができる。本方法は、型の第１の表面を樹脂と接触させることを含むことができる。本方法は、第１の体積の樹脂を用いて、基材の第１の表面上にパターン化表面を有する封入層を形成することを含むことができる。本方法は、第２の体積の樹脂を第１の基材の外周に導くことを含むことができ、複数のナノ特徴のうちの少なくとも１つのナノ特徴は、第２の部分に配置されることができる。本方法は、型の第１の表面の第２の部分に配置される少なくとも１つのナノ特徴を第２の体積の樹脂によって充填することを含むことができる。本方法は、樹脂を硬化させて封入層を基材に結合することを含むことができる。本方法は、基材から型を取り外すことを含むことができ、第２の体積の樹脂は、型とともに取り外される。いくつかの例では、型の第１の表面は、複数のナノ特徴を含むように構成されることができる。いくつかの例では、型の第１の表面は、基材と重なるように構成された第１の部分と、基材の外周を越えて延在するように構成された第２の部分とを含むことができる。いくつかの例では、型は、軟質型を含むことができ、型の第１の表面は、有限の曲率半径を有することができ、封入層は、封入層が屈折力を有することができるように曲率半径で形成されることができる。いくつかの例では、基材は、第１の表面上に配置された１つ以上のＬＥＤを含むことができ、封入層は、１つ以上のＬＥＤを覆うことができる。
【0118】
いくつかの例では、本方法は、基材の第２の表面上に樹脂を堆積させることをさらに含むことができる。いくつかの例では、本方法は、型の第１の表面を第２の樹脂と接触させることをさらに含むことができる。いくつかの例では、本方法は、第３の体積の樹脂を用いて、基材の第２の表面上に第２のパターン化表面を有する第２の封入層を形成することをさらに含むことができる。いくつかの例では、本方法は、第４の体積の樹脂を基材の外周に導くことをさらに含むことができる。いくつかの例では、本方法は、型の第１の表面の第２の部分に位置する少なくとも１つのナノ特徴を第４の体積の樹脂によって充填することをさらに含むことができる。いくつかの例では、本方法は、第２の樹脂を硬化させて第２の封入層を基材に結合することをさらに含むことができる。いくつかの例では、本方法は、基材から型を取り外すことをさらに含むことができ、第４の体積の樹脂は、型とともに取り外される。
【0119】
開示された例は、添付の図面を参照して十分に説明されているが、様々な変形および変更が当業者には明らかになることに留意されたい。例えば、図面に示される要素および／または構成要素は、縮尺通りでなくてもよく、および／または説明目的のために強調されてもよい。別の例として、１つ以上の実装の要素が組み合わせられ、削除され、変更され、または補足されて、さらなる実装を形成してもよい。他の組み合わせおよび変更は、添付の特許請求の範囲によって定義される開示された例の範囲内に含まれると理解されるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図17E】
【図17F】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【国際調査報告】