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特開2024-139652反射コーティングを有するガイドを備えるディスプレイデバイス
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024139652
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】反射コーティングを有するガイドを備えるディスプレイデバイス
(51)【国際特許分類】
G02B 27/02 20060101AFI20241002BHJP
【ＦＩ】
G02B27/02 Z
【審査請求】有
【請求項の数】25
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023127592
(22)【出願日】2023-08-04
(31)【優先権主張番号】18/126,667
(32)【優先日】2023-03-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】519146787
【氏名又は名称】ツー－シックス デラウェア インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＩＩ－ＶＩ Ｄｅｌａｗａｒｅ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(72)【発明者】
【氏名】ドミトリー・イアズィコフ
(72)【発明者】
【氏名】ゲイリー・エル・ヘリット
(72)【発明者】
【氏名】ジョヴァンニ・バルバロッサ
(72)【発明者】
【氏名】クリストフ・グレイナー
(72)【発明者】
【氏名】トニー・マーティン
(72)【発明者】
【氏名】スコット・アール・カークパトリック
(72)【発明者】
【氏名】ブラッド・ポンド
【テーマコード（参考）】
2H199
【Ｆターム（参考）】
2H199CA12
2H199CA24
2H199CA25
2H199CA30
2H199CA50
2H199CA66
2H199CA67
2H199CA82
2H199CA85
(57)【要約】
【課題】屈折率界面と反射コーティングとの組合せを使用することによって、１つまたは複数のイメージ源から観察者に光線を伝播させるガイドを備えるディスプレイデバイスを提供すること。
【解決手段】ディスプレイデバイスが、ガイド、後面コーティング、前面コーティング、入力カプラ、出力カプラ、およびイメージ源を含み得る。ガイドは、ガイド前面と、ガイド前面とは反対側のガイド後面とを含み得る。後面コーティングはガイド後面をライニングし得、第１の波長帯の光線を反射し得る。前面コーティングは、ガイド前面をライニングし得、第２の波長帯の光線を反射し得る。イメージ源は、ガイドに向かって光線を放射し得る。入力カプラは、イメージ源によって放射された光線を受け取り、光線をガイド内にカップリングし得る。出力カプラは、ガイド後面とガイド前面との間でガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った光線をガイド前面から放射し得る。
【選択図】図１
【解決手段】ディスプレイデバイスが、ガイド、後面コーティング、前面コーティング、入力カプラ、出力カプラ、およびイメージ源を含み得る。ガイドは、ガイド前面と、ガイド前面とは反対側のガイド後面とを含み得る。後面コーティングはガイド後面をライニングし得、第１の波長帯の光線を反射し得る。前面コーティングは、ガイド前面をライニングし得、第２の波長帯の光線を反射し得る。イメージ源は、ガイドに向かって光線を放射し得る。入力カプラは、イメージ源によって放射された光線を受け取り、光線をガイド内にカップリングし得る。出力カプラは、ガイド後面とガイド前面との間でガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った光線をガイド前面から放射し得る。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガイド前面と、前記ガイド前面とは反対側のガイド後面とを備えるガイドと、
前記ガイド後面に沿い、第１の波長帯の光線を反射するように構成された後面コーティングと、
前記ガイド前面に沿い、第２の波長帯の光線を反射するように構成された前面コーティングと
を備えるデバイスであって、
前記前面コーティングおよび前記後面コーティングは、前記ガイド内を伝播する光を閉じ込める、
デバイス。
前記ガイド後面に沿い、第１の波長帯の光線を反射するように構成された後面コーティングと、
前記ガイド前面に沿い、第２の波長帯の光線を反射するように構成された前面コーティングと
を備えるデバイスであって、
前記前面コーティングおよび前記後面コーティングは、前記ガイド内を伝播する光を閉じ込める、
デバイス。
【請求項2】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記ガイドに向かって光線を放射するように構成されたイメージ源と、
前記イメージ源によって放射された前記光線を受け取り、前記光線を前記ガイド内にカップリングするように構成された入力カプラと、
前記ガイド後面と前記ガイド前面との間で前記ガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った前記光線を前記ガイド前面から放射するように構成された出力カプラと
を備えるデバイス。
前記ガイドに向かって光線を放射するように構成されたイメージ源と、
前記イメージ源によって放射された前記光線を受け取り、前記光線を前記ガイド内にカップリングするように構成された入力カプラと、
