(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学アセンブリであって、
それ自体を通って送信される光の光路を折畳むように構成されたフィルタスタックアセンブリを備え、前記フィルタスタックアセンブリは、
少なくとも１つの部分透過レンズと、
偏光ビームスプリッタ層の第１の側面に結合された少なくとも１つの赤外線フィルタ層を含む第１のフィルタとを含み、前記偏光ビームスプリッタ層は、前記偏光ビームスプリッタ層の第２の側面で第１の四分の一波長板層に結合されており、前記フィルタスタックアセンブリはさらに、
直線偏光子に結合された第２の四分の一波長板を含み、湾曲レンズに結合されるべき第１の側面で湾曲し、前記直線偏光子に結合された第２の側面を有する第２のフィルタを含み、前記少なくとも１つの赤外線フィルタ層の第１の側面は前記少なくとも１つの部分透過レンズを含み、前記光学アセンブリはさらに、
前記フィルタスタックアセンブリの上縁部に結合された第１の縁部を有するディスプレイアセンブリと、
前記フィルタスタックアセンブリを通って受信される反射の像を取込むように構成されたカメラとを備える、光学アセンブリ。
【請求項２】
前記カメラから前記フィルタスタックアセンブリまでの視線に配置された少なくとも１つの円形偏光フィルタをさらに備え、前記少なくとも１つの円形偏光フィルタは、赤外線画像コントラストを向上させ赤外線ゴースト画像を最小限にするように構成されている、請求項１に記載の光学アセンブリ。
【請求項３】
前記カメラは、前記フィルタスタックアセンブリの真下に設けられ、前記像を取込むように意図されている、請求項１または請求項２に記載の光学アセンブリ。
【請求項４】
前記ディスプレイアセンブリの第２の縁部は、赤外線フィルタ層を有するバイザーの上縁部に結合され、前記バイザーは、前記フィルタスタックアセンブリに平行に、および、前記ディスプレイアセンブリに垂直に配設されており、前記カメラは、前記フィルタスタックアセンブリを通して受信され前記バイザーで反射された反射の像を取込むように構成されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項５】
前記光学アセンブリは、拡張現実コンテンツを表示するうように構成されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項６】
前記フィルタスタックアセンブリは透明であり、前記カメラは、前記光学アセンブリを収容するヘッドマウントディスプレイにアクセスしているユーザの目の像を取込むように構成されており、取込まれた前記像は、前記フィルタスタックアセンブリを通して視標追跡を行うために、前記光学アセンブリに通信可能に結合された少なくとも１つのプロセッサに提供される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学アセンブリ。
【請求項７】
ヘッドマウントディスプレイシステムであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
それ自体を通って送信される光の光路を折畳むように構成されたフィルタスタックアセンブリとを備え、前記フィルタスタックアセンブリは、
少なくとも１つの部分透過レンズと、
偏光ビームスプリッタ層の第１の側面に結合された少なくとも１つの赤外線フィルタ層を含む第１のフィルタとを含み、前記偏光ビームスプリッタ層は、前記偏光ビームスプリッタ層の第２の側面で第１の四分の一波長板層に結合されており、前記フィルタスタックアセンブリはさらに、
直線偏光子に結合された第２の四分の一波長板を含む第２のフィルタを含み、前記第２のフィルタは、第１の側面で湾曲レンズに結合されるように、および、第２の側面で前記直線偏光子に結合するように湾曲しており、前記少なくとも１つの赤外線フィルタ層の第１の側面は、前記少なくとも１つの部分透過レンズを含み、
前記ヘッドマウントディスプレイシステムはさらに表示デバイスを備え、前記表示デバイスの第１の縁部は、前記フィルタスタックアセンブリの上縁部に前記フィルタスタックアセンブリに対して垂直に結合されており、前記表示デバイスの第２の縁部は、角度を付けられたビームスプリッタフィルタの第１の縁部に結合されており、前記ビームスプリッタフィルタの前記第１の縁部は、前記フィルタスタックアセンブリに対して角度を有して傾斜しており、前記ビームスプリッタフィルタの前記第２の縁部は、前記フィルタスタックアセンブリの底縁部に結合されており、
前記ヘッドマウントディスプレイシステムはさらに、前記表示デバイスの上方で前記ヘッドマウントディスプレイシステムに配設されたカメラを備える、ヘッドマウントディスプレイシステム。
【請求項８】
前記カメラは、前記ビームスプリッタフィルタから前記フィルタスタックアセンブリを通っておよび前記表示デバイスを通って受信される反射の像を取込むように構成されている、請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイシステム。
【請求項９】
前記カメラは、前記ヘッドマウントディスプレイシステムにアクセスしているユーザの目の動きを追跡するために、前記少なくとも１つのプロセッサに画像を提供する、請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイシステム。
【請求項１０】
前記カメラは、４０度の視野を捉える赤外線カメラである、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイシステム。
【請求項１１】
前記ビームスプリッタフィルタは、前記少なくとも１つの部分透過レンズの光軸に対して４５度の角度で傾斜している、請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連の出願の相互参照
本特許出願は、２０１７年２月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／４６２，５８４号の優先権を主張する、２０１８年２月２２日に出願された米国特許出願第１５／９０２，８１１号の継続出願であってその優先権を主張するものであり、その開示が本明細書に引用により援用される。
【０００２】
技術分野
本特許明細書は一般に、インタラクティブなヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）デバイスで使用される光学視標追跡技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
流麗で高い光学性能を有するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）デバイスの設計は、数々の試練によって妨げられることがある。高品質のコンテンツおよびコンテンツ処理を提供するために使用される光学部品は規模が大きい場合があり、ＨＭＤデバイスがかさばってしまう。また、光学部品はＨＭＤデバイスの重量を増大させ、ユーザにとってデバイスの使用が困難になり、ユーザがデバイスを装着するときに疲労を感じることがある。これらの問題によって、ユーザはＨＭＤデバイスの使用をやめてしまう場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
ある一般的な態様では、ヘッドマウントディスプレイアセンブリを備えるシステムについて説明する。ヘッドマウントディスプレイアセンブリは、画像コンテンツをヘッドマウントディスプレイアセンブリの少なくとも１つのアイピースに表示するように動作可能な画像投影デバイスと、光学アセンブリとを備え得る。光学アセンブリは、少なくとも１つのレンズと、少なくとも１つのレンズと画像投影デバイスとの間に配設され、少なくとも１つのビームスプリッタ層を含む第１のフィルタスタックとを含み得る。また、光学アセンブリは、第１のフィルタスタックと画像投影デバイスとの間に配設され、少なくとも１つのレンズに面する少なくとも１つの反射要素を含む第２のフィルタスタックを含み得る。
【０００５】
また、ヘッドマウントディスプレイアセンブリは、ヘッドマウントディスプレイアセンブリ内に配置され、少なくとも１つのレンズを通して光の赤外線反射の像を取込むように構成されたカメラを備える。一部の実現例では、カメラは少なくとも１つのレンズの真下に配置されており、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目の像を取込むように画像投影デバイスに向けられており、目の像は、反射要素で反射される。一部の実現例では、カメラは、少なくとも１つの画像投影デバイスの真下に設けられ、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目の像を取込むように少なくとも１つのレンズに向けられている。目の像は、少なくとも１つのレンズ、第１のフィルタスタック、および第２のフィルタスタックを通してカメラを使用して取込むことが可能である。
【０００６】
一部の実現例では、少なくとも１つのレンズは、ヘッドマウントディスプレイアセンブリを収容するフレームの底面に対して横方向にスライドするように構成されている。このスライドは、ジオプトリ調節を作動させて、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザと関連する視力障害を矯正するように構成され得る。一部の実現例では、反射要素は、少なくとも１つのレンズに面する画像投影デバイスのある側面の赤外線（ＩＲ）被覆層である。一部の実現例では、反射要素はプリズムである。
【０００７】
一部の実現例では、複数の光源が、少なくとも１つのレンズを取り囲む外周に設けられている。１つまたは複数の光源は、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目に光を向けるように構成され得る。反射要素は、反射要素において目で反射される光の一部を受信し、かつ、カメラに当該一部の赤外線波長を反射するように構成され得る。一部の実現例では、複数の光源は、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目に面して配置され、かつ、少なくとも１つのレンズを取り囲む外周に配置された複数の発光ダイオードを含む。
【０００８】
一部の実現例では、第１のフィルタスタックは、第２のフィルタスタックに隣接しており、少なくとも１つのレンズと表示パネルとの間で積層配列に構成されている。そのような実現例では、第１のフィルタスタックは、表示パネルと第１の四分の一波長板との間に積層された第１の直線偏光子を含み得、第１の四分の一波長板は、第１の直線偏光子とビームスプリッタとの間に積層されている。第２のフィルタスタックは、ビームスプリッタの後に積層された第２の四分の一波長板と偏光ビームスプリッタとの間に積層された偏光ビームスプリッタを含み得る。偏光ビームスプリッタは、第２の四分の一波長板と第２の直線偏光子との間に積層され得、第２の直線偏光子は、少なくとも１つのレンズに面するフィルタスタック層において反射要素を含み得る。本態様の他の実施形態は、対応するコンピュータシステム、装置、１つ以上のコンピュータ記憶装置に記録されたコンピュータプログラムを含み、これらの各々は、上述のシステムの動作を行うように構成されている。
【０００９】
他の一般的な態様では、光学アセンブリは、それ自体を通って送信される光の光路を折畳むように構成されたフィルタスタックアセンブリを備え得る。フィルタスタックアセンブリは、少なくとも１つの部分透過レンズと、偏光ビームスプリッタ層の第１の側面に結合された少なくとも１つの赤外線フィルタ層を含む第１のフィルタとを含み得、偏光ビームスプリッタ層は、偏光ビームスプリッタ層の第２の側面で第１の四分の一波長板層に結合されている。フィルタスタックアセンブリはさらに、直線偏光子に結合された第２の四分の一波長板を含み、湾曲レンズに結合されるべき第１の側面で湾曲し、直線偏光子に結合された第２の側面を有する第２のフィルタを含み得る。少なくとも１つの赤外線フィルタ層の第１の側面は、少なくとも１つの部分透過レンズを含み得る。光学アセンブリはさらに、フィルタスタックアセンブリの上縁部に結合された第１の縁部を有するディスプレイアセンブリと、フィルタスタックアセンブリを通って受信される反射の像を取込むように構成されたカメラとを備え得る。
【００１０】
一部の実現例では、光学アセンブリはまた、カメラからフィルタスタックアセンブリまでの視線に配置された少なくとも１つの円形偏光フィルタを含み得る。少なくとも１つの円形偏光フィルタは、赤外線画像コントラストを向上させ赤外線ゴースト画像を最小限にするように構成され得る。一部の実現例では、カメラは、フィルタスタックアセンブリの真下に設けられ、像を取込むように意図されている。
【００１１】
一部の実現例では、ディスプレイアセンブリの第２の縁部は、赤外線フィルタ層を有するバイザーの上縁部に結合されている。バイザーは、フィルタスタックアセンブリに平行に、および、ディスプレイアセンブリに垂直に配設され得る。カメラは、フィルタスタックアセンブリを通して受信されバイザーで反射された反射の像を取込むように構成され得る。
【００１２】
一部の実現例では、光学アセンブリは、拡張現実コンテンツを表示するように構成されている。たとえば、拡張現実コンテンツを表示するために、フィルタスタックアセンブリは透明であり得、カメラは、光学アセンブリを収容するヘッドマウントディスプレイにアクセスしているユーザの目の像を取込むように構成され得る。取込まれた像は、フィルタスタックアセンブリを通して視標追跡を行うために、光学アセンブリに通信可能に結合された少なくとも１つのプロセッサに提供され得る。
【００１３】
他の一般的な態様では、ヘッドマウントディスプレイシステムは、少なくとも１つのプロセッサと、それ自体を通して送信される光の光路を折畳むように構成されたフィルタスタックアセンブリと、表示デバイスとを備え得る。表示デバイスの第１の縁部は、フィルタスタックアセンブリの上縁部にフィルタスタックアセンブリに垂直に結合されており、表示デバイスの第２の縁部は、角度を付けられたビームスプリッタフィルタの第１の縁部に結合されている。ビームスプリッタフィルタの第１の縁部はフィルタスタックアセンブリに対して角度を有して傾斜しており、ビームスプリッタフィルタの第２の縁部は、フィルタスタックアセンブリの底縁部に結合されている。また、ヘッドマウントディスプレイシステムは、表示デバイスの上方でヘッドマウントディスプレイシステムに配設されたカメラを含み得る。
【００１４】
フィルタスタックアセンブリは、少なくとも１つの部分透過レンズと、偏光ビームスプリッタ層の第１の側面に結合された少なくとも１つの赤外線フィルタ層を含む第１のフィルタとを含み得、偏光ビームスプリッタ層は、偏光ビームスプリッタ層の第２の側面で第１の四分の一波長板層に結合されている。フィルタスタックアセンブリはさらに、直線偏光子に結合された第２の四分の一波長板を含む第２のフィルタを含み得る。第２のフィルタは、第１の側面で湾曲レンズに結合されるように、および、第２の側面で直線偏光子に結合するように湾曲し得る。少なくとも１つの赤外線フィルタ層の第１の側面は、少なくとも１つの部分透過レンズを含み得る。
【００１５】
一部の実現例では、カメラは、ビームスプリッタフィルタからフィルタスタックアセンブリを通っておよび表示デバイスを通って受信される反射の像を取込むように構成されている。一部の実現例では、カメラは、ヘッドマウントディスプレイシステムにアクセスしているユーザの目の動きを追跡するために少なくとも１つのプロセッサに画像を提供する。一部の実現例では、カメラは、約４０度の視野を捉える赤外線カメラである。一部の実現例では、ビームスプリッタフィルタは、少なくとも１つの部分透過レンズの光軸に対して約４５度の角度で傾斜している。
【００１６】
この側面の他の実施形態は、対応するコンピュータシステム、装置、および１つ以上のコンピュータ記憶装置に記録されたコンピュータプログラムを含み、これらの各々は、上述の方法の動作を行うように構成されている。
【００１７】
１つ以上の実現例の詳細について、添付の図面および以下の説明において説明される。他の特徴は、本明細書および図面ならびに請求項の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）において画像コンテンツをレンダリングするためのシステムの例を示すブロック図である。
【図２】光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す光学アセンブリを通って進む光の偏光経路の例を示す図である。
【図４】ハイブリッド光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図５】図４に示すハイブリッド光学アセンブリを通って進む光の偏光経路の例を示す図である。
【図６】可変傾斜光学アセンブリのブロック図である。
