(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイの液晶プレートを通り抜ける光を変調することによって網膜上に画像を生成する方法であって、
前記液晶プレートの第１の側の複数の電極セットと前記液晶プレートの第２の側の電極セットとの間に電場を確立することによって前記液晶プレート中に複数のゾーンプレートを形成することと、各ゾーンプレートは、中心を有し、ここにおいて、前記液晶プレート中に形成された複数のゾーンプレートが、部分的に重ねられまたは重畳され、前記複数のゾーンプレートの前記中心は、前記ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる、
前記第１の軸に沿った前記複数のゾーンプレートの前記中心の整列を維持しながら、前記ディスプレイの前記第１の軸と異なる前記ディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に前記複数のゾーンプレートを、前記液晶プレートを通る電場を再位置付けすることによって移動させることと
を備える、方法。
【請求項２】
前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電場を確立することは、
前記第１の側の前記複数の電極セットの各々に変化する値の一組の電圧を印加することと、
前記第２の側の前記電極セットに変化する値の一組の電圧を印加することと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
電極セットに印加される各組の電圧は、前記第１の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第１の側の中心電極に印加される電圧に、または前記第２の側の前記電極セットに印加される電圧の場合は、第２の側の中心電極に印加される電圧に対応するチャープ中心を有するチャープ分布を規定し、
前記第１の側の中心電極および前記第２の側の中心電極の交点は、前記複数のゾーンプレートの１つについてそれぞれの中心を規定する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のゾーンプレートを移動させることは、前記第２の側のチャープ中心が変わらないように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布を維持しながら、対応する第１の側のチャープ中心が変わるように、前記第１の側の電極セットに印加される少なくとも１つのチャープ分布をシフトさせることを備え、ここにおいて、前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のゾーンプレートを移動させることは、前記第２の側のチャープ中心が変わるように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布をシフトさせることを備え、ここにおいて、前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ゾーンプレートは、眼の網膜上にギャップレス網膜画像を形成するように移動され、好ましくは、
拡張視覚を形成するために前記ディスプレイを通して見える現実世界のシーンと前記網膜画像を位置合わせする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ディスプレイのユーザの視力補正要求に適応するために前記複数のゾーンプレートの集光能力を制御することをさらに備え、好ましくは、
前記複数のゾーンプレートの前記集光能力を制御することは、カスタマイズされたチャープ分布を１つまたは複数の組の電極に印加することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ディスプレイの液晶プレートを通り抜ける光を変調することによって網膜上に画像を生成するための装置であって、
前記液晶プレートの第１の側の複数の電極セットと前記液晶プレートの第２の側の電極セットとの間に電場を確立することによって前記液晶プレート中に複数のゾーンプレートを形成するための手段と、各ゾーンプレートは、中心を有し、ここにおいて、前記液晶プレート中に形成された複数のゾーンプレートが、部分的に重ねられまたは重畳され、前記複数のゾーンプレートの前記中心は、前記ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる、
前記第１の軸に沿った前記複数のゾーンプレートの前記中心の整列を維持しながら、前記ディスプレイの前記第１の軸と異なる前記ディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に前記複数のゾーンプレートを、前記液晶プレートを通る電場を再位置付けすることによって移動させるための手段とを備える、装置。
【請求項１０】
前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記電場は、
前記第１の側の前記複数の電極セットの各々に変化する値の一組の電圧を印加することと、
前記第２の側の前記電極セットに変化する値の一組の電圧を印加することと
によって確立される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
電極セットに印加される各組の電圧は、前記第１の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第１の側の中心電極に印加される電圧に、または前記第２の側の前記電極セットに印加される電圧の場合は、第２の側の中心電極に印加される電圧に対応するチャープ中心を有するチャープ分布を規定し、
