JP2017520018A - シースルー減光パネル - Google Patents

Abstract

シースルー減光パネル（１０２）が第一および第二の透明基板層（１０４、１０６）と、それらの間の懸濁粒子デバイス（SPD）層（１１２）とを含む。前記第一の透明基板層（１０４）と前記SPD層（１１２）との間に第一の透明導体層（１０８）があり、前記第二の透明基板層（１０６）と前記SPD層（１１２）との間の第二の透明導体層（１０８）がある。前記第一の透明導体層（１０８）に第一の電極（１１４）が電気的に結合されている。前記第二の透明導体層（１１０）の向かい合う端部に第二および第三の電極（１１６、１１８）が電気的に結合されている。前記第一と第二の電極（１１４、１１６）の間に加えられる電位差（V1-V2）が前記SPD層（１１２）の透過レベルを制御する。前記第二と第三の電極（１１６、１１８）の間に加えられる電位差（V2-V3）は、前記第二の透明導体層（１１０）を加熱する横方向電場を生じさせ、前記第一と第二の電極（１１４，１１６）の間に加えられる前記電位差（V1-V2）が減らされるときに前記SPD層（１１２）の透過レベルが減少する速度を増大させる。

Description

近年、スマート・ガラスとしても知られる切り換え可能なガラスに関心が高まっている。切り換え可能なガラスは、適切な電圧を加えるとその光透過特性を変える。たとえば、スマート・ガラス・パネルの二つの離間した平行層の間に電位差（電圧とも称される）を加えると、ガラスは暗いまたは不透明な状態から透明または半透明に切り替わる。スマート・ガラスはたとえば、家屋および他の建物またはその一部、たとえば更衣室または浴室、シャワーなどのプライバシーを調整するための「プライバシー窓」を提供するために使われてきた。同様の概念は、窓のエネルギー効率を増すために使われてきた。たとえば、夏季にはスマート・ガラスは日中、家屋またはオフィスに透過される日光の量を減らすために使われ、それにより建物を冷涼に保つために必要とされるエアコンディショニング・システムに対する作業負荷を低減してもよい。

いくつかのスマート・ガラス技術が開発中である。たとえば、懸濁粒子デバイス（SPD: suspended particle device）型のスマート・ガラスは典型的には非アクティブ化状態では暗いまたは不透明であり、印加電圧に応答してアクティブ化されたときに透明になる。高い不透明度（すなわち低い透過性）と高い透明性（すなわち高い透過性）との間の諸状態が、印加電圧を調整することによって達成されうる。SPD型スマート・ガラスは低透過率（すなわち高い不透明度）状態から高透過率（すなわち高い透明性）状態への切り換えのときには速い応答時間をもつが、SPD型のスマート・ガラスは高透過率（すなわち高い透明性）状態から低透過率（すなわち高い不透明度）への切り換えのときには遅い応答時間をもつ。

もう一つのスマート・ガラス技術は液晶技術である。SPD型のスマート・ガラスと同様に、液晶（LC）型スマート・ガラスは非アクティブ化された状態では暗いまたは不透明であり、電圧が印加されるのに応答してアクティブ化されたときには透明になる。LC型スマート・ガラスに関連する応答時間は低透過率（すなわち高い不透明度）状態から高透過率（すなわち、高い透明性）状態への切り換えかその逆かによらず比較的速いが、LC型スマート・ガラスは、SPD型スマート・ガラスよりずっと狭い透過範囲（透過レンジまたは透過ダイナミックレンジとしても知られる）をもつ。たとえば、LC型スマート・ガラスの透過ダイナミックレンジはおおむね約1パーセントの透過から50パーセントの透過でありうるが、SPD型スマート・ガラスの透過ダイナミックレンジはおおむね約1パーセントの透過から80パーセントの透過でありうる。ただし、これに限定されるわけではない。

本稿に記載されるある種の実施形態は、シースルー減光パネルに関する。ある実施形態によれば、シースルー減光パネルが第一の透明基板層と、第二の透明基板層と、前記第一と第二の透明基板層の間の懸濁粒子デバイス（SPD）層とを含む。本減光パネルはまた、前記第一の透明基板層と前記SPD層との間の第一の透明導体層と、前記第二の透明基板層と前記SPD層との間の第二の透明導体層とを含む。前記第一の透明導体層に第一の電極が電気的に結合され、前記第二の透明導体層の第一の端部に第二の電極が電気的に結合され、前記第二の透明導体層の、前記第一の端部と反対側の第二の端部に第三の電極が電気的に結合される。前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差が前記SPD層の透過レベルを制御する。より具体的には、前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差が縦方向電場を生じさせ、それが前記SPD層における懸濁粒子を整列させる。前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差は、前記第一と第二の電極の間に加えられる前記電位差が減らされるときに前記SPD層の透過レベルが減少する速度を制御する。より具体的には、前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差は、横方向電場を生じ、それが前記SPD層の微視的な加熱を引き起こし、それが前記SPD層における懸濁粒子のブラウン運動を増大させる。

ある実施形態によれば、前記減光パネルは、前記第一と第二の電極の間の電位差および前記第二と第三の電極の間の電位差を制御するための回路をも含む。そのような回路はたとえば、前記第一と第二の電極の間の電位差を選択的に提供するために使われる第一の電圧源と、前記第二と第三の電極の間の電位差を選択的に提供するために使われる第二の電圧源とを含むことができる。この回路は、前記第一と第二の電極の間の電位差を選択的に調整し、前記第二と第三の電極の間の電位差を選択的に調整するよう適応されることができる。

ある実施形態によれば、前記回路は、前記SPD層の透過率を増すよう前記第一と第二の電極の間の電位差を増すよう適応される。さらに、前記回路は、前記SPD層の透過率を減じるよう前記第一と第二の電極の間の電位差を減じるよう適応される。さらに、前記回路は、前記第一と第二の電極の間の電位差が減少させられるときに前記SPD層の透過が減少するレートを増すよう、前記第二と第三の電極の間の電位差を増すよう適応される。前記回路は、前記SPD層の透過が減少するレートを減じるよう、前記透明導体層の前記第一の端部と第二の端部の間の電位差を減じるよう適応されてもよい。

ある実施形態によれば、本シースルー減光パネルは、光学センサー（単数または複数）に入射する周囲可視光を検出し、検出された周囲可視光の強度を示す一つまたは複数の信号を生成する一つまたは複数の光センサーを含む。本減光パネルはまた、前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差および／または前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差を、前記一つまたは複数の光センサーのうちの少なくとも一つによって生成される信号のうちの一つまたは複数に依存して、調整するコントローラをも含むことができる。ある個別的な実施形態では、前記コントローラは、本シースルー減光パネルを通り抜ける周囲光の強度レベルを、指定された強度レベルと実質的に等しいよう維持するために、前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差と、前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差を調整する。前記指定された強度レベルは、ユーザー・インターフェースを介してユーザーによって指定されてもよい。

ある実施形態によれば、シースルー・ニアアイ複合現実感（mixed reality）ヘッドマウントディスプレイ（HMD）デバイスが、上記で概説した減光パネルの一つまたは複数を含む。よって、本稿に記載されるある種の実施形態は、一つまたは複数の減光パネルを含むHMDデバイスに関する。本稿に記載される減光パネルは、代替的には、シースルーの非HMDディスプレイ・デバイスまたは減光可能窓に含まれてもよいが、それに限定されない。

本稿に記載されるある種の実施形態は、第一の透明導体層と第二の透明導体層との間にはさまれたSPD層と一緒に使うための方法に関する。そのような方法は、前記第一と第二の透明導体層の間の電位差を選択的に調整し、前記第二の透明導体層の第一の端部と第二の端部の間の電位差を選択的に調整することによって、前記SPD層の透過を調整することを含むことができる。

この概要は、詳細な説明においてさらに記載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与えられている。この概要は、特許請求される主題のキーとなる特徴や本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の助けとして使われることも意図されていない。

本願の技術のある実施形態に基づくシースルー減光パネルの分解図である。 さまざまな層（またはその一部）が平面状である本シースルー減光パネルの実施形態の例示的な断面図である。 本シースルー減光パネルのいくつかの層だけの分解図であり、示されるさまざまな層の部分は平面状になっている。 ＡおよびＢは、第一と第二の透明導体層の間にはさまれたSPD層の透過率を調整するための方法を要約するために使われる高レベルの流れ図である。 図１Ａ〜図２のＢを参照して述べた減光パネルの一つまたは複数を含むことができるシースルー・ニアアイ混合現実感ディスプレイ・デバイス・システムの例示的なコンポーネントを示す図である。 ある実施形態に基づく、図３で導入したシースルー・ニアアイ混合現実感ディスプレイ・デバイスのコンポーネントを示す図である。 図４Ａに示すコンポーネントの、図４Ａの線B-Bに沿った断面図である。 もう一つの実施形態に基づく、図３で導入したシースルー・ニアアイ混合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイスのコンポーネントを示す図である。 図４Ｃに示すコンポーネントの、図４Ｃの線D-Dに沿った断面図である。 一つまたは複数の実施形態とともに使用されうるシースルー・ニアアイ混合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイスのハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントのある実施形態のブロック図である。 一つまたは複数の実施形態とともに使用されうる処理ユニットのハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントのある実施形態のブロック図である。

本稿に記載されるある種の実施形態は、シースルー減光パネルに関する。これは切り換え可能ガラス・パネルまたはスマート・ガラス・パネルまたはより簡潔に減光パネル、切り換え可能ガラスまたはスマート・ガラスとも称されることができる。一貫性のため、シースルー減光パネルおよび減光パネルという用語が本稿を通じて典型的には使われる。他の実施形態は、減光パネルとともに使う方法および減光パネルを含むデバイスもしくはシステムに関する。たとえば、本稿に記載されるある種の実施形態は、一つまたは複数の減光パネルを含むシースルー・ニアアイ混合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイスに関する。

図１Ａは、本願の技術のある実施形態に基づくシースルー減光パネル１０２の分解図である。図１Ａに示したさまざまな層は三次元的に曲がっているものとして示されているが、これらの層は代替的には二次元的にのみ曲がっていることもでき、あるいは平面状であることもできる（またはその一部が平面状であることもできる）。たとえば、図１Ｂは、さまざまな層（またはその一部）が平面状であるシースルー減光パネル１０２の実施形態の例示的な断面図である。図１Ｃは、シースルー減光パネル１０２のいくつかの層だけの分解図であり、示されるさまざまな層の部分は平面状になっている。図１Ａ〜１Ｃに示されるさまざまな層は概して長方形であるものとして示されているが、これらの層は他の形を有していてもよい。たとえば、減光パネル１０２がヘッドマウントディスプレイ・デバイスに含まれる場合には、さまざまな層の形は眼鏡またはバイザーの形に似ていてもよいが、それに限定されるものではない。