【図７】他の可変傾斜光学アセンブリのブロック図である。
【図８】視標追跡機能を提供するように構成された光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図９】視標追跡機能を提供するように構成された光学アセンブリの他の例を示すブロック図である。
【図１０】本明細書で説明する光学アセンブリに関する送信性能を示す図である。
【図１１】光学アセンブリのさらに他の例を示すブロック図である。
【図１２】少なくとも１つの部分透過型レンズおよびカメラを収容する光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１３】カメラおよびカメラの前方にある少なくとも１つの偏光フィルタを収容する光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１４】光学カメラ配置位置を示す光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１５】拡張現実環境で使用される光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１６】拡張現実環境で使用される反射バイザーを含む光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１７Ａ】ディスプレイのある側面で収容されるカメラで構成される光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１７Ｂ】ディスプレイのある側面で収容されるカメラで構成される光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１８Ａ】本明細書で説明される光学アセンブリに関する通信性能の例を示す図である。
【図１８Ｂ】本明細書で説明される光学アセンブリに関する通信性能の例を示す図である。
【図１８Ｃ】本明細書で説明される光学アセンブリに関する通信性能の例を示す図である。
【図１８Ｄ】本明細書で説明される光学アセンブリに関する通信性能の例を示す図である。
【図１９Ａ】本明細書で説明される実施形態の例と使用可能な湾曲フィルタスタックを用いた光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１９Ｂ】本明細書で説明される実施形態の例と使用可能な湾曲フィルタスタックを用いた光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【図１９Ｃ】本明細書で説明される実施形態の例と使用可能な湾曲フィルタスタックを用いた光学アセンブリの例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
さまざまな図における同様の参照符号は、同様の要素を示す。
詳細な説明
一般に、仮想現実（ＶＲ）コンテンツにアクセスすることには、ユーザに、複数のアクセサリまたは没入型ＶＲもしくは拡張現実（ＡＲ）環境（それぞれ、ＶＲ空間またはＡＲ空間とも呼ばれることがある）を提供するように構成されたコンピューティングデバイスで操作可能なヘッドマウントディスプレイ （ＨＭＤ）デバイスをユーザに装着させることが含まれる。このようなＨＭＤデバイスは、視標追跡、拡大、偏光、フィルタリング、視力矯正、および／または画像処理を提供する光学部品を含み得る。本開示で説明されるシステムおよび方法は、光学部品を用いて、正確でコンパクトな視標追跡を提供しつつＨＭＤデバイスに収容された光学アセンブリのサイズを減少するという利点を提供することを含み得る。正確でコンパクトな視標追跡は、光学アセンブリの近くに（またはその内部に）配置された少なくとも１つのカメラを使用して提供され得る。１つ（または複数）のカメラは、たとえば、直接、または光学アセンブリ内の他の表面での反射を介して、ユーザの片目または両目の像を取込むことが可能である。取込まれた像は、仮想現実環境および拡張現実環境において視標追跡を実現するために使用可能である。
【００２０】
一部の実現例では、本開示で説明されるシステムおよび方法は、折畳まれた光路を使用した光学アセンブリを用いることによって、正確な視標追跡を提供し得る。折畳まれた光路は、目の像を取込む際に助けとなるように、１つ以上の反射要素を使用して実現可能である。反射要素の一例は、偏光子の平面上の、ディスプレイパネル上の、ディスプレイパネルに対向する、または他の態様では本明細書で説明される光学部品内に配置される赤外線（ＩＲ）フィルタを含む。反射要素の他の例は、光学アセンブリ内に配置されたプリズム要素を含む。一部の実現例では、反射要素は、偏光子に配置されたＩＲフィルムなどの部分反射層であり得る。このような反射要素は、フィルタおよび／または光学アセンブリにおいてレンズの真下に配置された赤外線（ＩＲ）カメラと組み合わせて使用可能である。
【００２１】
一部の実現例では、ＩＲカメラは、レンズを通して目の像を取込み得る。そのような光学アセンブリの構成は、カメラが目の像を取込む角度を小さくできるという利点をもたらし得る。たとえば、同じカメラが光学アセンブリ内の同じ機械的位置から直接目の像を取込み得る例と比較して、ＩＲカメラを小さな角度で配設可能である。レンズを通して目の像を眺めるカメラの配置角度は、カメラがレンズを通して目を眺めない例におけるカメラの配置角度よりも小さい場合がある。これによって、カメラは、光学アセンブリの外側ではなく光学アセンブリの内側に配置されて、光学アセンブリの一部としてＨＭＤデバイスにおいて一体化されたレンズの視野内の像を取込むことが可能になる。
【００２２】
また、本開示で説明されるシステムおよび方法は、部分的に光学アセンブリ（折畳まれた光学部品を含む）をＨＭＤデバイスに一体化することに基づいて、ＨＭＤデバイスに収容された光学アセンブリのサイズを小さくできるという利点を提供可能である。特に、光学アセンブリのサイズを小さくすることによって、ＨＭＤデバイス内の表示空間を減らすことが可能であり、これによって、ユーザが装着したときのＨＭＤデバイスのサイズおよび重量が減少する。ＨＭＤデバイスのサイズおよび重量が小さくなると、ユーザを仮想現実環境にさらに一体化させるという利点がもたらされ得る。なぜなら、より軽量および／またはより小さなデバイスを装着することによって、ユーザが仮想現実環境にアクセスしつつＨＭＤデバイスを装着しているという意識が低減され得るからである。ＨＭＤデバイスを装着しているという意識が低減することによって、ＶＲ空間におけるリアルで没入型の経験が促進され得る。
【００２３】
一部の実現例では、ＩＲカメラを、光学要素が前後左右にスライドしてＨＭＤデバイスにアクセスしているユーザにジオプトリー調整を提供することができる光学アセンブリと共に使用可能である。この例では、（たとえば、接合されたプリズム要素を用いて）、ＩＲカメラは、レンズの縁部に光学的に結合可能である。概して、ＩＲカメラをＩＲフィルタと組み合わせて使用して、ユーザのためにバーチャルコンテンツの改良された映像を提供しつつＨＭＤデバイスにアクセスしているユーザの正確な視標追跡および頭の追跡を行うことが可能である。
【００２４】
概して、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、光学アセンブリおよび光学的方法を使用して、モバイルコンピューティングデバイスディスプレイと良好にインタラクトおよび一体化するレンズシステムおよび視標追跡システムの利点を利用しつつ、ＨＭＤデバイスの厚さを減少させることを含み得る。一部の実現例では、光学アセンブリおよび方法は、（少なくとも１つのアイピースに関して、または、左右のアイピースの各々に関して）少なくとも２つの偏光フィルタスタックを用いて、長い焦点距離拡大レンズとディスプレイパネルとの間の光路を折畳むことが可能である。
【００２５】
このようにレンズ表示空間を狭くすることは、ＨＭＤデバイスの重心をデバイスを装着しているユーザの頭に近づけるように機能し、ユーザの慣性モーメントを低減することが可能になる。レンズ表示空間が狭くなることによって、さらに、正確な視標追跡を有する、流線型の薄型ＨＭＤデバイスになるという美的な利点を提供可能である。
【００２６】
一部の実現例では、本開示で説明されるシステムおよび方法は、ハイブリッド光学アセンブリおよび光学的方法を使用して、仮想現実システムのために（たとえば、ＨＭＤデバイス内での）コンパクトなニアアイ（near-eye）ディスプレイおよび視標追跡を実現可能である。ハイブリッド光学アセンブリは、２つ以上のフィルタスタックを有する付加的な光学素子を用いるインライン構造を含み得る。これらのフィルタスタックは、偏光子、カメラ、プリズム、レンズなどを含むが、これらに限定されるわけではない。
【００２７】
図１を参照すると、仮想現実（ＶＲ）システムおよび／または拡張現実（ＡＲ）システムは、たとえば、ユーザ１０３が頭に装着するＨＭＤデバイス１０２または類似のデバイスを含んで、ユーザが経験する没入型仮想世界を生成可能である。ＨＭＤデバイス１０２は、仮想現実ヘッドセット、眼鏡、１つ以上のアイピース、または、他のＶＲコンテンツを表示可能なウェアラブルデバイスを表示し得る。動作中、ＨＭＤデバイス１０２は、受信されたおよび／または処理された画像をユーザに対して再生可能なＶＲアプリケーション（図示せず）を実行可能である。
【００２８】
図１は、モバイルコンピューティングデバイス１０４上のコンテンツとインタラクションを行うユーザと共に、システム１００を示す図である。図１に示す例では、ユーザは、モバイルコンピューティングデバイス１０４を介してＨＭＤデバイス１０２に対して、コンテンツ（たとえば、画像、音声、映像、ストリーミングコンテンツなど）をアクセスし得る。一部の実現例では、１つ以上のコンテンツサーバ（たとえば、サーバ１０６）および１つ以上のコンピュータ可読記憶装置は、ネットワーク１１０を用いてモバイルコンピューティングデバイス１０４と通信して、モバイルコンピューティングデバイス１０４にコンテンツを提供可能である。これによって、コンテンツをＨＭＤデバイス１０２に供給することができる。コンテンツは、モバイルコンピューティングデバイス１０４または他のコンピューティングデバイスに格納可能である。
【００２９】
図１に示す実現例では、ユーザ１０３は、ＨＭＤデバイス１０２を装着しており、モバイルコンピューティングデバイス１０４を手に持っている。現実世界環境におけるユーザの動きは、モバイルコンピューティングデバイス１０４側のセンサおよびソフトウェアを用いて仮想世界環境における対応する動きに変換され得る。一部の実現例では、モバイルコンピューティングデバイスは、ＨＭＤデバイス１０２にインターフェース／接続可能である。一部の実現例では、モバイルコンピューティングデバイス１０４は、ＶＲおよび／またはＡＲアプリケーションを実行可能である。
【００３０】
モバイルコンピューティングデバイス１０４は、ＶＲおよび／またはＡＲ環境でコンピュータによって生成された３Ｄ環境とインターフェースで接続可能である。これらの実現例では、ＨＭＤデバイス１０２は、スクリーン１０５、少なくとも１つのディスプレイパネル１０７、および少なくとも１つの光学アセンブリ１１１を含む。少なくとも１つの光学アセンブリ１１１は、少なくとも１つのレンズ１１２、フィルタスタック１１４、フィルタスタック１１６、およびカメラ１１８ａ（または１１８ｂまたは１１８ｃ）を含む。レンズ１１２は、ＨＭＤデバイスを装着しているユーザがコンテンツを適切に眺められるように、スクリーン１０５によって提供される画像を変更するように提供され得る。たとえば、レンズ１１２は、ＨＭＤデバイスを装着しているユーザの目にレンズを通して光が提供される位置を変更するように構成され得る。レンズ１１２は、目が画像を正確に眺められるように、レンズで受信されレンズからユーザの目に提供される光の角度の変更および／または修正が可能である。たとえば、レンズ１１２は、ユーザの目の奥のただ１つの点に光を集めて、特定の画像を焦点を合わせた状態に維持可能である。
【００３１】
フィルタスタック１１４および１１６は、表示デバイス（たとえば、筐体スクリーン１０５）からフィルタスタック１１４において受信された光の光路を折畳むように設けることができる。折畳まれた光路は、カメラがレンズ１１２の視野内で目の像を取込むことが可能な角度でユーザの目の像を取込むために、カメラを配置可能であるという利点を提供し得る。
【００３２】
本明細書で説明するように、それぞれのフィルタスタック１１４および１１６は、ＨＭＤデバイス１０２内の各アイピースのために光学アセンブリに含まれ得る。一部の実現例では、フィルタスタック１１４および１１６は、組合わされてただ１つのフィルタスタックになり得る。一部の実現例では、他の光学要素を、フィルタスタック１１４および／またはフィルタスタック１１６の間に配設可能であり、これらに被覆可能であり、これらに積層可能である、または他の態様ではこれらに結合もしくは貼付け可能である。
【００３３】
本明細書で説明される様々な実現例では、特定の光学アセンブリ内の異なる場所に配置されたカメラが使用される。したがって、カメラ１１８ａの配置は、カメラ１１８ｂまたはカメラ１１８ｃによって示される配置を含むように変更可能である。他のカメラ配設場所も可能であり、それらのうちの一部は、本明細書で説明される様々な他の図に示されている。
【００３４】
図１に示すように、少なくとも１つのカメラ１１８ａ（または１１８ｂまたは１１８ｃ）は、デバイス１０２において光学アセンブリ１１１の一部として配置可能である。カメラ１１８ａはたとえば、赤外光に対して感度を有し、ＨＭＤデバイス１０２にアクセスしているユーザの片目または両目のＩＲビューを取込むように構成されたＩＲカメラでもよい。特に、カメラ１１８ａは、（たとえば線１２０によって示す）目の反射の像を取込むように配置可能であり、そこで、カメラ１１８ａによって取込まれる画像を形成する光が、レンズ１１２を通過しフィルタスタック１１６で反射される。したがって、ＩＲカメラ１１８ａは、矢印１２２で示すように、仮想現実レンズ１１２の実際の視野内でユーザの目を撮像可能である。
【００３５】
モバイルコンピューティングデバイス１０４は、たとえば、スマートフォンなどの携帯電子デバイスでもよい、または、たとえば有線接続またはＷｉ−Ｆｉもしくはブルートゥース（登録商標）接続などの無線接続を介して、ＨＭＤデバイス１０２と動作可能に組にしてもよい、または、これと動作可能に結合してもよい、かつ、これと通信してもよい他のポータブルハンドヘルド電子デバイスでもよい。このように対にすることまたは動作可能に結合することによって、モバイルコンピューティングデバイス１０４とＨＭＤデバイス１０２との間でデータの通信および交換が可能になる。代替的に、サーバデバイス１０６またはローカルコンピュータ１０８（またはユーザがアクセス可能な他のデバイス）は、ネットワーク１１０を介してＨＭＤデバイス１０２を制御するように機能し得る。
【００３６】
一部の実現例では、ＨＭＤデバイス１０２は、１つ以上の高速有線および／または無線通信プロトコル（たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ、ブルートゥース、ブルートゥース低エネルギー（ＬＥ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＵＳＢ３．０、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃなど）を用いて、モバイルコンピューティングデバイス１０４（または他のデバイス１０６、１０８など）と接続／通信可能である。さらに、または代替的に、ＨＭＤデバイス１０２は、高品位マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ、登録商標）などの音声／映像インターフェースを用いて、モバイルコンピューティングデバイスと接続／通信可能である。また、一部の実現例では、ＨＭＤデバイス１０２に含まれるスクリーン上でユーザに対して表示されるコンテンツは、デバイス１０６および／または１０８に含まれ得る表示デバイス上で表示され得る。これによって、ユーザがＶＲおよび／またはＡＲ空間内でインタラクションし得るものを他の人が見ることができる。
【００３７】