前記第１の側の中心電極および前記第２の側の中心電極の交点は、前記複数のゾーンプレートの１つについてそれぞれの中心を規定する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数のゾーンプレートを移動させるための前記手段は、前記第２の側のチャープ中心が変わらないように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布を維持しながら、対応する第１の側のチャープ中心が変わるように、前記第１の側の電極セットに印加される少なくとも１つのチャープ分布をシフトさせるように構成され、ここにおいて、前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数のゾーンプレートを移動させるための前記手段は、前記第２の側のチャープ中心が変わるように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布をシフトさせるように構成され、ここにおいて、前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載のステップを実行するためのコンピュータ実行可能コードを記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、一般に光学ディスプレイに関し、より詳しくは、動的に移動するゾーンプレートを有する拡張視覚眼鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]テキストおよびシンボルなどの合成画像が、眼鏡パッケージで自然の視野上に重ねられる、拡張視覚眼鏡は、人間とコンピュータのインターフェースのための次なる目玉とうたわれている。自然の視野、すなわち典型的には１２インチまたはさらに遠い物体と、典型的には眼鏡レンズ表面に表示されるオーバーレイ視野とのための焦点パラメータにおける大きい差異という基本的な光学問題がある。今までの大部分の解決策は、典型的には結像問題を解決するために必要とされる光路長を折り畳むためのかさばる光学素子を有する。そのような解決策は、オーバーレイ画像を画素の二次元（２Ｄ）集合として表示し、遠視野距離（たとえば≧１２インチ）での仮想画像を形成するための光学素子を必要とし、ここにおいて、仮想画像はその後、眼のレンズを通って、人の網膜上に眼のレンズによって再結像される。たとえば、一解決策では、小型液晶が、リレー光学素子およびホログラフィックカプラーとともに、眼鏡上の近くに置かれる。これらの構成要素は、ユーザによって見られている実画像上に合成画像を重ねるように一緒に動作する。この解決策は、複雑なリレー光学システムおよび表示ユニットを含む。従来の拡張視覚眼鏡と関連する別の問題は、度付き眼鏡を着用する人が、近視および遠視または乱視などの視覚問題を補償するために光学素子のいくらかの適応を必要とするという事実である。従来の解決策は、この問題に取り組まない。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]本開示の態様では、方法、コンピュータプログラム製品、および装置が、提供される。網膜ディスプレイでの光学素子を変調することによって網膜画像を生成するための方法、装置、およびコンピュータプログラム製品が、提供される。装置は、電場を使用して液晶デバイス中に形成される１つまたは複数の動的ゾーンプレートを用いて真の網膜画像を生成する。動的ゾーンプレートは、眼のレンズ軸に対してその光学軸の位置を動的に変えることができ、眼の網膜上に集光スポットのアレイを高速に形成する。１つまたは複数のゾーンプレートを高速に更新することで、網膜を横切るギャップレス画像合成をもたらすことができる。網膜上に２Ｄ画像を合成するために、本装置は、第１の方向で網膜上に１つまたは多数の集光スポットを決定する電場を第１の方向に設定する。同時に、本装置は、電場を第２の方向に設定し、第２の方向で網膜上に集光スポットを決定する。これを行ごとに高速に繰り返すことによって、２Ｄギャップレス画像が、網膜上に形成される。
【０００４】
[0004]この目的を達成するために、例示的な装置は、電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成する。各ゾーンプレートは、中心を有し、中心は、ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる。本装置はまた、第１の軸に沿った複数のゾーンプレートの中心の整列を維持しながら、ディスプレイの第１の軸と異なるディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に複数のゾーンプレートを移動させることもする。そのような移動は、液晶を通る電場の再位置付けを通じて提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】[0005]液晶（液晶）構造内のゾーンプレートの透視図を例示する図。
【図２】[0006]液晶を通る電場の印加によって液晶内にゾーンプレートを形成するための構造の透視図を例示する図。
【図３】[0007]印加される電圧の関数として電極アレイ位置をプロットすることによって形成される空間チャープを例示する図。
【図４】[0008]ｘ成分およびｙ成分へのゾーンプレートの分解を例示する図。
【図５】[0009]動的ゾーンプレート能力を有する光学ディスプレイの透視図を例示する図。
【図６Ａ】[0010]ｙ−ｚ軸に沿った図５のディスプレイの側面図を例示する図。
【図６Ｂ】[0011]ｘ−ｚ軸に沿った図５のディスプレイの上面図を例示する図。
【図７Ａ】[0012]ディスプレイ上にゾーンプレートを重ねる漸進的な垂直および水平移動を例示する図。
【図７Ｂ】ディスプレイ上にゾーンプレートを重ねる漸進的な垂直および水平移動を例示する図。
【図７Ｃ】ディスプレイ上にゾーンプレートを重ねる漸進的な垂直および水平移動を例示する図。
【図８】[0013]動的ゾーンプレート移動を通じて光学素子を変調する方法のフローチャート。
【図９】[0014]例示的な装置での異なるモジュール／手段／構成要素間のデータフローを例示する概念データフロー図。
【図１０】[0015]処理システムを用いる装置のためのハードウェア実装の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[0016]添付の図面に関連して以下で述べられる詳細な説明は、様々な構成の説明となることを意図され、本明細書で述べられる概念が実施されてもよい唯一の構成を表すことを意図されていない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供する目的で具体的詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的詳細なしに実施されてもよいことは、当業者には明らかであろう。場合によっては、よく知られた構造および構成要素は、そのような概念を不明瞭にするのを避けるためにブロック図の形で示される。
【０００７】
[0017]光学システムのいくつかの態様が、様々な装置および方法を参照して今から提示されることになる。これらの装置および方法は、様々なブロック、モジュール、構成要素、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズム、その他（まとめて「要素」と呼ばれる）によって、次の詳細な説明で述べられ、付随する図面で例示されることになる。
【０００８】
