JP7846911B2 - Ａｒシステムにおける色補正された後方反射 - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０２０年１１月９日に出願された米国仮出願第６３／１１１，１４８号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）に基づく利益を主張し、その開示は参照により本明細書に援用される。

本開示の実施形態は、以下、包括的にＡＲシステムと称される、拡張現実（ＡＲ）及び混合現実（ＭＲ）ディスプレイシステムを提供することに関する。

ＡＲディスプレイシステムは、ユーザが自身の視野（ＦＯＶ）において見るユーザの実際の周囲環境内のシーンの「実際の画像」にＡＲシステムが重ね合わせる「仮想画像」をユーザの目に送達する。システムは、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などのディスプレイエンジンと、画像送達システムと、を備える。コントローラが、ディスプレイエンジンを制御して、表示される仮想画像の小さいコピーを生成し、これを、ユーザの目で見るために、画像送達システムがアイモーションボックス（ＥＭＢ）に伝播する。画像送達システムは、少なくとも１つの導光光学素子（ＬＯＥ）を備え、これは、ディスプレイエンジンがＬＯＥの相対的に小さい入力開口部で生成する仮想画像を受け取る。ＬＯＥ入力開口部及び仮想画像は、通常、約５ｍｍ以下の特徴的な寸法を有している。ＬＯＥは、仮想画像をユーザの目の近くのＬＯＥの出力開口部に伝播し、これを通して、仮想画像がＬＯＥを出て、ＥＭＢ内に方向付けられる。少なくとも１つのＬＯＥは、ユーザがユーザ周囲環境を見ることを可能にするために、周囲光を少なくとも部分的に透過させる。

ＬＯＥは、通常、ディスプレイエンジンから仮想画像を受け取り、アイボックスに伝播及び送達するための様々な反射、送信、及び／又は回折光学構成要素を備える。ＡＲシステムの多くの構成の場合、構成要素は、ユーザ周囲環境からＬＯＥ構成要素に入射する光の一部を環境内に反射し戻す。入射周囲光は、一般的に白色光であるが、後方反射光は、ユーザと相互作用する人々にとって、強く色彩的であり、かつ妨げとなる可能性があり、多くの場合にそうである。

本開示の一実施形態の一態様は、ユーザ周囲環境からの後方反射された光が実質的に白色に見えるＡＲシステムを提供することに関する。

一実施形態では、ＡＲシステムは、光を、白色光として知覚されない光としてユーザ周囲環境内に反射する、ＬＯＥの、「後方反射構成要素」とも称される少なくとも１つの構成要素の色度補正コーティング（ＣＣＣ又は３Ｃ）として機能する、ＬＯＥの外部表面上の少なくとも１つの光学コーティングを備える。ＣＣＣは、少なくとも１つの後方反射構成要素の反射率を補完する、環境からＣＣＣに入射する周囲光に対する反射率を有し、ＣＣＣ及び後方反射構成要素の両方の反射率の関数である、ＡＲシステムの補正された反射率を提供するように設計されている。ＣＣＣによって提供される補正された反射率の結果として、ＡＲシステムは、ＬＯＥの法線に対する角度の、補正スパンと称されるスパンにおいて反射角に対して実質的に白色光であるように見える光として、入射周囲光を環境内に反射し戻す。任意選択的に、ＣＣＣは、ＣＣＣが形成される表面上の空間的範囲を有し、これは、表面上の後方反射構成要素の投影の空間的範囲と実質的に一致する。色彩的な後方反射光がＬＯＥを出てユーザの周囲環境に入るＬＯＥの外部表面の領域は、「色度ブレミッシュ」と称され得る。

本概要は、詳細な説明において以下で更に説明される概念のセレクションを簡略化された形で紹介するために提供されている。本概要は、特許請求の範囲の主題の主要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図せず、特許請求の範囲の主題の範囲を限定するために使用されることも意図しない。

本開示の実施形態の非限定的な例が、この段落の後に列挙される添付の図面を参照して以下に記載される。２つ以上の図面に現れる同一の特徴は、それらが現れる複数の図面において同一の符号を用いて表記され得る。図面における本開示の一実施形態の所与の特徴を表すアイコンを表記する符号は、所与の特徴を参照するために使用され得る。図面に示される特徴の寸法は、提示の便宜及び明確さのために選択され、必ずしも正確な縮尺で示されるわけではない。