図１Ａおよび１Ｂを参照するに、シースルー減光パネル１０２は、第一の透明基板層１０４と、第二の透明基板層１０６と、前記第一と第二の透明基板層１０４、１０６の間の懸濁粒子デバイス（SPD）層１１２とを含む。前記第一の透明基板層１０４と前記SPD層１１２との間には第一の透明導体層１０８がある。ここで、該第一の透明導体層１０８は前記SPD層１１２の表面上または前記透明基板層１０４の表面上に配置されることができる。前記第二の透明基板層１０６と前記SPD層１１２との間の第二の透明導体層１１０がある。ここで、該第二の透明導体層１１０は前記SPD層１１２の表面上または前記第二の透明基板層１０６の表面上に配置されることができる。

ある実施形態では、第一および第二の透明基板層１０４、１０６は剛性であり、可撓性であるおよび／または損傷されやすい他の層のうちの一つまたは複数のための支持構造および／または保護を提供する。第一および第二の透明基板層１０４、１０６はガラス、プラスチックまたは好ましくは非常に低い電気伝導度をもつ（よってそれぞれの隣接する透明導体層１０８、１１０を絶縁する）他の何らかの透明材料でできていることができる。ある実施形態では、第一および第二の透明基板層１０４、１０６は同じ透明材料でできている。代替的な実施形態では、第一の透明基板層１０４は第二の透明基板層１０６とは異なる透明材料でできている。第一および第二の透明基板層１０４、１０６の厚さは約1ミリメートル（mm）のオーダーであることができるが、それに限定されるものではない。

ある実施形態では、第一および第二の透明導体層１０８、１１０は一つまたは複数の透明導電性フィルム（TCF: transparent conductive film）でできている。たとえば、第一および第二の透明導体層１０８、１１０は、透明伝導性酸化物（TFO: transparent conductive oxide）でできていることができる。TFOはたとえばスズ添加酸化インジウム（ITO: tin-doped indium oxide）、アルミニウム添加酸化亜鉛（AZO: aluminum doped zinc oxide）またはインジウム添加酸化カドミウムなどだがそれに限られない。もう一つの例として、第一および第二の透明導体層１０８、１１０は、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）（PEDOT）またはポリ（4,4-ジオクチルシクロペンタジチオフェン）などだがそれに限られない透明導電性ポリマーでできていることができる。ある実施形態では、第一および第二の透明導体層１０８、１１０は同じ導電性透明材料でできている。代替的な実施形態では、第一の透明導体層１０８は第二の透明導体層１１０とは異なる導電性材料でできている。第一および第二の透明導体層１０８、１１０の厚さは約100ナノメートル（nm）のオーダーであることができるが、それに限定されるものではない。

図１Ａおよび１Ｂでは、１２０とラベル付けされた矢印が減光パネル１０２に入射する光を表わし、１２１とラベル付けされた矢印が減光パネル１０２から出射する光を表わす。減光パネル１０２の透過度に依存して、減光パネル１０２は出射光１２１の強度を、入射光の強度に比して減衰または減光させる。たとえば、減光パネルが60パーセントの透過率をもつ場合、出射光１２１の強度は入射光１２０の強度の60パーセントである（すなわち40パーセント少なくなる）。後述するSPD層１１２は減光パネル１０２の透過率を制御するために使われる。

SPD層１１２は、透明なガラスまたはプラスチックの二つの片（たとえばシート）の間の液体中に懸濁された小さな粒子（たとえば棒状ナノスケール粒子）を含む。よって、SPD層１１２は複数のサブ層からなることができる。SPD層１１２の一方の側は第一の透明導体層１０８に隣接してそれに接触しており、SPD層１１２の他方の側は第二の透明導体層１１０に隣接してそれに接触している。SPD層１１２の二つの反対の側の間に電圧が加えられない（すなわち電位差が加えられない）ときは、懸濁粒子はランダムに編成され、その結果、粒子は光を遮り、よって低い透過率を引き起こす。第一と第二の透明導体層１０８、１１０の間に電位差を加えることによってSPD層１１２の二つの反対の側の間に電位差を加えることができる。SPD層１１２の両側の間に電位差を加える結果、縦方向（longitudinal）電場（SPD層の主表面に垂直）が生じ、懸濁粒子を整列させ、光がそこを通過できるようにし、それにより透過率を増す。SPD層１１２の二つの反対の側の間に加えられる電位差を変えることによって、懸濁粒子の配向が変わり、それにより透過率が変わる。SPD層１１２の厚さは約50ないし100ナノメートル（nm）のオーダーであることができるが、それに限定されるものではない。

特に図１Ａを参照するに、第一の透明導体層１０８に第一の電極１１４が電気的に結合され、第二の透明導体層１０８の第一の端部に第二の電極１１６が電気的に結合され、第二の透明導体層１０８の第二の端部に第三の電極１１８が電気的に結合される。ここで、第二の端部は第一の端部の反対側であるまたは第一の端部に対向する。

ここで使われるところの用語「側」は、層の二つの主表面の一方、すなわち（層の）最大表面積をもつ二つの表面の一方を指す。対照的に、ここで使われるところの「端部」は、層の主要でない表面またはエッジの一つを指す。たとえば、ガラスまたはプラスチックの長方形のシートは二つの反対の側と四つの端部をもつと考えることができる。同様に、長方形の透明導体層は二つの反対の側および四つの端部をもつと考えることができる。もう一つの例として、八角形の層は二つの反対の側と八つの端部をもつと考えることができる。そのような層は、二つの側および複数の端部をもつ多角形である必要はない。たとえば、円形またはオーバル形の層は二つの反対の側をもつと考えることができ、そのような層の反対の端部はその層の、約180度離れているエッジにおけるまたは該エッジ近くの点である。

ある実施形態では、第一の電極１１４に第一の電圧（V1）が選択的に加えられ、第二の電極１１６に第二の電圧（V2）が選択的に加えられ、第三の電極１１８に第三の電圧（V3）が選択的に加えられる。電圧レベルを適切に逓増および逓減することにより、単一の電圧源が三つの電圧V1、V2、V3を生成するために使用されることができる。あるいはまた、三つの電圧V1、V2、V3を生成するために三つの電圧源が使用されることができる。これらの電圧の三つのうちの二つを生成するために一つの電圧源が使われ、三つの電圧の第三のものを生成するために第二の電圧源が使われることも可能である。他の変形も可能である。これは当業者には理解されるであろう。下記で述べる図１Ｃは、二つの電圧源を含む例示的なシステムまたは装置の一部を示している。

図１Ｃを参照するに、第一の電圧源１２２は第一と第二の電極１１４、１１６の間の電位差を生成し、これが第一と第二の透明導体層１０９、１１０の間の電位差を与える。上記で説明したように、この電位差は縦方向電場（SPD層１１２の主表面に垂直）を生じ、それが懸濁粒子を整列させ、光がそこを通過できるようにし、それにより透過率を増す。引き続き図１Ｃを参照するに、第二の電圧源１２４は第二と第三の電極１１６、１１８の間の電位差を生成し、これが第二の透明導体層１１０の対向する端部の間の電位差を与える。この電位差は第二の透明導体層１１０に平行であり、よってSPD層１１２の主表面に平行な横方向電場を生じる。この横方向電場が第二の透明導体層１１０およびその近傍のSPD層１１２の微視的な加熱を引き起こす。そのような微視的な加熱の恩恵は後述する。

ある実施形態では、第一および第二の電圧源１２２、１２４は、第一と第二の電極１１４、１１６の間の電位差ならびに第二と第三の電極１１６、１１８の間の電位差を制御する制御回路１３０の一部である。そのような制御回路１３０は、代替的および／または追加的コンポーネントを含むことができる。たとえば、制御回路１３０は、電圧源１２２、１２４によって生成された電圧を調整するために使用されることができ、あるいは電圧源１２２、１２４によって生成された電圧を所望されるレベルまで逓増または逓減することができる。制御回路１３０は、電圧源１２２の端子を選択的に第一および／または第二の電極１１４、１１６に接続し、該電極から切断する一つまたは複数のスイッチおよび／または電圧源１２４の端子を選択的に第二および／または第三の電極１１６、１１８に接続し、該電極から切断する一つまたは複数のスイッチをも含むことができる。制御回路１３０はマイクロコントローラをも含むことができ、および／または外部マイクロコントローラまたはプロセッサとインターフェースをもつことができる。

V1、V2、V3がそれぞれ接地またはそれぞれ第一、第二、第三の電極１１４、１１６、１１８から切断されるとき、SPD層１１２はその非アクティブ化状態にある。非アクティブ化状態にあるとき、SPD層１１２はその最小透過率であり、よって暗いまたは不透明である。本記述の目的のためには、非アクティブ状態の間のSPD層１１２の透過率は約1パーセントであると想定されることができる。しかしながら、他の透過率が非アクティブ化状態に対応してもよい。可能な最高の透過率ダイナミックレンジを提供するため、好ましくは、SPD層１１２の最小透過率はできるだけ0パーセントに近い。SPD層１１２は、第一と第二の電極１１４、１１６の間に、より具体的には第一と第二の透明導体層１０８、１１０の間に、さらに具体的にはSPD層１１２の反対の側の間に、電位差が加えられないときに、最小透過率または非アクティブ化状態にある。つまり、V1とV2を0でない同じレベルに設定することによってSPD層１１２をその最小透過率または非アクティブ化状態にすることも可能であるということになる。

第一と第二の電極１１４、１１６の間に電位差が加えられるときは、SPD層１１２はそのアクティブ化された状態になり、その間はSPD層１１２の透過率は増す。本記述の目的のためには、アクティブ化状態の間のSPD層１１２の最大透過率は80パーセントであると想定されることができる。しかしながら、他の最大透過率が可能でありうる。可能な最高の透過率ダイナミックレンジを提供するために、好ましくは、SPD層１１２の最大透過率は、できるだけ100パーセントに近い。SPD層１１２は、第一と第二の電極１１４、１１６の間に、より具体的には第一と第二の透明導体層１０８、１１０の間に、さらに具体的にはSPD層１１２の反対の側の間に、電位差が加えられるときに高い透過率またはアクティブ化状態にある。個別的な実施形態によれば、第一と第二の電極１１４、１１６の間に加えられる電位差はAC電圧（ACV）である。最大透過率を達成するために使われる最大AC電圧は、たとえば120V ACであることができるが、それに限定されない。AC電圧の種々のレベルが、SPD層１１２の最大および最小透過率レベルの間の種々の透過率レベルを達成するために使用されることができる。ある実施形態では、電気分極効果によるSPD層１１２への劣化または損傷を避けるために、第一と第二の電極１１４、１１６の間に加えられるAC電圧はDC成分がない、または無視できるほどのDC成分をもつ。

SPD層１１２は、SPD層１１２の反対の側の間の電位差の印加による低透過率（すなわち高い不透明度）状態から高透過率（すなわち高い透明性）状態への切り換えのときには速い応答時間をもつ。この速い応答時間は、SPD層の反対の側の間に電位差が加えられるときにSPD層における懸濁粒子が非常に迅速に整列するために生じる。