これらの要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれらの任意の組合せを使用して実装されてもよい。そのような要素がハードウェアとして実装されるかまたはソフトウェアとして実装されるかは、システム全体に課せられる特定の応用および設計制約に依存する。
【０００９】
[0018]例として、要素、または要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、１つまたは複数のプロセッサを含む「処理システム」とともに実装されてもよい。プロセッサの例は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、状態機械、ゲーテッドロジック（gated logic）、個別ハードウェア回路、および本開示全体にわたって述べられる様々な機能性を果たすように構成される他の適切なハードウェアを含む。処理システムでの１つまたは複数のプロセッサは、ソフトウェアを実行してもよい。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれようと、またはそうでなかろうと、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プロシージャ、機能、その他を意味すると広く解釈されるものとする。
【００１０】
[0019]それに応じて、１つまたは複数の例示的な実施形態では、述べられる機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装されてもよい。もしソフトウェアで実装されるならば、機能は、コンピュータ可読媒体上に記憶されてもよくまたはコンピュータ可読媒体上で１つもしくは複数の命令もしくはコードとして符号化されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされてもよい任意の入手可能な媒体であってもよい。例としてであって、制限でなく、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または所望のプログラムコードを命令もしくはデータ構造の形で運ぶもしくは記憶するために使用されてもよく、コンピュータによってアクセスされてもよい任意の他の媒体を備えることができる。本明細書で使用されるような、ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、およびフロッピー（登録商標）ディスクを含み、ただしディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、一方ディスク（ｄｉｓｃ）は、データをレーザーで光学的に再生する。上記の組合せもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００１１】
[0020]本明細書で述べられる光学ディスプレイは本質的に、眼鏡のレンズ表面上に一連のゾーンプレートを形成する。ゾーンプレートの動的アレイは、ゾーンプレートを垂直に通り抜ける平面波として発射された光が網膜を横切るスポットの対応するアレイ上に集光されることを可能にする。ゾーンプレートは、視聴者のレンズ処方に適合するように変えられてもよく、またそれが存在するレンズ表面のあり得る湾曲に責任を持つこともできる。ゾーンプレートは、画素の全二次元表示のためにすべてが一度に実装される必要はない。実際は、以下でさらに述べられるように、１つの行が、合成され、続いて次の行が合成されてもよいなどである。網膜上の受容体は自然に、いくらかの保持力を有し、それでゾーンプレートを高速に更新することで、網膜を横切るギャップレス画像合成をもたらすことができる。
【００１２】
[0021]本明細書で述べられる光学ディスプレイは、網膜上に画像を生成するために１つまたは複数の動的に移動可能なゾーンプレートに頼る。ゾーンプレートは、本質的に平面レンズである。ゾーンプレートの１つのタイプは、フレネルレンズである。従来のフレネルレンズ（図示されず）は、同心円を形成する表面レリーフをその上に有する。表面レリーフパターンは、レンズの能力を生み出す表面屈折性を提供する。動作時には、光線は、レンズの平坦側を通り抜ける。光が、表面レリーフを有する側から出るとき、光は、表面レリーフパターンの形状によって曲げられる。
【００１３】
[0022]ゾーンプレートの機能は、平坦なガラス片の他の側から入射する光を取り込むことである。この時点では、光は、その上に何の構造も有さない。光はまさに、ガラスの他の側からそのゾーンプレートに突き当たる単色平面波である。ゾーンプレートは、その光の一部分を取り込み、それをスポットまたは焦点または網膜に集光する。
【００１４】
[0023]図１を参照すると、本明細書で開示される光学システムに従って、ゾーンプレート１００は、物理的表面レリーフとは対照的に、電場特性を使用して液晶ガラス１０２中にフレネルレンズ特性を形成することによって生成される。電場は、液晶を通り抜ける光が、屈折率がより高い高密度領域および屈折率がより低い他の領域に出会うように、液晶中に密度変化を誘起する。高屈折率および低屈折率パターンの組合せは本質的に、フレネルレンズゾーンプレートの同心円１０４を形成し、レンズの屈折特性を提供する。
【００１５】
[0024]図２を参照すると、図１のそれに似たゾーンプレートを形成するための代表的な構造２００は、液晶２０２の一方の側の垂直に並べられた光学的に透明なフィンガー電極２０４のアレイと液晶２０２のもう一方の側の水平に並べられた光学的に透明なフィンガー電極２０６のアレイとの間に位置付けられる液晶２０２の層を含む。例示での簡潔さのために、４つの垂直電極および４つの水平電極だけが、示される。垂直電極２０４および水平電極２０６は、液晶２０２を通る電場を誘起するために一緒に働く。たとえば、ガラス内に変化する密度の同心円に似たパターンを生成するために、そのような活性化は、１つまたは複数の垂直電極２０４と１つまたは複数の水平電極２０６との間にＤＣ電圧ポテンシャルを確立することを含んでもよい。活性化はまた、焦点スポットを列ごとにまたは行ごとに高速に走査するために垂直電極および水平電極を動的に選択することを含んでもよい。
【００１６】
[0025]図３を参照すると、一構成では、変化するＤＣ値を有する一組の電圧が、間隔を空けて離れた電極のアレイでのいくつかの電極に印加される。印加される電圧の関数としてアレイに沿って電極に対応する点をプロットし、その点を接続することで、「空間チャープ」と特徴付けられる波形を形成する。この特徴付けは、図３で明らかであり、それは、チャープ波形３００を描写する。本明細書ではまた「チャープ正弦曲線」または「チャープ分布」とも呼ばれる、空間チャープは、中心のピーク３０２および中心のピークの両側の側方ピーク３０４を含む。ピーク間の距離は、ピークが中心のピークから離れるにつれてますます小さくなる。
