(57)【要約】  ヘッドマウントデバイス内のレンズモジュールは、流体充填チャンバと、流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する半剛性レンズ素子と、半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、を含み得る。半剛性レンズ素子は、レンズ素子が第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿って湾曲しているとき、第１の軸に沿って剛性になり得る。半剛性レンズ素子の周辺部の周りに均等に分配された６個のアクチュエータを使用して、半剛性レンズ素子の曲率を制御することができる。半剛性レンズ素子は、最初は、平面状であっても、又は非平面状であってもよい。例えば、半剛性レンズ素子は、最初は、球面状の凸面及び球面状の凹面を有してもよい。調整可能な球面レンズをレンズモジュールに組み込んで、半剛性レンズ素子から寄生球面レンズ度数を相殺してもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、第１及び第２の流体充填チャンバ並びに第１及び第２の可撓性膜を含むレンズモジュールと、
前記レンズモジュールを制御して、前記第１の可撓性膜の曲率及び前記第２の可撓性膜の曲率を調節するように構成された制御回路と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記制御回路は、前記第１の流体充填チャンバ内の第１の量の流体と、前記第２の流体充填チャンバ内の第２の量の流体と、を制御して、前記第１の可撓性膜の前記曲率及び前記第２の可撓性膜の前記曲率を調節するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の可撓性膜は、第１の可変剛性プロファイルを有し、前記第２の可撓性膜は、前記第１の可変剛性プロファイルとは異なる第２の可変剛性プロファイルを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の可撓性膜は、可変厚さを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の可撓性膜は、前記第１の可撓性膜の弾性率を変動させる表面レリーフを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の可撓性膜は、異方性材料から形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記レンズモジュールは、前記第１の流体充填チャンバと前記第２の流体充填チャンバとの間に剛性ディバイダを含み、前記第１の流体充填チャンバは、前記剛性ディバイダ及び前記第１の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されており、前記第２の流体充填チャンバは、前記剛性ディバイダ及び前記第２の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記レンズモジュールは、剛性レンズ素子を含み、前記第１の可撓性膜は、前記第１の流体充填チャンバと前記第２の流体充填チャンバとの間に介在しており、前記第１の流体充填チャンバは、前記剛性レンズ素子及び前記第１の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されており、前記第２の流体充填チャンバは、前記第１の可撓性膜及び前記第２の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記レンズモジュールは、前記第１の可撓性膜の周辺部の周りのアクチュエータを更に含み、前記制御回路は、前記アクチュエータを制御して、前記第１の可撓性膜の形状を動的に調節するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、周辺部を有する可撓性レンズ素子、及び前記可撓性レンズ素子の前記周辺部の周りの複数のアクチュエータを含む、レンズモジュールと、
前記複数のアクチュエータを制御して、前記可撓性レンズ素子を動的に調節するように構成された制御回路と、
を備える、システム。
【請求項１１】
各アクチュエータは、前記可撓性レンズ素子を、前記可撓性レンズ素子の中心から離れて半径方向外側に引っ張り続けるように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
視線情報を取得するように構成された視線検出センサを更に備え、前記制御回路は、前記視線情報に基づいて前記アクチュエータを制御するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、前記レンズモジュールは、第１及び第２の可撓性膜を含み、前記第１の可撓性膜は、第１の可変剛性プロファイルを有し、前記第２の可撓性膜は、前記第１の可変剛性プロファイルとは異なる第２の可変剛性プロファイルを有する、レンズモジュールと、
を備える、システム。
【請求項１４】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、流体充填チャンバ、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する半剛性レンズ素子、及び前記半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータ、を含む、レンズモジュールと、
を備える、システム。
【請求項１５】
前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を更に含み、前記流体充填チャンバを充填する流体は、前記半剛性レンズ素子と前記剛性レンズ素子との間に介在しており、前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定するレンズモジュール支持構造体を更に含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を更に含み、前記剛性レンズ素子及び前記半剛性レンズ素子は、前記半剛性レンズ素子が前記少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されていない第１の状態では平行であり、前記剛性レンズ素子及び前記半剛性レンズ素子は、第２の状態はで平行ではなく、前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記第２の状態では前記半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を更に含み、前記レンズモジュールは、調整可能な球面レンズを更に含み、前記剛性レンズ素子は、前記調整可能な球面レンズと前記半剛性レンズ素子との間に介在している、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記半剛性レンズ素子は、前記半剛性レンズ素子が前記少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されていない第１の状態では平面状である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記半剛性レンズ素子は、前記少なくとも１つのアクチュエータによって前記半剛性レンズ素子が屈曲されていない第１の状態では球面状の凸面及び球面状の凹面を有し、前記レンズモジュールは、前記半剛性レンズ素子が前記少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されている第２の状態では、前記半剛性レンズ素子によって生成された寄生球面レンズ度数を相殺するように構成された調整可能な球面レンズを更に含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記半剛性レンズ素子の周辺部の周りに均等に分配された６個のアクチュエータを含み、前記レンズモジュールは、前記半剛性レンズ素子の前記周辺部の周りに延びる負荷拡散リングを更に含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
前記半剛性レンズ素子は、２ＧＰａを超えるヤング率を有する材料から形成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、調節可能な厚さを有する液体充填間隙によって分離された第１及び第２のレンズ素子を含む、レンズモジュールと、
を備える、システム。
【請求項２３】
前記レンズモジュールは、
前記第１のレンズ素子と前記ディスプレイとの間に介在している部分反射ミラーと、
１／４波長板であって、前記第２のレンズ素子は、前記１／４波長板と前記液体充填間隙との間に介在している、１／４波長板と、
反射型偏光子であって、前記１／４波長板は、前記反射型偏光子と前記第２のレンズ素子との間に介在している、反射型偏光子と、
を更に含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１及び第２のレンズ素子は、カタディオプトリックレンズを形成し、前記カタディオプトリックレンズは、前記液体充填間隙の前記調節可能な厚さに依存する厚さを有する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記液体充填間隙を充填する流体を保持するリザーバと、
前記液体充填間隙内の液体の量を制御するポンプと、
前記第１のレンズ素子を前記第２のレンズ素子に向かって付勢する付勢構成要素と、
を更に備える、請求項２２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、概して、電子デバイスに関し、より詳細には、装着型電子デバイスシステムに関する。
本出願は、２０１９年７月２３日に出願された米国非仮特許出願第１６／５２０，２００号、２０１９年３月８日に出願された米国仮特許出願第６２／８１５，７９３号、及び２０１８年９月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／７３４，６１０号の優先権を主張するものであり、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
電子デバイスは、ユーザによって装着されるように構成されることがある。例えば、ヘッドマウントデバイスには、デバイスをユーザの頭部に装着することを可能にするヘッドマウント構造体が設けられている。ヘッドマウントデバイスは、レンズを有する光学システムを含んでもよい。レンズは、デバイス内のディスプレイがユーザに視覚コンテンツを提示することを可能にする。
【０００３】
ヘッドマウントデバイスは典型的には、一定の形状及び特性を有するレンズを備える。注意を払わないと、この種類のレンズは、ヘッドマウントデバイスの各ユーザにコンテンツを最適に提示するように調節することは困難な場合がある。
【発明の概要】
【０００４】
ヘッドマウントデバイスは、ユーザにコンテンツを表示するディスプレイを有することができる。デバイス内のヘッドマウント支持構造体は、ユーザの頭部にディスプレイを支持する。
【０００５】
ヘッドマウントデバイスは、それぞれの左右のレンズと、ディスプレイのそれぞれの左右の部分を有し得る。左レンズは、ディスプレイの左部分からの画像を左アイボックスに向けることができ、右レンズはディスプレイの右部分からの画像を右アイボックスに向けることができる。
【０００６】
ヘッドマウントデバイス内のレンズモジュールは、調節可能な厚さを有する液体充填間隙によって分離された第１及び第２のレンズ素子を含んでもよい。ポンプ又は他の構成要素は、液体リザーバから液体充填間隙にどれだけの液体が流入させるかを制御することができる。第１及び第２のレンズ素子は、液体充填間隙の調節可能な厚さに依存する厚さを有するカタディオプトリックレンズを形成することができる。
【０００７】
ヘッドマウントデバイス内のレンズモジュールは、第１及び第２の流体充填チャンバと、第１及び第２の可撓性膜と、を含み得る。ヘッドマウントデバイス内の制御回路は、第１の流体充填チャンバ内の第１の量の流体と、第２の流体充填チャンバ内の第２の量の流体と、を制御して、第１の可撓性膜の曲率及び第２の可撓性膜の曲率を調節することができる。第１の可撓性膜と第２の可撓性膜とは、異なる可変剛性プロファイルを有してもよい。可変剛性プロファイルは、可変厚さを有する可撓性膜が、可撓性膜の弾性率を変動させる表面レリーフを有する、又は異方性材料から形成される、結果であり得る。
【０００８】
ヘッドマウントデバイス内のレンズモジュールは、周辺部を有する可撓性レンズ素子と、可撓性レンズ素子の周辺部の周りの複数のアクチュエータと、を含み得る。ヘッドマウントデバイス内の制御回路は、複数のアクチュエータを制御して、可撓性レンズ素子を動的に調節することができる。各アクチュエータは、可撓性レンズ素子を、可撓性レンズ素子の中心から離れて半径方向外側に引っ張り続けることができ、あるいは可撓性レンズ素子の周辺部を屈曲又は圧縮することができる。アクチュエータは、圧電アクチュエータであってもよく、又はボイスコイルアクチュエータであってもよい。
【０００９】
場合によっては、レンズモジュールは、流体充填チャンバと、流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する半剛性レンズ素子と、半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、を含んでもよい。レンズ素子が第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿って湾曲している場合であっても、第１の軸に沿って可撓性を維持するエラストマーレンズ素子とは対照的に、半剛性レンズ素子は、レンズ素子が第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿って湾曲しているときに、第１の軸に沿って剛性になり得る。半剛性レンズ素子の周辺部の周りに均等に分配された６個のアクチュエータを使用して、半剛性レンズ素子の曲率を制御することができる。半剛性レンズ素子は、最初は、平面状であってもよく、又は非平面状であってもよい。例えば、半剛性レンズ素子は、最初は、球面状の凸面及び球面状の凹面を有してもよい。調整可能な球面レンズをレンズモジュールに組み込んで、半剛性レンズ素子から寄生球面レンズ度数を相殺してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る、ヘッドマウントディスプレイデバイスなどの例示的な電子デバイスの模式図である。
【図２】一実施形態に係る、例示的なヘッドマウントデバイスの平面図である。
【図３】一実施形態に係る、ディスプレイ部分から光を受光するカタディオプトリックレンズを有する例示的なヘッドマウントデバイスの側断面図である。
【図４Ａ】一実施形態に係る、変動可能な厚さを有する流体充填間隙によって分離された２つのレンズ素子を含むカタディオプトリックレンズを有する例示的なヘッドマウントデバイスの側断面図である。
【図４Ｂ】一実施形態に係る、変動可能な厚さを有する流体充填間隙によって分離された２つのレンズ素子を含むカタディオプトリックレンズを有する例示的なヘッドマウントデバイスの側断面図である。
