(57)【要約】ウェアラブルデバイスは、ディスプレイのユーザの周囲環境内に位置するように現れる、３次元（３Ｄ）仮想オブジェクトをレンダリングするための頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）を含んでもよい。ＨＭＤとユーザの片眼または両眼の相対的位置が、ＨＭＤによって出力された画像情報を受信または位置合わせするために所望の位置にない場合がある。例えば、ＨＭＤ／眼整合は、異なるユーザに関して変動し、経時的に変化し得る（例えば、所与のユーザが動き回るにつれて、またはＨＭＤが滑脱または別様に変位されるにつれて）。ウェアラブルデバイスは、ＨＭＤとユーザの眼との間の相対的位置または整合を決定し得る。相対的位置に基づいて、ウェアラブルデバイスは、ユーザに適切にフィットされているかどうかを決定し得、フィット感の質に関するフィードバックをユーザに提供し得、かつ任意の不整合の影響を低減または最小限にするためのアクションを講じ得る。
2021511564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成されるディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
前記ユーザの頭部上に支持されるように構成されるフレームと、
前記フレーム上に配置される頭部搭載型ディスプレイであって、前記ディスプレイは、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光を前記ユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
前記ユーザの眼を結像するように構成される１つ以上の眼追跡カメラと、
前記ディスプレイおよび前記１つ以上の眼追跡カメラと通信する処理電子機器であって、前記処理電子機器は、
前記１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される前記眼の画像に基づいて、前記眼の位置を決定することと、
前記眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することと、
前記眼の位置が前記ディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて、通知を提供することであって、前記通知は、少なくとも、前記ディスプレイおよび前記眼が適切に位置合わせされていないことを示す、ことと
を行うように構成される、処理電子機器と
を備える、ディスプレイシステム。
【請求項２】
前記処理電子機器はさらに、前記眼の位置が前記ディスプレイ位置合わせ体積外にあることを決定することに応じて、前記頭部搭載型ディスプレイが前記ユーザにフィットするように適切に調節されていないことのフィードバックをユーザに提供するように構成され、前記フィードバックは、前記眼の位置が前記ディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて提供される通知である、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項３】
前記フレームに除去可能に搭載され、前記フレームのフィット感を調節するように構成される少なくとも１つの交換可能フィット用部品をさらに備える、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項４】
前記交換可能フィット用部品は、前記フレームと前記ユーザの鼻梁との間の前記フレームのフィット感を調節するように構成される交換可能鼻梁部を備える、請求項３に記載のディスプレイシステム。
【請求項５】
前記交換可能フィット用部品は、前記フレームと前記ユーザの前額との間の前記フレームのフィット感を調節するように構成される交換可能前額パッドを備える、請求項３に記載のディスプレイシステム。
【請求項６】
前記交換可能フィット用部品は、前記フレームと前記ユーザの頭部の背面との間の前記フレームのフィット感を調節するように構成される交換可能背面パッドを備える、請求項３に記載のディスプレイシステム。
【請求項７】
前記処理電子機器はさらに、前記頭部搭載型ディスプレイが前記ユーザにフィットするように適切に調節されていないことのフィードバックをユーザに提供することを含む前記通知を提供することが、現在据え付けられている交換可能フィット用部品を別の交換可能フィット用部品と付け替えるための提案をユーザに提供することを含むように構成される、請求項３に記載のディスプレイシステム。
【請求項８】
前記ユーザの眼に対して前記フレーム上に配置され、前記ユーザの眼を照明する、１つ以上の光源をさらに備え、前記１つ以上の眼追跡カメラは、前記１つ以上の光源からの光を使用して、前記眼の画像を形成する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項９】
前記１つ以上の光源は、前記ユーザの眼に対して前記フレーム上に配置され、前記ユーザの眼を照明する少なくとも２つの光源を備える、請求項８に記載のディスプレイシステム。
【請求項１０】
前記１つ以上の光源は、赤外線光エミッタを備える、請求項８に記載のディスプレイシステム。
【請求項１１】
１つ以上の光源は、１つ以上の閃光を前記眼上に形成し、前記処理電子機器は、前記１つ以上の閃光に基づいて、前記角膜の場所を決定するように構成される、請求項８に記載のディスプレイシステム。
【請求項１２】
前記眼の位置は、前記眼の回転中心の場所である、請求項８に記載のディスプレイシステム。
【請求項１３】
前記角膜は、それと関連付けられた曲率中心を有する角膜球面を有し、前記処理電子機器は、前記角膜球面の曲率中心の場所を決定するように構成される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項１４】
前記処理電子機器は、前記ディスプレイに、前記ディスプレイの複数のピクセルの明度を前記ディスプレイの他のピクセルに対して上昇させる命令を提供することによって、前記通知を提供するように構成され、上昇された明度を伴う前記複数のピクセルは、不適切である位置合わせ下で暗化した知覚を受けることが予期されるピクセルを含む、請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項１５】
光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成されるディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
前記ユーザの頭部上に支持されるように構成されるフレームと、
前記フレーム上に配置される頭部搭載型ディスプレイであって、前記ディスプレイは、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光を前記ユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
前記ユーザの眼を結像するように構成される１つ以上の眼追跡カメラと、
前記ディスプレイおよび前記１つ以上の眼追跡カメラと通信する処理電子機器であって、前記処理電子機器は、
前記１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される前記眼の画像に基づいて、前記眼の位置を決定することと、
前記眼の位置が前記頭部搭載型ディスプレイシステムの視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定することと、
前記眼の位置が前記頭部搭載型ディスプレイシステムの視認体積外の第１の閾値距離を上回ることの決定に応答して、前記ディスプレイおよび前記眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示すフィードバックをユーザに提供することと
を行うように構成される、処理電子機器と
を備える、ディスプレイシステム。
【請求項１６】
前記処理電子機器は、少なくとも、
前記眼の位置が接眼レンズから第２の閾値距離未満かどうかを決定することと、
前記眼の位置が前記頭部搭載型ディスプレイシステムから前記第２の閾値距離未満であることの決定に応答して、前記ディスプレイおよび前記眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示すフィードバックをユーザに提供することと
によって、前記眼の位置が前記視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、請求項１５に記載のディスプレイシステム。
【請求項１７】
前記処理電子機器は、少なくとも、
前記眼の位置が前記接眼レンズから第２の閾値距離を上回るかどうかを決定することと、
前記眼の位置が前記頭部搭載型ディスプレイシステムから前記第２の閾値距離を上回ることの決定に応答して、前記ディスプレイおよび前記眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示すフィードバックをユーザに提供することと
によって、前記眼の位置が前記視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、請求項１５に記載のディスプレイシステム。
【請求項１８】
前記処理電子機器は、少なくとも、
前記眼の位置が前記眼追跡カメラの視野のサブ空間外の第２の閾値距離を上回るかどうかを決定することと、
前記眼の位置が前記眼追跡カメラの視認体積のサブ空間外の前記第２の閾値距離を上回ることの決定に応答して、前記ディスプレイおよび前記眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示すフィードバックをユーザに提供することと
によって、前記眼の位置が前記視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、請求項１５に記載のディスプレイシステム。
【請求項１９】
前記頭部搭載型ディスプレイの視認体積は、それを通して前記頭部搭載型ディスプレイによって提示される仮想画像コンテンツの全ピクセルを表す光が通過することが予期される体積である、請求項１５に記載のディスプレイシステム。
【請求項２０】
前記処理電子機器は、少なくとも、
前記眼の位置が前記頭部搭載型ディスプレイの外側筐体の視認体積のサブ空間外の第２の閾値距離を上回るかどうかを決定することと、
前記眼の位置が前記頭部搭載型ディスプレイの外側筐体の視認体積のサブ空間外の前記第２の閾値距離を上回ることの決定に応答して、前記ディスプレイおよび前記眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示すフィードバックをユーザに提供することと
によって、前記眼の位置が前記視認体積外の前記第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、請求項１５に記載のディスプレイシステム。
【請求項２１】
前記処理電子機器はさらに、
前記ディスプレイシステム上で起動しているアプリケーションを識別することと、
前記識別されたアプリケーションに基づいて、前記第１の閾値距離を決定することと
を行うように構成される、請求項１５に記載のディスプレイシステム。
【請求項２２】
光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成されるディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
前記ユーザの頭部上に支持されるように構成されるフレームと、
前記フレーム上に配置される頭部搭載型ディスプレイであって、前記ディスプレイは、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光を前記ユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
前記ユーザの眼を結像するように構成される１つ以上の眼追跡カメラと、
前記ディスプレイおよび前記１つ以上の眼追跡カメラと通信する処理電子機器であって、前記処理電子機器は、
前記頭部搭載型ディスプレイによって投影された光が、前記ユーザの眼によって適切に位置合わせされているかどうかを決定することと、
前記頭部搭載型ディスプレイが、前記ディスプレイシステムによって投影された光を位置合わせするために前記ユーザにフィットするように適切に調節されていない場合、フィードバックをユーザに提供することと
を行うように構成される、処理電子機器と
を備える、ディスプレイシステム。
【請求項２３】
前記フレームに除去可能に搭載され、前記フレームのフィット感を調節するように構成される少なくとも１つの交換可能フィット用部品をさらに備える、請求項２２に記載のディスプレイシステム。
【請求項２４】
前記交換可能フィット用部品は、前記フレームと前記ユーザの鼻梁との間の前記フレームのフィット感を調節するように構成される交換可能鼻梁部を備える、請求項２３に記載のディスプレイシステム。
【請求項２５】
前記交換可能フィット用部品は、前記フレームと前記ユーザの前額との間の前記フレームのフィット感を調節するように構成される交換可能前額パッドを備える、請求項２３に記載のディスプレイシステム。
【請求項２６】
前記交換可能フィット用部品は、前記フレームと前記ユーザの頭部の背面との間の前記フレームのフィット感を調節するように構成される交換可能背面パッドを備える、請求項２３に記載のディスプレイシステム。
【請求項２７】
前記処理電子機器はさらに、前記頭部搭載型ディスプレイが、前記ユーザにフィットするように適切に調節されていないことのフィードバックをユーザに提供することが、現在据え付けられている交換可能フィット用部品を別の交換可能フィット用部品と付け替えるための提案をユーザに提供することを含むように構成される、請求項２３に記載のディスプレイシステム。
【請求項２８】
ユーザの眼による頭部搭載型ディスプレイシステムからの仮想画像コンテンツの位置合わせを評価するための方法であって、前記方法は、
前記眼の第１の位置を決定することと、
前記眼の第１の位置が前記頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することであって、前記ディスプレイ位置合わせ体積は、前記ユーザの眼に対する前記頭部搭載型ディスプレイシステムの適切なフィット感と関連付けられた想像上の体積である、ことと、
前記眼の位置が前記ディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて、通知を提供することであって、前記通知は、少なくとも、前記ディスプレイおよび前記眼が適切に位置合わせされていないことを示す、ことと
を含む、方法。
【請求項２９】
前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、眼追跡カメラを備え、前記眼の第１の位置を決定することは、前記眼追跡カメラを利用して、前記ユーザの眼を結像することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記眼の第１の位置は、前記眼の回転中心の位置であり、前記眼追跡カメラによる前記眼の結像に基づいて、前記眼の回転中心を計算することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、光を前記眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを前記ユーザの視野内に表示するように構成され、前記ウェアラブルシステムが適切にフィットされていることのインジケーションを表示することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記頭部搭載型ディスプレイシステムを用いて、前記眼の回転中心を経時的に自動的に追跡し、前記眼の回転中心が前記位置合わせディスプレイ体積外に移動すると、前記ユーザに通知することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記眼の第２の位置を決定することと、
前記眼の第２の位置が、前記ディスプレイ位置合わせ体積内にあることを決定することと、
前記眼の第２の位置が、前記ディスプレイ位置合わせ体積内にあることの決定に応答して、前記ウェアラブルシステムが、ユーザに適切にフィットされていることを示す付加的フィードバックをユーザに提供することと
をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記ユーザの眼が、前記ディスプレイ位置合わせ体積内にないとき、前記頭部搭載型ディスプレイシステムの少なくともいくつかのピクセルは、暗化される、またはユーザに不可視になる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
前記眼の位置が、前記ディスプレイ位置合わせ体積外にあるとき、前記頭部搭載型ディスプレイシステムの視野を変化させることをさらに含み、
前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、前記眼の位置が、前記ディスプレイ位置合わせ体積内にあるとき、第１の視野を有する少なくとも１つのディスプレイを備え、前記ディスプレイは、前記眼の位置が、前記ディスプレイ位置合わせ体積外にあるとき、第２の視野を有し、前記第２の視野は、前記第１の視野より小さい、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
前記通知を提供することは、前記第２の視野内においてフィードバックをユーザに提供することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記ウェアラブルシステムは、少なくとも１つの交換可能フィット用部品を備え、
前記ウェアラブルシステムがユーザに適切にフィットされていないことを示す通知をユーザに提供することをさらに含み、
前記通知は、現在据え付けられている交換可能フィット用部品を代替交換可能フィット用部品と交換するためのユーザへの提案または命令を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
前記交換可能フィット用部品は、鼻梁パッド、前額パッド、および前記ウェアラブルシステムとユーザの頭部の背面との間に収まる背面パッドから成る群から選択される少なくとも１つのフィット用部品を備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ウェアラブルシステムは、少なくとも１つの交換可能鼻梁部パッドを備え、前記頭部搭載型システムのディスプレイが前記眼に対して低すぎることを決定することをさらに含み、前記通知をユーザに提供することは、より大きい鼻梁パッドを据え付けるように前記ユーザにプロンプトすることを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記眼の第１の位置が、前記ディスプレイ位置合わせ体積外にある結果、前記ユーザが暗化されたように知覚することが予期される前記頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイの複数のピクセルを識別することと、
前記ディスプレイの複数のピクセルの明度を前記ディスプレイ内の他のピクセルに対して上昇させ、前記予期される暗化を軽減させることと
をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本願は、「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＲＥＧＩＳＴＲＡＴＩＯＮ  ＢＥＴＷＥＥＮ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＮＤ  Ａ  ＵＳＥＲ’Ｓ  ＥＹＥＳ」と題され、２０１８年３月１６日に出願された、米国仮特許出願第６２／６４４３２１号、「ＥＹＥ  ＣＥＮＴＥＲ  ＯＦ  ＲＯＴＡＴＩＯＮ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ，  ＤＥＰＴＨ  ＰＬＡＮＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ，  ＡＮＤ  ＲＥＮＤＥＲ  ＣＡＭＥＲＡ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＩＮ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題され、２０１８年１月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／６１８５５９号、および「ＥＹＥ  ＣＥＮＴＥＲ  ＯＦ  ＲＯＴＡＴＩＯＮ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ，  ＤＥＰＴＨ  ＰＬＡＮＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ，  ＡＮＤ  ＲＥＮＤＥＲ  ＣＡＭＥＲＡ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＩＮ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題され、２０１８年７月２４日に出願された、米国仮特許出願第６２／７０２８４９号の優先権を主張する。上記の出願はそれぞれ、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。
（参照による組み込み）
【０００２】
本願は、以下の特許出願および刊行物、すなわち、２０１４年１１月２７日に出願された、２０１５年７月２３日に米国特許公開第２０１５／０２０５１２６号として公開された、米国特許出願第１４／５５５５８５号、２０１５年４月１８日に出願され、２０１５年１０月２２日に米国特許公開第２０１５／０３０２６５２号として公開された、米国特許出願第１４／６９０４０１号、２０１４年３月１４日に出願され、２０１６年８月１６日に発行された現米国特許第９，４１７，４５２号である、米国特許出願第１４／２１２，９６１号、２０１４年７月１４日に出願され、２０１５年１０月２９日に米国特許公開第２０１５／０３０９２６３号として公開された、米国特許出願第１４／３３１２１８号、米国特許公開第２０１６／０２７０６５６号、２０１５年６月２５日に公開された、米国特許公開第２０１５／０１７８９３９号、米国特許公開第２０１５／００１６７７７号、米国特許出願第１５／２７４８２３号、米国特許出願第１５／２９６，８６９号、２０１７年９月２７日に出願された、米国特許出願第１５／７１７７４７号、２０１７年４月２６日に出願された、米国特許出願第１５／４９７７２６号、２０１７年２月２３日に公開された、米国特許公開第２０１７／００５３１６５号、２０１７年２月２３日に公開された、米国特許公開第２０１７／００５３１６６号、２０１６年１１月２日に出願され、２０１７年５月４日に米国特許公開第２０１７／０１２２７２５号として公開された、米国特許出願第１５／３４１，７６０号、２０１６年１１月２日に出願され、２０１７年５月４日に米国特許公開第２０１７／０１２４９２８号として公開された、米国特許出願第１５／３４１８２２号、２０１８年１月１７日に出願された、米国仮特許出願第６２／６１８５５９号、および２０１８年３月１４日に出願された、米国仮特許出願第６２／６４２７６１号のそれぞれの全体を参照することによって組み込む。
（技術分野）
【０００３】
本開示は、仮想現実および拡張現実ディスプレイシステムを含む、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、ユーザ上のディスプレイのフィット感を評価するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」、「拡張現実」、または「複合現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式でユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。拡張現実または「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実または「ＭＲ」は、物理的および仮想オブジェクトが、共存し、リアルタイムで相互作用する、新しい環境を生成するための実世界と仮想世界の融合に関連する。結論から述べると、ヒトの視知覚系は、非常に複雑であって、他の仮想または実世界画像要素間における仮想画像要素の快適で、自然のような感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＶＲ、ＡＲ、またはＭＲ技術の生産は、困難である。本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＶＲ、ＡＲ、およびＭＲ技術に関連する種々の課題に対処する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
複合現実システム内の位置合わせ観察および応答の種々の実施例が、開示される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムが、光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するために提供される。ディスプレイシステムは、ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器とを備える。処理電子機器は、１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される眼の画像に基づいて、眼の位置を決定し、眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定し、眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて、通知を提供し、通知は、少なくとも、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを示すように構成される。
【０００７】
いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムが、光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される。ディスプレイシステムは、ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器とを備える。処理電子機器は、１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される眼の画像に基づいて、眼の位置を決定し、眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムの視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定し、眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムの視認体積外の第１の閾値距離を上回ることの決定に応答して、ディスプレイおよび眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供するように構成される。
【０００８】
いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムが、光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するために提供される。ディスプレイシステムは、ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器とを備える。処理電子機器は、頭部搭載型ディスプレイによって投影された光がユーザの眼によって適切に位置合わせされているかどうかを決定し、頭部搭載型ディスプレイがディスプレイシステムによって投影された光を位置合わせするためにユーザにフィットするように適切に調節されていない場合、フィードバックをユーザに提供するように構成される。
【０００９】
さらに他の実施形態では、方法が、ユーザの眼による頭部搭載型ディスプレイシステムからの仮想画像コンテンツの位置合わせを評価するために提供される。本方法は、眼の第１の位置を決定するステップと、眼の第１の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定するステップであって、ディスプレイ位置合わせ体積は、ユーザの眼に対する頭部搭載型ディスプレイシステムの適切なフィット感と関連付けられた想像上の体積である、ステップと、眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて、通知を提供するステップであって、通知は、少なくとも、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを示す、ステップとを含む。
【００１０】
付加的実施例が、下記に列挙される。
【００１１】
実施例１．光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、
ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器であって、
１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される眼の画像に基づいて、眼の位置を決定し、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定し、
眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて、通知を提供し、通知は、少なくとも、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを示す、
ように構成される、処理電子機器と、
を備える、ディスプレイシステム。
【００１２】
実施例２．処理電子機器はさらに、眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積外にあることを決定することに応じて、頭部搭載型ディスプレイがユーザにフィットするように適切に調節されていないことのフィードバックをユーザに提供するように構成され、フィードバックは、眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて提供される、通知である、実施例１に記載のディスプレイシステム。
【００１３】
実施例３．フレームに除去可能に搭載され、フレームのフィット感を調節するように構成される、少なくとも１つの交換可能フィット用部品をさらに備える、実施例１に記載のディスプレイシステム。
【００１４】
実施例４．交換可能フィット用部品は、フレームとユーザの鼻梁との間のフレームのフィット感を調節するように構成される、交換可能鼻梁部を備える、実施例３に記載のディスプレイシステム。
【００１５】
実施例５．交換可能フィット用部品は、フレームとユーザの前額との間のフレームのフィット感を調節するように構成される、交換可能前額パッドを備える、実施例３または４に記載のディスプレイシステム。
【００１６】
実施例６．交換可能フィット用部品は、フレームとユーザの頭部の背面との間のフレームのフィット感を調節するように構成される、交換可能背面パッドを備える、実施例３−５のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００１７】
実施例７．処理電子機器はさらに、頭部搭載型ディスプレイがユーザにフィットするように適切に調節されていないことのフィードバックをユーザに提供することを含む、通知を提供することが、現在据え付けられている交換可能フィット用部品を別の交換可能フィット用部品と付け替えるための提案をユーザに提供することを含むように構成される、実施例２−６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００１８】
実施例８．ユーザの眼に対してフレーム上に配置され、ユーザの眼を照明する、１つ以上の光源をさらに備え、１つ以上の眼追跡カメラは、１つ以上の光源からの光を使用して、眼の画像を形成する、実施例１−７のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００１９】
実施例９．１つ以上の光源は、ユーザの眼に対してフレーム上に配置され、ユーザの眼を照明する、少なくとも２つの光源を備える、実施例８に記載のディスプレイシステム。
【００２０】
実施例１０．１つ以上の光源は、赤外線光エミッタを備える、実施例８−９のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００２１】
実施例１１．１つ以上の光源は、１つ以上の閃光を眼上に形成し、処理電子機器は、１つ以上の閃光に基づいて、角膜の場所を決定するように構成される、実施例８−１０のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００２２】
実施例１２．眼の位置は、眼の回転中心の場所である、実施例１−１１のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００２３】
実施例１３．角膜は、それと関連付けられた、曲率中心を有する角膜球面を有し、処理電子機器は、角膜球面の曲率中心の場所を決定するように構成される、実施例１−１１のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００２４】
実施例１４．処理電子機器は、ディスプレイに、ディスプレイの複数のピクセルの明度をディスプレイの他のピクセルに対して上昇させる命令を提供することによって、通知を提供するように構成され、上昇された明度を伴う複数のピクセルが、不適切である位置合わせ下で暗化した知覚を受けることが予期されるピクセルを含む、実施例１に記載のディスプレイシステム。
【００２５】
実施例１５．光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、
ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器であって、
１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される眼の画像に基づいて、眼の位置を決定し、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムの視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定し、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムの視認体積外の第１の閾値距離を上回ることの決定に応答して、ディスプレイおよび眼が、出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供する、
ように構成される、処理電子機器と、
を備える、ディスプレイシステム。
【００２６】
実施例１６．処理電子機器は、少なくとも、
眼の位置が接眼レンズから第２の閾値距離未満かどうかを決定することと、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムから第２の閾値距離未満であることの決定に応答して、ディスプレイおよび眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供することと、
によって、眼の位置が視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、実施例１５に記載のディスプレイシステム。
【００２７】
実施例１７．処理電子機器は、少なくとも、
眼の位置が接眼レンズから第２の閾値距離を上回るかどうかを決定することと、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムから第２の閾値距離を上回ることの決定に応答して、ディスプレイおよび眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供することと、
によって、眼の位置が視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、実施例１５に記載のディスプレイシステム。
【００２８】
実施例１８．処理電子機器は、少なくとも、
眼の位置が眼追跡カメラの視野のサブ空間外の第２の閾値距離を上回るかどうかを決定することと、
眼の位置が眼追跡カメラの視認体積のサブ空間外の第２の閾値距離を上回ることの決定に応答して、ディスプレイおよび眼が、出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供することと、