【００１７】
[0026]図４を参照すると、ゾーンプレート４００は、２Ｄ表面を横切る特定の面パターンを有する。しかしながら、そのパターンは、ｘ変化およびｙ変化に分離可能とすることができるたとえば、横切って線形に変化する周波数を有する、ｘ方向に印加されるチャープ正弦曲線、すなわち上側水平チャープ４０２は、一次元画像を作成する。同様に、ｙ方向に印加される同じチャープ正弦曲線、すなわち右側垂直チャープ４０４は、別の一次元画像を作成する。これらの２つの一次元ゾーンプレートを一緒に掛けることで、同心円４０６を有する二次元ゾーンプレート４００を作成する。ゾーンプレートに垂直な平面波が、このゾーンプレートを通り抜けるとき、光は、チャーピングの特性によって決定される距離においてゾーンプレートの軸（ゾーンプレートに垂直で、ゾーンプレートの中心を通り抜ける線）上のスポットに集光されることになる。
【００１８】
[0027]数学的には、ゾーンプレート４００は、フリンジの円対称な組によって記述されてもよく、また水平フリンジとも呼ばれる、ｘ軸４０８に沿って方向付けられたフリンジと、また垂直フリンジとも呼ばれる、ｙ軸４１０に沿って方向付けられたフリンジ付きとの積に分離可能である。これは、ディスプレイがどのように実装されるかの観点から重要な含意を有する。この分離可能性の故に、電極画素構造は、２Ｄアレイである必要はなく、２つの一次元（１Ｄ）アレイの連結として合成されてもよい。ゾーンプレート４００の水平フリンジ４０８成分は、任意の特定の行上への集光を可能にし、ゾーンプレート４００の垂直フリンジ４１０成分は、光が集光される特定の列を拾い上げる。結像される画素のアレイは、チャープ４０４を印加し、チャープの中心をｙ軸の下方へ連続して移動させることによって、行ごとに形成される。ｘ軸に方向付けられたゾーンプレートは、ディスプレイ依存画素が所与の行について特定の場所上に結像されるようにする。
【００１９】
[0028]図５、図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、ディスプレイ５００を形成する光学システムは、液晶５０２の一方の側の垂直に並べられた光学的に透明なフィンガー電極５０４のアレイと、液晶５０２のもう一方の側の水平に並べられた光学的に透明なフィンガー電極５０６のアレイとの間に位置付けられる液晶４０２の層を含む。前述の構成要素は典型的には、隣接して接触しているが、図６Ａおよび図６Ｂは、明確さを描画するために構成要素間に間隔を示す。電極は、可視スペクトルで実質的に透明であり、ディスプレイを通り抜ける光に影響を及ぼす光学特性を有さない。垂直電極５０４は、垂直電極の活性化を制御する列ドライバ（図の明確さを維持するために図示されない）に接続される。水平電極５０６は、水平電極の活性化を制御する行ドライバ（図の明確さを維持するために図示されない）に接続される。電極は、電極を絶縁し、それらを光学的に隠すために、光学的に透明で、電気的に非伝導性の材料で被覆されてもよい。
【００２０】
[0029]以下でさらに説明されるように、垂直電極５０４および水平電極５０６は、液晶５０２を通る電場を誘起するために一緒に働く。この目的を達成するために、電極の活性化は、垂直電極５０４と水平電極５０６との間にＤＣ電圧ポテンシャルを確立することを含んでもよい。活性化はまた、単一の垂直電極５０４と複数の水平電極５０６との間または単一の水平電極５０６と複数の垂直電極５０４との間にＤＣ電圧ポテンシャルを確立することを含んでもよい。
【００２１】
[0030]図５を継続して参照すると、光学システムはさらに、ディスプレイの裏側に入力偏光子５０８およびディスプレイの表側に表面ガラス５１０を含む。ディスプレイはまた、ガラス５１０の左エッジ５１２中に結合される、光源、たとえばＬＥＤを有するオプションのフロントライトも含む。光は、左エッジ５１２から右エッジ５１４までガラスによって案内される。途中で、光は、ガラス５１０中の屈折性パターン、たとえば微細スクラッチに出会い、それは、その案内される光の一部をガラスの表面に垂直に漏れ出るように向ける。これらのスクラッチは基本的に、光の一部を平面内から平面の外へ垂直に９０度回転させる。フロントライト照明は、もし周辺光があるならば必要でない。動的ゾーンプレートは、網膜画像を形成するための照明光源として周辺光の一部を使用することができる。
【００２２】
[0031]ガラスのエッジから向け直された光は、ゾーンプレートを通り、液晶５０２を通って出てくる光と結合する。両方の光源、すなわちエッジからの光および液晶からの光は、網膜上に集光される。
【００２３】
[0032]図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃを参照すると、一連の図は、ラスター走査型動作において、ディスプレイ７０８上の２つの方向で互いの上部に部分的に重ねられたまたは重畳されたゾーンプレートの動的移動を例示し、ここにおいて、ゾーンプレートは、一度に１つの画素ずつリフレッシュされ、垂直に移動される。上で述べられたように、ゾーンプレートは、液晶中に生成される電場によって形成される。ゾーンプレートの機能は、ディスプレイのもう一方の側から入ってくる光の一部分を取り込み、それを網膜に集光することである。ゾーンプレートの中心が、ガラス片上を横方向に、移動されるとき、網膜上の焦点スポットは、それとともに移動する。多数のゾーンプレートは、多数の点を作成し、網膜上に形成されてもよい点の空間分布を規定する。
【００２４】
[0033]図７Ａを参照すると、３つのゾーンプレート７０２、７０４、７０６は、３つの別個のチャープを垂直電極の３つの組に印加し、水平電極の１つに中心があるチャープ分布を有する単一のチャープを水平電極に印加することによって形成される。垂直電極に印加されるチャープは、互いに関していくらかの空間シフトを有する。チャープ分布の中心は、水平電極の１つにだけ印加されるので、ゾーンプレートの中心は、同じ行すべてに沿ってディスプレイ上の水平線に沿って共線的である。したがって、それらが網膜上に形成するスポットもまた、網膜上の単一の水平線または行の上にある。
【００２５】
[0034]図７Ｂを参照すると、ゾーンプレートの中心は、３つの異なるチャープを垂直電極の３つの異なる組に印加することによって水平に動かされる。ゾーンプレートはまた、チャープ分布全体が１行下方へシフトされるように、チャープを水平電極に印加することによって垂直方向にも動かされ、それによってそれに印加されたチャープ中心を前に有していた水平電極より１つ下の水平電極にチャープ分布の中心を置く。そのため、ディスプレイは、網膜上で１行または１画素だけ下方へ垂直に移動する。