【図５Ａ】一実施形態に係る、それぞれのエラストマー膜の形状を制御する２つの流体充填チャンバを含むヘッドマウントデバイス用の例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図５Ｂ】一実施形態に係る、それぞれのエラストマー膜の形状を制御する２つの流体充填チャンバを含むヘッドマウントデバイス用の例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図６】一実施形態に係る、曲率を有する剛性の色補正されたレンズ素子によって分離された２つの流体充填チャンバを含むヘッドマウントデバイス用の例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図７Ａ】一実施形態に係る、異なる種類の流体が充填された２つの流体充填チャンバを含むヘッドマウントデバイス用の例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図７Ｂ】一実施形態に係る、異なる種類の流体が充填された２つの流体充填チャンバを含むヘッドマウントデバイス用の例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図８】一実施形態に係る、アイボックスに面する曲率を有する剛性レンズ素子を含むヘッドマウントデバイス用の例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図９】一実施形態に係る、変動可能な圧力空気充填チャンバを含むヘッドマウントデバイス用の例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図１０Ａ】一実施形態に係る、動的な剛性の調整のために制御されるアクチュエータに取り付けられた例示的なエラストマー膜の側断面図である。
【図１０Ｂ】一実施形態に係る、アクチュエータがどのように動的な剛性の調整を実行するかを示す、図１０Ａのエラストマー膜の平面図である。
【図１０Ｃ】一実施形態に係る、アクチュエータがどのように動的な剛性の調整を実行するかを示す、図１０Ａのエラストマー膜の平面図である。
【図１１Ａ】一実施形態に係る、縁部屈曲のために制御されるアクチュエータを含む、例示的なエラストマー膜の平面図である。
【図１１Ｂ】一実施形態に係る、圧電アクチュエータがどのようにエラストマー膜の形状を制御し得るかを示す、図１１Ａのエラストマー膜の側断面図である。
【図１１Ｃ】一実施形態に係る、圧電アクチュエータがどのようにエラストマー膜の形状を制御し得るかを示す、図１１Ａのエラストマー膜の側断面図である。
【図１２Ａ】一実施形態に係る、縁部圧縮のために制御されるボイスコイルアクチュエータを含む例示的なエラストマー膜の平面図である。
【図１２Ｂ】一実施形態に係る、ボイスコイルアクチュエータがどのようにエラストマー膜の形状を制御し得るかを示す、図１２Ａのエラストマー膜の側断面図である。
【図１２Ｃ】一実施形態に係る、ボイスコイルアクチュエータがどのようにエラストマー膜の形状を制御し得るかを示す、図１２Ａのエラストマー膜の側断面図である。
【図１３】一実施形態に係る、エラストマー膜と剛性レンズ素子との間に剛性構造体を有する例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図１４】一実施形態に係る、２つのエラストマー膜の間に剛性部分を有する例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図１５】一実施形態に係る、調整可能な半剛性レンズ素子を有する例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図１６】一実施形態に係る、アクチュエータがどのようにレンズ素子の周辺部の周りに均等に分配され得るかを示す、調整可能な半剛性レンズ素子の平面図である。
【図１７】一実施形態に係る、調整可能な非平面状の半剛性レンズ素子と調整可能な球面レンズとを有する例示的なレンズモジュールの側断面図である。
【図１８Ａ】一実施形態に係る、屈曲していない状態にある図１７の調整可能な非平面状の半剛性レンズ素子の斜視図である。
【図１８Ｂ】一実施形態に係る、屈曲状態にある図１７の調整可能な非平面状の半剛性レンズ素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
電子デバイスは、コンテンツをユーザに提示するためのディスプレイ及び他の構成要素を含むことができる。電子デバイスは、装着型電子デバイスであってもよい。ヘッドマウントデバイスなどの装着型電子デバイスは、ヘッドマウントデバイスをユーザの頭部に装着することを可能にするヘッドマウント支持構造体を有してもよい。
【００１２】
ヘッドマウントデバイスは、ユーザに視覚コンテンツを表示するための１つ以上のディスプレイパネル（ディスプレイ）から形成されたディスプレイを含んでもよい。レンズシステムを使用して、ユーザがディスプレイに焦点を合わせて、視覚コンテンツを見ることを可能にすることができる。レンズシステムは、ユーザの左眼と位置合わせされた左レンズモジュールと、ユーザの右眼と位置合わせされた右レンズモジュールと、を有することができる。
【００１３】
ヘッドマウントデバイス内のレンズモジュールは、調節可能なレンズを含むことができる。例えば、流体が充填された調節可能なレンズを使用して、特定の視聴者に対する表示コンテンツを調節することができる。
【００１４】
レンズモジュールを備える例示的な電子デバイスを有する例示的なシステムの概略図を図１に示す。図１に示すように、システム８は、電子デバイス１０などの１つ以上の電子デバイスを含んでもよい。システム８の電子デバイスは、コンピュータ、携帯電話、ヘッドマウントデバイス、腕時計デバイス、及び他の電子デバイスを含むことができる。電子デバイス１０がヘッドマウントデバイスである構成が、本明細書において時折一例として記述される。
【００１５】
図１に示すように、電子デバイス１０などの電子デバイスは、制御回路１２を有することができる。制御回路１２は、デバイス１０の動作を制御するための記憶装置及び処理回路を含んでもよい。制御回路１２は、ハードディスクドライブ記憶装置、不揮発性メモリ（例えば、ソリッドステートドライブを形成するように構成された電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ）、揮発性メモリ（例えば、静的又は動的ランダムアクセスメモリ）などの記憶装置を含むことができる。制御回路１２の処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ベースバンドプロセッサ、電力管理ユニット、音声チップ、グラフィック処理ユニット、特定用途向け集積回路、及び他の集積回路に基づくことができる。ソフトウェアコードは、回路１２内の記憶装置上に記憶され、回路１２内の処理回路上で実行されて、デバイス１０の制御動作（例えば、データ収集動作、三次元顔画像データの処理に伴う動作、制御信号を使用した構成要素の調節を伴う動作など）を実施することができる。制御回路１２は、有線通信回路及び無線通信回路を含むことができる。例えば、制御回路１２は、セルラー電話送受信機回路、無線ローカルエリアネットワーク（ＷｉＦｉ（登録商標））送受信機回路、ミリ波送受信機回路、及び／又は他の無線通信回路などの高周波送受信機回路を含むことができる。
【００１６】
動作中、システム８内のデバイスの通信回路（例えば、デバイス１０の制御回路１２の通信回路）を使用して、電子デバイス間の通信をサポートすることができる。例えば、１つの電子デバイスは、システム８内の別の電子デバイスにビデオデータ及び／又はオーディオデータを送信することができる。システム８内の電子デバイスは、有線及び／又は無線通信回路を使用して、１つ以上の通信ネットワーク（例えば、インターネット、ローカルエリアネットワークなど）を介して通信することができる。通信回路を使用して、外部機器（例えば、テザーコンピュータ、ハンドヘルドデバイス若しくはラップトップコンピュータなどのポータブルデバイス、リモートサーバ若しくは他のリモートコンピューティング機器などのオンラインコンピューティング機器、又は他の電気機器）からデータをデバイス１０によって受信する、かつ／又は外部機器にデータを提供することを可能にすることができる。
【００１７】
デバイス１０は、入出力デバイス２２を含むことができる。入出力デバイス２２を使用して、ユーザがデバイス１０にユーザ入力を提供することを可能にすることができる。入出力デバイス２２はまた、デバイス１０が動作している環境に関する情報を収集するために使用されてもよい。デバイス２２内の出力構成要素は、デバイス１０がユーザに出力を提供することを可能にすることができ、外部電気機器との通信に使用することができる。
【００１８】
図１に示すように、入出力デバイス２２は、ディスプレイ１４などの１つ以上のディスプレイを含むことができる。いくつかの構成では、デバイス１０のディスプレイ１４は、ユーザの左眼及び右眼にそれぞれ位置合わせされた左右のディスプレイパネル（ディスプレイ１４の左右の部分、並びに／又は、左ディスプレイ及び右ディスプレイと呼ばれることもある）を含む。他の構成では、ディスプレイ１４は、両眼にわたって延びる単一のディスプレイパネルを含む。
【００１９】
ディスプレイ１４を使用して、画像を表示することができる。デバイス１０のユーザはディスプレイ１４上に表示された視覚コンテンツを見ることができる。ディスプレイ１４などのデバイス１０のディスプレイは、有機発光ダイオードディスプレイ若しくは発光ダイオードのアレイに基づく他のディスプレイ、液晶ディスプレイ、液晶オンシリコン（liquid-crystal-on-silicon）ディスプレイ、専用の光学素子（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を介して直接若しくは間接的に表面上に光ビームを投影することに基づくプロジェクタ若しくはディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ、又は任意の他の好適なディスプレイであってもよい。
【００２０】
ディスプレイ１４は、仮想現実（virtual reality）コンテンツ又は複合現実（mixed reality）コンテンツなどのコンピュータが生成する現実のための表示コンテンツを提示することができる。
【００２１】
物理的環境とは、人々が電子システムの助けなしに、感知及び／又は相互作用することができる物理的世界を指す。物理的な公園などの物理的環境には、物理的な木々、物理的な建物、及び物理的な人々などの物理的物品が挙げられる。人々は、視覚、触覚、聴覚、味覚、及び臭覚などを介して、物理的環境を直接感知し、及び／又はそれと相互作用することができる。
【００２２】
対照的に、コンピュータ生成現実（computer-generated reality、ＣＧＲ）環境は、人々が電子システムを介して感知及び／又は相互作用する全体的又は部分的シミュレーション環境を指す。ＣＧＲでは、人の身体運動のサブセット又はその表現が追跡され、それに応答して、ＣＧＲ環境内でシミュレートされた１つ以上の仮想オブジェクトの１つ以上の特性が、少なくとも１つの物理学の法則でふるまうように調節される。例えば、ＣＧＲシステムは、人の頭部の回転を検出し、それに応答して、そのようなビュー及び音が物理的環境においてどのように変化するかと同様の方法で、人に提示されるグラフィックコンテンツ及び音場を調節することができる。状況によっては（例えば、アクセス性の理由から）、ＣＧＲ環境における仮想オブジェクト（単数又は複数）の特性（単数又は複数）に対する調節は、身体運動の表現（例えば、音声コマンド）に応答して行われてもよい。
【００２３】
人は、視覚、聴覚、触覚、味覚及び嗅覚を含むこれらの感覚のうちのいずれか１つを使用して、ＣＧＲオブジェクトを感知し、かつ／又はＣＧＲオブジェクトと相互作用してもよい。例えば、人は、３Ｄ空間において点音源の知覚を提供する、３Ｄ又は空間的広がりを有するオーディオ環境を作り出すオーディオオブジェクトを感知し、かつ／又はそれと相互作用することができる。別の例では、オーディオオブジェクトは、コンピュータ生成オーディオを含め、又は含めずに、物理的環境から周囲音を選択的に組み込むオーディオ透過性を可能にすることができる。いくつかのＣＧＲ環境では、人は、オーディオオブジェクトのみを感知し、及び／又はそれと相互作用することができる。ＣＧＲの例としては、仮想現実及び複合現実が挙げられる。
【００２４】
仮想現実（virtual reality、ＶＲ）環境とは、１つ以上の感覚について、コンピュータ生成感覚入力に全面的に基づくように設計されたシミュレーション環境を指す。ＶＲ環境は、人が感知及び／又は相互作用することができる複数の仮想オブジェクトを含む。例えば、木、建物、及び人々を表すアバターのコンピュータ生成画像は、仮想オブジェクトの例である。人は、コンピュータ生成環境内に人が存在することのシミュレーションを通じて、かつ／又はコンピュータ生成環境内での人の身体運動のサブセットのシミュレーションを通じて、ＶＲ環境における仮想オブジェクトを感知し、かつ／又はそれと相互作用することができる。
【００２５】
コンピュータ生成感覚入力に全面的に基づくように設計されたＶＲ環境とは対照的に、複合現実（mixed reality、ＭＲ）環境は、コンピュータ生成感覚入力（例えば、仮想オブジェクト）を含むことに加えて、物理的環境からの感覚入力又はその表現を組み込むように設計されたシミュレーション環境を指す。仮想の連続体上では、複合現実環境は、一方の端部における完全な物理的環境と、他方の端部における仮想現実環境との間であるがこれらを含まない、任意の場所である。
【００２６】
いくつかのＭＲ環境では、コンピュータ生成感覚入力は、物理的環境からの感覚入力の変更に応答し得る。また、ＭＲ環境を提示するためのいくつかの電子システムは、仮想オブジェクトが現実のオブジェクト（すなわち、物理的環境からの物理的物品又はその表現）と相互作用することを可能にするために、物理的環境に対する位置及び／又は向きを追跡することができる。例えば、システムは、仮想の木が物理的な地面に対して静止して見えるように、動きを考慮することができる。複合現実の例としては、拡張現実及び拡張仮想が挙げられる。
【００２７】
拡張現実（augmented reality、ＡＲ）環境は、１つ以上の仮想オブジェクトが物理的環境上又はその表現上に重ねられたシミュレーション環境を指す。例えば、ＡＲ環境を提示するための電子システムは、人が物理的環境を直接見ることができる透明又は半透明のディスプレイを有してもよい。システムは、透明又は半透明のディスプレイ上に仮想オブジェクトを提示するように構成されていてもよく、それによって、人はシステムを使用して、物理的環境上に重ねられた仮想オブジェクトを知覚する。あるいは、システムは、不透明ディスプレイと、物理的環境の表現である、物理的環境の画像又はビデオをキャプチャする１つ以上の撮像センサとを有してもよい。システムは、画像又はビデオを仮想オブジェクトと合成し、その合成物を不透明ディスプレイ上に提示する。人は、システムを使用して、物理的環境の画像又はビデオによって物理的環境を間接的に見て、物理的環境上に重ねられた仮想オブジェクトを知覚する。本明細書で使用するとき、不透明ディスプレイ上に示される物理的環境のビデオは、「パススルービデオ」と呼ばれ、システムが、１つ以上の撮像センサ（単数又は複数）を使用して、物理的環境の画像をキャプチャし、不透明ディスプレイ上にＡＲ環境を提示する際にそれらの画像を使用することを意味する。更に代替的に、システムは、仮想オブジェクトを、物理的環境に、例えば、ホログラムとして又は物理的表面上に投影するプロジェクションシステムを有してもよく、それによって、人は、システムを使用して、物理的環境上に重ねられた仮想オブジェクトを知覚する。