によって、眼の位置が視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、実施例１５に記載のディスプレイシステム。
【００２９】
実施例１９．頭部搭載型ディスプレイの視認体積は、それを通して、頭部搭載型ディスプレイによって提示される仮想画像コンテンツの全ピクセルを表す光が通過することが予期される、体積である、実施例１５に記載のディスプレイシステム。
【００３０】
実施例２０．光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、
ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器であって、
頭部搭載型ディスプレイによって投影された光が、ユーザの眼によって適切に位置合わせされているかどうかを決定し、
頭部搭載型ディスプレイが、ディスプレイシステムによって投影された光を位置合わせするためにユーザにフィットするように適切に調節されていない場合、フィードバックをユーザに提供する、
ように構成される、処理電子機器と、
を備える、ディスプレイシステム。
【００３１】
実施例２１．フレームに除去可能に搭載され、フレームのフィット感を調節するように構成される、少なくとも１つの交換可能フィット用部品をさらに備える、実施例２０に記載のディスプレイシステム。
【００３２】
実施例２２．交換可能フィット用部品は、フレームとユーザの鼻梁との間のフレームのフィット感を調節するように構成される、交換可能鼻梁部を備える、実施例２１に記載のディスプレイシステム。
【００３３】
実施例２３．交換可能フィット用部品は、フレームとユーザの前額との間のフレームのフィット感を調節するように構成される、交換可能前額パッドを備える、実施例２０または２２に記載のディスプレイシステム。
【００３４】
実施例２４．交換可能フィット用部品は、フレームとユーザの頭部の背面との間のフレームのフィット感を調節するように構成される、交換可能背面パッドを備える、実施例２０−２３のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００３５】
実施例２５．処理電子機器はさらに、頭部搭載型ディスプレイがユーザにフィットするように適切に調節されていないことのフィードバックをユーザに提供することが、現在据え付けられている交換可能フィット用部品を別の交換可能フィット用部品と付け替えるための提案をユーザに提供することを含むように構成される、実施例２０−２４のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００３６】
実施例２６．ユーザの眼による頭部搭載型ディスプレイシステムからの仮想画像コンテンツの位置合わせを評価するための方法であって、
眼の第１の位置を決定するステップと、
眼の第１の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定するステップであって、ディスプレイ位置合わせ体積は、ユーザの眼に対する頭部搭載型ディスプレイシステムの適切なフィット感と関連付けられた想像上の体積である、ステップと、
眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて、通知を提供するステップであって、通知は、少なくとも、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを示す、ステップと、
を含む、方法。
【００３７】
実施例２７．頭部搭載型ディスプレイシステムは、眼追跡カメラを備え、眼の第１の位置を決定するステップは、眼追跡カメラを利用して、ユーザの眼を結像するステップを含む、実施例２６に記載の方法。
【００３８】
実施例２８．眼の第１の位置は、眼の回転中心の位置であって、眼追跡カメラによる眼の結像に基づいて、眼の回転中心を計算するステップをさらに含む、実施例２７に記載の方法。
【００３９】
実施例２９．頭部搭載型ディスプレイシステムは、光を眼の中に投影し、仮想画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成され、ウェアラブルシステムが適切にフィットされていることのインジケーションを表示するステップをさらに含む、実施例２６に記載の方法。
【００４０】
実施例３０．頭部搭載型ディスプレイシステムを用いて、眼の回転中心を経時的に自動的に追跡し、眼の回転中心が、位置合わせディスプレイ体積外に移動すると、ユーザに通知するステップをさらに含む、実施例２６−２９のいずれかに記載の方法。
【００４１】
実施例３１．
眼の第２の位置を決定するステップと、
眼の第２の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあることを決定するステップと、
眼の第２の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあることの決定に応答して、ウェアラブルシステムがユーザに適切にフィットされていることを示す、付加的フィードバックをユーザに提供するステップと、
をさらに含む、実施例２６または２９に記載の方法。
【００４２】
実施例３２．ユーザの眼が、ディスプレイ位置合わせ体積内にないとき、頭部搭載型ディスプレイシステムの少なくともいくつかのピクセルは、暗化される、またはユーザに不可視になる、実施例２６−３１のいずれかに記載の方法。
【００４３】
実施例３３．眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積外にあるとき、頭部搭載型ディスプレイシステムの視野を変化させるステップをさらに含み、
頭部搭載型ディスプレイシステムは、眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるとき、第１の視野を有する、少なくとも１つのディスプレイを備え、ディスプレイは、眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積外にあるとき、第２の視野を有し、第２の視野は、第１の視野より小さい、実施例２６−３２のいずれかに記載の方法。
【００４４】
実施例３４．通知を提供するステップは、第２の視野内においてフィードバックをユーザに提供するステップを含む、実施例３３に記載の方法。
【００４５】
実施例３５．ウェアラブルシステムは、少なくとも１つの交換可能フィット用部品を備え、
ウェアラブルシステムが、ユーザに適切にフィットされていないことを示す、通知をユーザに提供するステップをさらに含み、
通知は、現在据え付けられている交換可能フィット用部品を代替交換可能フィット用部品と交換するためのユーザへの提案または命令を含む、実施例２６−３４のいずれかに記載の方法。
【００４６】
実施例３６．交換可能フィット用部品は、鼻梁パッド、前額パッド、およびウェアラブルシステムとユーザの頭部の背面との間に収まる背面パッドから成る群から選択される、少なくとも１つのフィット用部品を備える、実施例３５に記載の方法。
【００４７】
実施例３７．ウェアラブルシステムは、少なくとも１つの交換可能鼻梁部パッドを備え、頭部搭載型システムのディスプレイが眼に対して低すぎることを決定するステップをさらに含み、通知をユーザに提供するステップは、より大きい鼻梁パッドを据え付けるようにユーザにプロンプトするステップを含む、実施例３６に記載の方法。
【００４８】
実施例３８．
眼の第１の位置がディスプレイ位置合わせ体積外にある結果、ユーザが暗化されたように知覚することが予期される、頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイの複数のピクセルを識別するステップと、
ディスプレイの複数のピクセルの明度をディスプレイ内の他のピクセルに対して上昇させ、予期される暗化を軽減させるステップと、
をさらに含む、実施例２６−３７のいずれかに記載の方法。
【００４９】
実施例３９．光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる、仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想レンダリングカメラによってレンダリングされるような仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、
ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器であって、
１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される眼の画像に基づいて、眼が位置する、ディスプレイから離れた距離を決定し、
決定された距離に基づいて、仮想レンダリングカメラの焦点距離を調節する、
ように構成される、処理電子機器と、
を備える、ディスプレイシステム。
【００５０】
実施例４０．光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、
ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器であって、
１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される眼の画像に基づいて、ディスプレイに対する眼の位置を決定し、
ディスプレイに対する眼の位置に基づいて、ユーザが暗化されたように知覚することが予期される、仮想画像コンテンツのピクセルの量を決定し、
決定されたピクセルの量に基づいて、ディスプレイの動作を制御する、
ように構成される、処理電子機器と、
を備える、ディスプレイシステム。
【００５１】
実施例４１．処理電子機器は、ディスプレイに対する眼の位置に基づいて、ユーザが暗化されたように知覚することが予期されない、仮想画像コンテンツのピクセルの量を決定するように構成される、実施例４０に記載のディスプレイシステム。
【００５２】
実施例４２．処理電子機器は、
ディスプレイに対する眼の位置に基づいて、ユーザが暗化されたように知覚することが予期される、仮想画像コンテンツのピクセルの明度を上昇させることによって、
ディスプレイの動作を制御するように構成される、実施例４０または４１に記載のディスプレイシステム。
【００５３】
実施例４３．仮想画像コンテンツのピクセルの量は、ピクセルのパーセンテージを含む、実施例４０−４２のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００５４】
実施例４４．処理電子機器は、仮想画像コンテンツのピクセルの量と１つ以上の閾値を比較し、仮想画像コンテンツのピクセルの量が１つ以上の閾値を超えることの決定に応答して、ディスプレイおよび眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに表示および提供するように構成される、実施例４０−４３のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００５５】
実施例４５．光をユーザの眼に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、頭部搭載型ディスプレイであって、異なる深度で異なる期間に位置するように現れる仮想画像コンテンツを提示するための異なる量の波面発散を伴って、光をユーザの眼の中に投影し、仮想画像コンテンツを表示するように構成される、ディスプレイと、
ユーザの眼を結像するように構成される、１つ以上の眼追跡カメラと、
ディスプレイおよび１つ以上の眼追跡カメラと通信する、処理電子機器であって、
１つ以上のパラメータに基づいて、ディスプレイに対する位置合わせ体積を定義し、
１つ以上の眼追跡カメラを用いて取得される眼の画像に基づいて、眼の位置を決定し、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムの位置合わせ体積内にあるかどうかを決定し、
眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定することに基づいて、ディスプレイの動作を制御する、
ように構成される、処理電子機器と、
を備える、ディスプレイシステム。
【００５６】
実施例４６．１つ以上のパラメータは、ディスプレイシステム上で起動しているアプリケーションのタイプを含む、実施例４５に記載のディスプレイシステム。
【００５７】
実施例４７．１つ以上のパラメータは、頭部搭載型ディスプレイの１つ以上の物理的パラメータを含む、実施例４５−４６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００５８】
実施例４８．頭部搭載型ディスプレイの１つ以上の物理的パラメータは、ディスプレイ視野、ディスプレイ表面サイズ、ディスプレイの形状、ディスプレイの外側筐体、ディスプレイによって仮想画像コンテンツを表す光に付与される屈折力の量のうちの１つ以上のものを含む、実施例４５−４７のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００５９】
実施例４９．処理電子機器は、少なくとも、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを示す、仮想画像コンテンツをユーザに提示することによって、ディスプレイの動作を制御するように構成される、実施例４５−４８のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【００６０】
実施例５０．処理電子機器は、少なくとも、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイの外側筐体の視認体積のサブ空間外の第２の閾値距離を上回るかどうかを決定することと、
眼の位置が頭部搭載型ディスプレイの外側筐体の視認体積のサブ空間外の第２の閾値距離を上回ることの決定に応答して、ディスプレイおよび眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供することと、
によって、眼の位置が視認体積外の第１の閾値距離を上回るかどうかを決定するように構成される、実施例１５に記載のディスプレイシステム。
【００６１】
実施例５２．
処理電子機器はさらに、
ディスプレイシステム上で起動しているアプリケーションを識別し、
識別されたアプリケーションに基づいて、第１の閾値距離を決定する、
ように構成される、実施例１５に記載のディスプレイシステム。
【００６２】
本明細書に説明される主題の１つ以上の実装の詳細が、付随の図面および以下の説明に記載される。他の特徴、側面、および利点は、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。本概要または以下の発明を実施するための形態のいずれも、本発明の主題の範囲を定義または限定することを主張するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、人物によって視認されるある仮想現実オブジェクトおよびある物理的オブジェクトを伴う、複合現実シナリオの例証を描写する。
【００６４】
【図２】図２は、ウェアラブルシステムの実施例を図式的に図示する。
【００６５】
【図３】図３は、ウェアラブルシステムの例示的コンポーネントを図式的に図示する。
【００６６】
【図４】図４は、画像情報をユーザに出力するためのウェアラブルデバイスの導波管スタックの実施例を図式的に図示する。
【００６７】
【図５】図５は、眼の実施例を図式的に図示する。
【００６８】
【図６】図６は、眼追跡システムを含む、ウェアラブルシステムの概略図である。
【００６９】
【図７Ａ】図７Ａは、眼追跡システムを含み得る、ウェアラブルシステムのブロック図である。
【００７０】
【図７Ｂ】図７Ｂは、ウェアラブルシステム内のレンダリングコントローラのブロック図である。
【００７１】
【図７Ｃ】図７Ｃは、頭部搭載型ディスプレイシステム内の位置合わせオブザーバのブロック図である。
【００７２】
【図８Ａ】図８Ａは、眼の角膜球面を示す、眼の概略図である。
【００７３】
【図８Ｂ】図８Ｂは、眼追跡カメラによって検出される、例示的角膜閃光を図示する。
【００７４】
【図８Ｃ】図８Ｃ−８Ｅは、ウェアラブルシステム内の眼追跡モジュールを用いてユーザの角膜中心を位置特定する、例示的段階を図示する。
【図８Ｄ】図８Ｃ−８Ｅは、ウェアラブルシステム内の眼追跡モジュールを用いてユーザの角膜中心を位置特定する、例示的段階を図示する。
【図８Ｅ】図８Ｃ−８Ｅは、ウェアラブルシステム内の眼追跡モジュールを用いてユーザの角膜中心を位置特定する、例示的段階を図示する。
【００７５】
【図９Ａ】図９Ａ−９Ｃは、眼追跡画像の座標系の例示的正規化を図示する。
【図９Ｂ】図９Ａ−９Ｃは、眼追跡画像の座標系の例示的正規化を図示する。
【図９Ｃ】図９Ａ−９Ｃは、眼追跡画像の座標系の例示的正規化を図示する。
【００７６】
【図９Ｄ】図９Ｄ−９Ｇは、ウェアラブルシステム内の眼追跡モジュールを用いてユーザの瞳孔中心を位置特定する、例示的段階を図示する。
【図９Ｅ】図９Ｄ−９Ｇは、ウェアラブルシステム内の眼追跡モジュールを用いてユーザの瞳孔中心を位置特定する、例示的段階を図示する。
【図９Ｆ】図９Ｄ−９Ｇは、ウェアラブルシステム内の眼追跡モジュールを用いてユーザの瞳孔中心を位置特定する、例示的段階を図示する。
【図９Ｇ】図９Ｄ−９Ｇは、ウェアラブルシステム内の眼追跡モジュールを用いてユーザの瞳孔中心を位置特定する、例示的段階を図示する。
【００７７】
【図１０】図１０は、眼の光学軸および視軸および眼の回転中心を含む、眼の実施例を図示する。
【００７８】
【図１１】図１１は、コンテンツをレンダリングする際、眼追跡を使用して、ウェアラブルデバイス内の位置合わせに関するフィードバックを提供するための方法の実施例のプロセスフロー図である。
【００７９】
【図１２Ａ】図１２Ａおよび１２Ｂは、ユーザの眼に対するディスプレイ要素の公称位置を図示し、相互に対するディスプレイ要素およびユーザの眼の位置を説明するための座標系を図示する。
【図１２Ｂ】図１２Ａおよび１２Ｂは、ユーザの眼に対するディスプレイ要素の公称位置を図示し、相互に対するディスプレイ要素およびユーザの眼の位置を説明するための座標系を図示する。
【００８０】
【図１３Ａ】図１３Ａおよび１３Ｂは、頭部搭載型ディスプレイシステム内のユーザの眼に対するディスプレイ要素の公称位置付けおよび位置付け公差を図示する。
【図１３Ｂ】図１３Ａおよび１３Ｂは、頭部搭載型ディスプレイシステム内のユーザの眼に対するディスプレイ要素の公称位置付けおよび位置付け公差を図示する。
【００８１】
【図１３Ｃ】図１３Ｃおよび１３Ｄは、ディスプレイ位置合わせ体積およびディスプレイからのコンテンツを視認するユーザの眼を図示する。
【図１３Ｄ】図１３Ｃおよび１３Ｄは、ディスプレイ位置合わせ体積およびディスプレイからのコンテンツを視認するユーザの眼を図示する。
【００８２】
【図１４】図１４は、ディスプレイに対するユーザの眼の種々の位置に関して知覚されるディスプレイの暗化の実施例を図示する。
【００８３】
【図１５Ａ】図１５Ａおよび１５Ｂは、異なるユーザのためのディスプレイシステムの頭部搭載型ディスプレイのフィット感を調節するための背面パッド、前額パッド、および鼻梁パッド等の交換可能部品を有する、頭部搭載型ディスプレイシステムの分解斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａおよび１５Ｂは、異なるユーザのためのディスプレイシステムの頭部搭載型ディスプレイのフィット感を調節するための背面パッド、前額パッド、および鼻梁パッド等の交換可能部品を有する、頭部搭載型ディスプレイシステムの分解斜視図である。
【００８４】
【図１６】図１６は、頭部搭載型ディスプレイシステムとの位置合わせを観察し、位置合わせに関するフィードバックを提供するための方法の実施例のプロセスフロー図である。
【００８５】
【図１７Ａ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【図１７Ｂ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【図１７Ｃ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【図１７Ｄ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【図１７Ｅ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【図１７Ｆ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【図１７Ｇ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【図１７Ｈ】図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【００８６】
【図１８】図１８は、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの上下図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。
【００８７】
【図１９Ａ】図１９Ａは、頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ筐体から導出される、位置合わせ体積を図示する。
【００８８】
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、ディスプレイ筐体と頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイの重畳された位置合わせ体積を図示する。
【００８９】
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、図１９Ｂの重畳された位置合わせ体積から導出される、集約位置合わせ体積を図示する。
【００９０】
図面全体を通して、参照番号は、参照される要素間の対応を示すために再使用され得る。図面は、本明細書に説明される例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図されない。
【発明を実施するための形態】
【００９１】
ディスプレイシステムのディスプレイ部分は、オブジェクトがユーザの周囲環境内に位置するように現れるように、３次元（３Ｄ）仮想オブジェクトを表示し得る、頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）を含んでもよい。その結果、３Ｄ仮想オブジェクトは、ユーザによって実世界オブジェクトと類似様式において知覚され得る。
【００９２】
ＨＭＤは、空間的に変調された光をユーザに出力することによって、画像を表示し得、光は、仮想オブジェクトに対応する。空間的に変調された光は、画像光と称され得る、画像情報を含有し得る。ユーザによって知覚されるために、画像光は、ＨＭＤからユーザの眼に進行し、瞳孔を通して伝搬し、眼の網膜上に衝突する。画像のための画像光の全部または一部が、眼の瞳孔に入射しない、および／または眼の網膜上に衝突しない場合、視認者は、画像が見えないであろう、または画像の品質が、劣化され得ることを理解されたい。本明細書で使用されるように、位置合わせは、ディスプレイとユーザの眼の相対的位置付けに関する。例えば、ディスプレイは、ユーザの眼およびディスプレイが所望の量の画像光が眼に入射するために相互に対して、位置付けられているとき、適切に位置合わせされていると言え得る。ディスプレイデバイス内の位置合わせオブザーバ（例えば、コンピュータプログラム）が、ディスプレイが適切に位置合わせされている、または眼がディスプレイからの画像光を受け取るために位置付けられているかどうかを監視するようにプログラムされてもよい。
【００９３】
例えば、ユーザの眼を画像光を受け取るように位置付けさせることによって、コンテンツをユーザに適切に表示するために、ユーザの眼は、ＨＭＤに対して空間の特定の領域または体積内に位置する必要があり得る。本体積は、ディスプレイ位置合わせ体積と称され得る。ユーザの眼が、ディスプレイ位置合わせ体積外にある場合、ディスプレイ品質は、劣化され得る（例えば、暗化および／またはユーザの眼に到達しない表示コンテンツが存在し得る）。種々の要因が、ＨＭＤに対するユーザの眼の位置、したがって、ユーザの眼が所望のディスプレイ位置合わせ体積内に位置するかどうかを決定するために組み合わせられてもよい。実施例として、ユーザ間の解剖学的変動は、頭部搭載型ディスプレイが、その眼をディスプレイ位置合わせ体積外に設置するように一部のユーザにフィットすることを意味し得る。別の実施例として、ＨＭＤは、ユーザの頭部にきつく添着され得ず、特に、ユーザが動き回るとき、ユーザの頭部上で経時的に偏移し得る。特定の実施例として、ＨＭＤは、ユーザの鼻から滑脱する、またはユーザの眼間の線（眼球間軸）に対して傾斜し得、その結果、ＨＭＤは、ユーザの眼に対するディスプレイの偏移に起因して、所望の仮想コンテンツを提供することが不可能である場合がある（例えば、ある望ましくない劣化を伴わずに）。
【００９４】
本明細書に説明される種々のシステムおよび技法は、少なくとも部分的に、視認者が所望に応じて画像コンテンツを視認することを可能にするためのディスプレイの適切な位置合わせに関連する問題を解決することを対象とする。いくつかの実施形態では、頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザの眼の位置を決定するように構成されてもよい。ディスプレイシステムは、次いで、その眼の位置が頭部搭載型ディスプレイシステムのディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定してもよい。眼の位置を決定するステップは、眼と関連付けられた代表的ポインタ体積の位置、例えば、眼の回転中心を決定するステップを含んでもよい。眼の位置がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定するステップは、眼の回転中心がディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかを決定するステップを含んでもよい。本明細書に議論されるように、眼の回転中心は、眼を結像するように構成される、内向きに面した結像システムを使用して、決定されてもよい。加えて、いくつかの実施形態では、ディスプレイ位置合わせ体積は、ユーザの眼に対する頭部搭載型ディスプレイシステムの適切なフィット感と関連付けられた想像上の体積である。例えば、ディスプレイ位置合わせ体積は、画像光を出力する頭部搭載型ディスプレイシステムの表面からの投影によって定義された体積であってもよい。より具体的には、ディスプレイ位置合わせ体積は、底辺から頂点に向かってテーパ状になる、３次元幾何学的形状であってもよい。ディスプレイ位置合わせ体積の底辺の形状は、少なくとも部分的に、ディスプレイの幾何学形状によって定義されてもよく、ディスプレイ位置合わせ体積の深度（すなわち、ｚ−軸上の底辺から頂点までの距離）は、少なくとも部分的に、ディスプレイの視野（ＦＯＶ）によって定義されてもよい。例えば、丸みを帯びたまたは円形ディスプレイ（例えば、そこから画像光が視認者に出力される、表面上のエリアの形状）は、円錐形のディスプレイ位置合わせ体積をもたらし得、多角形ディスプレイは、角錐ディスプレイ位置合わせ体積をもたらし得る。付加的実施例として、より大きいＦＯＶを伴うディスプレイは、より小さいＦＯＶを伴うディスプレイより小さい深度を有する、ディスプレイ位置合わせ体積をもたらし得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイ位置合わせ体積は、切頭円錐または角錐の一般的形状を有してもよい。例えば、ディスプレイ位置合わせ体積は、錐台、例えば、長方形角錐等の角錐の錐台の一般的形状を有してもよい。
【００９５】
いくつかの実施形態では、頭部搭載型ディスプレイシステムの内向きに面した結像システムは、その眼を含む、ユーザの顔の画像を入手してもよい。内向きに面した結像システムは、頭部搭載型ディスプレイのフレーム上に搭載され得る、眼追跡システムであってもよい。頭部搭載型ディスプレイシステムは、画像を分析し、ユーザの眼とＨＭＤの相対的位置と、ユーザの眼のそれぞれの位置がその眼に関するディスプレイ位置合わせ体積内にあるかどうかとを決定してもよい。本情報に基づいて、頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザにＨＭＤのフィット感を調節するように通知してもよい。例えば、通知は、ユーザに、デバイスが滑脱しており、調節の必要があること、またはＨＭＤの調節を行うための提案を知らせてもよい。少なくともいくつかの実施形態では、頭部搭載型ディスプレイシステムは、そうでなければ、不整合または移動する仮想コンテンツによって暗化されるであろう、エリア内でユーザに出力される明度または光を上昇させること等によって、ユーザとのＨＭＤの不整合によって生じる任意の表示劣化を軽減させるためのステップを講じてもよい。故に、ＨＭＤのそのような実施形態は、ＨＭＤが、ユーザの頭部に対して、滑脱、移動、または傾斜するとき等、ユーザがＨＭＤを適切にフィットさせ、ＨＭＤの不適切なフィット感によって生じる問題を軽減することを補助し得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、ユーザに、不整合を通知し、また、不整合によって生じる表示劣化を軽減させるためのステップを講じるように構成されてもよいことを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムは、通知をユーザに提供しなくてもよい。むしろ、通知は、単に、ディスプレイシステム内の命令またはフラグであってもよく、これは、不整合によって生じる画像劣化を軽減させるためのアクションを行うようにディスプレイシステムをトリガする。
【００９６】
有利には、位置合わせの分析は、内向きに面した結像システムから入手された画像と、ディスプレイシステムによって記憶された、またはアクセス可能なディスプレイ位置合わせ体積に関する情報とを利用して、自動的に実施されてもよい。その結果、ＨＭＤのフィット感は、最初に、ＨＭＤを使用することに応じて、随意に、また、ＨＭＤの継続使用の過程の間、補正され、頭部搭載型ディスプレイシステムの使用における高レベルの画質を確実にしてもよい。
【００９７】
故に、頭部搭載型ディスプレイシステムの位置合わせを観察し、観察された位置合わせに応答してアクションを講じるためのシステムおよび方法の種々の実装が、本明細書に提供される。
（ウェアラブルシステムの３Ｄディスプレイの実施例）
【００９８】
ここで、図面を参照するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。別様に示されない限り、図面は、概略であって、必ずしも、正確な縮尺で描かれていない。
【００９９】
ウェアラブルシステム（本明細書では、頭部搭載型ディスプレイシステムまたは拡張現実（ＡＲ）システムとも称される）は、２Ｄまたは３Ｄ仮想画像をユーザに提示するために構成されてもよい。画像は、組み合わせまたは同等物における、静止画像、ビデオのフレーム、またはビデオであってもよい。ウェアラブルシステムの少なくとも一部は、ユーザ相互作用のために、単独で、または組み合わせて、ＶＲ、ＡＲ、またはＭＲ環境を提示し得る、ウェアラブルデバイス上に実装されてもよい。ウェアラブルデバイスは、ＡＲデバイス（ＡＲＤ）と同義的に使用されることができる。さらに、本開示の目的のために、用語「ＡＲ」は、用語「ＭＲ」と同義的に使用される。
【０１００】
図１は、人物によって視認される、ある仮想現実オブジェクトおよびある物理的オブジェクトを伴う、複合現実シナリオの例証を描写する。図１では、ＭＲ場面１００が、描写され、ＭＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、およびコンクリートプラットフォーム１２０を特徴とする、実世界公園状設定１１０が見える。これらのアイテムに加え、ＭＲ技術のユーザはまた、実世界プラットフォーム１２０上に立っているロボット像１３０と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ１４０とが「見える」と知覚するが、これらの要素は、実世界には存在しない。
【０１０１】
３Ｄディスプレイが、真の深度感覚、より具体的には、表面深度のシミュレートされた感覚を生成するために、ディスプレイの視野内の点毎に、その仮想深度に対応する遠近調節応答を生成することが望ましくあり得る。ディスプレイ点に対する遠近調節応答が、収束および立体視の両眼深度キューによって決定されるようなその点の仮想深度に対応しない場合、ヒトの眼は、遠近調節衝突を体験し、不安定な結像、有害な眼精疲労、頭痛、および遠近調節情報の不在下では、表面深度のほぼ完全な欠如をもたらし得る。
【０１０２】
ＶＲ、ＡＲ、およびＭＲ体験は、複数の深度平面に対応する画像が視認者に提供されるディスプレイを有する、ディスプレイシステムによって提供されてもよい。画像は、深度平面毎に異なってもよく（例えば、場面またはオブジェクトの若干異なる提示を提供する）、視認者の眼によって別個に集束され、それによって、異なる深度平面上に位置する場面に関する異なる画像特徴に合焦させるために要求される眼の遠近調節（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）に基づいて、または合焦からずれている異なる深度平面上の異なる画像特徴を観察することに基づいて、ユーザに深度キューを提供することに役立ち得る。本明細書のいずれかに議論されるように、そのような深度キューは、信用できる深度の知覚を提供する。
【０１０３】
図２は、ウェアラブルシステム２００の実施例を図示し、これは、ＡＲ／ＶＲ／ＭＲ場面を提供するように構成されてもよい。ウェアラブルシステム２００はまた、ＡＲシステム２００と称され得る。ウェアラブルシステム２００は、ディスプレイ２２０と、ディスプレイ２２０の機能をサポートするための種々の機械的および電子的モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ２２０は、ユーザ、装着者、または視認者２１０によって装着可能である、フレーム２３０に結合されてもよい。ディスプレイ２２０は、ユーザ２１０の眼の正面に位置付けられてもよい。ディスプレイ２２０は、ＡＲ／ＶＲ／ＭＲコンテンツをユーザに提示してもよい。ディスプレイ２２０は、ユーザ２１０の頭部上に装着されるように構成され得るため、頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）とも称され得、ディスプレイ２２０を備える、ウェアラブルシステム２００は、頭部搭載型ディスプレイシステムとも称され得る。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、スピーカ２４０が、フレーム２３０に結合され、ユーザの外耳道に隣接して位置付けられる（いくつかの実施形態では、示されない別のスピーカが、ユーザの他方の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／成形可能音響制御を提供する）。ディスプレイ２２０は、環境からオーディオストリームを検出し、周囲音を捕捉するために、オーディオセンサ（例えば、マイクロホン）２３２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、示されない１つ以上の他のオーディオセンサが、ステレオ音受信を提供するために位置付けられる。ステレオ音受信は、音源の場所を決定するために使用されてもよい。ウェアラブルシステム２００は、音声または発話認識をオーディオストリームに実施してもよい。
【０１０５】
ウェアラブルシステム２００は、ユーザの周囲の環境内の世界を観察する、外向きに面した結像システム４６４（図４に示される）を含んでもよい。ウェアラブルシステム２００はまた、ユーザの眼移動を追跡し得る、内向きに面した結像システム４６２（図４に示される）を含んでもよい。内向きに面した結像システムは、一方の眼の移動または両方の眼の移動のいずれかを追跡することができる。内向きに面した結像システム４６２は、フレーム２３０に取り付けられてもよく、内向きに面した結像システムによって入手された画像情報を処理し、例えば、ユーザ２１０の眼の瞳孔直径または配向、眼の移動、または眼姿勢を決定し得る、処理モジュール２６０または２７０と電気通信してもよい。内向きに面した結像システム４６２は、１つ以上のカメラを含んでもよい。例えば、少なくとも１つのカメラは、各眼を結像するために使用されてもよい。カメラによって入手された画像は、眼毎に、別個に、瞳孔サイズまたは眼姿勢を決定し、それによって、各眼への画像情報の提示がその眼に対して動的に調整されることを可能にするために使用されてもよい。
【０１０６】