前記ガイド後面と前記ガイド前面との間で前記ガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った前記光線を前記ガイド前面から放射するように構成された出力カプラと
を備えるデバイス。
【請求項3】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記ガイドは、第１の角度範囲内の前記光線の第１の部分を内部反射する屈折率界面を提供し、
前記後面コーティングおよび前記前面コーティングは、第２の角度範囲内の前記光線の第２の部分に内部反射を提供するように協働する、
デバイス。
前記ガイドは、第１の角度範囲内の前記光線の第１の部分を内部反射する屈折率界面を提供し、
前記後面コーティングおよび前記前面コーティングは、第２の角度範囲内の前記光線の第２の部分に内部反射を提供するように協働する、
デバイス。
【請求項4】
請求項３に記載のデバイスであって、前記第１の角度範囲と前記第２の角度範囲は重なる、デバイス。
【請求項5】
請求項３に記載のデバイスであって、前記第１の角度範囲と、前記第２の角度範囲は重ならない、デバイス。
【請求項6】
請求項３に記載のデバイスであって、前記第２の角度範囲は、前記第１の角度範囲の少なくとも部分的に外側にある、デバイス。
【請求項7】
請求項１に記載のデバイスであって、前記前面コーティングおよび前記後面コーティングは、それぞれ、１つまたは複数の誘電体層を備える、デバイス。
【請求項8】
請求項１に記載のデバイスであって、前記前面コーティングおよび前記後面コーティングは、それぞれ、１つまたは複数の金属層を備える、デバイス。
【請求項9】
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１の波長帯と前記第２の波長帯は重なる、デバイス。
【請求項10】
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１の波長帯と前記第２の波長帯とは実質的に同一である、デバイス。
【請求項11】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記後面コーティングは、前記第１の波長帯を含む第１の複数の重ならない波長帯の光線を反射するように構成され、
前記前面コーティングは、前記第２の波長帯を含む第２の複数の重ならない波長帯の光線を反射するように構成される、
デバイス。
前記後面コーティングは、前記第１の波長帯を含む第１の複数の重ならない波長帯の光線を反射するように構成され、
前記前面コーティングは、前記第２の波長帯を含む第２の複数の重ならない波長帯の光線を反射するように構成される、
デバイス。
【請求項12】
請求項１１に記載のデバイスであって、前記第１の複数の重ならない波長帯の各波長帯は、前記第２の複数の重ならない波長帯の対応する波長帯と実質的に同一である、デバイス。
【請求項13】
請求項１に記載のデバイスであって、
第２のガイド前面と、前記第２のガイド前面とは反対側の第２のガイド後面とを備える第２のガイドと、
前記第２のガイド後面に沿い、第３の波長帯の光線を反射するように構成された第２の後面コーティングと、
前記第２のガイド前面に沿い、第４の波長帯の光線を反射するように構成された第２の前面コーティングと、
前記第２のガイドに向かって光線を放射するように構成された第２のイメージ源と、
前記第２のイメージ源によって放射された前記光線を受け取り、前記光線を前記第２のガイド内にカップリングするように構成された第２の入力カプラと、
前記第２のガイド後面と前記第２のガイド前面との間で前記第２のガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った前記光線を前記第２のガイド前面から放射するように構成された第２の出力カプラと
を備えるデバイス。
第２のガイド前面と、前記第２のガイド前面とは反対側の第２のガイド後面とを備える第２のガイドと、
前記第２のガイド後面に沿い、第３の波長帯の光線を反射するように構成された第２の後面コーティングと、
前記第２のガイド前面に沿い、第４の波長帯の光線を反射するように構成された第２の前面コーティングと、
前記第２のガイドに向かって光線を放射するように構成された第２のイメージ源と、
前記第２のイメージ源によって放射された前記光線を受け取り、前記光線を前記第２のガイド内にカップリングするように構成された第２の入力カプラと、
前記第２のガイド後面と前記第２のガイド前面との間で前記第２のガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った前記光線を前記第２のガイド前面から放射するように構成された第２の出力カプラと
を備えるデバイス。
【請求項14】
請求項１３に記載のデバイスであって、フレームを備え、前記フレームは、
前記ガイドの第１の端部に近接する第１のアームと、
前記第２のガイドの第１の端部に近接する第２のアームと、
前記ガイドの第２の端部と、前記第２のガイドの第２の端部との間のブリッジと
を含む、デバイス。
前記ガイドの第１の端部に近接する第１のアームと、
前記第２のガイドの第１の端部に近接する第２のアームと、
前記ガイドの第２の端部と、前記第２のガイドの第２の端部との間のブリッジと
を含む、デバイス。
【請求項15】
請求項１３に記載のデバイスであって、
前記第２のガイド後面は前記ガイド前面の上に配置され、
前記第２の入力カプラは、前記第２のガイド後面と前記ガイド前面との間に配置され、
前記出力カプラは、前記第２のガイド後面と前記ガイド前面との間に配置される、
デバイス。
前記第２のガイド後面は前記ガイド前面の上に配置され、
前記第２の入力カプラは、前記第２のガイド後面と前記ガイド前面との間に配置され、
前記出力カプラは、前記第２のガイド後面と前記ガイド前面との間に配置される、
デバイス。
【請求項16】