SPD層を高透過率（すなわち高い透明性）状態からその最小透過率（すなわち最高の不透明度）状態に切り換えるためには、第一と第二の電極１１４、１１６の間に（より具体的には、SPD層の反対の側の間に）もはや電位差は適用されるべきではない。第一と第二の透明導体層１０８、１１０の間に（よってSPD層の反対の側の間に）もはや電位差が適用されないとき、SPD層１１２内の懸濁粒子がブラウン運動に従事してランダム配向になる。SPD層１１２内の懸濁粒子が従事するこのブラウン運動は、SPD層の反対の側の間に電位差が加えられるのに応答してSPD層１１２内の懸濁粒子が整列される速さに比べて相対的に遅い。換言すれば、第一と第二の透明導体層１０８、１１０の間に加えられた電圧を除去するだけでは、たとえば約15ないし20秒のオーダーの比較的遅い応答時間につながる。目的がSPD層１１２の反対の側の間の電位差を除去することではなく、SPD層１１２の透過率を第一のレベルからより低い第二のレベルに低減することである場合には、電位差は、第二のレベルの透過率を達成するために使われる適切なレベルにまで低減されることができる。さらに、SPD層１１２の透過率における制御された漸進的な低減を達成するために、SPD層１１２の反対の側の間の電位差の制御された漸進的な低減を使うことができる。逆に、SPD層１１２の透過率における制御された漸進的な増大を達成するために、SPD層１１２の反対の側の間の電位差の制御された漸進的な増大を使うことができる。

後述する本願の技術のある種の実施形態は、SPD層１１２を高透過率（すなわち高い透明性）状態から低い透過率（すなわち高い不透明度）状態に遷移させることに関連する応答時間を高速化する。より一般的には、後述する本願の技術のある種の実施形態は、SPD層１１２の透過率を下げることに関連する応答時間を向上させる。応答時間のそのような増大は、第二の透明導体層１１０に平行な、よってSPD層１１２の主平面に平行な横方向電場を生成するために（第二の透明導体層１１０の対向する端部に電気的に結合される）第二および第三の電極１１６、１１８を使うことによって達成される。この横方向電場は、第二の透明導体層１１０の微視的な加熱を引き起こし、それがSPD層１１２を加熱し、それがSPD層１１２内の懸濁粒子が従事するブラウン運動を高速化する効果をもつ。ブラウン運動のこの高速化は、SPD層１１２の反対の側の間に電位差がもはや加えられないときに最大化される。たとえば、横方向電場は、第二の透明導体層１１０と接触しているSPD層１１２の温度をセ氏約10ないし60度増しうる。有利なことに、横方向電場によって引き起こされるこの微視的な加熱は、第一および第二の透明基板層１０４、１０６には無視できるほどの温度変化しか与えず、減光パネル１０２に触れるまたは他の仕方で減光パネル１０２と接触するユーザーには容易に気づかれない。

ある実施形態によれば、横方向電場は、第二と第三の電極１１６、１１８の間に電位差を加えることによって生成される。（第二と第三の電極１１６、１１８の間に加えられる）電位差の大きさは、約2Vないし10Vのオーダーであることができるが、それに限定されない。（第二と第三の電極１１６、１１８の間に加えられる）電位差はAC電圧であることができる。有利には、（第二と第三の電極１１６、１１８の間に加えられる）電位差はDC電圧であることができる。

横方向電場の使用は、SPD層１１２（より一般には減光パネル１０２）がその最大透過率（すなわち最高の透明性）状態から最小透過率（すなわち、最高の不透明度）状態に遷移するのにかかる時間を約1または2秒まで短縮する。比較して、横方向電場を使わないと、SPD層１１２（より一般には減光パネル１０２）がその最大透過率（すなわち最高の透明性）状態から最小透過率（すなわち、最高の不透明度）に遷移するのに約15ないし20秒かかる。よって、横方向電場の使用は、横方向電場が使われなかった場合に比べて遷移時間の約10倍の短縮を与える。

（第二と第三の電極１１６、１１８の間に加えられる）電位差の変化の大きさおよびレートは、SPD層１１２が高透過率（すなわち高い透明性）状態から低透過率（すなわち高い不透明度）状態に遷移する速さを制御するために調整されることができる。換言すれば、横方向電場の変化の大きさおよびレートを制御することによって、遷移時間が制御できる。遷移時間はまた、縦方向電場の変化の大きさおよびレートを制御することによって制御されることもできる。

SPD層１１２が縦方向電場および横方向電場の変化にどのように応答するかを理解するために、SPD層１１２の較正および特性決定（characterization）が実行される。たとえば、減光パネル１０２の組立中または組立後に、第一と第二の電極１１４、１１６の間の電位差レベル（およびその変化およびその変化レート）に応答した透過レベル（およびその変化およびその変化レート）が測定され、記録され、制御回路を調整するために使用されることができる。さらに、第二と第三の電極１１６、１１８の間の電位差レベルの増大に応答した透過レベルの低減レートが測定され、記録され、制御回路を調整するために使用されることができる。さらに、第一と第二の電極１１４、１１６の間および第二と第三の電極１１６、１１８の間の電位差の同時および／または逐次的な変化に応答してSPD層１１２の透過率がどのように変化するかを特性決定するために試験を実行することができる。

さらに、SPD層１１２が所望される透過率レベルに達する時を検出するために一つまたは複数のセンサーが使用されることができる。達した時点で横方向電場は除去されることができ、SPD層１１２の透過率を所望される透過率に維持するために第一と第二の電極１１４、１１６の間に適切な電位差が加えられることができる。そのようなセンサーの例は図３〜図５を参照して後述する。図３〜図５を参照して述べるセンサーは、ヘッドマウントディスプレイ・デバイスに組み込まれるものとして示されているが、同様なセンサーは他のシースルー・ディスプレイに、より一般的には本稿に記載される減光パネル１０２を含む他のデバイスまたはシステムに組み込まれることができる。

ここで図２のＡの高レベルの流れ図を使って、第一の透明導体層（たとえば１０８）と第二の透明導体層（たとえば１１０）の間にはさまれたSPD層（たとえば１１２）と一緒に使うための方法を概説する。より具体的には、そのような方法は、SPD層（たとえば１１２）の透過率を調整することにおいて使うためのものである。図２のＡを参照するに、ステップ２０２は、第一と第二の透明導体層（たとえば１０８、１１０）の間の電位差を選択的に調整することに関わる。これは、上述したように、縦方向電場を選択的に調整することに関わる。ステップ２０４は、第二の透明導体層（たとえば１１２）の第一と第二の端部の間の電位差を選択的に調整することに関わる。これは、上述したように、横方向電場を選択的に調整することに関わる。より一般には、ステップ２０２は、SPD層１１２の反対の側の間の電位差を選択的に調整することに関わり、ステップ２０４は一方の透明導体層の対向する端部の間の電位差を調整することに関わる。暫時図１Ｃに戻って参照するに、第一の電圧源１２２はステップ２０２を実行するために使用でき、第二の電圧源１２４はステップ２０４を実行するために使用できる。より一般には、回路１３０はステップ２０２および２０４を実行するために使用できる。

図２のＢは、SPD層（たとえば１１２）の透過率がどのように調整できるかの追加的な詳細を概説するために使われる高レベルの流れ図である。より具体的には、ステップ２０６および２０８は図２のＡのステップ２０２における追加的詳細を提供し、ステップ２１０および２１２は図２のＡのステップ２０４における追加的詳細を提供する。図２Ｂを参照するに、ステップ２０６は、SPD層（たとえば１１２）の透過率を増すために第一と第二の透明導体層（たとえば１０８、１１０）の間の電位差を増すことに関わる。ステップ２０８は、SPD層（たとえば１１２）の透過率を下げるために第一と第二の透明導体層（たとえば１０８、１１０）の間の電位差を減じることに関わる。第一と第二の透明導体層（たとえば１０８、１１０）の間の電位差は、第一と第二の透明導体層（たとえば１０８、１１０）の間の電位差を完全に除去することによって、あるいは第一と第二の透明導体層（たとえば１０８、１１０）の間の電位差の大きさを低減することによって、減少させることができる。

ステップ２１０は、第一と第二の透明導体層（たとえば１０８、１１０）の間の電位差が減じられるときにSPD層（たとえば１１２）の透過率が減少するレートを増すために、第二の透明導体層（たとえば１１０）の第一の端部と第二の端部の間の電位差を増すことに関わる。上記で説明したように、ACもしくはDC電圧を使って達成できる、第二の透明導体層（たとえば１１０）の第一の端部と第二の端部の間の電位差の増大は、（SPD層、たとえば１１２の表面に平行な）横方向電場を生じさせ、これがSPD層（たとえば１１２）の微視的な加熱を引き起こす。この微視的な加熱がSPD層内の懸濁粒子のブラウン運動を増大させ、それにより懸濁粒子が整列状態からランダムに分散した状態に遷移する速さを増す。

ステップ２１２は、SPD層（たとえば１１２）の透過率が減少するレートを下げるために、第二の透明導体層（たとえば１１０）の第一の端部と第二の端部の間の電位差を減じることに関わる。第二の透明導体層（たとえば１１０）の第一の端部と第二の端部の間の電位差は、第二の透明導体層（たとえば１１０）の第一の端部と第二の端部の間の電位差を完全に除去することによって、あるいは第二の透明導体層（たとえば１１０）の第一の端部と第二の端部の間の電位差の大きさを低減することによって、実行することができる。

暫時図１Ｃに戻って参照するに、第一の電圧源１２２はステップ２０６および２０８を実行するために使用でき、第二の電圧源１２４はステップ２１０および２１２を実行するために使用できる。より一般には、回路１３０はステップ２０６、２０８、２１０および２１２を実行するために使用できる。

上記のステップのうちあるステップは、他のステップと同時に実行されるまたはインターリーブされることができる。たとえば、ステップ２０８と２１０は同時に実行できる。そのような場合、SPD層（たとえば１１２）の二つの側の間の電位差の（ステップ２０８における）減少は、熱的ランダム化の影響、あるいはSPD層内の懸濁粒子がステップ２１０によって達成されるブラウン運動を受ける傾向を増す。

上記の減光パネル１０２は多様なアプリケーションに組み込まれることができる。特に、本稿に記載される減光パネルは特に、光を動的に制御し、フィルタリングすることが望ましいシステムにおいて適用可能である。本稿に記載される減光パネルは、そのまま使われることができ、あるいはより大きなシステム内のコンポーネントであることができる。たとえば、減光パネル１０２は、調整可能な透過率をもつ窓またはシースルー・パーティションに含まれることができる。そのような窓および／またはシースルー・パーティションは、住居および／または商業ビルにおいて使われることができる。そのような窓は、これに限られないが自動車、バス、トラックおよび飛行機といった乗り物における窓として使用されることができる。