【００２６】
[0035]図７Ｃを参照すると、ゾーンプレートは、１画素だけさらに下方へ動かされる。これは、焦点の水平位置を制御するために適切なチャープで垂直に方向付けられた電極を駆動し、焦点の垂直位置を制御するために水平に方向付けられた電極を駆動することによってディスプレイ全体について、行ごとに基づいて繰り返されてもよい。本明細書で述べられる動的ゾーンプレートの適用は、人の視覚特徴を受け入れるために広げられてもよい。特定のチャープ分布の適用を通じて、ゾーンプレートは、人の眼の処方に適応するための能力を取り去るために追加の能力を与えるように局所的に摂動を与えられてもよい。
【００２７】
[0036]図８は、ゾーンプレートの動的移動を通じて光学素子を変調する方法のフローチャート８００である。本方法は、液晶装置によって行われてもよい。ステップ８０２において、本装置は、電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成する。各ゾーンプレートは、中心を有し、中心は、プレートの第１の光学軸に沿って並べられる。各ゾーンプレートの光学軸は、眼の網膜上の画像画素の場所を決定する。ゾーンプレートは、液晶の第１の側の複数の電極セットと液晶の第２の側の電極セットとの間に電場を確立することによって形成されてもよい。これらの電場を確立する一方法は、第１の側の複数の電極セットの各々に変化する値の一組の電圧を印加し、第２の側の電極セットに変化する値の一組の電圧を印加することである。
【００２８】
[0037]ステップ８０４において、本装置は、第１の軸に沿ったゾーンプレートの中心の整列を維持しながら、ディスプレイの第１の軸と異なるディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に複数のゾーンプレートを移動させる。そのような移動は、液晶を通る電場を再位置付けすることによって提供される。一構成では、電極セットに印加される各組の電圧は、第１の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第１の側の中心電極に、または第２の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第２の側の中心電極に対応する中心を有するチャープ分布を規定する。各第１の側の中心電極および第２の側の中心電極の交点は、ゾーンプレートの１つについてそれぞれの中心を規定する。
【００２９】
[0038]ゾーンプレートは、第２の側の中心電極が変わらないように、第２の側の電極セットに印加されるチャープ分布を維持しながら、対応する第１の側の中心電極が変わるように、第１の側の電極セットに印加されるチャープ分布の少なくとも１つをシフトさせることによって移動される。これは、ディスプレイの１つの軸に沿ったゾーンプレートの整列を維持する。たとえば、もし第１の軸が、ディスプレイの水平軸であり、第２の軸が、垂直軸であるならば、ゾーンプレートは、垂直に一緒に移動してもよく、一方それらの中心は、水平に並べられたままである。そのような垂直移動を達成するために、複数のゾーンプレートは、対応する第２の側の中心電極が変わるように、第２の側の電極セットに印加されるチャープ分布をシフトさせることによって移動されてもよい。一構成では、チャープ中心は、現在の電極から１電極シフトされる。別法として、または加えて、１つまたは複数のゾーンプレートは、垂直に配置されたフィンガー電極のアレイに沿って１つまたは複数のそれぞれのチャープ分布をシフトさせることによってディスプレイを横切って水平に移動してもよい。
【００３０】
[0039]図９は、例示的な装置９０２での異なるモジュール／手段／構成要素間のデータフローを例示する概念データフロー図９００である。本装置は、ディスプレイであってもよい。本装置は、電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成するゾーンプレート形成モジュール９０４を含む。各ゾーンプレートは、中心を有し、中心は、ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる。本装置はまた、第１の軸に沿ったゾーンプレートの中心の整列を維持しながら、ディスプレイの第１の軸と異なるディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に複数のゾーンプレートを移動させるゾーンプレート移動モジュール９０６も含む。そのような移動は、液晶を通る電場を再位置付けすることによって実施される。いくつかの構成では、ゾーンプレート形成モジュールはまた、たとえばカスタマイズされたチャープ分布を１つまたは複数の組の電極に印加することによって、ディスプレイのユーザの視力補正要求に適応するためにゾーンプレートの集光能力を制御してもよい。
【００３１】
[0040]本装置は、図８の前述のフローチャートでのアルゴリズムのステップの各々を行う追加のモジュールを含んでもよい。そのため、図８の前述のフローチャートでの各ステップ、および本明細書で述べられるようなこれらのステップのさらなる詳細は、モジュールによって行われてもよく、本装置は、それらのモジュールの１つまたは複数を含んでもよい。モジュールは、述べられたプロセス／アルゴリズムを実行するように具体的に構成され、述べられたプロセス／アルゴリズムを行うように構成されたプロセッサによって実施され、プロセッサによる実施のためにコンピュータ可読媒体内に記憶される、１つまたは複数のハードウェア構成要素、またはそれらのある組合せであってもよい。
【００３２】
[0041]図１０は、処理システム１０１４を用いる装置９０２’のためのハードウェア実装の例を示す図１０００である。処理システム１０１４は、バス１０２４によって全体的に表される、バスアーキテクチャを実装されてもよい。バス１０２４は、処理システム１０１４の具体的適用および全体の設計制約に応じて任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含んでもよい。バス１０２４は、プロセッサ１００４、モジュール９０４、９０６、およびコンピュータ可読媒体１００６によって表される、１つまたは複数のプロセッサおよび／またはハードウェアモジュールを含む様々な回路を一緒に結び付ける。バス１０２４はまた、タイミングソース、周辺機器、電圧レギュレータ、および電力管理回路などの様々な他の回路を結び付けてもよく、それらは、当技術分野でよく知られており、したがってこれ以上述べられることはない。
【００３３】