請求項１５に記載のデバイスであって、前記第２のガイド後面と前記ガイド前面との間にエアギャップを備える、デバイス。
【請求項17】
請求項１３に記載のデバイスであって、
第３のガイド前面と、前記第３のガイド前面とは反対側の第３のガイド後面とを備える第３のガイドと、
前記第３のガイド後面に沿い、第５の波長帯の光線を反射するように構成された第３の後面コーティングと、
前記第３のガイド前面に沿い、第６の波長帯の光線を反射するように構成された第３の前面コーティングと、
前記第２のガイドに向かって光線を放射するように構成された第３のイメージ源と、
前記第２のイメージ源によって放射された前記光線を受け取り、前記光線を前記第３のガイド内にカップリングするように構成された第３の入力カプラと、
前記第３のガイド後面と前記第３の前記ガイド前面との間で前記第３のガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った前記光線を前記第３のガイド前面から放射するように構成された第３の出力カプラと
を備えるデバイス。
第３のガイド前面と、前記第３のガイド前面とは反対側の第３のガイド後面とを備える第３のガイドと、
前記第３のガイド後面に沿い、第５の波長帯の光線を反射するように構成された第３の後面コーティングと、
前記第３のガイド前面に沿い、第６の波長帯の光線を反射するように構成された第３の前面コーティングと、
前記第２のガイドに向かって光線を放射するように構成された第３のイメージ源と、
前記第２のイメージ源によって放射された前記光線を受け取り、前記光線を前記第３のガイド内にカップリングするように構成された第３の入力カプラと、
前記第３のガイド後面と前記第３の前記ガイド前面との間で前記第３のガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った前記光線を前記第３のガイド前面から放射するように構成された第３の出力カプラと
を備えるデバイス。
【請求項18】
請求項１７に記載のデバイスであって、
前記第１の波長帯および前記第２の波長帯は赤色波長帯に対応し、
前記第３の波長帯および前記第４の波長帯は緑色波長帯に対応し、
前記第５の波長帯および前記第６の波長帯は青色波長帯に対応する、
デバイス。
前記第１の波長帯および前記第２の波長帯は赤色波長帯に対応し、
前記第３の波長帯および前記第４の波長帯は緑色波長帯に対応し、
前記第５の波長帯および前記第６の波長帯は青色波長帯に対応する、
デバイス。
【請求項19】
請求項１７に記載のデバイスであって、イメージングデバイスを備え、前記イメージングデバイスは、前記イメージ源、前記第２のイメージ源、および、前記第３のイメージ源を含む、デバイス。
【請求項20】
請求項１に記載のデバイスであって、
前記前面コーティングは、第３の波長帯の光が前記前面コーティングを通過することを可能にし、
前記後面コーティングは、第４の波長帯の光が前記後面コーティングを通過することを可能にする、
デバイス。
前記前面コーティングは、第３の波長帯の光が前記前面コーティングを通過することを可能にし、
前記後面コーティングは、第４の波長帯の光が前記後面コーティングを通過することを可能にする、
デバイス。
【請求項21】
イメージ源から光線を放射するステップと、
前面コーティングを有するガイド前面と、後面コーティングを有するガイド後面とを備えるガイド内に、前記イメージ源からの前記光線をカップリングするステップと、
前記ガイド前面および前記ガイド後面の屈折率界面に基づいて、前記ガイド前面と前記ガイド後面との間で前記光線の第１の部分を反射するステップと、
前記前面コーティングおよび前記後面コーティングの共通反射波長帯に基づいて、前記前面コーティングと前記後面コーティングとの間で前記光線の第２の部分を反射するステップと、
前記光線の前記第１の部分および前記第２の部分を前記ガイド前面からアウトカップリングするステップと
を含む方法。
前面コーティングを有するガイド前面と、後面コーティングを有するガイド後面とを備えるガイド内に、前記イメージ源からの前記光線をカップリングするステップと、
前記ガイド前面および前記ガイド後面の屈折率界面に基づいて、前記ガイド前面と前記ガイド後面との間で前記光線の第１の部分を反射するステップと、
前記前面コーティングおよび前記後面コーティングの共通反射波長帯に基づいて、前記前面コーティングと前記後面コーティングとの間で前記光線の第２の部分を反射するステップと、
前記光線の前記第１の部分および前記第２の部分を前記ガイド前面からアウトカップリングするステップと
を含む方法。
【請求項22】
請求項２１に記載の方法であって、
前記光線の前記第１の部分を反射する前記ステップは、第１の角度範囲内の光線を反射するステップを含み、
前記光線の前記第２の部分を反射する前記ステップは、第２の角度範囲内の光線を反射するステップを含む、
方法。
前記光線の前記第１の部分を反射する前記ステップは、第１の角度範囲内の光線を反射するステップを含み、
前記光線の前記第２の部分を反射する前記ステップは、第２の角度範囲内の光線を反射するステップを含む、
方法。
【請求項23】
請求項２１に記載の方法であって、
前記光線の前記第１の部分を反射する前記ステップは、第１の角度範囲内の光線を反射するステップを含み、
前記光線の前記第２の部分を反射する前記ステップは、前記第１の角度範囲と重なる第２の角度範囲内の光線を反射するステップを含む、
方法。
前記光線の前記第１の部分を反射する前記ステップは、第１の角度範囲内の光線を反射するステップを含み、
前記光線の前記第２の部分を反射する前記ステップは、前記第１の角度範囲と重なる第２の角度範囲内の光線を反射するステップを含む、
方法。
【請求項24】
請求項２１に記載の方法であって、
前記光線の前記第１の部分を反射する前記ステップは、第１の角度範囲内の光線を内部反射するステップを含み、