【００２８】
拡張現実環境はまた、物理的環境の表現がコンピュータ生成感覚情報によって変換されるシミュレーション環境を指す。例えば、パススルービデオを提供する際に、システムは、１つ以上のセンサ画像を変換して、撮像センサによってキャプチャされた遠近法とは異なる選択された遠近法（例えば、視点）による面付けを行うことができる。別の例として、物理的環境の表現は、その一部分をグラフィカルに変更（例えば、拡大）することによって変換されてもよく、それにより、変更された部分を元のキャプチャ画像を表すが非写実的であるバージョンとすることができる。更なる例として、物理的環境の表現は、その一部分をグラフィカルに除去又は曖昧化することによって変換されてもよい。
【００２９】
拡張仮想（augmented virtuality、ＡＶ）環境は、物理的環境からの１つ以上の感覚入力を仮想環境又はコンピュータ生成環境が組み込むシミュレーション環境を指す。感覚入力は、物理的環境の１つ以上の特性の表現であり得る。例えば、ＡＶの公園には、仮想の木及び仮想の建物があり得るが、顔がある人々は、物理的な人々が撮られた画像から写実的に再現される。別の例として、仮想オブジェクトは、１つ以上の撮像センサによって撮像された物理的物品の形状又は色を採用してもよい。更なる例として、仮想オブジェクトは、物理的環境における太陽の位置と一致する影を採用することができる。
【００３０】
多種多様の電子システムが存在することによって、人が様々なＣＧＲ環境を感知し、かつ／又はＣＧＲ環境と相互作用できるようになる。例としては、ヘッドマウントシステム、プロジェクションベースシステム、ヘッドアップディスプレイ（heads-up display、ＨＵＤ）、統合表示機能を有する車両ウィンドシールド、統合表示機能を有する窓、（例えば、コンタクトレンズと同様に）人の眼の上に配置されるように設計されたレンズとして形成されたディスプレイ、ヘッドホン／イヤフォン、スピーカアレイ、入力システム（例えば、触覚フィードバックを有する又は有さない、装着型コントローラ又はハンドヘルドコントローラ）、スマートフォン、タブレット、及びデスクトップ／ラップトップコンピュータ、が挙げられる。ヘッドマウントシステムは、１つ以上のスピーカ（単数又は複数）及び一体型不透明ディスプレイを有してもよい。あるいは、ヘッドマウントシステムは、外部の不透明ディスプレイ（例えば、スマートフォン）を受け入れるように構成されていてもよい。ヘッドマウントシステムは、物理的環境の画像若しくはビデオをキャプチャするための１つ以上の撮像センサ、及び／又は物理的環境の音声をキャプチャするための１つ以上のマイクロフォンを組み込んでいてもよい。不透明ディスプレイではなく、ヘッドマウントシステムは、透明又は半透明のディスプレイを有してもよい。透明又は半透明のディスプレイは、画像を表す光が人の眼に向けられる媒体を有してもよい。ディスプレイは、デジタル光投影、ＯＬＥＤ、ＬＥＤ、ｕＬＥＤ、液晶オンシリコン、レーザスキャン光源、又はこれらの技術の任意の組み合わせを利用することができる。媒体は、光導波路、ホログラム媒体、光結合器、光反射器、又はこれらの任意の組み合わせであってもよい。一実施形態では、透明又は半透明のディスプレイは、選択的に不透明になるように構成されていてもよい。プロジェクションベースシステムは、グラフィック画像を人間の網膜上に投影する網膜投影技術を採用することができる。プロジェクションシステムはまた、例えば、ホログラムとして、又は物理的表面上に、仮想オブジェクトを物理的環境内に投影するように構成されていてもよい。
【００３１】
ディスプレイ１４がレンズを介してユーザに仮想現実コンテンツを表示するために使用される構成が、本明細書で例として説明される。
【００３２】
入出力回路２２は、センサ１６を含んでもよい。センサ１６としては、例えば、三次元センサ（例えば、光ビームを放射し、かつ二次元デジタル画像センサを使用して、標的が光ビームによって照射されると生成される光スポットから三次元画像のための画像データを収集する、構造化光センサなどの三次元画像センサ、双眼撮像構成で２つ以上のカメラを使用して三次元画像を収集する双眼三次元画像センサ、三次元ライダー（光検出及び測距ｌｉｄａｒ（light detection and ranging））センサ、三次元高周波センサ、又は三次元画像データを収集する他のセンサ）、カメラ（例えば、赤外線及び／又は可視デジタル画像センサ）、視線追跡センサ（例えば、画像センサに基づく視線追跡システム、及び所望であれば、ユーザの眼から反射した後に画像センサを使用して追跡される１つ以上の光ビームを放射する光源）、タッチセンサ、ボタン、力センサ、スイッチに基づく接触センサなどのセンサ、気体センサ、圧力センサ、湿度センサ、磁気センサ、オーディオセンサ（マイクロフォン）、周囲光センサ、音声コマンド及び他のオーディオ入力を収集するためのマイクロフォン、動き、位置、及び／若しくは向きに関する情報を収集するように構成されたセンサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、コンパス、及び／あるいはこれらのセンサの全て又はこれらのセンサのうちの１つ若しくは２つのサブセットを含む慣性測定ユニット）、並びに／又は他のセンサを挙げることができる。センサ１６は、近接センサ（例えば、容量性近接センサ、光ベースの（光学）近接センサ、超音波近接センサ、及び／又は他の近接センサ）を含んでもよい。近接センサは、例えば、ユーザの鼻とデバイス１０内のレンズモジュールとの間の相対位置を感知するために使用されてもよい。
【００３３】
ユーザ入力及び他の情報は、入出力デバイス２２内のセンサ及び他の入力デバイスを使用して収集されてもよい。所望であれば、入出力デバイス２２は、触覚出力デバイス（例えば、振動構成要素）、発光ダイオード及び他の光源、オーディオ出力を生成するためのイヤスピーカなどのスピーカ、並びに他の電気構成要素などの他のデバイス２４を含むことができる。デバイス１０は、無線電力を受信するための回路、他のデバイスに無線で電力を送信するための回路、バッテリ及び他のエネルギ貯蔵デバイス（例えば、コンデンサ）、ジョイスティック、ボタン、並びに／又は他の構成要素を含むことができる。
【００３４】
電子デバイス１０は、図１の例示的な支持構造体２６によって示されるように、筐体構造体（例えば、筐体壁、ストラップなど）を有してもよい。電子デバイス１０がヘッドマウントデバイス（例えば、一対の眼鏡、ゴーグル、ヘルメット、帽子など）である構成では、支持構造体２６は、ヘッドマウント支持構造体（例えば、ヘルメット筐体、ヘッドストラップ、一対の眼鏡のテンプル、ゴーグル筐体構造体、及び／又は他のヘッドマウント構造体）を含むことができる。ヘッドマウント支持構造体は、デバイス１０の動作中にユーザの頭部に装着されるように構成されてもよく、ディスプレイ（単数又は複数）１４、センサ１６、他の構成要素２４、他の入出力デバイス２２、及び制御回路１２を支持してもよい。
【００３５】
図２は、電子デバイス１０がヘッドマウントデバイスである例示的な構成の電子デバイス１０の平面図である。図２に示すように、電子デバイス１０は、デバイス１０の構成要素を収容してデバイス１０をユーザの頭部に装着するのに使用される支持構造体（例えば、図１の支持構造体２６を参照）を含んでもよい。これらの支持構造体は、例えば、主ユニット２６−２（例えば、外側筐体壁、レンズモジュール構造体など）のための筐体壁及び他の構造体を形成する構造体、及びユーザの眼がアイボックス６０内に位置するように、ユーザの顔に接して主ユニット２６−２を保持するのに役立つ構造体２６−１などのストラップ又は他の補助支持構造体を含んでもよい。
【００３６】
ディスプレイ１４は、ユーザの左眼（及び左アイボックス６０）並びに右眼（及び右アイボックス６０）にそれぞれ対応する左右のディスプレイモジュール７０にそれぞれ搭載された左右のディスプレイパネル（例えば、左右の画素アレイ、左右のディスプレイ又は左右のディスプレイ部分と呼ばれることもある）を含んでもよい。
【００３７】
各ディスプレイモジュール７０は、ディスプレイ部分１４と、対応するレンズモジュール７２（レンズスタックアップ７２又はレンズ７２と呼ばれることもある）を含む。レンズ７２は、共通軸に沿って配置された１つ以上のレンズ素子を含んでもよい。各レンズ素子は、任意の所望の形状を有してもよく、任意の所望の材料（例えば、任意の所望の屈折率を有する）から形成されてもよい。レンズ素子は、固有の形状及び屈折率を有してもよく、それらを組み合わせて、所望の方法でディスプレイ１４からの光の焦点を合わせる。レンズモジュール７２の各レンズ素子は、任意の所望の透明材料（例えば、ガラス、ポリカーボネート又はアクリルなどのポリマー材料、サファイアなどの結晶体など）から形成することができる。
【００３８】
モジュール７０は、それぞれ左右のポジショナ５８などの位置決め回路を使用して、任意選択的に、ユーザの眼に対して、かつ、主ユニット２６−２の筐体壁構造体のうちのいくつかに対して個別に位置付けられてもよい。ポジショナ５８は、ステッパモータ、圧電アクチュエータ、モータ、線形電磁アクチュエータ、及び／又はディスプレイ１４及びレンズモジュール７２の位置を調節するための他の電子部品であってもよい。ポジショナ５８は、デバイス１０の動作中に制御回路１２によって制御されてもよい。例えば、ポジショナ５８を使用して、モジュール７０間の間隔（したがって、モジュール７０の左右のレンズの間のレンズ間の間隔）を調節して、ユーザの眼の瞳孔間の距離ＩＰＤと一致させることができる。
【００３９】
場合によっては、レンズモジュール７２とディスプレイ１４との間の距離は変動可能である。例えば、レンズモジュールとディスプレイとの間の距離は、特定のユーザの視界を考慮するように調節され得る。ディスプレイに対して移動可能なレンズモジュール７２を有する例示的なヘッドマウントデバイスを図３に示す。
【００４０】
図３に示すように、ヘッドマウントデバイス１０（例えば、ヘッドマウントデバイス内のディスプレイモジュール７０）は、画素アレイ１４などの画像のソースを含み得る。画素アレイ１４は、画像光を発する画素Ｐの二次元アレイ（例えば、有機発光ダイオード画素、半導体ダイから形成された発光ダイオード画素、バックライトを有する液晶表示画素、フロントライトを有するＬＣＯＳ（liquid-crystal-on-silicon）画素など）を含むことができる。図３では、カタディオプトリック光学システムを示す。直線偏光子８２などの偏光子は、画素アレイ１４の前に配置されてもよく、かつ／又は偏光画像光を提供するために画素アレイ１４に積層されてもよい。直線偏光子８２は、（例として）図３のＸ軸と整列した通過軸を有することができる。また、ディスプレイ１４上に、１／４波長板８４が設けられてもよい。１／４波長板は、円偏光画像光を提供することができる。１／４波長板８４の速軸は、直線偏光子８２の通過軸に対して４５度で整列してもよい。１／４波長板８４は、偏光子８２の前方（偏光子８２とレンズモジュール７２との間）に搭載されてもよい。所望であれば、１／４波長板８４を偏光子８２（及びディスプレイ１４）に取り付けてもよい。
【００４１】
レンズモジュール７２は、レンズ素子８８などの１つ以上のレンズ素子を含んでもよい。レンズ素子８８は、ディスプレイ１４に面する凸面と、アイボックス６０に面する凸面とを有するものとして描かれている。この例は単なる例示に過ぎず、レンズ素子８８は、任意の所望の形状を有してもよい（例えば、レンズ素子８８の各表面は、平面状、凸状、又は凹状であってもよい）。レンズ素子８８は、ガラス、ポリカーボネート又はアクリルなどのポリマー材料、サファイアなどの結晶体などから形成される剛性レンズ素子であってもよい。
【００４２】
部分反射コーティング、波長板、反射偏光子、直線偏光子、反射防止コーティング、及び／又は他の光学部品などの光学構造をヘッドマウントデバイス１０に組み込むことができる。これらの光学構造は、ディスプレイ１４からの光線をレンズ素子８８内の表面を通過させ、かつ／又はそれから反射させ、それによってレンズモジュール７２に所望のレンズ度数を付与することができる。
【００４３】
例えば、部分反射ミラー８６などの部分反射ミラー（例えば、５０％透過率と５０％反射率とを有する、金属ミラーコーティング又は誘電体多層コーティングなどの他のミラーコーティング）は、レンズ素子８８上に（例えば、レンズ素子とディスプレイ１４との間に）形成することができる。１／４波長板９０及び反射型偏光子９２は、レンズ素子８８の対向する表面に（例えば、レンズ素子８８とアイボックス６０との間に）形成されてもよい。光４４などの光は、カタディオプトリックレンズを通過することができる。図３に示すカタディオプトリックレンズの例は、単なる例示に過ぎない。一般に、レンズモジュール７２は、レンズモジュール内の任意の所望の位置に、任意の所望の光学構造（例えば、部分反射コーティング、波長板、反射偏光子、直線偏光子、反射防止コーティングなど）を有してもよい。追加のレンズ素子が、レンズモジュール７２に組み込まれてもよく、各レンズ素子は任意の所望の形状を有してもよい。
【００４４】
図３に示すように、ヘッドマウントデバイス１０は、レンズモジュール７２（例えば、レンズ素子８８）とディスプレイ１４との間の距離９４を調節するためのポジショナ５８を含んでもよい。ポジショナ５８は、１つ以上のステッパモータ、圧電アクチュエータ、モータ、線形電磁アクチュエータ、及び／又はディスプレイ１４の位置を調節するための他の電子部品を含んでもよい。ポジショナ５８を、デバイス１０の動作中に制御回路１２によって制御して、レンズモジュール７２に対してディスプレイ１４の位置を調節することができる。
【００４５】
レンズモジュール７２に対するディスプレイ１４の位置を調節することは、異なるユーザの視界を考慮するために有用であり得る。一部のユーザは近視（myopia）（近視（nearsightedness））を有する場合があるが、他のユーザは遠視（hyperopia）（遠視（farsightedness））を有する場合がある。各ユーザの眼の視力は異なり得る。したがって、ユーザの視力を考慮するために各レンズモジュールのレンズ度数を独立して制御することが望ましい場合がある。レンズモジュール７２に対してディスプレイ１４の位置を移動させるためにヘッドマウントデバイス１０内にポジショナ５８を含むことにより、各レンズモジュールのレンズ度数の調節を可能にすることができる。しかし、ポジショナは、所望よりも高価であり得、望ましくないことに、ヘッドマウントデバイスに過剰な重量を加える場合がある。ディスプレイの位置を物理的に移動させるポジショナを含まずに、レンズモジュールの調節を可能にするために、図４Ａ及び図４Ｂに示す種類の構成を使用してもよい。
【００４６】
図４Ａでは、流体が充填された調節可能な間隙が、レンズモジュールの調整のために２つのレンズ素子の間に介在するヘッドマウントデバイスを示す。図４Ａに示すように、図３と同様に、直線偏光子８２及び１／４波長板８４によって覆われた画素Ｐを有するディスプレイ１４は光を発することができる。流体が充填された調節可能な間隙１１２（液体が充填された調節可能な間隙１１２と呼ばれることもある）によって分離された第１のレンズ素子１０２及び第２のレンズ素子１０４を含むレンズモジュール７２によって光が受光され得る。流体が充填された調節可能な間隙１１２の厚さ１１４は、間隙内の流体の量によって制御され得る。流体が充填された調節可能な間隙の厚さを調節することにより、レンズ７２のレンズ度数を調節することができる。