個別的な実施形態によれば、上記の減光パネル１０２はシースルー・ニアアイ混合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイスに含まれる。上記の減光パネル１０２を含むそのようなヘッドマウントディスプレイ・デバイスの例示的な詳細について、ここで図３〜図６を参照して述べる。

図３は、シースルー・ニアアイ混合現実感ディスプレイ・デバイス・システム３００の例示的なコンポーネントを示している。システム３００は、ヘッドマウント・シースルー・ニアアイ混合現実感ディスプレイ・デバイス３０２を含む。これは本稿では単にヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２またはより簡潔にディスプレイ・デバイス３０２と称されることもある。ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２はワイヤ３０６を介して処理ユニット３０４と通信するものとして示されている。他の実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２は無線通信を介して処理ユニット３０４と通信する。処理ユニット３０４はさまざまな実施形態を取りうる。たとえば、処理ユニット３０４は、スマートフォン、タブレットまたはラップトップ・コンピュータのようなモバイル装置に埋め込まれてもよい。いくつかの実施形態では、処理ユニット３０４は、ユーザーの身につけられてもよく（たとえばユーザーの手首に装着されてもよく）、あるいはポケット内に保持されてもよく、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を動作させるために使われる計算パワーの多くを含む別個のユニットである。処理ユニット３０４は、通信ネットワーク３５０を通じて、本例のように近くに位置されていてもリモート位置にあってもよい一つまたは複数のハブ・コンピューティング・システム３５２に、無線で（たとえば、WiFi、ブルートゥース(登録商標)、赤外線、RFID送信、無線ユニバーサル・シリアル・バス（WUSB）、セルラー、3G、4Gまたは他の無線通信手段）通信してもよい。他の実施形態では、処理ユニット３０４の機能は、ディスプレイ・デバイス３０２のソフトウェアおよびハードウェア・コンポーネントに統合されてもよい。

ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２は、ある実施形態ではラップアラウンド眼鏡の形または形状因子を有し、ユーザーの頭部に装着されることが意図されている。それにより、ユーザーは表示領域３１２および周辺領域３１４を通して見、それによりユーザーの前方の空間の実際の直接的なビューをもつことができる。図３では、シースルー表示領域３１２は、それぞれユーザーの左目および右目によって見るための左および右のシースルー表示サブ領域３１２Ｌおよび３１２Ｒを含むものとして示されている。

「実際の直接的なビュー」という用語は、現実世界のオブジェクトの生成された画像表現を見るのではなく、現実世界のオブジェクトを肉眼で直接、見ることができることをいう。たとえば、室内でガラスを通してみれば、ユーザーは部屋の実際の直接的なビューをもつことができる。一方、テレビジョンで部屋のビデオを見ることは、部屋の実際の直接的なビューではない。ソフトウェア、たとえばゲーム・アプリケーションを実行するコンテキストに基づき、システムは、時に仮想画像と称される仮想オブジェクトの画像をシースルー表示領域３１２内に投影することができ、それをディスプレイ・デバイス３０２を装着している人が見ることができる。一方、その人はシースルー表示領域３１２および該シースルー表示領域３１２に隣接するがそれと重ならない周辺領域３１４を通じて現実世界のオブジェクトをも見ることができる。それにより、拡張現実感の経験が与えられる。図３では、シースルー周辺領域３１４は、それぞれユーザーの左目および右目の視野内にある左および右のシースルー周辺サブ領域３１４Ｌおよび３１４Ｒを含むものとして示されている。

引き続き図３を参照するに、フレーム３１５は、システムのさまざまな要素をしかるべき位置に保持するための支持部および電気接続のための導路を提供する。この実施形態では、フレーム３１５は、下記でさらに論じるシステムの諸要素のための支持として、便利な眼鏡フレームを提供する。他の実施形態では、他の支持構造が使用されることができる。そのような構造の一例はバイザーまたはゴーグルである。本願の技術の実施形態は、図３に示されるヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２のコンポーネントの形および相対寸法に限定されない。むしろ、フレーム３１５、シースルー表示領域３１２およびシースルー周辺領域３１４のようなコンポーネントは、示されるものとは異なる形状および／または寸法を有することができる。たとえば、シースルー表示領域３１２およびシースルー周辺領域３１４は、垂直方向軸および水平方向軸両方に対して曲がっていることができる。別の例では、シースルー表示領域３１２は図示したものより大きくてもよく、その場合、シースルー周辺領域３１４は図示したものより小さくてもよい。

フレーム３１５は、ユーザーの耳の上で安定するための左右のテンプルまたはサイドアームを含む。テンプル３０３は右のテンプルの実施形態を表わし、ディスプレイ・デバイス３０２のための制御回路３３６を含んでいる。あるいはまた、制御回路３３６は、異なる位置に位置されていてもよく、あるいは複数の位置の間で分散されていてもよい。図３では、フレーム３１５のノーズブリッジ部分が、外向きの光センサー３０８、外向きのカメラ３０９および外向きのマイクロフォン３１０を含むものとして示されている。しかしながら、光センサー３０８、カメラ３０９およびマイクロフォン３１０の一つまたは複数がフレーム３１５の他の部分に位置されることもできる。光センサー３０８はたとえば周囲の光の特性（たとえば明るさ、色内容、スペクトル、照明体（illuminant）の型）を検出するために使われることができる。カメラ３０９はビデオおよび／またはスチール画像を捕捉するために使用されることができる。該画像はRGBおよび／または奥行き画像を含みうるが、それに限られない。マイクロフォン３１０は、音を記録するおよび／または音声コマンドを受け付けるために使われることができる。光センサー３０８、カメラ３０９および／またはマイクロフォン３１０を使って得られるデータは、制御回路３３６に提供されるおよび／または処理ユニット３０４に伝送されることができる。二つの外向きのカメラ３０９、たとえば左目に対応するものと右目に対応するものがあることも可能である。

フレーム３１５に位置される外向きの光センサー３０８は、シースルー表示領域またはシースルー周辺領域３１４をまだ通過していない周囲光の、強度などの特性を検出するために使われることができる。ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２は、シースルー表示領域３１２および／またはシースルー周辺領域３１４を通過した周囲光の強度などの特性を検出するために追加的な光センサーをも含むことができる。たとえば、引き続き図３を参照するに、シースルー表示領域３１２を通過した周囲光の強度のような特性を検出するために、光センサー３１３が使われることができる。追加的または代替的に、シースルー周辺領域３１４を通過した周囲光の強度のような特性を検出するために、光センサー３１６が使われることができる。光センサー３０８、３１３および３１６のそれぞれは、たとえば可視スペクトルの外側の波長（たとえば赤外波長）を反射および／または吸収する光学フィルターを含めることによって、主として可視光に応答するよう設計されることができる。たとえば、光センサー３０８、３１３および３１６は、光視覚（photoptic）応答をもつよう設計されることができる。

制御回路３３６は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の他のコンポーネントをサポートするさまざまな電子回路を提供する。制御回路３３６の例示的な詳細は図５に関して下記で論じる。図３では具体的に示されていないものの、イヤホン、慣性センサー、GPSトランシーバーおよび／または温度センサーといった要素がテンプル３０３にまたはその内部に取り付けられることができる。ある実施形態では、そのような慣性センサーは三軸磁気計、三軸ジャイロおよび三軸加速度計を含む。慣性センサーは、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の位置、配向および突然の加速を感知するために使用できる。これらの動きから、頭部位置が決定されてもよい。これらのセンサーのいくつかの追加的な詳細は以下で図５を参照して述べる。

上述したように、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を身につけているユーザーは、シースルー表示領域３１２を通じて仮想画像および現実の画像を見ることができる。ディスプレイ・デバイスを装着しているユーザーは、シースルー周辺領域３１４を通じても現実の画像を見ることができる。仮想画像は、フレーム３１５にまたはその中に取り付けられた一つまたは複数のマイクロディスプレイ・デバイス（図３には具体的に示していないが、図５を参照してのちに論じる）によって生成されることができ、導波路、鏡などといった光学要素が、シースルー表示領域３１２に仮想画像を伝達または案内するために使用されることができる。代替的に、左右のシースルー・マイクロディスプレイは、シースルー表示領域３１２を提供するために、左右のシースルー・レンズまたは他の何らかのシースルー基板の中またはその表面上に位置されることができる。換言すれば、フレーム３１５に位置された一つまたは複数のマイクロディスプレイ・デバイスは、一つまたは複数の導波路、鏡および／またはその他を使ってシースルー表示領域３１２に伝達される仮想画像を生成することができる。あるいはまた、シースルー表示領域３１２に表示される仮想画像は、シースルー表示領域３１２と同じ広がりをもつシースルー・ディスプレイを使って生成されることができる。

そのようなシースルー・ディスプレイまたはマイクロディスプレイ・デバイスを実装するために使用できる種々の画像生成技術がある。たとえば、光源が光学的作用をもつ物質によって変調され、白色光で背後照明される透過型投影技術を使うことができる。これらの技術は通例、強力なバックライトおよび高い光学エネルギー密度をもつ液晶ディスプレイ（LCD）型ディスプレイを使って実装される。あるいはまた、外部の光が反射されて光学的作用をもつ物質によって変調される反射技術が使われることができる。デジタル光処理（DLP: digital light processing）、シリコン基板上の反射型液晶（LCOS: liquid crystal on silicon）およびクアルコム社からのMirasol（登録商標）ディスプレイ技術はみな、反射型技術の例である。さらに、そのようなシースルー・マイクロディスプレイまたはマイクロディスプレイ・デバイスは、光がディスプレイによって生成される発光型技術を使って実装されることができる。たとえば、Microvision社からのPicoP（商標）ディスプレイ・エンジンを参照。発光型ディスプレイ技術のもう一つの例は、マイクロ有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイである。eMaginおよびMicrooled社がマイクロOLEDディスプレイの例を提供する。

上述したように、表示領域３１２はシースルーであるものの、表示領域３１２は表示領域３１２に入射する周囲の可視光に影響する（たとえば減衰させる）、透過率のような光学特性をもつ。たとえば、シースルー表示領域３１２は、可視光について70パーセントの透過率を有していてもよい。これは、シースルー表示領域３１２に入射した周囲の可視光の70パーセントしかシースルー表示領域３１２を通過してユーザーの目に入射せず、周囲の可視光の残りの30パーセントはシースルー表示領域３１２によって反射および／または吸収されるということを意味する。これを説明するもう一つの仕方は、シースルー表示領域３１２が周囲の可視光を30パーセント減光させうるということである。シースルー表示領域３１２はユーザーのFOV全体を占めるのではないので、その光学特性を考慮しないと、このことは、ユーザーのFOVの一部は他よりも暗いという光学特性の非一様性を引き起こす。本願の技術のある種の実施形態は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーの実質的にFOV全体にわたって実質的に一様な透過率を含む実質的に一様な光学特性を維持するために使用されることができる。