実施例として、ウェアラブルシステム２００は、外向きに面した結像システム４６４または内向きに面した結像システム４６２を使用して、ユーザの姿勢の画像を入手してもよい。画像は、静止画像、ビデオのフレーム、またはビデオであってもよい。
【０１０７】
ディスプレイ２２０は、有線導線または無線接続等によって、フレーム２３０に固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホンに内蔵される、または別様にユーザ２１０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において）等、種々の構成において搭載され得る、ローカルデータ処理モジュール２６０に動作可能に結合されてもよい（２５０）。
【０１０８】
ローカル処理およびデータモジュール２６０は、ハードウェアプロセッサおよび不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）等のデジタルメモリを備えてもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用され得る。データは、ａ）画像捕捉デバイス（例えば、内向きに面した結像システムおよび／または外向きに面した結像システム内のカメラ）、オーディオセンサ（例えば、マイクロホン）、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、加速度計、コンパス、全地球測位システム（ＧＰＳ）ユニット、無線デバイス、またはジャイロスコープ等の（例えば、フレーム２３０に動作可能に結合される、または別様にユーザ２１０に取り付けられ得る）センサから捕捉されるデータ、または、ｂ）場合によっては処理または読出後にディスプレイ２２０への通過のために、遠隔処理モジュール２７０または遠隔データリポジトリ２８０を使用して入手または処理されるデータを含んでもよい。ローカル処理およびデータモジュール２６０は、これらの遠隔モジュールがローカル処理およびデータモジュール２６０へのリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンク等を介して、通信リンク２６２または２６４によって遠隔処理モジュール２７０または遠隔データリポジトリ２８０に動作可能に結合されてもよい。加えて、遠隔処理モジュール２８０および遠隔データリポジトリ２８０は、相互に動作可能に結合されてもよい。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール２７０は、データまたは画像情報を分析および処理するように構成される、１つまたはそれを上回るプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ２８０は、デジタルデータ記憶設備を備え得、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての算出が、ローカル処理およびデータモジュールにおいて実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的な使用を可能にする。
ウェアラブルシステムの例示的コンポーネント
【０１１０】
図３は、ウェアラブルシステムの例示的コンポーネントを図式的に図示する。図３は、ウェアラブルシステム２００を示し、これは、ディスプレイ２２０と、フレーム２３０とを含むことができる。引き伸ばし図２０２は、ウェアラブルシステム２００の種々のコンポーネントを図式的に図示する。ある実装では、図３に図示されるコンポーネントのうちの１つ以上のものは、ディスプレイ２２０の一部であってもよい。種々のコンポーネントは、単独で、または組み合わせて、ウェアラブルシステム２００のユーザまたはユーザの環境と関連付けられた種々のデータ（例えば、聴覚的または視覚的データ等）を収集してもよい。他の実施形態は、ウェアラブルシステムが使用される用途に応じて、付加的またはより少ないコンポーネントを有してもよいことを理解されたい。なお、図３は、種々のコンポーネントのうちのいくつかと、ウェアラブルシステムを通して収集、分析、および記憶され得る、データのタイプの基本概念とを提供する。
【０１１１】
図３は、例示的ウェアラブルシステム２００を示し、これは、ディスプレイ２２０を含んでもよい。ディスプレイ２２０は、フレーム２３０に対応する、ユーザの頭部または筐体またはフレーム２３０に搭載され得るディスプレイレンズ２２６を備えてもよい。ディスプレイレンズ２２６は、筐体２３０によって、ユーザの眼３０２、３０４の正面に位置付けられる、１つ以上の透明ミラーを備えてもよく、投影された光３３８を眼３０２、３０４の中にバウンスさせ、ビーム成形を促進しながら、また、ローカル環境からの少なくとも一部の光の透過を可能にするように構成されてもよい。投影された光ビーム３３８の波面は、投影された光の所望の焦点距離と一致するように屈曲または集束されてもよい。図示されるように、２つの広視野マシンビジョンカメラ３１６（世界カメラとも称される）が、筐体２３０に結合され、ユーザの周囲の環境を結像してもよい。これらのカメラ３１６は、二重捕捉式可視光／非可視（例えば、赤外線）光カメラであってもよい。カメラ３１６は、図４に示される外向きに面した結像システム４６４の一部であってもよい。世界カメラ３１６によって入手された画像は、姿勢プロセッサ３３６によって処理されてもよい。例えば、姿勢プロセッサ３３６は、１つ以上のオブジェクト認識装置７０８（例えば、図７に示される）を実装し、ユーザまたはユーザの環境内の別の人物の姿勢を識別する、またはユーザの環境内の物理的オブジェクトを識別してもよい。
【０１１２】
図３を継続して参照すると、光３３８を眼３０２、３０４の中に投影するように構成される、ディスプレイミラーおよび光学系を伴う、一対の光プロジェクタモジュール（例えば、走査式レーザ成形波面（例えば、深度のために）光プロジェクタモジュール）が、示される。描写される図はまた、ユーザの眼３０２、３０４を追跡し、レンダリングおよびユーザ入力をサポート可能であるように構成される、赤外線光源３２６（発光ダイオード「ＬＥＤ」等）とペアリングされる、２つの小型赤外線カメラ３２４を示す。カメラ３２４は、図４に示される、内向きに面した結像システム４６２の一部であってもよい。ウェアラブルシステム２００はさらに、センサアセンブリ３３９を特徴とし得、これは、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸加速度計能力および磁気コンパスおよびＸ、Ｙ、およびＺ軸ジャイロスコープ能力を備え、好ましくは、２００Ｈｚ等の比較的に高周波数でデータを提供し得る。センサアセンブリ３３９は、図２Ａを参照して説明される、ＩＭＵの一部であってもよい。描写されるシステム２００はまた、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、またはＡＲＭプロセッサ（高度縮小命令セット機械）等の頭部姿勢プロセッサ３３６を備えてもよく、これは、リアルタイムまたは近リアルタイムユーザ頭部姿勢を捕捉デバイス３１６から出力された広視野画像情報から計算するように構成されてもよい。頭部姿勢プロセッサ３３６は、ハードウェアプロセッサであってもよく、図２Ａに示されるローカル処理およびデータモジュール２６０の一部として実装されてもよい。
【０１１３】
ウェアラブルシステムはまた、１つ以上の深度センサ２３４を含んでもよい。深度センサ２３４は、環境内のオブジェクトとウェアラブルデバイスとの間の距離を測定するように構成されてもよい。深度センサ２３４は、レーザスキャナ（例えば、ＬＩＤＡＲ）、超音波深度センサ、または深度感知カメラを含んでもよい。カメラ３１６が深度感知能力を有する、ある実装では、カメラ３１６はまた、深度センサ２３４と見なされ得る。
【０１１４】
また、示されるのは、デジタルまたはアナログ処理を実行し、姿勢をセンサアセンブリ３３９からのジャイロスコープ、コンパス、または加速度計データから導出するように構成される、プロセッサ３３２である。プロセッサ３３２は、図２に示される、ローカル処理およびデータモジュール２６０の一部であってもよい。ウェアラブルシステム２００はまた、図３に示されるように、例えば、ＧＰＳ３３７（全地球測位システム）等の測位システムを含み、姿勢および測位分析を補助してもよい。加えて、ＧＰＳはさらに、ユーザの環境についての遠隔ベース（例えば、クラウドベース）の情報を提供してもよい。本情報は、ユーザの環境内のオブジェクトまたは情報を認識するために使用されてもよい。
【０１１５】
ウェアラブルシステムは、ＧＰＳ３３７および遠隔コンピューティングシステム（例えば、遠隔処理モジュール２７０、別のユーザのＡＲＤ等）によって入手されたデータを組み合わせてもよく、これは、ユーザの環境についてのより多くの情報を提供してもよい。一実施例として、ウェアラブルシステムは、ＧＰＳデータに基づいて、ユーザの場所を決定し、ユーザの場所と関連付けられた仮想オブジェクトを含む、世界マップを読み出してもよい（例えば、遠隔処理モジュール２７０と通信することによって）。別の実施例として、ウェアラブルシステム２００は、世界カメラ３１６（図４に示される外向きに面した結像システム４６４の一部であってもよい）を使用して、環境を監視してもよい。世界カメラ３１６によって入手された画像に基づいて、ウェアラブルシステム２００は、環境内のオブジェクトを検出してもよい（例えば、図７に示される１つ以上のオブジェクト認識装置７０８を使用することによって）。ウェアラブルシステムはさらに、ＧＰＳ３３７によって入手されたデータを使用して、キャラクタを解釈してもよい。
【０１１６】
ウェアラブルシステム２００はまた、レンダリングエンジン３３４を備えてもよく、これは、世界のユーザのビューのために、ユーザにローカルなレンダリング情報を提供し、スキャナの動作およびユーザの眼の中への結像を促進するように構成されてもよい。レンダリングエンジン３３４は、ハードウェアプロセッサ（例えば、中央処理ユニットまたはグラフィック処理ユニット等）によって実装されてもよい。いくつかの実施形態では、レンダリングエンジンは、ローカル処理およびデータモジュール２６０の一部である。レンダリングエンジン３３４は、ウェアラブルシステム２００の他のコンポーネントに通信可能に結合されてもよい（例えば、有線または無線リンクを介して）。例えば、レンダリングエンジン３３４は、通信リンク２７４を介して、眼カメラ３２４に結合され、通信リンク２７２を介して、投影サブシステム３１８（網膜走査ディスプレイに類似する様式において、走査レーザ配列を介して、光をユーザの眼３０２、３０４の中に投影してもよい）に結合されてもよい。レンダリングエンジン３３４はまた、それぞれ、リンク２７６および２９４を介して、例えば、センサ姿勢プロセッサ３３２および画像姿勢プロセッサ３３６等の他の処理ユニットと通信してもよい。
【０１１７】
カメラ３２４（例えば、小型赤外線カメラ）は、眼姿勢を追跡し、レンダリングおよびユーザ入力をサポートするために利用されてもよい。いくつかの例示的眼姿勢は、ユーザが見ている場所または合焦させている深度（眼の輻輳・開散運動（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）を用いて推定されてもよい）を含んでもよい。ＧＰＳ３３７、ジャイロスコープ、コンパス、および加速度計３３９は、大まかなまたは高速の姿勢推定を提供するために利用されてもよい。カメラ３１６のうちの１つ以上のものは、画像および姿勢を入手してもよく、これは、関連付けられたクラウドコンピューティングリソースからのデータと併せて、ローカル環境をマッピングし、ユーザビューを他者と共有するために利用されてもよい。
【０１１８】
図３に描写される例示的コンポーネントは、例証目的のためだけのものである。複数のセンサおよび他の機能モジュールが、例証および説明の容易性のために、ともに示される。いくつかの実施形態は、これらのセンサまたはモジュールの１つのみまたはサブセットを含んでもよい。さらに、これらのコンポーネントの場所は、図３に描写される位置に限定されない。いくつかのコンポーネントは、ベルト搭載型コンポーネント、ハンドヘルドコンポーネント、またはヘルメットコンポーネント等、他のコンポーネント内に搭載または格納されてもよい。一実施例として、画像姿勢プロセッサ３３６、センサ姿勢プロセッサ３３２、およびレンダリングエンジン３３４は、ベルトパック内に位置付けられ、超広帯域、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信を介して、または有線通信を介して、ウェアラブルシステムの他のコンポーネントと通信するように構成されてもよい。描写される筐体２３０は、好ましくは、ユーザによって頭部搭載可能かつ装着可能である。しかしながら、ウェアラブルシステム２００のいくつかのコンポーネントは、ユーザの身体の他の部分に装着されてもよい。例えば、スピーカ２４０が、ユーザの耳の中に挿入され、音をユーザに提供してもよい。
【０１１９】
ユーザの眼３０２、３０４の中への光３３８の投影に関して、いくつかの実施形態では、カメラ３２４は、一般に、眼の焦点の位置または「焦点深度」と一致する、ユーザの眼の中心が幾何学的に輻輳・開散される場所を測定するために利用されてもよい。眼が輻輳・開散する全ての点の３次元表面は、「単視軌跡」と称され得る。焦点距離は、有限数の深度をとり得る、または無限に変動し得る。輻輳・開散運動距離から投影された光は、対象の眼３０２、３０４に集束されるように現れる一方、輻輳・開散運動距離の正面または背後の光は、ぼかされる。本開示のウェアラブルシステムおよび他のディスプレイシステムの実施例はまた、米国特許公開第２０１６／０２７０６５６号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。
【０１２０】
ヒト視覚系は、複雑であって、深度の現実的知覚を提供することは、困難である。オブジェクトの視認者は、輻輳・開散運動移動と遠近調節の組み合わせに起因して、オブジェクトを３次元として知覚し得る。相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動移動（例えば、瞳孔が、相互に向かって、またはそこから離れるように移動し、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するような瞳孔の回転）は、眼の水晶体の合焦（または「遠近調節」）と緊密に関連付けられる。通常条件下、焦点を１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに変化させるための眼のレンズの焦点の変化または眼の遠近調節は、「遠近調節−輻輳・開散運動反射」として知られる関係下、輻輳・開散運動の整合変化を自動的に同一距離に生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動の変化は、通常条件下、遠近調節の整合変化を誘起するであろう。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な整合を提供するディスプレイシステムは、３次元画像のより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し得る。
【０１２１】
さらに、約０．７ミリメートル未満のビーム直径を伴う、空間的にコヒーレントな光は、眼が合焦している場所にかかわらず、ヒトの眼によって正しく解決され得る。したがって、適切な焦点深度の錯覚を作成するために、眼の輻輳・開散運動が、カメラ３２４を用いて追跡されてもよく、レンダリングエンジン３３４および投影サブシステム３１８は、単視軌跡上またはそれに近接する全てのオブジェクトを合焦させてレンダリングし、全ての他のオブジェクトを可変程度に焦点をずらしてレンダリングするために利用されてもよい（例えば、意図的に作成されたぼけを使用して）。好ましくは、システム２２０は、ユーザに、約６０フレーム／秒以上のフレームレートでレンダリングする。上記に説明されるように、好ましくは、カメラ３２４は、眼追跡のために利用されてもよく、ソフトウェアは、輻輳・開散運動幾何学形状だけではなく、また、ユーザ入力としての役割を果たすための焦点場所キューも取り上げるように構成されてもよい。好ましくは、そのようなディスプレイシステムは、昼間または夜間の使用のために好適な明度およびコントラストを用いて構成される。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、好ましくは、視覚的オブジェクト整合のために約２０ミリ秒未満の待ち時間、約０．１度未満の角度整合、および約１弧分（ａｒｃ  ｍｉｎｕｔｅ）の分解能を有し、これは、理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼のほぼ限界であると考えられる。ディスプレイシステム２２０は、位置特定システムと統合されてもよく、これは、ＧＰＳ要素、光学追跡、コンパス、加速度計、または他のデータソースを伴い、位置および姿勢決定を補助し得る。位置特定情報は、関連世界のユーザのビュー内における正確なレンダリングを促進するために利用されてもよい（例えば、そのような情報は、眼鏡が実世界に対する場所を把握することを促進するであろう）。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステム２００は、ユーザの眼の遠近調節に基づいて、１つ以上の仮想画像を表示するように構成される。ユーザに画像が投影されている場所に合焦させるように強制する、従来の３Ｄディスプレイアプローチと異なり、いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステムは、投影された仮想コンテンツの焦点を自動的に変動させ、ユーザに提示される１つ以上の画像のより快適な視認を可能にするように構成される。例えば、ユーザの眼が、１ｍの現在の焦点を有する場合、画像は、ユーザの焦点と一致するように投影されてもよい。ユーザが、焦点を３ｍに偏移させる場合、画像は、新しい焦点と一致するように投影される。したがって、ユーザに所定の焦点を強制するのではなく、いくつかの実施形態のウェアラブルシステム２００は、ユーザの眼がより自然な様式において機能することを可能にする。
【０１２４】
そのようなウェアラブルシステム２００は、仮想現実デバイスに対して典型的に観察される、眼精疲労、頭痛、および他の生理学的症状の発生率を排除または低減させ得る。これを達成するために、ウェアラブルシステム２００の種々の実施形態は、１つ以上の可変焦点要素（ＶＦＥ）を通して、仮想画像を可変焦点距離に投影するように構成される。１つ以上の実施形態では、３Ｄ知覚は、画像をユーザから固定された焦点面に投影する、多平面焦点システムを通して達成されてもよい。他の実施形態は、可変平面焦点を採用し、焦点面は、ユーザの焦点の現在の状態と一致するように、ｚ−方向に往復して移動される。
【０１２５】
多平面焦点システムおよび可変平面焦点システムの両方において、ウェアラブルシステム２００は、眼追跡を採用し、ユーザの眼の輻輳・開散運動を決定し、ユーザの現在の焦点を決定し、仮想画像を決定された焦点に投影してもよい。他の実施形態では、ウェアラブルシステム２００は、ファイバスキャナまたは他の光生成源を通して、網膜を横断して、可変焦点の光ビームをラスタパターンで可変に投影する、光変調器を備える。したがって、画像を可変焦点距離に投影するウェアラブルシステム２００のディスプレイの能力は、ユーザがオブジェクトを３Ｄにおいて視認するための遠近調節を容易にするだけではなく、また、米国特許公開第２０１６／０２７０６５６号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）にさらに説明されるように、ユーザの眼球異常を補償するために使用されてもよい。いくつかの他の実施形態では、空間光変調器は、種々の光学コンポーネントを通して、画像をユーザに投影してもよい。例えば、以下にさらに説明されるように、空間光変調器は、画像を１つ以上の導波管上に投影してもよく、これは、次いで、画像をユーザに伝送する。
導波管スタックアセンブリ
【０１２６】
図４は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ウェアラブルシステム４００は、複数の導波管４３２ｂ、４３４ｂ、４３６ｂ、４３８ｂ、４４００ｂを使用して、３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ４８０を含む。いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステム４００は、図２のウェアラブルシステム２００に対応してもよく、図４Ａは、そのウェアラブルシステム２００のいくつかの部分をより詳細に概略的に示す。例えば、いくつかの実施形態では、導波管アセンブリ４８０は、図２のディスプレイ２２０の中に統合されてもよい。
【０１２７】
図４を継続して参照すると、導波管アセンブリ４８０はまた、複数の特徴４５８、４５６、４５４、４５２を導波管間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴４５８、４５６、４５４、４５２は、レンズであってもよい。他の実施形態では、特徴４５８、４５６、４５４、４５２は、レンズではなくてもよい。むしろ、それらは、単に、スペーサであってもよい（例えば、空気間隙を形成するためのクラッディング層または構造）。
【０１２８】
導波管４３２ｂ、４３４ｂ、４３６ｂ、４３８ｂ、４４０ｂまたは複数のレンズ４５８、４５６、４５４、４５２は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて、画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度平面と関連付けられてもよく、その深度平面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス４２０、４２２、４２４、４２６、４２８は、それぞれ、眼４１０に向かって出力するために、各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成され得る、導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂの中に画像情報を投入するために利用されてもよい。光は、画像投入デバイス４２０、４２２、４２４、４２６、４２８の出力表面から出射し、導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂの対応する入力縁の中に投入される。いくつかの実施形態では、光の単一ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、特定の導波管と関連付けられた深度平面に対応する特定の角度（および発散量）において眼４１０に向かって指向される、クローン化されたコリメートビームの場全体を出力してもよい。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、画像投入デバイス４２０、４２２、４２４、４２６、４２８は、それぞれ、それぞれの対応する導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂの中への投入のための画像情報を生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス４２０、４２２、４２４、４２６、４２８は、例えば、画像情報を１つ以上の光学導管（光ファイバケーブル等）を介して、画像投入デバイス４２０、４２２、４２４、４２６、４２８のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。
【０１３０】
コントローラ４６０が、スタックされた導波管アセンブリ４８０および画像投入デバイス４２０、４２２、４２４、４２６、４２８の動作を制御する。コントローラ４６０は、導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂへの画像情報のタイミングおよび提供を調整する、プログラミング（例えば、非一過性コンピュータ可読媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ４６０は、単一一体型デバイスまたは有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ４６０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール２６０または２７０（図２に図示される）の一部であってもよい。
【０１３１】
導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂは、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂはそれぞれ、主要上部表面および主要底部表面およびそれらの主要上部表面と主要底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂはそれぞれ、光を再指向させ、各個別の導波管内で伝搬させ、導波管から画像情報を眼４１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａを含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、光抽出光学要素はまた、外部結合光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内で伝搬する光が光再指向要素に衝打する場所において出力される。光抽出光学要素（４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａ）は、例えば、反射または回折光学特徴であってもよい。説明を容易にし、図面を明確性にするために、導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂの底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａは、上部主要表面または底部主要表面に配置されてもよい、または導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂの容積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａは、透明基板に取り付けられ、導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂを形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂは、モノリシック材料部品であってもよく、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａは、その材料部品の表面上および／または内部に形成されてもよい。
【０１３２】
図４を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管４４０ｂ、４３８ｂ、４３６ｂ、４３４ｂ、４３２ｂは、光を出力し、特定の深度平面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管４３２ｂは、そのような導波管４３２ｂの中に投入されるにつれて、コリメートされた光を眼４１０に送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管４３４ｂは、眼４１０に到達し得る前に、第１のレンズ４５２（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。第１のレンズ４５２は、眼／脳が、その次の上方の導波管４３４ｂから生じる光を光学無限遠から眼４１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるように解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管４３６ｂは、眼４１０に到達する前に、その出力光を第１のレンズ４５２および第２のレンズ４５４の両方を通して通過させる。第１および第２のレンズ４５２および４５４の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管４３６ｂから生じる光が次の上方の導波管４３４ｂからの光であった光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるように解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。
【０１３３】
他の導波管層（例えば、導波管４３８ｂ、４４０ｂ）およびレンズ（例えば、レンズ４５６、４５８）も同様に構成され、スタック内の最高導波管４４０ｂを用いて、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ４８０の他側の世界４７０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ４５８、４５６、４５４、４５２のスタックを補償するために、補償レンズ層４３０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック４５８、４５６、４５４、４５２の集約力を補償してもよい。（補償レンズ層４３０およびスタックされた導波管アセンブリ４８０は、全体として、世界４７０から生じる光が、最初にスタックされた導波管アセンブリ４８０によって受け取られたときに光が有していたものと実質的に同一レベルの発散（またはコリメーション）で眼４１０に伝達されるように構成され得る。）そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の光抽出光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（例えば、動的ではないまたは電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。
【０１３４】
図４を継続して参照すると、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａは、導波管と関連付けられた特定の深度平面のために、光をその個別の導波管から再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられた深度平面を有する導波管は、関連付けられた深度平面に応じて、異なる量の発散を伴う光を出力する、異なる構成の光抽出光学要素を有してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に議論されるように、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａは、光を具体的角度で出力するように構成され得る、立体特徴または表面特徴であってもよい。例えば、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａは、体積ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。回折格子等の光抽出光学要素は、２０１５年６月２５日に公開された米国特許公開第２０１５／０１７８９３９号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、光抽出光学要素４４０ａ、４３８ａ、４３６ａ、４３４ａ、４３２ａは、回折パターンを形成する回折特徴または「回折光学要素」（本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみがＤＯＥの各交差部で眼４１０に向かって偏向される一方、残りが、全内部反射を介して、導波管を通して移動し続けるように、比較的に低回折効率を有する。画像情報を搬送する光は、したがって、複数の場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼３０４に向かって非常に均一なパターンの出射放出となり得る。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であってもよい。例えば、切替可能なＤＯＥは、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、その中で微小液滴は、ホスト媒体中に回折パターンを備え、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に整合するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに整合しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、深度平面または被写界深度の数および分布は、視認者の眼の瞳孔サイズまたは配向に基づいて、動的に変動されてもよい。被写界深度は、視認者の瞳孔サイズと反比例して変化してもよい。その結果、視認者の眼の瞳孔のサイズが減少するにつれて、被写界深度は、その平面の場所が眼の焦点深度を越えるため判別不能である１つの平面が、判別可能となり、瞳孔サイズの低減および被写界深度の相当する増加に伴って、より合焦して現れ得るように増加する。同様に、異なる画像を視認者に提示するために使用される、離間される深度平面の数は、減少された瞳孔サイズに伴って減少されてもよい。例えば、視認者は、一方の深度平面から他方の深度平面への眼の遠近調節を調節せずに、第１の深度平面および第２の深度平面の両方の詳細を１つの瞳孔サイズにおいて明確に知覚することが可能ではない場合がある。しかしながら、これらの２つの深度平面は、同時に、遠近調節を変化させずに、別の瞳孔サイズにおいてユーザに合焦するには十分であり得る。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、瞳孔サイズまたは配向の決定に基づいて、または特定の瞳孔サイズまたは配向を示す電気信号の受信に応じて、画像情報を受信する導波管の数を変動させてもよい。例えば、ユーザの眼が、２つの導波管と関連付けられた２つの深度平面間を区別不能である場合、コントローラ４６０（ローカル処理およびデータモジュール２６０の実施形態であり得る）は、これらの導波管のうちの１つへの画像情報の提供を停止するように構成またはプログラムされてもよい。有利には、これは、システムへの処理負担を低減させ、それによって、システムの応答性を増加させ得る。導波管のためのＤＯＥがオンおよびオフ状態間で切替可能である実施形態では、ＤＯＥは、導波管が画像情報を受信するとき、オフ状態に切り替えられてもよい。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、出射ビームに視認者の眼の直径未満の直径を有するという条件を満たさせることが望ましくあり得る。しかしながら、本条件を満たすことは、視認者の瞳孔のサイズの変動性に照らして、困難であり得る。いくつかの実施形態では、本条件は、視認者の瞳孔のサイズの決定に応答して出射ビームのサイズを変動させることによって、広範囲の瞳孔サイズにわたって満たされる。例えば、瞳孔サイズが減少するにつれて、出射ビームのサイズもまた、減少し得る。いくつかの実施形態では、出射ビームサイズは、可変開口を使用して変動されてもよい。
【０１４０】
ウェアラブルシステム４００は、世界４７０の一部を結像する、外向きに面した結像システム４６４（例えば、デジタルカメラ）を含んでもよい。世界４７０の本部分は、世界カメラの視野（ＦＯＶ）と称され得、結像システム４６４は、時として、ＦＯＶカメラとも称される。世界カメラのＦＯＶは、視認者２１０のＦＯＶと同一である場合とそうではない場合があり、これは、視認者２１０が所与の時間に知覚する、世界４７０の一部を包含する。例えば、いくつかの状況では、世界カメラのＦＯＶは、ウェアラブルシステム４００の視認者２１０の視野より大きくあり得る。視認者による視認または結像のために利用可能な領域全体は、動眼視野（ＦＯＲ）と称され得る。ＦＯＲは、装着者が、その身体、頭部、または眼を移動させ、空間内の実質的に任意の方向を知覚し得るため、ウェアラブルシステム４００を囲繞する４πステラジアンの立体角を含んでもよい。他のコンテキストでは、装着者の移動は、より抑制されてもよく、それに応じて、装着者のＦＯＲは、より小さい立体角に接し得る。外向きに面した結像システム４６４から得られた画像は、ユーザによって行われるジェスチャ（例えば、手または指のジェスチャ）を追跡し、ユーザの正面における世界４７０内のオブジェクトを検出する等のために、使用されてもよい。
【０１４１】