【００４７】
図４Ａに示すように、流体１０９は、１つ以上の流体リザーバ１０６に貯蔵され得る。流体１０９は、所定の屈折率を有する液体、ゲル、又は気体であってもよい（したがって、それは、液体１０９、ゲル１０９又は気体１０９と呼ばれることもある）。流体は、屈折率整合オイル、光学オイル、光学流体、屈折率整合材料、屈折率整合液体などと呼ばれることもある。レンズ素子１０２及び１０４の屈折率は、同じであっても、又は異なってもよい。レンズ素子１０２とレンズ素子１０４との間の間隙１１２を充填する流体１０９は、レンズ素子１０２の屈折率と同じであるが、レンズ素子１０４の屈折率とは異なる屈折率を有してもよく、レンズ素子１０４の屈折率と同じであるが、レンズ素子１０２の屈折率とは異なる屈折率を有してもよく、レンズ素子１０２及びレンズ素子１０４の屈折率と同じ屈折率を有してもよく、あるいは、レンズ素子１０２及びレンズ素子１０４の屈折率とは異なる屈折率を有してもよい。レンズ素子１０２及びレンズ素子１０４は円形であってもよく、楕円形であってもよく、又は任意の別の所望の形状を有してもよい。
【００４８】
１つ以上の流体制御構成要素１０８（液体制御構成要素１０８と呼ばれることもある）は、流体充填間隙１１２内の流体の量（したがって、間隙１１２の厚さ）を制御するために、ヘッドマウントデバイス１０に含まれてもよい。流体充填間隙１１２は、変動可能な厚さを有する流体レンズ素子又は液体レンズ素子と呼ばれることもある。流体制御構成要素は、リザーバ１０６からの流体を流体充填間隙１１２にポンプ圧送するポンプであってもよい。流体制御構成要素は、流体リザーバからの液体を間隙１１２に流入させるための他の所望の構成要素を含んでもよい。例えば、流体制御構成要素１０８は、１つ以上のステッパモータ、圧電アクチュエータ、モータ、線形電磁アクチュエータ、及び／又は、（例えば、流体リザーバ内の流体上の膜を押すことによって）流体を間隙に押し込むように流体リザーバ内の流体に力を印加する他の電子部品を含むことができる。
【００４９】
レンズ素子１０２に方向１１６に付勢力を印加するために、１つ以上の付勢構成要素１１０がヘッドマウントデバイスに含まれてもよい。間隙１１２の幅の調整を可能にしている間に間隙１１２の所望の厚さを維持するために、十分な付勢力をレンズ素子１０２に印加することができる。付勢構成要素１１０は、ばね、圧電アクチュエータ、モータ、線形電磁アクチュエータ、及び／又は他の電子部品を含んでもよい。レンズ素子１０２とディスプレイ１４との間に形成され、方向１１６に付勢力を印加する付勢構成要素１１０の図４Ａの例は、単なる例示に過ぎない。所望であれば、１つ以上の付勢構成要素は、レンズモジュールの他方の側に（例えば、レンズ素子１０４とアイボックス６０との間に）形成されてもよく、方向１１６とは反対方向に、レンズ素子１０４に付勢力を印加することができる。レンズ素子１０２及び１０４のうちの１つ以上（例えば、付勢力を受けないレンズ素子）は、（例えば、支持構造体２６−２に）固定されてもよい。
【００５０】
図４Ａでは、流体充填間隙１１２は、対向している第１の平面と第２の平坦な表面とを有する。この例は単なる例示に過ぎない。所望であれば、流体充填間隙１１２を画定する表面は、（アイボックス６０又はディスプレイ１４のいずれかに向かって）湾曲していてもよい。レンズ素子１０２及び１０４はいずれも、ガラスなどの透明材料、ポリカーボネート又はアクリルなどのポリマー材料、サファイアなどの結晶体から形成される剛性レンズ素子であってもよい。レンズ素子１０２及び１０４は、任意の所望の形状（例えば、両凸状、平凸状、正メニスカス、負メニスカス、平凹、両凹など）を有してもよい。
【００５１】
図４Ａでは、レンズモジュール７２は、流体充填間隙によって分離された第１及び第２のレンズ素子を含むものとして説明されている。しかし、レンズモジュール７２は、その代わりに、介在する流体充填間隙の厚さによって制御される変動可能な厚さを有する単一の分割レンズ素子として説明されることがある。
【００５２】
図４Ｂは、流体リザーバ１０６内の流体が、流体充填間隙１１２に強制的に流入した状態の図４Ａのヘッドマウントデバイスを示す。したがって、図４Ｂでは、流体充填間隙１１２の厚さ１１４は、図４Ａにおける流体充填間隙の厚さよりも大きい。このように厚さを調整することにより、レンズモジュール７２のレンズ度数を調節できるようにすることが可能になり得る。流体充填間隙１１２の厚さは、任意の所望の量だけ変動し得る。換言すれば、流体充填間隙１１２の最小厚さと流体充填間隙１１２の最大厚との差は、０．３ミリメートル〜１．０ミリメートル、０．４ミリメートル〜０．６ミリメートル、０．２ミリメートル超、０．３ミリメートル超、０．４ミリメートル超、０．５ミリメートル超、０．８ミリメートル超、１．０ミリメートル超、２．０ミリメートル超、２．０ミリメートル未満、１．０ミリメートル未満、０．８ミリメートル未満などであり得る。調節可能なレンズモジュールの達成可能な最小レンズ度数は、−１０ジオプタ（Ｄ）、−８Ｄ、−６Ｄ、−４Ｄ、−１Ｄ未満、−３Ｄ未満、−５Ｄ未満、−７Ｄ未満などであり得る。調節可能なレンズモジュールの達成可能な最大レンズ度数は、１０Ｄ、８Ｄ、６Ｄ、４Ｄ、１Ｄ超、３Ｄ超、５Ｄ超、７Ｄ超などであり得る。
【００５３】
レンズモジュール７２のためのより小さな調整可能な範囲は、レンズモジュールの高速調整を可能にし得る。例えば、レンズモジュール７２を−１Ｄと１Ｄとの間で調節することができる場合、レンズモジュール７２を−６Ｄと６Ｄとの間で調節できる場合よりも、レンズモジュールを高速で調整することができる。レンズモジュールを十分に高速で調整することができる場合、（２つの異なるレンズ度数間の素早い切り替えにより）多焦点体験が可能であり得る。
【００５４】
図５Ａは、乱視矯正に使用され得るレンズモジュールを示す。図５Ａに示すように、レンズモジュール７２は、調整可能な流体チャンバ１３０−１と流体チャンバ１３０−２と間に剛性ディバイダ１２２（剛性レンズ素子１２２と呼ばれることもある）を含んでもよい。第１のエラストマー膜１２６は、（例えば、アイボックスに面する）左流体チャンバ１３０−１上に形成されてもよく、第２のエラストマー膜１２４は、（例えば、ディスプレイに面する）右流体チャンバ１３０−２上に形成されてもよい。レンズモジュール支持構造体１２８はまた、流体チャンバを画定するのに役立ち得る。エラストマー膜１２４及び１２６は、任意の所望の材料から形成されてもよく、可撓性膜、弾性膜、エラストマーレンズ素子、可撓性レンズ素子、弾性レンズ素子などと呼ばれることもある。
【００５５】
流体チャンバ１３０−１は、剛性ディバイダ１２２、レンズモジュール支持構造体１２８、及びエラストマー膜１２６によって画定される。流体チャンバ１３０−１は、レンズモジュール支持構造体内に形成された入口１３２−１を有する。流体リザーバ１０６からの流体１０９は、流体制御構成要素１０８によって入口１３２−１を通って流体チャンバ内にポンプ圧送されても、又は強制的に流入されてもよい。流体チャンバ１３０−２は、剛性ディバイダ１２２、レンズモジュール支持構造体１２８、及びエラストマー膜１２４によって画定される。流体チャンバ１３０−２は、レンズモジュール支持構造体内に形成された入口１３２−２を有する。流体リザーバ１０６からの流体１０９は、流体制御構成要素１０８によって入口１３２−２を通って流体チャンバ内にポンプ圧送され得る。
【００５６】
剛性ディバイダ１２２は、ガラス又は別の所望の透明材料から形成されてもよい。エラストマー膜１２６、チャンバ１３０−１内の流体、ディバイダ１２２、チャンバ１３０−２内の流体、及びエラストマー膜１２４（これらは全て、それぞれのレンズ素子と呼ばれることがある）は全て、任意の所望の屈折率を有してもよい。換言すれば、各レンズ素子は、隣接するレンズ素子と同じ屈折率を有してもよく、又は隣接する構成要素とは異なる屈折率を有してもよい。一実施例では、エラストマー膜１２６とチャンバ１３０−１内の流体とは、同じ屈折率を有してもよい。エラストマー膜１２４とチャンバ１３０−２内の流体とは、同じ屈折率を有してもよい。各流体充填チャンバ内の流体は、屈折率整合オイル、光学オイル、光学流体、屈折率整合材料、屈折率整合液体などと呼ばれることもある。チャンバ１３０−１内の流体は、チャンバ１３０−２内の流体と同じ種類の流体であってよい。あるいは、異なる種類の流体をチャンバ１３０−１及びチャンバ１３０−２内で使用してもよい。
【００５７】
チャンバ１３０−１及びチャンバ１３０−２内の流体の量は、それぞれのエラストマー膜の形状を決定することができる。例えば、膜１２４は、流体充填チャンバ１３０−２内の流体の量に依存する曲率を有する表面１２４−Ｓを有する。膜１２６は、流体充填チャンバ１３０−１内の流体の量に依存する曲率を有する表面１２６−Ｓを有する。レンズモジュール７２を制御するために、各チャンバ内の流体の量を（例えば、それぞれの流体制御構成要素によって）独立して制御してもよい。
【００５８】
ヘッドマウントデバイス１０のユーザにおける乱視の矯正を可能にするために、エラストマー膜１２４及び１２６は、膜にわたって可変剛性を有する。膜の一方又は両方は、軸外光学補正のための同心剛性変動を有し得る。膜の一方又は両方は、乱視光学補正のための線形剛性変動を有し得る。膜にわたって剛性を変動させることによって、（剛性の高い部分は、流体充填チャンバ内の流体によって、剛性の低い部分よりも取り除かれにくくなるため）エラストマー膜は非球面状となることになる。例えば、エラストマー膜１２６は、Ｙ軸に比べてＸ軸においてより剛性となり得る。対照的に、エラストマー膜１２４は、Ｘ軸に比べてＹ軸においてより剛性となり得る。その代わりに、逆も真であり得る（エラストマー膜１２４は、Ｙ軸よりもＸ軸においてより剛性となり、エラストマー膜１２６は、Ｘ軸よりもＹ軸においてより剛性となる）。これら２つの膜を独立して制御することにより、乱視矯正が可能となる。
【００５９】
２つのエラストマー膜の可変剛性プロファイルは、いくつかの異なる方法で達成することができる。一実施例では、膜剛性プロファイルは、変動可能な厚さで達成され得る。換言すれば、膜は、第２の部分よりも厚い（したがって、より剛性の高い）第１の部分を有してもよい。変動可能な厚さを有することに代えて、又はそのことに加えて、エラストマー膜は、剛性を低減する凹部を有してもよい。換言すれば、エラストマー膜は、膜にわたって、可変弾性率を有してもよい。例えば、レーザー溝彫りにより、エラストマー膜の部分に溝を作成して、それにより、エラストマー膜はこれらの部分において剛性を低くすることができる。任意の種類の溝又は凹部を、エラストマー膜に形成してもよい。これらの特徴部は、表面レリーフと呼ばれることもある。任意の所望の技法（例えば、レーザー溝彫り、ナノインプリンティングなど）を使用して、表面レリーフを形成することができる。変動可能な厚さ及び／又は表面レリーフを有することに代えて、又はそれに加えて、エラストマー膜を異方性材料から形成してもよい。異方性材料は、異なる方向で測定されたときに変動する剛性を有し得る。任意の所望の異方性材料（例えば、繊維強化複合材料）を使用して、エラストマー膜を形成することができる。
【００６０】
図５Ｂは、表面１２４−Ｓ及び表面１２６−Ｓの形状を制御するために、どのように流体充填チャンバが異なる量で充填され得るかを示す。流体制御構成要素１０８を、制御回路１２（図１参照）によって制御して、選択された量の流体を各流体充填チャンバ内にポンプ圧送することができる。エラストマー膜１２４及びエラストマー膜１２６の独立した制御のために、各チャンバ内に異なる量の流体があってもよい。図５Ｂでは、チャンバ１３０−２に比べて、より多くの流体がチャンバ１３０−１内にポンプ圧送されている（結果的に、エラストマー膜１２６の表面１２６−Ｓは、エラストマー膜１２４の表面１２４−Ｓよりも高い曲率を有することなる）。流体制御構成要素は、リザーバ１０６からの流体を流体充填チャンバ１３０−１及び１３０−２にポンプ圧送するポンプであってもよい。流体制御構成要素１０８は、１つ以上のステッパモータ、圧電アクチュエータ、モータ、線形電磁アクチュエータ、及び／又は、（例えば、流体リザーバ内の流体上の膜を押すことによって）流体を間隙に押し込むように流体リザーバ内の流体に力を印加する他の電子部品を含むことができる。
【００６１】
代替的な実施形態では、チャンバ１３０−１及びチャンバ１３０−２内の流体の量は一定であってもよい。剛性ディバイダ１２２は、エラストマー膜の曲率を制御するために、エラストマー膜１２６とエラストマー膜１２４との間で移動することができる。例えば、剛性ディバイダがエラストマー膜１２６の近くに移動すると、エラストマー膜１２６は高い曲率を呈し、エラストマー膜１２４は、低い曲率を呈する。同様に、剛性ディバイダがエラストマー膜１２４の近くに移動すると、エラストマー膜１２４は高い曲率を呈し、エラストマー膜１２６は低い曲率を呈する。
【００６２】
図５Ａ及び図５Ｂでは、剛性ディバイダ１２２は、平坦な表面を有するものとして描かれている。この例は単なる例示に過ぎない。図６は、湾曲した表面を有する剛性ディバイダを有する例示的なレンズモジュールの実施例を示す。図６に示すように、レンズモジュール７２は、図５Ａ及び図５Ｂのレンズモジュールと同じ構造を有する。しかし、図６では、剛性ディバイダ１２２は、湾曲した表面を有する。剛性ディバイダは、対向している第１の表面１２２−Ｓ１と第２の表面１２２−Ｓ２とを有する。表面１２２−Ｓ１は、エラストマー膜１２６に面し、チャンバ１３０−１を部分的に画定する。表面１２２−Ｓ２は、エラストマー膜１２４に面し、チャンバ１３０−２を部分的に画定する。図６に示すように、表面１２２−Ｓ１と表面１２２−Ｓ２は両方とも凹状であってもよい。しかしながら、この実施例は単なる例示に過ぎない。一般に、表面１２２−Ｓ１及び表面１２２−Ｓ２のそれぞれは、平面状、凹状、又は凸状のいずれかであってもよい。加えて、剛性ディバイダ１２２は、色消し補正のために選択される分散（すなわち、屈折率対波長の変動）を有してもよい。このようにして、剛性ディバイダ１２２は、色消しレンズ素子として機能し得る。レンズ素子１２２は、色補正されているものとして説明されてもよい。
【００６３】
（図５Ａ、図５Ｂ、及び図６に示すように）２つの流体充填チャンバ間に剛性レンズ素子を有する代わりに、図７Ａに示すように、剛性レンズ素子はアイボックスに面することができる。図７Ａに示すように、レンズモジュール７２は、調整可能な流体チャンバ１３０−１と流体チャンバ１３０−２との間にエラストマー膜１２６を含んでもよい。剛性レンズ素子１２２は、（例えば、アイボックスに面する）第１の流体チャンバ１３０−１上に形成されてもよく、第２のエラストマー膜１２４は、（例えば、ディスプレイに面する）第２の流体チャンバ１３０−２上に形成されてもよい。レンズモジュール支持構造体１２８はまた、流体チャンバを画定するのに役立ち得る。
【００６４】
