特許 6360946 広視野の仮想画像プロジェクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6360946

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】広視野の仮想画像プロジェクタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20180709BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20180709BHJP

   G02B 6/00 20060101ALI20180709BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/18

   G09F9/00 357

   G02B6/00 301

   G02B27/02 Z

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-106561(P2017-106561)

(22)【出願日】2017年5月30日

(62)【分割の表示】特願2015-517278(P2015-517278)の分割

【原出願日】2013年5月28日

(65)【公開番号】特開2017-194693(P2017-194693A)

(43)【公開日】2017年10月26日

【審査請求日】2017年5月30日

(31)【優先権主張番号】13/494,722

(32)【優先日】2012年6月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】314015767

【氏名又は名称】マイクロソフト テクノロジー ライセンシング，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】トラヴィス，エイドリアン

【審査官】 井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６２５３１１７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許第０７１１９９６５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０００−０５６２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２３８１２９０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開平０３−１９８０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−００１８０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／１８

Ｇ０２Ｂ ６／００、６／３４

Ｇ０２Ｂ ２７／０２

Ｇ０９Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

仮想画像に対応するデータを受信するステップと；
第１の光線を第１の角度の範囲でロッドライトガイドの外に回折してスラブライトガイドに入れるのに効果的であるように、前記第１の光線を前記ロッドライトガイドの第１の回折格子へ入れるよう、イルミネータを制御するステップと；
第２の光線を第２の角度の範囲で前記ロッドライトガイドの外に回折して前記スラブライトガイドに入れるのに効果的であるように、前記第２の光線を前記ロッドライトガイドの第２の回折格子へ入れるよう、前記イルミネータを制御するステップであって、前記第１の回折格子は、前記ロッドライトガイドの第１の面上にあり、前記ロッドライトガイドの前記第１の面上の第２の回折格子と実質的に平行であり、前記スラブライトガイドは、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子に概ね直交するよう第３の回折格子が浮き出しにされ、前記スラブライトガイドは前記仮想画像を生成するよう構成される、ステップと；
を具備する、方法。

【請求項2】

前記スラブライトガイドは、前記第１の角度の範囲と前記第２の角度の範囲の合計に等しい視野を有する前記仮想画像を生成するように構成される、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の角度の範囲は、前記第２の角度の範囲と異なる、
請求項１に記載の方法。

【請求項4】

第３の光線が第３の角度の範囲で前記ロッドライトガイドの外に回折して前記スラブライトガイドに入るのに効果的であるように、前記第３の光線を前記ロッドライトガイドの第３の回折格子へ入れるよう、前記イルミネータを制御するステップ、を更に備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項5】

第４の光線が第４の角度の範囲で前記ロッドライトガイドの外に回折して前記スラブライトガイドに入るのに効果的であるように、前記第４の光線を前記ロッドライトガイドの第４の回折格子へ入れるよう、前記イルミネータを制御するステップ、を更に備える、
請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記スラブライトガイドは、前記第１の角度の範囲、前記第２の角度の範囲、前記第３の角度の範囲及び前記第４の角度の範囲の合計に等しい視野を有する前記仮想画像を生成するように構成される、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の角度の範囲は約−６０度から−３０度であり、前記第２の角度の範囲は約−３０度から０度であり、前記第３の角度の範囲は約０度から３０度であり、前記第４の角度の範囲は約３０度から６０度である、
請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記スラブライトガイドは、約１２０度の視野を有する前記仮想画像を生成するように構成される、
請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記第３の回折格子は、前記回折された第１の光線及び前記回折された第２の光線を前記スラブライトガイドの外に投影させて、前記仮想画像を生成させるように構成される、
請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の回折格子は、前記第２の回折格子の第２の空間周波数と異なる第１の空間周波数を有し、該第１の空間周波数は、前記第１の回折格子に、前記回折された第１の光線を前記第１の角度の範囲で投影させ、前記第２の空間周波数は、前記第２の回折格子に、前記回折された第２の光線を前記第２の角度の範囲で投影させる、
請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記スラブライトガイドは、前記回折された第１の光線及び前記回折された第２の光線の各々の一部分を反射し、別の部分を伝送するように構成される部分反射鏡とともに構成される、
請求項１に記載の方法。