ウェアラブルシステム４００は、オーディオセンサ２３２、例えば、マイクロホンを含み、周囲音を捕捉してもよい。上記に説明されるように、いくつかの実施形態では、１つ以上の他のオーディオセンサが、発話源の場所の決定に有用なステレオ音受信を提供するために位置付けられてもよい。オーディオセンサ２３２は、別の実施例として、指向性マイクロホンを備えてもよく、これはまた、オーディオ源が位置する場所に関するそのような有用な指向性情報を提供してもよい。ウェアラブルシステム４００は、発話源を位置特定する際、または特定の瞬間におけるアクティブ話者を決定するために等、外向きに面した結像システム４６４およびオーディオセンサ２３０の両方からの情報を使用してもよい。例えば、ウェアラブルシステム４００は、単独で、または話者の反射された画像（例えば、鏡に見られるように）と組み合わせて、音声認識を使用して、話者の識別を決定してもよい。別の実施例として、ウェアラブルシステム４００は、指向性マイクロホンから入手された音に基づいて、環境内の話者の位置を決定することができる。ウェアラブルシステム４００は、発話認識アルゴリズムを用いて、話者の位置から生じる音を解析し、発話のコンテンツを決定し、音声認識技法を使用して、話者の識別（例えば、名前または他の人口統計情報）を決定してもよい。
【０１４２】
ウェアラブルシステム４００はまた、眼移動および顔移動等のユーザの移動を観察する、内向きに面した結像システム４６６（例えば、デジタルカメラ）を含んでもよい。内向きに面した結像システム４６６は、眼４１０の画像を捕捉し、眼３０４の瞳孔のサイズおよび／または配向を決定するために使用されてもよい。内向きに面した結像システム４６６は、ユーザが見ている方向（例えば、眼姿勢）を決定する際に使用するため、またはユーザのバイオメトリック識別のため（例えば、虹彩識別を介して）、画像を得るために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカメラが、眼毎に、独立して、各眼の瞳孔サイズまたは眼姿勢を別個に決定し、それによって、各眼への画像情報の提示がその眼に対して動的に調整されることを可能にするために利用されてもよい。いくつかの他の実施形態では、単一眼４１０のみの瞳孔直径または配向（例えば、対の眼あたり単一カメラのみを使用して）が、決定され、ユーザの両眼に関して類似すると仮定された。内向きに面した結像システム４６６によって得られる画像は、ユーザに提示されるべきオーディオまたは視覚的コンテンツを決定するためにウェアラブルシステム４００によって使用され得る、ユーザの眼姿勢または気分を決定するために分析されてもよい。ウェアラブルシステム４００はまた、ＩＭＵ、加速度計、ジャイロスコープ等のセンサを使用して、頭部姿勢（例えば、頭部位置または頭部配向）を決定してもよい。
【０１４３】
ウェアラブルシステム４００は、ユーザが、コマンドをコントローラ４６０に入力し、ウェアラブルシステム４００と相互作用し得る、ユーザ入力デバイス４６６を含んでもよい。例えば、ユーザ入力デバイス４６６は、トラックパッド、タッチスクリーン、ジョイスティック、多自由度（ＤＯＦ）コントローラ、容量感知デバイス、ゲームコントローラ、キーボード、マウス、指向性パッド（Ｄパッド）、ワンド、触知デバイス、トーテム（例えば、仮想ユーザ入力デバイスとして機能する）等を含んでもよい。マルチＤＯＦコントローラは、コントローラの一部または全部の可能性として考えられる平行移動（例えば、左／右、前方／後方、または上／下）または回転（例えば、ヨー、ピッチ、またはロール）におけるユーザ入力を感知してもよい。平行移動をサポートする、マルチＤＯＦコントローラは、３ＤＯＦと称され得る一方、平行移動および回転をサポートする、マルチＤＯＦコントローラは、６ＤＯＦと称され得る。ある場合には、ユーザは、指（例えば、親指）を使用して、タッチセンサ式入力デバイスを押下またはその上でスワイプし、入力をウェアラブルシステム４００に提供してもよい（例えば、ユーザ入力をウェアラブルシステム４００によって提供されるユーザインターフェースに提供するために）。ユーザ入力デバイス４６６は、ウェアラブルシステム４００の使用の間、ユーザの手によって保持されてもよい。ユーザ入力デバイス４６６は、ウェアラブルシステム４００と有線または無線通信してもよい。
ウェアラブルシステムの他のコンポーネント
【０１４４】
多くの実装では、ウェアラブルシステムは、上記に説明されるウェアラブルシステムのコンポーネントに加えて、またはその代替として、他のコンポーネントを含んでもよい。ウェアラブルシステムは、例えば、１つ以上の触知デバイスまたはコンポーネントを含んでもよい。触知デバイスまたはコンポーネントは、触覚をユーザに提供するように動作可能であってもよい。例えば、触知デバイスまたはコンポーネントは、仮想コンテンツ（例えば、仮想オブジェクト、仮想ツール、他の仮想構造）に触れると、圧力またはテクスチャの触覚を提供してもよい。触覚は、仮想オブジェクトが表す物理的オブジェクトの感覚を再現してもよい、または仮想コンテンツが表す想像上のオブジェクトまたはキャラクタ（例えば、ドラゴン）の感覚を再現してもよい。いくつかの実装では、触知デバイスまたはコンポーネントは、ユーザによって装着されてもよい（例えば、ユーザウェアラブルグローブ）。いくつかの実装では、触知デバイスまたはコンポーネントは、ユーザによって保持されてもよい。
【０１４５】
ウェアラブルシステムは、例えば、ユーザによって操作可能であって、ウェアラブルシステムへの入力またはそれとの相互作用を可能にする、１つ以上の物理的オブジェクトを含んでもよい。これらの物理的オブジェクトは、本明細書では、トーテムと称され得る。いくつかのトーテムは、例えば、金属またはプラスチック片、壁、テーブルの表面等、無生物オブジェクトの形態をとってもよい。ある実装では、トーテムは、実際には、任意の物理的入力構造（例えば、キー、トリガ、ジョイスティック、トラックボール、ロッカスイッチ）を有していなくてもよい。代わりに、トーテムは、単に、物理的表面を提供してもよく、ウェアラブルシステムは、ユーザにトーテムの１つ以上の表面上にあるように見えるように、ユーザインターフェースをレンダリングしてもよい。例えば、ウェアラブルシステムは、トーテムの１つ以上の表面上に常駐するように見えるように、コンピュータキーボードおよびトラックパッドの画像をレンダリングしてもよい。例えば、ウェアラブルシステムは、トーテムとしての役割を果たす、アルミニウムの薄い長方形プレートの表面上に見えるように、仮想コンピュータキーボードおよび仮想トラックパッドをレンダリングしてもよい。長方形プレート自体は、任意の物理的キーまたはトラックパッドまたはセンサを有していない。しかしながら、ウェアラブルシステムは、仮想キーボードまたは仮想トラックパッドを介して行われた選択または入力として、長方形プレートを用いたユーザ操作または相互作用またはタッチを検出し得る。ユーザ入力デバイス４６６（図４に示される）は、トラックパッド、タッチパッド、トリガ、ジョイスティック、トラックボール、ロッカまたは仮想スイッチ、マウス、キーボード、多自由度コントローラ、または別の物理的入力デバイスを含み得る、トーテムの実施形態であってもよい。ユーザは、単独で、または姿勢と組み合わせて、トーテムを使用し、ウェアラブルシステムまたは他のユーザと相互作用してもよい。
【０１４６】
本開示のウェアラブルデバイス、ＨＭＤ、およびディスプレイシステムと使用可能な触知デバイスおよびトーテムの実施例は、米国特許公開第２０１５／００１６７７７号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。
眼画像の実施例
【０１４７】
図５は、眼瞼５０４と、強膜５０８（「白眼」）と、虹彩５１２と、瞳孔５１６とを伴う、眼５００の画像を図示する。曲線５１６ａは、瞳孔５１６と虹彩５１２との間の瞳孔境界を示し、曲線５１２ａは、虹彩５１２と強膜５０８との間の辺縁境界を示す。眼瞼５０４は、上側眼瞼５０４ａと、下側眼瞼５０４ｂとを含む。眼５００は、自然静置姿勢（例えば、ユーザの顔および視線の両方が、ユーザの真正面の遠距離オブジェクトに向かうであろうように配向される）に図示される。眼５００の自然静置姿勢は、自然静置姿勢（例えば、図５に示される眼５００に関しては、すぐ面外）にあって、本実施例では、瞳孔５１６内に心合されるときの眼５００の表面に直交する方向である、自然静置方向５２０によって示され得る。
【０１４８】
眼５００が、異なるオブジェクトに向かって見るように移動するにつれて、眼姿勢は、自然静置方向５２０に対して変化するであろう。現在の眼姿勢は、眼の表面に直交する（かつ瞳孔５１６内に心合される）方向であるが、眼が現在指向されているオブジェクトに向かって配向される、眼姿勢方向５２４を参照して決定されてもよい。図５に示される例示的座標系を参照すると、眼５００の姿勢は、両方とも眼の自然静置方向５２０に対する、眼の眼姿勢方向５２４の方位角偏向および天頂偏向を示す、２つの角度パラメータとして表され得る。例証目的のために、これらの角度パラメータは、θ（基点方位角から決定される、方位角偏向）およびφ（時として、極性偏向とも称される、天頂偏向）として表され得る。いくつかの実装では、眼姿勢方向５２４の周囲の眼の角度ロールが、眼姿勢の決定に含まれてもよく、角度ロールは、以下の分析に含まれてもよい。他の実装では、眼姿勢を決定するための他の技法が、例えば、ピッチ、ヨー、および随意に、ロール系が、使用されてもよい。
【０１４９】
眼画像は、任意の適切なプロセスを使用して、例えば、画像を１つ以上のシーケンシャルフレームから抽出し得る、ビデオ処理アルゴリズムを使用して、ビデオから取得されてもよい。眼の姿勢は、種々の眼追跡技法を使用して、眼画像から決定されてもよい。例えば、眼姿勢は、提供される光源に及ぼす角膜のレンズ効果を検討することによって決定されてもよい。任意の好適な眼追跡技法が、本明細書に説明される眼瞼形状推定技法において眼姿勢を決定するために使用されてもよい。
（眼追跡システムの実施例）
【０１５０】
図６は、眼追跡システムを含む、ウェアラブルまたは頭部搭載型ディスプレイシステム６００の概略図を図示する。頭部搭載型ディスプレイシステム６００は、少なくともいくつかの実施形態では、頭部搭載型ユニット６０２内に位置するコンポーネントと、非頭部搭載型ユニット６０４内に位置するコンポーネントとを含んでもよい。非頭部搭載型ユニット６０４は、実施例として、ベルト搭載型コンポーネント、ハンドヘルドコンポーネント、リュック内のコンポーネント、遠隔コンポーネント等であってもよい。頭部搭載型ディスプレイシステム６００のコンポーネントのうちのいくつかを非頭部搭載型ユニット６０４内に組み込むことは、頭部搭載型ユニット６０２のサイズ、重量、複雑性、およびコストを低減させることに役立ち得る。いくつかの実装では、頭部搭載型ユニット６０２および／または非頭部搭載型６０４の１つ以上のコンポーネントによって実施されているように説明される機能性の一部または全部は、頭部搭載型ディスプレイシステム６００内のいずれかに含まれる１つ以上のコンポーネントを用いて提供されてもよい。例えば、頭部搭載型ユニット６０２のＣＰＵ６１２と関連して下記に説明される機能性の一部または全部は、非頭部搭載型ユニット６０４のＣＰＵ６１６を用いて提供されてもよく、その逆も同様である。いくつかの実施例では、そのような機能性の一部または全部は、頭部搭載型ディスプレイシステム６００の周辺デバイスを用いて提供されてもよい。さらに、いくつかの実装では、そのような機能性の一部または全部は、図２を参照して上記に説明されたものに類似する様式において、１つ以上のクラウドコンピューティングデバイスまたは他の遠隔に位置するコンピューティングデバイスを用いて提供されてもよい。
【０１５１】
図６に示されるように、頭部搭載型ディスプレイシステム６００は、ユーザの眼６１０の画像を捕捉する、カメラ３２４を含む、眼追跡システムを含んでもよい。所望に応じて、眼追跡システムはまた、光源３２６ａおよび３２６ｂ（発光ダイオード「ＬＥＤ」等）を含んでもよい。光源３２６ａおよび３２６ｂは、閃光（すなわち、カメラ３２４によって捕捉された眼の画像内に現れる、ユーザの眼からの反射）を生成し得る。カメラ３２４に対する光源３２６ａおよび３２６ｂの位置は、既知であり得、その結果、カメラ３２４によって捕捉された画像内の閃光の位置が、ユーザの眼を追跡する際に使用されてもよい（図７−１１に関連して下記により詳細に議論されるであろうように）。少なくとも一実施形態では、１つの光源３２６と、ユーザの眼６１０の片方と関連付けられた１つのカメラ３２４とが存在してもよい。別の実施形態では、１つの光源３２６と、ユーザの眼６１０のそれぞれと関連付けられた１つのカメラ３２４とが存在してもよい。さらに他の実施形態では、１つ以上のカメラ３２４と、ユーザの眼６１０の一方またはそれぞれと関連付けられた１つ以上の光源３２６とが存在してもよい。具体的実施例として、２つの光源３２６ａおよび３２６ｂと、ユーザの眼６１０のそれぞれと関連付けられた１つ以上のカメラ３２４とが存在してもよい。別の実施例として、光源３２６ａおよび３２６ｂ等の３つ以上の光源と、ユーザの眼６１０のそれぞれと関連付けられた１つ以上のカメラ３２４とが存在してもよい。
【０１５２】
眼追跡モジュール６１４は、画像を眼追跡カメラ３２４から受信してもよく、画像を分析し、種々の情報を抽出してもよい。実施例として、眼追跡モジュール６１４は、ユーザの眼姿勢、眼追跡カメラ３２４（および頭部搭載型ユニット６０２）に対するユーザの眼の３次元位置、合焦されているユーザの眼６１０の一方または両方の方向、ユーザの輻輳・開散運動深度（すなわち、ユーザが合焦しているユーザからの深度）、ユーザの瞳孔の位置、ユーザの角膜および角膜球面の位置、ユーザの眼のそれぞれの回転中心、およびユーザの眼のそれぞれの視点の中心を検出してもよい。眼追跡モジュール６１４は、図７−１１に関連して下記に説明される技法を使用して、そのような情報を抽出してもよい。図６に示されるように、眼追跡モジュール６１４は、頭部搭載型ユニット６０２内のＣＰＵ６１２を使用して実装される、ソフトウェアモジュールであってもよい。
【０１５３】
眼追跡モジュール６１４からのデータは、ウェアラブルシステム内の他のコンポーネントに提供されてもよい。実施例として、そのようなデータは、頭部搭載型ディスプレイシステム６００のディスプレイがユーザの眼と適切に位置合わせされているかどうかを評価するように構成され得る、ライトフィールドレンダリングコントローラ６１８および位置合わせオブザーバ６２０のためのソフトウェアモジュールを含む、ＣＰＵ６１６等の非頭部搭載型ユニット６０４内のコンポーネントに伝送されてもよい。
【０１５４】
レンダリングコントローラ６１８は、レンダリングエンジン６２２（例えば、ＧＰＵ６２１内のソフトウェアモジュールであり得、画像をディスプレイ２２０に提供し得る、レンダリングエンジン）によって、眼追跡モジュール６１４からの情報を使用して、ユーザに表示される画像を調節してもよい。実施例として、レンダリングコントローラ６１８は、ユーザの回転中心または視点の中心に基づいて、ユーザに表示される画像を調節してもよい。特に、レンダリングコントローラ６１８は、ユーザの視点の中心に関する情報を使用して、レンダリングカメラをシミュレートしてもよく（すなわち、ユーザの視点からの画像の収集をシミュレートする）、シミュレートされたレンダリングカメラに基づいて、ユーザに表示される画像を調節してもよい。
【０１５５】
時として、「ピンホール透視投影カメラ」（または単に、「透視投影カメラ」）または「仮想ピンホールカメラ」（または単に、「仮想カメラ」）とも称される、「レンダリングカメラ」は、可能性として、仮想世界内のオブジェクトのデータベースからの仮想画像コンテンツをレンダリングする際に使用するためのシミュレートされたカメラである。オブジェクトは、ユーザまたは装着者に対する、および可能性として、ユーザまたは装着者を囲繞する環境内の実オブジェクトに対する、場所および配向を有してもよい。言い換えると、レンダリングカメラは、そこからユーザまたは装着者がレンダリング空間の３Ｄ仮想コンテンツ（例えば、仮想オブジェクト）を視認すべきである、レンダリング空間内の視点を表し得る。レンダリングカメラは、レンダリングエンジンによって管理され、眼に提示されるべき仮想オブジェクトのデータベースに基づいて、仮想画像をレンダリングしてもよい。仮想画像は、ユーザまたは装着者の視点から撮影されたかのようにレンダリングされ得る。例えば、仮想画像は、固有のパラメータの具体的セット（例えば、焦点距離、カメラピクセルサイズ、主点座標、歪／歪曲パラメータ等）と、付帯パラメータの具体的セット（例えば、仮想世界に対する平行移動成分および回転成分）とを有する、ピンホールカメラ（「レンダリングカメラ」に対応する）によって捕捉されたかのようにレンダリングされ得る。仮想画像は、レンダリングカメラの位置および配向（例えば、レンダリングカメラの付帯パラメータ）を有する、そのようなカメラの視点から撮影される。システムは、固有のおよび付帯レンダリングカメラパラメータを定義および／または調節し得るということになる。例えば、システムは、仮想画像が、ユーザまたは装着者の視点からであるように現れる画像を提供するように、ユーザまたは装着者の眼に対する具体的場所を有する、カメラの視点から捕捉されたかのようにレンダリングされるように、特定のセットの付帯レンダリングカメラパラメータを定義してもよい。システムは、後に、具体的場所との位置合わせを維持するように、付帯レンダリングカメラパラメータをオンザフライで動的に調節してもよい。同様に、固有のレンダリングカメラパラメータも、定義され、経時的に動的に調節されてもよい。いくつかの実装では、画像は、開口（例えば、ピンホール）をユーザまたは装着者の眼に対する具体的場所（視点の中心または回転中心または他の場所等）に有するカメラの視点から捕捉されたかのようにレンダリングされる。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、システムは、ユーザの眼が、相互から物理的に分離され、したがって、一貫して異なる場所に位置付けられるにつれて、ユーザの左眼のための１つのレンダリングカメラおよびユーザの右眼のために別のレンダリングカメラを作成または動的に再位置付および／または再配向してもよい。少なくともいくつかの実装では、視認者の左眼と関連付けられたレンダリングカメラの視点からレンダリングされた仮想コンテンツは、頭部搭載型ディスプレイ（例えば、頭部搭載型ユニット６０２）の左側の接眼レンズを通してユーザに提示され得、ユーザの右眼と関連付けられたレンダリングカメラの視点からレンダリングされた仮想コンテンツは、そのような頭部搭載型ディスプレイの右側の接眼レンズを通してユーザに提示され得るということになる。レンダリングプロセスにおけるレンダリングカメラの作成、調節、および使用について議論するさらなる詳細は、「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＭＢＩＮＩＮＧ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ  ＦＥＡＴＵＲＥＳ  ＩＮ  ３Ｄ  ＲＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ」と題された米国特許出願第１５／２７４，８２３号（あらゆる目的のために、参照することによってその全体として本明細書に明示的に組み込まれる）に提供される。
【０１５７】
いくつかの実施例では、システム６００の１つ以上のモジュール（またはコンポーネント）（例えば、ライトフィールドレンダリングコントローラ６１８、レンダリングエンジン６２２等）は、ユーザの頭部および眼の位置および配向（例えば、それぞれ、頭部姿勢および眼追跡データに基づいて決定されるように）に基づいて、レンダリング空間内のレンダリングカメラの位置および配向を決定してもよい。すなわち、システム６００は、事実上、ユーザの頭部および眼の位置および配向を３Ｄ仮想環境内の特定の場所および角位置にマッピングし、レンダリングカメラを３Ｄ仮想環境内の特定の場所および角位置に設置および配向し、レンダリングカメラによって捕捉され得るにつれて、仮想コンテンツをユーザのためにレンダリングし得る。実世界／仮想世界マッピングプロセスについて議論するさらなる詳細は、「ＳＥＬＥＣＴＩＮＧ  ＶＩＲＴＵＡＬ  ＯＢＪＥＣＴＳ  ＩＮ  Ａ  ＴＨＲＥＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ  ＳＰＡＣＥ」と題された米国特許出願第１５／２９６，８６９号（あらゆる目的のために、参照することによってその全体として本明細書に明示的に組み込まれる）に提供される。実施例として、レンダリングコントローラ６１８は、画像が、画像を表示するために任意の所与の時間に利用される深度平面（または複数の深度平面）を選択することによって表示される、深度を調節してもよい。いくつかの実装では、そのような深度平面切替は、１つ以上の固有のレンダリングカメラパラメータの調節を通して、行われてもよい。
【０１５８】
位置合わせオブザーバ６２０は、眼追跡モジュール６１４からの情報を使用して、頭部搭載型ユニット６０２がユーザの頭部上に適切に位置付けられているかどうかを識別してもよい。実施例として、眼追跡モジュール６１４は、カメラ３２４に対するユーザの眼の３次元位置を示す、ユーザの眼の回転中心の位置等の眼場所情報を提供してもよく、頭部搭載型ユニット６０２および眼追跡モジュール６１４は、場所情報を使用して、ディスプレイ２２０がユーザの視野内に適切に整合されているかどうか、または頭部搭載型ユニット６０２（またはヘッドセット）が滑脱している、または別様にユーザの眼と不整合状態であるかどうかを決定してもよい。実施例として、位置合わせオブザーバ６２０は、頭部搭載型ユニット６０２が、ユーザの鼻梁から滑脱しており、したがって、ディスプレイ２２０をユーザの眼から離れさせ、そこから下方に移動させている（望ましくあり得ない）かどうか、頭部搭載型ユニット６０２が、ユーザの鼻梁の上方に移動しており、したがって、ディスプレイ２２０をユーザの眼により近づけ、そこから上方に移動させているかどうか、頭部搭載型ユニット６０２が、ユーザの鼻梁に対して左または右に偏移されているかどうか、頭部搭載型ユニット６０２が、ユーザの鼻梁の上方に持ち上げられているかどうか、または頭部搭載型ユニット６０２が、これらまたは他の方法において、所望の位置または位置の範囲から離れて移動されているかどうかを決定することが可能であり得る。一般に、位置合わせオブザーバ６２０は、一般に、頭部搭載型ユニット６０２、特に、ディスプレイ２２０が、ユーザの眼の正面に適切に位置付けられているかどうかを決定することが可能であり得る。言い換えると、位置合わせオブザーバ６２０は、ディスプレイシステム２２０内の左ディスプレイが、ユーザの左眼と適切に整合されており、ディスプレイシステム２２０内の右ディスプレイが、ユーザの右眼と適切に整合されているかどうかを決定し得る。位置合わせオブザーバ６２０は、頭部搭載型ユニット６０２が、ユーザの眼に対する位置および／または配向の所望の範囲内に位置付けられ、配向されているかどうかを決定することによって、頭部搭載型ユニット６０２が適切に位置付けられているかどうかを決定してもよい。
【０１５９】
少なくともいくつかの実施形態では、位置合わせオブザーバ６２０は、アラート、メッセージ、または他のコンテンツの形態におけるユーザフィードバックを生成してもよい。そのようなフィードバックは、ユーザに提供され、ユーザに、頭部搭載型ユニット６０２の任意の不整合を、不整合を補正する方法に関する随意のフィードバック（頭部搭載型ユニット６０２を特定の様式において調節するための提案等）とともに知らせてもよい。
【０１６０】
位置合わせオブザーバ６２０によって利用され得る、例示的位置合わせ観察およびフィードバック技法は、２０１７年９月２７日に出願された、米国特許出願第１５／７１７，７４７号（弁理士整理番号ＭＬＥＡＰ．０５２Ａ２）（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。
（眼追跡モジュールの実施例）
【０１６１】
例示的眼追跡モジュール６１４の詳細なブロック図が、図７Ａに示される。図７Ａに示されるように、眼追跡モジュール６１４は、種々の異なるサブモジュールを含んでもよく、種々の異なる出力を提供してもよく、ユーザの眼を追跡する際に、種々の利用可能なデータを利用してもよい。実施例として、眼追跡モジュール６１４は、光源３２６および頭部搭載型ユニット６０２に対する眼追跡カメラ３２４の幾何学的配列、ユーザの角膜曲率の中心とユーザの眼の平均回転中心との間の約４．７ｍｍの典型的距離またはユーザの回転中心と視点の中心との間の典型的距離等の仮定された眼寸法７０４、および特定のユーザの瞳孔間距離等のユーザ毎の較正データ７０６等の眼追跡の付帯性質および固有性質を含む、利用可能なデータを利用してもよい。眼追跡モジュール６１４によって採用され得る、付帯性質、固有性質、および他の情報の付加的実施例は、２０１７年４月２６日に出願された、米国特許出願第１５／４９７，７２６号（弁理士整理番号ＭＬＥＡＰ．０２３Ａ７）号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。
【０１６２】
画像前処理モジュール７１０は、画像を眼カメラ３２４等の眼カメラから受信してもよく、１つ以上の前処理（すなわち、調整）動作を受信された画像上に実施してもよい。実施例として、画像前処理モジュール７１０は、ガウスぼけを画像に適用してもよい、画像をより低い分解能にダウンサンプリングしてもよい、アンシャープマスクを適用してもよい、縁シャープニングアルゴリズムを適用してもよい、または後の検出、位置特定、および眼カメラ３２４からの画像内の閃光、瞳孔、または他の特徴の標識化を補助する、他の好適なフィルタを適用してもよい。画像前処理モジュール７１０は、高周波数雑音を瞳孔境界５１６ａ（図５参照）等から除去し、それによって瞳孔および閃光決定を妨害し得る、雑音を除去し得る、オープンフィルタ等の低域通過フィルタまたは形態学的フィルタを適用してもよい。画像前処理モジュール７１０は、前処理された画像を瞳孔識別モジュール７１２および閃光検出および標識化モジュール７１４に出力してもよい。
【０１６３】
瞳孔識別モジュール７１２は、前処理された画像を画像前処理モジュール７１０から受信してもよく、ユーザの瞳孔を含む、それらの画像の領域を識別してもよい。瞳孔識別モジュール７１２は、いくつかの実施形態では、カメラ３２４からの眼追跡画像内のユーザの瞳孔の位置の座標、すなわち、中心または重心の座標を決定してもよい。少なくともいくつかの実施形態では、瞳孔識別モジュール７１２は、眼追跡画像内の輪郭（例えば、瞳孔虹彩境界の輪郭）を識別し、輪郭モーメント（すなわち、質量中心）を識別し、スターバースト瞳孔検出および／またはＣａｎｎｙ縁検出アルゴリズムを適用し、強度値に基づいて外れ値を除外し、サブピクセル境界点を識別し、眼カメラ歪曲（すなわち、眼カメラ３２４によって捕捉された画像内の歪曲）を補正し、ランダムサンプルコンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）反復アルゴリズムを適用し、楕円形を眼追跡画像内の境界に適合させ、追跡フィルタを画像に適用し、ユーザの瞳孔重心のサブピクセル画像座標を識別してもよい。瞳孔識別モジュール７１２は、ユーザの瞳孔を示すと識別された前処理画像モジュール７１２の領域を示し得る、瞳孔識別データを、閃光検出および標識化モジュール７１４に出力してもよい。瞳孔識別モジュール７１２は、各眼追跡画像内のユーザの瞳孔の２Ｄ座標（すなわち、ユーザの瞳孔重心の２Ｄ座標）を閃光検出モジュール７１４に提供してもよい。少なくともいくつかの実施形態では、瞳孔識別モジュール７１２はまた、同一種類の瞳孔識別データを座標系正規化モジュール７１８に提供してもよい。
【０１６４】
瞳孔識別モジュール７１２によって利用され得る、瞳孔検出技法は、２０１７年２月２３日に公開された米国特許公開第２０１７／００５３１６５号および２０１７年２月２３日に公開された米国特許公開第２０１７／００５３１６６号（それぞれ、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。
【０１６５】
閃光検出および標識化モジュール７１４は、前処理された画像をモジュール７１０から、瞳孔識別データをモジュール７１２から受信してもよい。閃光検出モジュール７１４は、本データを使用して、閃光（すなわち、光源３２６からの光のユーザの眼からの反射）をユーザの瞳孔を示す前処理された画像の領域内で検出および／または識別してもよい。実施例として、閃光検出モジュール７１４は、ユーザの瞳孔の近傍にある、時として、本明細書では、「ブロブ」または局所強度最大値とも称される、眼追跡画像内の明るい領域を検索してもよい。少なくともいくつかの実施形態では、閃光検出モジュール７１４は、瞳孔楕円形を再スケーリング（例えば、拡大）し、付加的閃光を包含してもよい。閃光検出モジュール７１４は、サイズおよび／または強度によって、閃光をフィルタリングしてもよい。閃光検出モジュール７１４はまた、眼追跡画像内の閃光のそれぞれの２Ｄ位置を決定してもよい。少なくともいくつかの実施例では、閃光検出モジュール７１４は、瞳孔−閃光ベクトルとも称され得る、ユーザの瞳孔に対する閃光の２Ｄ位置を決定してもよい。閃光検出および標識化モジュール７１４は、閃光を標識化し、標識された閃光を伴う前処理画像を３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６に出力してもよい。閃光検出および標識化モジュール７１４はまた、モジュール７１０からの前処理された画像およびモジュール７１２からの瞳孔識別データ等のデータを伝達してもよい。
【０１６６】
モジュール７１２および７１４等のモジュールによって実施されるような瞳孔および閃光検出は、任意の好適な技法を使用してもよい。実施例として、縁検出が、眼画像に適用され、閃光および瞳孔を識別してもよい。縁検出は、種々の縁検出器、縁検出アルゴリズム、またはフィルタによって適用されてもよい。例えば、Ｃａｎｎｙ縁検出器が、画像に適用され、画像の線等の縁を検出してもよい。縁は、局所最大導関数に対応する、線に沿って位置する点を含んでもよい。例えば、瞳孔境界５１６ａ（図５参照）が、Ｃａｎｎｙ縁検出器を使用して、位置特定されてもよい。瞳孔の場所が決定されると、種々の画像処理技法が、瞳孔１１６の「姿勢」を検出するために使用されてもよい。眼画像の眼姿勢の決定は、眼画像の眼姿勢の検出とも称され得る。姿勢は、視線、向いている方向、または眼の配向とも称され得る。例えば、瞳孔は、オブジェクトに向かって左を見ている場合があり、瞳孔の姿勢は、左向き姿勢として分類され得る。他の方法も、瞳孔または閃光の場所を検出するために使用されてもよい。例えば、同心リングが、Ｃａｎｎｙ縁検出器を使用した眼画像内に位置し得る。別の実施例として、積分微分演算子が、瞳孔または虹彩の角膜輪部境界を見出すために使用されてもよい。例えば、Ｄａｕｇｍａｎ積分微分演算子、Ｈｏｕｇｈ変換、または他の虹彩セグメント化技法が、瞳孔または虹彩の境界を推定する、曲線を返すために使用されてもよい。
【０１６７】
３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、検出された閃光データおよび瞳孔識別データを含む、前処理された画像を、モジュール７１０、７１２、７１４から受信してもよい。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、これらのデータを使用して、ユーザの角膜の３Ｄ位置を推定してもよい。いくつかの実施形態では、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、眼の角膜曲率またはユーザの角膜球面の中心、すなわち、概して、ユーザの角膜と同延の表面部分を有する、想像上の球面の中心の３Ｄ位置を推定してもよい。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、角膜球面および／またはユーザの角膜の推定された３Ｄ座標を示すデータを、座標系正規化モジュール７１８、光学軸決定モジュール７２２、および／またはライトフィールドレンダリングコントローラ６１８に提供してもよい。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６の動作のさらなる詳細は、図８Ａ−８Ｅに関連して本明細書に提供される。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６および本開示のウェアラブルシステム内の他のモジュールによって利用され得る、角膜または角膜球面等の眼特徴の位置を推定するための技法は、２０１７年４月２６日に出願された、米国特許出願第１５／４９７，７２６号（弁理士整理番号ＭＬＥＡＰ．０２３Ａ７）（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に議論される。
【０１６８】
座標系正規化モジュール７１８は、随意に、（その破線輪郭によって示されるように）眼追跡モジュール６１４内に含まれてもよい。座標系正規化モジュール７１８は、ユーザの角膜の中心（および／またはユーザの角膜球面の中心）の推定された３Ｄ座標を示すデータを、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６から受信してもよく、また、データを他のモジュールから受信してもよい。座標系正規化モジュール７１８は、眼カメラ座標系を正規化してもよく、これは、ウェアラブルデバイスの滑脱（例えば、位置合わせオブザーバ６２０によって識別され得る、ユーザの頭部上のその正常静置位置からの頭部搭載型コンポーネントの滑脱）を補償することに役立ち得る。座標系正規化モジュール７１８は、座標系を回転させ、座標系のｚ−軸（すなわち、輻輳・開散運動深度軸）と角膜中心（例えば、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６によって示されるように）を整合させてもよく、カメラ中心（すなわち、座標系の原点）を３０ｍｍ等の角膜中心から離れた所定の距離に平行移動させてもよい（すなわち、モジュール７１８は、眼カメラ３２４が所定の距離より近くまたは遠くにあるように決定されるかどうかに応じて、眼追跡画像を拡大または収縮し得る）。本正規化プロセスを用いることで、眼追跡モジュール６１４は、比較的に、ユーザの頭部上に位置付けられるヘッドセットの変動から独立して、眼追跡データ内の一貫した配向および距離を確立することが可能であり得る。座標系正規化モジュール７１８は、角膜（および／または角膜球面）の中心の３Ｄ座標、瞳孔識別データ、および前処理された眼追跡画像を３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０に提供してもよい。座標系正規化モジュール７１８の動作のさらなる詳細は、図９Ａ−９Ｃに関連して本明細書に提供される。
【０１６９】
３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、正規化または非正規化座標系内において、ユーザの角膜（および／または角膜球面）の中心の３Ｄ座標、瞳孔場所データ、および前処理された眼追跡画像を含む、データを受信してもよい。３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、そのようなデータを分析して、正規化または非正規化眼カメラ座標系内のユーザの瞳孔の中心の３Ｄ座標を決定してもよい。３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、瞳孔重心の２Ｄ位置（モジュール７１２によって決定されるように）、角膜中心の３Ｄ位置（モジュール７１６によって決定されるように）、典型的ユーザの角膜球面のサイズおよび角膜中心から瞳孔中心までの典型的距離等の仮定された眼寸法７０４、および角膜の屈折率（空気の屈折率に対する）等の眼の光学性質、または任意のこれらの組み合わせに基づいて、３次元におけるユーザの瞳孔の場所を決定してもよい。３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０の動作のさらなる詳細は、図９Ｄ−９Ｇに関連して本明細書に提供される。３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０および本開示のウェアラブルシステム内の他のモジュールによって利用され得る、瞳孔等の眼特徴の位置を推定するための技法は、２０１７年４月２６日に出願された、米国特許出願第１５／４９７，７２６（弁理士整理番号ＭＬＥＡＰ．０２３Ａ７）号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に議論される。
【０１７０】
光学軸決定モジュール７２２は、ユーザの角膜およびユーザの瞳孔の中心の３Ｄ座標を示すデータを、モジュール７１６および７２０から受信してもよい。そのようなデータに基づいて、光学軸決定モジュール７２２は、角膜中心の位置から（すなわち、角膜球面の中心から）、ユーザの眼の光学軸を定義し得る、ユーザの瞳孔の中心までのベクトルを識別してもよい。光学軸決定モジュール７２２は、実施例として、ユーザの光学軸を規定する出力をモジュール７２４、７２８、７３０、および７３２に提供してもよい。
【０１７１】