システム１００の例では、デバイス１０４、１０６、および１０８は、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピューティングデバイス、またはゲーム機を含み得る。一部の実現例では、デバイス１０４は、ＨＭＤデバイス１０２内で配設（たとえば、配置／位置決め）可能なモバイルコンピューティングデバイスであり得る。モバイルコンピューティングデバイス１０４は、たとえば、ＨＭＤデバイス１０２のためのスクリーン１０５として使用可能な表示デバイスを備え得る。デバイス１０２、１０４、１０６、および１０８は、ＶＲおよび／またはＡＲアプリケーションを実行するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み得る。さらに、デバイス１０２、１０４、１０６、および１０８は、これらのデバイスがＨＭＤデバイス１０２の前方に配置されている、または、デバイス１０２に対する位置の範囲内で保持されている場合、ＨＭＤデバイス１０２の３Ｄ移動を認識、監視、追跡可能なハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み得る。一部の実現例では、デバイス１０４、１０６、および１０８は、ネットワーク１１０を介してＨＭＤデバイス１０２に付加的なコンテンツを提供可能である。一部の実現例では、デバイス１０２、１０４、１０６、および１０８は、ネットワーク１１０を通じて対にされたまたは接続された各々の１つ以上と接続／インターフェースで接続可能である。このような接続は、有線でも無線でもよい。
【００３８】
一部の実現例では、ネットワーク１１０は、公共通信ネットワーク（たとえば、インターネット、セルラーデータネットワーク、電話ネットワークを介したモデムなど）、または、プライベート通信ネットワーク（たとえば、プライベートＬＡＮ、専用回線など）でもよい。一部の実現例では、モバイルコンピューティングデバイス１０４は、１つ以上の高速有線および／または無線通信プロトコル（たとえば、８０２．１１シリーズ、Ｗｉ−Ｆｉ、ブルートゥース、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）、イーサネット（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．３など）を用いてネットワーク１１０と通信可能である。
【００３９】
システム１００は、電子記憶装置を含み得る。電子記憶装置は、電子的に情報を格納する非一時的記憶媒体を含み得る。電子記憶装置は、取込んだ画像、取得した画像、前処理を行った画像、後処理を行った画像などを格納するように構成され得る。
【００４０】
図２は、光学アセンブリ２００の例を示すブロック図である。光学アセンブリ２００は、ＶＲおよび／またはＡＲコンテンツへのアクセス用のＨＭＤデバイスの一部として設置可能である。図２に示すように、ユーザの目２０２は光学アセンブリ２００の左側にシミュレートされており、表示パネル２０４は、光学アセンブリ２００の右側に示されている。一部の実現例では、光学アセンブリ２００を、左右のアイピースの各々のために備えることが可能である。一部の実現例では、光学アセンブリ２００は、ただ１つのアイピースに含まれ得る。
【００４１】
光学アセンブリ２００は、表示パネル２０４と、ビームスプリッタ（図示せず）を含む第１のフィルタスタック２０６と、第２のフィルタスタック２０８と、レンズ２１０とを含む。光学アセンブリ２００は、表示パネル２０４によって提示される（たとえばスクリーン１０５からの）光の光路を折畳むように機能し得る。たとえば、フィルタスタック２０６および２０８を介して送信される光の光路は、２つのフィルタスタック２０６と２０８との間で２回以上折畳まれる。この例では、フィルタスタック２０８は、フィルタスタックの直線偏光子の一方の側面に赤外線（ＩＲ）フィルタ２１５を含み得る。フィルタ２１５は、フィルタスタックおよびレンズを通って目までの光の光路を折畳むように機能し得る。たとえば、本明細書で説明されるシステムは、フィルタスタック（たとえば、フィルタスタック２０８）上のＩＲフィルタ（たとえば、フィルタ２１５）を有する折畳まれた光路を使用して、視標追跡を行うことができる。一例では、フィルタ２１５は、レンズ２１０に面するスタック２０８内で偏光子の一側面に被覆され得る。
【００４２】
また、光学アセンブリ２００は、カメラがレンズを通してユーザの目２０２の像を取込むことができるように、レンズの真下または側に配置されたカメラ２１２を含み得る。本開示を通して説明される図示された例では、カメラは、レンズの視野内のユーザの目のＩＲ画像を取込むように配置されたＩＲカメラでもよい。カメラ２１２の配置によって、ＨＭＤデバイスを典型的なＨＭＤデバイスに対してより小さな実装面積で作ることが可能になる一方で、確実に正確な視標追跡能力を維持し得る。カメラ２１２が目の像の反射を取込むように、カメラ２１２をレンズの真下に（たとえば、レンズの底面に隣接して）配置することによって、実装面積を小さくすることが可能である。これによって、カメラの視野を遮るという懸念を生じることなく、および、ユーザが見える場所にカメラを配置するという懸念を生じることなく、アセンブリ２００内の他の光学部品をより小さな横方向の実装面積に設けることが可能である。
【００４３】
ＩＲフィルタ２１５は、フィルタスタック２０８の一側面に薄く積層された複数の層を含む光学フィルタでもよい。ＩＲフィルタ２１５は、光を反射して画像を減衰または向上させるように動作可能である。たとえば、フィルタ２１５は、光を反射して、カメラ２１２にユーザの目の向上された像を取込ませることができる。一例では、ＩＲフィルタ２１５の材料は、たとえば、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の基板に被覆されたニッケル（または、他の反射材料）の組合せを含み得る。
【００４４】
光学アセンブリ２００の一例は、レンズ２１０の底面に隣接して配置されたカメラ２１２を含み得る。カメラ２１２をレンズ２１０の下方におよびわずかに左側に示しているが、他のカメラ場所も可能である。たとえば、カメラ２１２は、カメラ２１２がＩＲフィルタ２１５からの目２０２の像の反射を取り込める場所で、レンズ２１０の下方に配置可能である。一例では、反射を取込むようにカメラを配置可能であり、レンズ２１０の光軸に対して傾斜が可能、または、これに対して約０度〜約４５度の角度を付けることが可能である。角度２１４は、光路２２０によって示すように、カメラ２１２がレンズ２１０を通してフィルタ２１５からの目２０２の像の反射を取込むことが可能な一例を示す。たとえば、カメラ２１２の（レンズ２１０の頂点２２２から底部２２４まで画成される）垂直位置は、目２０２の像の反射が（たとえば、フィルタスタック２０８に被覆された）ＩＲフィルタ２１５から反射可能になるように選択できる。
【００４５】
一部の実現例では、レンズ２１０は、約７ミリメートル〜約１１ミリメートルの厚さ２１６を有し得る。一部の実現例では、レンズ２１０は、約９ミリメートル〜約１０ミリメートルの厚さ２１６を有し得る。一部の実現例では、レンズ２１０は、約３５ミリメートル〜約４５ミリメートルの直径を有し得る。一部の実現例では、レンズ２１０は、約４０ミリメートル〜約５０ミリメートルの直径を有し得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１５ミリメートル〜約１７ミリメートルであり得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１３ミリメートル〜約１８ミリメートルであり得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１２ミリメートル〜約１４ミリメートルであり得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１７ミリメートル〜約２１ミリメートルであり得る。一部の実現例では、レンズ２１０の非球面処方調製は、約９８．１ミリメートルのｒ１値を含み、３．６９のｋ１の値を有し得る。また、レンズ２１０は、約４１．７ミリメートルのｒ２値と約−４．８のｋ値とを有し得る。また、レンズ２１０は、約１．１×１０−５のｒ４値と約４．５×１０−９のｒ６値とを有し得る。他の処方調製も可能である。概して、ｒ値（たとえば、ｒ１、ｒ２、ｒ４、およびｒ６）は、レンズ２１０に関する径方向座標値の例を示す。これらの値は、レンズ２１０の光軸から鉛直方向に距離を測定することによって得られ得る。ｋ値（たとえば、ｋ１）は、レンズ２１０に関する円錐定数を示し得る。
【００４６】
一例では、光学アセンブリ２００は、ユーザ（たとえば、ユーザ１０３）が装着するインタラクティブなＨＭＤデバイス（たとえば、デバイス１０２）を含むシステムに設置可能である。インタラクティブなＨＭＤデバイスは、画像投影デバイス（たとえば、デバイス１０４）と光学アセンブリ（たとえば、２００）とを収容するように適合可能である。一部の実現例では、画像投影デバイスは、モバイルコンピューティングデバイス上のディスプレイを含む。一部の実現例では、ディスプレイは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であり得る。他の実現例では、ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり得る。さらに他の実現例では、ディスプレイは、リキッドクリスタルオンシリコン（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む反射ディスプレイであり得る。以下で詳細に説明するように、他の表示技術も使用可能である。
【００４７】
光学アセンブリ２００は、少なくとも１つの屈折レンズ２１０を含み得る。一部の実現例では、少なくとも１つの屈折レンズ２１０は、約３０ミリメートル〜約５０ミリメートルの焦点距離を有し得る一方で、レンズとディスプレイとの間の距離は、２つのフィルタスタック２０６および２０８が光学的に折畳まれるため、約１３ミリメートル〜約２０ミリメートルであり得る。一部の実現例では、光学アセンブリ２００は、複数の屈折レンズまたはレンズアレイを含み得る。
【００４８】
一部の実現例では、光学アセンブリ２００は、ＨＭＤデバイスに設置されるように構成されたヘッドマウントディスプレイアセンブリであり得る。アセンブリ２００は、ＨＭＤデバイスの少なくとも１つのアイピースに画像コンテンツを表示するように動作可能な画像投影デバイス（たとえば、表示パネル２０４）を含み得る。たとえば、アセンブリ２００を、ＨＭＤデバイス１０２の片目または両目について設置可能である。光学アセンブリ２００は、ビームスプリッタ層で被覆された少なくとも１つの表面を含む第１のフィルタスタック２０６と、反射要素で被覆された少なくとも１つの表面を含む第２のフィルタスタック２０８と、少なくとも１つのスライド可能な（または固定された）レンズ２１０と、少なくとも１つのスライド可能な（または固定された）レンズ２１０を通過した反射の像を取込むように構成されたカメラ２１４とを備え得る。
【００４９】
一部の実現例では、アセンブリ２００は、カメラ、反射要素（たとえば、ＩＲフィルタ２１５）またはプリズム８１４、および少なくとも１つのレンズを収容する（ＨＭＤデバイス１０２上に示すような）フレームを含み得る。フレームは、第１の軸（たとえば、ｘ−ｙ面における水平方向ｘ軸）に沿って直線状に、および、第１の軸のある点の周囲で周方向にスライド可能である（たとえば、軸上のある点を中心とした弓状の運動）。一部の実現例では、反射要素は、（たとえば、２１５、３１６、４１２、６０９、および７１１で示す）赤外線（ＩＲ）フィルタ被覆層である。一部の実現例では、反射要素は、プリズム（たとえば、８１４で示す）を含み得る。
【００５０】
一部の実現例では、図１１に示すように、１つ以上の発光ダイオードを、少なくとも１つのレンズを取り囲む縁部に配置可能である。１つ以上の発光ダイオードは、アセンブリ２００にアクセスしているユーザの目（たとえば、目２０２）に光を向けるように構成され得る。反射要素は、反射要素における目からの光の一部を受信し、カメラ２１２に当該一部の波長を反射するように構成可能である。
【００５１】
一例では、第１のフィルタスタック２０６を、第２のフィルタスタック２０８に隣接させることが可能であり、レンズ２１０と表示パネル２０４との間で積層配列に構成可能である。一部の実現例では、第１のフィルタスタック２０６は、表示パネル２０４と第１の四分の一波長板３０４との間に積層された第１の直線偏光子３０２を含む。第１の四分の一波長板は、第１の直線偏光子３０２とビームスプリッタ３０６との間で積層され得る。同じ例で、第２のフィルタスタック２０８は、ビームスプリッタ３０６の後で積層された第２の四分の一波長板３０８との間に積層された偏光ビームスプリッタ３１０を含み得る。偏光ビームスプリッタ３１０は、第２の四分の一波長板３０８と第２の直線偏光子３１２との間に積層され得る。第２の直線偏光子３１２は、レンズ２１０に面する反射要素３１６で被覆可能である。
【００５２】
第１のフィルタスタック２０６のアセンブリの例は、第１の直線偏光子と、アセンブリ内で第１の四分の一波長板に対する被覆層として塗布されたビームスプリッタ層とを含み得る（図３に詳細に示す）。第１のフィルタスタック２０６は、画像投影デバイスから受信した光のフィルタリングを行う（たとえば、偏光に基づいて選択的に光を伝える）ように動作可能である。一部の実現例では、四分の一波長板を、広帯域で好適に機能して、使用される光の波長から独立して一定の位相変化を提供するように設計可能である。波長独立性は、２つの異なる複屈折結晶材料を使用することによって得ることができる。波長域にわたる遅延の相対的な移行（すなわち、分散）は、使用される二つの材料間でバランスを取ることが可能である。第２のフィルタスタック２０８は、四分の一波長板、偏光ビームスプリッタ（たとえば、偏光の影響を受けやすいビームスプリッタ）、およびアセンブリ内の直線偏光子を含み得る（図３に詳細に示す）。第２のフィルタスタック２０８は、赤外線フィルタ３１６を使用して光路を折畳むように動作可能である。
【００５３】
また、一部の実現例では、光学アセンブリ２００は、画像投影デバイス（たとえば、モバイルコンピューティングデバイス１０４）から画像コンテンツを受信するように適合された表示パネルを含む。また、一部の実現例では、光学アセンブリ２００は、画像投影デバイス上での表示用の画像コンテンツを処理するための少なくとも１つのプロセッサを含む。特に、図１に関して説明したように、画像コンテンツは、１つ以上のプロセッサ、コンピュータ、他のリソースによって提供可能であり、画像投影デバイス（たとえば、モバイルコンピューティングデバイス１０４など）を使用して表示、保存、および／または修正可能である。さらに、１つ以上のプロセッサは、カメラ２１２と関連する（たとえば、カメラ２１２によって取込まれた）画像コンテンツの取込み、アップロード、ダウンロード、送信、および／または受信を行う内蔵された光学アセンブリ２００であり得る。
【００５４】
図３は、図２に示す光学アセンブリ２００を通して送信された光の偏光経路３００の例を示す図である。ここで、フィルタスタック２０６および２０８は、表示パネル２０４とレンズ２１０との間に配設して示されている。カメラ２１２が、レンズ２１０を通してユーザの目（レンズ２１０の左側には示されていない）の反射の像を取込むように、レンズ２１０の下方に示されている。
【００５５】
非制限的な一例では、第１のフィルタスタック２０６は、第２のフィルタスタック２０８に結合されており、他の要素と積層された配置になるように構成されている。そのような積層配列の一例は、表示パネル２０４に隣接し、かつ、第１の四分の一波長板３０４に隣接して積層された第１の直線偏光子３０２を含み得る。第１の四分の一波長板３０４には、平面３０８の第１の側面で第２の四分の一波長板３０８のそばに積層されたビームスプリッタ層３０６が積層または被覆されている。第２の四分の一波長板３０８の第２の側面は、第２の直線偏光子３１２のそばで積層された偏光ビームスプリッタ３１０のそばに積層されている。第２の直線偏光子３１２は、少なくとも１つの屈折レンズ２１０に隣接している。
【００５６】
一部の実現例では、ビームスプリッタ層３０６は、第１のフィルタスタック２０６上に部分ミラー被覆層を含む。ビームスプリッタ層３０６は、約５０パーセントのスプリット比でビーム／光線をスプリットするように動作可能である。一部の実現例では、ビームスプリッタ層３０６は、約５０パーセントのビームスプリット比で行うことが可能であり、ディスプレイが直線状に偏光している場合は約２５パーセントの最大透過率を有し得、ディスプレイが偏光されていない場合は約１２．５パーセントの最大透過率を有し得る。一部の実現例では、ビームスプリッタ層３０６は第１のフィルタスタック２０６に含まれておらず、フィルタスタック２０６とフィルタスタック２０８との間の独立型デバイスである。
【００５７】
一部の実現例では、第２のフィルタスタック２０６は、画像投影デバイスがＬＣＤディスプレイなどの非放射ディスプレイを含む場合、直線偏光子３０２を含まずに構成される。たとえば、一般にＬＣＤディスプレイは直線状に偏光された出力を行うため、直線偏光子３０２は含まれていなくてもよい。他の実現例では、直線偏光子３１２が含まれており、一側面（図３のＬＰ−ＩＩの左手側）でＩＲフィルタ３１６で被覆されている。
【００５８】