【請求項12】

１つ以上のプロセッサによる実行に応答して、該１つ以上のプロセッサに：
仮想画像に対応するデータを受信するステップと；
第１の光線を第１の角度の範囲でロッドライトガイドの外に回折してスラブライトガイドに入れるのに効果的であるように、前記第１の光線を前記ロッドライトガイドの第１の回折格子へ入れるよう、イルミネータを制御するステップと；
第２の光線を第２の角度の範囲で前記ロッドライトガイドの外に回折して前記スラブライトガイドに入れるのに効果的であるように、前記第２の光線を前記ロッドライトガイドの第２の回折格子へ入れるよう、前記イルミネータを制御するステップであって、前記第１の回折格子は、前記ロッドライトガイドの第１の面上にあり、前記ロッドライトガイドの前記第１の面上の第２の回折格子と実質的に平行であり、前記スラブライトガイドは、前記第１の回折格子及び前記第２の回折格子に概ね直交するよう第３の回折格子が浮き出しにされ、前記スラブライトガイドは前記仮想画像を生成するよう構成される、ステップと；
を具備する動作を実行させる、コンピュータプログラム。

【請求項13】

前記スラブライトガイドは、前記第１の角度の範囲と前記第２の角度の範囲の合計に等しい視野を有する前記仮想画像を生成するように構成される、
請求項１２に記載のコンピュータプログラム。

【請求項14】

前記第１の角度の範囲は、前記第２の角度の範囲と異なる、
請求項１２に記載のコンピュータプログラム。

【請求項15】

前記動作は、第３の光線が第３の角度の範囲で前記ロッドライトガイドの外に回折して前記スラブライトガイドに入るのに効果的であるように、前記第３の光線を前記ロッドライトガイドの第３の回折格子へ入れるよう、前記イルミネータを制御するステップ、を更に備える、
請求項１２に記載のコンピュータプログラム。

【請求項16】

前記動作は、第４の光線が第４の角度の範囲で前記ロッドライトガイドの外に回折して前記スラブライトガイドに入るのに効果的であるように、前記第４の光線を前記ロッドライトガイドの第４の回折格子へ入れるよう、前記イルミネータを制御するステップ、を更に備える、
請求項１５に記載のコンピュータプログラム。

【請求項17】

前記スラブライトガイドは、前記第１の角度の範囲、前記第２の角度の範囲、前記第３の角度の範囲及び前記第４の角度の範囲の合計に等しい視野を有する前記仮想画像を生成するように構成される、
請求項１６に記載のコンピュータプログラム。

【請求項18】

前記第１の角度の範囲は約−６０度から−３０度であり、前記第２の角度の範囲は約−３０度から０度であり、前記第３の角度の範囲は約０度から３０度であり、前記第４の角度の範囲は約３０度から６０度である、
請求項１６に記載のコンピュータプログラム。

【請求項19】

前記第３の回折格子は、前記回折された第１の光線及び前記回折された第２の光線を前記スラブライトガイドの外に投影させて、前記仮想画像を生成させるように構成される、
請求項１２に記載のコンピュータプログラム。

【請求項20】

前記第１の回折格子は、前記第２の回折格子の第２の空間周波数と異なる第１の空間周波数を有し、該第１の空間周波数は、前記第１の回折格子に、前記回折された第１の光線を前記第１の角度の範囲で投影させ、前記第２の空間周波数は、前記第２の回折格子に、前記回折された第２の光線を前記第２の角度の範囲で投影させる、
請求項１２に記載のコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本発明は、広視野の仮想画像プロジェクタに関する。
仮想画像は、ビデオプロジェクタを、格子が浮き出しにされたライトガイドに向けて、ライトガイドの表面から仮想画像を投影することによって、作成され得る。眼鏡が仮想画像プロジェクタを含むことが可能であり、仮想画像をその眼鏡の着用者の目の前に投影する。仮想画像プロジェクタは、眼鏡に配置するには十分に小さいが、典型的には狭視野の仮想画像を投影する。

【発明の概要】

【0002】

本明細書は、広視野の仮想画像プロジェクタを実装するための技術及び装置を説明する。広視野の仮想画像プロジェクタは、少なくとも第１の回折格子と、該第１の回折格子と概ね平行の第２の回折格子とが浮き出しにされた、ロッド（rod）ライトガイドを含む。第１の回折格子は、第１の光線を受信し、第１の回折光線を、ロッドライトガイドから第１の角度の範囲で投影するように構成される。第２の回折格子は、第２の光線を受信し、第２の回折光線をロッドライトガイドから第２の角度の範囲で投影する。仮想画像プロジェクタは更にスラブライトガイドを含む。スラブライトガイドは、第１の回折光線及び第２の回折光線を受信し、第１の回折光線及び第２の回折光線を、当該スラブライトガイドの外へ回折して、広視野の仮想画像を生成するように構成される。