回転中心（ＣｏＲ）推定モジュール７２４は、ユーザの眼の光学軸のパラメータ（すなわち、頭部搭載型ユニット６０２に対して既知の関係を伴う座標系内の光学軸の方向を示すデータ）を含むデータを、モジュール７２２から受信してもよい。ＣｏＲ推定モジュール７２４は、ユーザの眼の回転中心（すなわち、ユーザの眼が左、右、上、および／または下に回転するとき、その周囲でユーザの眼が回転する、点）を推定し得る。眼が、単点の周囲で完璧に回転し得ない場合でも、単点が十分であり得ると仮定する。少なくともいくつかの実施形態では、ＣｏＲ推定モジュール７２４は、瞳孔の中心（モジュール７２０によって識別される）または角膜の曲率中心（モジュール７１６によって識別されるように）を網膜に向かって光学軸（モジュール７２２によって識別される）に沿って特定の距離だけ移動させることによって、眼の回転中心を推定し得る。本特定の距離は、仮定された眼寸法７０４であってもよい。一実施例として、角膜の曲率中心とＣｏＲとの間の特定の距離は、約４．７ｍｍであってもよい。本距離は、ユーザの年齢、性別、視覚処方箋、他の関連特性等を含む、任意の関連データに基づいて、特定のユーザのために変動され得る。
【０１７２】
少なくともいくつかの実施形態では、ＣｏＲ推定モジュール７２４は、ユーザの眼のそれぞれの回転中心のその推定値を経時的に精緻化してもよい。実施例として、時間が経過するにつれて、ユーザは、最終的に、その眼を回転させ（他の場所、より近く、より遠くの何らかのもの、またはある時に左、右、上、または下を見るため）、その眼のそれぞれの光学軸において偏移させるであろう。ＣｏＲ推定モジュール７２４は、次いで、モジュール７２２によって識別される２つ（以上の）光学軸を分析し、それらの光学軸の交差部の３Ｄ点を位置特定してもよい。ＣｏＲ推定モジュール７２４は、次いで、その交差部の３Ｄ点にある回転中心を決定してもよい。そのような技法は、経時的に改良する正確度を伴う、回転中心の推定値を提供し得る。種々の技法が、ＣｏＲ推定モジュール７２４および左および右眼の決定されたＣｏＲ位置の正確度を増加させるために採用されてもよい。実施例として、ＣｏＲ推定モジュール７２４は、種々の異なる眼姿勢に関して経時的に決定された光学軸の交差部の平均点を見出すことによって、ＣｏＲを推定してもよい。付加的実施例として、モジュール７２４は、推定されたＣｏＲ位置を経時的にフィルタリングまたは平均化してもよく、推定されたＣｏＲ位置の移動平均を経時的に計算してもよく、および／またはカルマンフィルタおよび眼および眼追跡システムの既知の動態を適用し、ＣｏＲ位置を経時的に推定してもよい。具体的実施例として、モジュール７２４は、決定されたＣｏＲが、ユーザに関する眼追跡データが取得されるにつれて、仮定されたＣｏＲ位置（すなわち、眼の角膜曲率の中心の４．７ｍｍ背後）からユーザの眼内の若干異なる場所に経時的にゆっくりと移り、それによって、ＣｏＲ位置のユーザ毎精緻化を可能にし得るように、光学軸交差部の決定された点および仮定されたＣｏＲ位置（眼の角膜曲率の中心から４．７ｍｍ等）の加重平均を計算してもよい。
【０１７３】
瞳孔間距離（ＩＰＤ）推定モジュール７２６は、ユーザの左および右眼の回転中心の推定された３Ｄ位置を示すデータを、ＣｏＲ推定モジュール７２４から受信してもよい。ＩＰＤ推定モジュール７２６は、次いで、ユーザの左および右眼の回転中心間の３Ｄ距離を測定することによって、ユーザのＩＰＤを推定してもよい。一般に、ユーザの左眼の推定されたＣｏＲとユーザの右眼の推定されたＣｏＲとの間の距離は、ユーザが光学無限遠を見ている（すなわち、ユーザの眼の光学軸が、相互に略平行である）とき、ユーザの瞳孔の中心間の距離と概ね等しくあり得、これは、瞳孔間距離（ＩＰＤ）の典型的定義である。ユーザのＩＰＤは、ウェアラブルシステム内の種々のコンポーネントおよびモジュールによって使用されてもよい。実施例として、ユーザのＩＰＤは、位置合わせオブザーバ６２０に提供され、ウェアラブルデバイスがユーザの眼と整合されている程度（例えば、左および右ディスプレイレンズが、ユーザのＩＰＤに従って適切に離間されているかどうか）を査定する際に使用されてもよい。別の実施例として、ユーザのＩＰＤは、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８に提供され、ユーザの輻輳・開散運動深度を決定する際に使用されてもよい。モジュール７２６は、ＣｏＲ推定モジュール７２４に関連して議論されるもの等の種々の技法を採用し、推定されたＩＰＤの正確度を増加させてもよい。実施例として、ＩＰＤ推定モジュール７２４は、正確な様式におけるユーザのＩＰＤの推定の一部として、フィルタリング、経時的に平均、仮定されたＩＰＤ距離を含む、加重平均、カルマンフィルタ等を適用してもよい。
【０１７４】
輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、データを眼追跡モジュール６１４内の種々のモジュールおよびサブモジュール（図７Ａに関連して示されるように）から受信してもよい。特に、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、瞳孔中心の推定された３Ｄ位置（例えば、上記に説明されるモジュール７２０によって提供されるように）、光学軸の１つ以上の決定されたパラメータ（例えば、上記に説明されるモジュール７２２によって提供されるように）、回転中心の推定された３Ｄ位置（例えば、上記に説明されるモジュール７２４によって提供されるように）、推定されたＩＰＤ（例えば、回転中心の推定された３Ｄ位置間のユークリッド距離）（例えば、上記に説明されるモジュール７２６によって提供されるように）、および／または光学軸および／または視軸の１つ以上の決定されたパラメータ（例えば、下記に説明されるモジュール７２２および／またはモジュール７３０によって提供されるように）を示すデータを採用してもよい。輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、ユーザの眼が合焦されるユーザからの距離であり得る、ユーザの輻輳・開散運動深度の測定値を検出または別様に取得してもよい。実施例として、ユーザが、彼らの正面から３フィートのオブジェクトを見ているとき、ユーザの左および右眼は、３フィートの輻輳・開散運動深度を有する一方、ユーザが遠距離の景観を見ている（すなわち、ユーザの眼の光学軸が、ユーザの瞳孔の中心間の距離が、ユーザの左および右眼の回転中心間の距離と概ね等しくあり得るように、相互に略平行である）とき、ユーザの左および右眼は、無限遠の輻輳・開散運動深度を有する。いくつかの実装では、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、ユーザの瞳孔の推定された中心（例えば、モジュール７２０によって提供されるように）を示すデータを利用し、ユーザの瞳孔の推定された中心間の３Ｄ距離を決定してもよい。輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、瞳孔中心間のそのような決定された３Ｄ距離と推定されたＩＰＤ（例えば、回転中心の推定された３Ｄ位置間のユークリッド距離）（例えば、上記に説明されるモジュール７２６によって示されるように）を比較することによって、輻輳・開散運動深度の測定値を取得してもよい。瞳孔中心間の３Ｄ距離および推定されたＩＰＤに加え、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、既知の、仮定された、推定された、および／または決定された幾何学形状を利用して、輻輳・開散運動深度を計算してもよい。実施例として、モジュール７２８は、瞳孔中心間の３Ｄ距離、推定されたＩＰＤ、および三角法計算における３ＤＣｏＲ位置を組み合わせて、ユーザの輻輳・開散運動深度を推定（すなわち、決定）してもよい。実際、推定されたＩＰＤに対する瞳孔中心間のそのような決定された３Ｄ距離の評価は、光学無限遠に対するユーザの現在の輻輳・開散運動深度の測定値を示す役割を果たし得る。いくつかの実施例では、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、単に、輻輳・開散運動深度のそのような測定値を取得する目的のために、ユーザの瞳孔の推定された中心間の推定された３Ｄ距離を示すデータを受信する、またはそれにアクセスしてもよい。いくつかの実施形態では、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、ユーザの左および右光学軸を比較することによって、輻輳・開散運動深度を推定してもよい。特に、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、ユーザの左および右光学軸が交差する（または水平平面等の平面上のユーザの左および右光学軸の投影が交差する）、ユーザからの距離を位置特定することによって、輻輳・開散運動深度を推定してもよい。モジュール７２８は、ゼロ深度をユーザの左および右光学軸が、ユーザのＩＰＤによって分離される深度であると設定することによって、本計算において、ユーザのＩＰＤを利用してもよい。少なくともいくつかの実施形態では、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、眼追跡データを、既知のまたは導出された空間関係とともに三角測量することによって、輻輳・開散運動深度を決定してもよい。
【０１７５】
いくつかの実施形態では、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、ユーザが合焦している距離のより正確なインジケーションを提供し得る、ユーザの視軸の交差に基づいて（その光学軸の代わりに）、ユーザの輻輳・開散運動深度を推定してもよい。少なくともいくつかの実施形態では、眼追跡モジュール６１４は、光学軸／視軸マッピングモジュール７３０を含んでもよい。図１０に関連してさらに詳細に議論されるように、ユーザの光学軸および視軸は、概して、整合されない。視軸は、それに沿って人物が見ている軸である一方、光学軸は、その人物の水晶体および瞳孔の中心によって定義され、人物の網膜の中心を通して進み得る。特に、ユーザの視軸は、概して、ユーザの網膜の中心からオフセットされ、それによって、異なる光学および視軸をもたらし得る、ユーザの中心窩の場所によって定義される。これらの実施形態のうちの少なくともいくつかでは、眼追跡モジュール６１４は、光学軸／視軸マッピングモジュール７３０を含んでもよい。光学軸／視軸マッピングモジュール７３０は、ユーザの光学軸と視軸との間の差異を補正し、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８およびライトフィールドレンダリングコントローラ６１８等のウェアラブルシステム内の他のコンポーネントに対するユーザの視軸に関する情報を提供してもよい。いくつかの実施例では、モジュール７３０は、光学軸と視軸との間の内向きの（鼻側に、ユーザの鼻に向かって）約５．２°の典型的オフセットを含む、仮定された眼寸法７０４を使用してもよい。言い換えると、モジュール７３０は、ユーザの左および右光学軸の方向を推定するために、ユーザの左光学軸を５．２°鼻に向かって（鼻側に）右に、ユーザの右光学軸を５．２°鼻に向かって（鼻側に）左に偏移させ得る。他の実施例では、モジュール７３０は、光学軸（例えば、上記に説明されるモジュール７２２によって示されるように）を視軸にマッピングする際、ユーザ毎較正データ７０６を利用してもよい。付加的実施例として、モジュール７３０は、ユーザの光学軸を鼻側に４．０°〜６．５°、４．５°〜６．０°、５．０°〜５．４°等、またはこれらの値のいずれかによって形成される任意の範囲だけ偏移させてもよい。いくつかの配列では、モジュール７３０は、少なくとも部分的に、その年齢、性別、視覚処方箋、または他の関連特性等の特定のユーザの特性に基づいて、偏移を適用してもよく、および／または少なくとも部分的に、特定のユーザのための較正プロセス（すなわち、特定のユーザの光学軸−視軸オフセットを決定するため）に基づいて、偏移を適用してもよい。少なくともいくつかの実施形態では、モジュール７３０はまた、左および右光学軸の原点を偏移させ、ユーザのＣｏＲの代わりに、ユーザのＣｏＰ（モジュール７３２によって決定されるように）に対応させてもよい。
【０１７６】
随意の視点中心（ＣｏＰ）推定モジュール７３２が、提供されるとき、ユーザの左および右視点中心（ＣｏＰ）の場所を推定してもよい。ＣｏＰは、ウェアラブルシステムのための有用な場所であって、少なくともいくつかの実施形態では、瞳孔の真正面の位置であり得る。少なくともいくつかの実施形態では、ＣｏＰ推定モジュール７３２は、ユーザの瞳孔中心の３Ｄ場所、ユーザの角膜曲率の中心の３Ｄ場所、またはそのような好適なデータ、またはそれらの任意の組み合わせに基づいて、ユーザの左および右視点中心の場所を推定してもよい。実施例として、ユーザのＣｏＰは、角膜曲率の中心の正面の約５．０１ｍｍ（すなわち、角膜球面中心から、眼の角膜に向かい、光学軸に沿った方向に５．０１ｍｍ）にあり得、光学または視軸に沿ってユーザの角膜の外側表面の約２．９７ｍｍ背後にあり得る。ユーザの視点中心は、その瞳孔の中心の真正面にあり得る。実施例として、ユーザのＣｏＰは、ユーザの瞳孔から約２．０ｍｍ未満、ユーザの瞳孔から約１．０ｍｍ未満、またはユーザの瞳孔から約０．５ｍｍ未満、またはこれらの値のいずれか間の任意の範囲であり得る。別の実施例として、視点中心は、眼の前房内の場所に対応し得る。他の実施例として、ＣｏＰは、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、約１．０ｍｍ、０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ、または０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍにあり得る。
【０１７７】
（レンダリングカメラのピンホールの潜在的に望ましい位置およびユーザの眼内の解剖学的位置としての）本明細書に説明される視点中心は、望ましくない視差偏移を低減および／または排除する役割を果たす、位置であり得る。特に、ユーザの眼の光学系は、画面上に投影するレンズの正面のピンホールによって形成される理論的システムにほぼ概ね匹敵し、ピンホール、レンズ、および画面は、それぞれ、ユーザの瞳孔／虹彩、水晶体、および網膜に概ね対応する。さらに、ユーザの眼から異なる距離における２つの点光源（またはオブジェクト）が、ピンホールの開口部を中心として厳密に回転する（例えば、ピンホールの開口部からのその個別の距離と等しい曲率半径に沿って回転される）とき、殆どまたは全く視差偏移が存在しないことが望ましくあり得る。したがって、ＣｏＰは、眼の瞳孔の中心に位置するはずであると考えられるであろう（およびそのようなＣｏＰが、いくつかの実施形態では、使用されてもよい）。しかしながら、ヒトの眼は、水晶体および瞳孔のピンホールに加え、付加的屈折力を網膜に向かって伝搬する光に付与する、角膜を含む。したがって、本段落に説明される理論的システム内のピンホールの解剖学的均等物は、ユーザの眼の角膜の外側表面とユーザの眼の瞳孔または虹彩の中心との間に位置付けられる、ユーザの眼の領域であり得る。例えば、ピンホールの解剖学的均等物は、ユーザの眼の前房内の領域に対応し得る。本明細書で議論される種々の理由から、ＣｏＰをユーザの眼の前房内のそのような位置に設定することが所望され得る。
【０１７８】
上記に議論されるように、眼追跡モジュール６１４は、左および右眼回転中心（ＣｏＲ）の推定された３Ｄ位置、輻輳・開散運動深度、左および右眼光学軸、ユーザの眼の３Ｄ位置、ユーザの角膜曲率の左および右中心の３Ｄ位置、ユーザの左および右瞳孔中心の３Ｄ位置、ユーザの左および右視点中心の３Ｄ位置、ユーザのＩＰＤ等のデータを、ウェアラブルシステム内のライトフィールドレンダリングコントローラ６１８および位置合わせオブザーバ６２０等の他のコンポーネントに提供してもよい。眼追跡モジュール６１４はまた、ユーザの眼の他の側面と関連付けられたデータを検出および生成する、他のサブモジュールを含んでもよい。実施例として、眼追跡モジュール６１４は、ユーザが瞬目する度に、フラグまたは他のアラートを提供する、瞬目検出モジュールと、ユーザの眼がサッカードする（すなわち、焦点を別の点に迅速に偏移させる）度に、フラグまたは他のアラートを提供する、サッカード検出モジュールとを含んでもよい。
レンダリングコントローラの実施例
【０１７９】
例示的ライトフィールドレンダリングコントローラ６１８の詳細なブロック図が、図７Ｂに示される。図６および７Ｂに示されるように、レンダリングコントローラ６１８は、眼追跡情報を眼追跡モジュール６１４から受信してもよく、出力をレンダリングエンジン６２２に提供してもよく、これは、ウェアラブルシステムのユーザによって視認するために表示されるべき画像を生成し得る。実施例として、レンダリングコントローラ６１８は、輻輳・開散運動深度、左および右眼回転中心（および／または視点中心）、および瞬目データ、サッカードデータ等の他の眼データに関する情報を受信してもよい。
【０１８０】
深度平面選択モジュール７５０は、輻輳・開散運動深度情報を受信してもよく、そのようなデータに基づいて、レンダリングエンジン６２２に、コンテンツが特定の深度平面（すなわち、特定の遠近調節または焦点距離）上に位置するように現れる状態で、コンテンツをユーザに提供させてもよい。図４に関連して議論されるように、ウェアラブルシステムは、それぞれ、可変レベルの波面曲率を伴う画像情報を伝達する、複数の導波管によって形成される、複数の離散深度平面を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステムは、経時的に変動するレベルの波面曲率を伴う画像情報を伝達する、光学要素等の１つ以上の可変深度平面を含んでもよい。これらおよび他の実施形態では、深度平面選択モジュール７５０が、レンダリングエンジン６２２に、部分的に、ユーザの輻輳・開散運動深度に基づいて、コンテンツを選択された深度においてユーザに伝達させてもよい（すなわち、レンダリングエンジン６２２に、ディスプレイ２２０に深度平面を切り替えるように指示させる）。少なくともいくつかの実施形態では、深度平面選択モジュール７５０およびレンダリングエンジン６２２は、コンテンツを異なる深度にレンダリングし、また、深度平面選択データを生成し、および／またはディスプレイ２２０等のディスプレイハードウェアに提供してもよい。ディスプレイ２２０等のディスプレイハードウェアは、深度平面選択モジュール７５０およびレンダリングエンジン６２２等のモジュールによって生成および／または提供される深度平面選択データ（制御信号であり得る）に応答して、電気的な深度平面切替を実施してもよい。
【０１８１】
一般に、深度平面選択モジュール７５０が、ユーザが正確な遠近調節キューを提供されるように、ユーザの現在の輻輳・開散運動深度に合致する深度平面を選択することが望ましくあり得る。しかしながら、また、慎重かつ目立たない様式において深度平面を切り替えることが望ましくあり得る。実施例として、深度平面間の過剰な切替を回避することが望ましくあり得、および／または瞬目または眼サッカードの間等のユーザが切替に気付く可能性が低い時間に深度平面を切り替えることが望ましくあり得る。
【０１８２】
ヒステリシス帯交差検出モジュール７５２は、特に、ユーザの輻輳・開散運動深度が、２つの深度平面間の中点または遷移点で変動するとき、深度平面間の過剰な切替を回避することに役立ち得る。特に、モジュール７５２は、深度平面選択モジュール７５０に、ヒステリシスを深度平面のその選択に呈させてもよい。実施例として、モジュール７５２は、深度平面選択モジュール７５０に、ユーザの輻輳・開散運動深度が第１の閾値を通過した後のみ、第１のより遠い深度平面から第２のより近い深度平面に切り替えさせてもよい。同様に、モジュール７５２は、深度平面選択モジュール７５０に（ひいては、ディスプレイ２２０等のディスプレイに指示し得る）、ユーザの輻輳・開散運動深度が第１の閾値よりユーザから遠い第２の閾値を通過した後のみ、第１のより遠い深度平面に切り替えさせてもよい。第１の閾値と第２の閾値との間の重複領域では、モジュール７５０は、深度平面選択モジュール７５０に、いずれかの深度平面が選択された深度平面として現在選択されているように維持させ、したがって、深度平面間の過剰な切替を回避してもよい。
【０１８３】
眼球イベント検出モジュール７５０は、他の眼データを図７Ａの眼追跡モジュール６１４から受信してもよく、深度平面選択モジュール７５０に、眼球イベントが生じるまで、いくつかの深度平面切替を遅延させてもよい。実施例として、眼球イベント検出モジュール７５０は、深度平面選択モジュール７５０に、ユーザ瞬目が検出されるまで、計画された深度平面切替を遅延させてもよく、眼追跡モジュール６１４内の瞬目検出コンポーネントから、ユーザが現在瞬目しているときを示す、データを受信してもよく、それに応答して、深度平面選択モジュール７５０に、瞬目イベントの間、計画された深度平面切替を実行させてもよい（モジュール７５０に、瞬目イベントの間、ディスプレイ２２０に深度平面切替を実行するように指示させることによって等）。少なくともいくつかの実施形態では、ウェアラブルシステムは、ユーザが偏移を知覚する可能性が低いように、瞬目イベントの間、コンテンツを新しい深度平面上に偏移させることが可能であり得る。別の実施例として、眼球イベント検出モジュール７５０は、眼サッカードが検出されるまで、計画された深度平面切替を遅延させてもよい。眼瞬目に関連して議論されるように、そのような配列は、深度平面の離散偏移を促進し得る。
【０１８４】
所望に応じて、深度平面選択モジュール７５０は、眼球イベントの不在下であっても、深度平面切替を実行する前に、限定された期間にわたってのみ、計画された深度平面切替を遅延させてもよい。同様に、深度平面選択モジュール７５０は、眼球イベントの不在下であっても、ユーザの輻輳・開散運動深度が、現在選択されている深度平面外に実質的にあるとき（すなわち、ユーザの輻輳・開散運動深度が、深度平面切替のための通常閾値を超える所定の閾値を超えたとき）、深度平面切替を実行してもよい。これらの配列は、眼球イベント検出モジュール７５４が、深度平面切替を無限に遅延させず、大遠近調節誤差が存在するとき、遅延深度平面切替を遅延させないことを確実にすることに役立ち得る。
【０１８５】
レンダリングカメラコントローラ７５８は、ユーザの左および右眼の場所を示す情報を、レンダリングエンジン６２２に提供してもよい。レンダリングエンジン６２２は、次いで、カメラをユーザの左および右眼の位置においてシミュレートし、シミュレートされたカメラの視点に基づいて、コンテンツを生成することによって、コンテンツを生成してもよい。上記に議論されるように、レンダリングカメラは、可能性として、仮想世界内のオブジェクトのデータベースから仮想画像コンテンツをレンダリングする際に使用するためのシミュレートされたカメラである。オブジェクトは、ユーザまたは装着者に対する、可能性として、ユーザまたは装着者を囲繞する環境内の実オブジェクトに対する、場所および配向を有してもよい。レンダリングカメラは、レンダリングエンジン内に含まれ、眼に提示されるべき仮想オブジェクトのデータベースに基づいて、仮想画像をレンダリングしてもよい。仮想画像は、ユーザまたは装着者の視点から撮影されたかのようにレンダリングされてもよい。例えば、仮想画像は、仮想世界内のオブジェクトを視認する、開口、レンズ、および検出器を有する、カメラ（「レンダリングカメラ」に対応する）によって捕捉されたかのようにレンダリングされてもよい。仮想画像は、「レンダリングカメラ」の位置を有する、そのようなカメラの視点から撮影される。例えば、仮想画像は、ユーザまたは装着者の視点からであるように現れる画像を提供するように、ユーザまたは装着者の眼に対する具体的場所を有する、カメラ視点から捕捉されたかのようにレンダリングされてもよい。いくつかの実装では、画像は、ユーザまたは装着者の眼に対する具体的場所（本明細書に議論されるような視点中心または回転中心または他の場所等）に開口を有する、カメラ視点から捕捉されたかのようにレンダリングされてもよい。
【０１８６】
レンダリングカメラコントローラ７５８は、ＣｏＲ推定モジュール７２４によって決定された左および右眼回転中心（ＣｏＲ）に基づいて、および／またはＣｏＰ推定モジュール７３２によって決定された左および右眼視点中心（ＣｏＰ）に基づいて、左および右カメラの位置を決定してもよい。いくつかの実施形態では、レンダリングカメラコントローラ７５８は、種々の要因に基づいて、ＣｏＲ場所とＣｏＰ場所との間で切り替えてもよい。実施例として、レンダリングカメラコントローラ７５８は、種々のモードでは、レンダリングカメラをＣｏＲ場所に常時位置合わせする、レンダリングカメラをＣｏＰ場所に常時位置合わせする、種々の要因に基づいて、経時的に、ＣｏＲ場所へのレンダリングカメラの位置合わせとＣｏＰ場所へのレンダリングカメラの位置合わせとの間でトグルする、または離散的に切り替える、または種々の要因に基づいて、経時的に、ＣｏＲ場所とＣｏＰ場所との間で光学（または視）軸に沿った異なる位置の範囲のいずれかにレンダリングカメラを動的に位置合わせしてもよい。ＣｏＲおよびＣｏＰ位置は、随意に、平滑フィルタ７５６を通して通過し得（レンダリングカメラ位置付けのための前述のモードのいずれかにおいて）、これは、ＣｏＲおよびＣｏＰ場所を経時的に平均し、これらの位置における雑音を低減させ、シミュレートされたレンダリングカメラをレンダリングする際のジッタを防止し得る。
【０１８７】
少なくともいくつかの実施形態では、レンダリングカメラは、眼追跡モジュール６１４によって識別される推定されたＣｏＲまたはＣｏＰの位置に配置されるピンホールを伴うピンホールカメラとしてシミュレートされてもよい。ＣｏＰは、ＣｏＲからオフセットされるため、レンダリングカメラの位置がユーザのＣｏＰに基づくときは常時、レンダリングカメラおよびそのピンホールの両方の場所が、ユーザの眼が回転するにつれて偏移する。対照的に、レンダリングカメラの位置が、ユーザのＣｏＲに基づくときは常時、レンダリングカメラのピンホールの場所は、眼回転に伴って移動しないが、レンダリングカメラ（ピンホールの背後）は、いくつかの実施形態では、眼回転に伴って移動し得る。レンダリングカメラの位置がユーザのＣｏＲに基づく、他の実施形態では、レンダリングカメラは、ユーザの眼に伴って移動（すなわち、回転）しなくてもよい。
（位置合わせオブザーバの実施例）
【０１８８】
例示的位置合わせオブザーバ６２０のブロック図が、図７Ｃに示される。図６、７Ａ、および７Ｃに示されるように、位置合わせオブザーバ６２０は、眼追跡情報を眼追跡モジュール６１４（図６および７Ａ）から受信してもよい。実施例として、位置合わせオブザーバ６２０は、ユーザの左および右眼回転中心（例えば、共通座標系上にある、または頭部搭載型ディスプレイシステム６００との基準共通フレームを有し得る、ユーザの左および右眼回転中心の３次元位置）に関する情報を受信してもよい。他の実施例として、位置合わせオブザーバ６２０は、ディスプレイ付帯性質、フィット感公差、および眼追跡有効インジケータを受信してもよい。ディスプレイ付帯性質は、ディスプレイの視野、１つ以上のディスプレイ表面のサイズ、および頭部搭載型ディスプレイシステム６００に対するディスプレイ表面の位置等のディスプレイ（例えば、図２のディスプレイ２００）に関する情報を含んでもよい。フィット感公差は、ユーザの左および右眼が、ディスプレイ性能が影響される前に公称位置から移動し得る距離を示し得る、ディスプレイ位置合わせ体積に関する情報を含んでもよい。加えて、フィット感公差は、ユーザの眼の位置の関数として予期される、ディスプレイ性能影響の量を示してもよい。
【０１８９】
図７Ｃに示されるように、位置合わせオブザーバ６２０は、３Ｄ位置フィット感モジュール７７０を含んでもよい。位置フィット感モジュール７７０は、実施例として、左眼回転中心３Ｄ位置（例えば、ＣｏＲ左）、右眼回転中心３Ｄ位置（例えば、ＣｏＲ右）、ディスプレイ付帯性質、およびフィット感公差を含む、種々のデータを取得および分析してもよい。３Ｄ位置フィット感モジュール７７０は、個別の左および右眼公称位置からのユーザの左および右眼の距離を決定してもよく（例えば、３Ｄ左誤差および３Ｄ右誤差を計算してもよく）、誤差距離（例えば、３Ｄ左誤差および３Ｄ右誤差）をデバイス３Ｄフィット感モジュール７７２に提供してもよい。
【０１９０】
３Ｄ位置フィット感モジュール７７０はまた、ディスプレイ付帯性質およびフィット感公差までの誤差距離を比較してユーザの眼が、公称体積、部分的に劣化された体積（例えば、その中でディスプレイ２２０の性能が部分的に劣化された体積）、または完全に劣化されたまたはほぼ完全に劣化された体積（例えば、その中でディスプレイ２２０がコンテンツをユーザの眼に提供することが実質的に不可能である体積）内にあるかどうかを決定してもよい。少なくともいくつかの実施形態では、３Ｄ位置フィット感モジュール７７０または３Ｄフィット感モジュール７７２は、図７Ｃに示されるフィット感の品質出力等のユーザ上のＨＭＤのフィット感を定質的に説明する出力を提供してもよい。実施例として、モジュール７７０は、ユーザ上のＨＭＤの現在のフィット感が、良好、許容内、または失敗であるかどうかを示す、出力を提供してもよい。良好なフィット感は、ユーザが画像の少なくともあるパーセンテージ（９０％等）を視認することを可能にするフィット感に対応し得、許容内フィット感は、ユーザが画像の少なくともより低いパーセンテージ（８０％等）を視認することを可能にし得る一方、失敗フィット感は、画像のさらにより低いパーセンテージのみがユーザに可視である、フィット感であり得る。
【０１９１】
別の実施例として、３Ｄ位置フィット感モジュール７７０および／またはデバイス３Ｄフィット感モジュール７７２は、ユーザに可視のディスプレイ２２０によって表示される画像の全体的エリア（またはピクセル）のパーセンテージであり得る、可視エリアメトリックを計算してもよい。モジュール７７０および７７２は、１つ以上のモデル（例えば、数学的または幾何学的モデル）、１つ以上のルックアップテーブル、またはユーザの眼の位置の関数としてユーザに可視の画像のパーセンテージを決定するための他の技法、またはこれらおよび他の技法の組み合わせを使用して、ディスプレイ２２０に対するユーザの左および右眼の位置（例えば、ユーザの眼の回転中心に基づき得る）を評価することによって、可視エリアメトリックを計算してもよい。加えて、モジュール７７０および７７２は、ユーザの眼の位置の関数としてユーザに可視であることが予期される、ディスプレイ２２０によって表示される画像の領域または部分を決定してもよい。
【０１９２】
位置合わせオブザーバ６２０はまた、デバイス３Ｄフィット感モジュール７７２を含んでもよい。モジュール７７２は、データを３Ｄ位置フィット感モジュール７７０から受信してもよく、また、眼追跡モジュール６１４によって提供され得、眼追跡システムがユーザの眼の位置を現在追跡しているかどうか、または眼追跡データが利用不可能である、またはエラー条件下にある（例えば、信頼性がないと決定された）かどうかを示し得る、眼追跡有効インジケータを受信してもよい。デバイス３Ｄフィット感モジュール７７２は、所望に応じて、眼追跡有効データの状態に応じて、３Ｄ位置フィット感モジュール７７０から受信されたフィット感の質データを修正してもよい。例えば、眼追跡システムからのデータが、利用可能ではない、またはエラーを有することが示される場合、デバイス３Ｄフィット感モジュール７７２は、エラーが存在することの通知を提供し、および／またはフィット感の質またはフィット感誤差に関する出力をユーザに提供しなくてもよい。
【０１９３】
少なくともいくつかの実施形態では、位置合わせオブザーバ６２０は、フィット感の質および誤差の性質および大きさの詳細に関するフィードバックをユーザに提供してもよい。実施例として、頭部搭載型ディスプレイシステムは、較正またはフィッティングプロセスの間、フィードバックをユーザに提供してもよく（例えば、設定プロシージャの一部として）、動作の間もフィードバックを提供してもよい（例えば、フィット感が、滑脱に起因して劣化する場合、位置合わせオブザーバ６２０は、頭部搭載型ディスプレイシステムを再調節するようにユーザにプロンプトしてもよい）。いくつかの実施形態では、位置合わせ分析は、自動的に実施されてもよく（例えば、頭部搭載型ディスプレイシステムの使用の間）、フィードバックは、ユーザ入力を伴わずに提供されてもよい。これらは、単に、例証的実施例である。
眼追跡システムを用いてユーザの角膜を位置特定する実施例
【０１９４】
図８Ａは、眼の角膜球面を示す、眼の概略図である。図８Ａに示されるように、ユーザの眼８１０は、角膜８１２と、瞳孔８２２と、水晶体８２０とを有し得る。角膜８１２は、角膜球面８１４によって示される、略球状形状を有し得る。角膜球面８１４は、角膜中心とも称される、中心点８１６と、半径８１８とを有し得る。ユーザの眼の半球状角膜は、角膜中心８１６の周囲に湾曲し得る。
【０１９５】
図８Ｂ−８Ｅは、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６および眼追跡モジュール６１４を使用してユーザの角膜中心８１６を位置特定する、実施例を図示する。
【０１９６】
図８Ｂに示されるように、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、角膜閃光８５４を含む、眼追跡画像８５２を受信してもよい。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、次いで、光線８５６を眼カメラ座標系内に投射するために、眼カメラ座標系８５０内において、眼カメラ３２４および光源３２６の既知の３Ｄ位置（眼追跡付帯性質および固有性質データベース７０２、仮定された眼寸法データベース７０４、および／またはユーザ毎較正データ７０６内のデータに基づき得る）をシミュレートしてもよい。少なくともいくつかの実施形態では、眼カメラ座標系８５０は、その原点を眼追跡カメラ３２４の３Ｄ位置に有してもよい。
【０１９７】
図８Ｃでは、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、第１の位置における角膜球面８１４ａ（データベース７０４からの仮定された眼寸法に基づき得る）および角膜曲率中心８１６ａをシミュレートする。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、次いで、角膜球面８１４ａが、光を光源３２６から閃光位置８５４に適切に反射させるであろうかどうかをチェックしてもよい。図８Ｃに示されるように、第１の位置は、光線８６０ａが光源３２６と交差しないため、合致しない。
【０１９８】
図８Ｄと同様に、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、第２の位置における角膜球面８１４ｂおよび角膜曲率中心８１６ｂをシミュレートする。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、次いで、角膜球面８１４ｂが、光を光源３２６から閃光位置８５４に適切に反射させるかどうかをチェックする。図８Ｄに示されるように、第２の位置もまた、合致しない。
【０１９９】
図８Ｅに示されるように、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、最終的に、角膜球面の正しい位置が角膜球面８１４ｃおよび角膜曲率中心８１６ｃであることを決定することが可能である。３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、源３２６からの光が、角膜球面から適切に反射し、カメラ３２４によって画像８５２上の閃光８５４の正しい場所に結像されるであろうことをチェックすることによって、図示される位置が正しいことを確認する。本配列、および光源３２６、カメラ３２４の既知の３Ｄ位置、およびカメラの光学性質（焦点距離等）を用いることで、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６は、角膜の曲率の中心８１６の３Ｄ場所（ウェアラブルシステムに対する）を決定し得る。
【０２００】
少なくとも図８Ｃ−８Ｅに関連して本明細書に説明されるプロセスは、事実上、ユーザの角膜中心の３Ｄ位置を識別するための反復、繰り返し、または最適化プロセスであり得る。したがって、複数の技法（例えば、反復、最適化技法等）のいずれかが、効率的かつ迅速に選別する、または可能性として考えられる位置の検索空間を低減させるために使用されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、システムは、光源３２６等の２つ、３つ、４つ、またはそれよりも多くの光源を含んでもよく、これらの光源の全てのうちのいくつかは、異なる位置に配置され、画像８５２上の異なる位置に位置する、閃光８５４等の複数の閃光および異なる原点および方向を有する、光線８５６等の複数の光線をもたらしてもよい。そのような実施形態は、モジュール７１６が、閃光および光線の一部または全部がその個別の光源と画像８５２上のその個別の位置との間に適切に反射される結果をもたらす、角膜位置を識別することを模索し得るため、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６の正確度を向上させ得る。言い換えると、これらの実施形態では、光源の一部または全部の位置が、図８Ｂ−８Ｅの３Ｄ角膜位置決定（例えば、反復、最適化技法等）プロセスに依拠し得る。