色度ブレミッシュを示さない眼鏡の正面図を概略的に示す。 眼鏡のレンズの全ての表面積を実質的に覆い、眼鏡の画像送達システム内に含まれるＬＯＥのＴＩＲ表面からの色反射率によって特徴付けられる色ブレミッシュを示す、従来技術のＡＲ眼鏡の正面図を概略的に示す。 ＡＲ眼鏡の画像送達システムに含まれる相対的に小さい後方反射構成要素からの色反射率を特徴とする、眼鏡のレンズの各々の相対的に狭い色ブレミッシュを示す、従来技術のＡＲ眼鏡の正面図を概略的に示す。 図１Ｃに示されるＡＲ眼鏡の斜視図と、眼鏡のＡＲレンズ上のブレミッシュの角度の補正スパンと、を概略的に示す。 本開示の実施形態による、色後方反射率を生成する後方反射構成要素と、後方反射率の色度を調節するように動作するＣＣＣと、を備える、画像送達システムのＬＯＥを概略的に示す。 本開示の実施形態による、色後方反射率を生成する後方反射構成要素と、後方反射率の色度を調節するように動作するＣＣＣと、を備える、画像送達システムのＬＯＥを概略的に示す。 本開示の実施形態による、色後方反射率を生成する後方反射構成要素と、後方反射率の色度を調節するように動作するＣＣＣと、を備える、画像送達システムのＬＯＥを概略的に示す。 本開示の一実施形態による、色後方反射率を調節するようにＣＣＣを構成するための手順の流れ図を示す。 本開示の一実施形態による、色後方反射率を調節するようにＣＣＣを構成するための手順の流れ図を示す。 本開示の一実施形態による、色後方反射率を調節するようにＣＣＣを構成するための別の手順の流れ図を示す。 本開示の一実施形態による、色後方反射率を調節するようにＣＣＣを構成するための別の手順の流れ図を示す。 本開示の一実施形態による、ＣＣＣを実際に構成及び生成する際に出現するデータのグラフを示す。 本開示の一実施形態による、ＣＣＣを実際に構成及び生成する際に出現するデータのグラフを示す。 本開示の一実施形態による、ＣＣＣを実際に構成及び生成する際に出現するデータのグラフを示す。 本開示の一実施形態による、ＣＣＣを実際に構成及び生成する際に出現するデータのグラフを示す。 本開示の一実施形態による、ＣＣＣを実際に構成及び生成する際に出現するデータのグラフを示す。

本考察において、別段の記載がない限り、本開示の一実施形態の特徴の条件又は関係特性を修飾する「実質的に」及び「約」などの形容詞は、その条件又は特性が、それが意図される用途のための実施形態の動作に対して許容可能な許容範囲内に定義されることを意味すると理解される。本開示における一般的な用語が、例示的な事例又は例示的な事例のリストを参照することによって例解される場合は常に、参照される事例は、一般的な用語の非限定的な例示的な事例であり、一般的な用語は、参照される特定の例示的な事例に限定されることを意図しない。別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲における単語「又は」は、排他的な「又は」ではなく包括的な「又は」であるとみなされ、それが結合する項目のうちの少なくとも１つ、又は２つ以上の任意の組み合わせを示す。

以下の説明では、図１Ａは、色度ブレミッシュを示さない眼鏡の正面図を概略的に示し、図１Ｂ～１Ｄは、後方反射率に関して色度ブレミッシュが眼鏡に含まれるＬＯＥの構成要素によって生成されるＡＲ眼鏡を示す。図２Ａ～２Ｃは、図１Ｂ～１Ｄに示される色度ブレミッシュを生成することに関与し得る後方反射構成要素を備える、ＬＯＥの断面を概略的に示す。図３Ａ～３Ｂ及び４Ａ～４Ｂは、本開示の一実施形態による、ＡＲ眼鏡内に色度ブレミッシュを生成する望ましくない後方反射率の色度を調節するようにＣＣＣを構成するために有利に実施され得る方法の流れ図を示す。

図１Ａは、透明に見えるレンズ２２を有する一対の任意選択的に通常の光学眼鏡２０の正面図を概略的に示す。眼鏡を装着しているユーザの周囲環境からの、レンズに入射して環境に反射し戻される周囲光は、他の人を妨げる色度を示さない。図１Ｂは、ユーザ環境からの周囲光を反射して、レンズの実質的に全ての表面を覆う斑点３３によって表される相対的に大きい色度ブレミッシュを生成する相対的に大きい後方反射構成要素を有するＬＯＥ（図１Ｂには示さず）を備える、レンズ３２を有する、一対のＡＲ眼鏡３０を概略的に示す。図１Ｃは、眼鏡のレンズ４２内のＬＯＥの相対的に小さい後方反射構成要素によって生成され得る、空間的に制限された、任意選択的に帯状の色度ブレミッシュ４３を示すＡＲ眼鏡４０を概略的に示す。図１Ｄは、図１Ｃに示されるＡＲ眼鏡４０の斜視図を概略的に例解し、レンズ上の色度ブレミッシュ４３の領域について各レンズ４２に対する法線４４を示す。円錐形半角Θ及び法線４４と一致する円錐軸を有する円錐形４６が、ブレミッシュの角度の補正スパンを表す。レンズ４２に入射する周囲光線、及びブレミッシュ４３を生成するＬＯＥの後方反射構成要素によって、入射する周囲光線から後方反射された光線は、円錐形４６内にある方向に沿って伝播し、０°≦θ≦Θを満たす法線４４に対する角度θを作る。数値的な例として、ＡＲ眼鏡に色度補正コーティングＣＣＣを提供することが有利であり得る角度の補正スパンは、レンズの材料内の約２０°～３０°の角度Θ及び空気中の約３２°～４０°の対応する角度によって特徴付けられ得る。