前記光線の前記第２の部分を反射する前記ステップは、前記第１の角度範囲と重ならない第２の角度範囲内の光線を内部反射するステップを含む、
方法。
前記光線の前記第１の部分を反射する前記ステップは、第１の角度範囲内の光線を内部反射するステップを含み、
前記光線の前記第２の部分を反射する前記ステップは、前記第１の角度範囲と重ならない第２の角度範囲内の光線を内部反射するステップを含む、
方法。
【請求項25】
請求項２１に記載の方法であって、
第２のイメージ源から第２の光線を放射するステップと、
第２の前面コーティングを有する第２のガイド前面と、第２の後面コーティングを有する第２のガイド後面とを備える第２のガイド内に前記第２の光線をカップリングするステップと、
前記第２のガイド前面および前記第２のガイド後面の屈折率界面に基づいて、前記第２のガイド前面と前記第２のガイド後面との間で前記第２の光線の第１の部分を反射するステップと、
前記第２の前面コーティングおよび前記第２の後面コーティングの共通反射波長帯に基づいて、前記第２の前面コーティングと前記第２の後面コーティングとの間で前記第２の光線の第２の部分を反射するステップと、
前記第２の光線の前記第１の部分および前記第２の部分を前記第２のガイド前面からアウトカップリングするステップと
を含む方法。
第２のイメージ源から第２の光線を放射するステップと、
第２の前面コーティングを有する第２のガイド前面と、第２の後面コーティングを有する第２のガイド後面とを備える第２のガイド内に前記第２の光線をカップリングするステップと、
前記第２のガイド前面および前記第２のガイド後面の屈折率界面に基づいて、前記第２のガイド前面と前記第２のガイド後面との間で前記第２の光線の第１の部分を反射するステップと、
前記第２の前面コーティングおよび前記第２の後面コーティングの共通反射波長帯に基づいて、前記第２の前面コーティングと前記第２の後面コーティングとの間で前記第２の光線の第２の部分を反射するステップと、
前記第２の光線の前記第１の部分および前記第２の部分を前記第２のガイド前面からアウトカップリングするステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]いくつかの拡張現実感（ＡＲ）デバイス、複合現実感（ＭＲ）デバイス、およびバーチャルリアリティ（ＶＲ）デバイスは、以下では集合的に「ガイド」と呼ばれる、ライトガイドまたは導波路を利用する視覚ディスプレイを備える。
【背景技術】
【0002】
そのような視覚ディスプレイは一般に、光をガイド内にカップリングし、ガイドの内部全反射（ＴＩＲ）を使用してそのような光をガイドに沿って別の位置に伝播させ、光をガイドからユーザにアウトカップリングする。ガイド内の閉じ込めはＴＩＲに基づくので、ガイドを実装するために使用される材料の屈折率が、ガイドの性能特性に影響を及ぼす。すなわち、より高い屈折率の材料は、光がガイド内を伝播する角度の範囲がより広く、それにより、より広い視野（ＦＯＶ）または広い生成イメージを実現する。さらに、ＡＲ、ＭＲ、およびＶＲデバイスを越える適用は、他の波長または波長範囲の光がガイドを通過することを可能にしながら、一定の波長または波長範囲の光のガイド内の閉じ込めからの恩恵を受け得る。
【0003】
[0002]しかしながら、高屈折率材料（たとえば、２より大きい屈折率を有する材料）は一般に、より低い屈折率を有する材料よりもコストが高い。したがって、高屈折率材料は一般に、一般消費者向けのＡＲデバイス、ＭＲデバイス、および／またはＶＲデバイスにとって法外にコストが高い。さらに、ガイドは、ＴＩＲ効果によって光が閉じ込められ得る角度範囲が本質的に限定される。
【発明の概要】
【0004】
[0003]屈折率界面と反射コーティングとの組合せを使用することによって、１つまたは複数のイメージ源から観察者に光線を伝播させるガイドを備えるディスプレイデバイスが、図のうちの少なくとも１つに関連して図示および／または説明され、特許請求の範囲でより完全に示される。反射コーティングは、屈折率界面を補足し、光線がガイドを通じて伝播する角度を増加させ得る。このようにして、ディスプレイデバイスは、その他の方法で低屈折率材料から形成されたガイドで可能なものよりも広い視野（ＦＯＶ）または広い生成イメージを実現し得る。
【0005】
[0004]本開示のこれらおよび他の利点、態様、および新規な特徴、ならびに本開示の図示される実施形態の詳細が、以下の説明および図面からより完全に理解されるであろう。
[0005]添付の図面と共に行われる以下の詳細な説明を参照しながら、本開示の様々な特徴および利点がより容易に理解され得、同様の参照番号は同様の構造的要素を示す。
[0005]添付の図面と共に行われる以下の詳細な説明を参照しながら、本開示の様々な特徴および利点がより容易に理解され得、同様の参照番号は同様の構造的要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】[0006]ディスプレイデバイスを備えるコンピューティングデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
[0016]以下の論考は、ディスプレイデバイスの様々な例、およびそのようなディスプレイデバイスを備えるコンピューティングデバイスの様々な例を提供する。そのような例は非限定的なものであり、添付の特許請求の範囲は開示される特定の例に限定されるべきではない。以下の議論では、「例」および「たとえば」という用語は非限定的なものである。
【0008】
[0017]図は構成の一般的な方式を示し、説明ならびに周知の特徴および技法の詳細は、本開示を不必要に曖昧にするのを避けるために省略されることがある。さらに、図面の図の要素は、必ずしも原寸通りではない。たとえば、本開示で論じられる例の理解を向上させる助けとなるように、図の要素の一部の寸法が、他の要素に比べて誇張されることがある。異なる図の同一の参照番号は同一の要素を表す。