（眼追跡画像の座標系を正規化する実施例）
【０２０１】
図９Ａ−９Ｃは、図７Ａの座標系正規化モジュール７１８等のウェアラブルシステム内のコンポーネントによる、眼追跡画像の座標系の例示的正規化を図示する。ユーザの瞳孔場所に対する眼追跡画像の座標系の正規化は、ユーザの顔に対するウェアラブルシステムの滑脱（すなわち、ヘッドセット滑脱）を補償し得、そのような正規化は、眼追跡画像とユーザの眼との間の一貫した配向および距離を確立し得る。
【０２０２】
図９Ａに示されるように、座標系正規化モジュール７１８は、ユーザの角膜の回転中心の推定された３Ｄ座標９００を受信してもよく、画像８５２等の非正規化眼追跡画像を受信してもよい。眼追跡画像８５２および座標９００は、実施例として、眼追跡カメラ３２４の場所に基づく、非正規化座標系８５０内にあってもよい。
【０２０３】
第１の正規化ステップでは、座標系正規化モジュール７１８は、図９Ｂに示されるように、座標系のｚ−軸（すなわち、輻輳・開散運動深度軸）が、座標系の原点と角膜曲率中心座標９００との間のベクトルと整合され得るように、座標系８５０を回転座標系９０２へと回転させてもよい。特に、座標系正規化モジュール７１８は、ユーザの角膜曲率中心の座標９００が、回転画像９０４の平面に対して法線となるまで、眼追跡画像８５０を回転眼追跡画像９０４へと回転させてもよい。
【０２０４】
第２の正規化ステップとして、座標系正規化モジュール７１８は、図９Ｃに示されるように、角膜曲率中心座標９００が、正規化された座標系９１０の原点から標準的な正規化された距離９０６にあるように、回転座標系９０２を正規化された座標系９１０へと平行移動させてもよい。特に、座標系正規化モジュール７１８は、回転眼追跡画像９０４を正規化された眼追跡画像９１２へと平行移動させてもよい。少なくともいくつかの実施形態では、標準的な正規化された距離９０６は、約３０ミリメートルであってもよい。所望に応じて、第２の正規化ステップは、第１の正規化ステップに先立って実施されてもよい。
（眼追跡システムを用いてユーザの瞳孔重心を位置特定する実施例）
【０２０５】
図９Ｄ−９Ｇは、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０および眼追跡モジュール６１４を使用してユーザの瞳孔中心（すなわち、図８Ａに示されるように、ユーザの瞳孔８２２の中心）を位置特定する、実施例を図示する。
【０２０６】
図９Ｄに示されるように、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、瞳孔重心９１３（すなわち、瞳孔識別モジュール７１２によって識別されるようなユーザの瞳孔の中心）を含む、正規化された眼追跡画像９１２を受信してもよい。３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、次いで、眼カメラ３２４の正規化された３Ｄ位置９１０をシミュレートし、瞳孔重心９１３を通して、光線９１４を正規化された座標系９１０内に投射してもよい。
【０２０７】
図９Ｅでは、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６からのデータに基づいて（および図８Ｂ−８Ｅに関連してより詳細に議論されるように）、曲率中心９００を有する角膜球面９０１等の角膜球面をシミュレートしてもよい。実施例として、角膜球面９０１は、図８Ｅに関連して識別された曲率中心８１６ｃの場所に基づいて、および図９Ａ−９Ｃの正規化プロセスに基づいて、正規化された座標系９１０内に位置付けられてもよい。加えて、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、図９Ｅに示されるように、光線９１４（すなわち、正規化された座標系９１０の原点とユーザの瞳孔の正規化された場所との間の光線）とシミュレートされた角膜との間の第１の交差部９１６を識別してもよい。
【０２０８】
図９Ｆに示されるように、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、角膜球面９０１に基づいて、瞳孔球面９１８を決定してもよい。瞳孔球面９１８は、角膜球面９０１と共通曲率中心を共有するが、小半径を有し得る。３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、角膜中心と瞳孔中心との間の距離に基づいて、角膜中心９００と瞳孔球面９１８との間の距離（すなわち、瞳孔球面９１８の半径）を決定してもよい。いくつかの実施形態では、瞳孔中心と角膜曲率中心との間の距離は、図７Ａの仮定された眼寸法７０４から、眼追跡付帯性質および固有性質データベース７０２から、および／またはユーザ毎較正データ７０６から決定されてもよい。他の実施形態では、瞳孔中心と角膜曲率中心との間の距離は、図７Ａのユーザ毎較正データ７０６から決定されてもよい。
【０２０９】
図９Ｇに示されるように、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、種々の入力に基づいて、ユーザの瞳孔中心の３Ｄ座標を位置特定してもよい。実施例として、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、瞳孔球面９１８の３Ｄ座標および半径、シミュレートされた角膜球面９０１と正規化された眼追跡画像９１２内の瞳孔重心９１３と関連付けられた光線９１４との間の交差部９１６の３Ｄ座標、角膜の屈折率に関する情報、および空気の屈折率等の他の関連情報（眼追跡付帯性質および固有性質データベース７０２内に記憶されてもよい）を利用して、ユーザの瞳孔の中心の３Ｄ座標を決定してもよい。特に、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、シミュレーションにおいて、空気（約１．００の第１の屈折率における）と角膜材料（約１．３８の第２の屈折率における）との間の屈折差に基づいて、光線９１６を屈折された光線９２２の中に屈曲させてもよい。角膜によって生じる屈折を考慮後、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、屈折された光線９２２と瞳孔球面９１８との間の第１の交差部９２０の３Ｄ座標を決定してもよい。３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、ユーザの瞳孔中心９２０が屈折された光線９２２と瞳孔球面９１８との間のおおよそ第１の交差部９２０に位置することを決定してもよい。本配列を用いることで、３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、瞳孔中心９２０の３Ｄ場所（ウェアラブルシステムに対する）を正規化された座標系９１０内で決定し得る。所望に応じて、ウェアラブルシステムは、瞳孔中心９２０の座標をオリジナル眼カメラ座標系８５０へと正規化解除してもよい。瞳孔中心９２０は、角膜曲率中心９００とともに使用され、とりわけ、光学軸決定モジュール７２２を使用して、ユーザの光学軸と、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８によって、ユーザの輻輳・開散運動深度とを決定してもよい。
（光学軸と視軸との間の差異の実施例）
【０２１０】
図７Ａの光学軸／視軸マッピングモジュール７３０に関連して議論されるように、ユーザの光学軸および視軸は、部分的に、ユーザの視軸がその中心窩によって定義され、中心窩が概して人物の網膜の中心にないことに起因して、概して、整合されない。したがって、人物が、特定のオブジェクトに集中することを所望するとき、人物は、その視軸をそのオブジェクトと整合させ、その光学軸（その瞳孔の中心およびその角膜の曲率中心によって定義される）が、実際には、そのオブジェクトから若干オフセットされる間、オブジェクトからの光がその中心窩上に当たることを確実にする。図１０は、眼の光学軸１００２と、眼の視軸１００４と、これらの軸間のオフセットとを図示する、眼１０００の実施例である。加えて、図１０は、眼の瞳孔中心１００６と、眼の角膜曲率の中心１００８と、眼の平均回転中心（ＣｏＲ）１０１０とを図示する。少なくともいくつかの母集団では、眼の角膜曲率の中心１００８は、寸法１０１２によって示されるように、眼の平均回転中心（ＣｏＲ）１０１０の正面の約４．７ｍｍにあり得る。加えて、眼の視点中心１０１４は、眼の角膜曲率の中心１００８の正面の約５．０１ｍｍ、ユーザの角膜の外側表面１０１６の約２．９７ｍｍ背後、および／またはユーザの瞳孔中心１００６の真正面（例えば、眼１０００の前房内の場所に対応する）にあり得る。付加的実施例として、寸法１０１２は、３．０ｍｍ〜７．０ｍｍ、４．０〜６．０ｍｍ、４．５〜５．０ｍｍ、または４．６〜４．８ｍｍ、またははこれらの範囲のいずれか内の任意の値と任意の値との間の任意の範囲であってもよい。眼の視点中心（ＣｏＰ）１０１４は、少なくともいくつかの実施形態では、レンダリングカメラをＣｏＰに位置合わせすることが、視差アーチファクトを低減または排除することに役立ち得るため、ウェアラブルシステムのための有用な場所であり得る。
【０２１１】
図１０はまた、それとレンダリングカメラのピンホールが整合され得る、ヒトの眼１０００内のそのような場所を図示する。図１０に示されるように、レンダリングカメラのピンホールは、ヒトの眼１０００の（ａ）瞳孔または虹彩１００６の中心および（ｂ）角膜曲率の中心１００８の両方より角膜の外側表面に近い、ヒトの眼１０００の光学軸１００２または視軸１００４に沿った場所１０１４と位置合わせされてもよい。例えば、図１０に示されるように、レンダリングカメラのピンホールは、角膜１０１６の外側表面から後方に約２．９７ミリメートルおよび角膜曲率の中心１００８から前方に約５．０１ミリメートルにある、ヒトの眼１０００の光学軸１００２に沿った場所１０１４と位置合わせされてもよい。レンダリングカメラのピンホールの場所１０１４および／またはそれに対して場所１０１４が対応するヒトの眼１０００の解剖学的領域は、ヒトの眼１０００の視点中心を表すと見なされ得る。図１０に示されるようなヒトの眼１０００の光学軸１００２は、角膜曲率の中心１００８および瞳孔または虹彩１００６の中心を通る最短線を表す。ヒトの眼１０００の視軸１００４は、ヒトの眼１０００の中心窩から瞳孔または虹彩１００６の中心まで延在する線を表すため、光学軸１００２と異なる。
（コンテンツをレンダリングし、眼追跡に基づいて位置合わせをチェックする例示的プロセス）
【０２１２】
図１１は、コンテンツをレンダリングする際、眼追跡を使用して、ウェアラブルデバイス内の位置合わせに関するフィードバックを提供するための例示的方法１１００のプロセスフロー図である。方法１１００は、本明細書に説明されるウェアラブルシステムによって実施されてもよい。方法１１００の実施形態は、ウェアラブルシステムによって、コンテンツをレンダリングし、眼追跡システムからのデータに基づいて、位置合わせ（すなわち、ユーザとのウェアラブルデバイスのフィット感）に関するフィードバックを提供するために使用されてもよい。
【０２１３】
ブロック１１１０では、ウェアラブルシステムは、ユーザの片眼または両眼の画像を捕捉してもよい。ウェアラブルシステムは、少なくとも図３の実施例に示されるように、１つ以上の眼カメラ３２４を使用して、眼画像を捕捉してもよい。所望に応じて、ウェアラブルシステムはまた、ＩＲ光をユーザの眼上で光輝させ、対応する閃光を眼カメラ３２４によって捕捉された眼画像内に生産するように構成される、１つ以上の光源３２６を含んでもよい。本明細書に議論されるように、閃光は、眼追跡モジュール６１４によって、眼が見ている場所を含む、ユーザの眼についての種々の情報を導出するために使用されてもよい。
【０２１４】
ブロック１１２０では、ウェアラブルシステムは、ブロック１１１０において捕捉された眼画像内で閃光および瞳孔を検出してもよい。実施例として、ブロック１１２０は、閃光検出および標識化モジュール７１４によって、眼画像を処理し、眼画像内の閃光の２次元位置を識別するステップと、瞳孔識別モジュール７１２によって、眼画像を処理し、眼画像内の瞳孔の２次元位置を識別するステップとを含んでもよい。
【０２１５】
ブロック１１３０では、ウェアラブルシステムは、ウェアラブルシステムに対するユーザの左および右角膜の３次元位置を推定してもよい。実施例として、ウェアラブルシステムは、ユーザの左および右角膜の曲率中心の位置およびそれらの曲率中心とユーザの左および右角膜との間の距離を推定してもよい。ブロック１１３０は、少なくとも図７Ａおよび８Ａ−８Ｅに関連して本明細書に説明されるように、曲率中心の位置を識別する３Ｄ角膜中心推定モジュール７１６を伴ってもよい。
【０２１６】
ブロック１１４０では、ウェアラブルシステムは、ウェアラブルシステムに対するユーザの左および右瞳孔中心の３次元位置を推定してもよい。実施例として、ウェアラブルシステムおよび３Ｄ瞳孔中心ロケータモジュール７２０は、特に、少なくとも図７Ａおよび９Ｄ−９Ｇに関連して説明されるように、ブロック１１４０の一部として、ユーザの左および右瞳孔中心の位置を推定してもよい。
【０２１７】
ブロック１１５０では、ウェアラブルシステムは、ウェアラブルシステムに対するユーザの左および右中心または回転（ＣｏＲ）の３次元位置を推定してもよい。実施例として、ウェアラブルシステムおよびＣｏＲ推定モジュール７２４は、特に、少なくとも図７Ａおよび１０に関連して説明されるように、ユーザの左および右眼に関するＣｏＲの位置を推定してもよい。特定の実施例として、ウェアラブルシステムは、角膜の曲率中心から網膜に向かう光学軸に沿って逆行することによって、眼のＣｏＲを見出し得る。
【０２１８】
ブロック１１６０では、ウェアラブルシステムは、ユーザのＩＰＤ、輻輳・開散運動深度、視点中心（ＣｏＰ）、光学軸、視軸、および他の所望の属性を眼追跡データから推定してもよい。実施例として、ブロック１１６０の一部として、ＩＰＤ推定モジュール７２６は、左および右ＣｏＲの３Ｄ位置を比較することによって、ユーザのＩＰＤを推定してもよく、輻輳・開散運動深度推定モジュール７２８は、左光学軸と右光学軸の交差部（または交差部の近く）または左視軸と右視軸の交差部を見出すことによって、ユーザの深度を推定してもよく、光学軸決定モジュール７２２は、左および右光学軸を経時的に識別してもよく、光学軸／視軸マッピングモジュール７３０は、左および右視軸を経時的に識別してもよく、ＣｏＰ推定モジュール７３２は、左および右視点中心を識別してもよい。
【０２１９】
ブロック１１７０では、ウェアラブルシステムは、コンテンツをレンダリングしてもよく、随意に、ブロック１１２０−１１６０において識別された眼追跡データに部分的に基づいて、位置合わせに関するフィードバック（すなわち、ユーザの頭部とのウェアラブルシステムのフィット感）を提供してもよい。実施例として、ウェアラブルシステムは、ライトフィールドレンダリングコントローラ６１８（図７Ｂ）およびレンダリングエンジン６２２に関連して議論されるように、レンダリングカメラのための好適な場所を識別し、次いで、レンダリングカメラの場所に基づいて、ユーザのためのコンテンツを生成してもよい。別の実施例として、ウェアラブルシステムは、位置合わせオブザーバ６２０に関連して議論されるように、かつ図１６のブロック１６０８に関連して議論されるように、ユーザに適切にフィットされているか、またはユーザに対するその適切な場所から滑脱しているかどうかを決定してもよく、デバイスのフィット感が調節の必要があるかどうかを示す、随意のフィードバックをユーザに提供してもよい。いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステムは、図１６のブロック１６１０に関連して議論されるように、不適切なまたはずれた位置合わせの影響を低減させる、最小限にする、または補償する試みにおいて、不適切なまたは準理想的位置合わせに基づいて、レンダリングされたコンテンツを調節してもよい。
（デバイス位置合わせの概要）
【０２２０】
本明細書に説明されるウェアラブルシステム２００が、高知覚画質の画像を出力するために、ウェアラブルシステム２００（図２）のディスプレイ２２０は、好ましくは、ユーザに適切にフィットされる（例えば、システム２００の入力および出力が、ユーザの頭部の対応する部分と適切にインターフェースをとるように、かつデバイスが、装着および使用するために安定かつ快適であるように、ユーザの頭部に対して位置付けられ、配向されている）。実施例として、ディスプレイ２２０が、視覚的コンテンツをユーザの眼に提供するために、ディスプレイ２２０は、好ましくは、ユーザの眼の正面に位置し、ディスプレイ２２０の関連性質に応じて、ユーザの眼は、好ましくは、特定の体積（例えば、図１３Ａおよび１３Ｂと関連付けられたさらなる議論参照）内に位置する。付加的実施例として、スピーカ２４０が、好ましくは、ユーザの耳の近傍、その上、またはその中に位置し、高品質オーディオコンテンツをユーザに提供し、オーディオセンサ（例えば、マイクロホン）２３２が、好ましくは、特定のエリア内に位置し、音をユーザから受信し、内向きに面した結像システム４６２（１つ以上のカメラ３２４と、１つ以上の赤外線光源３２６とを含んでもよい）が、好ましくは、ユーザの眼の鮮明な妨害のない画像を取得するための位置および配向に適切に位置する（眼追跡システムの一部であってもよい）。これらは、単に、ウェアラブルシステム２００が、好ましくは、ユーザに適切にフィットされる、種々の理由の実施例である。
【０２２１】
ウェアラブルシステム２００が、ユーザに適切に位置合わせされていることを確実にするために、ウェアラブルシステム２００は、図６の位置合わせオブザーバ６２０等の位置合わせオブザーバを含んでもよい。いくつかの実施形態では、適切に位置合わせされているウェアラブルシステム２００は、ユーザの片眼または両眼が、十分な画像光を受け取り、ウェアラブルディスプレイシステム２００のディスプレイ２２０によって提供される視野の実質的に全体を見ることが可能であるように位置付けられる、ディスプレイを含む。例えば、適切に位置合わせされているディスプレイは、８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、または約９５％以上の明度均一性を伴って、ディスプレイの視野の約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、または約９５％以上の割合を横断して、画像が見えることを可能にし得る。明度均一性は、ディスプレイが視野全体を通して同一コンテンツを表示するとき、ディスプレイの視野の全体を横断した最大輝度によって除算される最小輝度に１００％を乗算したもの（１００％×Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘ）と等しくあり得ることを理解されたい。
【０２２２】
位置合わせオブザーバ６２０は、種々のセンサを使用して、ウェアラブルシステム２００がユーザ上にフィットされている程度（例えば、ウェアラブルシステム２００のディスプレイ２２０がユーザ上に適切に位置付けられているかどうか）を決定してもよい。実施例として、位置合わせオブザーバ６２０は、眼追跡システムを含み得る、内向きに面した結像システム４６２を使用して、ウェアラブルシステム２００の関連部分が、ユーザ、特に、ユーザの眼、耳、口、またはウェアラブルシステム２００とインターフェースをとる他の部分に対して空間的に配向される程度を決定してもよい。
【０２２３】
位置合わせオブザーバ６２０は、特定のユーザのためのウェアラブルシステム２００の初期または後続構成または設定等の較正プロセスを補助してもよい。実施例として、位置合わせオブザーバ６２０は、その特定のユーザのためのウェアラブルシステム２００の構成または設定の間、フィードバックをユーザに提供してもよい。加えて、または代替として、位置合わせオブザーバ６２０は、持続的または断続的に、ユーザ上のウェアラブルシステム２００の位置合わせを監視し、使用の間の継続的な適切な位置合わせをチェックしてもよく、ユーザフィードバックをオンザフライで提供してもよい。位置合わせオブザーバ６２０は、構成プロセスの一部として、または使用の間の位置合わせ監視の一部としてのいずれかにおいて、ウェアラブルシステム２００が適切に位置合わせされているとき、およびウェアラブルシステム２００が適切に位置合わせされていないときを示す、ユーザフィードバックを提供してもよい。位置合わせオブザーバ６２０はまた、ユーザが、任意の位置合わせずれを補正し、適切な位置合わせを達成し得る方法のための特定の推奨を提供してもよい。実施例として、位置合わせオブザーバ６２０が、（ユーザの鼻梁から下方に等の）ウェアラブルデバイスの滑脱を検出後、ユーザにウェアラブルデバイスを上方に押し戻すように推奨し得ること、ユーザがウェアラブルデバイスのいくつかの調節可能コンポーネントを調節することを推奨し得ること（例えば、図１５Ａおよび１５Ｂに関連して本明細書に説明されるように）等が挙げられる。
（位置合わせ座標系の実施例）
【０２２４】
図１２Ａ−１２Ｂは、本明細書に説明されるウェアラブルシステムのディスプレイに対するユーザの左および右眼の３次元位置を定義するために使用され得る、例示的眼位置座標系を図示する。実施例として、座標系は、軸ｘ、ｙ、およびｚを含んでもよい。座標系の軸ｚは、ユーザの眼がある平面とディスプレイ２２０がある平面との間の距離等の深度（例えば、ユーザの顔の正面の平面に対して法線の方向）に対応し得る。座標系の軸ｘは、ユーザの左眼と右眼との間の距離等の左右方向に対応し得る。座標系の軸ｙは、ユーザが直立しているときの垂直方向であり得る、上下方向に対応し得る。
【０２２５】
図１２Ａは、ユーザの眼１２００の側面図およびディスプレイ表面１２０２（図２のディスプレイ２２０の一部であり得る）を図示する一方、図１２Ｂは、ユーザの眼１２００の上下図およびディスプレイ表面１２０２を図示する。ディスプレイ表面１２０２は、ユーザの眼の正面に位置してもよく、画像光をユーザの眼に出力してもよい。実施例として、ディスプレイ表面１２０２は、１つ以上の外部結合光要素、アクティブまたはピクセルディスプレイ要素を備えてもよく、図４のスタックされた導波管アセンブリ４８０等の導波管のスタックの一部であってもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイ表面１２０２は、平面であってもよい。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイ表面１２０２は、他のトポロジを有してもよい（例えば、湾曲される）。ディスプレイ表面１２０２は、ディスプレイの物理的表面、または単に、そこから、画像光がディスプレイ２２０からユーザの眼に伝搬すると理解される、平面または他の想像上の表面であってもよいことを理解されたい。
【０２２６】
図１２Ａに示されるように、ユーザの眼１２００は、公称位置１２０６からオフセットされた実際の位置１２０４を有し得、ディスプレイ表面１２０２は、位置１２１４にあってもよい。図１２Ａはまた、ユーザの眼１２００の角膜頂点１２１２を図示する。ユーザの通視線（例えば、その光学軸および／または視軸）は、実際の位置１２０４と角膜頂点１２１２との間の線に実質的に沿ってあり得る。図１２Ａおよび１２Ｂに示されるように、実際の位置１２０４は、ｚ−オフセット１２１０、ｙ−オフセット１２０８、およびｘ−オフセット１２０９だけ公称位置１２０６からオフセットされ得る。公称位置１２０６は、ディスプレイ表面１２０２に対するユーザの眼１２００のための好ましい位置（時として、所望の体積内に概して心合され得る、設計位置とも称される）を表し得る。ユーザの眼１２００が、公称位置１２０６から離れるように移動するにつれて、ディスプレイ表面１２０２の性能は、例えば、図１４に関連して本明細書に議論されるように、劣化され得る。
【０２２７】
加えて、レンダリングカメラのためのデフォルト位置は、公称位置１２０６であり得ることを理解されたい。本明細書に議論されるように、ディスプレイシステムは、コンテンツを想像上のレンダリングカメラの視点からレンダリングするように構成されてもよい。その結果、レンダリングカメラの種々のパラメータ、例えば、焦点距離は、ユーザに提供されるコンテンツの出現に影響を及ぼし得る。例えば、焦点距離は、ユーザに提示される仮想コンテンツの倍率およびサイズを決定し得る。したがって、異なる焦点距離は、異なる深度平面と関連付けられ得る。
【０２２８】
いくつかの実施形態では、レンダリングカメラのレンズは、デフォルトとして公称位置１２０６に位置付けられてもよく、公称位置１２０６は、本実施例では、点１２０４であると理解され得る、回転中心に対応すると仮定される。しかしながら、公称位置１２０６からの回転中心１２０４のオフセットは、望ましくない視認者不快感を生じさせ得る。例えば、倍率誤差が、眼毎に生じ得、仮想コンテンツが、意図されるより大きくまたはより小さく現れ得ることを理解されたい。あるシナリオでは、レンダリングカメラの焦点距離が、予期されるものより短い場合（例えば、ユーザの眼の回転中心が公称位置の背後に位置付けられる結果としてであるが、レンダリング空間内の本変位またはオフセットを補償しない場合）、仮想コンテンツは、意図されるものより小さく現れ得る。同様に、レンダリングカメラの焦点距離が、予期されるものより長い（例えば、ユーザの眼の回転中心が公称位置の正面に位置付けられる結果としてであるが、レンダリング空間内の本変位またはオフセットを補償しない場合）場合、仮想コンテンツは、意図されるものより大きく現れ得る。そのような倍率誤差が、眼毎に異なる場合（例えば、一方の眼の回転中心が、公称位置の背後に位置付けられ、ユーザの他方の眼の回転中心が、公称位置の正面に位置付けられる結果としてであるが、レンダリング空間内のこれらのオフセットの適切な補償がない場合）、同一仮想オブジェクトの知覚されるサイズは、眼毎に異なり得る。サイズの本差異は、ユーザにあるレベルの不快感（例えば、双眼サイズ相違を解消しようとすることからの潜在的眼精疲労および／または頭痛）を生じさせ得る。
【０２２９】
いくつかの実施形態では、レンダリングカメラの焦点距離は、デフォルト位置１２０６（回転中心に関して仮定された位置）と回転中心１２０４の実際の位置との間のｚ−軸オフセットに基づいて決定されてもよい。例えば、回転中心が、公称位置の背後に位置付けられる場合、次いで、レンダリングカメラの焦点距離は、低減され得る（例えば、オフセット量だけ低減される）。他方では、回転中心が、公称位置の正面に位置付けられる場合、焦点距離は、増加され得る（例えば、オフセット量だけ増加される）。
【０２３０】
加えて、いくつかの実施形態では、レンダリングカメラの焦点距離はまた、システムによって使用されている深度平面に基づいて計算されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、レンダリングカメラの光学系は、薄レンズ方程式（１／ｏ＋１／ｉ＝１／ｆ）に従うと仮定され得、式中、ｏは、オブジェクト距離（例えば、その上にコンテンツが提示されている深度平面）であって、ｉは、定数（例えば、回転中心からユーザの網膜までの距離）であって、ｆは、焦点距離である。本明細書に議論されるように、その上にコンテンツが提示される深度平面は、ユーザからある設定距離を有する。その結果、数量ｏおよびｉは、既知であるため、焦点距離は、ｆを求めることによって決定され得る。いくつかの実装では、レンダリングカメラ焦点距離調節が、図１１を参照して上記に説明されるようなステップ１１７０および図１６を参照して下記にさらに詳細に説明されるようなステップ１６１０等の本明細書に説明される１つ以上の動作に関連して実施されてもよい。本明細書に説明されるシステムのうちの１つ以上のものによって採用され得る、付加的レンダリングカメラ調節スキームの実施例は、「ＥＹＥ  ＣＥＮＴＥＲ  ＯＦ  ＲＯＴＡＴＩＯＮ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ，  ＤＥＰＴＨ  ＰＬＡＮＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ，  ＡＮＤ  ＲＥＮＤＥＲ  ＣＡＭＥＲＡ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＩＮ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題され、２０１８年１月１７日に出願された、米国仮特許出願第６２／６１８５５９号、および「ＥＹＥ  ＣＥＮＴＥＲ  ＯＦ  ＲＯＴＡＴＩＯＮ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ，  ＤＥＰＴＨ  ＰＬＡＮＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ，  ＡＮＤ  ＲＥＮＤＥＲ  ＣＡＭＥＲＡ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＩＮ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題され、２０１８年７月２４日に出願された、米国仮特許出願第６２／７０２８４９号（両方とも、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に提供される。
【０２３１】
図１２Ａを継続して参照すると、ユーザの眼１２００と関連付けられた点または体積が、本明細書の位置合わせの分析におけるユーザの眼の位置を表すために使用され得ることを理解されたい。代表的点または体積は、好ましくは、一貫して使用される、眼１２００と関連付けられた任意の点または体積であり得る。例えば、点または体積は、眼１２００上または内にあってもよい、または眼１２００から離れるように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、点または体積は、眼１２００の回転中心である。回転中心は、本明細書に説明されるように決定され得、眼１２００内の種々の軸上に概ね対称的に配置され、光学軸と整合される単一ディスプレイ位置合わせ体積が分析のために利用されることを可能にするため、位置合わせ分析を簡略化するための利点を有し得る。
【０２３２】
図１２Ａはまた、ディスプレイ表面１２０２が、（ユーザがその光学軸が地面と平行な状態で真っ直ぐ見ているときにｙ−軸に沿って見られるような）ユーザの水平線の下方に心合され得、（ｙ−軸に対して）傾斜され得ることを図示する。特に、ディスプレイ表面１２０２は、ユーザが、眼１２００が位置１２０６にあるとき、ディスプレイ表面１２０２の中心を見るために、おおよそ角度１２１６において見下ろす必要があるであろうように、ユーザの水平線の若干下方に配置され得る。これは、ユーザがその水平線の上方よりその水平線の下方のコンテンツを視認することがより快適であり得るため、特に、より短い深度（またはユーザからの距離）にレンダリングされたコンテンツを視認するとき、ディスプレイ表面１２０２とのより自然かつ快適な相互作用を促進し得る。加えて、ディスプレイ表面１２０２は、ユーザがディスプレイ表面１２０２の中心を見ている（例えば、ユーザの水平線の若干下方を見ている）とき、ディスプレイ表面１２０２が、ユーザの通視線と略垂直であるように、（ｙ−軸に対して）角度１２１８等で傾斜され得る。少なくともいくつかの実施形態では、ディスプレイ表面１２０２はまた、ユーザの眼の公称位置に対して（例えば、ｘ−軸に沿って）左または右に偏移されてもよい。実施例として、ユーザの通視線が、無限遠未満のある距離に合焦されるとき、ディスプレイ表面の中心に衝打するように、左眼ディスプレイ表面は、右に偏移されてもよく、右眼ディスプレイ表面は、左に偏移されてもよい（例えば、ディスプレイ表面１２０２は、相互に向かって偏移されてもよく）、これは、ウェアラブルデバイス上での典型的使用の間のユーザ快適性を増加させ得る。
（ディスプレイ位置合わせ体積の実施例）
【０２３３】
図１３Ａ−１３Ｂは、例示的ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａを図示する。ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａは、その中に眼１２００が画像光をディスプレイデバイスから受け取るように位置付けられる、空間体積を表し得る。いくつかの実施形態では、ユーザの眼の回転中心は、好ましくは、眼が、ディスプレイデバイスからの画像情報を位置合わせする、または受信するように位置する。いくつかの実施形態では、ユーザの眼の回転中心が、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａ内に位置するとき、ユーザは高明度均一性を伴って、ディスプレイデバイスによって出力された画像の全体を見ることが可能である。例えば、本明細書に説明されるように、適切に位置合わせされているディスプレイは、８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、または約９５％以上の明度均一性を伴って、ディスプレイの視野の約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、または約９５％以上の割合を横断して、画像が見えることを可能にし得る。言い換えると、「良好な」位置合わせ（実施例として、図７Ｃのモジュール７７２によって決定されるように）を伴うディスプレイは、９０％以上の明度均一性を有し得、「許容内」位置合わせを伴うディスプレイは、８０％以上の明度均一性を有し得、「失敗」位置合わせを伴うディスプレイは、８０％未満の明度均一性を有し得る。
【０２３４】
また、本明細書に説明されるように、回転中心１２０４は、ユーザの眼の３次元位置を参照および決定するための便宜的参照点としての役割を果たし得る。ユーザの眼のそれぞれの回転中心は、角膜の曲率中心から回転中心（ＣｏＲ）までユーザの光学軸に沿って逆行すること等によって、本明細書に説明される技法を使用して決定されてもよい。しかしながら、一般に、ユーザの眼と関連付けられる任意の所望の参照点が、本明細書に説明されるプロセスおよびシステムにおいて利用されてもよい。ディスプレイ位置合わせ体積１２０３は、その中でディスプレイ表面１２０２がほぼ完全な潜在性で動作することが可能である（例えば、ディスプレイ表面１２０２の性能の図１５Ａおよび１５Ｂに関連して説明されるタイプの有意な劣化を伴わずに）、空間の体積を表し得る。ユーザの眼（例えば、ユーザの眼の回転中心１２０４）が、位置合わせ体積１３０２ａ内にない場合、ユーザは、劣化された性能を被り得、ディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツの一部または全部が、部分的に暗化される、またはユーザに完全に不可視となり得る。
【０２３５】
図１３Ａに示されるように、位置合わせ体積１３０２ａは、その上側部分が典型的には、その底辺と平行な平面によって切断された後に残る角錐の部分である、錐台の形状を有してもよい。言い換えると、位置合わせ体積１３０２ａは、ユーザの眼が、ディスプレイ表面１２０２により近いとき、ｘ軸およびｙ軸に沿ってより大きくなり得（例えば、図１２Ａおよび１２Ｂ参照）、ユーザの眼がディスプレイ表面１２０２からより遠いとき、ｘおよびｙ軸に沿ってより小さくなり得る。錐台は、その中の剪断平面（例えば、オリジナル形状の一部が切断された線）が体積の底辺と平行である、切頭の実施例である。一般に、体積１３０２ａ等の位置合わせ体積は、１つ以上の非平行剪断平面（例えば、図１３Ｂに示されるような）によって、または１つ以上の非平面剪断によって等、任意の様式において切頭される体積の形状をとってもよい。
【０２３６】
位置合わせ体積の寸法は、ディスプレイ表面１２０２およびウェアラブルシステムの他の要素の具体的実装に依存し得る。実施例として、図１３Ｂは、位置合わせ体積１３０２ｂがディスプレイ表面１２０２に対して角度付けられ得ることを図示する。図１３Ｂの実施例では、ディスプレイ表面１２０２に最も近い位置合わせ体積１３０２ｂの部分は、ユーザの眼が体積の正面（ディスプレイ表面１２０２に最も近いｚ位置）において垂直に（ｙ方向に）移動するにつれて、ユーザの眼が、ディスプレイ表面から離れるように移動し（ｚ軸に沿って）、位置合わせ体積１３０２ｂの内側に留まる必要があるであろうように、ディスプレイ表面１２０２から離れるように角度付けられてもよい。いくつかの実施形態では、位置合わせ体積１３０２ｂの形状は、図１３Ｂの角度付けられた体積１３０２ｂ外のユーザの眼を追跡することが不可能であり得る、眼追跡システムの能力に基づき得る。
【０２３７】