一部の実現例では、フィルタスタック２０８の直線偏光子３１２は、ユーザの顔からの（すなわち、ディスプレイ光によって照射された）散乱光が偏光ビームスプリッタ３１０によって直接反射されることがないように含まれた光学要素である。そのような反射は、視聴経験に悪影響を及ぼす場合があり、そのため、これを阻止する要素を含むことによって、ユーザの視聴経験が改善される。
【００５９】
図２および図３に示す構成要素は、光が構成要素のうちの１つ以上に導入されると、任意の数の可能な偏光経路を提供可能である。偏光経路３００の一例は、直線偏光子３０２によって直線状に偏光される（モバイルコンピューティングデバイス１０４からの）照射光を受信する表示パネル２０４を含み得る。光は、４５度の角度で配置され得る四分の一波長板３０４を通過した後で、円形に偏光され始め得る。たとえば、第１の四分の一波長板は、第１のフィルタスタック２０６の長手方向縁部に対応する垂直面から約４５度で配設され得る。その後、光はビームスプリッタ３０６によって部分反射されて、円形偏光の施光性を変更する。円形に偏光した光を回転させて直線状に偏光した光に戻す四分の一波長板３０８に光を渡すことができる。
【００６０】
偏光ビームスプリッタ３１０の通過状態に直交する、直線状に偏光した光は、四分の一波長板３０８を通って戻った後で再び、これによって反射可能であり、かつ、円形に偏光可能である。四分の一波長板３０８を三度目に（地点３１４で）通過した後で、光は直線状に偏光され、偏光ビームスプリッタ３１０の通過状態に平行になり得る。透過光は、他の光学直線偏光子３１２を通過した後で、レンズ／レンズ２１０の集合によって屈折されて、ＨＭＤデバイスのアイピースおよびユーザの目に提示される虚像を形成可能である。
【００６１】
一部の実現例では、ヘッドマウントディスプレイアセンブリの光学要素は、画像コンテンツをヘッドマウントディスプレイアセンブリの少なくとも１つのアイピースに表示するように動作可能な画像投影デバイスを含む、または収容することが可能である。光学アセンブリは、少なくとも１つのレンズと、少なくとも１つのレンズと画像投影デバイスとの間の第１のフィルタスタックとを備え得る。第１のフィルタスタックは、ビームスプリッタ層で被覆された少なくとも１つの表面を含み得る。光学アセンブリはまた、第１のフィルタスタックと画像投影デバイスとの間の第２のフィルタスタックを含み得る。第２のフィルタスタックは、少なくとも１つのレンズに面する反射要素で被覆された少なくとも１つの表面を含み得る。光学アセンブリは、少なくとも１つのレンズを通して反射の像を取込むように構成された、少なくとも１つのレンズの真下に配設されたカメラを備え得る、またはこれに結合し得る。
【００６２】
非制限的な例として、フィルタスタック２０８は独立型であり得る、または、正面屈折レンズ（またはレンズの集合）に接合可能である。同様に、フィルタスタック２０６は、独立型であり得る、または、表示パネル２０４の一体層であり得る。一部の実現例では、フィルタスタックの構成は、直交する直線偏光子３０２および直線偏光子３１２の軸を含む。同様に、第１の四分の一波長板３０４および第２の四分の一波長板３０８の軸は、直交し得る。任意の数の層、偏光子、スプリッタ、もしくは板を追加可能である、または、フィルタスタック２０６および／もしくは２０８から取り外し可能である。
【００６３】
図４は、ハイブリッド光学アセンブリ４００の例を示すブロック図である。ハイブリッド光学アセンブリ４００は、２つのフィルタスタック４０６と４１０との間に１つ以上の光学要素を含み得る。ハイブリッド光学アセンブリ４００は、２つのフィルタスタック４０６と４１０との間に挿入されたレンズの曲面にビームスプリッタ層を追加で配置し得る。ハイブリッド光学アセンブリ４００を使用する利点は、含まれる光学要素からの光学収差が少ないこと、および、視聴者がより低いディスプレイ画素を解像可能な正の鏡面が使用されることを含み得る。
【００６４】
一部の実現例では、ハイブリッド光学アセンブリ４００を収容するＨＭＤデバイス内の表示空間は、表示パネルが軸方向にずれるときに、焦点の調節を改良可能なテレセントリシティを提供し得る。この構成では、表示パネルの１つ以上が焦点調節のために軸方向にずれる場合、像の拡大および歪みが一定のままであり得る。
【００６５】
そのようなアセンブリ４００は、ＨＭＤデバイス内のレンズ表示空間を大幅に低減可能である。たとえば、レンズ表示空間は、モバイルコンピューティングデバイスを利用したＨＭＤデバイスによって使用される典型的なレンズ表示空間の約６０パーセント〜約７０パーセントまで低減可能である。非制限的な一例では、レンズ表示空間は、約３９ミリメートル〜約１３ミリメートルに低減可能である。他の例では、レンズ表示空間は、約３９ミリメートル〜約１３．５ミリメートルに低減可能である。他の非制限的な例では、レンズ表示空間は、約３９ミリメートル〜約１２．４８ミリメートルに低減可能である。他の非制限的な例では、レンズ表示空間は、約４５ミリメートル〜約１５．７５ミリメートルに低減可能である。他の非制限的な例では、レンズ表示空間は、約４０ミリメートル〜約１６ミリメートルに低減可能である。他の非制限的な例では、レンズ表示空間は、約４０ミリメートル〜約１３ミリメートルに低減可能である。
【００６６】
図４に示すように、ユーザの目４０２が光学アセンブリ４００の左側にシミュレートされている一方で、表示パネル４０４は、光学アセンブリ４００の右側に示されている。光学アセンブリ４００は、第１のフィルタスタック４０６と、内蔵されたビームスプリッタ層（図示せず）を含む湾曲レンズ４０８と、ＩＲフィルタ被覆層４１２およびレンズ４１４を有する第２のフィルタスタック４１０とを備える。
【００６７】
一部の実現例では、レンズ４１４は、左右のアイピースの各々のために光学アセンブリに含まれ得る。レンズ４１４は、フィルタスタック４１０に隣接してＨＭＤデバイスに配設されてもよく、画像投影デバイス／モバイルコンピューティングデバイスにおいて生じ、光学アセンブリを通過してフィルタスタック４１０に向かう画像コンテンツを受信するように適合されてもよい。
【００６８】
光学アセンブリ４００は、表示パネル４０４によって提示されフィルタスタック４０６および４１０を通過する光の光路を折畳むように機能し得る。この例では、折畳まれた光路の例を光路４１６で示す。図示された例では、湾曲レンズ４０８は、表示画素を解像するように構成された正の鏡面を含むビームスプリッタ被覆層を含み得る。レンズ４０８は、凹面がフィルタスタック４１０に面し凸面がフィルタスタック４０６に面するように配設可能である。一部の実現例では、光学アセンブリ４００は、表示面上の光線束の平均角度が垂直に近くなるとテレセントリックになり得る。
【００６９】
赤外線カメラ４１８は、ＩＲフィルタ４１２を通してユーザの目の反射の像を取込むと示されている。カメラ４１８は、線４２０に沿って任意の場所に配置可能である。カメラ４１８は、光路４２２の例で示すように、ユーザの目４０２の像を取込むことが可能である。
【００７０】
図５は、図４に示すハイブリッド光学アセンブリ４００を通して送信された光の偏光経路５００の例を示す図である。ここで、フィルタスタック４０６および４１０は、表示パネル４０４とレンズ４１４との間に配設されている。
【００７１】
一例では、第１のフィルタスタックは、レンズ４１４に面するＩＲフィルタ層４１２を有する直線偏光子を含む。ＩＲフィルタ層４１２は、（たとえば、レンズ４１４を通して）ユーザの視野におけるユーザの目の反射の像を取込むためにカメラ４１８によって使用可能である。
【００７２】
一例では、第１のフィルタスタック４０６は、第２のフィルタスタック４１０に結合され、他の構成要素と積層配列に構成されている。そのような積層配列の一例は、表示パネル４０４に隣接し第１の四分の一波長板５０４の隣の第１の直線偏光子５０２を含み得る。第１の四分の一波長板５０４は、第２の四分の一波長板５０６に隣接して積層された湾曲レンズ４０８に隣接して積層されている。第２の四分の一波長板５０６は、第２の直線偏光子５１０に隣接して積層された偏光ビームスプリッタ５０８に隣接して積層されている。第２の直線偏光子５１０は、少なくとも１つのレンズ４１４に隣接する。
【００７３】
概して、レンズ４０８および４１４は、非回転対称であり得る。非回転対称レンズ４０８および４１４は、システムがもはや回転対称であろうとなかろうと、有益となり得る。たとえば、システムは、ディスプレイが２つの直交子午線で（たとえば、円柱形状、サドル形状など）異なる態様で湾曲している場合、もはや回転対称ではなくなっている。一部の実現例では、非回転対称レンズの使用は、収差のバランスをとって視野にわたって均一の像質を得ることができるという利点をもたらし得る。一部の実現例では、レンズ４１４は屈折レンズであり得る。一部の実現例では、複数のレンズまたはレンズアレイが、レンズ４１４に取って代わり得る。
【００７４】
図４および図５に示す構成要素は、これらの構成要素を通して送信される任意の数の光の可能な偏光経路を提供し得る。偏光経路５００の一例は、直線偏光子５０２によって直線状に偏光されるべき光を発する表示パネル４０４を含み得る。光は、４５度の角度で配置され得る四分の一波長板５０４を通過後に、円形に偏光され始め得る。たとえば、四分の一波長板５０４は、第１のフィルタスタック４０６の長手方向縁部に一致する垂直面に対して約４５度で配設され得る。光は、円形偏光の施光性を右から左に変更可能な湾曲レンズ４０８によって部分的に反射され得る。光は、円形に偏光された光を回転させて直線状に偏光された光に戻すことが可能な四分の一波長板５０６まで通過させることが可能である。
【００７５】
偏光ビームスプリッタ５０８の通過状態に直交し得る直線状に偏光された光は、四分の一波長板５０６を通過して戻った後で、再び反射され、円形に偏光し始め得る。四分の一波長板５０６を３度目に（場所５１２において）通過した後で、光は直線状に偏光し始め得、偏光ビームスプリッタ５０８の通過状態に平行になり得る。透過光は、他の光学直線偏光子５１０を通過した後で、レンズ／レンズ４１２の集合によって屈折し得、ＨＭＤデバイスのアイピースおよびユーザの目に提示されるべき虚像を形成し得る。カメラ４１８は、直線偏光子５１０で反射されたユーザの目の像を取込むことが可能である。取込まれた像は、視標追跡によって特定のコンテンツまたはそのようなコンテンツの構成をユーザの目に対して提供するために使用可能である。
【００７６】
図６は、可変傾斜光学アセンブリ６００のブロック図である。可変傾斜は、光学アセンブリ６００内のフィルタスタックの１つ以上を傾斜させるまたはそれらの向きを変えることを表し得る。代替的に、傾斜は、光学アセンブリ６００内のフィルタスタック付近に収容された表示パネルを傾斜可能であることを表し得る。一部の実現例では、傾斜は、１つの以上のフィルタスタックの表示パネルおよび／またはレンズに対する角度関係に基づき得る。
【００７７】
図６に示すように、ユーザの目６０２は、光学アセンブリ６００の左側にシミュレートされており、表示パネル６０４は、光学アセンブリ６００の右側に示されている。光学アセンブリ６００は、表示パネル６０４と、ビームスプリッタ（図示せず）を含む第１のフィルタスタック６０６と、第２のフィルタスタック６０８とを含む。また、光学アセンブリ６００は、フィルタスタック６０８に隣接するレンズ６１０を含む。光学アセンブリ６００は、表示パネル６０４によって提示されフィルタスタック６０６および６０８を通過する光の光路を折畳むように機能し得る。この例では、折畳まれた光路の例は、光路６１２、６１４、６１６、６１８、および６２０によって示されている。
【００７８】
光学アセンブリ６００は、図２および図３について説明された構成要素を含み得る。そのため、光学アセンブリ６００は、傾斜可能な光学アセンブリ２００に関する例を提供し得る。この例では、レンズ６１０の光軸に対して角度６２２で表示パネル６０４を傾斜させることによって、前面偏光フィルタスタック（たとえば、フィルタスタック６０８）の表面とフィルタスタック６０６上に被覆されたビームスプリッタ面との間に可変空間を生成可能である。動作中、左右の表示領域の各々のための表示パネルは、表示パネルの角部または縁部がさらに外側になるように傾斜可能であり、これによって、特別に成形されたＨＭＤディスプレイを作る必要なしに、先端の間隙を大幅に増加させるという利点をもたらし得る。傾斜はさらに平行移動効果も有し得、（各々の目のために）２つの表示パネル間の中央間隙を増大させる。また、一部の実現例では、２つのディスプレイを傾斜させることによって、ＨＭＤデバイスがユーザの顔に対して良好に形成され易くなり、最終的に、コンパクトで魅力的な外観の工業デザインが可能になる。
【００７９】
また、図示するように、フィルタスタック６０６および／または６０８は、表示パネル６０４をそのような角度に一致させるように移動可能な角度６２４を形成するように調節（たとえば、傾斜）可能である。一部の実現例では、フィルタスタック６０６は、表示パネル６０４をそのような角度に一致させるように移動可能な角度６２６を形成するように調節可能である。
【００８０】
フィルタスタック６０６および６０８は、ＨＭＤデバイスのためのニアアイディスプレイシステムアセンブリの一部でもよい。たとえば、スタック６０６および６０８は、レンズ６１０および表示パネル６０４と共に、ユーザが装着するヘッドマウントディスプレイに収容可能である。フィルタスタック６０６および６０８は、画像コンテンツをＨＭＤデバイスの左右のアイピースの各々に提供可能な１つ以上の光学アセンブリの部品であり得る。フィルタスタック６０６は、第１の方向（たとえば、ＨＭＤデバイスのアイピースに向かって０〜約１２．５度）を向くように動作可能である。フィルタスタック６０６は、ビームスプリッタ層で被覆された少なくとも１つの面を含み得る。ビームスプリッタ層は、表示パネル６０４から離れてフィルタスタック６０８に面し得る。フィルタスタック６０８は、第２の方向（たとえば、ＨＭＤデバイスのアイピースに向かって０〜約１２．５度）を向くように動作可能である。
【００８１】
一部の実現例では、フィルタスタック６０６を表示パネル６０４に直接接合して、０度フィルタ角度を提供可能である。一部の実現例では、フィルタスタック６０８を表示パネル６０４に直接接合して、０度フィルタ角度を提供可能である。図示するように、フィルタスタック６０８は、上述のＩＲフィルタに類似したＩＲフィルタ層６０９を含む。
【００８２】
一部の実現例では、フィルタスタック６０６は、表示パネル６０４の表面に沿って平面の接線方向から約０〜約１２．５度の角度で第一方向を向くように適合可能である。フィルタスタック６０８は、表示パネルの平面の接線方向から約０〜約１２．５度の角度で第２の方向に傾斜するように適合可能である。方位／傾斜のうち１つまたは双方は、表示パネルがニアアイディスプレイシステムの光軸に対して垂直に配置されるように、表示パネルをＨＭＤデバイス（図示せず）の下縁部の平面の接線方向から約０〜約２５度傾斜させることに応じて起こり得る。
【００８３】
選択された第１および第２の角度は、互いに関係し得、表示パネルが傾斜する角度に基づいて選択し得る。一例では、ディスプレイ６０４は傾斜しており、ユーザによって選択された角度でＨＭＤデバイスに収容されている。表示パネルは、たとえば、第２の方向を向くように適合可能である。
【００８４】
概して、表示パネル６０４を傾斜させることは、表示パネル６０４をＨＭＤデバイス内でＨＭＤデバイスの基部に垂直に設けること、および、表示パネル６０４の上縁部を左右のアイピースの各々に対応して光学アセンブリに向けて（すなわち、フィルタスタック６０６および６０８のどちらかまたは双方に向けて）角度を付けることを含み得る。概して、光学アセンブリは、左右のアイピースの各々のために、少なくとも１つの固定レンズを含む。一部の実現例では、当該左右のアイピースの各々のための少なくとも１つの固定レンズは、フィルタスタック６０８に隣接してＨＭＤデバイスに配設され、画像投影デバイスにおいて発生し光学アセンブリを通過してフィルタスタック６０８に向かう画像コンテンツを受信するように適合されている。
【００８５】
一部の実現例では、表示パネル６０４を傾斜させることは、視野の外側の像アーチファクトを移動させることによってニアアイディスプレイシステムの視野を修正することになり得る。そのような修正は、光学アセンブリ内の迷光によって生じるゴースト像がＨＭＤデバイスを装着しているユーザの視線の外側に具合良く位置することを確実にすように作用可能である。さらに、表示パネル６０４は、ＨＭＤデバイスを装着しているユーザのために画面焦点を維持するように傾斜可能である。
【００８６】
一部の実現例では、フィルタスタック４０６および４１０は、物体平面に垂直な光軸を維持して光学システムを軸上に保つために、互いに関係を維持するように適合されている。たとえば、アセンブリ４００では、表示パネルの傾斜角度は、２つのフィルタ間の相対傾斜角度の２倍でもよい。非制限的な一例では、フィルタスタック４０６および４１０は、表示パネル６０４を約０〜約２５度傾斜することに応じて、０〜約１２．５度傾斜するように適合可能である。
【００８７】