【0003】

この発明の概要の欄における記載は、下記の発明を実施するための形態において更に説明される簡略化された概念を簡略化された形式で紹介するために提供される。この発明の概要における記載は、特許請求に係る主題の主要な特徴を特定するようには意図されておらず、また特許請求に係る主題の範囲を決定する際に用いられるようにも意図されていない。
広視野の仮想画像プロジェクタを実装するための技術及び装置の実施形態は、図面との関連で説明される。図面を通して、同じ番号を使用して類似の機能又は構成要素を示す。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】広視野の仮想画像プロジェクタを実装することができる例示の環境を示す図である。

【図2】単一の回折格子が浮き出しにされた例示のライトガイドを示す図である。

【図3】単一の回折格子が浮き出しにされたライトガイドの視野の例を示す図である。

【図4】仮想画像プロジェクタのロッドライトガイドのより詳細な例を示す図である。

【図5】仮想画像プロジェクタのロッドライトガイド及びスラブライトガイドのより詳細な例を示す図である。

【図6】仮想画像プロジェクタのスラブライトガイドのより詳細な例を示す図である。

【図7】広視野の仮想画像プロジェクタを制御する例示の方法を示す図である。

【図8】広視野の仮想画像プロジェクタの技術を実装することができる例示のデバイスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

＜概要＞
仮想画像は、ビデオプロジェクタを、格子が浮き出しにされたライトガイドに向けて、ライトガイドの表面から仮想画像を投影することによって、作成され得る。眼鏡が仮想画像プロジェクタを含むことが可能であり、仮想画像をその眼鏡の着用者の目の前に投影する。典型的な仮想画像プロジェクタは、眼鏡に配置するには十分に小さいが、仮想画像をわずか３０度の水平視野で投影する。

【0006】

この明細書では、広視野の仮想画像プロジェクタを実装するための技術及び装置を説明する。広視野の仮想画像プロジェクタは、少なくとも第１の回折格子と該第１の回折格子と概ね平行の第２の回折格子とが浮き出しにされたロッドライトガイドを含む。第１の回折格子は、第１の光線を受信し、第１の回折光線をロッドライトガイドから第１の角度の範囲で投影する。第２の回折格子は、第２の光線を受信し、第２の回折光線をロッドライトガイドから第２の角度の範囲で投影する。仮想画像プロジェクタは更にスラブライトガイドを含む。スラブライトガイドは、第１の回折光線及び第２の回折光線を受信して、第１の回折光線及び第２の回折光線を当該スラブライトガイドの外へと回折して、広視野の仮想画像を生成するように構成される。

【0007】

一部の実施形態において、仮想画像プロジェクタは、眼鏡と結合されて該眼鏡のレンズの前に広視野の仮想画像を生成し、これにより、眼鏡のレンズを通して見る眼鏡の着用者が、仮想画像を見る。

【0008】

＜例示の環境＞
図１は、広視野の仮想画像プロジェクタ（ここでは「仮想画像プロジェクタ」）を実装することができる例示の環境１００の図である。環境１００を、仮想画像ディスプレイデバイス１０２において実装することができる。仮想画像ディスプレイデバイス１０２は、限定ではなく例として、頭部装着型ディスプレイデバイス１０４又はフラットパネル型ディスプレイデバイス１０６として図示されている。頭部装着型ディスプレイデバイス１０４は、眼鏡、サングラス、ゴーグル又は任意の他のタイプの頭部装着型ディスプレイデバイスを含むことができる。フラットパネル型ディスプレイデバイス１０６は、テレビジョン、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、モバイルコンピューティングデバイス又はタブレットコンピューティングデバイスのような、仮想、３次元（３Ｄ）及び／又はマルチビュー画像を生成することができる任意のタイプのフラットパネルのディスプレイデバイスを含み得る。