図４Ａは、ある実施形態に基づく、図３で導入したヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の左部分のいくつかの要素の分解図である。図４Ａを参照するに、左のシースルー表示サブ領域３１２Ｌが示されている。これは、上記のように、（図３に示される）右のシースルー表示サブ領域３１２Ｒとともに、シースルー表示領域３１２の一部である。図４Ａには、左のシースルー表示サブ領域３１２Ｌに隣接するが重ならないシースルー減光パネル４０２の左部分も示されている。図４Ａには示されていないが、シースルー減光パネル４０２は、右のシースルー表示サブ領域３１２Ｒに隣接するが重ならない右部分をも含む。より具体的には、図４Ａの実施形態では、シースルー減光パネル４０２は、図３を参照して述べたシースルー周辺領域３１４と同じ広がりをもつ。特に断わりのない限り、「重なる」および「重なり合う」という用語の本稿での用法では、第一の要素が第二の要素に重なると記述される場合、第一の要素は第二の要素に完全にまたは少なくとも実質的に重なる。好ましくは、シースルー表示領域３１２およびシースルー減光パネル４０２はまとまって、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーのFOVの実質的に全体をカバーする。

ある実施形態によれば、シースルー減光パネル４０２の透過率はシースルー表示領域３１２の透過率と実質的に同じである。有益なことに、これは、ユーザーのFOVの一部が他の部分より暗くなることを防ぐ。別の説明をすると、これは、ユーザーのFOV全体を通じて実質的に一貫した明るさを提供する。代替的または追加的に、シースルー減光パネル４０２およびシースルー表示領域３１２の一つまたは複数の他の光学特性が実質的に同じであることができる。

代替的な実施形態によれば、シースルー表示領域３１２は変化する透過率をもつ。シースルー表示領域３１２の透過率はたとえばユーザー入力に応答して、制御回路３３６からの信号に応答しておよび／または光センサー３０８からの信号に応答して変化しうる。ただし、これらに限定されるものではない。たとえば、ユーザーは、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２のフレーム３１５上に位置される一つまたは複数のボタン、スライダーまたは他の触覚的なユーザー・インターフェース（たとえば図５の５４３）を使って、あるいはヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２と通信するモバイル・コンピューティング装置（たとえばスマートフォンまたはタブレット）上のユーザー・インターフェースを使って、シースルー表示領域３１２の透過率を変えることができてもよい。

シースルー表示領域３１２が変化する透過率をもつ場合、シースルー減光パネル４０２も変化する透過率をもつべきである。それにより、シースルー減光パネル４０２の透過率は、シースルー表示領域３１２の透過率と実質的に同じままであるよう動的に調整されることができる。具体例では、制御回路３３６がシースルー表示領域３１２の透過率を監視して、シースルー減光パネル４０２とシースルー表示領域３１２の透過率が実質的に同じになるよう、シースルー表示領域３１２の透過率を調整することができる。個別的な実施形態によれば、シースルー減光パネル４０２は、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２を使って実装される。

引き続き図４Ａを参照するに、さらなるシースルー減光パネル４０４が、シースルー表示領域３１２およびシースルー減光パネル４０２の両方に重なる。シースルー表示領域３１２がヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーのFOVの第一の部分内であり、シースルー減光パネル４０２が該ユーザーのFOVの第二の部分内であるとすると、さらなるシースルー減光パネル４０４は、デバイス３０２を装着しているユーザーのFOVの第一および第二の部分両方の中になる。このさらなるシースルー減光パネル４０４は、対応する透過率を含むがそれに限られない、対応する光学特性をもつ。図４Ａの分解図では減光パネル４０２および４０４は互いから離間しているものとして示されているが、パネル４０２および４０４は図４Ｂに示されるように互いと接触していてもよい。あるいはまた、減光パネル４０２と４０４の間に空気ギャップまたはシースルー素材（たとえばレンズ）があってもよい。減光パネル４０２と４０４の間に、他の光学および／または電気光学コンポーネント（単数または複数）および／または一つまたは複数の他の型のコンポーネント（単数または複数）を含んでいてもよい空洞または空間があってもよい。

ある実施形態によれば、さらなるシースルー減光パネル４０４は、変更できる透過率（および／または他の特性）をもつ。個別的な実施形態によれば、シースルー減光パネル４０４は、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２を使って実装される。

光がそれぞれ独自の透過率をもつ二つの異なる要素を通じて進む場合、二つの要素の集合的な透過率は、二つの透過率を乗算した積に等しい。たとえば、シースルー減光パネル４０２の透過率が70パーセントであり、さらなるシースルー減光パネル４０４の透過率が80パーセントであれば、二つのパネル４０２および４０４は56パーセントの集合的透過率をもつ（すなわち、0.70×0.80＝0.56）。さらなるシースルー減光パネル４０４はシースルー表示領域３１２およびシースルー減光パネル４０２両方に重なるので、シースルー減光パネル４０４の透過率がシースルー表示領域３１２の透過率と実質的に同じである限り、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２のシースルー部分全体についての透過率は、さらなるシースルー減光パネル４０４の透過率に関わりなく、実質的に同じままであるはずである。

ある種の実施形態によれば、シースルー減光パネル４０２は、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２の第一のものを使って実装され、シースルー減光パネル４０４は、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２の第二のものを使って実装される。あるいはまた、減光パネル４０２および４０４のうちの一方のみが、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２を使って実装され、減光パネル４０２および４０４のうちの他方は異なる技術を使って実装される。たとえば、減光パネル４０２および４０４のうち減光パネル１０２を使って実装されるのでないほうは、通電変色（EC: electrochromic）素子、液晶（LC: liquid crystal）層、ポリマー分散液晶（PDLC: polymer dispersed liquid crystal）層、光変色（photochromic）層、熱変色（thermochromic）層またはMEMSマイクロブラインド層であるまたはそれを含むことができる。

ある種の実施形態によれば、シースルー減光パネル４０４は（たとえば減光パネル１０２を使って実装される）能動的な減光パネルであり、図３に示され同図を参照して論じられた光センサー３０８に入射する周囲の可視光に依存して調整される透過率をもつ。より具体的には、光センサー３０８はセンサーに入射する周囲の可視光を検出することができ、それに応答して、検出された周囲の可視光の一つまたは複数の特性（たとえば強度）を示す一つまたは複数の信号を生成することができる。光センサー３０８によって生成される一つまたは複数の信号は制御回路３３６および／または処理ユニット３０４に提供されることができ、その少なくとも一方は、光センサー３０８によって生成された前記一つまたは複数の信号の少なくとも一つに依存してシースルー減光パネル４０４の透過率を調整することができる。そのような実施形態は、たとえば、周囲の光レベルが変化する際にユーザーのために実質的に一定の明るさを維持するために使用されることができる。たとえば、周囲の光レベルが比較的高いとき、シースルー減光パネル４０４の透過率は比較的低いとする。周囲の光レベルが減少すると、ユーザーの目に届く周囲の光の量を比較的静的に保持しようとして、あるいはユーザーの目に届く周囲の光のレベルのゆらぎの程度を少なくとも低減するために、シースルー減光パネル４０４の透過率は増大させられることができる。

ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の外側部分に入射する周囲の光の特性を検出するために光センサー３０８を使うことに加えてまたはその代わりに、光センサー３１３が、シースルー減光パネル４０４およびシースルー表示領域３１２の両方を通過した光の特性（たとえば強度および／または色内容）を検出するために使われることができ、光センサー３１６が、シースルー減光パネル４０４およびシースルー減光パネル４０２の両方を通過した光の特性（たとえば強度および／または色内容）を検出するために使われることができる。光センサー３１３および３１６のそれぞれは、それぞれのセンサーによって検出される光の一つまたは複数の特性（たとえば強度および／または色内容）を示す一つまたは複数の信号を生成することができる。光センサー３１３および３１６によって生成されるそのような信号は、制御回路３３６および／または処理ユニット３０４に提供されることができ、少なくともその一方は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーのFOVの実質的に全体にわたって実質的に一様な光学特性（たとえば実質的に一様な透過率）を達成するために、シースルー減光パネル４０２、シースルー減光パネル４０４および／またはシースルー表示領域３１２の透過率（および／または他の光学特性）を調整することができる。光センサー３１３および３１６の位置は、各図に示されるものと異なることができる。シースルー減光パネル４０４およびシースルー表示領域３１２の両方を通過した光の特性（たとえば強度）を検出するために複数の空間的に分離された光センサー３１３が使われることができること、およびシースルー減光パネル４０４およびシースルー減光パネル４０２の両方を通過した光の特性（たとえば強度）を検出するために複数の空間的に分離された光センサー３１６が使われることができることも可能である。

ある種の実施形態によれば、シースルー減光パネル４０４は、シースルー表示領域３１２を含むデバイス３０２の部分に関連するシースルー・コントラスト比（STCR: see-through contrast ratio）を制御するために使われることができる。たとえば、シースルー減光パネル４０４は、ユーザーがSTCRを調整できるようにするために、あるいは実質的に一定のSTCRを維持するために使用できる。シースルー表示領域３１２を含むデバイス３０２の部分について、シースルー・コントラスト比（STCR）とは、デバイス３０２の閲覧側から出てくる周囲可視光の明るさ（これは、減光パネル４０４およびシースルー表示領域３１２の両方を通過する周囲可視光の明るさを含む）に対するデバイス３０２の閲覧側から出てくる可視光の全明るさ（これは、シースルー表示領域３１２によって発される可視光に、減光パネル４０４およびシースルー表示領域３１２の両方を通過する周囲可視光を加えたものを含む）の比をいう。デバイスの閲覧側とは、デバイスのユーザーに面する側、より具体的にはユーザーの目に面するデバイス３０２の側をいう。シースルー表示領域３１２の明るさが調整可能な場合、STCRは追加的または代替的に、シースルー表示領域３１２の明るさを調整することによって制御されることができる。ある種の実施形態によれば、STCRは、本稿に記載される光センサーの一つまたは複数から受領される信号、シースルー減光パネル４０４の透過率および／またはシースルー表示領域３１２の透過率に基づいて決定されることができる。本稿に記載される光センサーの一つまたは複数から受領される信号は、実質的に一定なSTCRを維持するために閉ループ・フィードバック・システムにおいて使用されることができる。実質的に一定のSTCRはデフォルトのSTCRレベル、ユーザー・インターフェースを使ってユーザーによって指定されるSTCRレベルまたはデバイス３０２が実行するアプリケーションによって指定されるSTCRレベルであることができる。一般に、STCRが大きいほど、ユーザーにとってシースルー表示領域３１２によって表示される仮想オブジェクトを見ることが容易になる。