一部の例では、アセンブリ６００はカメラ６２８を含み得る。カメラ６２８は、ＩＲ被覆層６０９と共に作用するように適合された赤外線カメラであり得る。カメラ６２８は、被覆層６０９ではね返ったＩＲ反射画像を取込むことが可能である。これらの像は、ユーザの目の動きまたはユーザの目の位置の変化を示す、被覆層６０９からの反射であり得る。一部の実現例では、カメラ６２８はまた、ユーザの表情の変化の画像も取込むことが可能である。
【００８８】
カメラ６２８は、たとえば、光学アセンブリ６００を保持するＨＭＤデバイスのベース位置からレンズ６１０の底縁部まで配置可能である。カメラ６２８は、角度６３０によって示すように、水平面（たとえば、光学アセンブリ６００の底縁部によって示す）に対して約０度から、水平面に対して約４５度まで角度を付け得る。角度６３０は、フィルタスタック６０６および６０８の１つまたは双方の動きに従って変更し得る。たとえば、フィルタスタック６０８が（図示するように目６０２に向かう代わりに）目６０２から離れるように傾斜している場合、カメラ６２８は、ＩＲフィルタ６０９で反射する像を取込むように、約４５度〜約６０度よりも大きな角度で配置可能である。
【００８９】
図７は、他の可変傾斜光学アセンブリ７００のブロック図である。光学アセンブリ７００は、図４および図５に関して説明された構成要素を含み得る。したがって、光学アセンブリ７００は、傾斜可能な光学アセンブリ４００に関する例を提供可能である。
【００９０】
図７に示すように、ユーザの目７０２は光学アセンブリ７００の左側にシミュレートされている一方で、ディスプレイ７０４は、光学アセンブリ７００の右側に示されている。光学アセンブリ７００は、第１のフィルタスタック７０６、湾曲レンズ７０８、第２のフィルタスタック７１０、およびレンズ７１２を含む。
【００９１】
光学アセンブリ７００は、ディスプレイ７０４によって提供されフィルタスタック７０６および７１０ならびに湾曲レンズ７０８を通る光の光路を折畳むように機能し得る。この例では、折畳まれた光路の例は、光路７１４、７１６、７１８、７２０、７２２、７２４、および７２６によって示されている。一部の実現例では、光学アセンブリ７００は、ディスプレイ表面上の光線束の平均角度が直角に近くなると、テレセントリックになり得る。図示するように、フィルタスタック７１０は、上述のＩＲフィルタに類似したＩＲフィルタ被覆層７１１も含む。
【００９２】
光学アセンブリ７００は、ここで説明するハイブリッド光学アセンブリに関する。これらのアセンブリは、傾斜した像の変形を含み得る。湾曲レンズ７０８は、プラスチックで構成され得、ビームスプリッタ層で被覆され得る。光学アセンブリ７００は、ＨＭＤデバイスに収容可能である。ＨＭＤデバイスは、光学アセンブリ７００の少なくとも１つを含み得る。たとえば、光学アセンブリ７００は、第１のフィルタスタックと第２のフィルタスタックとの間に配設された湾曲ビームスプリッタデバイスを含み得る。光学アセンブリは、ＨＭＤデバイス内の複数の異なる角度で配設されるように適合された、取り外し可能な画像投影デバイスも含み得る。一部の実現例では、画像投影デバイスと第１のフィルタスタックとの間に配設された表示パネルは、第１のフィルタスタックまたは第２のフィルタスタックの傾斜に応じて、ＨＭＤデバイス内で複数の異なる角度で配列可能である。
【００９３】
一部の実現例では、光学アセンブリ７００は、第１のフィルタスタックまたは第２のフィルタスタックの傾斜に応じて像面湾曲のバランスをとるように構成可能である。アセンブリ７００において、フィルタスタック間で特定の固定された関係はなくてもよい。傾斜関係は、ビームスプリッタ被覆層を有する表面の曲率、ビームスプリッタの場所、フィルタスタックの場所などによって決まり得るが、これらに限定されるわけではない。
【００９４】
一例では、少なくとも１つのディスプレイパネルは、第１のフィルタスタックまたは第２のフィルタスタックと関連する方位に基づいて選択された角度で配設可能である。この方位は、レンズの光軸から約５度より大きく約２５度より小さな垂直オフセットの傾斜を含み得る。一部の実現例では、第１のフィルタスタックまたは第２のフィルタスタックを傾斜させると、ヘッドマウントディスプレイ筐体と関連する視野が修正される。この修正には、視野の外側に像アーチファクトを移動させることが含まれる。
【００９５】
一部の実現例では、ＨＭＤデバイスは、各々がＨＭＤデバイスと関連する、対応する左右のアイピースにおいてレンズに画像コンテンツを提供するように構成された、２つの光学アセンブリを含み得る。たとえば、各光学アセンブリは、別の左右の目のレンズを通して画像コンテンツを提供するように構成され得る。一部の実現例では、レンズは、光学アセンブリのうち少なくとも１つの動きの検出に応じて像の倍率および焦点を維持するように適合されている。たとえば、光学アセンブリ内の１つまたは双方のスタックが移動すると、そのようなスタックと関連するレンズは、像の倍率および焦点レベルを失うことなく、そのような移動に対処可能である。一部の実現例では、光学アセンブリ７００は、第１のフィルタスタックと第２のフィルタスタックとの間に配設された複数の光学素子を備える。光学素子は、光学収差を低減するように構成され得る。
【００９６】
一部の例では、アセンブリ７００はカメラ７２８を備え得る。カメラ７２８は、ＩＲ被覆層７１１と機能するように適合された赤外線カメラでもよい。カメラ７２８は、被覆層７１１ではね返ったＩＲ反射画像を取込むことが可能である。これらの像は、ユーザの目の動きまたはユーザの目の位置変化を示す、被覆層７１１からの反射でもよい。一部の実現例では、カメラ７２８は、ユーザの表情の変化の画像を取込むことも可能である。
【００９７】
カメラ７２８は、たとえば、光学アセンブリ７００を保持するＨＭＤデバイスの基部位置からレンズ７１２の底縁部まで配置することが可能である。カメラ７２８は、角度７３０によって示すように、水平面に対して約０度（たとえば、光学アセンブリ７００の底縁部７２９によって示される）から水平面に対して約４５度まで角度を付けることができる。角度７３０は、フィルタスタック７０６および７１０の一方または双方の動きに応じて変化し得る。たとえば、フィルタスタック７１０が目７０２から離れて（図示するように、目７０２に向かう代わりに）傾斜する場合、ＩＲフィルタ７１１で反射する画像を取込むように、カメラ７２８を約４５度〜約６０度のより大きな角度で配置可能である。
【００９８】
図８は、光学アセンブリ８００の例を示すブロック図である。光学アセンブリ８００は、仮想現実コンテンツにアクセスするように意図されたＨＭＤデバイスの一部として取り付けられ得る。図８に示すように、ユーザの目８０２は光学アセンブリ８００の左側にシミュレートされており、表示パネル８０４は、光学アセンブリ８００の右側に示されている。一部の実現例では、光学アセンブリ８００を、ＨＭＤデバイスの左右のアイピースの各々のために含み得る。一部の実現例では、光学アセンブリ８００を、１つのアイピースに含み得る。
【００９９】
光学アセンブリ８００は、表示パネル８０４を含む（または、これに隣接する）。図示するように、光学アセンブリ８００は、第１のフィルタスタック８０６、第２のフィルタスタック８０８、レンズ８１０、レンズ８１２、およびプリズム８１４を備える。光学アセンブリ８００は、表示パネル８０４によって提示されフィルタスタック８０６および８０８を通過する光の光路を折畳むように機能し得る。この例では、プリズム８１４は、目８０２からレンズを通過してカメラ８１８に入る赤い光を導く（または反射する）ことが可能である。カメラ８１８は、そのような光の反射を利用して目の像を取込むことができる。たとえば、本明細書で説明するシステムは、フィルタスタック８０６とフィルタスタック８０８との間に配置されたプリズム８１８を有する折畳まれた光路を用いた視標追跡をもたらし得る。図８に示すように、プリズム８１４は三角形であり、正方形、四角形、球形など他の形状も可能であるが、これらの形状に制限されるわけではない。一部の実現例では、プリズム８１４は、フィルタスタック８０６とフィルタスタック８０８との間の空間の一部に合うような大きさに作られ得る。たとえば、プリズム８１４は、フィルタスタック８０６に固定取付け可能であり、フィルタスタック８０６から、フィルタスタック８０６とフィルタスタック８０８との間に示す空間の約５０％〜約７５％内に延在可能である。一部の実現例では、プリズム８１４は、フィルタ８０６の底縁部とフィルタ８０８の底縁部とに接続するような大きさに作られ得る。たとえば、プリズム８１４は、双方のフィルタスタックの真下およびレンズ８１０の真下でフィルタスタック８０６とフィルタスタック８０８との双方に固定取付け可能である。
【０１００】
光学アセンブリ８００は、カメラ８１８も備え得る。カメラ８１８は、プリズム８１４を用いてユーザの目の像を捉えて目８０２からの光をレンズ８１０からカメラ８１８にはね返すことができるように、光学アセンブリ８００の真下に配置可能である。カメラ８１８をそのような位置に配置することによって、カメラが同じ機械的な位置に配置されるもののレンズおよびフィルタスタックを通してコンテンツを取込まない場合、ユーザの目に直接面することによって像を取込むように配置されたカメラと比較して、カメラ８１８が目の像を取込んでいる角度を小さくできるという利点がもたらされ得る。カメラ８１８の配置は、典型的なＨＭＤデバイスに対して小さな実装面積でＨＭＤデバイスを作ることを可能にしつつ正確な視標追跡性能を維持することを、保証し得る。
【０１０１】
プリズム８１４は、光源の光線の特定の波長を阻止および／または分離するように機能し得る。たとえば、１つの光線（または複数の光線）を、ディスプレイ８０４から光学アセンブリ８００を通って目８０２に向けて提供可能である。プリズム８１４は、たとえば、光を分離して目８０２で反射した赤外光を提供可能である。反射によって、カメラ８１８は、目の像を取込んで、ユーザ（たとえば、目８０２）と関連する目および／または頭の動きを追跡可能である。プリズム８１４は、ガラス、アクリル樹脂、液体が充填されたガラスまたはアクリル樹脂、蛍石、シリカ、石英などの任意の透明材料で構成可能であるが、これらに限定されるわけではない。
【０１０２】
光学アセンブリ８００の一例は、レンズ８１０の下方に配置されたカメラ８１８を備え得る。カメラ８１８は下方にレンズ８１０のわずかに右側に示されているが、他のカメラ場所も可能である。たとえば、カメラ８１８を、プリズム８１４を介したＩＲフィルタ８１６からの目８１８の反射の像を取込むことが可能な場所に、レンズ８１０の下方に配置可能である。一例では、カメラ８１８を、反射を取込むように配置可能であり、レンズ８１０の左から右への配置に合わせて、約０度〜約４５度の角度を付けることが可能である。
【０１０３】
一部の実現例では、レンズ８１０は、約７ミリメートル〜約１１ミリメートルの厚さ２１６を有し得る。一部の実現例では、レンズ８１０は、約９ミリメートル〜約１０ミリメートルの厚さ２１６を有し得る。一部の実現例では、レンズ８１０は、約３５ミリメートル〜約４５ミリメートルの直径を有し得る。一部の実現例では、レンズ８１０は、約４０ミリメートル〜約５０ミリメートルの直径を有し得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１５ミリメートル〜約１７ミリメートルであり得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１３ミリメートル〜約１８ミリメートルであり得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１２ミリメートル〜約１４ミリメートルであり得る。一部の実現例では、射出瞳距離２１８は、約１７ミリメートル〜約２１ミリメートルであり得る。一部の実現例では、レンズ８１０の非球面処方調製は、約９８．１ミリメートルのｒ１値を含み、３．６９のｋ１値を有し得る。レンズ８１０は、約４１．７ミリメートルのｒ２値と約−４．８のｋ値とを有し得る。また、レンズ８１０は、約１．１×１０−５のｒ４値と約４．５×１０−９のｒ６値とを有し得る。他の処方調製も可能である。
【０１０４】
一部の実現例では、レンズ８１０および８１２は、スライドインまたはスライドアウトして目８０２に関して特定のコンテンツを集中させ得る。たとえば、レンズ８１０および８１２は、ＨＭＤデバイスのフレーム筐体に対して前後左右にスライドするように適合され得る。このスライドによって、レンズ８１０および／または８１２に関してジオプターを調節可能である。一部の実現例では、レンズ８１０および８１２の双方をＨＭＤデバイスのフレーム筐体に対して横方向にスライドさせることによって、視覚障害のあるユーザに対するコンテンツの表示を修正し得る。レンズ８１０および／または８１２は、双方のレンズが同じ平面で共に回転および／またはスライドするように、移動機構に取り付けられ得る。一部の実現例では、約３ミリメートル（負または正）の移動によって、約＋４〜約−６のジオプトリ調節範囲の調節が可能になる。
【０１０５】
一部の実現例では、カメラ８１８およびプリズム８１４、レンズ８１０および８１２、ならびにフィルタスタック８０６および８０８は、全ての構成要素が図８に示すように固定取付されているユニットとして移動し得る。一部の実現例では、回転またはスライド移動は、光学アセンブリ８００全体の回転（またはスライド）を含み得る。
【０１０６】
第１のフィルタスタック８０６のアセンブリの例には、第１の直線偏光子と、（図３で詳細に示された）アセンブリ内の第１の四分の一波長板に対して被覆層として塗布されたビームスプリッタ層とを含み得る。第１のフィルタスタック８０６は、画像投影デバイスから受信された光のフィルタリングおよび分離を行うように動作可能である。一部の実現例では、四分の一波長板は、広帯域で好適に機能して、使用される光の波長と無関係に一定の位相変化を提供するように設計可能である。この波長独立は、２つの異なる複屈折結晶材料を用いることによって達成可能である。波長範囲（すなわち、分散）にわたる減速の相対移行は、使用される２つの材料間でバランスをとることが可能である。第２のフィルタスタック８０８は、（図３について詳細に示す）アセンブリ内の四分の一波長板、偏光ビームスプリッタ、および直線偏光子を含み得る。第２のフィルタスタック８０８は、少なくとも１つの屈折レンズ８１０と画像投影デバイス（たとえば、モバイルコンピューティングデバイス１０４）との間の光路を折畳むように動作可能である。
【０１０７】
一部の実現例では、光学アセンブリ８００はまた、画像投影デバイス（たとえば、図１に示すモバイルコンピューティングデバイス１０４）から画像コンテンツを受信するように適合された表示パネル８０４を備える。一部の実現例では、光学アセンブリ８００はまた、画像投影デバイス上で表示するように画像コンテンツを処理するための少なくとも１つのプロセッサを含む。特に、図１に関して上述したように、画像コンテンツは、１つ以上のプロセッサ、コンピュータ、または他のリソースによって提供可能であり、画像投影デバイス（たとえば、モバイルコンピューティングデバイス１０４など）を使用して表示、記憶、および／または修正可能である。さらに、１つ以上のプロセッサを光学アセンブリ８００上に実装して、カメラ８１８と関連する（たとえば、これによって取込まれる）画像コンテンツの取込み、アップロード、ダウンロード、送信、および／または受信が可能である。
【０１０８】
動作中、ディスプレイ８０４は、ＨＭＤデバイスにおいてユーザ（たとえば、目８０２によって示す）に対してコンテンツを提供可能である。ＨＭＤ表示デバイスは、図１１の例で示すように、たとえば、各アイピースの周囲で発光ダイオード（ＬＥＤ）のリングを備え得る。ＬＥＤは、光を発し、光を目８０２に向けることが可能である。カメラ８１８は、目８０２の動きを取込む（たとえば、視標追跡目的で画像を取込む）ことが可能である。光路８２０によって示すように、目８０２に向けられた光は反射可能である。光の反射をレンズ８１０およびフィルタスタック８０８を通して伝えることが可能であり、像としてカメラ８１８によって取込むことが可能である。光路８２２によって示されるように、レンズ８１０を通してプリズム８１４内に反射を提供可能であり、反射は、ＩＲフィルタ８１６ではね返ってプリズム８１４を通って戻り、カメラ８１８によって取込まれ得る。
【０１０９】
一部の実現例では、ディスプレイは放射ディスプレイであり、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを含む。一部の実現例では、ディスプレイは、非放射ディスプレイであり、液晶表示（ＬＣＤ）ディスプレイを含む。
【０１１０】