【0009】

仮想画像ディスプレイデバイス１０２は、プロセッサ１０８及びコンピュータ読取可能媒体１１０を含み、コンピュータ読取可能媒体１１０は、メモリ媒体１１２及び記憶媒体１１４を含む。コンピュータ読取可能媒体１１０は、コントローラ１１６も含む。コントローラ１１６をどのように実装及び使用するかは、多様であり、以下で検討される方法の一部として説明される。

【0010】

仮想画像ディスプレイデバイス１０２は、仮想画像プロジェクタ１１８も含み、該仮想画像プロジェクタ１１８を、コントローラ１１６によって制御して広視野の仮想画像を生成することができる。デバイス１０２が頭部装着型ディスプレイデバイス１０４として実装されるとき、仮想画像プロジェクタ１１８を制御して、本明細書では「ビューア」と呼ばれる頭部装着型ディスプレイデバイスの着用者が見ることができる、広視野の仮想画像を生成することができる。例えば仮想画像プロジェクタ１１８は、眼鏡のレンズに結合されて、非常に遠くの物体の仮想画像を直接ビューアの目の前に生成し、これにより、ビューアの目のレンズを、無限又はほぼ無限の焦点距離に対して調整させて、物体に焦点を合わせる。仮想画像プロジェクタ１１８は、ビューアが頭部装着型ディスプレイデバイス１０４のレンズを通して見るときに外部の物体も仮想画像も見ることができるように、少なくとも部分的に透明であってよい。加えて、仮想画像プロジェクタ１１８は、一部の実施形態では、眼鏡を着用しているユーザが気づくことなく眼鏡のレンズに適合するよう、十分に小さいものとすることができる。

【0011】

一部の場合において、仮想画像プロジェクタ１１８を、２つのプロジェクタとして実装して、ビューアのそれぞれの目の前で仮想画像を生成することができる。２つのプロジェクタを使用するとき、各仮想画像プロジェクタ１１８は、ビューアの右目と左目が同じ時に同じ画像を受信するように、同じ仮想画像を同時に投影することができる。あるいは、プロジェクタは、ビューアが立体画像（例えば３次元画像）を受信するように、わずかに異なる画像を同時に投影してもよい。しかしながら、この議論の目的のために、仮想画像プロジェクタ１１８を、単一の仮想画像を生成する単一のプロジェクタとして説明することにする。

【0012】

仮想画像プロジェクタ１１８は、イルミネータ１２０、ロッドライトガイド１２２及びスラブライトガイド１２４を含む。一部の実施形態において、ロッドライトガイド１２２及びスラブライトガイド１２４は、全内部反射によって光を伝達する多面体の導波管である。ロッドライトガイド１２２の長さは、スラブライトガイド１２４の長さと概ね等しい。しかしながら、スラブライトガイド１２４の高さは、ロッドライトガイド１２２の高さよりもかなり高い。しかしながら、ロッドライトガイド１２２及びスラブライトガイド１２４は、いずれの具体的なサイズ又は形状にも限定されないことが認識されよう。

【0013】

イルミネータ１２０は、赤色レーザ、緑色レーザ及び青色レーザを含むことができる。赤、緑、青のレーザは、低電力のダイオードレーザや任意の他の適切なレーザのような半導体レーザであってよい。赤、緑、青のレーザは、コントローラ１１６によって独立にバイアスされ、調整され得る。イルミネータ１２０は、レーザのそれぞれからのモノクロの発光をマージして、光のビーム又は光の線を形成するように構成される、マージ光学素子（merging optics）も含んでよい。本明細書で説明されるとき、「光線（light ray）」という用語は、イルミネータ１２０によって放出される光の「ビーム」又は光の「線」を説明するのに使用されることがある。

【0014】

図２は、単一の回折格子が浮き出しにされたライトガイド２０２の例２００を図示している。この例において、ライトガイド２０２の端面２０４は、イルミネータ２０６に隣接して位置しており、光線２０８をイルミネータ２０６から受信するように構成される。光線２０８は、ライトガイド２０２を通過して、反対の端面２１０へ進み、ここでリダイレクト光学素子（redirection optic）２１２に当たる。リダイレクト光学素子２１２は、鏡又は屈折構造として実装されることができ、光線がライトガイド２０２へ入る角度を変化させるように構成される。この例において、リダイレクト光学素子２１２は、光線２０８を、全内部反射の臨界角よりも大きな角度でライトガイド２０２へ戻すように反射する。リダイレクト光学素子２１２で反射した後、光線２０８は、全内部反射によって反対の端面２１０から離れるよう伝播する。しかしながら、光線２０８が回折格子２１４に当たる度に、光線２０８の一部は、ライトガイド２０２の外に回折されて、平行な回折光線２１６を形成する。