図２Ａは、図１Ｂ及び図１Ｃに示されるブレミッシュ３３及び４３のような、ＬＯＥを含むＡＲ眼鏡のレンズ上の色度ブレミッシュを生成し得る後方反射構成要素を備える、ＬＯＥ５０を概略的に示す。

ＬＯＥ５０は、画像エンジン（図示せず）によって提供される画像からの破線矢印線７０によって表される光を受け取るための入力プリズム５２と、入力プリズムに光学的に結合された導波路５４と、を備える。導波路５４は、それぞれ全内部反射（ＴＩＲ）前表面５５及び後表面５６間の、繰り返しの前後の反射により、入力プリズムによって受け取った光を、導波路の長さに沿って伝播し、出力ファセット５８に到達及び入射させる。出力ファセット５８は、出力ファセットに伝播された光を、導波路から、ＡＲ眼鏡のアイモーションボックス（図示せず）内に反射させる。前部ＴＩＲ表面５５は、眼鏡を装着しているユーザ（図示せず）の周囲環境に向かって面していると仮定され、後部ＴＩＲ表面５６は、ユーザに面していると仮定される。周囲環境の位置は、下線が付された「環境」という語によって図に示されている。ＬＯＥ５０はまた、導波路５４の長さに沿って相対的に短い距離を延在する埋め込まれたミキサ６０を備え得る。ミキサは、ミキサに入射する入力プリズム５２から受け取った光線を分割して、ＴＩＲ表面５５及び５６によって、かつＴＩＲ表面５５及び５６間で、繰り返し前後に反射されて導波路に沿って伝播するビームの数を増加させる。増加した数のビームは、ファセット５８がアイモーションボックスに方向付ける仮想画像における隙間を防止するのに役立つように動作する。

図１Ｄに示される補正スパン４６などの角度の補正スパンにおいてＬＯＥ５０に入射する環境からの周囲光は、太字のブロック矢印８０によって概略的に表される。前部及び後部ＴＩＲ表面５５及び５６並びにミキサ６０は、入射光線８０内の光の一部を、それぞれ光線８１、８２、及び８３によって表される後方反射光として、環境内に反射し戻し、これは、ＬＯＥ５０を備えるＡＲレンズ（図示せず）上に色度ブレミッシュを生成することに寄与する。

前部及び後部ＴＩＲ表面５５及び５６は、相対的に大きい表面であり、表面によって反射された光８１及び８２は、眼鏡３０（図１Ｂ）のＡＲレンズ３２上のブレミッシュ３３などの相対的に大きい色度ブレミッシュを、ＬＯＥ５０を備えるＡＲレンズ上に生成することに寄与する。本開示の一実施形態によれば、少なくとも１つのＣＣＣが、ＬＯＥ５０を備えるＡＲレンズに、相対的に大きい色度ブレミッシュを生成するＴＩＲ表面５５及び５６によって反射された光８１及び８２の色度を調節するように構成及び提供され得る。一実施形態では、少なくとも１つのＣＣＣは、ＴＩＲ表面５５及び５４の反射率を補完する、周囲光８０に対する反射率を有して構成され、それによって、少なくとも１つのＣＣＣ、前部ＴＩＲ表面５５、及び後部ＴＩＲ表面５６によって反射された周囲光からの光の合計が、実質的に白色光として知覚される。

一実施形態では、少なくとも１つのＣＣＣは、ＬＯＥ５０のＴＩＲ表面５５、５６のうちの少なくとも１つ若しくは２つ以上の任意の組み合わせ、又はＬＯＥを備えるＡＲレンズの外部表面上に形成され得る。例として、図２Ａに示されるように、ＣＣＣは、前部ＴＩＲ表面５５上に形成された相対的に大きいＣＣＣ１０１を備え得る。矢印９１は、ＴＩＲ表面５５、５６によって反射し戻された光によって生成される色度ブレミッシュの色度を調節するＣＣＣ１０１によって周囲光から環境内に反射された光を表す。

一方、ミキサ６０は、比較的小さく、入射光線８０からミキサによって後方反射された光線８３によって表される光は、ＬＯＥを備えるＡＲレンズ上に、ＡＲ眼鏡４０（図１Ｃ及び１Ｄ）のレンズ４２に示されるブレミッシュ４３に任意選択的に類似する、相対的に小さい色度ブレミッシュを生成する。一実施形態によれば、ミキサ６０によって反射された光と実質的に空間的に重複する光を環境内に反射し戻す少なくとも１つの相対的に小さいＣＣＣが、ミキサによって生成される色度ブレミッシュに寄与する光８３の色度を調節するように形成され得る。少なくとも１つのＣＣＣは、前部ＴＩＲ表面５５上、ＣＣＣ１０１の一部に若しくはその一部として、又はＬＯＥ５０を備えるＡＲレンズ上に形成され得る。

例として、図２Ａにおいて、少なくとも１つのＣＣＣは、ＣＣＣ１０１と隣接して、任意選択的にＣＣＣ１０１の後側に形成されるＣＣＣを備える。図２Ａの矢印９１は、提示の便宜上、ミキサ６０によって反射された光線８３の色度を調節するＣＣＣ１０２によって反射された光を表すとともに、ＣＣＣ１０１によって反射された光を表すと理解される。