【0009】
[0018]「および／または」という用語は、「および／または」で結び付けられたリスト内の項目のうちの任意の１つまたは複数を意味する。一例として、「ｘおよび／またはｙ」は３つの要素集合｛（ｘ），（ｙ），（ｘ，ｙ）｝の任意の要素を意味する。別の例として、「ｘ、ｙ、および／またはｚ」は、７つの要素集合｛（ｘ），（ｙ），（ｚ），（ｘ，ｙ），（ｘ，ｚ），（ｙ，ｚ），（ｘ，ｙ，ｚ）｝の任意の要素を意味する。
【0010】
[0019]「含む」および／または「備える」（”ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ，” ”ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ，” ”ｉｎｃｌｕｄｅｓ，”ａｎｄ／ｏｒ”ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”）という用語は、「オープンエンド型」の用語であり、記載の特徴の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴の存在または追加を除外しない。
【0011】
[0020]「第１」、「第２」などの用語は、本明細書では様々な要素を説明するために使用されることがあり、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためだけに用いられる。したがって、たとえば、本開示の教示から逸脱することなく、本開示で論じられる第１の要素は第２の要素と呼ばれることがある。
【0012】
[0021]別段の指定がない限り、「カップリングされる」という用語は、互いに直に接触する２つの要素を記述し、あるいは１つまたは複数の他の要素によって間接的に接続された２つの要素を記述するために使用されることがある。たとえば、要素Ａが要素Ｂにカップリングされる場合、要素Ａは要素Ｂと直に接触していることがあり、または介在要素Ｃによって要素Ｂに間接的に接続されることがある。同様に、「の上に（ｏｖｅｒ）」または「上に（ｏｎ）」という用語は、互いに直に接触する２つの要素を記述し、あるいは１つまたは複数の他の要素によって間接的に接続された２つの要素を記述するために使用されることがある。
【0013】
[0022]本開示の態様は、ディスプレイデバイスまたは別のデバイスを対象とする。そのようなデバイスは、ガイド、後面コーティング、前面コーティング、入力カプラ、出力カプラ、およびイメージ源を備え得る。ガイドは、ガイド前面と、ガイド前面とは反対側のガイド後面とを備える。後面コーティングは、ガイド後面をライニングまたはコーティングし得、第１の波長帯の光線を反射し得る。前面コーティングは、ガイド前面をライニングまたはコーティングし得、第２の波長帯の光線を反射し得る。イメージ源は、ガイドに向かって光線を放射し得る。入力カプラは、イメージ源によって放射された光線を受け取り、光線をガイド内にカップリングし得る。出力カプラは、ガイド後面とガイド前面との間でガイドに沿って伝播した光線を受け取り、受け取った光線をガイド前面から放射し得る。ディスプレイデバイスまたは他のデバイスのいくつかの実施形態は、光をガイド内にカップリングするための他の技法を利用し得る。たとえば、そのようなデバイスは、ガイド内部に光源を配置し、光をガイドの縁部内にカップリングし、プリズムを使用して光をガイド内にカップリングし得る。逆に、ディスプレイデバイスまたは他のデバイスのいくつかの実施形態は、光をガイドの外に、かつ／またはセンサにカップリングするための他の技法を利用し得る。たとえば、そのようなデバイスは、ガイド内部にセンサを配置し、光をガイドの縁部の外にカップリングし、またはプリズムを使用して光をガイドの外にカップリングし得る。
【0014】
[0023]本開示のさらなる態様は、ディスプレイデバイスまたは別のデバイスの方法を対象とする。方法は、イメージ源から光線を放射するステップと、前面コーティングを有するガイド前面と、後面コーティングを有するガイド後面とを備えるガイド内に、イメージ源からの光線をカップリングするステップとを含み得る。方法はまた、ガイド前面およびガイド後面の屈折率界面に基づいて、ガイド前面とガイド後面との間で光線の第１の部分を反射するステップと、前面コーティングおよび後面コーティングの共通反射波長帯に基づいて、前面コーティングと後面コーティングとの間で光線の第２の部分を反射するステップとを含み得る。さらに、方法は、光線の第１の部分および第２の部分をガイド前面からアウトカップリングするステップを含み得る。ディスプレイデバイスまたは他のデバイスのいくつかの例示的方法は、光をガイド内にカップリングするための他の技法を利用し得る。たとえば、そのような方法は、ガイド内部に光源を配置するステップ、光をガイドの縁部内にカップリングするステップ、またはプリズムを使用して光をガイド内にカップリングするステップを含み得る。逆に、ディスプレイデバイスまたは別のデバイスのいくつかの例示的方法は、光をガイドの外に、かつ／またはセンサにカップリングするための他の技法を利用し得る。たとえば、そのような方法は、ガイド内部にセンサを配置するステップ、光をガイドの縁部の外にカップリングするステップ、またはプリズムを使用して光をガイドの外にカップリングするステップを含み得る。
【0015】