【0015】

ライトガイド２０２は、水平面において狭視野の回折光線を投影する。というのも、このライトガイド２０２には単一の回折格子が備えられているためである。例えば単一の回折格子２１４が浮き出しにされた視野のライトガイド２０２の例３００を図示している図３を検討する。図３では、第１の光線３０２は、回折格子２１４に当たると、この光線が臨界角を越える場合に、ライトガイド２０２を出る。臨界角は約４５度である。加えて、７５度より大きい角度で伝播している第２の光線３０４も、回折格子２１４に当たるとき、ライトガイド２０２を出ることがある。ライトガイド２０２の単一の回折格子２１４が光線を投影する角度の範囲は、したがって約３０度である。この角度の範囲は、概ねライトガイド２０２の視野に等しい。よって、様々な実施形態によると、ロッドライトガイド１２２は、仮想画像プロジェクタ１１８が水平方向において広視野の仮想画像を生成するのを可能にする、少なくとも２つの回折格子を用いて構成される。

【0016】

図４は、仮想画像プロジェクタ１１８のロッドライトガイド１２２の詳細な例を図示している。この例において、ロッドライトガイド１２２は、回折格子４０２、４０４、４０６及び４０８が浮き出しにされている。しかしながら、ロッドライトガイド１２２は、４つの異なる回折格子より少ない又は多くの格子が浮き出しにされてもよいことが認識されよう。一実施形態において、例えばロッドライトガイド１２２には２つの回折格子が浮き出しにされる。格子４０２、４０４、４０６及び４０８は、概ね相互に平行に方向づけられており、それぞれロッドライトガイド１２２の端面４１８の４１０、４１２、４１４及び４１６においてイルミネータ１２０（図示せず）から別個の光線を受信するようにそれぞれ構成される。ある実施形態において、ロッドライトガイド１２２は単一のロッドライトガイドである（例えば一片のガラス（glass））。例えば回折格子４０２、４０４、４０６及び４０８を単一のロッドライトガイド上に浮き出しにすることができる。あるいは、ロッドライトガイド１２２は、並べて重ねられた複数のロッドライトガイドを含んでもよく、この場合、各ロッドに異なる回折格子が浮き出しにされる。例えば回折格子４０２が浮き出しにされたロッドライトガイドを、回折格子４０４が浮き出しにされたロッドライトガイドの隣に並べることができる。

【0017】

格子４０２、４０４、４０６及び４０８の各々は、図２に図示されるライトガイド２０２の回折格子２１４と同様に動作する。例えば端面４１８の４１０において受信される光線は、ロッドライトガイド１２２を通過して反対の端面４２０へと進み、ここで、第１のリダイレクト光学素子（図示せず）に当たる。図２のリダイレクト光学素子２１２と同様に、第１のリダイレクト光学素子を、反射鏡又は反射構造として実装することができ、該第１のリダイレクト光学素子は、光線がロッドライトガイド１２２に入る角度を変化させるように構成される。この例において、第１のリダイレクト光学素子は、全内部反射の臨界角よりも大きい角度で、光線を反射してロッドライトガイド１２２へ戻す。第１のリダイレクト光学素子で反射した後、光線は、全内部反射によって反対の端面４２０から離れるように伝播する。光線は、回折格子４０２が浮き出しにされた面及び回折格子４０２の反対の面で反射しつつ、ロッドライトガイド１２２の横に平行に進む。しかしながら、光線が回折格子４０２に当たる度に、光線の一部がロッドライトガイド１２２の外に回折されて、図２に示されるような平行の回折光線を形成する。同様に、４１２、４１４又は４１６で入った光線が、それぞれ回折格子４０４、４０６又は４０８とそれぞれ当たる度に、光線の一部がロッドライトガイド１２２の外に回折されて、図２に示されるような平行の回折光線を形成する。