図４Ｂでは、シースルー減光パネル４０４は、シースルー減光パネル４０２およびシースルー表示領域３１２を含む面よりユーザーの目４４０から遠い面内にあるものとして示されている。代替的な実施形態では、これら二つの面は入れ替えられて、シースルー減光パネル４０４が、シースルー減光パネル４０２およびシースルー表示領域３１２を含む面よりユーザーの目４４０に近いようにすることができる。いずれにせよ、シースルー減光パネル４０４は、シースルー減光パネル４０２およびシースルー表示領域３１２の両方に重なると言うことができる。

ある種の実施形態によれば、シースルー表示領域３１２内で観察可能な仮想画像を生成するために使われる技術の型に関わりなく、シースルー表示領域３１２は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーの視野（FOV: field-of-view）全体を占めはしない。むしろ、シースルー周辺領域３１４の少なくとも一部も、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーのFOV内である。代替的な実施形態では、シースルー表示領域３１２はユーザーのFOV全体を占め、その場合、シースルー減光パネル４０２はなくしてもよく、シースルー減光パネル４０４はFOV全体を占めるシースルー表示領域と同じ広がりであってもよい。そのような代替的な実施形態では、シースルー減光パネル４０４は、シースルー・コントラスト比（STCR）および／または他の光学的特性を調整するために制御されることのできる能動的な減光パネルであることができる。より具体的には、減光パネル４０４は、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２として実装されることができる。

図４Ｃは、ある代替的な実施形態に基づく、図３で導入したヘッドマウントディスプレイ・デバイスの左部分のいくつかの要素の分解図である。図４Ｃを参照するに、左のシースルー表示サブ領域３１２Ｌが示されている。これは、上記のように、（図３に示される）右のシースルー表示サブ領域３１２Ｒとともに、シースルー表示領域３１２の一部である。図４Ｃには、左のシースルー表示サブ領域３１２Ｌに隣接するが重ならないシースルー減光パネル３０２の左部分も示されている。図４Ｃには示されていないが、シースルー減光パネル４０３は、右のシースルー表示サブ領域３１２Ｒに隣接するが重ならない右部分も含む。より具体的には、図４Ｃの実施形態では、シースルー減光パネル４０３は、図３を参照して述べたシースルー周辺領域３１４と同じ広がりをもつ。図４Ｃの分解図ではシースルー減光パネル４０６およびシースルー表示領域３１２は互いから離間しているものとして示されているが、図４Ｃにおける破線D-Dに沿った断面を示す図４Ｄに示されるように、パネル４０６はシースルー表示領域３１２と接触していてもよい。あるいはまた、シースルー減光パネル４０６とシースルー表示領域３１２の間に空気ギャップまたはシースルー素材（たとえばレンズ）があってもよい。減光パネル４０２と４０４の間に、他の光学および／または電気光学コンポーネント（単数または複数）および／または一つまたは複数の他の型のコンポーネント（単数または複数）を含んでいてもよい空洞または空間があってもよい。

好ましくは、シースルー表示領域３１２およびシースルー減光パネル４０３は集団的に、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーのFOVの実質的に全体をカバーする。図４Ｃには、シースルー表示領域３１２に重なるさらなるシースルー減光パネル４０６も示されている。図４Ｃには示されていないが、シースルー減光パネル４０６はシースルー表示サブ領域３１２Ｒに重なる右部分をも含む。より具体的には、図４Ｃの実施形態では、シースルー減光パネル４０６はシースルー表示領域３１２と同じ広がりである。この実施形態では、シースルー表示領域３１２およびシースルー減光パネル４０６の両方は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着するユーザーのFOVの第一の部分内であり、シースルー減光パネル４０３は、該デバイスを装着するユーザーのFOVの第二の部分内である。好ましくは、シースルー減光パネル４０６（これはシースルー表示領域３１２をカバーする）およびシースルー減光パネル４０３は集団的に、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーのFOVの実質的に全体をカバーする。

シースルー表示領域３１２は関連する透過率（Tr1）をもち、重なるシースルー減光パネル４０６はその独自の関連する透過率（Tr2）をもつ。上述したように、光がそれぞれ独自の透過率をもつ二つの異なる要素を通じて進む場合、二つの要素の集合的な透過率は、二つの透過率を乗算した積に等しい。よって、シースルー減光パネル４０６およびシースルー表示領域３１２の集合的な透過率は、シースルー減光パネル４０６の透過率（Tr1）にシースルー表示領域３１２の透過率（Tr2）を乗算した積に等しい（たとえば、Tr1×Tr2に等しい）。シースルー減光パネル３０２もその独自の透過率（Tr3）をもつ。ある実施形態によれば、シースルー減光パネル３０２の透過率（Tr3）は、シースルー減光パネル４０６の透過率（Tr1）にシースルー表示領域３１２の透過率（Tr2）を乗算した積に等しい（すなわち、Tr3〜Tr1×Tr2）。有益なことに、これは、ユーザーのFOVの一部が他の部分より暗くなることを防ぐ。別の説明の仕方では、これは、ユーザーのFOV全体を通じた実質的に一貫した明るさを提供する。

ある実施形態によれば、シースルー表示領域３１２は変化する透過率をもつ。図４Ａおよび図４Ｂを参照して上記で論じたのと同様に、シースルー表示領域３１２の透過率（および／または他の光学特性）はたとえばユーザー入力に応答して、制御回路３３６からの信号に応答しておよび／または光センサー３０８からの信号に応答して変化しうる。ただし、これらに限定されるものではない。

シースルー表示領域３１２が変化する透過率をもつ場合、シースルー減光パネル４０３および４０６の少なくとも一方も変化する透過率をもつべきである。それにより、シースルー減光パネル４０３の透過率（Tr3）は、シースルー減光パネル４０６の透過率（Tr1）にシースルー表示領域３１２の透過率（Tr2）を乗算した積に実質的に等しい（すなわち、Tr3〜Tr1×Tr2）ままであることができる。ある種の実施形態では、シースルー減光パネル４０３および４０６の両方が変化する透過率をもつ。シースルー減光パネル４０３は、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２の第一のものを使って実装されることができ、シースルー減光パネル４０６は、図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２の第二のものを使って実装されることができる。あるいはまた、減光パネル４０３および４０６の一方だけが図１Ａ〜図２のＢを参照して上記した減光パネル１０２を使って実装され、減光パネル４０３および４０６の他方は異なる技術を使って実装される。たとえば、減光パネル４０３および４０６のうち減光パネル１０２を使って実装されるのでないほうは、EC層、LC層、PDLC層、光変色層、熱変色層またはMEMSマイクロブラインド層であるまたはそれを含むことができる。別の実施形態では、シースルー減光パネル４０３および４０６のうちの一方のみが変化する透過率をもち、一方、他方は静的な透過率をもつ。

ある実施形態では、制御回路３３６は、シースルー減光パネル４０３の透過率がシースルー減光パネル４０６の透過率（Tr1）にシースルー表示領域３１２の透過率（Tr2）を乗算した積に実質的に等しいという関係を維持するために、上記の変更可能な透過率のうちの少なくとも一つを制御することができる。

シースルー表示領域３１２、シースルー減光パネル４０６および／またはシースルー減光パネル４０３のうちの一つまたは複数の、光学的特性（たとえば透過率）が変更できるとき、そのような光学的特性（たとえば透過率（単数または複数））を調整するために、図３に示した光センサー３０８、３１３および／または３１６のうちの一つまたは複数によって生成される信号が制御回路３３６および／または処理ユニット３０４によって使用されることができる。たとえば、光センサー３０８がセンサー３０８に入射する周囲の可視光を検出することができ、それに応答して、検出された周囲の可視光の一つまたは複数の特性（たとえば強度）を示す一つまたは複数の信号を生成することができる。光センサー３０８によって生成される一つまたは複数の信号は制御回路３３６および／または処理ユニット３０４に提供されることができ、その少なくとも一方は、シースルー表示領域３１２、シースルー減光パネル４０６および／またはシースルー減光パネル４０３の透過率を調整することができる。そのような実施形態は、たとえば、周囲の光レベルが変化する際に、ユーザーのFOVの実質的に全体を通じて実質的に一様な明るさを維持しつつ、ユーザーのために実質的に一定の明るさを維持するために使用されることができる。

ディスプレイ・デバイス４０３の外側部分に入射する周囲の光の特性を検出するために光センサー３０８を使うことに加えてまたはその代わりに、光センサー３１３は、シースルー減光パネル４０６およびシースルー表示領域３１２の両方を通過した光の特性（たとえば強度）を検出するために使われることができ、光センサー３１６は、シースルー減光パネル４０３を通過した光の特性（たとえば強度）を検出するために使われることができる。光センサー３１３および３１６のそれぞれは、該センサーによって検出される光の一つまたは複数の特性（たとえば強度）を示す一つまたは複数の信号を生成することができる。光センサー３１３および３１６によって生成されるそのような信号は、制御回路３３６および／または処理ユニット３０４に提供されることができ、少なくともその一方は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２を装着しているユーザーのFOVの実質的に全体にわたって実質的に一様な光学特性（たとえば実質的に一様な透過率）を達成するために、シースルー減光パネル４０３、シースルー減光パネル４０６および／またはシースルー表示領域３１２の透過率（および／または他の光学特性）を調整することができる。光センサー３１３および３１６の位置は、各図に示されるものと異なることができる。シースルー減光パネル４０６およびシースルー表示領域３１２の両方を通過した光の特性（たとえば強度）を検出するために複数の空間的に分離された光センサー３１３が使われることができること、およびシースルー減光パネル４０３を通過した光の特性（たとえば強度）を検出するために複数の空間的に分離された光センサー３１６が使われることができることも可能である。

ある種の実施形態によれば、シースルー減光パネル４０６は、シースルー表示領域３１２を含むデバイス３０２の部分に関連するSTCRを制御するために使われることができる。それによりたとえば、ユーザーがSTCRを調整できるようにする、あるいは実質的に一定のSTCRを維持する。これらの実施形態では、シースルー表示領域３１２を含むデバイス３０２の部分について、STCRとは、デバイス３０２の閲覧側から出てくる周囲可視光の明るさ（これは、減光パネル４０６およびシースルー表示領域３１２の両方を通過する周囲可視光の明るさを含む）に対するデバイス３０２の閲覧側から出てくる可視光の全明るさ（これは、シースルー表示領域３１２によって発される可視光に、減光パネル４０６およびシースルー表示領域３１２の両方を通過する周囲可視光を加えたものを含む）の比をいう。STCRはたとえば、本稿に記載される光センサーの一つまたは複数から受領される信号、シースルー減光パネル４０６の透過率および／またはシースルー表示領域３１２の透過率に基づいて決定されることができる。本稿に記載される光センサーの一つまたは複数から受領される信号は、実質的に一定なSTCRを維持するために閉ループ・フィードバック・システムにおいて使用されることができる。実質的に一定のSTCRは、上述したように、デフォルトのSTCRレベル、ユーザー・インターフェースを使ってユーザーによって指定されるSTCRレベルまたはデバイス３０２が実行するアプリケーションによって指定されるSTCRレベルであることができる。