[0042]処理システム１０１４は、トランシーバ１０１０に結合されてもよい。トランシーバ１０１０は、１つまたは複数のアンテナ１０２０に結合される。トランシーバ１０１０は、伝送媒体を通じて様々な他の装置と通信するための手段を提供する。処理システム１０１４は、コンピュータ可読媒体１００６に結合されたプロセッサ１００４を含む。プロセッサ１００４は、コンピュータ可読媒体１００６上に記憶されたソフトウェアの実行を含む、一般的な処理に関与する。ソフトウェアは、プロセッサ１００４によって実行されるとき、処理システム１０１４に、任意の特定の装置について上で述べられた様々な機能を果たさせる。コンピュータ可読媒体１００６はまた、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ１００４によって操作されるデータを記憶するために使用されてもよい。処理システムはさらに、モジュール９０４および９０６の少なくとも１つ含む。モジュールは、コンピュータ可読媒体１００６に常駐する／記憶される、プロセッサ１００４で動くソフトウェアモジュール、プロセッサ１００４に結合される１つもしくは複数のハードウェアモジュール、またはそれらのある組合せであってもよい。
【００３４】
[0043]一構成では、表示装置９０２／９０２’は、電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成するための手段を含む。各ゾーンプレートは、中心を有し、中心は、ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる。一構成では、ゾーンプレートを形成するための手段は、液晶の第１の側の複数の電極セットと液晶の第２の側の電極セットとの間に電場を確立するための手段を含む。装置９０２／９０２｀はまた、第１の軸に沿ったゾーンプレートの中心の整列を維持しながら、ディスプレイの第１の軸と異なるディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に複数のゾーンプレートを移動させるための手段も含む。そのような移動は、液晶を通る電場を再位置付けすることによって提供される。前述の手段は、装置９０２の前述のモジュールの１つもしくは複数および／または前述の手段によって列挙される機能を果たすように構成される装置９０２’の処理システム１０１４であってもよい。
【００３５】
[0044]開示されるプロセスでのステップの具体的順序または階層は、例示的な手法の実例であることが理解される。デザイン嗜好に基づいて、プロセスでのステップの具体的順序または階層は、再配置されてもよいことが理解される。さらに、いくつかのステップは、組み合わされてもよくまたは省略されてもよい。付随する方法請求項は、様々なステップの要素を例の順序で提示し、提示される具体的順序または階層に限定されることを意図されていない。
【００３６】
[0045]前の説明は、当業者ならだれでも本明細書で述べられる様々な態様を実施することを可能にするために提供される。これらの態様への様々な変更は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書で規定される一般的原理は、他の態様に適用されてもよい。したがって、請求項は、本明細書で示される態様に限定されることを意図されず、言語請求項と一致する全範囲を与えられるべきであり、ここにおいて、単数形での要素への言及は、具体的にそう述べられない限り「１つおよび１つだけ」を意味することを意図されず、むしろ「１つまたは複数」を意味することを意図されている。具体的にそうでないと述べられない限り、「いくつかの」という用語は、１つまたは複数を指す。当業者に知られているまたは後で知られることになる、この開示全体にわたって述べられた様々な態様の要素に対するすべての構造的等価物および機能的等価物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、請求項によって包含されることを意図されている。その上、本明細書で開示される無価値なものは、そのような開示が請求項で明確に列挙されるかどうかにかかわらず、公衆にささげられることを意図されている。請求項要素は、その要素が「のための手段」という語句を使用して明示的に列挙されない限り、機能をプラスした手段と解釈されるべきでない。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
網膜ディスプレイでの光学素子を変調することによって網膜画像を生成する方法であって、
電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成することと、各ゾーンプレートは、中心を有し、ここにおいて、前記中心は、前記ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる、
前記第１の軸に沿った前記複数のゾーンプレートの前記中心の整列を維持しながら、前記ディスプレイの前記第１の軸と異なる前記ディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に前記複数のゾーンプレートを、前記液晶を通る電場を再位置付けすることによって移動させることと
を備える、方法。
［Ｃ２］
複数のゾーンプレートを形成することは、前記液晶の第１の側の複数の電極セットと前記液晶の第２の側の電極セットとの間に電場を確立することを備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］
前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ４］
電場を確立することは、
前記第１の側の前記複数の電極セットの各々に変化する値の一組の電圧を印加することと、
前記第２の側の前記電極セットに変化する値の一組の電圧を印加することと
を備える、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ５］
電極セットに印加される各組の電圧は、前記第１の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第１の側の電極に、または前記第２の側の前記電極セットに印加される電圧の場合は、第２の側の電極に対応するチャープ中心を有するチャープ分布を規定し、
前記第１の側の電極セットに印加される第１のチャープ分布および前記第２の側の前記電極セットに印加される第２のチャープの交点は、前記複数のゾーンプレートの１つについてそれぞれの中心を規定する、Ｃ４に記載の方法。
［Ｃ６］