【0018】

一部の実施形態において、仮想画像プロジェクタ１１８は、第２のリダイレクト光学素子（図示せず）も含み、該第２のリダイレクト光学素子は、回折格子が浮き出しにされたロッドライトガイド１２２の表面をオーバレイする。第２のリダイレクト光学素子は、ロッドライトガイド１２２へ戻ってロッドライトガイド１２２の回折格子の反対の面から出るように、回折光線を反射する。格子４０２、４０４、４０６及び４０８は弱いので、これらの格子が、ロッドライトガイド１２２に戻るように反射された回折光線を変えることはないことに留意されたい。以下でより詳細に説明されるように、第２のリダイレクト光学素子は、回折光線をスラブライトガイド１２４へと方向づける。

【0019】

様々な実施形態によると、回折格子４０２、４０４、４０６及び４０８の空間周波数は異なるので、各回折格子から投影される回折光線は、異なる角度の範囲で投影される。この例において、格子４０８は、回折光線を、面法線に対して３０度と６０度の間の角度の範囲で投影するのに十分短いピッチを有する。これに対して、格子４０２は、回折光線を−６０度と−３０度との間の角度の範囲で投影するのに十分長いピッチを有する。同様に、格子４０６は、回折光線を０度と３０度との間の角度の範囲で投影するように構成され、格子４０４は、回折光線を−３０度と０度との間の角度の範囲で投影するように構成される。異なる角度の範囲を一緒に組み合わせて、水平方向において広い視野を形成する。図４では、例えば各回折格子は、光を３０度に等しい角度の範囲で投影する。したがって、４つの回折格子を使用することにより、合計の角度の範囲は、１２０度に等しくなる。これは、ロッドライトガイド１２２が、光を、水平方向において１２０度に等しい広視野で投影するのを可能にする。諸実施形態において、範囲は、全ての不連続性を排除するよう重複してもよい。

【0020】

一部の実施形態において、広視野の仮想画像を生成するために、ロッドライトガイド１２２からの出力がスラブライトガイド１２４に入る。図５は、仮想画像ディスプレイデバイス１０２のロッドライトガイド１２２とスラブライトガイド１２４のより詳細な例を図示している。ある実施形態において、ロッドライトガイド１２２とスラブライトガイド１２４は、一片のガラスであってよい。しかしながら、他の実施形態では、ロッドライトガイド１２２及びスラブライトガイド１２４はそれぞれ別個のライトガイドである。図５に図示されるように、ロッドライトガイド１２２の長さは、スラブライトガイド１２４の長さに概ね等しい。しかしながら、スラブライトガイド１２４の高さは、ロッドライトガイド１２２の高さよりかなり高い。この例において、ロッドライトガイド１２２の回折格子の反対の面は、スラブライトガイド１２４の入力面の方に向けられている。スラブライトガイド１２４には、ロッドライトガイド１２２の回折格子４０２、４０４、４０６及び４０８に対して概ね直交する回折格子５０２が浮き出しにされている。上述のように、第２のリダイレクト光学素子５０４は、ロッドライトガイド１２２からの回折光線をスラブライトガイド１２４へと反射するように構成される。第２のリダイレクト光学素子５０４は、図５では部分的に切り取られているが、第２のリダイレクト光学素子５０４は、ロッドライトガイド１２２の長さ全体に作用することが認識されよう。スラブライトガイド１２４は、回折光線をロッドライトガイド１２２から受信し、広視野の仮想画像を形成するよう光線を投影する。

【0021】

スラブライトガイド１２４は、ロッドライトガイド１２２からの光を、この光が第２のリダイレクト光学素子５０４で反射された後に、全て受け取るように十分に薄いことに留意されたい。しかしながら、ロッドライトガイド１２２のいずれか１つの格子からの光は、スラブのピューピル（pupil）を部分的にしか満たさない。したがって、光線がスラブライトガイド１２４に入ると、これらの光線は、回折格子５０２と断続的に対話するので、その回折格子を、間隔を置いて照らす。一部の実施形態では、したがって、スラブライトガイド１２４は更に、部分反射鏡５０６として構成される。この例において、部分反射鏡５０６は、回折格子５０２が浮き出しにされた面と概ね平行のスラブライトガイド１２４の平面へ挿入される。部分反射鏡５０６は、該部分反射鏡と接触した各光線の一部分を反射し、別の部分は伝送するように構成される。