流体チャンバ１３０−１は、剛性レンズ素子１２２、レンズモジュール支持構造体１２８及びエラストマー膜１２６によって画定される。流体チャンバ１３０−１は、レンズモジュール支持構造体内に形成された入口１３２−１を有する。流体リザーバ１０６からの流体１０９−１は、流体制御構成要素１０８によって入口１３２−１を通って流体チャンバ内にポンプ圧送されても、又は強制的に流入されてもよい。流体チャンバ１３０−２は、エラストマー膜１２６、レンズモジュール支持構造体１２８、及びエラストマー膜１２４によって画定される。流体チャンバ１３０−２は、レンズモジュール支持構造体内に形成された入口１３２−２を有する。流体リザーバ１０６からの流体１０９−２は、流体制御構成要素１０８によって入口１３２−２を通って流体チャンバ内にポンプ圧送され得る。
【００６５】
剛性レンズ素子１２２は、ガラス又は別の所望の透明材料から形成されてもよい。エラストマー膜１２６、チャンバ１３０−１内の流体、ディバイダ１２２、チャンバ１３０−２内の流体、及びエラストマー膜１２４（これらは全て、それぞれのレンズ素子と呼ばれることがある）は全て、任意の所望の屈折率を有してもよい。換言すれば、各レンズ素子は、隣接するレンズ素子と同じ屈折率を有してもよく、又は隣接する構成要素とは異なる屈折率を有してもよい。図７Ａの流体１０９−１及び流体１０９−２は、異なる屈折率を有する異なる種類の流体であってもよい。
【００６６】
図５Ａ及び図５Ｂに示されるものと同様に、チャンバ１３０−１及び１３０−２内の流体の量は、それぞれのエラストマー膜の形状を決定することができる。例えば、膜１２４は、流体充填チャンバ１３０−２内の流体の量に依存する曲率を有する。膜１２６は、流体充填チャンバ１３０−１内の流体の量に依存する曲率を有する。レンズモジュール７２を制御するために、各チャンバ内の流体の量を（例えば、それぞれの流体制御構成要素によって）独立して制御してもよい。
【００６７】
ヘッドマウントデバイス１０のユーザにおける乱視の矯正を可能にするために、エラストマー膜１２４及び１２６は、膜にわたって可変剛性を有する。膜の一方又は両方は、軸外光学補正のための同心剛性変動を有し得る。膜の一方又は両方は、乱視光学補正のための線形剛性変動を有し得る。膜にわたって剛性を変動させることによって、（剛性の高い部分は、流体充填チャンバ内の流体によって、剛性の低い部分よりも取り除かれにくくなるため）エラストマー膜は非球面状となることになる。例えば、エラストマー膜１２６は、Ｙ軸に比べてＸ軸においてより剛性となり得る。対照的に、エラストマー膜１２４は、Ｘ軸に比べてＹ軸においてより剛性となり得る。その代わりに、逆も真であり得る（エラストマー膜１２４は、Ｙ軸よりもＸ軸においてより剛性となり、エラストマー膜１２６は、Ｘ軸よりもＹ軸においてより剛性となる）。これら２つの膜を独立して制御することにより、乱視矯正が可能となる。図５Ａ及び図５Ｂに関連して説明されるように、エラストマー膜１２４及び１２６は、可変厚さプロファイルを有してもよく、弾性率プロファイルを変動させるための表面特徴を有してもよく、かつ／又は所望の剛性プロファイルを達成するように異方性材料から形成されてもよい。
【００６８】
図７Ｂは、流体充填チャンバ１３０−１及び１３０−２が、エラストマー膜１２４及び１２６の形状を制御するためにどのように異なる量で充填され得るかを示す。流体制御構成要素１０８を、制御回路１２（図１参照）によって制御して、選択された量の流体を各流体充填チャンバ内にポンプ圧送することができる。エラストマー膜１２４及び１２６の独立した制御のために、各チャンバ内に異なる量の流体があってもよい。図７Ｂでは、チャンバ１３０−２に比べて、より多くの流体がチャンバ１３０−１内にポンプ圧送されている。流体制御構成要素は、リザーバ１０６からの流体を流体充填チャンバ１３０−１及び１３０−２にポンプ圧送するポンプであってもよい。流体制御構成要素１０８は、１つ以上のステッパモータ、圧電アクチュエータ、モータ、線形電磁アクチュエータ、及び／又は、（例えば、流体リザーバ内の流体上の膜を押すことによって）流体を間隙に押し込むように流体リザーバ内の流体に力を印加する他の電子部品を含むことができる。
【００６９】
図７Ａ及び図７Ｂでは、剛性レンズ素子１２２が平坦な表面を有するものとして描かれている。この例は単なる例示に過ぎない。図８は、湾曲した表面を有する剛性レンズ素子を有する例示的なレンズモジュールの実施例を示す。図８に示すように、レンズモジュール７２は、図７Ａ及び図７Ｂのレンズモジュールと同じ構造を有する。しかし、図８では、剛性レンズ素子１２２は、湾曲した表面を有する。剛性レンズ素子１２２は、対向している第１の表面１２２−Ｓ１と第２の表面１２２−Ｓ２とを有する。表面１２２−Ｓ１はアイボックス６０に面するが、表面１２２−Ｓ２は、エラストマー膜１２６に面し、チャンバ１３０−１を部分的に画定する。図８に示すように、表面１２２−Ｓ１は凹状であってもよく、１２２−Ｓ２は凸状であってもよい。しかしながら、この実施例は単なる例示に過ぎない。一般に、表面１２２−Ｓ１及び表面１２２−Ｓ２のそれぞれは、平面状、凹状、又は凸状のいずれかであってもよい。
【００７０】
図７Ａ及び図７Ｂでは、流体１０９−１及び流体１０９−２は、異なる種類の液体であるものとして描かれている。しかし、所望であれば、チャンバ１３０−１は、代わりに、図９に示すように空気で充填されてもよい。ポンプ１０８などのポンプは、チャンバ１３０−１内の空気圧（可変圧力空気充填チャンバと呼ばれることもある）を制御することができ、それにより膜１２６の形状を制御することができる。一般に、本明細書に記載されるレンズモジュール内の流体充填チャンバのいずれかは、任意選択的に、液体の代わりに空気又は別の気体を含んでもよい。
【００７１】
前述の実施例では、エラストマー膜は、可変剛性プロファイルを有するものとして説明されている。換言すれば、エラストマー膜は、膜にわたって変動するが、経時的に変化しない剛性プロファイルを有する。この例は単なる例示に過ぎない。所望であれば、ヘッドマウントデバイスの動作中に動的に更新され得る剛性プロファイルを有するエラストマー膜が、レンズモジュール７２内に設けられてもよい。
【００７２】
図１０Ａは、調整可能な剛性プロファイルを有するエラストマー膜の側断面図である。図示するように、エラストマー膜１２４は、１つ以上のアクチュエータ１４２に連結され得る。図１０Ｂは、アクチュエータ１４２がどのようにエラストマー膜１２４の周辺部を取り囲み得るかを示す平面図である。各アクチュエータは、エラストマー膜のそれぞれ対応する部分に取り付けられてもよい。各アクチュエータは、任意選択的に、エラストマー膜１２４の物理的中心１４４から離れて半径方向外側に移動することができる。
【００７３】
図１０Ｃは、アクチュエータによって伸張されている間のエラストマー膜の平面図を示す。図示するように、第１のアクチュエータ１４２−１は、膜を方向１４６−１に引っ張ることができる。アクチュエータ１４２−１とは膜の反対側にある第２のアクチュエータ１４２−２は、方向１４６−１と反対の方向１４６−２に膜を引っ張ることができる。このように膜を引っ張るアクチュエータは、２つのアクチュエータ間の軸に沿ってエラストマー膜を効果的に伸張させる。アクチュエータは、可変量で膜を伸張させることができる。例えば、第３のアクチュエータ１４２−３は、第１のアクチュエータが膜を引っ張るよりも少量の力で方向１４６−３に膜を引っ張ることができる。アクチュエータ１４２−３とは膜の反対側にある第４のアクチュエータ１４２−４は、方向１４６−３と反対の方向１４６−４に膜を引っ張ることができる。同様に、第５のアクチュエータ１４２−５は、第１のアクチュエータが膜を引っ張るよりも少量の力で方向１４６−５に膜を引っ張ることができる。アクチュエータ１４２−５とは膜の反対側にある第６のアクチュエータ１４２−６は、方向１４６−５と反対の方向１４６−６に膜を引っ張ることができる。このようにアクチュエータに膜を引っ張らせることにより、第２の領域１２４−２よりも剛性の高い第１の領域１２４−１を有する剛性プロファイルとなる。
【００７４】
図１０Ｃは、各アクチュエータを、エラストマー膜の反対側のアクチュエータと連携して膜を引っ張るものとして示す。この例は単なる例示に過ぎない。各アクチュエータは、任意の所望の剛性プロファイルを作り出すために独立して制御されてもよい。任意の所望の数（例えば、５個超、１０個超、１５個超、２０個超、５０個超、７５個未満、３０個未満、２０個未満、１０個未満、８〜２５個、１５〜２５個など）のアクチュエータ１４２をエラストマー膜に取り付けて、エラストマー膜を伸張させることができる。各アクチュエータは、圧電アクチュエータ、線形電磁アクチュエータ、及び／又はエラストマー膜を引っ張るための任意の他の所望の電子部品であってもよい。
【００７５】
図１０Ａ〜図１０Ｃでは、エラストマー膜１２４は、膜の剛性プロファイルを動的に調整するためのアクチュエータ１４２を有するものとして描かれている。換言すれば、図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９に描かれたレンズモジュールのいずれかのエラストマー膜１２４は、任意選択的に、この種類の調整可能な膜を有してもよい。これは、エラストマー膜１２４の形状が、任意選択的に、アクチュエータ１４２と、膜に隣接する流体充填チャンバ内の流体との両方によって制御され得ることを意味する。図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９のいずれかにおけるエラストマー膜１２６はまた、任意選択的に、この種類の調整可能な膜を有してもよい。
【００７６】
膜を選択的に伸張させるアクチュエータを使用して、レンズモジュール内の膜の形状を動的に調整する例は、単なる例示に過ぎない。所望であれば、エラストマー膜の形状を動的に調節するために、エラストマー膜の縁部を選択的に屈曲又は圧縮するアクチュエータが含まれてもよい。
【００７７】
図１１Ａは、エラストマー膜の外周の周りにアクチュエータ１４８を有するエラストマー膜の平面図である。各アクチュエータは、圧電アクチュエータ（例えば、ステンレス鋼基材の両側にピエゾセラミックから形成される）であってもよい。アクチュエータは、エラストマー膜の周囲にリングを形成してもよい。エラストマー膜を取り囲むために、任意の所望の数（例えば、３個、４個、４個超、６個超、８個超、１０個超、１５個超、２０個超、５０個超、５０個未満、３０個未満、１５個未満、１０個未満、６個未満、６〜１５個など）のアクチュエータを使用することができる。
【００７８】
図１１Ｂは、圧電アクチュエータによって制御され得るエラストマー膜の側断面図である。図１１Ｂに示すように、圧電アクチュエータ１４８は、ステンレス鋼基材１５２（基材１５２と呼ばれることもある）の両側に第１のピエゾセラミック層１５０−１及び第２のピエゾセラミック層１５０−２を含む。基材の両側にピエゾセラミックを含むことにより、圧電アクチュエータは、エラストマー膜から離れて（図１１Ｂのように）、又はエラストマー膜に向かって（図１１Ｃのように）屈曲され得る。図１１Ｂ及び図１１Ｃの圧電アクチュエータ１４８は、２つの活性層を有するので、圧電バイモルフと呼ばれることもある。この実施例は単なる例示に過ぎず、所望であれば、圧電ユニモルフ（一方向にしか屈曲しない）を使用して、エラストマー膜１２４の形状を調整することができる。
【００７９】
図１１Ｂ及び図１１Ｃ中の圧電バイモルフ１４８は、（活性層がステンレス鋼基材の両側に形成された）ステンレス鋼ベースのバイモルフである。しかしながら、この実施例は単なる例示に過ぎない。所望であれば、圧電バイモルフは、代わりに、接着剤ベースのバイモルフであってもよい。活性層は、接着剤層の両側に形成されてもよい（例えば、図１１Ｂ及び図１１Ｃ中の基材１５２は、ステンレス鋼層の代わりに接着剤層であってもよい）。更に別の代替例では、圧電バイモルフは、（介在する接着剤層なしに活性層が一緒に取り付けられている）焼結されたバイモルフであってもよい。
【００８０】
図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、エラストマー膜１２４の形状を制御するために、各圧電アクチュエータ１４８は、所望の位置へと屈曲され得る。圧電アクチュエータは、エラストマー膜の曲率を制御することができ、また、任意選択的に、エラストマー膜の光学中心を変化させることができる（例えば、膜の半分のみを押すことにより、膜の光学中心を膜の物理的中心から離れるようにシフトさせることができる）。図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、アクチュエータ１４８によって制御されるエラストマー膜は、エラストマー膜の成形にも寄与する流体充填チャンバ（例えば、構造体１２８及び剛性レンズ素子１２２によって画定されるチャンバ内の流体１０９と共に）に隣接してもよい。図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９に描かれるレンズモジュールのいずれかのエラストマー膜１２４は、膜の調整のために膜の縁部を屈曲させるアクチュエータを任意選択的に有してもよい。図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９のいずれかにおけるエラストマー膜１２６はまた、任意選択的に、この種類の調整可能な膜を有してもよい。
【００８１】
図１１Ａ〜図１１Ｃでは、エラストマー膜の形状を調整するのを助けるために、エラストマー膜の縁部に取り付けられた圧電アクチュエータが屈曲される。しかし、エラストマー膜の形状を調整するためのエラストマー膜の縁部圧縮には、他の種類のアクチュエータを使用してもよい。
【００８２】
図１２Ａは、エラストマー膜の外周の周りにアクチュエータ１５６を有するエラストマー膜の平面図である。各アクチュエータは、任意選択的に、可変量の力で一緒に引っ張られるボイスコイル構造体（ボイスコイルパドルと呼ばれることもある）から形成されたボイスコイルアクチュエータであってもよい。アクチュエータは、エラストマー膜の周囲にリングを形成してもよい。エラストマー膜を取り囲むために、任意の所望の数（例えば、３個、４個、４個超、６個超、８個超、１０個超、１５個超、２０個超、５０個超、５０個未満、３０個未満、１５個未満、１０個未満、６個未満、６〜１５個など）のアクチュエータを使用することができる。
【００８３】
図１２Ｂは、ボイスコイルアクチュエータを使用した縁部圧縮によって制御されるエラストマー膜を含むレンズモジュールの側断面図である。図１２Ｂに示すように、レンズモジュールは、（例えば、図５Ａに関連して論じたものと同様に）剛性レンズ素子１２２と構造体１２８とを組み合わせて、流体１０９のためのチャンバを画定するエラストマー膜１２４を有する。各ボイスコイルアクチュエータ１５６は、エラストマー膜の第１の側上に第１のボイスコイル構造体（例えば、ボイスコイルパドル）１５８と、剛性レンズ素子１２２の第２の側上の第２のボイスコイル構造体（例えば、ボイスコイルパドル）１６０を含んでもよい。ボイスコイル構造体のうちの１つは、コイル巻線を含んでもよい。ボイスコイル構造体１５８及び１６０を互いに引き付ける磁場は、コイル巻線に印加される電流に比例し得る。したがって、ボイスコイル構造体は、エラストマー膜を成形するために、エラストマー膜の縁部を選択的に圧縮するように（例えば、制御回路１２によって）制御されてもよい。
【００８４】
図１２Ｃに示すように、エラストマー膜の一方の側のボイスコイルアクチュエータは、エラストマー膜の反対側のボイスコイルアクチュエータよりも大きく圧縮されてもよい。これにより、エラストマー膜１２４の光学中心（１６２）を、エラストマー膜の物理的中心（１４４）に対してシフトさせることができる。エラストマー膜の光学中心は、ユーザの視線方向に対応するように制御されてもよい。制御回路１２は、ヘッドマウントデバイス内の視線検出センサ及び／又は他のセンサ（例えば、センサ１６）から視線検出情報を取得することができ、また、センサ情報に基づいて、エラストマー膜１２４の光学中心を制御することができる。