図２Ｂは、図２Ａに示されるＬＯＥ５０の導波路５４に含まれる出力ファセット５８の代わりに、導波路内で伝播する光を導波路からアイモーションボックス内に方向付けるための、後部ＴＩＲ表面５６上に形成された回折格子１５８が用いられる、ＬＯＥ１５０を概略的に示す。回折格子１５８は、周囲入射光線８０からの、反射光線８４によって概略的に表された光をユーザ環境に反射し戻し、ＬＯＥ１５０を備えるレンズ上に色度ブレミッシュを生成し得る。本開示の一実施形態によるブレミッシュを調節するように構成されたＣＣＣ１０３が、前部ＴＩＲ表面５５の領域と重複して形成され得、これを通して、色度ブレミッシュを生成することに寄与する格子１５８からの反射し戻された光が、導波路５４を出る。ＣＣＣ１０３は、格子１５８によって反射された光の色度を調節するように構成されていると説明されているが、一実施形態では、ＣＣＣは、加えて、前部及び後部ＴＩＲ表面５５及び５６によって反射し戻された光の色度を同時に調節するように構成され売る。図２Ｂの矢印９２は、格子１５８によって反射された光線８４の色度、並びに任意選択的に、光線８１及び８２（図２Ａ）によって表される前部及び後部ＴＩＲ表面５５及び５６によって反射された光の色度を調節するＣＣＣ１０３によって反射された光を表す。

図２Ｃは、導波路内を伝播する光を導波路からアイモーションボックス内に方向付けるための内部ホログラフィック格子１７２を備える別のＬＯＥ１７０を概略的に示す。ホログラフィック格子１７２は、格子を備えるＡＲレンズ（図示せず）上の色度ブレミッシュ４３などの色度ブレミッシュに寄与する、格子上に入射した周囲光８０からの光線８５によって表される光を反射し得る。本発明の一実施形態によれば、ブレミッシュを調節するＣＣＣ１０４が、前部ＴＩＲ表面５５上に形成され、後方反射光８５の色度を調節する光、並びに任意選択的に、光線８１及び８２によって表される前部及び後部ＴＩＲ表面５５及び５６によって後方反射された光を反射し得る。

図３Ａ～３Ｃは、本開示の一実施形態による、所与の対のＡＲ眼鏡に含まれるＬＯＥの後方反射構成要素によって生成される色度ブレミッシュの色度を調節するようにＣＣＣを構成するために実行され得る手順２００を例解する。ＣＣＣに関連付けられた以下の考察における値及び関数は、下付き文字「３Ｃ」によって示され得、後方反射構成要素は、「ＢＲ」と称され得、下付き文字「ｂｒ」は、ＢＲに関連付けられた関数及び値を示すために使用され得る。

ブロック２０２において、手順２００は、任意選択的にＣＩＥ ＸＹＺの、ＢＲによって生成された色度ブレミッシュに関する三刺激値Ｘ（θ）_br、Ｙ（θ）_br、Ｚ（θ）_brの値を、角度の補正スパンにおける反射角θの関数として決定する。任意選択的に、ブロック２０４において、θの所与の値に関して、Ｍ（θ）_brが、Ｘ（θ）_br、Ｙ（θ）_br、及びＺ（θ）_brの最大値に等しいように、θの関数として最大値Ｍ（θ）_brを決定し、
Ｍ（θ）_br＝ＭＡＸ［Ｘ（θ）_br，Ｙ（θ）_br，Ｚ（θ）_br］ （１）
ブロック２０６において、手順は、任意選択的に、ＣＩＥ三刺激値の差を、θの関数として決定する。
ΔＸ（θ）＝Ｍ（θ）_br－Ｘ（θ）_br、ΔＹ（θ）＝Ｍ（θ）_br－Ｙ（θ）_br、及びΔＺ（θ）＝Ｍ（θ）_br－Ｚ（θ）_br （２）
任意選択的に、ブロック２０８において、ＣＣＣの三刺激値Ｘ_3C、Ｙ_3C、Ｚ_3Cの式のセットが、以下のように定義される。
Ｘ（Ｃ（θ），θ）_3C＝Ｃ（θ）＋ΔＸ（θ）；Ｙ（Ｃ（θ），θ）_3C＝Ｃ（θ）＋ΔＹ（θ）；Ｚ（Ｃ（θ），θ）_3C＝Ｃ（θ）＋ΔＺ（θ） （３）
式（３）中、Ｃ（θ）は、本開示の一実施形態によれば、以下に考察されるように、任意選択的に反復プロセスによって決定され、後方反射構成要素の三刺激値Ｘ（θ）_br、Ｙ（θ）_br、Ｚ（θ）_brと組み合わせ可能なＣＣＣの三刺激値を提供し、色度ブレミッシュの色度を調節する補正された後方反射に関する有利な三刺激値Ｘ（θ）_cr、Ｙ（θ）_cr、及びＺ（θ）_crを提供する、任意のオフセット関数である。