【0022】

各光線の一部分を反射し、別の部分は伝送することによって、部分反射鏡５０６は、単一の光線を複数の光線へと変化させて、スラブライトガイド１２４によって投影される光が、確実にその表面にわたって均一になるようにする。例えばスラブライトガイド１２４の別のビューを図示している図６を検討する。この例では、スラブライトガイド１２４に入った光線６０２が、６０４において部分反射鏡５０６に当たる。これが起こると、部分反射鏡５０６は、光線６０２の一部を、光線６０６として、回折格子５０２が浮き出しにされた面に向けて反射し、光線６０２の別の部分を、光線６０８として、回折格子５０２と反対の面に向けて送る。その後、光線６０６が回折格子５０２に接触すると、光線６０６の一部が、回折光線６１０としてスラブライトガイド１２４から投影される。このプロセスは継続し、光線が部分反射鏡５０６に当たる度に、その一部分が反射され、別の部分が伝送される。したがって、図６によって図示されるように、部分反射鏡５０６は、スラブライトガイド１２４が、１つの光線を複数の光線に変えて、広視野の仮想画像を投影するのを可能にする。

【0023】

＜例示の方法＞
図７は、仮想画像プロジェクタを制御して広視野の仮想画像を生成する、例示の方法７００を示すフロー図である。ブロック７０２において、仮想画像に対応するデータ（例えば映画又はテレビ番組に対応するビデオデータ）を受信する。例えばコントローラ１１６（図１）は、仮想画像に対応するデータを受信する。

【0024】

ブロック７０４において、第１の光線を第１の角度の範囲でロッドライトガイドの外へ回折してスラブライトガイドに入れて、広視野の仮想画像を生成するのに効果的であるように、イルミネータを制御して第１の光線をロッドライトガイドの第１の回折格子に入れる。例えばコントローラ１１６は、第１の光線を第１の角度の範囲でロッドライトガイド１２２の外に回折してスラブライトガイド１２４に入れて、広範囲の仮想画像を生成するのに効果的であるように、イルミネータ１２０を制御して、第１の光線をロッドライトガイド１２２の第１の回折格子４０２（図５）へ入れる。

【0025】

ブロック７０６では、第２の光線を第２の角度の範囲でロッドライトガイドの外へ回折してスラブライトガイドに入れて、広視野の仮想画像を生成するのに効果的であるように、イルミネータを制御して、第２の光線をロッドライトガイドの第２の回折格子に入れる。例えばコントローラ１１６は、第２の光線を第２の角度の範囲でロッドライトガイド１２２の外に回折してスラブライトガイド１２４に入れ、広範囲の仮想画像を生成するのに効果的であるように、イルミネータ１２０を制御して、第２の光線をロッドライトガイド１２２の第２の回折格子４０４（図５）へ入れる。様々な実施形態において、仮想画像の広い視野は、第１の角度の範囲と第２の角度の範囲の合計に等しい。

【0026】

＜例示のデバイス＞
図８は、図１〜図７に関して前述したような、広視野の仮想画像プロジェクタを可能にする技術を実装する任意のタイプのクライアント、サーバ及び／又はディスプレイデバイスとして実装可能な例示のデバイス８００の様々な構成要素を図示している。諸実施形態において、デバイス８００を、有線及び／又は無線のデバイス、頭部装着型ディスプレイデバイス（例えば眼鏡、サングラス等）、フラットパネル型ディスプレイの形式として、テレビジョンクライアントデバイス（例えばテレビジョンセットトップボックス、デジタルビデオレコーダ（ＤＶＲ）等）、消費者デバイス、コンピュータデバイス、サーバデバイス、ポータブルコンピュータデバイス、ユーザデバイス、通信デバイス、ビデオ処理及び／又はレンダリングデバイス、アプライアンスデバイス、ゲームデバイス、電気デバイスの１つ又は組合せとして及び／又は別のタイプのデバイスとして実装することができる。デバイス８００を、デバイスが、ユーザ、ソフトウェア、ファームウェア及び／又はデバイスの組合せを含む論理デバイスを記述するように、デバイスを操作するビューア（例えば人又はユーザ）及び／又はエンティティと関連付けてもよい。