【００８５】
本明細書における調整可能な膜のいずれかを、ヘッドマウントデバイス内のセンサからのセンサ情報に基づいて（例えば、視線検出センサからの視線検出情報に基づいて）調整することができる。
【００８６】
図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９に描かれるレンズモジュールのいずれかのエラストマー膜１２４は、膜の調整のために膜の縁部を圧縮するボイスコイルアクチュエータを任意選択的に有してもよい。図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、及び図９のいずれかにおけるエラストマー膜１２６はまた、任意選択的に、この種類の調整可能な膜を有してもよい。
【００８７】
所望であれば、縁部圧縮のためのボイスコイルアクチュエータを有する図１２Ａ〜図１２Ｃに示す種類のレンズモジュールは、エラストマー膜の所望の形状を維持するのを助けるために、エラストマー膜の物理的中心に剛性構造体を有してもよい。図１３は、流体が、エラストマー膜１２４と剛性レンズ素子１２２との間に形成される（例えば、流体１０９がレンズ素子間でリザーバ１０６内に形成されている）レンズモジュールの実施形態を示す。レンズモジュールの縁部上のボイスコイルアクチュエータ１５６は、任意選択的に、エラストマー膜を剛性レンズ素子に向かって圧縮することができる。しかし、球面形状の上面を有する剛性構造体１６６は、エラストマー膜の中心と剛性レンズ素子１２２との間に特定の間隙を維持することができる。
【００８８】
図１４は、図１３と同様の構成を示す。図１４では、流体は、エラストマー膜１２４とエラストマー膜１２６との間に形成される（例えば、流体１０９がレンズ素子間でリザーバ１０６内に形成されている）。レンズモジュールの縁部上のボイスコイルアクチュエータ１５６は、任意選択的に、互いに向かってエラストマー膜を圧縮することができる。しかし、（例えば、レンズモジュールの物理的中心に配置された）剛性構造体１６８は、２つのエラストマー膜の中心間の最小厚さの間隙を維持することができる。エラストマー膜１２４及び１２６、並びに剛性構造体１６８のうちの１つ以上は、一体的に形成されてもよく、あるいは構成要素は別個に形成されてもよい。
【００８９】
図１３及び図１４では、流体リザーバ１０６は、流体１０９を有する流体充填チャンバの周辺部に描かれている。流体充填チャンバは、レンズ素子の周辺部の周りに延びる可撓性シールによって画定され得ることを理解されたい。レンズ素子１２４が屈曲すると、流体の一部が、レンズ素子１２２とレンズ素子１２４との間の容積から取り除かれ得る。取り除かれた流体は、封止部を形成する可撓性材料に対して外向きに押圧することができる（ただし、可撓性材料によって収容されたままであり得る）。換言すれば、図１３及び図１４に示す流体リザーバは、可撓性層を押す、取り除かれた流体から形成され得る。この種類の構成により、レンズ素子を屈曲させるのに必要な力の量が低減され、レンズモジュール内に存在する一定の流体容積が維持される。
【００９０】
前述の実施形態のいくつかでは、エラストマー膜１２４は円形であるものとして描かれている。この例は単なる例示に過ぎない。エラストマー膜１２４（及び本明細書に記載の任意の他のレンズ素子）は円形であってもよく、楕円形であってもよく、又は任意の他の所望の形状を有してもよい。
【００９１】
上述の実施形態のいくつかでは、エラストマー膜を含む調整可能レンズが説明される。各エラストマー膜は、高可撓性のためにヤング率が低い天然ポリマー又は合成ポリマーから形成されてもよい。例えば、エラストマー膜は、１ＧＰａ未満、０．５ＧＰａ未満、０．１ＧＰａ未満などのヤング率を有する材料から形成されてもよい。
【００９２】
あるいは、いくつかの実施形態では、調整可能なレンズは、エラストマー材料の代わりに（又はそれに加えて）半剛性材料から形成される調節可能な要素（調整可能なレンズ素子又は調節可能なレンズ素子と呼ばれることもある）を含んでもよい。半剛性レンズ素子の特性は、第１の軸に直交する第２の軸に沿って半剛性レンズ素子が屈曲されるとき、第１の軸に沿って剛性になり得る。
【００９３】
図１５は、半剛性レンズ素子２０２を含むレンズモジュール７２の側断面図である。半剛性レンズ素子２０２は、レンズモジュール支持構造体１２８及び剛性レンズ素子１２２と組み合わせて、流体１０９で充填されたチャンバを画定することができる。
【００９４】
半剛性レンズ素子２０２は、剛性かつ固体であるが、非可撓性ではない半剛性材料から形成されてもよい。半剛性レンズ素子２０２は、例えば、ポリマー又はガラスの薄層から形成されてもよい。レンズ素子２０２は、１Ｇｐａ超、２ＧＰａ超、３ＧＰａ超、１０ＧＰａ超、２５ＧＰａ超などのヤング率を有する材料から形成されてもよい。レンズ素子２０２は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル、ガラス、又は任意の他の所望の材料から形成されてもよい。レンズ素子２０２の特性により、レンズ素子は、レンズ素子が第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿って湾曲しているときに、第１の軸に沿って剛性になり得る。これは、第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿ってレンズ素子が湾曲しているときであっても、依然として第１の軸に対して沿って可撓性である、エラストマーレンズ素子とは対照的である。半剛性レンズ素子２０２の特性により、半剛性レンズ素子が、調整可能なレンズ度数及び調整可能な軸を有する円柱レンズを形成することを可能にし得る。
【００９５】
前述したように、流体１０９は、半剛性レンズ素子２０２とレンズモジュール支持構造体１２８とレンズ素子１２２とによって画定されるチャンバを充填し得る。レンズ素子１２２は、剛性レンズ素子（例えば、ガラスから形成されたレンズ素子）であってもよい。レンズモジュール支持構造体１２８は、流体１０９を保持するためのチャンバを画定するのに役立ち得る。レンズモジュール支持構造体は、剛性材料又は可撓性（エラストマー）材料から形成されてもよい。所望であれば、チャンバ内の流体の量を制御するために、追加の流体リザーバ及び流体制御構成要素（例えば、ポンプ）が含まれてもよい。
【００９６】
流体１０９は、所定の屈折率を有する液体、ゲル、又は気体であってもよい（したがって、液体１０９、ゲル１０９又は気体１０９と呼ばれることもある）。流体は、屈折率整合オイル、光学オイル、光学流体、屈折率整合材料、屈折率整合液体などと呼ばれることもある。レンズ素子１２２及び２０２は、同じ屈折率を有してもよく、又は異なる屈折率を有してもよい。レンズ素子１２２とレンズ素子２０２との間のチャンバを充填する流体１０９は、レンズ素子１２２の屈折率と同じであるが、レンズ素子２０２の屈折率とは異なる屈折率を有してもよく、レンズ素子２０２の屈折率と同じであるが、レンズ素子１２２の屈折率とは異なる屈折率を有してもよく、レンズ素子１２２及びレンズ素子２０２の屈折率と同じ屈折率を有してもよく、あるいは、レンズ素子１２２及びレンズ素子１２２の屈折率とは異なる屈折率を有してもよい。レンズ素子１２２及び２０２は円形であってもよいし、楕円形であってもよく、あるいは任意の別の所望の形状を有してもよい。
【００９７】
半剛性レンズ素子２０２などのレンズ素子の位置を操作するために、アクチュエータ２０６がレンズモジュール７２に含まれてもよい。アクチュエータは、半剛性レンズ素子の形状を変化させるように、半剛性レンズ素子の一部を押す又は引っ張るように構成されてもよい。半剛性レンズ素子を操作するために、所望の数のアクチュエータ（例えば、２個のアクチュエータ、３個のアクチュエータ、４個のアクチュエータ、６個のアクチュエータ、２個超のアクチュエータ、４個超のアクチュエータ、６個超のアクチュエータ、１０個超のアクチュエータ、１０個未満のアクチュエータなど）が含まれていてもよい。各アクチュエータは、圧電アクチュエータ、線形電磁アクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ、及び／又は任意の他の所望の電子部品であってもよい。電子デバイス内の制御回路は、アクチュエータを制御して、半剛性レンズ素子の曲率を制御することができる。
【００９８】
レンズモジュール７２は、負荷拡散リング２０８を任意選択的に含んでもよい。負荷拡散リング２０８は、半剛性レンズ素子２０２の周辺部の周りに延びていてもよい。負荷拡散リングは、（力をアクチュエータの位置で集中させるのではなく）半剛性レンズ素子の周辺部の周りの半剛性レンズ素子に印加される力を拡散することができる。負荷拡散リング２０８は、任意の所望の材料から形成することができる。例えば、負荷拡散リング２０８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、又はアクリルなどのポリマー材料から形成されてもよく、あるいは、負荷拡散リングはガラスから形成されてもよい。負荷拡散リングはレンズモジュールの周辺部に形成されるため、負荷拡散リングは、任意選択的に、金属などの不透明材料から形成されてもよい。
【００９９】
半剛性レンズ素子２０２の厚さ２０４は、アクチュエータ２０６によって操作されたときに半剛性レンズ素子の撓曲を可能にする十分な薄さになるように選択することができる。半剛性レンズ素子２０２は、レンズ素子が厚すぎる場合、所望の方法で屈曲することができない場合がある。したがって、厚さ２０４は、１．０ミリメートル未満、０．５ミリメートル未満、０．２ミリメートル未満、０．１ミリメートル未満、０．０５ミリメートル未満、０．０１ミリメートル未満、０．０１ミリメートル〜０．５ミリメートルなどとすることができる。
【０１００】
アクチュエータ２０６は、可変強度及び向きの円柱レンズ度数を付与するように半剛性レンズ素子２０２の位置を調節するのに使用され得る。図１６は、アクチュエータ２０６がどのように半剛性レンズ素子２０２の周辺部の周りに分配されるかを示すレンズモジュール７２の平面図である。図１６に示すように、６個のアクチュエータ（アクチュエータ２０６−１、アクチュエータ２０６−２、アクチュエータ２０６−３、アクチュエータ２０６−４、アクチュエータ２０６−５及びアクチュエータ２０６−６）は全て、半剛性レンズ素子の周辺部の周りに分配される。６個のアクチュエータのそれぞれは、半剛性レンズ素子を押し下げる又は引き上げるように（すなわち、Ｚ軸に沿って正のＺ方向又は負のＺ方向に半剛性レンズ素子を付勢するように）構成されてもよい。
【０１０１】
半剛性レンズ素子を操作するための合計６個のアクチュエータを含むことにより、レンズ素子２０２に対して任意の所望の円柱レンズ軸の選択を可能にすることができる。本明細書では、円柱レンズ軸という用語は、円柱レンズが光強度を有さない軸を指すために使用される。円柱レンズは、円柱レンズが最大光強度を有する円柱レンズ軸に対して垂直な追加の軸を有することを理解されたい。図１６に示す半剛性レンズ素子２０２の周辺部の周りのアクチュエータの位置により、任意の円柱レンズ軸を半剛性レンズ素子に対して選択することが可能になる。
【０１０２】
例えば、アクチュエータ２０６−１、２０６−２、２０６−４及び２０６−５が、半剛性レンズ素子を負のＺ方向に付勢するために使用されるシナリオを考察する。一方、アクチュエータ２０６−３及び２０６−６は、半剛性レンズ素子を正のＺ方向に付勢することができる。換言すれば、アクチュエータ２０６−３及び２０６−６によって付勢された半剛性レンズ素子２０２の部分は、アクチュエータ２０６−１、２０６−２，２０６−４及び２０６−５によって付勢された半剛性レンズ素子２０２の部分よりも高い（例えば、正のＺ方向に高い）。この付勢方式の結果として得られる円柱レンズ軸２１２は、Ｘ軸に平行である。
【０１０３】
別のシナリオでは、アクチュエータ２０６−１、２０６−２、２０６−４及び２０６−５は、半剛性レンズ素子を正のＺ方向に付勢するために使用される。一方、アクチュエータ２０６−３及び２０６−６は、半剛性レンズ素子を負のＺ方向に付勢することができる。換言すれば、アクチュエータ２０６−３及び２０６−６によって付勢された半剛性レンズ素子２０２の部分は、アクチュエータ２０６−１、２０６−２、２０６−４及び２０６−５によって付勢された半剛性レンズ素子２０２の部分よりも低くなる。この付勢方式の結果として得られる円柱レンズ軸２１０は、Ｙ軸に平行である。
【０１０４】
様々なサブセットのアクチュエータにより、半剛性レンズ素子を正又は負のＺ方向に様々な程度に付勢することにより、所望の円柱レンズ軸を有するように半剛性レンズ素子を修正するのに使用され得る。アクチュエータが付勢される程度は、半剛性レンズ素子によって付与される最大屈光強度を制御することができる。
【０１０５】
半剛性レンズ素子を正及び負のＺ方向に付勢するアクチュエータの例は単なる例示に過ぎないことを理解されたい。所望であれば、全てのアクチュエータは、半剛性レンズ素子を一方向にのみ付勢することができ、半剛性レンズ素子を付勢しないときに半剛性レンズ素子を固定したままにすることができる。アクチュエータはまた、半剛性レンズ素子を、Ｚ軸に平行な方向以外の方向に付勢してもよい。例えば、アクチュエータは、（例えば、図１０Ｂ及び図１０Ｃに関連して説明したものと同様に）半剛性レンズ素子を、半剛性レンズ素子の中心に向かって、又は半剛性レンズ素子の中心から離れるように押す、又は引っ張ることができる。
【０１０６】
図１５の実施例では、半剛性レンズ素子２０２は、付勢されていない状態で平面状であり得る。換言すれば、アクチュエータからのあらゆる外部の影響がない場合、半剛性レンズ素子２０２は平面状（例えば、剛性レンズ素子１２２に平行）であり得る。しかしながら、この実施例は単なる例示に過ぎない。他の実施形態では、半剛性レンズ素子は、初期非平面形状（例えば、球面レンズ形状又は球形ドーム形状）を有してもよい。更に、図１５に示すレンズモジュールでは、剛性レンズ素子１２２は、対応するアイボックスと半剛性レンズ素子２０２との間に介在してもよい。換言すれば、剛性レンズ素子１２２は、図１５でユーザに面している。しかし、半剛性レンズ素子が、代わりに（半剛性レンズ素子はアイボックスと剛性レンズ素子との間に介在した状態で）ユーザに面してもよい。
【０１０７】
図１７は、非平面状の半剛性レンズ素子を含むレンズモジュールの側断面図である。図１７では、半剛性レンズ素子２０２は、ユーザに面している（例えば、半剛性レンズ素子２０２はアイボックス６０と剛性レンズ素子１２２との間に介在する）。アクチュエータ２０６は、（図１５及び図１６に関連して既に論じたように）半剛性レンズ素子２０２の形状を操作するために使用され得る。レンズ素子１２２及び２０２はまとめて、レンズ２４２と呼ばれることがある。
【０１０８】
図１７の半剛性レンズ素子２０２は、最初は、球面形状の表面を有してもよい。半剛性レンズ素子は、球面状に湾曲した凸面２２２及び球面状に湾曲した凹面２２４を有するメニスカスレンズ素子であってもよい。剛性レンズ素子１２２もまた、球面状に湾曲した凸面２２６及び球面状に湾曲した凹面２２８を有するメニスカスレンズ素子であってよい。外部の付勢力がアクチュエータ２０６によって印加されずに、レンズ素子２０２とレンズ素子１２２とは平行であり得る。
【０１０９】