任意選択的に、ブロック２１０において、補正された後方反射に関する三刺激値Ｘ（θ）_cr、Ｙ（θ）_cr、及びＺ（θ）_crの式が、以下のように定義される。
式中、演算子
は、演算子が結合する２つの三刺激値を組み合わせるための式を表す。

一実施形態に従って
を決定するために、ＡＲ眼鏡における後方反射構成要素ＢＲ、及びＢＲが生成するブレミッシュの色度を調節するように形成されるＣＣＣが、この場合は図２Ａに示されるＣＣＣ１０２及びＢＲ６０について概略的に示されるように、ＣＣＣが周囲環境に前方に面する状態で縦に並んでいると仮定する。Ｒ（λ，θ）_3C及びＲ（λ，θ）_brは、それぞれＣＣＣ及びＢＲの反射率を波長λ及び角度θの関数として表す。波長λ及び角度θの関数としての対ＣＣＣ及びＢＲに関する全後方反射率ＴＢＲ（λ、θ）は、ＣＣＣ及びＢＲにおける吸収を無視して、以下のように記述することができる。
ＴＢＲ（λ，θ）＝［（Ｒ_3C＋Ｒ_br＋Ｒ_3CＲ_br（Ｒ_3C－２）］ （４）
ユーザ環境におけるＡＲ眼鏡の周囲照明が白色であると仮定すると、補正された後方反射に関する式（４）で与えられたＣＩＥ三刺激値Ｘ（θ）_crＹ（θ）_cr及びＺ（θ）_crは、以下の式によって与えられ得る。
式中、
はＣＩＥマッチング関数である。

反射率Ｒ（λ，θ）_3C及びＲ（λ，θ）_brが相対的に小さい場合、（５）で与えられたＸ（θ）_cr、Ｙ（θ）_cr、及びＺ（θ）_crに関する式中の積分は無視され得、式は、以下のように変わることに留意されたい。

任意選択的に、ブロック２１２において、色度オフセット関数Ｃ（θ）は、最小値、任意選択的にはゼロに設定され、ブロック２１４（図３Ｂ）において、Ｃ（θ）に関する設定値を有するＣＣＣの反射率Ｒ（λ，θ）_3Cは、制約を受けて、以下のように計算される。

また任意選択的に、ブロック２１６において、補正された三刺激値が、ブロック２１４で決定されたＣＣＣ反射率Ｒ（λ，θ）_3Cについて決定される。

ブロック２１８において、実質的に白色と知覚される色度ブレミッシュの領域から反射された光を提供する、補正された三刺激値Ｘ（θ）_cr、Ｙ（θ）_cr、Ｚ（θ）_crに関して、制約のセットが決定され得る。白色度の知覚を提供するために、制約は、以下を必要とし得る。
（０．３３－Δ_LB）≦ｘ（θ）_cr，ｙ（θ）_cr，ｚ（θ）_cr≦（０．３３＋Δ_UB）（９）
式（９）において、ｘ、ｙ、及びｚは、［Ｘ（θ）_cr＋Ｙ（θ）_cr＋Ｚ（θ）_cr］に正規化されたＸ（θ）_cr、Ｙ（θ）_cr、Ｚ（θ）_crに対応するＣＩＥ色空間値であり、Δ_LB及びΔ_UBは、ＣＩＥ色空間内のＣＩＥ－Ｅなどの白色点を定義する０．３３の公称値からの下限及び上限偏差である。数値的な例として、一実施形態では、Δ_LBは、０．０５未満であり得、Δ_UBは、０．０２未満であり得る。一実施形態では、制約は、反射光を特徴付ける最大補正三刺激値と最小補正三刺激値との比が上限ＵＬ未満であることを必要とする制約を含む。記号では、以下のようになる。
ＭａｘＸ（θ）_cr／ＭｉｎＸ（θ）_cr；ＭａｘＹ（θ）_cr／ＭｉｎＹ（θ）_cr；及びＭａｘＺ（θ）_cr／ＭｉｎＺ（θ）_cr≦ＵＬ （１０）
例として、一実施形態では、ＵＬは、約１．２、１．１、又は１．０５以下であり得る。

決定ブロック２２０において、手順は、三刺激値Ｘ（θ）_cr、Ｙ（θ）_cr、及びＺ（θ）_crが制約を満たすかどうかを判定する。三刺激値が制約を満たす場合、ブロック２１４において決定されたＣＣＣの反射率Ｒ（λ，θ）_3Cは、眼鏡内でＢＲによって生成される色度ブレミッシュの色度を調節するためのＣＣＣを有するＡＲ眼鏡を製造し、提供するために許容可能であるとみなすことができ、手順はブロック２２０において終了する。一方、ブロック２２０において、三刺激値が制約を満たさない場合、手順はブロック２２４に進み、Ｃ（θ）の値を増加させる。増加に続いて、手順は、ブロック２１４に戻り、ブロック２１４～２１８における動作を繰り返し、増加したＣ（θ）反射率Ｒ（λ，θ）_3Cが、制約を満たし、許容可能なＣＣＣを提供する三刺激値を提供するかどうかを判定する。