[0024]図１を参照すると、コンピューティングデバイス１００のブロック図が示されている。コンピューティングデバイス１００は、１つまたは複数のプロセッサ１１０、１つまたは複数の記憶デバイス１２０、ディスプレイデバイス１３０、および様々な入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１５０を含み得る。様々な実施形態では、コンピューティングデバイス１００は、拡張現実感（ＡＲ）デバイス、複合現実感（ＭＲ）デバイス、バーチャルリアリティ（ＶＲ）デバイス、または何らかの他のコンピューティングデバイス形状因子として実装され得る。
【0016】
[0025]コンピューティングデバイス１００は、プロセッサ１１０、記憶デバイス１２０、ディスプレイデバイス１３０、およびＩ／Ｏデバイス１５０を互いに動作可能にカップリングするバスおよび／または他の相互接続を含み得る。プロセッサ１１０は、命令を実行し、そのような命令を実行した結果として、データを操作し、コンピューティングデバイス１００の他の構成要素の動作を制御するように構成され得る。この目的で、プロセッサ１１０は、様々なベンダから入手可能な、たとえばｘ８６プロセッサ、ＡＲＭプロセッサなどの汎用プロセッサを含み得る。しかしながら、プロセッサ１１０はまた、特定用途向けプロセッサならびに／あるいは他のアナログおよび／またはデジタル論理回路を使用して実装され得る。
【0017】
[0026]記憶デバイス１２０は、１つまたは複数の揮発性記憶デバイス、ならびに／あるいは１つまたは複数の不揮発性記憶デバイスを含み得る。一般には、記憶デバイス１２０はソフトウェアおよび／またはファームウェア命令を記憶し得、ソフトウェアおよび／またはファームウェア命令はプロセッサ１１０によって実行され得る。記憶デバイス１２０は、命令を実行したことに応答して、プロセッサ１１０がアクセスし、修正し、あるいは動作し得る様々なタイプのデータを記憶し得る。この目的で、記憶デバイス１２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイス、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）デバイス、ソリッドステートデバイス（ＳＳＤ）ドライブ、フラッシュメモリデバイスなどを含み得る。いくつかの実施形態では、記憶デバイス１２０のうちの１つまたは複数のデバイスが、１つまたは複数のプロセッサ１１０と統合され得る。
【0018】
[0027]ディスプレイデバイス１３０は、イメージおよび／または他の視覚出力を提示するために光線を放射し得る。具体的には、ディスプレイデバイス１３０は、プロセッサ１１０が命令を実行したことに応答してそのような光線を放射し得る。以下でより詳細に説明されるように、ディスプレイデバイス１３０は、イメージ源からの光線がそれに沿ってディスプレイデバイス１３０の前面に伝播するガイドを含み得る。
【0019】
[0028]他のＩ／Ｏデバイス１５０は、ユーザまたは別のデバイス（たとえば、別のコンピューティングデバイス、ネットワーキングデバイスなど）がコンピューティングデバイス１００と相互作用することを可能にするデバイスを提供し得る。たとえば、Ｉ／Ｏデバイス１５０は、それを介して人がコンピューティングデバイス１００と相互作用し得るボタン、タッチスクリーン、キーボード、マイクロフォン、オーディオスピーカなどを含み得る。Ｉ／Ｏデバイス１５０はまた、コンピューティングデバイス１００が他のコンピューティングデバイスおよび／またはネットワーキングデバイスと通信することを可能にするネットワークインターフェースをも含み得る。この目的で、ネットワーキングインターフェースは、イーサネット（ＩＥＥＥ８０２．３）インターフェースなどのワイヤードネットワーキングインターフェース、ＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１）インターフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ＩＥＥＥ８０２．１５．１）インターフェースなどのワイヤレスネットワーキングインターフェース、セルラインターフェース（ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＬＴＥなど）などの無線またはモバイルインターフェース、ならびに／あるいはコンピューティングデバイス１００と別のコンピューティングデバイスおよび／またはネットワーキングデバイスとの間の通信リンクを提供することのできる何らかの他のタイプのネットワーキングインターフェースを含み得る。
【0020】
[0029]上記は、コンピューティングデバイス１００の態様を説明するものである。しかしながら、コンピューティングデバイス１００の実際の実装には著しい変化があり得る。たとえば、コンピューティングデバイス１００のヘッドセット実装は、コンピューティングデバイス１００のスマートフォン実装とは非常に異なる構成要素を使用し得、非常に異なるアーキテクチャを有し得る。そのような違いに関わらず、それでもなお、コンピューティングデバイスは、様々な機能を実装するためにソフトウェアおよび／またはファームウェア命令を実行するプロセッサを一般に含む。したがって、コンピューティングデバイス１００の前述の態様は、限定的な観点から提示されるものではなく、全体的に例示的な観点から提示される。
【0021】
[0030]本開示のいくつかの態様は、ＡＲデバイス、ＭＲデバイス、またはＶＲデバイスとして実装されるコンピューティングデバイスにとって特に有用であり得る。本開示のいくつかの態様は、光投影または光受信のためのガイドまたは光輸送層を利用し得るセルフォン、コンピュータモニタ、タブレット、または他のデバイスのディスプレイデバイスにとっても有益であり得る。しかしながら、本開示は、態様が、様々なコンピューティングデバイスの膨大なアレイ、コンピューティングプラットフォーム、および／または他の環境にわたって有用性を見い出すことを想定し、添付の特許請求の範囲で見出され得るような何らかの制限を越える特定のコンピューティングデバイス、コンピューティングプラットフォーム、および／または環境に本開示の範囲を限定することは意図されない。