アクチュエータ２０６は、半剛性レンズ素子２０２の形状を操作するために使用され得る。図１６に示されるものと同様に、６個のアクチュエータが、非平面状の半剛性レンズ素子の周辺部の周りに均等に分配されてもよい。この実施例は単なる例示に過ぎず、所望であれば、異なる数のアクチュエータ（例えば、２個のアクチュエータ、３個のアクチュエータ、４個のアクチュエータ、２個超のアクチュエータ、４個超のアクチュエータ、６個超のアクチュエータ、１０個超のアクチュエータ、１０個未満のアクチュエータなど）を使用してもよい。
【０１１０】
レンズ素子２０２の特性により、レンズ素子は、レンズ素子が第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿って湾曲しているときに、第１の軸に沿って剛性になり得る。レンズ素子２０２の表面の初期球面形状により、レンズ素子は、屈曲時に双円錐面を有し得る。双円錐面は、２つの直交する軸に沿って異なる曲率を有し得る。
【０１１１】
半剛性レンズ素子は、（レンズ内の剛性レンズ素子が固定位置に留まっている間に）所与の軸に沿って屈曲されたときに、２つの直交する円柱レンズ度数を導入する。直交する円柱レンズ度数は、同じ大きさを有してもよく、又は異なる大きさを有してもよい。一実施例では、半剛性レンズ素子は屈曲されてもよく、結果として得られる円柱レンズ度数は、９０°で＋０．２５ジオプタとなり、０°で−０．２５ジオプタとなり得る。直交円筒変換によれば、０°円柱レンズ度数のＸジオプタは、球面レンズ度数のＸジオプタ−９０°円柱レンズ度数のＸジオプタに等しい（例えば、＋０．２５Ｄ  ＣＹＬ  ０°＝＋０．２５Ｄ球面＋−０．２５Ｄ  ＣＹＬ９０°）。この規則を考慮すると、屈曲した半剛性レンズ素子の等価総度数は、球面レンズ度数の０．２５ジオプタ、及び０°円柱レンズ度数の−０．５ジオプタである。
【０１１２】
追加のレンズ素子は、半剛性レンズ素子２０２が屈曲したときにレンズ２４２によって生成される寄生球面レンズ度数を相殺するために、レンズモジュールに含まれてもよい。図１７は、球面レンズ素子２３２がどのようにレンズモジュール７２に組み込まれ得るかを示す。上記の実施例では、球面レンズを使用して、−０．２５ジオプタの球面レンズ度数を付与することができる。結果として、レンズモジュールは最終的に、０°円柱レンズ度数の−０．５ジオプタを有する。
【０１１３】
球面レンズ素子２３２は、レンズ２４２の所与の状態に関連する寄生球面レンズ度数を相殺するように動的に調節されてもよい。球面レンズ２３２は、任意の所望の種類の調整可能な球面レンズ素子であってもよい。
【０１１４】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、非平面状の半剛性レンズ素子が、２つの直交する軸に沿って異なる曲率を有する双円錐面を有するようにどのように屈曲され得るかを示す。図１８Ａは、初期状態の非平面状の半剛性レンズ素子２０２を示す。換言すれば、図１８Ａは、レンズ素子を屈曲させるためにアクチュエータが使用される前の半剛性レンズ素子を示す。図示するように、レンズ素子は、最初は、球面凸状の上面２２２と、球面凹状の下面２２４とを有する。図１８Ａでは、レンズ素子は、Ｙ軸に沿った第１の経線２５２（時にはセクション２５２又は輪郭２５２と呼ばれることがある）と、Ｘ軸に沿った第２の経線２５４（経線２５４と呼ばれることもある）を有する。図１８Ａにおいて、経線２５２の曲率半径は経線２５４の曲率半径と同じであってもよい。換言すれば、レンズ素子の中心で交差する直交する軸に沿った曲率は同じである。
【０１１５】
図１８Ｂでは、非平面状の半剛性レンズ素子は屈曲状態で示されている。アクチュエータ２０６は、例えば、Ｙ軸に沿って半剛性レンズ素子を屈曲させるように使用されている。この状態では、レンズ素子の上面２２２及び下面２２４は、双円錐面であり得る。経線２５２の曲率半径は経線２５４の曲率半径と異なっていてもよい。図１８Ｂに示すような屈曲形状では（剛性球面レンズ素子と組み合わせて使用される場合）、（例えば、異なる大きさを有する）２つの円柱レンズ度数を作製することができる。図１７の球面レンズと組み合わせて、任意の所望の円柱レンズ軸に沿った単一の円柱レンズ度数を生成することができる。アクチュエータ２０６は、非平面状の半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させて、円柱レンズ軸を決定することができる。
【０１１６】
図１７の実施形態では、調整可能な半剛性非平面レンズ素子は、アイボックス６０と剛性レンズ素子１２２との間に介在する。剛性レンズ素子１２２は、調整可能な半剛性非平面レンズ素子と調整可能な球面レンズ２３２との間に介在する。この例は単なる例示に過ぎない。一般に、レンズモジュール７２は、調整可能な平面状の半剛性レンズ素子、調整可能な非平面状の半剛性レンズ素子、剛性の平面レンズ素子、剛性の非平面レンズ素子、調整可能なエラストマーレンズ素子などのあらゆる所望の組み合わせを含むことができる。
【０１１７】
１つの例示的な構成では、レンズは、アイボックス６０と別の調整可能な半剛性の非平面レンズ素子との間に介在する、調整可能な半剛性の非平面レンズ素子を含むことができる。流体１０９などの流体は、２つの調整可能な半剛性の非平面レンズ素子の間の空洞を充填することができる。別の実施形態では、図１７の剛性レンズ素子１２２は、調整可能な平面状の半剛性レンズ素子によって置き換えられてもよい。
【０１１８】
所望であれば、いくつかの構成では、図１５〜図１８に示される半剛性レンズ素子は、（例えば、図５〜図７に示される）前述の変動可能な剛性の概念と組み合わせて使用されてもよい。図５〜図７に関連して論じたように、レンズ素子は、乱視矯正を支援するためにレンズ素子にわたって可変剛性を有してもよい。図１５〜図１８に示されるような半剛性レンズ素子は、軸外光学補正のための同心剛性変動又は乱視光学補正のための線形剛性変動を有し得る。半剛性レンズ素子の可変剛性プロファイルは、半剛性レンズ素子に変動可能な厚さを付与すること、剛性を選択的に低減する凹部を提供すること、半剛性レンズ素子を異方性材料から形成すること、などによって達成され得る。更に別の可能な構成では、半剛性レンズ素子が、可変剛性プロファイルを有するエラストマーレンズ素子（例えば、図５〜図７に示す種類のレンズ素子）も含むレンズモジュールに含まれてもよい。
【０１１９】
最終的に、レンズモジュールに組み込まれるレンズ素子の数、向き、及びスタックアップは、特定の電子デバイスの設計要件に依存し得る。しかし、図１５〜図１８に示される種類のレンズ素子を使用することにより、電子デバイスのユーザの視野を改善することができ、他の種類のレンズを使用する場合よりもアイレリーフを少ししか必要としない場合がある。（図１７並びに図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように）調整可能な非平面状の半剛性レンズ素子を使用することにより、アイボックスに対してレンズの表面が均一な距離を有することにより、光学性能を改善することができる。
【０１２０】
上記のように、本技術の一態様は、入出力デバイスからの情報などの情報の収集及び使用である。本開示は、いくつかの例において、特定の人物を一意に特定する個人情報データ、又は特定の人物に連絡するか若しくはその所在を突き止めるために使用できる個人情報データを含むデータが収集され得ることを想到している。そのような個人情報データは、人口統計データ、位置ベースのデータ、電話番号、電子メールアドレス、ツイッターＩＤ、住所、ユーザの健康又はフィットネスレベル（例えば、バイタルサイン測定、服薬情報、運動情報）に関するデータ若しくは記録、誕生日、ユーザ名、パスワード、生体情報、又は任意の他の識別情報若しくは個人情報を含むことができる。
【０１２１】
本開示は、本技術におけるそのような個人情報の使用がユーザの利益になる使用であり得る点を認識するものである。例えば、よりユーザの興味を引く対象のコンテンツを配信するために、個人情報データが使用されてもよい。したがって、そのような個人情報データの使用は、配信されるコンテンツの計算された制御をユーザができるようにする。更に、ユーザに利益をもたらす、個人情報データに関する他の使用もまた、本開示によって考察される。例えば、健康データ及びフィットネスデータは、ユーザの全般的なウェルネスについての洞察を提供するために使用することができ、又は、ウェルネスの目標を追求するための技術を使用している個人への、積極的なフィードバックとして使用することもできる。
【０１２２】
本開示は、そのような個人情報データの収集、分析、開示、転送、記憶、又は他の使用に関与するエンティティが、確固たるプライバシーポリシー及び／又はプライバシー慣行を遵守することを考察する。具体的には、そのようなエンティティは、個人情報データを秘密として厳重に保守するための、業界又は政府の要件を満たしているか又は上回るものとして一般に認識されている、プライバシーのポリシー及び慣行を実施し、一貫して使用するべきである。そのようなポリシーは、ユーザによって容易にアクセス可能であるべきであり、データの収集及び／又は使用が変化するにつれて更新されるべきである。ユーザからの個人情報は、そのエンティティの合法的かつ正当な使用のために収集されるべきであり、それらの合法的使用を除いては、共有又は販売されるべきではない。更に、そのような収集／共有は、ユーザに告知して同意を得た後に実施されるべきである。更に、そのようなエンティティは、そのような個人情報データへのアクセスを保護して安全化し、その個人情報データへのアクセスを有する他者が、それらのプライバシーポリシー及び手順を遵守することを保証するための、あらゆる必要な措置を講じることを考慮するべきである。更に、そのようなエンティティは、広く受け入れられているプライバシーのポリシー及び慣行に対する自身の遵守を証明するために、第三者による評価を自らが受けることができる。更に、ポリシー及び慣行は、収集及び／又はアクセスされる具体的な個人情報データのタイプに適合されるべきであり、また、管轄権固有の考慮事項を含めた、適用可能な法令及び規格に適合されるべきである。例えば、米国では、特定の健康データの収集又はそれに対するアクセスは、Ｈｅａｌｔｈ  Ｉｎｓｕｒａｎｃｅ  Ｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ａｃｃｏｕｎｔａｂｉｌｉｔｙ  Ａｃｔ（ＨＩＰＡＡ）などの連邦法及び／又は州法によって統制され得るが、他の国の健康データは他の規制及びポリシーの支配下にあり得て、それに応じて取り扱われるべきである。それゆえ、各国の異なる個人データの種類に対して、異なるプライバシー慣行が保たれるべきである。
【０１２３】
前述のことがらにもかかわらず、本開示はまた、個人情報データの使用又は個人情報データへのアクセスを、ユーザが選択的に阻止する実施形態も考察する。すなわち、本開示は、そのような個人情報データへのアクセスを防止又は阻止するように、ハードウェア要素及び／又はソフトウェア要素を提供できることを考察する。例えば、本技術は、ユーザが、サービスの登録中又はその後のいつでも、個人情報データの収集への参加の「オプトイン」又は「オプトアウト」を選択することを可能にするように構成することができる。別の実施例では、ユーザは、特定の種類のユーザデータを提供しないことを選択することができる。更に別の実施例では、ユーザは、ユーザ固有データが維持される時間の長さを制限することを選択することができる。「オプトイン」及び「オプトアウト」の選択肢を提供することに加えて、本開示は、個人情報のアクセス又は使用に関する通知を提供することを考察する。例えば、ユーザの個人情報データにアクセスすることとなるアプリケーション（「アプリ」）のダウンロード時にユーザに通知され、その後、個人情報データがアプリによってアクセスされる直前に再びユーザに注意してもよい。
【０１２４】
更に、本開示の意図は、個人情報データを、非意図的若しくは無認可アクセス又は使用の危険性を最小限に抑える方法で、管理及び処理するべきであるという点である。データの収集を制限し、データがもはや必要とされなくなった時点で削除することによって、危険性を最小限に抑えることができる。更に、適用可能な場合、特定の健康関連アプリケーションにおいて、ユーザのプライバシーを保護するために、データの非特定化を使用することができる。非特定化は、適切な場合、特定の識別子（例えば、生年月日など）を除去すること、記憶されるデータの量又は具体性を制御すること（例えば、位置データを、住所レベルではなく都市レベルで収集すること）、データがどのように記憶されるかを制御すること（例えば、ユーザ全体にわたってデータを集約すること）、及び／又は他の方法によって、容易にすることができる。
【０１２５】
それゆえ、本開示は、１つ以上の様々な開示された実施形態を実施するための、個人情報データを含み得る情報の使用を広範に網羅するものではあるが、本開示はまた、個人情報データにアクセスすることを必要とせずに、それらの様々な実施形態を実施することもまた可能であることを想到している。すなわち、本技術の様々な実施形態は、そのような個人情報データの全て又は一部分が欠如することにより、実施不可能となるものではない。
【０１２６】
一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を発するディスプレイと、ディスプレイから光を受光するヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールと、を含むシステムが提供され、レンズモジュールは、第１及び第２の流体充填チャンバと、第１の可撓性膜及び第２の可撓性膜と、レンズモジュールを制御して、第１の可撓性膜の曲率及び第２の可撓性膜の曲率を調節するように構成された制御回路と、を含む。
【０１２７】
別の実施形態によれば、制御回路は、第１の流体充填チャンバ内の第１の量の流体と、第２の流体充填チャンバ内の第２の量の流体と、を制御して、第１の可撓性膜の曲率及び第２の可撓性膜の曲率を調節するように構成されている。
【０１２８】
別の実施形態によれば、第１の可撓性膜は、第１の可変剛性プロファイルを有し、第２の可撓性膜は、第１の可変剛性プロファイルとは異なる第２の可変剛性プロファイルを有する。
【０１２９】
別の実施形態によれば、第１の可撓性膜は可変厚さを有する。
【０１３０】
別の実施形態によれば、第１の可撓性膜は、第１の可撓性膜の弾性率を変動させる表面レリーフを有する。
【０１３１】
別の実施形態によれば、第１可撓性膜は、異方性材料から形成される。
【０１３２】
別の実施形態によれば、レンズモジュールは、第１の流体充填チャンバと第２の流体充填チャンバとの間に剛性ディバイダを含み、第１の流体充填チャンバは剛性ディバイダ及び第１の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定され、第２の流体充填チャンバは、剛性ディバイダ及び第２の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定される。
【０１３３】
別の実施形態によれば、レンズモジュールは、剛性レンズ素子を含み、第１の可撓性膜は、第１の流体充填チャンバと第２の流体充填チャンバとの間に介在し、第１の流体充填チャンバは、剛性レンズ素子及び第１の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定され、第２の流体充填チャンバは、第１の可撓性膜及び第２の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定される。