図４Ａ及び４Ｂは、角度の補正スパン内の入射角に関して、色度ブレミッシュを生成するＢＲの反射率である周囲光からＣＣＣによって反射された光のＣＩＥ三刺激値を、角度θと実質的に無関係であると仮定し得ると仮定して、所与の対のＡＲ眼鏡のＣＣＣを決定するための手順３００を説明する。

ブロック３０２において、手順３００は、ブレミッシュの角度の補正スパンにおける反射角θの関数として、Ｓ＆Ｐ偏光にわたって平均化された、三刺激値Ｘ（θ）_br、Ｙ（θ）_br、Ｚ（θ）_brを任意選択的に決定する。ブロック３０４において、手順は、任意選択的に、Ｘ（θ）_br、Ｙ（θ）_br、Ｚ（θ）_brの角度θにわたる平均値μＸ_br、μＹ_br、μＺ_brを決定する。また、ブロック３０６において、任意選択的に、平均値の最大値ＭＭ_brを決定し、ＭＭ_br＝Ｍａｘ［μＸ_br，μＹ_br，μＺ_br］。任意選択的に、一実施形態によれば、手順は、ブロック３０８において、三刺激差分値ΔＸ＝ＭＭ_br－μＸ_br、ΔＹ＝ＭＭ_br－μＹ_br、ΔＺ＝ＭＭ_br－μＺ_brを決定することができ、ブロック３１２において、色度オフセット値を最小限に、任意選択的にゼロに等しく設定し得る。ブロック３１２において、手順は、ＣＣＣについての平均三刺激値μＸ_3C、μＹ_3C、μＺ_3Cを計算する：μＸ_3C＝Ｃ＋ΔＸ、μＹ_3C＝Ｃ＋ΔＹ、μＺ_3C＝Ｃ＋ΔＺ。

ブロック３１４（図４Ｂ）において、Ｃ（θ）に関する設定値を有するＣＣＣの反射率Ｒ（λ，θ）_3Cは、制約を受けて、以下のように計算される。
手順３００は、任意選択的に、ブロック３１６に進む。ブロック３１６において、反射率Ｒ（λ，θ）_3Cに関して、手順は、
を決定し計算する。

ブロック３１８において、手順は、制約（０．３３－Δ_LB）≦ｘ（θ）_cr，ｙ（θ）_cr，ｚ（θ）_cr≦（０．３３＋Δ_UB）を含む制約のセットを決定し、任意選択的に、ＭａｘＸ（θ）_cr／ＭｉｎＸ（θ）_cr、ＭａｘＹ（θ）_cr／ＭｉｎＹ（θ）_cr、及びＭａｘＺ（θ）_cr／ＭｉｎＺ（θ）_cr≦ＵＬを制約する。

決定ブロック３２０において、手順は、三刺激値Ｘ（θ）_cr、Ｙ（θ）_cr、及びＺ（θ）_crが制約を満たすかどうかを判定する。三刺激値が制約を満たす場合、ブロック３１４においてＣＣＣに関して決定された反射率Ｒ（λ，θ）_3Cは、眼鏡内でＢＲによって生成される色度ブレミッシュの色度を調節するためのＣＣＣを有するＡＲ眼鏡を製造し、提供するために許容可能であるとみなすことができ、手順はブロック３２０において終了する。一方、ブロック３２０において、三刺激値が制約を満たさない場合、手順はブロック３２４に進み、Ｃの値を増加させる。増加に続いて、手順は、ブロック３１２に戻り、ブロック３１２～３１８における動作を繰り返し、増加したＣ反射率Ｒ（λ，θ）_3Cが、制約を満たし、許容可能なＣＣＣを提供する三刺激値を提供するかどうかを判定する。

図５Ａ～５Ｅは、後方反射構成要素ＢＲから生じる色度ブレミッシュによって角度の補正スパン内に示される色度を補正するように動作する色度補正コーティングＣＣＣを提供する、手順３００と同様の一実施形態による手順の実際の実施から生じるデータを示す。図５Ａ及び５Ｂは、それぞれ、ＢＲ及びＣＣＣに関する角度の補正スパンにおける波長及び反射角のセレクションの関数としての、Ｓ及びＰ偏光にわたって平均化された反射率Ｒａについてのグラフを示す。図５Ｃは、実質的に白色として知覚される角度の補正スパンにおける反射光を提供するために、ＢＲの反射率を補完するＣＣＣによって提供される反射率から生じる補正された反射率を示す。図５Ｄは、様々な後方反射構成要素ＢＲ、本開示の一実施形態による色度補正コーティングから反射された光、並びに共同で作用するＢＲ及びＣＣＣによって反射された実質的に白色光を特徴付ける色座標ｘ及びｙを示す。図５Ｅは、それぞれ図５Ｂ及び５Ａに示されるグラフによって特徴付けられるＢＲのＣＣＣを生成する際に出現する数値を提供する。

上記の説明では、ＣＩＥ色空間の三刺激値は、ＢＲ及びＣＣＣによって反射された光の色度を説明し、ＢＲによって後方反射された光を修正するようにＣＣＣを構成するために使用されるが、本開示の実施形態の実践は、ＣＩＥ色空間の使用に限定されないことに留意されたい。例として、ＨＳＬ（色相、彩度、輝度）、ＨＳＶ（色相、彩度、明度）、又はＲＧＢ（赤、青、緑）色空間などの様々な他の色空間のいずれかを使用して、ＢＲ及びＣＣＣからの光を特徴付け、ＣＣＣを構成し得る。