前記複数のゾーンプレートを移動させることは、前記第２の側のチャープ中心が変わらないように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布を維持しながら、対応する第１の側のチャープ中心が変わるように、前記第１の側の電極セットに印加される少なくとも１つのチャープ分布をシフトさせることを備える、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ７］
前記複数のゾーンプレートを移動させることは、前記第２の側のチャープ中心が変わるように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布をシフトさせることを備える、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ８］
前記ゾーンプレートは、眼の網膜上にギャップレス網膜画像を形成するのに十分な間隔で移動される、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ９］
拡張視覚を形成するために前記ディスプレイを通して見える現実世界のシーンと前記網膜画像を位置合わせすることをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１０］
前記ディスプレイのユーザの視力補正要求に適応するために前記複数のゾーンプレートの集光能力を制御することをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１１］
前記複数のゾーンプレートの前記集光能力を制御することは、カスタマイズされたチャープ分布を１つまたは複数の組の電極に印加することを備える、Ｃ１０に記載の方法。
［Ｃ１２］
ディスプレイでの光学素子を変調することによって網膜画像を生成するための装置であって、
電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成するための手段と、各ゾーンプレートは、中心を有し、ここにおいて、前記中心は、前記ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる、
前記第１の軸に沿った前記複数のゾーンプレートの前記中心の整列を維持しながら、前記ディスプレイの前記第１の軸と異なる前記ディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に前記複数のゾーンプレートを、前記液晶を通る電場を再位置付けすることによって移動させるための手段と
を備える、装置。
［Ｃ１３］
複数のゾーンプレートを形成するための前記手段は、前記液晶の第１の側の複数の電極セットと前記液晶の第２の側の電極セットとの間に電場を確立するための手段を備える、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ１４］
前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、Ｃ１３に記載の装置。
［Ｃ１５］
電場を確立するための前記手段は、
前記第１の側の前記複数の電極セットの各々に変化する値の一組の電圧を印加することと、
前記第２の側の前記電極セットに変化する値の一組の電圧を印加することと
のために構成される、Ｃ１３に記載の装置。
［Ｃ１６］
電極セットに印加される各組の電圧は、前記第１の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第１の側の電極に、または前記第２の側の前記電極セットに印加される電圧の場合は、第２の側の電極に対応するチャープ中心を有するチャープ分布を規定し、
前記第１の側の電極セットに印加される第１のチャープ分布および前記第２の側の前記電極セットに印加される第２のチャープの交点は、前記複数のゾーンプレートの１つについてそれぞれの中心を規定する、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ１７］
前記複数のゾーンプレートを移動させるための前記手段は、前記第２の側のチャープ中心が変わらないように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布を維持しながら、対応する第１の側のチャープ中心が変わるように、前記第１の側の電極セットに印加される少なくとも１つのチャープ分布をシフトさせるように構成される、Ｃ１６に記載の装置。
［Ｃ１８］
前記複数のゾーンプレートを移動させるための前記手段は、前記第２の側のチャープ中心が変わるように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布をシフトさせるように構成される、Ｃ１６に記載の装置。
［Ｃ１９］
前記複数のゾーンプレートを移動させるための前記手段は、眼の網膜上にギャップレス網膜画像を形成するのに十分な間隔で前記ゾーンプレートを移動させるように構成される、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ２０］
拡張視覚を形成するために前記ディスプレイを通して見える現実世界のシーンと前記網膜画像を位置合わせするための手段をさらに備える、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ２１］
前記ディスプレイのユーザの視力補正要求に適応するために前記複数のゾーンプレートの集光能力を制御するための手段をさらに備える、Ｃ１２に記載の装置。
［Ｃ２２］
前記複数のゾーンプレートの前記集光能力を制御するための前記手段は、カスタマイズされたチャープ分布を１つまたは複数の組の電極に印加するように構成される、Ｃ２１に記載の装置。
［Ｃ２３］
網膜ディスプレイでの光学素子を変調することによって網膜画像を生成するための装置であって、
電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成するように構成され、各ゾーンプレートは、中心を有し、ここにおいて、前記中心は、前記ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる、
前記第１の軸に沿った前記複数のゾーンプレートの前記中心の整列を維持しながら、前記ディスプレイの前記第１の軸と異なる前記ディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に前記複数のゾーンプレートを、前記液晶を通る電場を再位置付けすることによって移動させるように構成される
処理システムを備える、装置。
［Ｃ２４］
前記処理システムは、前記液晶の第１の側の複数の電極セットと前記液晶の第２の側の電極セットとの間に電場を確立することによって複数のゾーンプレートを形成するように構成される、Ｃ２３に記載の装置。