図４Ｄでは、シースルー減光パネル４０６は、シースルー表示領域３１２を含む面よりユーザーの目４４０から遠い面内にあるものとして示されている。代替的な実施形態では、シースルー減光パネル４０６およびシースルー表示領域３１２は入れ替えられて、シースルー減光パネル４０６が、シースルー表示領域３１２を含む面よりユーザーの目４４０に近いようにすることができる。いずれにせよ、シースルー減光パネル４０６は、シースルー表示領域３１２に重なると言うことができる。

透過率、スペクトル・プロファイルおよび色シフトといった光学的特性は必ずしも可視光スペクトル全体にわたって一定ではない。ここで、可視光スペクトルは、典型的には約390nmから700nmの波長を含むと考えられる。たとえば、シースルー減光パネルが600nmの波長をもつ周囲の可視光の部分については68パーセントの透過率をもちうる一方、同じシースルー減光パネルが650nmの波長をもつ周囲の可視光の部分については72パーセントの透過率をもつことがありうる。それにもかかわらず、さらなるシースルー減光パネルは、両方の減光パネルが実質的に同じ透過率対波長曲線をもてば、たった今述べた例示的なシースルー減光パネルと実質的に同じ透過率をもつことができる。一般に、光学特性（透過率、スペクトル・プロファイルおよび色シフトなど）は、本稿に記載されるさまざまな減光パネルを使って制御されることができる。

シースルー表示領域３１２、シースルー周辺減光パネル４０２、シースルー減光パネル４０４、シースルー減光パネル４０３および／またはシースルー減光パネル４０６のうちの一つまたは複数は、眼鏡レンズの一部をなすことができ、あるいは眼鏡レンズの一部に取り付けられることができる。ここで、そのような眼鏡レンズは、（処方なしも含め）いかなる処方に従って作られることもできる。

上述したシースルー・コンポーネント（たとえば３１２、４０２、４０４、４０３、４０６）のうち二つ以上の光学特性（たとえば透過率）が動的に変えられるとき、諸光学特性（たとえば透過率）に対する諸変化は好ましくは同期され、それにより集合的に制御され、同期された光制御システムを提供する。たとえば、複数の受動的な着色フィルムが、一様なシースルー光分布を作り出すために使用でき、複数の能動的な減光パネルが、ユーザーのFOVの実質的に全体を通じてシースルー光の明るさの、同期された集合的な制御を許容するために使用できる。上記の議論から理解できるように、この同期は、制御回路３３６および／または処理ユニット３０４による、能動的な減光パネルを含む能動的な光学コンポーネントの電子制御に関わってもよい。いくつかの異なる型の能動的な光学コンポーネントが、異なる応答特性（たとえば、加えられる電圧の変化に対する異なる応答時間）をもちうるので、複数の能動的な光学コンポーネントへの変化が同期された仕方で実行されることができるよう、そのような応答特性が理解されるべきである。

ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の上述した実施形態のうちの一つの組立中または組立後に、結果的に得られる集合的な光学および電気光学システムの構成および特性決定が実行されることができる。たとえば、さまざまな光学要素（そのそれぞれが複数の点を含みうる）を通じた制御された光線の測光測定が実行されることができる。システムのデフォルトの光学状態を決定し、ユーザーの視野の実質的に全体を通じた光強度（および所望に応じて可能性としては他の光学特性）の一様な分布を生成するための光学要素の適切な選択を保証するためである。光学要素の選択に加えて、能動的な減光パネルを含む能動的な電気光学要素の電子制御によって調整がなされてもよい。能動的／動的な制御較正および特性決定は、時間変化する測光測定および電子制御信号の監視を実行し、必要に応じて調整を実行することによってできる。そのような較正および特性決定技法は、光路における多くの光学系を通じて光学的属性および遷移が一貫していることを保証するために使用されることができる。

図５は、図３で導入したシースルー・ニアアイ混合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２のハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントのある実施形態のブロック図である。図６は、図３で導入した処理ユニット３０４のハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントのある実施形態のブロック図である。ある実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２は処理ユニット３０４から仮想画像についての命令を受領し、処理ユニット３０４にセンサーからのデータを提供する。たとえば図６に描かれるような処理ユニット３０４において具現されうるソフトウェアおよびハードウェア・コンポーネントは、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２からセンサー・データを受領し、ネットワーク３５０を通じてコンピューティング・システム３５２からもセンサー情報を受領しうる。その情報に基づいて、処理ユニット３０４はいつどこで仮想画像をユーザーに提供し、しかるべくヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の制御回路３３６に命令を送るかを決定できる。

図５のコンポーネントのいくつかは、影付きで示されているが、これは、そうした各コンポーネントの少なくとも二つ、たとえばヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の左側について少なくとも一つおよび右側について少なくとも一つ、があることができることを示すためである。図５は、電力管理回路５０２と通信する制御回路５００を示している。制御回路５００は、プロセッサ５１０、メモリ５４４（たとえばDRAM）と通信するメモリ・コントローラ５１２、カメラ・インターフェース５１６、カメラ・バッファ５１８、ディスプレイ・ドライバ５１７、ディスプレイ・フォーマッター５２２、光学特性コントローラ５２３、タイミング生成器５２６、ディスプレイ出力インターフェース５２８およびディスプレイ入力インターフェース５３０を含む。ある実施形態では、制御回路５００のコンポーネント全部が一つまたは複数のバスの専用線を介してまたは共有されるバスを使って、互いと通信している。別の実施形態では、制御回路５００の各コンポーネントはプロセッサ５１０と通信している。

カメラ・インターフェース５１６は、一つまたは二つの外向きのカメラ１０９およびある実施形態ではセンサー５３４ＢとしてのIRカメラへのインターフェースを提供し、カメラ３０９、５３４Ｂから受領されたそれぞれの画像をカメラ・バッファ５１８に記憶する。ディスプレイ・ドライバ５１７は、マイクロディスプレイ・デバイスまたはシースルー・マイクロディスプレイ５２０を駆動することができる。ディスプレイ・フォーマッター５２２は、マイクロディスプレイ・デバイスまたはシースルー・マイクロディスプレイ５２０に表示される仮想画像についての情報を、一つまたは複数のコンピュータ・システム、たとえば混合現実感システムのための処理を実行する３０４および／または３５２の一つまたは複数のプロセッサに提供してもよい。タイミング生成器５２６は、システムのためにタイミング・データを提供するために使われる。ディスプレイ出力インターフェース５２８は、外向きのカメラ（単数または複数）３０９および視線追跡カメラ（eye tracking cameras）５３４Ｂからの画像を処理ユニット３０４に提供するためのバッファを含む。ディスプレイ入力インターフェース５３０は、マイクロディスプレイ・デバイスまたはシースルー・マイクロディスプレイ５２０に、あるいはより一般的にはシースルー表示領域３１２において表示されるべき仮想画像のような画像を受領するためのバッファを含む。ディスプレイ出力５２８およびディスプレイ入力５３０は、処理ユニット３０４へのインターフェースであるバンド・インターフェース５３２と通信する。

光学特性コントローラ５２３は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２のさまざまな減光パネル（たとえば４０２、４０４、４０３および／または４０６）の光学特性（たとえば透過率および／またはスペクトル・プロファイルだが、これに限られない）を制御する。光学特性コントローラ５２３は、シースルー表示領域３１２の光学特性をも制御できる。ユーザー・インターフェース５４３は、ユーザーがシースルー表示領域３１２および／または本稿に記載されるさまざまな減光パネルの透過率（および／または他の光学特性）を調整できるようにするため、ユーザーからの入力を受け入れることができる。より一般には、ユーザー・インターフェース５４３は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２のシースルー部分の光学特性をユーザーが調整できるようにする。そのような調整を許容するために、ユーザー・インターフェース５４３は、ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２のフレーム３１５に位置された、一つまたは複数のボタン、スライダーまたは他の何らかの触覚的なユーザー・インターフェースを含むことができる。あるいはまた、ユーザー・インターフェース５４３は、モバイル・コンピューティング装置（たとえばスマートフォンまたはタブレット）または処理ユニット３０４であってヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２と通信するものによって提供されることができる。光学特性コントローラ５２３および／またはユーザー・インターフェース５４３はSTCRを制御するためにも使用されることができる。

電力管理回路５０２は、電圧調整器（レギュレーター）５３４、視線追跡照明ドライバ５３６、オーディオDACおよび増幅器５３８、マイクロフォン前置増幅器およびオーディオADC ５４０、温度センサー・インターフェース５４２、能動フィルタ・コントローラ５３７およびクロック発生器５４５を含む。電圧調整器５３４は、処理ユニット３０４からバンド・インターフェース５３２を介して電力を受領し、その電力をヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２の他のコンポーネントに提供する。照明ドライバ５３６は、たとえば駆動電流または電圧を介して、所定の波長についてまたは波長範囲内で動作するよう視線追跡照明ユニット５３４Ａを制御する。オーディオDACおよび増幅器５３８はイヤホン５３０にオーディオ・データを提供する。マイクロフォン前置増幅器およびオーディオADC ５４０はマイクロフォン３１０へのインターフェースを提供する。温度センサー・インターフェース５４２はマイクロフォン３１０についてのインターフェースを提供する。温度センサー・インターフェース５４２は、温度センサー５３１についてのインターフェースである。能動フィルタ・コントローラ５３７は、各波長選択性フィルター５２７が選択波長フィルターとして作動する一つまたは複数の波長を示すデータを受領する。電力管理ユニット５０２はまた、三軸磁気計５３２Ａ、三軸ジャイロスコープ５３２Ｂおよび三軸加速度計５３２Ｃに電力を提供し、それからデータを受領する。電力管理ユニット５０２はまた、GPSトランシーバー５４４に電力を提供し、それからデータを受領し、それにデータを送る。電力管理ユニット５０２はまた、図１Ｃを参照して上記した電圧源１２２、１２４をも含むおよび／または制御することができる。

図６は、シースルー・ニアアイ混合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイス・システム３０２に関連する処理ユニット３０４のハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントのある実施形態のブロック図である。図６は、電力管理回路６０６と通信する制御回路６０４を示している。制御回路６０４は、中央処理ユニット（CPU）６２０、グラフィック処理ユニット（GPU）６２２、キャッシュ６２４、RAM ６２６、メモリ６３０（たとえばDRAM）と通信するメモリ・コントロール６２８、フラッシュメモリ６３４（または他の型の不揮発性記憶）と通信するフラッシュメモリ・コントローラ６３２、本シースルー・ニアアイ・ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２とバンド・インターフェース６０２および上記バンド・インターフェース５３２を介して通信するディスプレイ出力バッファ６３６、本ニアアイ・ヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２と上記バンド・インターフェース６０２および上記バンド・インターフェース５３２を介して通信するディスプレイ入力バッファ６３８、マイクロフォンに接続するための外部マイクロフォン・コネクタ６４２と通信するマイクロフォン・インターフェース６４０、無線通信装置６４６に接続するためのPCIエクスプレス・インターフェースおよびUSBポート（単数または複数）６４８を含む。