【0022】
[0031]次に図２Ａを参照すると、ディスプレイデバイス２００が示されている。ディスプレイデバイス２００は、図１のディスプレイデバイス１３０を実装するのに適していることがある。ディスプレイデバイス２００は、イメージ源２１０、ガイド２２０、入力カプラ２３１、出力カプラ２３２、後面反射コーティング２４１、および前面反射コーティング２４２を備え得る。イメージ源２１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイス、ｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ（ＬＣｏＳ）デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス、量子ドットデバイス、干渉変調器デバイス、または他のイメージ生成デバイスを含み得る。
【0023】
[0032]ガイド２２０は、ガイド後面２２１と、ガイド後面２２１とは反対側のガイド前面２２２と、ガイド後面２２１とガイド前面２２２との間のガイド側壁２２３とを画定する１つまたは複数の誘電体層を備え得る。ガイド２２０は、ガイド後面２２１に沿った入力カプラ２３１と、ガイド前面２２２に沿った出力カプラ２３２とをさらに含み得る。
【0024】
[0033]ガイド２２０は、ガイド後面２２１に沿った後面反射コーティング２４１と、ガイド前面２２２に沿った前面反射コーティング２４２とを含み得る。イメージ源２１０によって放射される光または他の電磁光線２１１が入力カプラ２３１と位置合せされるように、イメージ源２１０がガイド後面２２１の下または後方に配置され得る。
【0025】
[0034]ガイド後面２２１、ガイド前面２２２、およびそれぞれのコーティング２４１、２４２は、光線２１１をガイド２２０内に閉じ込め、閉じ込めた光線２１１を入力カプラ２３１から出力カプラ２３２に送るように協働し得る。様々な実施形態では、ガイド２２０がモードの離散的なセットまたはモードの連続体の伝播を支持するように、ガイド２２０を形成する１つまたは複数の誘電体層の厚さが定義され得る。
【0026】
[0035]入力カプラ２３１は、ガイド後面２２１に沿って配置され得る。入力カプラ２３１は、イメージ源２１０によって放射された光線２１１がガイド後面２２１を介してガイド２２０に進入することを可能にするように構築され得る。いくつかの実施形態では、入力カプラ２３１は、ガイド２２０の他の側面および／または表面（たとえば、ガイド側壁２２３）に沿って配置され、ガイド２２０のそのような側面と位置合せされたイメージ源によって放射された光線２１１を受け取り得る。逆に、出力カプラ２３２はガイド前面２２２に沿って配置され得る。出力カプラ２３２は、光線２１１がガイド前面２２２を介してガイド２２０を出ていくことを可能にするように構築され得る。いくつかの実施形態では、出力カプラ２３２は、ガイド２２０の他の側面および／または表面（たとえば、ガイド側壁２２３）に沿って配置され、光線２１１がガイド２２０のそのような側面を介して出ていくことを可能にし得る。
【0027】
[0036]カプラ２３１、２３２は、プリズムカプラ、回折カプラ、メタサーフェスカプラ、または当技術分野で周知の他のタイプの光カプラであり得る。カプラ２３１、２３２は、ガイド２２０の１つまたは複数の層内に埋め込まれ、ガイド２２０の１つまたは複数の層内にエッチングされ、あるいはガイド前面２２２、ガイド後面２２１、またはガイド側壁２２３上に取り付けられ得る。したがって、ガイド２２０は、ガイド前面２２２からの光線２１１のアウトカップリングを実現し得る。
【0028】
[0037]単一の入力カプラ２３１および単一の出力カプラ２３２と共に示したが、ディスプレイデバイス２００は、複数の入力カプラ２３１および／または出力カプラ２３２を含み、したがって複数のインカップリングおよび／またはアウトカップリング領域をガイド２２０に設け得る。さらに、出力カプラ２３２は、複数のアウトカップリングまたはアンカップリング領域を有するように設計され得る。複数のアウトカップリングまたはアンカップリング領域は、たとえば、ガイド２２０内のいくつかのバウンスに関して光線をアウトカップリングすることによってアウトカップリングエリアの空間範囲を拡張するのに有用であり得る。
【0029】
[0038]明快のために、図２Ａは、イメージ源２１０によって生成された単一の光線２１１を示す。しかしながら、様々な実施形態では、イメージ源２１０は、一定の視野（ＦＯＶ）内のいくつかの光線２１１を生成し得る。さらに、イメージ源２１０は複数の波長の光線２１１を生成し得る。
【0030】
[0039]出力カプラ２３２は、ガイド２２０を通過する周囲の環境からの光線（たとえば、外部世界からの光線）との干渉を最小限に抑えるように設計され得る。以下では、そのような光線は世界光２８０と呼ばれる。具体的には、適切な格子ピッチを選び、および／または出力カプラ２３２の屈折率コントラストを低減することにより、世界光２８０と干渉することなく、または明らかに干渉することなく、出力カプラ２３２が配置され得る。出力カプラ２３２は、ガイド前面２２２の大部分をカバーするように延在し得、または図示されるようにガイド２２０の離散的エリアに閉じ込められ得る。
【0031】