一部の実現例では、本開示を通して説明されるＨＭＤデバイスは、陰極線管（ＣＲＴ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ）、蛍光表示管（ＶＦＤ）、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、エレクトロケミカルディスプレイ（ＥＣＤ）、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの放射ディスプレイを含むまたは収容するように適合され得る。一部の実現例では、ＨＭＤデバイス１０２は、光源がＲＧＢ、ＬＥＤ、または白色ＬＥＤである、ＬＣＤデバイスを含む非放射ディスプレイを含むように適合可能である。
【０１１１】
特定の実現例では、本明細書で説明するシステムおよび方法は、幅および長さが約５．０８センチメートル〜約７．６２センチメートル、深さが約２．５４センチメートル〜約７．６２センチメートルの範囲の１つ以上の光学アセンブリを備え得る。他の変形も可能である。
【０１１２】
フィルタスタックアセンブリの例
フィルタスタックアセンブリの例について以下で示す。特定の寸法および層が設けられているが、そのような寸法の他の変形も可能である。概して、本明細書で説明するフィルタスタックは、画像劣化がほとんど発生しないほど薄い。さらに、傾斜可能な構成要素を設けるバージョンで異なる傾斜レベルに基づいて再び設計または調節を行う必要はなく、拡大レンズで十分であり得る。
【０１１３】
フィルタスタックの第１の例を、「フィルタスタックの例Ｉ」として以下に示す。フィルタスタックの例は、取り付けられたビームスプリッタまたは自立型のビームスプリッタを含み得る基板／カバーガラスを含む。一部の実現例では、ビームスプリッタは、四分の一波長板上の被覆層でもよい。また、フィルタスタックの例は、基板またはカバーガラス層に接着可能な、感圧接着剤で直線偏光子に接着された四分の一波長板を含む。１．２４３ミリメートルの集合厚さを有する最終的な第１のフィルタスタック（たとえば、フィルタスタック２０６）を有する各構成要素について、厚さの例を以下で示す。一部の実現例では、フィルタスタック２０６は、基板／ビームスプリッタ被覆層を有するカバーガラス（以下の列１）および反射防止被覆層を有する第２の基板／カバーガラス（以下の列７）を含む。
【０１１４】
【表１】
0006874143.tif 000002
【０１１５】
フィルタスタックの第２の例を、「フィルタスタックの例ＩＩ」として以下に示す。フィルタスタックの例は、感圧接着剤でワイヤグリッド偏光ビームスプリッタフィルムに接着された直線偏光子を含み得る基板／カバーガラス層を含む。ビームスプリッタフィルムは、同じ態様で四分の一波長板フィルムに接着され得る。四分の一波長板は、基板またはカバーガラス層に接着可能な直線偏光子に接着され得る。厚さの例を、１．４０３ミリメートル〜１．４７２ミリメートルの厚さを有する最終的な第２のフィルタスタック（たとえば、フィルタスタック２０８）を有する各構成要素に関して以下で示す。一部の実現例では、フィルタスタック２０８は、反射防止被覆層を有する基板／カバーガラスを含む（すなわち、以下の列１および列９の双方において）。
【０１１６】
【表２】
0006874143.tif 000003
【０１１７】
フィルタスタックの第３の例を、「フィルタスタックの例ＩＩＩ」として以下に示す。フィルタスタックの例は、湾曲ビームスプリッタおよび／またはレンズ付近にまたはこれに隣接して積層可能である。すなわち、湾曲ビームスプリッタは、自立型ビームスプリッタであり得る。フィルタスタックは、基板／カバーガラス層に対して反対側で接着された直線偏光フィルムに接着された四分の一波長板フィルムを含み得る。これらの層は、感圧接着剤で、または他の方法で接着可能である。１．８４８ミリメートルの集合厚さを有する最終的な第１のフィルタスタック（たとえば、フィルタスタック４０６）を有する各構成要素に関して、厚さの例を以下に示す。一部の実現例では、フィルタスタック４０６は、反射防止被覆層を有する基板／カバーガラス層を含む（すなわち、列１および列７の双方において）。
【０１１８】
【表３】
0006874143.tif 000004
【０１１９】
フィルタスタックの第４の例を、「フィルタスタックの例ＩＶ」として以下に示す。フィルタスタックの例は、感圧接着剤でワイヤグリッド偏光ビームスプリッタフィルムに接着された直線偏光フィルムを含み得る基板／カバーガラス層を含む。ビームスプリッタフィルムは、四分の一波長板フィルムに同じ態様で接着可能である。四分の一波長板は、基板またはカバーガラス層に接着可能な直線偏光子に接着され得る。ビームスプリッタ（たとえば、レンズ４０８）は、フィルタスタックの例ＩＩＩとフィルタスタックの例ＩＶとの間に挿入され得る。厚さの例を、１．４０３ミリメートル〜１．４７２ミリメートルの厚さを有する最終的な第２のフィルタスタック（たとえば、フィルタスタック４１０）を有する各構成要素に関して、以下に示す。一部の実現例では、フィルタスタック４１０は、反射防止被覆層を有する基板／カバーガラス層を含む（すなわち、列１および列９の双方において）。
【０１２０】
【表４】
0006874143.tif 000005
【０１２１】
本明細書で説明するフィルタスタックのいずれにおいても、偏光層／フィルム（たとえば、ＬＰ）は、フィルタスタックの外側であり得る。たとえば、偏光層は、表示モジュール上でまたはその内部で積層可能である。たとえば、ディスプレイが偏光層を含む場合（すなわち、偏光前のディスプレイにおいてと同様に）、偏光層は必要ではない。
【０１２２】
本特許明細書で使用されるように、および、文脈によって特に規定されていない限り、一般に、本開示で説明される構成要素に関する傾斜、方位、または方向のいずれの議論も、たとえば、ＨＭＤデバイス内に垂直に設けられた構成要素の平面の接線方向から当該構成要素を移動させることに関する。すなわち、このように説明された構成要素を移動させることは、アセンブリで使用される特定のレンズの光軸に対して構成要素を移動させることに関係し得る。
【０１２３】
本明細書で説明するように、および、文脈によって特に規定されていない限り、一般に、「に結合された」という用語は、直接結合（互いに結合された２つの要素が互いに接触する）と間接結合（（エアギャップを含む）少なくとも１つの付加的な要素が２つの要素間に位置している）との双方を含むように意図されている。
【０１２４】
図９は、光学アセンブリ９００の他の例を示すブロック図である。図示するように、アセンブリ９００は、折畳まれた光路９０２を有する光学構成を含む。レンズ９０４は、光路９０２内に配置されている。レンズ９０４は、偏光光学素子および少なくとも１つの５０／５０半透過型（たとえば、部分透過型および部分反射型）フィルタスタック９０６を使用して、コンパクトな軸構成を提供する。ＩＲカメラ９０８を、半透過型（たとえば、部分透過型および部分反射型）光学素子（たとえば、フィルタスタック９０６、フィルタスタック９１４およびレンズ９０４）を通して、たとえば、光路９１２ａ、９１２ｂ、９１２ｃ、９１２ｄ、および９１２ｅを有するユーザの目９１０の像を取込むように配置可能である。たとえば、レンズ９０４と組み合わされた１つ以上のフィルタスタック（たとえば、９０６および９１０）は、カメラ９０８に、少なくともフィルタスタック９０６、フィルタスタック９１４、および１つ以上の透明レンズ９０４または透明被覆層（図示せず）を含む光学素子を通して視標追跡画像取込みを行わせるように透明であり得る。一部の実現例では、フィルタスタック９１４は、表示パネル９１６上の被覆層であり得る。一部の実現例では、フィルタスタック９１４は、光路９０２内の２つ以上のレンズの間に配置可能である。一部の実現例では、フィルタスタックは、目９１０とカメラ視野９０８とのどちらかまたは双方について、視野の外側に配置可能である。
【０１２５】
一部の実現例では、ディスプレイ９１６は、アセンブリ９００を収容するヘッドマウントディスプレイアセンブリにおいて画像コンテンツを少なくとも１つのアイピースに表示するように動作可能な画像投影デバイスであり得る。そのような光学アセンブリ９００は、少なくとも１つのレンズ９０４を備え得る。一部の実現例では、レンズ９０４は固定されている。一部の実現例では、レンズ９０４は、スライドするように配列されている（たとえば、その光軸に沿って平行移動される）。
【０１２６】
第１のフィルタスタック９０６は、少なくとも１つのレンズとディスプレイ９１６との間に配設され得る。第１のフィルタスタック９０６は、ビームスプリッタ層で被覆された少なくとも１つの表面を有し得る。また、光学アセンブリ９００は、第１のフィルタスタックとディスプレイ９１６との間に第２のフィルタスタック９１４を備え得る。第２のフィルタスタック９１４は、少なくとも１つのレンズに面する反射要素で被覆された少なくとも１つの表面を備え得る。一部の実現例では、反射要素は、少なくとも１つのレンズに面する画像投影デバイスの一側面における赤外線（ＩＲ）フィルタ被覆層である。一部の実現例では、反射要素は、たとえば、プリズム８１４で図８に示すプリズムである。
【０１２７】
一部の実現例では、第１のフィルタスタックは、第２のフィルタスタックに隣接しており、少なくとも１つのレンズと表示パネル９１６との間の積層配列に構成されている。一部の実現例では、第２のフィルタスタック９１４は、図５における要素と同様の要素を含み得る。たとえば、第１のフィルタスタックは、表示パネル９１６と第１の四分の一波長板５０４との間に積層された第１の直線偏光子５０２を含む。他の例では、フィルタスタック９１４は、第１の直線偏光子とビームスプリッタ（たとえば、図４のビームスプリッタ４０８など）との間に積層された第１の四分の一波長板５０４を含み得る。一部の実現例では、第２のフィルタスタック９１４は、ビームスプリッタ４０８の後で積層された第２の四分の一波長板５０６と偏光ビームスプリッタ５０８との間に積層された偏光ビームスプリッタ５０８を含み得る。一部の実現例では、偏光ビームスプリッタ５０８はさらに、第２の四分の一波長板５０６と第２の直線偏光子５１０との間に積層され得る。一部の実現例では、第２の直線偏光子５１０は、少なくとも１つのレンズ９０４に面する反射要素４１２で被覆されている。
【０１２８】
また、光学アセンブリ９００は、ヘッドマウントディスプレイアセンブリに配置されたカメラを備え得る。カメラは、少なくとも１つのレンズを通して赤外線反射光の像を取込むように構成され得る。一部の実現例では、カメラが、少なくとも１つのレンズの真下に配置され、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目の像を取込むように画像投影デバイスに向けられている。そのような例では、目の像は、反射要素で反射され得る。
【０１２９】
一部の実現例では、カメラは、少なくとも１つの画像投影デバイスの真下に配置され、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目の像を取込むように少なくとも１つのレンズに向けられている。目の像は、少なくとも１つのレンズを通って、第１のフィルタスタックおよび第２のフィルタスタックを通って取込み得る。この画像取込みプロセスは、目の複数の連続画像を集めるように繰り返し、したがって、視標追跡のために使用可能である。
【０１３０】
一部の実現例では、レンズは、ＨＭＤアセンブリを収容するフレームの底面に対して横方向にスライドするように構成されている。スライド距離は、ジオプトリ調節を作動させて、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザと関連する視力障害を矯正するように構成され得る。
【０１３１】
一部の実現例では、複数の光源が、少なくとも１つのレンズを取り囲む外周に配置されている。そのような光源は、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目に光を向けるように構成され得る。一部の実現例では、反射要素は、反射要素において目で反射した光の一部を受信し、その一部の赤外線波長をカメラに反射するように構成されている。この赤外線波長は、ヘッドマウントディスプレイアセンブリのユーザに関して視標追跡を支援するために使用可能である。一部の実現例では、複数の光源は、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザの目に面して配置され、かつ、少なくとも１つのレンズを取り囲む外周において配置された複数の発光ダイオードを含む。
【０１３２】
図１０は、本開示を通して説明される５０／５０被覆層と組み合わせて、本明細書で説明された複数のマルチレイヤ偏光フィルムを有する光学アセンブリに関して、送信性能を示す図１０００である。５０／５０被覆層は、光の５０％を通し得、光の５０％を反射し得る。そのような光学アセンブリは、偏光フィルム（吸収型フィルムおよび反射偏光フィルム）の双方と５０／５０被覆層とにおいて複数の層を最適化させて、１００２で示すように偏光層（たとえば、フィルム）を、可視光スペクトルに対して高い透過率（たとえば、約４００ナノメートル〜約７００ナノメートル）を有するように、および、ＩＲ波長１００４に関して高い透過率（たとえば、約７００ナノメートル〜約１０００ナノメートル）を有するようにできる。図１０に示すように、ＩＲ波長１００４の場合の送信は、可視光線１００２の領域の場合よりも大幅に高い。約８０％の送信ピーク１００６は、約９８０ナノメートルで発生する。
【０１３３】
図１１は、ＨＭＤデバイス１１０２に関する光学アセンブリ１１００の例を示すブロック図である。図示するように、赤外線ＬＥＤライトは、光がレンズ１１０４を通って誘導されるように、光学アセンブリ１１００内に配置されている。
【０１３４】
光学アセンブリ１１００は、アセンブリ内で（個々の処方レンズ変形に関して修正を行うために）処方補正レンズの配置を提供するという利点をもたらし得る。処方レンズ（たとえば、レンズ１１０４）を、ＬＥＤからの光が補正レンズ１１０４を通って送信されるように配置し得る。一部の実現例では、レンズ１１０４をＬＥＤのリングを占めるのに十分な大きさに作って、光をレンズに向けておよびこれを通って導くことが可能である。一部の実現例では、レンズ１１０４は、ヘッドマウントディスプレイアセンブリのフレーム筐体に対して横方向にスライド可能である。そのような態様でレンズ１１０４をスライドさせることによって、ジオプトリ調節を連動させて（作動させて）、ヘッドマウントディスプレイアセンブリにアクセスしているユーザと関連する視覚障害を矯正し得る。
【０１３５】
一部の実現例では、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）が、ＬＥＤ１１０６、１１０８、１１１０、１１１２、１１１４、および１１１６の例で示すように、各レンズ／フィルタアセンブリを取り囲む外周に配置されている。１つ以上の発光ダイオードは、ＨＭＤデバイス１１０２にアクセスしているユーザの目に光を向けるように構成され得る。反射要素は、反射要素における目からの光の一部を受信し、カメラに対してその一部の波長を反射するように構成され得る。ＬＥＤは、各レンズ／フィルタアセンブリの周囲に対称的に配置可能である、または、非対称的に配置可能である。動作中、ＬＥＤは、ＩＲ光（または近赤外光）をユーザの目に提供可能であり、この光を目の前面ではね返らせることが可能である。本明細書で説明するカメラは、はね返されたＩＲ光（または近赤外光）を検出して（たとえば、取込んで）、ユーザが眺めている方向および／または角度を追跡可能である。これによって、一度のはね返りの後で、ＩＲ光を５０／５０偏光子／レンズ／フィルタスタックの組合せによって導くことが確実になる。
【０１３６】
図１２は、少なくとも１つの部分透過レンズ１２０２およびカメラ１２０４を有する光学アセンブリ１２００の例を示すブロック図である。また、アセンブリ１２００は、画像コンテンツをユーザの目（たとえば、シミュレートされた目１２０８）に提供可能なＬＣＤパネル１２０６を備え得る。
【０１３７】
図１２に示すカメラ１２０４は、表示パネル１２０６のわずかに下方に配置されており、ユーザに対する可視光路の外側に位置決めされている。しかしながら、視野の外側のそのような位置にカメラを配置することによって、ユーザをカメラ１２０４を眺められるようにすることなく、ユーザが画像コンテンツを眺めている間にユーザの目の動きを取込むことが可能になるという利点がもたらされる。
【０１３８】
また、光学アセンブリ１２００は、部分透過レンズ１２０２の上に配置された被覆層であり得る１つ以上のフィルタスタック１２１０を備え得る。共に組み立てられたフィルタスタック１２１０およびレンズ１２０２は、平凸形状を有し得る。図１２のフィルタスタックは、本明細書で説明されるフィルタスタックおよび／または被覆層のいずれかを含み得る。一部の実現例では、フィルタスタック１２１０は、第１のレンズ要素（たとえば、図４の要素４１４など）、第２のレンズ要素（たとえば、図４の要素４０８など）を表す複数の被覆層を含む。そのような被覆層は、要素４１４および４０８として示すフルサイズのレンズに取って代わるように機能し得る。一部の実現例では、フィルタスタック１２１０は、ＩＲフィルタ、第１のレンズ、および第２のレンズを組み込み、これらの全てがスタック１２１０の上に被覆されている。これにより、アセンブリ１２００を内部に取り付け可能なＨＭＤデバイスを小型化できるという利点がもたらされる。