［Ｃ２５］
前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、Ｃ２４に記載の装置。
［Ｃ２６］
前記処理システムは、
前記第１の側の前記複数の電極セットの各々に変化する値の一組の電圧を印加することと、
前記第２の側の前記電極セットに変化する値の一組の電圧を印加することと
によって電場を確立するように構成される、Ｃ２４に記載の装置。
［Ｃ２７］
電極セットに印加される各組の電圧は、前記第１の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第１の側の電極に、または前記第２の側の前記電極セットに印加される電圧の場合は、第２の側の電極に対応するチャープ中心を有するチャープ分布を規定し、
前記第１の側の電極セットに印加される第１のチャープ分布および前記第２の側の前記電極セットに印加される第２のチャープの交点は、前記複数のゾーンプレートの１つについてそれぞれの中心を規定する、Ｃ２６に記載の装置。
［Ｃ２８］
前記処理システムは、前記第２の側のチャープ中心が変わらないように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布を維持しながら、対応する第１の側のチャープ中心が変わるように、前記第１の側の電極セットに印加される少なくとも１つのチャープ分布をシフトさせることによって前記複数のゾーンプレートを移動させるように構成される、Ｃ２７に記載の装置。
［Ｃ２９］
前記処理システムは、前記第２の側のチャープ中心が変わるように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布をシフトさせることによって前記複数のゾーンプレートを移動させるように構成される、Ｃ２７に記載の装置。
［Ｃ３０］
前記処理システムは、眼の網膜上にギャップレス網膜画像を形成するのに十分な間隔で前記ゾーンプレートを移動させるように構成される、Ｃ２３に記載の装置。
［Ｃ３１］
前記処理システムはさらに、拡張視覚を形成するために前記ディスプレイを通して見える現実世界のシーンと前記網膜画像を位置合わせするように構成される、Ｃ２３に記載の装置。
［Ｃ３２］
前記処理システムはさらに、前記ディスプレイのユーザの視力補正要求に適応するために前記複数のゾーンプレートの集光能力を制御するように構成される、Ｃ２３に記載の装置。
［Ｃ３３］
前記処理システムはさらに、カスタマイズされたチャープ分布を１つまたは複数の組の電極に印加することによって前記複数のゾーンプレートの前記集光能力を制御するように構成される、Ｃ３２に記載の装置。
［Ｃ３４］
網膜ディスプレイでの光学素子を変調することによって網膜画像を生成するためのコンピュータプログラム製品であって、
電場を使用して液晶中に複数のゾーンプレートを形成することと、各ゾーンプレートは、中心を有し、ここにおいて、前記中心は、前記ディスプレイの第１の軸に沿って並べられる、
前記第１の軸に沿った前記複数のゾーンプレートの前記中心の整列を維持しながら、前記ディスプレイの前記第１の軸と異なる前記ディスプレイの第２の軸に沿って第１の方向に前記複数のゾーンプレートを、前記液晶を通る電場を再位置付けすることによって移動させることと
のためのコードを備えるコンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
［Ｃ３５］
前記液晶の第１の側の複数の電極セットと前記液晶の第２の側の電極セットとの間に電場を確立するためのコードをさらに備える、Ｃ３４に記載の製品。
［Ｃ３６］
前記第１の側の前記複数の電極セットの電極は、前記第２の側の前記電極セットの電極に対して実質的に直角である、Ｃ３５に記載の製品。
［Ｃ３７］
前記第１の側の前記複数の電極セットの各々に変化する値の一組の電圧を印加することと、
前記第２の側の前記電極セットに変化する値の一組の電圧を印加することと
のためのコードをさらに備える、Ｃ３５に記載の製品。
［Ｃ３８］
電極セットに印加される各組の電圧は、前記第１の側の電極セットに印加される電圧の場合は、第１の側の電極に、または前記第２の側の前記電極セットに印加される電圧の場合は、第２の側の電極に対応するチャープ中心を有するチャープ分布を規定し、
前記第１の側の電極セットに印加される第１のチャープ分布および前記第２の側の前記電極セットに印加される第２のチャープの交点は、前記複数のゾーンプレートの１つについてそれぞれの中心を規定する、Ｃ３７に記載の製品。
［Ｃ３９］
前記第２の側のチャープ中心が変わらないように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布を維持しながら、対応する第１の側のチャープ中心が変わるように、前記第１の側の電極セットに印加される少なくとも１つのチャープ分布をシフトさせるためのコードをさらに備える、Ｃ３８に記載の製品。
［Ｃ４０］
前記第２の側のチャープ中心が変わるように、前記第２の側の前記電極セットに印加される前記チャープ分布をシフトさせるためのコードをさらに備える、Ｃ３８に記載の製品。
［Ｃ４１］
眼の網膜上にギャップレス網膜画像を形成するのに十分な間隔で前記ゾーンプレートを移動させるためのコードを備える、Ｃ３４に記載の製品。
［Ｃ４２］
拡張視覚を形成するために前記ディスプレイを通して見える現実世界のシーンと前記網膜画像を位置合わせするためのコードを備える、Ｃ３４に記載の製品。
［Ｃ４３］
前記ディスプレイのユーザの視力補正要求に適応するために前記複数のゾーンプレートの集光能力を制御するためのコードを備える、Ｃ３４に記載の製品。
［Ｃ４４］
前記集光能力を制御するためにカスタマイズされたチャープ分布を１つまたは複数の組の電極に印加するためのコードをさらに備える、Ｃ４３に記載の製品。
【図１】
0006352307.tif 000002
【図２】
0006352307.tif 000003
【図３】
0006352307.tif 000004
【図４】
0006352307.tif 000005
【図５】
0006352307.tif 000006
【図６Ａ】
0006352307.tif 000007
【図６Ｂ】
0006352307.tif 000008
【図７Ａ】
0006352307.tif 000009
【図７Ｂ】
0006352307.tif 000010
【図７Ｃ】
0006352307.tif 000011
【図８】
0006352307.tif 000012
【図９】
0006352307.tif 000013
【図１０】
0006352307.tif 000014