【０１３４】
別の実施形態によれば、レンズモジュールは、第１の可撓性膜の周辺部の周りのアクチュエータを含み、制御回路は、アクチュエータを制御して、第１の可撓性膜の形状を動的に調節するように構成されている。
【０１３５】
一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を発するディスプレイと、ディスプレイから光を受光するヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールと、を含むシステムが提供され、レンズモジュールは、周辺部を有する可撓性レンズ素子と、可撓性レンズ素子の周辺部の周りの複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータを制御して、可撓性レンズ素子を動的に調節するように構成された制御回路と、を含む。
【０１３６】
別の実施形態によれば、各アクチュエータは、可撓性レンズ素子を、可撓性レンズ素子の中心から離れて半径方向外側に引っ張り続けるように構成されている。
【０１３７】
別の実施形態によれば、システムは、視線情報を取得するように構成された視線検出センサを含み、制御回路は、視線情報に基づいてアクチュエータを制御するように構成されている。
【０１３８】
一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を発するディスプレイと、ディスプレイから光を受光するヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、レンズモジュールは、第１及び第２の可撓性膜を含み、第１の可撓性膜は、第１の可変剛性プロファイルを有し、第２の可撓性膜は、第１の可変剛性プロファイルとは異なる第２の可変剛性プロファイルを有する、レンズモジュールと、を含むシステムが提供される。
【０１３９】
一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を発するディスプレイと、ディスプレイから光を受光するヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、流体充填チャンバ、流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する半剛性レンズ素子、及び半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータ、を含む、レンズモジュールを含むシステムが提供される。
【０１４０】
別の実施形態によれば、レンズモジュールは、流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を含み、流体充填チャンバを充填する流体は、半剛性レンズ素子と剛性レンズ素子との間に介在し、レンズモジュールは、流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定するレンズモジュール支持構造体を含む。
【０１４１】
別の実施形態によれば、レンズモジュールは、流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を含み、剛性レンズ素子と半剛性レンズ素子は、半剛性レンズ素子が少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されていない第１の状態では平行であり、剛性レンズ素子と半剛性レンズ素子は、第２の状態では平行ではなく、少なくとも１つのアクチュエータは、第２の状態では半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させる。
【０１４２】
別の実施形態によれば、レンズモジュールは、流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を含み、レンズモジュールは、調整可能な球面レンズを更に含み、剛性レンズ素子は、調整可能な球面レンズと半剛性レンズ素子との間に介在する。
【０１４３】
別の実施形態によれば、半剛性レンズ素子は、半剛性レンズ素子が少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されていない第１の状態では平面状である。
【０１４４】
別の実施形態によれば、半剛性レンズ素子は、半剛性レンズ素子が少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されていない第１の状態では球面状の凸面及び球面状の凹面を有し、レンズは、半剛性レンズ素子が少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されている第２の状態では、半剛性レンズ素子によって生成された寄生球面レンズ度数を相殺するように構成されている調整可能な球面レンズを含む。
【０１４５】
別の実施形態によれば、少なくとも１つのアクチュエータは、半剛性レンズ素子の周辺部の周りに均等に分配される６つのアクチュエータを含み、レンズモジュールは、半剛性レンズ素子の周辺部の周りに延びる負荷拡散リングを含む。
【０１４６】
別の実施形態によれば、半剛性レンズ素子は、２ＧＰａを超えるヤング率を有する材料から形成される。
【０１４７】
一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を発するディスプレイと、ディスプレイから光を受光するヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、調節可能な厚さを有する液体充填間隙によって分離された第１及び第２のレンズ素子を含む、レンズモジュールと、を含むシステムが提供される。
【０１４８】
別の実施形態によれば、レンズモジュールは、第１のレンズ素子とディスプレイとの間に介在する部分反射ミラーと、１／４波長板と、を含み、第２のレンズ素子は、１／４波長板と液体充填さ間隙と反射型偏光子との間に介在し、１／４波長板は、反射型偏光子と第２のレンズ素子との間に介在する。
【０１４９】
別の実施形態によれば、第１及び第２のレンズ素子は、カタディオプトリックレンズを形成し、カタディオプトリックレンズは、液体充填間隙の調節可能な厚さに依存する厚さを有する。
【０１５０】
別の実施形態によれば、システムは、液体充填間隙を充填する液体を保持するリザーバと、液体充填間隙内の液体の量を制御するポンプと、第１のレンズ素子を第２のレンズ素子に向かって付勢する付勢構成要素と、を含む。
【０１５１】
前述は、単なる例示に過ぎず、説明された実施形態に対して多様な変更を行うことができる。前述の実施形態は、個別に又は任意の組み合わせで実装することができる。
【図１】
2021534467.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
2021534467.tif 000020
【図１２Ａ】
2021534467.tif 000021
【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
2021534467.tif 000023
【図１３】
2021534467.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2021534467.tif 000028
【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
2021534467.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月24日(2021.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、第１及び第２の流体充填チャンバ並びに第１及び第２の可撓性膜を含むレンズモジュールと、
前記レンズモジュールを制御して、前記第１の可撓性膜の曲率及び前記第２の可撓性膜の曲率を調節するように構成された制御回路と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記制御回路は、前記第１の流体充填チャンバ内の第１の量の流体と、前記第２の流体充填チャンバ内の第２の量の流体と、を制御して、前記第１の可撓性膜の前記曲率及び前記第２の可撓性膜の前記曲率を調節するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の可撓性膜は、第１の可変剛性プロファイルを有し、前記第２の可撓性膜は、前記第１の可変剛性プロファイルとは異なる第２の可変剛性プロファイルを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の可撓性膜は、可変厚さを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の可撓性膜は、前記第１の可撓性膜の弾性率を変動させる表面レリーフを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の可撓性膜は、異方性材料から形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記レンズモジュールは、前記第１の流体充填チャンバと前記第２の流体充填チャンバとの間に剛性ディバイダを含み、前記第１の流体充填チャンバは、前記剛性ディバイダ及び前記第１の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されており、前記第２の流体充填チャンバは、前記剛性ディバイダ及び前記第２の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記レンズモジュールは、剛性レンズ素子を含み、前記第１の可撓性膜は、前記第１の流体充填チャンバと前記第２の流体充填チャンバとの間に介在しており、前記第１の流体充填チャンバは、前記剛性レンズ素子及び前記第１の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されており、前記第２の流体充填チャンバは、前記第１の可撓性膜及び前記第２の可撓性膜によって少なくとも部分的に画定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記レンズモジュールは、前記第１の可撓性膜の周辺部の周りのアクチュエータを更に含み、前記制御回路は、前記アクチュエータを制御して、前記第１の可撓性膜の形状を動的に調節するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、流体充填チャンバ、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する半剛性レンズ素子、及び前記半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータ、を含む、レンズモジュールと、
を備える、システム。
【請求項１１】
前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を更に含み、前記流体充填チャンバを充填する流体は、前記半剛性レンズ素子と前記剛性レンズ素子との間に介在しており、前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定するレンズモジュール支持構造体を更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を更に含み、前記剛性レンズ素子及び前記半剛性レンズ素子は、前記半剛性レンズ素子が前記少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されていない第１の状態では平行であり、前記剛性レンズ素子及び前記半剛性レンズ素子は、第２の状態はで平行ではなく、前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記第２の状態では前記半剛性レンズ素子を選択的に屈曲させる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記レンズモジュールは、前記流体充填チャンバを少なくとも部分的に画定する剛性レンズ素子を更に含み、前記レンズモジュールは、調整可能な球面レンズを更に含み、前記剛性レンズ素子は、前記調整可能な球面レンズと前記半剛性レンズ素子との間に介在している、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記半剛性レンズ素子は、前記半剛性レンズ素子が前記少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されていない第１の状態では平面状である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記半剛性レンズ素子は、前記少なくとも１つのアクチュエータによって前記半剛性レンズ素子が屈曲されていない第１の状態では球面状の凸面及び球面状の凹面を有し、前記レンズモジュールは、前記半剛性レンズ素子が前記少なくとも１つのアクチュエータによって屈曲されている第２の状態では、前記半剛性レンズ素子によって生成された寄生球面レンズ度数を相殺するように構成された調整可能な球面レンズを更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記半剛性レンズ素子の周辺部の周りに均等に分配された６個のアクチュエータを含み、前記レンズモジュールは、前記半剛性レンズ素子の前記周辺部の周りに延びる負荷拡散リングを更に含み、前記半剛性レンズ素子は、２ＧＰａを超えるヤング率を有する材料から形成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
ヘッドマウント支持構造体と、
光を発するディスプレイと、
前記ディスプレイから前記光を受光する前記ヘッドマウント支持構造体によって支持されているレンズモジュールであって、調節可能な厚さを有する液体充填間隙によって分離された第１及び第２のレンズ素子を含む、レンズモジュールと、
を備える、システム。
【請求項１８】
前記レンズモジュールは、
前記第１のレンズ素子と前記ディスプレイとの間に介在している部分反射ミラーと、
１／４波長板であって、前記第２のレンズ素子は、前記１／４波長板と前記液体充填間隙との間に介在している、１／４波長板と、
反射型偏光子であって、前記１／４波長板は、前記反射型偏光子と前記第２のレンズ素子との間に介在している、反射型偏光子と、
を更に含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１及び第２のレンズ素子は、カタディオプトリックレンズを形成し、前記カタディオプトリックレンズは、前記液体充填間隙の前記調節可能な厚さに依存する厚さを有する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記液体充填間隙を充填する流体を保持するリザーバと、
前記液体充填間隙内の液体の量を制御するポンプと、
前記第１のレンズ素子を前記第２のレンズ素子に向かって付勢する付勢構成要素と、
を更に備える、請求項１７に記載のシステム。
【国際調査報告】
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