【０１３９】
動作中、光学アセンブリ１２００を使用して、アセンブリ１２００を収容するＨＭＤデバイスにアクセスしているユーザの目の動きの検出および追跡が可能である。そのような光学アセンブリ１２００は、偏光フィルム（吸収型フィルムおよび反射偏光フィルム）の複数の層および５０／５０被覆層を、光路１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ、１２１２ｄ、および１２１２ｅで示される可視光について反射性を有するように（たとえば、約４００ナノメートル〜約７００ナノメートル）、および、光路１２１４で示されるＩＲ波長について高い反射性を有するように（たとえば、約８５０ナノメートル〜約９００ナノメートル）、最適化可能である。特に、被覆層は、光の半分が組み合わされた半透過型レンズ／フィルタスタック１２０２および１２１０を通過し、光の半分がレンズで反射されるようにすることができる。概して、可視光路１２１２ａ〜１２１２ｅは、ＩＲ光路１２１４とは異なる波長、光路、および効率を有する。
【０１４０】
ＩＲ波長および光路の使用によって、光学アセンブリ１２００は、レンズが可視波長および光路を用いる場合と同じくらい強力である必要はない光ビームを、ほぼまっすぐ通過するという利点をもたらし得る。なぜなら、可視波長が特定の光学アセンブリの要素間で前後にはね返る折畳まれた光学素子を利用して、正確にユーザの目に到達するからである。ＩＲ波長によって、光路はまっすぐ進んでレンズを通過して目に到達可能である。
【０１４１】
一部の実現例では、パネル１２０６は、約１２．８グラムのガラス材料で形成され得る。一部の実現例では、パネル１２０６は、約６グラムのプラスチック材料で形成され得る。一部の実現例では、パネル１２０６は、約５．０センチメートル平方のＬＣＤまたはＯＬＥＤパネルを含み得る。
【０１４２】
図１３は、カメラ１３０２とカメラの前方の少なくとも１つの偏光フィルタ１３０４とを収容する光学アセンブリ１３００の例を示すブロック図である。少なくとも１つの偏光フィルタ１３０４は、視標追跡カメラ１３０２に関して円形に光を偏光することによって、ＩＲ画像コントラストを改善して、ユーザの取込まれた目の像の画像取込みおよび解像度を改良するように適合され得る。さらに、少なくとも１つの偏光フィルタ１３０４は、カメラ１３０２によって取込まれたＩＲゴースト画像／光路を改善し得る。
【０１４３】
一部の実現例では、パネル１３１０（またはアセンブリ１３０８内にまたはその近くに配置された光源）からの光は、ユーザの目１３０６上に照らされ得る。カメラ１３０２は、たとえば、ＨＭＤデバイスにアクセスしているユーザの目１３０６の像を取込むように、レンズアセンブリ１３０８を介して、たとえば、フィルタ１３０４を使用して、光のはね返りを取込むことが可能である。この例では、レンズアセンブリ１３０８は、少なくとも第１のレンズ、シェルレンズ、および少なくとも１つの偏光フィルタスタックを備える。
【０１４４】
図１４は、光学カメラ配置場所を示す光学アセンブリ１４００の例を示すブロック図である。図示された例では、半透過型（たとえば、部分透過型および部分反射型）レンズアセンブリ１４０４が、表示パネル１４０６に加えて示されている。本明細書で説明される他の図面と同様に、表示パネル１４０６からアセンブリ１４０４を通ってユーザの目まで光を通過させ得る。
【０１４５】
さらに、視標追跡を可能にするように、目の像を取込むための代替的な入射角で、３つのカメラが示されている。第１のカメラ１４０２ａの例が、アセンブリ１４００を収容するＨＭＤデバイスにアクセスしているユーザの目１４０３の表面に対して５０度の入射角で示されている。第２のカメラ１４０２ｂの例が、アセンブリ１４００を収容するＨＭＤデバイスにアクセスしているユーザの目の表面に対して２０度の入射角で示されている。第３のカメラ１４０２ｃの例が、アセンブリ１４００を収容するＨＭＤデバイスにアクセスしているユーザの目の表面に対して３０度の入射角で示されている。１つのカメラをアセンブリ１４００内で用いることが典型的である。３つのカメラ１４０２ａ、１４０２ｂ、および１４０２ｃは、アセンブリ１４００内のＩＲカメラに関する配置例として示されている。
【０１４６】
カメラ１４０２ａを用いる例では、カメラ１４０２ａは、アセンブリ１４０４の下方に配置され、光線１４０８の例として示されるように、目１４０３を取込む。この例では、目に対する直線の視線は取込まれ、レンジングは眺めを遮っていない。
【０１４７】
カメラ１４０２ｂを用いる例では、カメラ１４０２ｂは、アセンブリ１４０４とパネル１４０６との間に配置され、光線１４１４０ａおよび１４１０ｂの例で示すように、パネル１４０６からの反射を取込むように角度を付けられている。そのような例では、ＩＲ反射フィルムまたは被覆層をパネル１４０６上に配置して、目１４０３からアセンブリ１４０４を通ってカメラ１４０２ｂまでのＩＲ光のみを反射可能である。
【０１４８】
カメラ１４０２ｃを用いる例では、カメラ１４０２ｃは、パネル１４０６の下に配置されている。ここで、カメラ１４０２ｃは、光線１４１２の例によって示すように、目１４０３からアセンブリ１４０４を通過する反射光を取込むことが可能である。
【０１４９】
図１５は、拡張現実環境で使用される光学アセンブリ１５００の例を示すブロック図である。この例では、カメラ（たとえば、カメラ１５０４または１５０６）は、組み合わされたレンズ／フィルタスタックアセンブリ１５０８の上方でアセンブリ１５００の上部において配置可能である。表示パネル１５１５が、カメラ１５０４または１５０６の隣に設けられている。ユーザの目１５０２の視線で示される光学素子は、ＨＭＤデバイスを取り囲む物理的な環境をユーザが眺めることができるように、透明である。
【０１５０】
表示および物理的な世界の双方を眺めることができるようにするために、アセンブリ１５００は、ビームスプリッタ１５１２を備える。ビームスプリッタ１５１２は、他の偏光方向で光を反射しつつ、第１の偏光方向で光を送信する。この例では、ビームスプリッタ１５１２は、表示パネル１５１０の視野も提供しつつ、外光（たとえば、物理的な世界からの光）を眺めることを可能にする。
【０１５１】
この例では、アセンブリ１５００を収容するＨＭＤデバイスのユーザは、物理的な世界のコンテンツと表示パネル１５１５が描写するコンテンツとの双方を眺め得る。ビームスプリッタ１５１２によって、双方のオプションを眺めるために反射光の使用が可能になる。動作中、カメラ１５０４またはカメラ１５０６を使用する視標追跡は、目１５０２からアセンブリ１５０８の光学素子を通って反射されるＩＲ光を受信し、偏光ビームスプリッタ１５１２のカメラ１５０４またはカメラ１５０６に対する反射によって、行い得る。
【０１５２】
一部の実現例では、カメラは、目の平面の法線に対して約−４５度〜約４５度のＩＲ光を取込み得る。この例では、４５度のＩＲ折畳みミラーは光路では必要ではない。視標追跡は、カメラ１５０４またはカメラ１５０６を使用しても行うことができる。
【０１５３】
また、アセンブリ１５００は、反射バイザー１５１４を備える。反射バイザー１５１４を使用して（光路１５１６によって示されるような）可視光を反射して、たとえば、周囲の物理的な環境における環境光を明るくまたは暗くできる。
【０１５４】
図１６は、拡張現実環境で使用される反射バイザー１６０２を用いる光学アセンブリ１６００の例を示すブロック図である。この例では、表示パネル１６０４が、レンズ／フィルタスタックアセンブリ１６０６に対して垂直に示されている。レンズ／フィルタスタックアセンブリ１６０６は、少なくとも１つのフィルタスタック、少なくとも１つのレンズ、およびビームスプリッタ層を含み得る。一部の実現例では、少なくとも１つのレンズは、フィルタスタックの一部であり得る。一部の実現例では、少なくとも１つのレンズは、２つのフィルタスタック間に挿入可能である。
【０１５５】
一部の実現例では、アセンブリ１６０６は、左右のアイピースの各々について光学アセンブリに備えられ得る。アセンブリ１６０６は、反射バイザー１６０２に垂直にＨＭＤデバイスに配設可能である。反射バイザー１６０２は、ユーザの目１６１２からアセンブリ１６０６を通過する、反射から生じるビームスプリッタ１６１０からの（ＩＲ光路１６０８によって示すような）ＩＲ光を反射するために使用可能である。反射光を、視標追跡において助けとなるように、ＩＲカメラ１６１４によって取込み撮像することが可能である。この例では、ＩＲカメラ１６１４は、アセンブリ１６０６（１つ以上のレンズおよび１つ以上のフィルタスタック）を通過するユーザの目１６１２の反射の像を取込んでいると示されている。
【０１５６】
カメラ１６０６は、目１６１２の下に、およびレンズ／フィルタアセンブリ１６０６の有効領域の下に取り付けられている。一部の実現例では、視点角度は約−１１度である一方で、カメラ視野は約２５度である。
【０１５７】
一部の実現例では、光学アセンブリ１６００は、それ自体を通って送信される光の光路を折畳むように構成されたフィルタスタックアセンブリ１６１４を備える。フィルタスタックアセンブリ１６０６は、少なくとも１つの半透過型（たとえば、部分透過型および部分反射型）レンズを含み得る。レンズは、フィルタスタックアセンブリ１６０６内に配置され得る、または、アセンブリ１６０６に被覆され得る。第１のフィルタは、偏光ビームスプリッタ層の第１の側面に結合された少なくとも１つの赤外線フィルタ層を含み得る。図５に示すように、偏光ビームスプリッタ層は、偏光ビームスプリッタ層の第２の側面で、第１の四分の一波長板層に結合され得る。
【０１５８】
光学アセンブリ１６００は、直線偏光子に結合された第２の四分の一波長板を含む第２のフィルタも備え得る。第２のフィルタは、湾曲レンズに結合された第１の側面および直線偏光子に結合された第２の側面で湾曲し得る。少なくとも１つの赤外線フィルタ層の第１の側面は、少なくとも１つのレンズで被覆されている。
【０１５９】
光学アセンブリ１６００は、フィルタスタックアセンブリの上縁部に結合された第１の縁部と、赤外被覆層を有するバイザー１６０２の上縁部に結合されたディスプレイアセンブリの第２の縁部とを有するディスプレイアセンブリも備え得る。バイザー１６０２は、フィルタスタックアセンブリに対して平行に、および、ディスプレイアセンブリに対して垂直に配設され得る。
【０１６０】
アセンブリ１６００は、フィルタスタックアセンブリを通って受信されバイザー１６０２で反射された反射の像を捉えるように構成されたカメラ１６１４も備え得る。カメラ１６１４は、像を取込むように意図されたフィルタスタックアセンブリの真下に位置し得る。
【０１６１】
光学アセンブリ１６００は、カメラからフィルタスタックアセンブリまでの視線に配置された少なくとも１つの円形偏光フィルタ１３０４も備え得る。少なくとも１つの円形偏光フィルタ１３０４は、赤外線画像コントラストを改善し、赤外線ゴースト画像を最小限に抑えるように構成され得る。
【０１６２】
一部の実現例では、光学アセンブリ１６００は、仮想現実環境と拡張現実環境とのどちらかまたは双方で使用されるヘッドマウントディスプレーデバイスのフレームに搭載されるように構成されている。
【０１６３】
一部の実現例では、フィルタスタックアセンブリ１６００は、拡張現実体験を提供するように透明である。この例では、カメラ１６１４は、光学アセンブリを収容するヘッドマウントディスプレイにアクセスしているユーザの目の像を取込むように構成されている。取込まれた像を光学アセンブリに通信可能に結合された少なくとも１つのプロセッサに提供して、フィルタスタックアセンブリを介して視標追跡を行い得る。
【０１６４】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、ディスプレイのある側面に収容されたカメラを有して構成された光学アセンブリの例を示すブロック図である。これらの構成例では、ユーザは、ディスプレイ上の仮想コンテンツと光学アセンブリ１７００を収容するＨＭＤデバイスを取り囲む物理的空間との双方を眺め得る。図１７Ａは、拡張現実環境および仮想現実環境で使用される光学アセンブリ１７００の例である。アセンブリ１７００は、組み合わされたフィルタスタック／レンズアセンブリ１７０４に垂直に搭載されたディスプレイ１７０２を備える。アセンブリ１７０４は、図２〜図１６で定義および説明したように、光学素子を含み得る。
【０１６５】
一部の実現例では、アセンブリ１７００は、ＩＲ反射被覆層で被覆された偏光ビームスプリッタ１７０６を備え得る。ビームスプリッタ１７０６は、目領域１７０８において示すように、ユーザの目から取込まれた光を、光路１７１２の例で示すように、ディスプレイ１７０２を越えてＩＲカメラ１７１０まではね返し得る（たとえば、反射し得る）。ここで、光源は、目領域１７０８で輝くように、アセンブリ１７０４にまたはその近くに配置され得る。ユーザの目に映った光の反射は、ビームスプリッタ１７０６に向けて、ディスプレイ１７０２を通ってカメラ１７１０内へ反射され得る（たとえば、光路１７１２）。取込まれた反射および他の取込まれた反射は、アセンブリ１７００を収容するＨＭＤデバイスのための視標追跡を実現するように使用可能である。ビームスプリッタ１７０６は、ディスプレイ１７０２を通ってカメラ１７１０までＩＲ波長（または近赤外波長）を反射するように設計され得る。
【０１６６】
アセンブリ１７００の一例では、視点角度は、ｙ軸方向で約−５度であり、ｘ軸方向で約２４度である。カメラ１７１０と関連するカメラ視野は、約４０度であり得る。これらのメトリクスは、約２５度、−５度、５７度の同等のカメラ位置（ｘ、ｙ、ｚ）になり得る。
【０１６７】
一部の実現例では、アセンブリ１７００は、ヘッドマウントディスプレイシステムに収容されている。ヘッドマウントディスプレイシステムは、プロセッサ、フィルタスタックアセンブリ１７０４、表示デバイス１７０２、およびカメラ１７１０を備え得る。フィルタスタックアセンブリ１７０４は、それ自体を通って送信される光の光路を折畳むように構成され得る。一部の実現例では、図５に示すように、フィルタスタックアセンブリは、少なくとも１つのレンズ、第１のフィルタ、および第２のフィルタを備える。
【０１６８】
第１のフィルタは、偏光ビームスプリッタ層の第１の側面に結合された少なくとも１つの赤外線フィルタ層を含み得る。偏光ビームスプリッタ層は、偏光ビームスプリッタ層の第２の側面で第１の四分の一波長板層に結合され得る。
【０１６９】
第２のフィルタは、直線偏光子に結合された第２の四分の一波長板を含み得る。第２のフィルタは、第１の側面で湾曲して湾曲レンズに結合可能であり、第２の側面で直線偏光子に結合可能である。一部の実現例では、少なくとも１つの赤外線フィルタ層の第１の側面は、少なくとも１つのレンズで被覆されている。
【０１７０】
表示デバイス１７０２はアセンブリ１７００に搭載されており、表示デバイスの第１の縁部１７１６はフィルタスタックアセンブリ１７０４に結合されフィルタスタックアセンブリ１７０４の上縁部に垂直であり、表示デバイスの第２の縁部１７１８は、角度を付けられたビームスプリッタフィルタ１７０６の第１の縁部に結合されており、ビームスプリッタフィルタの第１の縁部は、フィルタスタックアセンブリに対して角度１７２０で傾斜している。ビームスプリッタフィルタの第２の縁部１７２２は、フィルタスタックアセンブリ１７０４の底縁部に結合されている。たとえば、ビームスプリッタフィルタ１７０６は、アセンブリ１７０４において少なくとも１つの半透過型（たとえば、部分透過型および部分反射型）レンズの光軸に対して約４５度の角度で傾斜し得る。
【０１７１】
カメラ１７１０は、表示デバイス１７０２の上方でヘッドマウントディスプレイシステムに配設され得る。一部の実現例では、カメラ１７１０は、フィルタスタックアセンブリ１７０４を介してビームスプリッタフィルタ１７０６から、および表示デバイス１７０２を介して受信された反射の像を取込むように構成されている。一部の実現例では、カメラは、ヘッドマウントディスプレイシステムにアクセスしているユーザの目の動きを追跡するために、少なくとも１つのプロセッサに像を提供する。一部の実現例では、カメラ１７１０は、約４０度〜約４５度の視野を取込む赤外線カメラである。
【０１７２】
図１７Ｂは、図１７Ａの光学アセンブリ１７００を上から下方向に見た図である。この例では、ディスプレイ１７０２は、ＨＭＤデバイスの上部にわたっている。第１の縁部は、アセンブリ１７０４に接続されている、または、隣接するように適合されている。ディスプレイ１７０２は、ユーザに対して拡張現実インタラクションを実現するために、物理的世界を眺めるのと同時に眺められ得る。
【０１７３】