【0027】

デバイス８００は、デバイスデータ８０４（例えば受信したデータ、受信中のデータ、放送用にスケジュールされたデータ、データのデータパケット等）の有線及び／又は無線通信を可能にする通信デバイス８０２を含む。デバイスデータ８０４又は他のデバイスコンテンツは、デバイスの構成設定、デバイスに格納されたメディアコンテンツ及び／又はデバイスのユーザに関連付けられた情報を含むことができる。デバイス８００に格納されるメディアコンテンツは、任意のタイプのオーディオ、ビデオ及び／又は画像データを含むことができる。デバイス８００は、ユーザ選択可能な入力、メッセージ、音楽、テレビメディアコンテンツ、記録されたビデオコンテンツ及び任意の他のタイプのオーディオ、ビデオ及び／又は任意のコンテンツ及び／又はデータソースから受信した画像データのような、任意のタイプのデータ、メディアコンテンツ及び／又は入力を受信することができる１つ若しくは複数のデータ入力部を含む。

【0028】

デバイス８００は、通信インタフェース８０８も含み、該通信インタフェース８０８を、シリアル及び／又はパラレルインタフェース、無線インタフェース、任意のタイプのネットワークインタフェース、モデムのうちのいずれか１つ若しくは複数として、及び任意の他のタイプの通信インタフェースとして実装することができる。通信インタフェース８０８は、デバイス８００と通信ネットワークとの間の接続及び／又は通信リンクを提供し、この接続及び／又は通信リンクによって、他の電気デバイス、コンピューティングデバイス及び通信デバイスがデータをデバイス８００に通信する。

【0029】

デバイス８００は、１つ又は複数のプロセッサ８１０（例えばマイクロプロセッサ、コントローラ等のいずれか）を含み、１つ又は複数のプロセッサ８１０は、様々なコンピュータ実行可能命令を処理して、デバイス８００の動作を制御し、広視野の仮想画像プロジェクタを実装するための技術を可能にする。あるいはまた、デバイス８００は、ハードウェア、ファームウェア、システムオンチップ（ＳｏＣ）、あるいは８１２で一般に特定される処理及び制御回路と関連して実装される固定の論理回路、とのうちのいずれか１つ又は組合せにより実装され得る。図示されていないが、デバイス８００は、該デバイス内の様々な構成要素を結合するシステムバス又はデータ伝送システムを含むことができる。システムバスは、メモリバス若しくはメモリコントローラ、周辺バス、ユニバーサルシリアルバス及び／又は様々なバスアーキテクチャのいずれかを用いるプロセッサ若しくはローカルバスのような、異なるバス構造のいずれか１つ又は組合せを含むことができる。

【0030】

デバイス８００は、持続的及び／又は非一時的データ記憶を可能にする１つ又は複数のメモリデバイスのような、コンピュータ読取可能記憶媒体８１４も含み、このような媒体の例には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（例えば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のいずれか１つ又は複数）及びディスク記憶デバイスが含まれる。ディスク記憶デバイスは、ハードディスクドライブ、記録可能及び／若しくは書き込み可能コンパクトディスク（ＣＤ）、任意のタイプのデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）等のような、任意のタイプの磁気又は光記憶媒体として実装され得る。デバイス８００は、大容量記憶媒体デバイス８１６も含むことができる。

【0031】

コンピュータ読取可能記憶媒体８１４は、デバイスデータ８０４並びに様々なデバイスアプリケーション８１８及びデバイス８００の動作態様に関する任意の他のタイプの情報及び／又はデータを格納するデータ記憶機構を提供する。例えばオペレーティングシステム８２０を、コンピュータアプリケーションとして、コンピュータ読取可能記憶媒体８１４により保持し、プロセッサ８１０において実行することができる。デバイスアプリケーション８１８は、任意の形式の制御アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、信号処理及び制御モジュール、特定のデバイスにネイティブのコード、特定のデバイス用のハードウェア抽象化レイヤ等のような任意の形式のデバイスマネージャを含んでよい。

【0032】

デバイスアプリケーション８１８は、広視野の仮想画像プロジェクタを使用するか有効にする技術を実装する、全てのシステムコンポーネント又はモジュールも含む。この例では、デバイスアプリケーション８１８は、広視野の仮想画像プロジェクタを制御するためのコントローラ１１６を含むことができる。

【0033】

＜結論＞
本明細書は、広視野の仮想画像プロジェクタを実装するための様々な装置及び技術を説明している。本発明は、構造的特徴及び／又は方法論的動作に特有の言語で説明されているが、特許請求の範囲において定義される本発明は、必ずしも、説明された具体的な特徴又は動作に限定されないことを理解されたい。むしろ、具体的な特徴及び動作は、特許請求に係る発明を実装する例示の形式として開示される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】