本出願の説明及び特許請求の範囲では、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、及び「有する（ｈａｖｅ）」という動詞、並びにそれらの変化形の各々は、動詞の対象が、必ずしも、動詞の主題の構成要素、要素又は部分の完全な一覧ではないことを示すように使用される。

本出願における本開示の実施形態の説明は、例として提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。記載される実施形態は、異なる特徴を含み、その全てが全ての実施形態で必要とされるわけではない。いくつかの実施形態は、特徴又は特徴の可能な組み合わせの一部のみを利用する。記載された本開示の実施形態、及び記載された実施形態で言及された特徴の異なる組み合わせを含む実施形態の変化形が、当業者には想起されるであろう。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (33)

1. 拡張現実及び／又は複合現実（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステムの色度外観を調節するための方法であって、前記色度外観が、前記（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステムのユーザがこれを通して環境を見る前記（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステムのレンズに含まれる少なくとも１つの構成要素によって前記環境に反射された光に対応し、前記（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステムが、導光光学素子（ＬＯＥ）を含み、前記少なくとも１つの構成要素が、前記ＬＯＥに組み込まれた出力ファセットであり、前記出力ファセットが前記ＬＯＥの前表面と後表面の間で傾斜して配置され、前記方法が、
   前記少なくとも１つの構成要素の色度に相補的な色度を有する色度補正コーティング（ＣＣＣ）を、前記ＣＣＣによって反射された光と組み合わされた前記少なくとも１つの構成要素によって反射された光が無色又は白色に見えるように追加することと、
   前記少なくとも１つの構成要素の環境光反射を特徴付ける第１の三刺激値のセットを、反射角の有界スパンにおける反射角θの関数として決定することによって、前記ＣＣＣの前記色度を決定することを含む、方法。
2. 前記反射角の有界スパンにおける反射角についての第２の三刺激値のセットを決定することであって、それによって、前記少なくとも１つの構成要素によって反射された光と組み合わされた前記第２の三刺激値のセットによって特徴付けられる光が、実質的に無色又は白色光として知覚される、決定することと、
   前記ＣＣＣによって反射された前記光が、前記第２の三刺激値のセットによって実質的に特徴付けられるように、前記ＣＣＣを提供することと、を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の三刺激値のセットを決定することが、前記反射された周囲光のＳ及びＰ偏光にわたって平均化された前記三刺激値を決定することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第２の三刺激値のセットを決定することが、前記第１の三刺激値のセットの各々の平均値を、前記反射角の有界スパンにおける反射角θにわたって決定することを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記平均値の最大平均値を選択することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の三刺激値のセットの各々と前記最大平均値との間の差を決定することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記差の各々に、最小値を有するオフセット定数を追加することを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記色度補正コーティング（ＣＣＣ）を追加することが、
   ａ）反射率を反射角θの関数として決定することであって、前記反射率によって決定されるθにわたる各三刺激値の平均が、前記第２の三刺激値のセットにおける対応する三刺激値に等しい、決定することと、
   ｂ）前記反射率を使用して、前記決定された反射率を示すコーティング及び前記構成要素を反射した周囲光を特徴付ける第３の三刺激値のセットを、反射角θの関数として決定することと、
   ｃ）前記第３の三刺激値のセットによって特徴付けられる光が白色光として知覚されるかどうかを判定することと、
   ｄ）前記光が実質的に白色光として知覚されない場合、前記オフセット定数の値を変更し、かつａ）～ｄ）を繰り返すことと、を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記オフセット定数を変更することが、前記定数を増加させることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第２の三刺激値のセットを決定することが、前記値を、前記反射角の有界スパン内の反射角θの関数として決定することを含む、請求項２に記載の方法。
11. 前記反射角における前記三刺激値の最大値に等しい各反射角θについての値を有する最大三刺激関数を決定することを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 三刺激差を決定することであって、各差が、前記最大三刺激関数から前記三刺激値のセットにおける前記三刺激値のうちの異なる値を差し引いたものに等しい、決定することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 各三刺激差に、θの関数として三刺激オフセットを追加することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記色度補正コーティング（ＣＣＣ）を追加することが、
    ａ）反射率を反射角θの関数として決定することであって、前記反射率によって決定される各三刺激値が、前記第２の三刺激値のセットにおける対応する三刺激値に等しい、決定することと、