位置合わせ体積の寸法および形状はまた、ディスプレイ表面１２０２を含み得る、ディスプレイ２２０の種々の部分の性質に依存し得る。実施例として、ディスプレイ２２０は、１つ以上の導波管（スタックされ得、複数の輻輳・開散運動キューをユーザに提供し得る）と、画像投入デバイスからの光を受け取り、光を導波管の中に結合する、内部結合要素と、導波管上に配置され、光を外部結合要素に分散させる、光分散要素（時として、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）とも称される）と、光を視認者の眼に向かって指向する、外部結合要素（時として、射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）とも称される）とを伴う、ライトフィールドディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のように、ディスプレイ表面１２０２は、そこから画像情報を伴う光が、ディスプレイシステムから出力され、画像をユーザの眼内に形成する、表面または表面の一部である。例えば、ディスプレイ表面１２０２は、外部結合要素またはＥＰＥによって定義された導波管表面上のエリアであってもよく、ディスプレイ表面１２０２の周は、外部結合要素またはＥＰＥによって定義されたエリアの周である。ライトフィールドディスプレイおよびそのようなディスプレイのコンポーネントのさらなる実施例および詳細はまた、２０１８年３月１４日に出願された、米国仮特許出願第６２／６４２，７６１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）の少なくとも図９Ａ−９Ｃに関連して説明される。
【０２３８】
いくつかの実施形態では、位置合わせ体積１３０２ａのｘ寸法は、体積の背面（例えば、ディスプレイ表面からｚ−軸に沿った最大距離）に沿って、約３．０ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．０ｍｍ、４．５ｍｍ、４．７ｍｍ、５．０ｍｍ、５．５ｍｍ、または６．０ｍｍに及んでもよい、または３．０ｍｍ未満または６．０ｍｍを上回ってもよい。同様に、位置合わせ体積１３０２ａのｙ寸法は、体積の背面に沿って、約２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、３．９ｍｍ、４．０ｍｍ、４．５ｍｍ、５．０ｍｍ、５．５ｍｍ、または６．０ｍｍに及んでもよい、または２．５ｍｍ未満または６．０ｍｍを上回ってもよい。公称ｘおよびｙ位置では、位置合わせ体積１３０２ａのｚ寸法は、約７．０ｍｍ、７．５ｍｍ、８．０ｍｍ、８．５ｍｍ、９．０ｍｍ、９．５ｍｍ、１０．０ｍｍ、１０．５ｍｍ、または１１．０ｍｍに及んでもよい、または７．０ｍｍ未満または１１．０ｍｍを上回ってもよい。ｘおよびｙ寸法は、体積の正面において、より大きくてもよい。実施例として、体積の正面における位置合わせ体積のｘおよびｙ寸法は、約７．０ｍｍ、７．５ｍｍ、８．０ｍｍ、８．５ｍｍ、８．９ｍｍ、９．０ｍｍ、９．５ｍｍ、１０．０ｍｍ、１０．０ｍｍ、１０．５ｍｍ、１１．０ｍｍ、１１．４ｍｍ、１１．５ｍｍ、１２．０ｍｍ、または１２．５ｍｍ、または７．０ｍｍ未満または１２．５ｍｍを上回ってもよい。具体的実施例として、位置合わせ体積の寸法は、約９ｍｍのｚ−寸法と、体積の背面における約４．７ｍｍおよび体積の表面における約１１．４ｍｍのｘ−寸法と、体積の背面における約３．９ｍｍおよび体積の正面における約８．９ｍｍのｙ−寸法とを含んでもよい。
【０２３９】
少なくともいくつかの実施形態では、それぞれ、異なる最小レベルのディスプレイ性能と関連付けられる、体積１３０２ｂおよび１３０４等の複数の位置合わせ体積が存在し得る。実施例として、図１３Ｂの体積１３０４は、体積１３０２より小さくあり得、その中でユーザがディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツの全てを１００％明度均一性で知覚する、体積を表し得る一方、より大きい体積１３０２ｂは、その中でユーザがディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツの少なくとも９０％を１００％明度均一性で知覚する、体積を表し得る。したがって、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、ユーザの眼が、ディスプレイの位置合わせ、すなわち、視認体積内にあるかどうかを決定するように構成されてもよく、および／またはユーザの眼が位置合わせ体積から閾値距離内にあるかどうかを決定するように構成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、より小さい体積１３０４は、ベースライン位置合わせ体積または視認体積であると見なされ得、より大きい体積１３０２ｂの境界は、位置合わせ体積からの容認可能閾値距離の限界を定めると見なされ得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムが、眼の位置がディスプレイシステムの視認体積外の閾値距離を上回ることを決定する場合、ディスプレイシステムは、本明細書に議論されるように、ディスプレイおよび眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供し、および／または位置合わせずれによって生じる表示劣化を軽減させるためのアクションを講じるように構成されてもよい。
【０２４０】
いくつかの実施形態では、ディスプレイ位置合わせ体積は、少なくとも部分的に、システム上で現在起動中である、または起動されるであろう、アプリケーションに基づいて、決定されてもよい。例えば、より大きいディスプレイ位置合わせ体積（例えば、体積１３０２ｂ）は、その中で読取資料が、ディスプレイの視野の一部（例えば、中心部分）のみを占有し得る、読取ベースのアプリケーション等、その中で視野の一部のみが仮想コンテンツを表示するために利用される、アプリケーションを起動するとき、ディスプレイシステムによって採用されてもよい。その結果、位置合わせずれに起因する、視野の周縁における画像コンテンツを知覚するユーザの能力の損失は、そのような読取ベースのアプリケーションを起動しているとき、アプリケーションがコンテンツを周縁に提示し得ないため、知覚不可能であり得る。その結果、より大きいディスプレイ位置合わせ体積は、例えば、そのような画像位置合わせが、ディスプレイシステム上で起動されているアプリケーションによって提示されるコンテンツに影響を及ぼし得ないとき、位置合わせずれに関するユーザへの不必要な通知を低減させるために利用されてもよい。同様に、別の実施例では、より大きいディスプレイ位置合わせ体積（例えば、体積１３０２ｂ）は、運動志向アプリケーション、または比較的に高レベルのユーザ関与および／または物理的アクティビティを要求する、別のアプリケーション等、その中で頭部搭載型ディスプレイがユーザの眼に対して偏移することが予期される、アプリケーションを起動するとき、ディスプレイシステムによって採用されてもよい。そのようなアプリケーションでは、位置合わせずれに関する通知は、例えば、注意を逸らすと見なされる、または別様にユーザ体験を損なわせ得る。すなわち、より大きいディスプレイ位置合わせ体積を提供することは、ディスプレイシステムがそのような修正をユーザのために生成するであろう、可能性を低減させる。いくつかの他の実施形態では、より小さいディスプレイ位置合わせ体積（例えば、体積１３０４）は、その中でディスプレイの完全視野を横断して、または視野の周辺部分に、コンテンツを提供することが所望される、アプリケーションを起動するときに利用されてもよい。そのようなアプリケーションは、その中でコンテンツがディスプレイの視野の全体を横断して表示される、没入型のゲーム用アプリケーションを含んでもよい。いくつかの実装では、ディスプレイ位置合わせ体積は、ユーザ選好、ユーザ視覚処方箋、システムの動作条件、および同等物を含む、他の要因に基づいて決定されてもよい。
【０２４１】
図１３Ｃおよび１３Ｄは、眼の回転中心をユーザの眼およびディスプレイ表面に対する眼の位置を示す参照点として使用するように構成される、例示的ディスプレイ位置合わせ体積を図示する。特に、図１３Ｃは、ユーザの眼１２００内の位置合わせ体積１３０２ｂ等のディスプレイ位置合わせ体積の例示的位置付けを図示する。図１３Ｃの実施例では、眼１２００の回転中心１２０４は、位置合わせ体積１３０２ｂ内に概ね心合される。加えて、位置合わせ体積１３０２ｂは、約９ｍｍの深度と、深度軸の中点における、約３．５ｍｍの幅および３ｍｍの高さの例示的寸法とともに図示される。本明細書に議論されるように、位置合わせ体積の寸法は、変動し得、ウェアラブルシステムの種々のコンポーネントの性質に関連し得る。図１３Ｃはまた、眼１２００の水晶体または瞳孔であり得る、眼構造１３４０を図示する。
【０２４２】
図１３Ｄは、ユーザの眼１２００が、概して、位置合わせ体積１３０２ｂ内に位置付けられ、ディスプレイ表面１２０２を通して、仮想コンテンツ１３５０を見ている、より大きいコンテキストを示す。本明細書に議論されるように、仮想コンテンツ１３５０等の仮想コンテンツは、ディスプレイ表面１２０２の深度を上回る深度と関連付けられた輻輳・開散運動および遠近調節キューとともに、ユーザに提供され得る。言い換えると、仮想コンテンツ１３５０は、眼１２００を伴うユーザに、ディスプレイ１２０２よりユーザから離れた距離にあるように現れ得る。そのような配列は、図１３Ｄの実施例に図示される。
【０２４３】
図１３Ｄを継続して参照すると、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂは、ディスプレイ表面１２０２の周から眼１２００の内側の点までの投影によって定義された境界を有する、想像上の体積であり得ることを理解されたい。例えば、投影は、角錐を定義し得、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂは、その角錐の錐台であり得る。したがって、光学軸上のディスプレイ表面１２０２に面した平面に沿ったディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂの断面形状は、ディスプレイ表面１２０２の周によって作成される形状に類似する。例えば、図示されるように、ディスプレイ表面１２０２が正方形である場合、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂの断面形状もまた、正方形である。加えて、また、図示されるように、ディスプレイ表面１２０２の中心が、ユーザの水平線の下方にある場合、錐台もまた、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂの正面の中心もまたユーザの水平線の下方にあるように、傾けられ得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイ表面１２０２の関連する周は、それにわたって画像光またはディスプレイコンテンツが出力される、ディスプレイのエリアの周であることを理解されたい。ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂの境界は、その中に眼１２００の回転中心１２０４等の種々の特徴がマッピングされる、同一座標系内に定義され、それによって、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂとこれらの種々の特徴との間の比較を可能にしてもよい。
【０２４４】
いくつかの実施形態では、眼の回転中心１２０４は、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ｂを定義する、錐台内に心合される。しかしながら、眼の回転中心１２０４の公称場所および／または錐台の全体的形状は、ディスプレイシステムが、ディスプレイを適切に位置合わせし、位置合わせの質と、理想的ではない場合でも、容認可能であり得る、位置合わせのレベルに関する正確なフィードバックを提供することが可能であるように、実験的に決定される、またはディスプレイ表面１２０２からの投影以外の基準を使用して選択されてもよいことを理解されたい。
（種々の位置合わせ位置におけるディスプレイ性能の実施例）
【０２４５】
図１４は、ディスプレイ表面１２０２の性能がユーザの眼１２００の位置に伴って変動し得る様子を図示する。図示されるように、ディスプレイ表面１２０２からの光線は、ディスプレイ表面１２０２の縁からの光線が眼１２００に向かって内向きに伝搬するような角度で眼に指向され得る。したがって、円錐１２０２’は、ディスプレイ表面１２０２によって、眼１２００に出力され、画像を形成する、光の円錐を表す。
【０２４６】
その結果、ディスプレイ表面１２０２が、眼１２００に対して偏移するにつれて、視野の個別の部分に対応するピクセルの射出瞳は、眼１２００の網膜に到達せず、画像は、視野のそれらの部分では、暗く現れる。眼の回転中心の位置１２０４ａ、１２０４ｂ、１２０４ｃ、および１２０４ｄは、事実上、回転中心の理想化位置１２０４’に対して偏移される。すなわち、眼１２００に対するディスプレイ表面１２０２の移動は、眼の回転中心を、可能性として、ディスプレイ表面１２０２のためのディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａ、１３０４、１３０２ｂ（図１３Ａおよび１３Ｂ）外に移動させ得る。本明細書に議論されるように、ディスプレイ位置合わせ体積は、ディスプレイ表面１２０２に結び付けられ得、例えば、ディスプレイ位置合わせ体積は、ディスプレイ表面１２０２からの投影によって定義され得る。その結果、ディスプレイ表面１２０２が、眼１２００に対して移動するにつれて、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａ、１３０２ｂ（図１３Ａおよび１３Ｂ）も移動する。図１４は、ユーザの眼の回転中心の種々の位置（例えば、位置１２０４ａ、１２０４ｂ、１２０４ｃ、および１２０４ｄ）と、ディスプレイ表面１２０２の相対的位置と、ディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツが種々の位置のそれぞれにおいてユーザによってどのように知覚されるであろうかの表現（例えば、表現１４００ａ、１４００ｂ、１４００ｃ、および１４００ｄ）とを図示する。
【０２４７】
実施例１４００ａでは、ユーザの眼の回転中心は、位置合わせ体積１３００ｂ（例えば、眼１２００がその網膜上でディスプレイ表面１２０２によって出力された画像光のほぼ全てを受け取ることに起因して、その中の画質が高い、体積）等の位置合わせ体積内に心合され得る、位置１２０４ａにあり得る。表現１４００ａは、ユーザの眼が位置１２０４ａにあるときのディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツのユーザの知覚（またはビュー）を表し得る。表現１４００ａによって示されるように、ディスプレイ表面１２０２を横断したコンテンツの実質的に全てに関する輝度は、均一であって、完全またはほぼ完全明度レベルにあり得る。
【０２４８】
実施例１４００ｂでは、ユーザの眼の回転中心は、体積１３０４（図１３Ｂ）等の好ましいディスプレイ位置合わせ体積外であるが、体積１３０２ｂ（例えば、その中のディスプレイ性能が若干のみ劣化される、体積）等の二次位置合わせ体積内にあり得る、位置１２０４ｂにあり得る。表現１４００ｂは、ユーザの眼の回転中心が位置１２０４ｂにあるときのディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツのユーザの知覚（またはビュー）を表し得る。表現１４００ｂによって示されるように、ディスプレイ表面１２０２の右側に沿った画像の部分１４０２は、ディスプレイ表面１２０２に対するユーザの眼の位置合わせずれに起因して、低減された明度（例えば、５０％明度）の知覚を有し得る。
【０２４９】
実施例１４００ｃでは、ユーザの眼の回転中心は、体積１３０２ｂ（図１３Ｂ）等の第２の位置合わせ体積外（またはその外側縁上）にあり得る、位置１２０４ｃにあり得る。表現１４００ｃは、ユーザの眼の回転中心が位置１２０４ｃにあるときのディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツのユーザの知覚（またはビュー）を表し得る。表現１４００ｃによって示されるように、ユーザが知覚する、表示される画像の縁に沿った部分１４０６は、位置合わせずれに起因して、完全に（またはほぼ完全に）暗化されて現れ、したがって、ユーザによって見られ得ない。その中のディスプレイのいくつかのピクセルが知覚される輝度レベルを下回る、配列では、ディスプレイは、低減された視野を提供し得る（例えば、ユーザは、ディスプレイがそうでなければ提示することが可能な完全視野を知覚することが不可能であり得る）。加えて、暗い部分１４０６と表現の残りとの間で徐々に低減された明度を有する、画像の帯域または部分１４０４が存在し得る。
【０２５０】
実施例１４００ｄでは、ユーザの眼の回転中心は、所望の位置合わせ体積から大きく外れ得る、位置１２０４ｄにあり得る。表現１４００ｄは、ユーザの眼の回転中心が位置１２０４ｄにあるときのディスプレイ表面１２０２によって提供されるコンテンツのユーザの知覚（またはビュー）を表し得る。表現１４００ｄによって示されるように、有意な位置合わせずれに起因して、画像の大部分１４１０は、完全に（またはほぼ完全に）暗くユーザに現れ得、画像の実質的部分１４０８は、暗化されて現れ得る。
【０２５１】
本明細書に議論されるように、ディスプレイシステムは、位置合わせずれに起因して暗化を受ける、ディスプレイの視野の部分の出力される光または知覚される明度を増加させるように構成され得ることを理解されたい。例えば、位置合わせずれが存在することを決定することに応じて、本明細書に議論されるように、ディスプレイシステムは、フラグまたは命令の形態における通知をディスプレイに提供し、位置合わせずれに起因して暗化を受けることが予期されるピクセルのためのユーザに出力される光の量を増加させてもよい。例えば、実施例１４００ｂでは、部分１４０２内の画像情報を表すピクセルは、位置合わせずれから予期される知覚される明度の低減を軽減させるように、その知覚される明度を上昇させてもよい。
【０２５２】
明度を上昇させ、暗化を補償する能力は、高レベルの位置合わせずれに伴って減少し得ることを理解されたい。例えば、実施例１４００ｄでは、エリア１４１０は、眼１２００がそれらのエリア内のピクセルから任意の光を受け取りないことに起因して、暗くなり得る。その結果、明度を上昇させることは、部分１４０２（実施例１４００ｂ）における位置合わせずれに起因する暗化を軽減させ得るが、明度を上昇させることは、位置合わせずれが眼が光を全く受け取らないように妨害するディスプレイの部分１４１０（実施例１４００ｄ）内の暗化を軽減させることを不可能にし得る。部分１４１０は、部分１４より大きく、おおよその指標として、暗化されることが予期される部分のサイズは、明度を上昇させることが効果的であるかどうかを示し得る。すなわち、暗化されることが予期される部分のサイズ（例えば、ピクセルの数）が、十分に大きい場合、いくつかの実施形態では、位置合わせずれが、明度を上昇させることがそれらのピクセルの大部分にとって効果的ではないであろうほど十分に大きいと仮定され得る。その結果、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、暗化されることが予期される部分内のピクセルの数を比較し、その数が閾値を超える場合、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供するように構成されてもよい。
（ウェアラブルシステムのための交換可能フィット用部品の実施例）
【０２５３】
図１５Ａおよび１５Ｂは、交換可能フィット用部品を含み得る、ウェアラブルシステム２２０の分解斜視図を示す。特に、図１５Ａは、ウェアラブルシステム２００が、パッド１５００ａ、１５００ｂ、および１５００ｃ等の交換可能背面パディングを含み得る、様子を図示する一方、図１５Ｂは、システム２００が、パッド１５０２等の交換可能前額パッドおよびパッド１５０４等の交換可能鼻梁部パッドを含み得る、様子を図示する。これらの交換可能パッドは、変動する解剖学的属性（例えば、ディスプレイ２２０およびフレーム２３０が、種々の異なるユーザにとってフィットする程度）を有し得る、個々のユーザのためのウェアラブルシステム２００のフィット感を調節するために使用されてもよい。実施例として、比較的に小頭部を伴うユーザは、比較的に大背面パッド１５００ａ、１５００ｂ、および１５００ｃをフレーム２３０に取り付けることから利点を享受し得る一方、比較的に大頭部を伴うユーザは、比較的に小背面パッドを取り付ける、またはさらに背面パッドを省略することによって、より良好な結果（例えば、より良好な光学性能およびその頭部上のフレーム３００の安定性）を取得し得る。同様に、突出した鼻および／または前額を伴うユーザは、より小さい前額パッド１５０２および／または鼻梁パッド１５０４から利点を享受し得る一方、あまり突出していない鼻および／または前額を伴うユーザは、より大きい前額パッド１５０２および／または鼻梁パッド１５０４から利点を享受し得る。これらは、単に、例証的実施例であって、一般に、任意の特定のユーザのための最良適合をもたらす交換可能パッドのセットを決定することは、複雑であり得る。本明細書に説明されるように、ディスプレイシステムは、通知をユーザに表示し、異なる交換可能フィット用部品がユーザとのディスプレイの適切な位置合わせを提供するために望ましくあり得ることを示してもよい。
【０２５４】
図１５Ａを参照すると、ウェアラブルシステムは、１つ以上の筐体開口部１５１０を含んでもよい。筐体開口部１５１０は、フレーム２３０内の開口部であってもよく、所望に応じて、随意に、ディスプレイの導波管の機械的保護のための光学的に透過性の構造等のレンズまたは他の構造を含んでもよい。筐体開口部１５１０内のレンズは、クリア（例えば、完全にまたはほぼ完全に透明）であってもよい、または部分的に不透明であってもよい（例えば、開口部１５１０を通して通過する周囲光のレベルを低減させるために）。フレーム２３０内の開口部は、略円形であるように図１５Ａに図示されるが、任意の所望の形状を有してもよい。
デバイス位置合わせを観察する例示的プロセス
【０２５５】
図１６は、デバイス位置合わせを観察し、位置合わせに関するフィードバックまたはウェアラブルデバイス内の位置合わせずれのための補償を提供するための例示的方法１６００のプロセスフロー図である。方法１６００は、本明細書に説明されるウェアラブルシステムによって実施されてもよい。方法１６００の実施形態は、ウェアラブルシステムによって、眼追跡システムからのデータに基づいて、位置合わせ（すなわち、ユーザとのウェアラブルデバイスのフィット感）に関するフィードバックを提供し、ディスプレイを調節し、フィット感誤差（例えば、位置合わせずれ）を補償するように試みるために使用されてもよい。
【０２５６】
ブロック１６０２では、ウェアラブルシステムは、フィット感公差を取得してもよい。フィット感公差は、体積１３０２ａ、１３０２ｂ、または１３０４等のディスプレイ位置合わせ体積と関連付けられた情報を含んでもよい。特に、フィット感公差は、ウェアラブルデバイスに対するユーザの眼の公称（例えば、正常）位置と関連付けられた情報を含んでもよく、公称位置からの分散がデバイス性能に影響を及ぼす程度と関連付けられた情報を含んでもよい。一実施例として、フィット感公差は、少なくともある所望の性能の量を伴って（例えば、ディスプレイ内の任意のピクセル上の５０％以下の暗化を伴って）、ウェアラブルデバイスがユーザとインターフェースをとることが可能である、公称位置の範囲に関する情報を含んでもよい。
【０２５７】
ブロック１６０４では、ウェアラブルシステムは、位置合わせデータを取得してもよい。位置合わせデータは、ウェアラブルシステムの種々のコンポーネントとユーザの関連付けられた部分との間の空間関係を含んでもよい。実施例として、位置合わせデータは、ウェアラブルシステムの左眼ディスプレイに対するユーザの左眼の３次元位置、右眼ディスプレイに対するユーザの右眼の３Ｄ位置、およびウェアラブルシステムのオーディオ出力（例えば、スピーカ、ヘッドホン、ヘッドセット等）に対するユーザの耳の３Ｄ位置のうちの１つ以上のものを含んでもよい。ウェアラブルシステムは、任意の好適な機構を使用して、位置合わせデータを取得してもよい。実施例として、ウェアラブルシステムは、図３に示されるタイプの眼追跡カメラ３２４（または内向きに面したカメラである場合とそうではない場合がある、他のカメラ）を使用して、ユーザの片眼または両眼の画像を捕捉し、ユーザの眼とウェアラブルシステムの相対的位置を決定してもよい。他の実施例として、ウェアラブルシステムは、深度センサ、圧力センサ、温度センサ、光センサ、オーディオセンサ、または他のセンサを含み、ユーザに対するウェアラブルデバイスの位置等の位置合わせデータを測定または取得してもよい。
【０２５８】
ブロック１６０６では、ウェアラブルシステムは、フィット感特性を決定してもよい。実施例として、ウェアラブルシステムは、ユーザの左眼が左眼位置合わせ体積（左眼のための体積１３０２ａ、１３０２ｂ、または１３０４のうちの１つ等）内にあるかどうかと、ユーザの右眼が右眼位置合わせ体積（右眼のための体積１３０２ａ、１３０２ｂ、または１３０４のうちの１つ等）内にあるかどうかとを決定してもよい。ブロック１６０６はまた、その公称位置からのユーザの眼（または他の身体部分）の距離を決定するステップを伴ってもよい。実施例として、ウェアラブルシステムは、ブロック１６０６において、ユーザの眼のうちの少なくとも一方がその個別のディスプレイ位置合わせ体積外にあることと、ユーザの眼がそのディスプレイ位置合わせ体積外にある程度および方向とを決定してもよい。位置合わせずれの方向および大きさに関する情報（例えば、位置合わせ体積または公称位置とユーザの眼または他の身体部分の実際の位置との間の距離）は、有益なこととして、ブロック１６０８および１６１０において利用されてもよい。
【０２５９】
ブロック１６０８では、ウェアラブルシステムは、ユーザ（またはある他のエンティティ）に、ブロック１６０８において決定されたフィット感特性に関するフィードバックを提供してもよい。実施例として、ウェアラブルシステムが、ブロック１６０６において、ウェアラブルデバイスがユーザの眼に対して低すぎると決定する場合、ウェアラブルシステムは、ユーザに、ブロック１６０８において、ユーザが適切な鼻梁パッド１５０４を利用する（例えば、いずれも以前に取り付けられていない場合、鼻梁パッドを追加する、または既存の鼻梁パッドをより大きいまたはより高い鼻梁パッドと付け替えるため）ことを示唆する通知を提供してもよい。逆に言えば、ウェアラブルデバイスが、ユーザの眼に対して高すぎると決定する場合、システムは、ユーザに、より小さい鼻梁パッドを使用する、またはパッドを完全に除去する（パッドを伴わずに装着可能であるように設計される場合）ための提案を提供してもよい。他の実施例として、ウェアラブルシステムは、ユーザに、パッド１５０２等の前額パッド、パッド１５００ａ−１５００ｃ等の背面パッドに対する変更、ウェアラブルシステムの他の調節可能コンポーネントに対する変更、ユーザがウェアラブルシステムを装着している方法に対する変更（例えば、システムをユーザに対する特定の方向に移動または回転させるための命令）を提案する、フィードバックを提供してもよい。一般に、ユーザフィードバックは、ディスプレイに対するユーザの眼の位置またはシステムによって識別される可視画像部分等の他のメトリックに基づいて、生成されてもよい。実施例として、システムが、ユーザの眼が位置合わせ体積の上方にあることを決定すると、システムは、ユーザに、位置合わせずれを補正するために、ユーザがウェアラブルデバイスをその鼻梁に沿って押し上げることを推奨してもよい。
【０２６０】
ユーザフィードバックは、任意の好適なデバイスを使用して提供されてもよい。実施例として、ユーザフィードバックは、ウェアラブルデバイス内のディスプレイまたは外部ディスプレイによって提示されるビデオを介して、またはウェアラブルデバイスまたは外部デバイスによって提示されるオーディオを介して、提供されてもよい。種々の実施形態では、ウェアラブルデバイスは、ユーザが比較的に直感的様式において適切な位置合わせを取得することを補助するための双方向ガイドを提供してもよい。実施例として、ウェアラブルデバイスは、２つの仮想標的を表示し得、一方は、ユーザの眼の位置を表し、他方は、公称位置合わせ位置を表す。次いで、ユーザがウェアラブルデバイスを移動させ、そのフィット感を調節するにつれて、ユーザは、その調節が位置合わせに影響を及ぼす程度を知覚することができ、ユーザは、迅速かつ直感的に、適切な位置合わせを達成することができる。
【０２６１】
その中でユーザフィードバックがウェアラブルデバイスの一部であるディスプレイ等の出力デバイスによって提供される、配列では、ウェアラブルデバイスは、ユーザがフィードバックを知覚することが可能であることを確実にする様式において、ユーザフィードバックを提供してもよい。実施例として、図１４の表現１４００ｄを検討する。そのような実施例では、ウェアラブルシステムは、ユーザフィードバックを、図１４の実施例１４００ｄのディスプレイの不可視の右半分とは対照的に、ユーザによって知覚される表示される画像の部分、例えば、ディスプレイの左半分の中に移動させてもよい。
【０２６２】
いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるタイプのフィードバックは、小売環境では、販売員に提供されてもよく、フィードバックは、ネットワークを経由して、販売員のコンピュータまたはモバイルデバイスに通信されてもよい。
【０２６３】
ブロック１６０８では、ウェアラブルシステムは、その出力および入力を調節し、未補正フィット感誤差を補償してもよい。いくつかの実施形態では、ブロック１６０８は、ユーザが、フィードバックに応答して、フィット感誤差を補正することに失敗した後のみ実施されてもよい。他の実施形態では、ブロック１６０８は、ユーザがフィット感誤差を補正するまで実施されてもよい。いくつかの実施形態では、ブロック１６０８は、ユーザがフィット感誤差を伴ったままウェアラブルシステムを使用し続けることを決定する度に実施されてもよい。いくつかの実施形態では、ブロック１６０８は、省略されてもよい。
【０２６４】
実施例として、ウェアラブルシステムは、ブロック１６０８において、表示される画像の一部を調節することによって（例えば、図１４に示されるタイプの位置合わせずれ誘発暗化を補償するため）、マイクロホン入力を調節する（例えば、ユーザがマイクロホンから離れすぎているとき、マイクロホン利得を上昇させる、またはユーザがマイクロホンに近すぎるとき、マイクロホン利得を低減させる）ことによって、スピーカ出力を調節することによって（例えば、ユーザが、それぞれ、ウェアラブルデバイス内のスピーカに近すぎる、またはそこから離れすぎているとき、スピーカ音量を上昇または低下させる）等、その出力および入力を調節してもよい。１つの特定の実施例として、ウェアラブルシステムは、位置合わせずれ誘発暗化を低減させる試みにおいて、図１４の部分１４０２、１４０４、または１４０８等の画像の一部の輝度を選択的に上昇させてもよい。いくつかの他の実施形態では、ウェアラブルシステムは、図１４の部分１４０６または１４１０等の画像のある部分がユーザに不可視であることを認識し得、それらの領域内における光出力を低減させ、ウェアラブルシステムによるエネルギー消費を低減させてもよい。例えば、画像の異なる部分が専用の選択的にアクティブ化される光源または光源の一部を有し得る構成では、画像の見えない部分と関連付けられた１つ以上の光源または光源の一部は、その光出力を低減またはオフにされてもよい。
（ディスプレイ位置合わせ体積を識別する実施例）
【０２６５】
図１７Ａ−１７Ｈは、ディスプレイによって投影されたライトフィールドの図と、ライトフィールドの交差部が、ディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。図１８は、ディスプレイによって投影された重複ライトフィールドの上下図と、ライトフィールドの交差部がディスプレイ位置合わせ体積を部分的に定義し得る様子とを図示する。図１７Ａ−１７Ｈおよび１８が図示するように、ディスプレイ位置合わせ体積のサイズおよび形状は、部分的に、ディスプレイ（図２のディスプレイ２２０であり得る）の幾何学形状および外部結合される光がディスプレイから外に（例えば、導波管ディスプレイから外に）伝搬する角度に依存し得る。光が出力される角度は、ディスプレイのＦＯＶを定義し得ることを理解されたい。すなわち、法線に対する角度が大きいほど、より大きいＦＯＶを提供する。いくつかの実施形態では、ディスプレイ表面は、所望のＦＯＶを提供するために十分に大きい角度を出力し得る。
【０２６６】
図１７Ａ−１７Ｈおよび１８は、導波管１７０１、内部結合要素１７０２、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）１７０４、および射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）１７０６等の要素を含む、ライトフィールドディスプレイ（図１２Ａ−１４を含む、本明細書の種々の他の図にもまた図示される、ディスプレイ表面１２０２を形成することができる）であり得る、ディスプレイ２２０を図示する。実施例として、内部結合要素１７０２は、画像源からの光を受け取り、光を導波管１７０１の中に結合することができる。導波管１７０１は、光をＯＰＥ１７０４に伝達することができ、ＯＰＥ１７０４は、瞳拡張を提供し、光をＥＰＥ１７０６に指向し得、ＥＰＥ１７０６（ディスプレイ表面１２０２上に提供されることができる）は、さらなる瞳拡張を提供し、光をユーザの眼に伝達する。ライトフィールドディスプレイおよびそのようなディスプレイのコンポーネントのさらなる実施例および詳細はまた、２０１８年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／６４２，７６１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）の少なくとも図９Ａ−９Ｃに関連して説明される。
【０２６７】
図１７Ａは、ディスプレイ２２０が光学無限遠およびディスプレイのＦＯＶの最右領域（例えば、最右ピクセル）における仮想画像コンテンツと関連付けられた光１７１０を投影する、実施例を図示する。対照的に、図１７Ｂは、ディスプレイ２２０は、ディスプレイのＦＯＶの光学無限遠および最左領域（例えば、最左ピクセル）におおけるオブジェクトと関連付けられた光１７１２を投影する、実施例を図示する。図１７Ｃは、図１７Ａの光１７１０および図１７Ｂの光１７１２の重複領域１７１４を図示する。領域１７１４は、水平位置合わせ体積であり得る。特に、ユーザの眼が、図１７Ｃの領域１７１４内に配置されると、ユーザは、オブジェクトをＦＯＶの最右領域（図１７Ａにおけるように）およびＦＯＶの最左領域（図１７Ｂにおけるように）の両方において知覚することが可能である（例えば、ディスプレイ２２０は、ユーザにそこからの光を提供することが可能である）。
【０２６８】
図１７Ｄ−Ｆは、図１７Ａ−１７Ｅのものに類似するが、垂直方向における、実施例を図示する。特に、図１７Ｄは、ディスプレイ２２０は、光学無限遠およびディスプレイのＦＯＶの最下領域（例えば、最下ピクセル）におけるオブジェクトと関連付けられた光１７１６を投影する、実施例を図示する一方、図１７Ｅは、ディスプレイ２２０は、光学無限遠およびディスプレイのＦＯＶの最上領域（例えば、最上ピクセル）におけるオブジェクトと関連付けられた光１７１８を投影する、実施例を図示する。同様に、図１７Ｆは、図１７Ｄの光１７１６および図１７Ｅの光１７１８の重複領域１７２０を図示する。領域１７２０は、垂直位置合わせ体積であり得る。特に、ユーザの眼が図１７Ｆの領域１７２０内に配置されると、ユーザは、ＦＯＶの最下領域（図１７Ｄにおけるように）およびＦＯＶの最上領域（図１７Ｅにおけるように）の両方におけるオブジェクトを知覚することが可能である（例えば、ディスプレイ２２０は、ユーザにそこからの光を提供することが可能である）。
【０２６９】
図１７Ｇおよび１７Ｈは、図１７Ｃの領域１７１４と図１７Ｆの領域１７２０の交差部（領域１７２２として）を図示する。特に、図１７Ｇは、その中でディスプレイ２２０のＦＯＶの４つの角におけるオブジェクトからの光が重複する、領域１７２２を図示する。図１７Ｈは、単に、領域１７２２の輪郭を図示する。明白となるはずであるように、ユーザの眼が、領域１７２２内に配置されると、ユーザは、ディスプレイのＦＯＶ内の任意の場所におけるオブジェクトを知覚することが可能である（例えば、ディスプレイ２２０は、ユーザにそこからの光を提供することが可能である）。いくつかの実施形態では、ディスプレイ２２０の位置合わせ体積は、それを通して、頭部搭載型ディスプレイによって提示される仮想画像コンテンツの全ピクセルを表す光が通過することが予期される、頭部搭載型ディスプレイの視認体積であると理解され得る。
【０２７０】