ある実施形態では、無線通信コンポーネント６４６は、Wi-Fi対応通信装置、ブルートゥース(登録商標)通信装置、赤外線通信装置、セルラー、3G、4G通信装置、無線USB（WUSB）通信装置、RFID通信装置などを含むことができる。こうして、無線通信コンポーネント６４６は、たとえば他のディスプレイ・デバイス・システム３００とのピアツーピア・データ転送および無線ルーターまたはセル・タワーを介した、より大きなネットワークへの接続を許容する。USBポートは、処理ユニット３０４を別のディスプレイ・デバイス・システム３００にドッキングさせるために使用されることができる。さらに、処理ユニット３０４は、他のコンピューティング・システム３５２にドッキングできる。処理ユニット３０４にデータまたはソフトウェアをロードするとともに、処理ユニット３０４に充電するためである。ある実施形態では、CPU ６２０およびGPU ６２２は、いつどこでどうやって仮想画像をユーザーの視野に、より具体的にはシースルー表示領域３１２に挿入するかを決定するための主たる立役者である。

電力管理回路６０６は、クロック発生器６６０、アナログ‐デジタル変換器（ADC）６６２、バッテリー充電器６６４、電圧調整器６６６、ヘッドマウントディスプレイ（HMD）電源６７６および（たとえば処理ユニット３０４のためのリストバンド上に位置される）温度センサー６７４と通信する温度センサー・インターフェース６７２を含む。ADC ６６２は、AC供給を受けてシステムのためのDC供給を作り出すために充電ジャック６７０に接続されている。電圧調整器６６６はシステムに電力を供給するためにバッテリー６６８と通信する。バッテリー充電器６６４は、充電ジャック６７０から電力を受領すると（バッテリー調整器６６６を介して）バッテリー６６８を充電するために使われる。ある実施形態では、HMD電源６７６はヘッドマウントディスプレイ・デバイス３０２に電力を提供する。

本願の技術の実施形態は、上記において特定の機能の実行およびその関係を示す機能要素ブロックを援用して記述されてきた。これらの機能要素ブロックの境界は、しばしば記述の便宜のために本稿において定義されてきた。該特定の機能およびその関係が適切に実行される限り、代替的な境界が定義されることができる。よって、そのようないかなる代替的な境界も、本願の技術の範囲および精神の範囲内である。たとえば、図２のＡおよびＢに示されるステップのいくつかを組み合わせるまたは分離することが可能であろう。もう一つの例では、図５および図６に示されるブロックのいくつかの境界を変えることが可能である。

上記のある種の実施形態はシースルー・ニアアイ混合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイスに向けられているまたはそのようなデバイスとともに使うためのものとして記述されたが、上記の実施形態の多くは、ヘッドマウント型の表示装置でない他の型のシースルー・ディスプレイ・デバイスと一緒に使われることができる。換言すれば、本願の技術の実施形態は、ユーザーからの入力に応答しておよび／または一つまたは複数の光センサーからの閉ループ・フィードバックに基づいて透過率のような光学特性が調整されることを可能にする少なくとも一つの減光パネルを含む他の型のシースルー・ディスプレイ（およびそれとともに使う方法）にも向けられる。追加的または代替的に、本稿に記載される実施形態は、たとえばユーザー入力および／または閉ループ・フィードバックに基づいてそのような他のシースルー・ディスプレイのシースルー表示領域のシースルー・コントラスト比（STCR）を調整するために使われることができる。たとえば、ユーザー・インターフェースにより、シースルー表示領域の明るさ、減光パネルの透過率および／またはシースルー表示領域を含むシースルー・ディスプレイ・デバイスの部分に関連するSTCRをユーザーが調整できる。追加的または代替的に、シースルー表示領域を含む当該デバイスの部分に関連する実質的に一定のSTCRを維持するために、コントローラが、シースルー表示領域の明るさおよび／または（シースルー表示領域をカバーする）減光パネルの透過率を調整することができる。

主題は構造的な特徴および／または方法論的な工程に固有の言辞で記述されてきたが、付属の請求項において定義される主題は必ずしも上記の個別的な特徴または工程に限定されないことは理解しておくものとする。むしろ、上記の個別的な特徴および工程は、請求項を実装する例示的な形として開示されている。本技術の範囲は、付属の請求項によって定義されることが意図されている。

Claims (15)

1. 第一の透明基板層と；
   第二の透明基板層と；
   前記第一と第二の透明基板層の間の懸濁粒子デバイス（SPD）層と；
   前記第一の透明基板層と前記SPD層との間の第一の透明導体層と；
   前記第二の透明基板層と前記SPD層との間の第二の透明導体層と；
   前記第一の透明導体層に電気的に結合された第一の電極と；
   前記第二の透明導体層の第一の端部に電気的に結合された第二の電極と；
   前記第二の透明導体層の、前記第一の端部と反対側の第二の端部に電気的に結合された第三の電極とを有しており、
   前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差が前記SPD層の透過レベルを制御し；
   前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差が、前記第一と第二の電極の間に加えられる前記電位差が減らされるときに前記SPD層の透過レベルが減少する速度を制御する、
   シースルー減光パネル。
2. 前記第一と第二の電極の間の電位差および前記第二と第三の電極の間の電位差を制御するための回路をさらに有しており、該回路は、一つまたは複数の電圧源を制御するまたは一つまたは複数の電圧源を含むの少なくとも一方であり、
   前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差は、前記SPD層における懸濁粒子を整列させる縦方向電場を生じさせ；
   前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差は、前記SPD層の微視的な加熱を引き起こす横方向電場を生じさせ、該加熱が前記SPD層における懸濁粒子のブラウン運動を増大させる、
   請求項１記載のシースルー減光パネル。
3. 前記回路が：
   前記第一と第二の電極の間の電位差を選択的に提供するために使われる第一の電圧源と；
   前記第二と第三の電極の間の電位差を選択的に提供するために使われる第二の電圧源とを有しており、
   前記回路は、前記第一と第二の電極の間の電位差を選択的に調整し、前記第二と第三の電極の間の電位差を選択的に調整するよう適応されている、
   請求項２記載のシースルー減光パネル。
4. 前記回路が：
   前記SPD層の透過率を増すために前記第一と第二の電極の間の電位差を増大させ；
   前記SPD層の透過率を減じるために前記第一と第二の電極の間の電位差を減少させ；
   前記第一と第二の電極の間の電位差が減少させられるときに前記SPD層の透過率が減少するレートを増大させるよう、前記第二と第三の電極の間の電位差を増すよう適応されている、
   請求項２または３記載のシースルー減光パネル。
5. 前記回路が、前記SPD層の透過率が減少するレートを減少させるよう、前記透明導体層の前記第一の端部と第二の端部の間の電位差を減少させるよう適応されている、請求項２ないし４のうちいずれか一項記載のシースルー減光パネル。
6. 一つまたは複数の光センサーであって、該光センサーに入射する周囲可視光を検出し、検出された周囲可視光の強度を示す一つまたは複数の信号を生成する光センサーと；
   前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差および前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差の少なくとも一方を、前記一つまたは複数の光センサーのうちの少なくとも一つによって生成される信号の少なくとも一つに依存して、調整するコントローラとをさらに有しており、
   前記コントローラは、当該シースルー減光パネルを通り抜ける周囲光の強度レベルを、指定された強度レベルと実質的に等しいよう維持するために、前記第一と第二の電極の間に加えられる電位差と、前記第二と第三の電極の間に加えられる電位差とを調整する、
   請求項１または２記載のシースルー減光パネル。
7. 前記指定された強度レベルをユーザーが指定できるようにするユーザー・インターフェースをさらに有する、請求項６記載のシースルー減光パネル。
8. 当該シースルー減光パネルが：
   シースルー・ニアアイ複合現実感ヘッドマウントディスプレイ（HMD）デバイス；
   シースルー非HMDディスプレイ・デバイス；または
   減光可能窓のうちの一つに含まれている、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載のシースルー減光パネル。
9. シースルー・ニアアイ複合現実感ヘッドマウントディスプレイ・デバイスであって、
   当該デバイスを装着しているユーザーの視野（FOV）内のシースルー表示領域と；
   前記シースルー表示領域に重なる請求項１ないし６のうちいずれか一項記載のシースルー減光パネルとを有しており、
   前記シースルー表示領域内に一つまたは複数の仮想画像が表示可能である、
   デバイス。
10. 前記シースルー表示領域の明るさまたは前記シースルー減光パネルの透過率の少なくとも一方が調整可能であり、それにより前記シースルー表示領域を含む当該デバイスの部分に関連するシースルー・コントラスト比（STCR）を調整可能である、請求項９記載のデバイス。
11. 前記シースルー表示領域の明るさ、
    前記シースルー減光パネルの透過率または
    前記シースルー表示領域を含む当該デバイスの部分に関連する前記STCR
    のうちの少なくとも一つをユーザーが調整できるようにするユーザー・インターフェースをさらに有する、
    請求項１０記載のデバイス。
12. 前記シースルー表示領域を含む当該デバイスの部分に関連する、実質的に一定なシースルー・コントラスト比（STCR）を維持するよう、前記シースルー表示領域の明るさまたは前記シースルー減光パネルの透過率の少なくとも一方を調整するコントローラをさらに有する、請求項１１記載のデバイス。
13. 第一の透明導体層と第二の透明導体層との間にはさまれた懸濁粒子デバイス（SPD）層と一緒に使うための方法であって、当該方法は：
    前記第一と第二の透明導体層の間の電位差を選択的に調整し、
    前記第二の透明導体層の第一の端部と第二の端部の間の電位差を選択的に調整することによって、
    前記SPD層の透過を調整することを含む、
    方法。
14. 前記第一と第二の透明導体層の間の電位差を選択的に調整することが：
    前記SPD層の透過率を増すために前記第一と第二の透明導体層の間の電位差を増大させ；
    前記SPD層の透過率を下げるために前記第一と第二の透明導体層の間の電位差を減少させることを含む、
    請求項１３記載の方法。
15. 前記第二の透明導体層の第一の端部と第二の端部の間の電位差を選択的に調整することが：
    前記第一と第二の透明導体層の間の電位差が減少させられたときに前記SPD層の透過率が減少するレートを増すために、前記第二の透明導体層の前記第一の端部と第二の端部の間の電位差を増大させ；
    前記SPD層の透過率が減少するレートを下げるために、前記第二の透明導体層の前記第一の端部と第二の端部の間の電位差を減少させることを含み、
    前記第二の透明導体層の前記第一の端部と第二の端部の間の電位差を増大させることは、前記SPD層の微視的な加熱を引き起こす横方向電場を生じさせ、該加熱が前記SPD層における懸濁粒子のブラウン運動を増大させる、
    請求項１３または１４記載の方法。

Images