一部の実現例では、目領域１７０８は、約３２ミリメートル×２４ミリメートルである。アセンブリ１７０４からのアイレリーフは、約１７ミリメートルであり得る。目撮像領域は、ｘ方向でプラスまたはマイナス約２５度、および、ｙ方向でプラスまたはマイナス約２５度の回転を含み得る。目撮像領域は、ｘ方向にプラスまたはマイナス約５ミリメートル、および、ｙ方向でプラスまたはマイナス約２．５ミリメートルで偏心され得る。
【０１７４】
図１８Ａ〜図１８Ｄは、本明細書で説明される光学アセンブリについての送信性能の例を示す図である。図１８Ａ〜図１８Ｄの例では、半透過型（たとえば、部分透過型および部分反射型）レンズ（たとえば、レンズ１２０２）上の被覆層は、様々な光の入射角で試験が行われる。一部の実現例では、この被覆層は、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルの可視域において５０％の透過率および５０％の反射率を有し、約７８０ナノメートルから約２５００ナノメートルの近赤外線領域で高い透過率を有する。
【０１７５】
図１８Ａは、０度の入射角についての、波長に対する測定された透過率を示すグラフ１８０２である。平均偏光は、約８５０ナノメートルにおいて示されるピーク１８０６の透過率を有する曲線１８０４で示されている。
【０１７６】
図１８Ｂは、３０度の入射角についての、波長に対する測定された透過率を示すグラフ１８０８である。平均偏光は、約８４０ナノメートルにおいて示されるピーク１８１２の透過率を有する曲線１８１０で示される。ｐ−偏光は、曲線１８１４によって示されている。ｓ−偏光は、曲線１８１６によって示されている。
【０１７７】
図１８Ｃは、１０度の入射角についての、波長に対する測定された透過率を示すグラフ１８２０である。平均偏光は、約８５０ナノメートルにおいて示されるピーク１８２４の透過率を有する曲線１８２２で示されている。ｐ−偏光は、曲線１８２６で示されている。ｓ−偏光は、曲線１８２８で示されている。
【０１７８】
図１８Ｄは、２０度の入射角についての、波長に対する測定された透過率を示すグラフ１８３０である。平均偏光は、約８５０ナノメートルにおいて示されるピーク１８３４の透過率を有する曲線１８３２で示されている。ｐ−偏光は、曲線１８３６で示されている。ｓ−偏光は、曲線１８３８で示されている。
【０１７９】
図１９Ａは、ＨＭＤデバイスに収容され得る光学アセンブリ１９０２の例を示すブロック図である。ＨＭＤデバイスは、ＨＭＤデバイスの２つのアイピースの各々に関して、光学アセンブリ１９０２のうち少なくとも１つを含み得る。光学アセンブリ１９０２は、湾曲フィルタスタックアセンブリ１９０４を含み得る。湾曲フィルタスタックアセンブリ１９０４は、両凸形状である。フィルタスタックアセンブリ１９０４の形状は、光学アセンブリ１９０２の光学性能を改良して、たとえば、アセンブリ１９０２および１９０４の双方を収容するＨＭＤデバイスについて画像コントラストおよび／または解像度を増大させるように選択可能である。一部の実現例では、フィルタスタックアセンブリ１９０４は、１つ以上のフィルタスタック１９０８に被覆されている、または他の態様では、これらに取り付けられている凹状（たとえば、湾曲した）レンズ１９０６を含み得る。
【０１８０】
図１９Ａに示すように、ユーザの目１９１０が光学アセンブリ１９０２の左側にシミュレートされており、ディスプレイ１９１２は、光学アセンブリ１９０２の右側に示されている。ディスプレイ１９１２は、光学アセンブリ１９０２を収容するＨＭＤにおいて少なくとも１つのアイピースに画像コンテンツを表示するように動作可能な画像投影デバイスであり得る。
【０１８１】
また、光学アセンブリ１９０２は、湾曲メニスカスレンズ１９１６に隣接した第１のフィルタスタック１９１４および表示パネル１９１５を備える。湾曲レンズ１９１６は、フィルタスタック１９０４の表面１９１８に相補的な形状の凹面を有し得る。一部の実現例では、湾曲レンズ１９１６は、プラスチックで構成され得、ビームスプリッタ層で被覆され得る。
【０１８２】
光学アセンブリ１９０２は、ディスプレイ１９１２によって提示されフィルタスタック１９０４、湾曲レンズ１９１６、およびフィルタスタック１９１４を通る光の光路を折畳むように機能し得る。この例では、折畳まれた光路の複数の例が、矢印１９２２で示されている。また、フィルタスタック１９０４は、上述のＩＲフィルタと類似の表面１９０６上のＩＲフィルタ被覆層を含み得る。
【０１８３】
図１９Ｂは、ＨＭＤデバイス内に収容可能な光学アセンブリ１９３０の例を示すブロック図である。ＨＭＤデバイスは、ＨＭＤデバイスの２つのアイピースの各々について、光学アセンブリ１９３０のうち少なくとも１つを含み得る。光学アセンブリ１９３０は、湾曲フィルタスタックアセンブリ１９３２を備え得る。この例における湾曲フィルタスタックアセンブリ１９３２は、湾曲レンズ１９３６の表面１９３４に相補的な凹状メカニカス形状を有する。フィルタスタックアセンブリ１９３２の形状は、アセンブリ１９３０の光学性能を改良して光学アセンブリ１９３０および１９３２の双方を収容するＨＭＤデバイスに関する画像コントラストおよび／または解像度を増大させるように選択され得る。
【０１８４】
一部の実現例では、レンズ１９３６を、１つ以上の湾曲フィルタスタック１９３２に被覆し得る、または他の態様では、これらに取り付け得る。フィルタスタックアセンブリ１９３２は、フィルタスタック１９５２の第１の側面にレンズ被覆層１９３３を、第２の側面１９３７に１つ以上の他のフィルタ層を含む。
【０１８５】
図１９Ｂに示すように、ユーザの目１９１０は光学アセンブリの左側にシミュレートされている一方で、ディスプレイ１９１２は、光学アセンブリ１９３０の右側に示されている。ディスプレイ１９１２は、光学アセンブリ１９３０を収容するＨＭＤにおいて少なくとも１つのアイピースに画像コンテンツを表示するように動作可能な画像投影デバイスであり得る。
【０１８６】
また、光学アセンブリ１９３０は、レンズ１９３６に隣接した第１のフィルタスタック１９１４および表示パネル１９１５を備える。一部の実現例では、レンズ１９３６は、プラスチックで構成され得、ビームスプリッタ層で被覆され得る。
【０１８７】
光学アセンブリ１９３０は、ディスプレイ１９１２によって提示され、フィルタスタック１９１４、レンズ１９３６、およびフィルタスタック１９３２を通過する光の光路を折畳むように機能し得る。この例では、折畳まれた光路の複数の例を、矢印１９４０で示す。また、フィルタスタック１９０４は、上述のＩＲフィルタに類似した、表面１９０６上のＩＲフィルタ被覆層を含み得る。
【０１８８】
図１９Ｃは、ＨＭＤデバイスに収容され得る光学アセンブリ１９５０の例を示すブロック図である。ＨＭＤデバイスは、ＨＭＤデバイスの２つのアイピースの各々のために、光学アセンブリ１９５０のうち少なくとも１つを含み得る。光学アセンブリ１９５０は、湾曲フィルタスタックアセンブリ１９５２を備え得る。この例における湾曲フィルタスタックアセンブリ１９５２は、表面１９５４上で、湾曲レンズ１９５８の表面１９５６に相補的な両凸形状を有する。フィルタスタックアセンブリ１９５２は、光学アセンブリ１９５０の光学性能を改良して、たとえば、アセンブリ１９５０と１９５２との双方を収容するＨＭＤデバイスに関して画像コントラストおよび／または解像度を増大させるように選択可能である。
【０１８９】
一部の実現例では、レンズ１９５８は、１つ以上の湾曲フィルタスタック１９５２に被覆され得る、または他の態様では、これらに取り付けられ得る。フィルタスタックアセンブリ１９５２は、アセンブリ１９５２上の（表面１９６０上の）レンズ被覆層と、表面１９５４上の１つ以上の他のフィルタ層とを備える。
【０１９０】
図１９Ｃに示すように、ユーザの目１９１０は光学アセンブリ１９５０の左側にシミュレートされている一方で、ディスプレイ１９１２は、光学アセンブリ１９５０の右側に示されている。ディスプレイ１９１２は、光学アセンブリ１９５０を収容するＨＭＤの少なくとも１つのアイピースに画像コンテンツを表示するように動作可能な画像投影デバイスであり得る。
【０１９１】
また、光学アセンブリ１９５０は、レンズ１９５８に隣接する第１のフィルタスタック１９１４および表示パネル１９１５を備える。一部の実現例では、レンズ１９５８は、プラスチックで構成され得、ビームスプリッタ層で被覆され得る。
【０１９２】
光学アセンブリ１９５０は、ディスプレイ１９１２によって提示され、フィルタスタック１９１４、レンズ１９５８、およびフィルタスタック１９５２を通過する光の光路を折畳むように機能し得る。この例では、折畳まれた光路の複数の例が、矢印１９６２で示されている。また、フィルタスタック１９５２は、上述のＩＲフィルタに類似した、表面１９６０上のＩＲフィルタ被覆層を含み得る。
【０１９３】
図示されていないが、カメラ、バイザー、他のレンズおよび／または被覆層などの要素およびフィルタは、図７〜図９および図１３〜図１６を参照して説明されたように、図１９Ａ〜図１９Ｄにおいて示されるアセンブリと共に使用可能である。一部の実現例では、図１９Ａ〜図１９Ｃに示すフィルタスタックは、湾曲していない（たとえば、平坦である）場合もある。
【０１９４】
本開示にわたって説明される構成要素は、密閉されている／他の構成要素に接続されているように図示および／または説明されていることがあるが、各構成要素は、隣接する構成要素に接着固定され得る。代替的に、各構成要素は、隣接する構成要素に機械的に接続可能である、または、摩擦固定可能である。他の実現例では、どの構成要素も固定または接続されていないが、アセンブリに収容されたユニットとして共に機能し得る。一部の実現例では、構成要素の一部は被覆され得る一方で、他の部分は被覆されないままである。本開示にわたって図示されるレンズデバイスは、独立型であり得る、または、製造されたアセンブリに一体化可能であり得る。さらに、特定の図ではただ１つのレンズが示されているが、複数のレンズを代用可能である。さらに、１つの光学アセンブリを図示する場合、他の光学アセンブリは、ＨＭＤデバイスに含まれ得る。たとえば、光学アセンブリをＨＭＤデバイスで複製して、各アイピースのために１つの光学アセンブリを提供することも可能である。
【０１９５】
ここで説明されるシステムおよび技術の様々な実現例は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計されたＡＳＩＣｓ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および／またはそれらの組合せで実現され得る。これらのさまざまな実現例は、少なくとも１つのプログラマブルプロセッサを含むプログラマブルシステム上で実行可能および／または解釈可能な１つ以上のコンピュータプログラムにおける実現例を含んでもよく、当該プロセッサは専用であっても汎用であってもよく、ストレージシステム、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスからデータおよび命令を受信するように、およびこれらにデータおよび命令を送信するように結合され得る。
【０１９６】
これらのコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーションまたはコードとしても公知）はプログラマブルプロセッサのための機械命令を含んでおり、高レベル手続きおよび／もしくはオブジェクト指向プログラミング言語で、ならびに／またはアセンブリ／機械言語で実現され得る。「機械読取可能媒体」または「コンピュータ読取可能媒体」という用語は、本明細書において使用されるように、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために用いられる任意のコンピュータプログラムプロダクト、装置および／またはデバイス（たとえば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤｓ））を指し、機械命令を機械読取可能信号として受信する機械読取可能媒体を含む。「機械読取可能信号」という用語は、機械命令および／またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために用いられる任意の信号を指す。
【０１９７】
ユーザとのインタラクションを提供するために、本明細書に記載のシステムおよび技術は、情報をユーザに表示するためのディスプレイデバイス（たとえば、ＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ）と、ユーザが入力をコンピュータに提供する際に使用可能なキーボードおよびポインティングデバイス（たとえば、マウスまたはトラックボール）とを有するコンピュータ上で実現され得る。他の種類のデバイスを用いてユーザとのインタラクションを提供することもできる。たとえば、ユーザに提供されるフィードバックは任意の形態の感覚フィードバック（たとえば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック）であり得、ユーザからの入力は、音響、スピーチ、または触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。
【０１９８】
本明細書に記載のシステムおよび技術は、（たとえば、データサーバとして）バックエンドコンポーネントを含むコンピューティングシステムにおいて実現され得る、ミドルウェアコンポーネント（たとえば、アプリケーションサーバ）を含むコンピューティングシステムにおいて実現され得る、フロントエンドコンポーネント（たとえば、ユーザが本明細書に記載のシステムおよび技術の実現例とインタラクションする際に使用可能なグラフィカルユーザインターフェイスもしくはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ）を含むコンピューティングシステムにおいて実現され得る、または、そのようなバックエンド、ミドルウェア、もしくはフロントエンドコンポーネントの任意の組合せを含むコンピューティングシステムにおいて実現され得る。システムのコンポーネントは、任意の形態または媒体のデジタルデータ通信（たとえば、通信ネットワーク）によって相互に接続され得る。通信ネットワークの例として、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、およびインターネットが挙げられる。
【０１９９】
コンピューティングシステムは、クライアントおよびサーバを含み得る。クライアントおよびサーバは一般に互いにリモートであり、典型的に通信ネットワークを介してインタラクションする。クライアントとサーバとの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行されて互いにクライアント−サーバ関係を有するコンピュータプログラムによって生じる。
【０２００】
複数の実施形態について説明を行ったが、本明細書の精神および範囲内でさまざまな修正が可能であることが理解されるであろう。
【０２０１】
さらに、図面に示される論理の流れは、望ましい結果を得るために、図示された特定の順序または順番を必要とするものではない。さらに、上述の流れに他のステップを設けることが可能である、または、上述の流れからステップを削除することが可能である、および、説明されたシステムに他のコンポーネントを追加可能である、または、説明されたシステムからコンポーネントを削除可能である。そのため、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。
【図１】
0006874143.tif 000006
【図２】
0006874143.tif 000007
【図３】
0006874143.tif 000008
【図４】
0006874143.tif 000009
【図５】
0006874143.tif 000010
【図６】
0006874143.tif 000011
【図７】
0006874143.tif 000012
【図８】
0006874143.tif 000013
【図９】
0006874143.tif 000014
【図１０】
0006874143.tif 000015
【図１１】
0006874143.tif 000016
【図１２】
0006874143.tif 000017
【図１３】
0006874143.tif 000018
【図１４】
0006874143.tif 000019
【図１５】
0006874143.tif 000020
【図１６】
0006874143.tif 000021
【図１７Ａ】
0006874143.tif 000022
【図１７Ｂ】
0006874143.tif 000023
【図１８Ａ】
0006874143.tif 000024
【図１８Ｂ】
0006874143.tif 000025
【図１８Ｃ】
0006874143.tif 000026
【図１８Ｄ】
0006874143.tif 000027
【図１９Ａ】
0006874143.tif 000028
【図１９Ｂ】
0006874143.tif 000029
【図１９Ｃ】
0006874143.tif 000030