    ｂ）前記反射率を使用して、前記決定された反射率を示すコーティング及び前記構成要素によって反射された周囲光を特徴付ける第３の三刺激値のセットを、反射角θの関数として決定することと、
    ｃ）前記第３の三刺激値のセットによって特徴付けられる光が白色光として知覚されるかどうかを判定することと、
    ｄ）前記光が実質的に白色光として知覚されない場合、前記三刺激オフセットの定数を変更し、かつａ）～ｄ）を繰り返すことと、を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記環境内の周囲光が、実質的に白色光である、請求項２に記載の方法。
16. 前記レンズが、拡張現実（ＡＲ）眼鏡のレンズであり、前記レンズが、画像送達システムを備える、請求項２に記載の方法。
17. 三刺激値が、ＣＩＥ（国際委員会）又はＲＧＢ（赤、青、緑）色空間の三刺激値である、請求項２に記載の方法。
18. 前記方法が、前記ＣＣＣを前記ＬＯＥの表面に追加することを含む、請求項１に記載の方法。
19. 前記方法が、前記ＣＣＣを、前記ＬＯＥを組み込む前記（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステムの前記レンズの表面に追加することを含む、請求項１に記載の方法。
20. 前記ＬＯＥが、光ミキサを組み込み、前記方法が、前記ＣＣＣ又は第２のＣＣＣを追加して、前記光ミキサによって反射された光と実質的に空間的に重複する前記環境に光を反射させることを含む、請求項１に記載の方法。
21. 前記ＣＣＣ又は前記第２のＣＣＣを、前記ＬＯＥの表面又は前記ＬＯＥを組み込む前記（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステムの前記レンズの表面に追加することを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第２のＣＣＣを前記ＣＣＣに、又はその一部として追加することを含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記ＬＯＥが、前記ＬＯＥの表面上に回折格子を組み込み、前記方法が、前記回折格子から反射された光がこれを通して前記ＬＯＥから前記環境内に出る前記ＬＯＥの表面の領域を通って重複する前記ＣＣＣ又は第２のＣＣＣを追加することを含む、請求項１に記載の方法。
24. 前記ＬＯＥが、前記ＬＯＥの内部にホログラフィック格子を組み込み、前記方法が、前記ホログラフィック格子から反射された光がこれを通して前記ＬＯＥから前記環境内に出る前記ＬＯＥの表面の領域と重複する前記ＣＣＣ又は第２のＣＣＣを追加することを含む、請求項１に記載の方法。
25. 環境に対して調節された色度外観を有する拡張現実及び／又は混合現実（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステムであって、
    前記システムを着用するユーザがこれを通して前記環境を見る前記システムのレンズ内に配置された導光光学素子（ＬＯＥ）であって、前記ＬＯＥが、前記環境に光を反射する少なくとも１つの構成要素を含み、前記少なくとも１つの構成要素が、前記ＬＯＥに組み込まれた出力ファセットであり、前記出力ファセットが前記ＬＯＥの前面と後面の間で傾斜して配置される、導光光学素子（ＬＯＥ）と、
    前記少なくとも１つの構成要素の環境光反射の色度に相補的な色度を有する色度補正コーティング（ＣＣＣ）であって、それにより、前記ＣＣＣによって反射された光と組み合わされた前記少なくとも１つの構成要素によって反射された光が、前記環境に対して無色又は白色に見える、色度補正コーティング（ＣＣＣ）と、を備え、
    前記少なくとも１つの構成要素の前記環境光反射の前記色度が、反射角の有界スパン内の反射角θの関数として、前記少なくとも１つの構成要素の環境光反射を特徴付ける第１の三刺激値のセットに対応する、拡張現実及び／又は混合現実（ＡＲ／ＭＲ）ディスプレイシステム。
26. 前記ＣＣＣの色度が、前記反射角の有界スパンにおける反射角についての三刺激値の第２のセットに対応し、それによって、前記少なくとも１つの構成要素によって反射された光と組み合わされた三刺激値の前記第２のセットによって特徴付けられる光が、実質的に無色又は白色光として知覚される、請求項２５に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。
27. 前記ＣＣＣが、前記ＬＯＥの表面上に配置されている、請求項２５に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。
28. 前記ＣＣＣが、前記ＡＲ／ＭＲディスプレイシステムの前記レンズの表面上に配置されている、請求項２５に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。
29. 前記ＬＯＥが、光ミキサを組み込み、前記ＣＣＣ又は第２のＣＣＣが、前記光ミキサによって反射された光と実質的に空間的に重複する前記環境内に光を反射し戻すように、前記レンズ内に配置されている、請求項２５に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。
30. 前記ＣＣＣ又は前記第２のＣＣＣが、前記ＬＯＥの表面上、又は前記ＡＲ／ＭＲディスプレイシステムの前記レンズの表面上に配置されている、請求項２９に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。
31. 前記第２のＣＣＣが、前記ＣＣＣ上に、又は前記ＣＣＣの一部として配置されている、請求項２９に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。
32. 前記ＬＯＥが、前記ＬＯＥの表面上に回折格子を組み込み、前記ＣＣＣ又は第２のＣＣＣが、前記回折格子から反射された光がこれを通して前記ＬＯＥを前記環境内に出る前記ＬＯＥの表面の領域と重複する、請求項２５に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。
33. 前記ＬＯＥが、前記ＬＯＥの内部にホログラフィック格子を組み込み、前記ＣＣＣ又は第２のＣＣＣが、前記ホログラフィック格子から反射された光がこれを通して前記ＬＯＥを通って前記環境に出る前記ＬＯＥの表面の領域と重複する、請求項２５に記載のＡＲ／ＭＲディスプレイシステム。