いくつかの実施形態では、他の属性（ディスプレイサイズ等）を一定に保持しながら、ディスプレイ２２０のＦＯＶを増加させる（水平に、垂直に、またはそれらの組み合わせにおいて）ことは、関連位置合わせ体積（例えば、水平体積１７１４、垂直体積１７２０、または組み合わせられた位置合わせ体積１７２２）を縮小する影響を有し得る。実施例として、図１７Ａ−Ｃおよび水平ＦＯＶおよび位置合わせ体積１７１４を検討する。ディスプレイ２２０の水平ＦＯＶにおける増加は、右水平縁上のオブジェクトからの光１７１０が、ディスプレイ表面１２０２（例えば、ＥＰＥ１７０６）によってより鋭角（例えば、ディスプレイ表面１２０２に対する法線からより大きい角度）で投影されることを意味する。同様に、左水平縁上のオブジェクトからの光１７１２も、より鋭角で投影される。したがって、図１７Ｃの視点では、水平位置合わせ体積１７１４の頂点は、水平ＦＯＶの増加に伴って、ディスプレイ表面１２０２に向かって移動し、それによって、体積１７１４を縮小させる。類似考慮点は、いくつかの実施形態では、垂直ＦＯＶおよび垂直位置合わせ体積および全体的ＦＯＶおよび全体的位置合わせ体積にも適用され得る。
【０２７１】
図１８は、長方形形状および特定のＦＯＶを有し得る、ディスプレイ表面１２０２、およびディスプレイによって生産された光線を含む、ディスプレイ２２０の上下図を示す。一般に、図１８のディスプレイ２２０の位置合わせ体積は、図１８の上下視点では、三角形に現れる、体積１８０２であり得る。体積１８０２は、図１７Ａ−１７Ｇに示される光によって形成される種々のライトフィールドが重複する、体積を表し得る。ユーザの眼が、体積１８０２外（例えば、体積１８０４内）に位置する場合、ディスプレイ２２０の少なくとも一部からのライトフィールドの光は、ユーザの眼に到達することができず、ＦＯＶの一部の部分的または完全暗化をもたらすであろうことを理解されたい。
【０２７２】
ディスプレイの側面図および位置合わせ体積は、図１８に示されるものとほぼ同一外観（少なくとも、長方形ディスプレイに関して）を有するであろうが、ディスプレイ２２０の図示される寸法は、その幅ではなく、ディスプレイ２２０の高さとなり、図示されるＦＯＶは、図１８に示される水平ＦＯＶではなく、垂直ＦＯＶとなるであろうことに留意されたい。したがって、体積１８０２は、実際には、略角錐形状を有し得る。他の実施形態では、ディスプレイは、円形形状、楕円形形状、自由形態形状、または任意の他の所望の形状等の非長方形形状を有してもよい。そのような実施形態では、対応する位置合わせ体積は、ライトフィールドを関連ＦＯＶに投影し、それらのライトフィールドが交差する場所（体積１８０２に対応し得る）およびライトフィールドが交差しない場所（体積１８０４に対応し得る）を識別することによって決定されてもよい。
【０２７３】
本明細書に議論されるように、角錐の「底辺」は、切頭されてもよく（適切に位置合わせされているとき、ユーザの睫毛がディスプレイに影響を及ぼさないように、ユーザの眼をディスプレイから離れるように移動させることに役立ち得る）、角錐の「上部」もまた、切頭されてもよい（そうでなければ、角錐形状の位置合わせ体積の「上部」において、急速に位置合わせ状態になったり、そこからずれたりし得る、ユーザの眼の場所決定における雑音の影響を低減させる際に有用であり得る）。「上部」は、体積１８０２の頂点に近接し、「底辺」は、導波管１７０１に近接することを理解されたい。ユーザの眼が、位置合わせ体積１８０２外の領域１８０４内に位置するとき、ユーザは、本明細書に議論されるように、ディスプレイ２２０のピクセルの一部または全部の暗化を知覚し得る（例えば、図１４参照）。
【０２７４】
一般に、位置合わせ体積は、種々の理由から、任意の数の方法において調節されてもよい（例えば、切頭または別様に低減される）。実施例として、位置合わせ体積は、体積が、ディスプレイ２２０から最小距離を有し、ユーザの睫毛または瞼がディスプレイ２２０に影響を及ぼすことを防止するように、切頭されてもよい。その結果、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステムの処理電子機器）は、少なくとも部分的に、片眼または両眼がディスプレイ２２０から最小閾値距離（例えば、最小許容可能距離）未満にあるかどうかを決定することによって、ユーザの眼が位置合わせ体積１８０２内にあるかどうかを決定するように構成されてもよい。眼が、ディスプレイから最小閾値距離未満にあると決定される場合、ディスプレイシステムは、眼が位置合わせ体積１８０２外にあって、したがって、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを意味すると本結果を解釈し得る。その結果、ディスプレイシステムは、本明細書に議論されるように、位置合わせが不適切であることを示す、フィードバックをユーザに提供してもよく、および／または位置合わせずれによって生じる表示劣化を軽減させるためのアクションを講じるように構成されてもよい。いくつかの実装では、そのような最小閾値距離は、１つ以上の寸法において変動し得る。例えば、最小閾値距離は、ディスプレイの公称位置および／または表面からの距離の関数として、ｚ−軸に沿って線形に変動し得る。
【０２７５】
眼がディスプレイ２２０から最小距離内にあるかどうかを決定することに加えて、または代替として、いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステムの処理電子機器）は、少なくとも部分的に、片眼または両眼がディスプレイ２２０からの最大閾値距離を上回るかどうかを決定することによって、ユーザの眼が位置合わせ体積１８０２内にあるかどうかを決定するように構成されてもよい。最大閾値距離は、上記の角錐１８０２の「上部」が切頭される距離に対応し得ることを理解されたい。眼が、ディスプレイからの最大閾値距離を上回ると決定される場合、ディスプレイシステムは、眼が位置合わせ体積１８０２外にあって、したがって、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを意味すると本結果を解釈し得る。その結果、ディスプレイシステムは、本明細書に議論されるように、位置合わせが不適切であることを示す、フィードバックをユーザに提供してもよく、および／または位置合わせずれによって生じる表示劣化を軽減させるためのアクションを講じるように構成されてもよい。
【０２７６】
眼がディスプレイ２２０から最小距離内にある、および／または最大距離を超えるかどうかを決定することに加えて、または代替として、ウェアラブルシステムは、ユーザの眼が、ディスプレイ位置合わせ体積と正確に重複し得ない、眼追跡体積内にある場合、ユーザの眼のみを追跡し得る、図６のカメラ３２４および光源３２６等の要素を含む、眼追跡システムを有してもよい。いくつかの実施形態では、眼追跡システムのカメラは、ディスプレイ位置合わせ体積を包含する、視野を有してもよい。したがって、ディスプレイ位置合わせ体積は、カメラの視野のサブ空間または一部と見なされ得る。ディスプレイシステムは、カメラによって結像されるとき、ユーザの眼が、そのサブ空間内にある、またはそのサブ空間から閾値距離内にあるかどうかを決定するように構成されてもよい。眼が、サブ空間内またはサブ空間から閾値距離内にある場合、ディスプレイシステムは、眼がディスプレイ位置合わせ体積内にあることを意味すると本結果を解釈し得る。眼が、サブ空間外または対象から閾値距離外にある場合、ディスプレイシステムは、眼がディスプレイ位置合わせ体積外にあることを意味すると本結果を解釈し得る。ディスプレイシステムが、眼がディスプレイ位置合わせ体積外にあることを決定する場合、ディスプレイシステムは、本明細書に議論されるように、ディスプレイおよび眼が出力のために適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに表示および提供するように構成されてもよく、および／または位置合わせずれによって生じる表示劣化を軽減させるためのアクションを講じるように構成されてもよい。
筐体位置合わせ体積およびシステム位置合わせ体積の実施例
【０２７７】
図１９Ａは、例示的筐体位置合わせ体積１９００を図示する。周囲環境からの光は、ディスプレイのフレームまたは筐体内の開口部を通して通過し、ユーザに到達する。ディスプレイのためのフレームまたは筐体は、いくつかの角度からの一部の周囲光がユーザの眼に到達しないように遮断し得ることを理解されたい。その結果、ディスプレイ位置合わせ体積と同様に、筐体位置合わせ体積１９００は、外部環境からの光を受け取り、ディスプレイの筐体またはフレームを通して利用可能な完全視野を作成するように、その中にユーザの眼が位置付けられる、空間体積を表し得る。いくつかの実施形態では、ユーザの眼の回転中心は、好ましくは、眼が外部環境からの光を完全な利用可能な視野に対応する角度で受け取るように、筐体位置合わせ体積１９００内に位置する。いくつかの実施形態では、ユーザの眼の回転中心が、筐体位置合わせ体積１９００内に位置するとき、ユーザは、彼らの周囲の世界の容認可能部分を見ることが可能である。ユーザの眼とウェアラブルシステムの適切な位置合わせ（例えば、回転中心を筐体位置合わせ体積１９００内に提供することによって）は、ユーザがその経路内の障害物を見ることが可能となるであろう、可能性を低減させることに役立ち得、ユーザに、重複し、双眼視覚を促進する、左および右視野を提供し得、および／またはより快適な視覚的体験をユーザに提供し得る。
【０２７８】
図１９Ａに示されるように、筐体位置合わせ体積１９００は、図１５Ａに関連して前述のように、ウェアラブルシステムのフレーム２３０内の開口部（またはレンズ）であり得る、筐体開口部１５１０を参照して部分的または全体的に決定されてもよい。筐体位置合わせ体積１９００は、実施例として、筐体開口部１５１０の形状およびサイズによって定義された底辺を伴う、円錐状形状を有してもよい。筐体開口部１５１０の最近傍の円錐状形状の部分および筐体開口部１５１０から最も遠い部分は、切頭されてもよく（例えば、筐体位置合わせ体積１９００から除外される）、これは、適切に位置合わせされているとき、ユーザの睫毛がディスプレイに影響を及ぼさないように、ユーザの眼をディスプレイおよび筐体開口部１５１０から離れるように移動させることに役立ち得、かつそうでなければ、円錐形状の位置合わせ体積の「上部」における小体積内で急速に位置合わせ状態になったり、そこからずれたりし得る、ユーザの眼の場所決定における雑音の影響を低減させることに役立ち得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、ユーザの眼（例えば、眼の回転中心）が筐体位置合わせ体積１９００内にあるかどうかを決定し、ユーザの眼が位置合わせ体積１９００外にある場合、位置合わせずれの通知を提供するように構成されてもよい。
【０２７９】
図１９Ｂは、図１９００の筐体位置合わせ体積１９００（筐体開口部１５１０と関連付けられる）上に重畳される、図１３Ａのディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａ（ディスプレイ表面１２０２と関連付けられる）を図示する。少なくともいくつかの実施形態では、ユーザの眼の回転中心が、図１９Ａの筐体位置合わせ体積１９００および図１３Ａのディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａ（または本明細書で議論される他のディスプレイ位置合わせ体積のいずれか）等のディスプレイ位置合わせ体積の両方内に位置することが望ましくあり得る。ユーザの眼が、筐体およびディスプレイ位置合わせ体積の両方内に位置するとき、ユーザは、画像情報をディスプレイデバイスから受け取ることが可能である（ディスプレイデバイスによって提供される完全視野を伴う）一方、また、筐体によって提供される外部環境の完全視野を視認することも可能であり得る。
【０２８０】
図１９Ｃは、組み合わせられた位置合わせ体積１９０２内の全点が筐体およびディスプレイ位置合わせ体積の両方内（例えば、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａおよび筐体位置合わせ体積１９００内）にある、組み合わせられた位置合わせ体積１９０２の実施例を図示する。図１９Ｂおよび１９Ｃに示されるように、少なくともいくつかの実施形態では、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａは、概して、筐体位置合わせ体積１９００より小さくあり得る（例えば、筐体位置合わせ体積１９００は、ディスプレイ位置合わせ体積１３０２ａの角においてのみより小さくあり得る）。そのような実施形態では、組み合わせられた位置合わせ体積１９０２は、図１９Ｃに図示されるように、丸みを帯びた角を有する切頭角錐に類似する、形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、ユーザの眼（例えば、眼の回転中心）が、筐体位置合わせ体積１９００、ディスプレイ位置合わせ体積１２０４、または筐体位置合わせ体積１９００およびディスプレイ位置合わせ体積１２０４の両方内にあるかどうかを決定するように構成されてもよい。ユーザの眼が、分析されている特定の体積外にある場合、ディスプレイシステムは、ユーザの眼が分析されている位置合わせ体積（例えば、筐体位置合わせ体積１９００、ディスプレイ位置合わせ体積１２０４、または筐体位置合わせ体積１９００、ディスプレイ位置合わせ体積１２０４の両方）外にある場合の位置合わせずれの通知を提供するように構成されてもよい。
【０２８１】
例えば、いくつかの実施形態では、筐体位置合わせ体積１９００およびディスプレイ位置合わせ体積１２０４によって定義された組み合わせられた重複位置合わせ体積は、ユーザの眼が本組み合わせられた位置合わせ体積内にあるかどうかを決定するために分析されてもよい。いくつかの実施形態では、これは、外側筐体とも称され得る、筐体の位置合わせまたは視認体積の一部またはサブ空間であると理解され得る。ディスプレイシステムは、ユーザの眼が本サブ空間（またはサブ空間外の容認可能閾値距離）内にあるかどうかを決定するように構成されてもよい。ディスプレイシステムが、眼の位置がディスプレイの外側筐体の視認体積のサブ空間外の閾値距離を上回ることを決定する場合、ディスプレイおよび眼が適切に位置合わせされていないことを示す、フィードバックをユーザに提供してもよい。
（周囲環境内のオブジェクトを検出するためのコンピュータビジョン）
【０２８２】
上記に議論されるように、ディスプレイシステムは、ユーザを囲繞する環境内のオブジェクトまたはその性質を検出するように構成されてもよい。検出は、本明細書に議論されるように、種々の環境センサ（例えば、カメラ、オーディオセンサ、温度センサ等）を含む、種々の技法を使用して遂行されてもよい。
【０２８３】
いくつかの実施形態では、環境内に存在するオブジェクトは、コンピュータビジョン技法を使用して、検出されてもよい。例えば、本明細書に開示されるように、ディスプレイシステムの前向きに面したカメラは、周囲環境を結像するように構成されてもよく、ディスプレイシステムは、画像分析を画像上で実施し、周囲環境内のオブジェクトの存在を決定するように構成されてもよい。ディスプレイシステムは、外向きに面した結像システムによって入手された画像を分析し、場面再構成、イベント検出、ビデオ追跡、オブジェクト認識、オブジェクト姿勢推定、学習、インデックス化、運動推定、または画像復元等を実施してもよい。他の実施例として、ディスプレイシステムは、顔および／または眼認識を実施し、ユーザの視野内の顔および／またはヒトの眼の存在および場所を決定するように構成されてもよい。１つ以上のコンピュータビジョンアルゴリズムが、これらのタスクを実施するために使用されてもよい。コンピュータビジョンアルゴリズムの非限定的実施例は、スケール不変特徴変換（ＳＩＦＴ）、スピードアップロバスト特徴（ＳＵＲＦ）、配向ＦＡＳＴおよび回転ＢＲＩＥＦ（ＯＲＢ）、バイナリロバスト不変スケーラブルキーポイント（ＢＲＩＳＫ）、高速網膜キーポイント（ＦＲＥＡＫ）、Ｖｉｏｌａ−Ｊｏｎｅｓアルゴリズム、Ｅｉｇｅｎｆａｃｅｓアプローチ、Ｌｕｃａｓ−Ｋａｎａｄｅアルゴリズム、Ｈｏｒｎ−Ｓｃｈｕｎｋアルゴリズム、Ｍｅａｎ−ｓｈｉｆｔアルゴリズム、視覚的同時位置推定およびマッピング（ｖＳＬＡＭ）技法、シーケンシャルベイズ推定器（例えば、カルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ等）、バンドル調節、適応閾値化（および他の閾値化技法）、反復最近傍点（ＩＣＰ）、セミグローバルマッチング（ＳＧＭ）、セミグローバルブロックマッチング（ＳＧＢＭ）、特徴点ヒストグラム、種々の機械学習アルゴリズム（例えば、サポートベクトルマシン、ｋ最近傍アルゴリズム、単純ベイズ、ニューラルネットワーク（畳み込みまたは深層ニューラルネットワークを含む）、または他の教師あり／教師なしモデル等）等を含む。
【０２８４】
これらのコンピュータビジョン技法のうちの１つ以上のものはまた、他の環境センサ（例えば、マイクロホン等）から入手されたデータと併用され、センサによって検出されたオブジェクトの種々の性質を検出および決定してもよい。
【０２８５】
本明細書に議論されるように、周囲環境内のオブジェクトは、１つ以上の基準に基づいて、検出されてもよい。ディスプレイシステムが、コンピュータビジョンアルゴリズムを使用して、または１つ以上のセンサアセンブリ（ディスプレイシステムの一部である場合とそうではない場合がある）から受信されたデータを使用して、周囲環境内の基準の存在または不在を検出するとき、ディスプレイシステムは、次いで、オブジェクトの存在を信号伝達してもよい。
（機械学習）
【０２８６】
種々の機械学習アルゴリズムは、周囲環境内のオブジェクトの存在を識別するように学習するために使用されてもよい。いったん訓練されると、機械学習アルゴリズムは、ディスプレイシステムによって記憶されてもよい。機械学習アルゴリズムのいくつかの実施例は、教師ありまたは教師なし機械学習アルゴリズムを含み得、回帰アルゴリズム（例えば、通常の最小２乗回帰等）、インスタンスベースのアルゴリズム（例えば、学習ベクトル量子化等）、決定ツリーアルゴリズム（例えば、分類および回帰ツリー等）、ベイズアルゴリズム（例えば、単純ベイズ等）、クラスタリングアルゴリズム（例えば、ｋ−平均クラスタリング等）、関連付けルール学習アルゴリズム（例えば、アプリオリアルゴリズム等）、人工ニューラルネットワークアルゴリズム（例えば、Ｐｅｒｃｅｐｔｒｏｎ等）、深層学習アルゴリズム（例えば、Ｄｅｅｐ  Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ、すなわち、深層ニューラルネットワーク等）、次元削減アルゴリズム（例えば、主成分分析等）、アンサンブルアルゴリズム（例えば、Ｓｔａｃｋｅｄ  Ｇｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ等）、および／または他の機械学習アルゴリズムを含む。いくつかの実施形態では、個々のモデルは、個々のデータセットのためにカスタマイズされてもよい。例えば、ウェアラブルデバイスは、ベースモデルを生成または記憶してもよい。ベースモデルは、開始点として使用され、データタイプ（例えば、特定のユーザ）、データセット（例えば、取得される付加的画像のセット）、条件付き状況、または他の変形例に特有の付加的モデルを生成してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、複数の技法を利用して、集約されたデータの分析のためのモデルを生成するように構成されることができる。他の技法は、事前に定義された閾値またはデータ値を使用することを含んでもよい。
【０２８７】
オブジェクトを検出するための基準は、１つ以上の閾値条件を含んでもよい。環境センサによって入手されたデータの分析が、閾値条件に達したことを示す場合、ディスプレイシステムは、周囲環境内のオブジェクトの存在の検出を示す信号を提供してもよい。閾値条件は、定量的および／または定質的測定値を伴ってもよい。例えば、閾値条件は、反射および／またはオブジェクトが環境内に存在する可能性と関連付けられたスコアまたはパーセンテージを含んでもよい。ディスプレイシステムは、環境センサのデータから計算されるスコアと閾値スコアを比較してもよい。スコアが、閾値レベルより高い場合、ディスプレイシステムは、反射および／またはオブジェクトの存在を検出し得る。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムは、スコアが閾値より低い場合、環境内のオブジェクトの存在を信号伝達してもよい。いくつかの実施形態では、閾値条件は、ユーザの感情状態および／またはユーザの周囲環境との相互作用に基づいて決定されてもよい。
【０２８８】
いくつかの実施形態では、閾値条件、機械学習アルゴリズム、またはコンピュータビジョンアルゴリズムは、具体的コンテキストのために特殊化されてもよい。例えば、診断コンテキストでは、コンピュータビジョンアルゴリズムは、刺激に対するある応答を検出するために特殊化されてもよい。別の実施例として、ディスプレイシステムは、本明細書に議論されるように、顔認識アルゴリズムおよび／またはイベントトレーシングアルゴリズムを実行し、刺激に対するユーザの反応を感知してもよい。
【０２８９】
本明細書に説明される、および／または添付される図に描写されるプロセス、方法、およびアルゴリズムはそれぞれ、具体的かつ特定のコンピュータ命令を実行するように構成される、１つ以上の物理的コンピューティングシステム、ハードウェアコンピュータプロセッサ、特定用途向け回路、および／または電子ハードウェアによって実行される、コードモジュールにおいて具現化され、それによって完全または部分的に自動化され得ることを理解されたい。例えば、コンピューティングシステムは、具体的コンピュータ命令とともにプログラムされた汎用コンピュータ（例えば、サーバ）または専用コンピュータ、専用回路等を含むことができる。コードモジュールは、実行可能プログラムにコンパイルおよびリンクされ得る、動的リンクライブラリ内にインストールされ得る、または解釈されるプログラミング言語において書き込まれ得る。いくつかの実装では、特定の動作および方法が、所与の機能に特有の回路によって実施され得る。
【０２９０】
さらに、本開示の機能性のある実施形態は、十分に数学的、コンピュータ的、または技術的に複雑であるため、（適切な特殊化された実行可能命令を利用する）特定用途向けハードウェアまたは１つまたはそれを上回る物理的コンピューティングデバイスは、例えば、関与する計算の量または複雑性に起因して、または結果を実質的にリアルタイムで提供するために、機能性を実施する必要があり得る。例えば、ビデオは、多くのフレームを含み、各フレームは、数百万のピクセルを有し得、具体的にプログラムされたコンピュータハードウェアは、商業的に妥当な時間量において所望の画像処理タスクまたは用途を提供するようにビデオデータを処理する必要がある。
【０２９１】
コードモジュールまたは任意のタイプのデータは、ハードドライブ、ソリッドステートメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、光学ディスク、揮発性または不揮発性記憶装置、同一物の組み合わせ、および／または同等物を含む、物理的コンピュータ記憶装置等の任意のタイプの非一過性コンピュータ可読媒体上に記憶され得る。いくつかの実施形態において、不揮発性コンピュータ可読媒体は、ローカル処理およびデータモジュール（１４０）、遠隔処理モジュール（１５０）、および遠隔データリポジトリ（１６０）のうちの１つ以上の一部であり得る。本方法およびモジュール（またはデータ）はまた、無線ベースおよび有線／ケーブルベースの媒体を含む、種々のコンピュータ可読伝送媒体上で生成されたデータ信号として（例えば、搬送波または他のアナログまたはデジタル伝搬信号の一部として）伝送され得、種々の形態（例えば、単一または多重化アナログ信号の一部として、または複数の離散デジタルパケットまたはフレームとして）をとり得る。開示されるプロセスまたはプロセスステップの結果は、任意のタイプの非一過性有形コンピュータ記憶装置内に持続的または別様に記憶され得る、またはコンピュータ可読伝送媒体を介して通信され得る。
【０２９２】
本明細書に説明される、および／または添付される図に描写されるフロー図における任意のプロセス、ブロック、状態、ステップ、または機能性は、プロセスにおいて具体的機能（例えば、論理または算術）またはステップを実装するための１つまたはそれを上回る実行可能命令を含む、コードモジュール、セグメント、またはコードの一部を潜在的に表すものとして理解されたい。種々のプロセス、ブロック、状態、ステップ、または機能性は、組み合わせられる、再配列される、追加される、削除される、修正される、または別様に本明細書に提供される例証的実施例から変更されることができる。いくつかの実施形態では、付加的または異なるコンピューティングシステムまたはコードモジュールが、本明細書に説明される機能性のいくつかまたは全てを実施し得る。本明細書に説明される方法およびプロセスはまた、任意の特定のシーケンスに限定されず、それに関連するブロック、ステップ、または状態は、適切な他のシーケンスで、例えば、連続して、並行して、またはある他の様式で実施されることができる。タスクまたはイベントが、開示される例示的実施形態に追加される、またはそれから除去され得る。さらに、本明細書に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、例証を目的とし、全ての実装においてそのような分離を要求するものとして理解されるべきではない。説明されるプログラムコンポーネント、方法、およびシステムは、概して、単一のコンピュータ製品においてともに統合される、または複数のコンピュータ製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。
（他の考慮点）
【０２９３】
本明細書に説明される、および／または添付される図に描写されるプロセス、方法、およびアルゴリズムはそれぞれ、具体的かつ特定のコンピュータ命令を実行するように構成される、１つ以上の物理的コンピューティングシステム、ハードウェアコンピュータプロセッサ、特定用途向け回路、および／または電子ハードウェアによって実行される、コードモジュールにおいて具現化され、それによって完全または部分的に自動化され得る。例えば、コンピューティングシステムは、具体的コンピュータ命令とともにプログラムされた汎用コンピュータ（例えば、サーバ）または専用コンピュータ、専用回路等を含んでもよい。コードモジュールは、実行可能プログラムにコンパイルおよびリンクされ得る、動的リンクライブラリ内にインストールされ得る、または解釈されるプログラミング言語において書き込まれ得る。いくつかの実装では、特定の動作および方法が、所与の機能に特有の回路によって実施され得る。
【０２９４】
さらに、本開示の機能性のある実装は、十分に数学的、コンピュータ的、または技術的に複雑であるため、（適切な特殊化された実行可能命令を利用する）特定用途向けハードウェアまたは１つまたはそれを上回る物理的コンピューティングデバイスは、例えば、関与する計算の量または複雑性に起因して、または結果を実質的にリアルタイムで提供するために、機能性を実施する必要があり得る。例えば、動画またはビデオは、多くのフレームを含み、各フレームは、数百万のピクセルを有し得、具体的にプログラムされたコンピュータハードウェアは、商業的に妥当な時間量において所望の画像処理タスクまたは用途を提供するようにビデオデータを処理する必要がある。
【０２９５】
コードモジュールまたは任意のタイプのデータは、ハードドライブ、ソリッドステートメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、光学ディスク、揮発性または不揮発性記憶装置、同一物の組み合わせ、および／または同等物を含む、物理的コンピュータ記憶装置等の任意のタイプの非一過性コンピュータ可読媒体上に記憶され得る。本方法およびモジュール（またはデータ）はまた、無線ベースおよび有線／ケーブルベースの媒体を含む、種々のコンピュータ可読伝送媒体上で生成されたデータ信号として（例えば、搬送波または他のアナログまたはデジタル伝搬信号の一部として）伝送され得、種々の形態（例えば、単一または多重化アナログ信号の一部として、または複数の離散デジタルパケットまたはフレームとして）をとり得る。開示されるプロセスまたはプロセスステップの結果は、任意のタイプの非一過性有形コンピュータ記憶装置内に持続的または別様に記憶され得る、またはコンピュータ可読伝送媒体を介して通信され得る。
【０２９６】
本明細書に説明される、および／または添付される図に描写されるフロー図における任意のプロセス、ブロック、状態、ステップ、または機能性は、プロセスにおいて具体的機能（例えば、論理または算術）またはステップを実装するための１つまたはそれを上回る実行可能命令を含む、コードモジュール、セグメント、またはコードの一部を潜在的に表すものとして理解されたい。種々のプロセス、ブロック、状態、ステップ、または機能性は、組み合わせられる、再配列される、追加される、削除される、修正される、または別様に本明細書に提供される例証的実施例から変更されてもよい。いくつかの実施形態では、付加的または異なるコンピューティングシステムまたはコードモジュールが、本明細書に説明される機能性のいくつかまたは全てを実施し得る。本明細書に説明される方法およびプロセスはまた、任意の特定のシーケンスに限定されず、それに関連するブロック、ステップ、または状態は、適切な他のシーケンスで、例えば、連続して、並行して、またはある他の様式で実施されることができる。タスクまたはイベントが、開示される例示的実施形態に追加される、またはそれから除去され得る。さらに、本明細書に説明される実装における種々のシステムコンポーネントの分離は、例証を目的とし、全ての実装においてそのような分離を要求するものとして理解されるべきではない。説明されるプログラムコンポーネント、方法、およびシステムは、概して、単一のコンピュータ製品においてともに統合される、または複数のコンピュータ製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。多くの実装変形例が、可能である。
【０２９７】
本プロセス、方法、およびシステムは、ネットワーク（または分散）コンピューティング環境において実装され得る。ネットワーク環境は、企業全体コンピュータネットワーク、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、クラウドコンピューティングネットワーク、クラウドソースコンピューティングネットワーク、インターネット、およびワールドワイドウェブを含む。ネットワークは、有線または無線ネットワークまたは任意の他のタイプの通信ネットワークであり得る。
【０２９８】
本開示のシステムおよび方法は、それぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されない。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用され得る、または種々の方法で組み合わせられ得る。全ての可能な組み合わせおよび副次的組み合わせが、本開示の範囲内に該当することが意図される。本開示に説明される実装の種々の修正が、当業者に容易に明白であり得、本明細書に定義される一般原理は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、他の実装に適用され得る。したがって、請求項は、本明細書に示される実装に限定されることを意図されず、本明細書に開示される本開示、原理、および新規の特徴と一貫する最も広い範囲を与えられるべきである。
【０２９９】
別個の実装の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実装における組み合わせにおいて実装されてもよい。逆に、単一の実装の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実装において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されてもよい。さらに、特徴がある組み合わせにおいて作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから削除されてもよく、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴のグループも、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
【０３００】
とりわけ、「〜できる（ｃａｎ）」、「〜し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「〜し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「〜し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、および同等物等、本明細書で使用される条件文は、別様に具体的に記載されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態がある特徴、要素、またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることが意図される。したがって、そのような条件文は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つまたはそれを上回る実施形態に対していかようにも要求されること、または１つまたはそれを上回る実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるべきかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを示唆することを意図されない。用語「〜を備える」、「〜を含む」、「〜を有する」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、その包括的意味において使用され（およびその排他的意味において使用されず）、したがって、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」は、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味する。加えて、本願および添付される請求項で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つ以上の」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。
【０３０１】
本明細書で使用されるように、項目のリスト「〜のうちの少なくとも１つ」を指す語句は、単一の要素を含む、それらの項目の任意の組み合わせを指す。ある実施例として、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、およびＡ、Ｂ、およびＣを網羅することが意図される。語句「Ｘ、Ｙ、およびＺのうちの少なくとも１つ」等の接続文は、別様に具体的に記載されない限り、概して、項目、用語等がＸ、Ｙ、またはＺのうちの少なくとも１つであり得ることを伝えるために使用されるような文脈で別様に理解される。したがって、そのような接続文は、概して、ある実施形態が、Ｘのうちの少なくとも１つ、Ｙのうちの少なくとも１つ、およびＺのうちの少なくとも１つがそれぞれ存在するように要求することを示唆することを意図されない。
【０３０２】
同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示される特定の順序で、または連続的順序で実施される、または全ての図示される動作が実施される必要はないと認識されるべきである。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つ以上の例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれてもよい。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施されてもよい。加えて、動作は、他の実装において再配列される、または再順序付けられ得る。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実装における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実装におけるそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品においてともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。いくつかの場合では、請求項に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成し得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１７Ｇ】
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【図１７Ｈ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【国際調査報告】
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