[0040]カプラ２３１、２３２が同一の周期を有する回折格子カプラとして実装される場合、ディスプレイデバイス２００によって放射された光線２１１は、回折格子分散によるひずみをほとんど受けず、または全く受けないはずである。しかしながら、入力カプラ２３１の周期が出力カプラ２３２の周期とは異なる場合、光線２１１は、カプラ２３１、２３２の不整合分散のためにイメージひずみを受け得る。同様に、入力カプラ２３１がプリズムカプラとして実装され、出力カプラ２３２が格子カプラとして実装され、またはその逆として実装される場合、ディスプレイデバイス２００によって放射される、得られる信号は、カプラ２３１、２３２の不整合分散のためにイメージひずみを受け得る。したがって、ディスプレイデバイス２００は、そのようなひずみを補償する、ガイド２２０内に埋め込まれた光学素子などの他の素子を含み得る。さらに、プロセッサ１１０によって実行され、イメージ源２１０を駆動するために使用されるソフトウェアが、そのようなひずみを補償するように、イメージ源２１０によって放射される光線２１１を変更し得る。
【0032】
[0041]ＭＲデバイスおよびＶＲデバイスについて、ディスプレイデバイス２００は一般に、別のイメージ源からの光線を観察者２９０に提供する懸念なしに、イメージ源２１０によって生成された光線を観察者２９０に提供する。たとえば、ＭＲデバイスまたはＶＲデバイスのディスプレイデバイス２００は、観察者２９０に世界光２８０を提供しないことがある。したがって、そのようなデバイスについてのディスプレイデバイス２００は、世界光２８０がガイド後面２２１を通過して、ガイド前面２２２から観察者２９０に進むことを可能にする必要はない。したがって、そのようなデバイスの反射コーティング２４１、２４２はそれぞれ、任意の広い反射波長帯（たとえば、可視光波長帯全体）を有し得る。
【0033】
[0042]逆に、ＡＲデバイスでは、ディスプレイデバイス２００は、イメージ源２１０から放射された光線を観察者２９０に提供するだけでなく、観察者２９０に世界光２８０も提供し得る。そのようなＡＲデバイスでは、反射コーティング２４１、２４２が可視光波長帯の一部に及び、一般には、世界光２８０がガイド後面２２１を通じてガイド前面２２２の外に出て、観察者２９０まで進むことを可能にし得る。このようにして、観察者２９０は、イメージ源２１０と周囲の環境の両方から光線を同時に観察し得る。世界光透過はＭＲデバイスおよび／またはＶＲデバイスにとって不可欠ではないことがあるが、ＭＲおよび／またはＶＲデバイスのいくつかの実施形態についてのディスプレイデバイス２００の反射コーティング２４１、２４２は、ＡＲデバイスと同様に可視光波長帯範囲の一部に同様に及び得る。
【0034】
[0043]たとえば、反射コーティング２４１、２４２は、緑色（Ｇ）波長帯にわたって高反射（低透過）を有し、イメージ源２１０および入力カプラ２３１によって生成される動作角度範囲を有するように設計され得る。さらに、反射コーティング２４１、２４２は、他の可視光波長帯にわたって高透過を有するように設計され得る。そのような反射率のために、反射コーティング２４１、２４２は一般に、周囲の環境からの世界光２８０がガイド２２０を通過して観察者２９０まで進むと共に、緑色（Ｇ）波長帯の光線がイメージ源２１０から観察者２９０まで伝播することを可能にし得る。
【0035】
[0044]図２Ｂのグラフは、コーティング２４１、２４２のそのような反射率を示す。緑色（Ｇ）波長帯、コーティング反射帯についての示される値、およびグラフの反射／透過値は単に例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲に具体的に存在しない限り、本開示を限定するものではない。様々な実施形態では、コーティング２４１、２４２は、イメージ源２１０によって放射される緑色（Ｇ）波長帯光線の可能なバッチ間変動および／または温度変動を補償し得る。同様に、コーティング２４１、２４２の反射率波長帯は、可能な温度シフトと、コーティング２４１、２４２に対する光線の入射角の変化とを補償し得る。
【0036】
[0045]様々な実施形態では、コーティング２４１、２４２が同様に実装される。したがって、コーティング２４１、２４２は、同一または実質的に同一の反射波長帯を提供し、したがってコーティング２４１、２４２の反射波長帯内の光線２１１を伝播させるように協働する。いくつかの実施形態では、コーティング２４１、２４２は、異なる反射波長帯を提供し得る。そのような実施形態では、コーティング２４１、２４２は、共通波長帯（たとえば、重なる２つの波長帯の部分）内の光線２１１を伝播させるように協調し得る。
【0037】
[0046]様々な実施形態では、コーティング２４１、２４２は、異なる屈折率の誘電体材料および／または金属材料の交互層を備え得る。たとえば、コーティング２４１、２４２は、高屈折率材料と低屈折率材料との交互層を備え得る。そのような実施形態では、高屈折率材料は、酸化タンタル、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどから選択され得る。低屈折率材料は、エポキシ、酸化アルミニウム、酸化シリコンなどから選択され得る。
【0038】
[0047]交互層の構造は、対応する波長の光が反射されるためのおよそ一定の波長の層の厚さを交互層が有する反射構造をコーティング２４２、２４２に与え得る。たとえば、着目した領域は、反射される波長の４分の１の層の厚さを有する４分の１波長スタックを備え得る。そのような実施形態では、領域の幅を削減するために、層タイプのうちの１つ（たとえば、高屈折率材料層または低屈折率材料層）が４分の１波長の約１．５倍以上の層の厚さを提供すると共に、他の層タイプが４分の１波長からわずか４分の１波長の１０分の１以下まで削減された層の厚さを提供し得るように、スタックの層が４分の１波長からシフトされ得る。
【0039】
[0048]高屈折率材料（たとえば、２より大きい屈折率を有する材料）から形成されたガイド２２０は、低屈折率材料から形成されたガイド２２０よりも広い角度範囲で光線を伝播させ得る。より広い視野（ＦＯＶ）をディスプレイデバイス２００に提供するためにより広範な角度範囲が望ましいことがあるが、高屈折率材料は一般に、低屈折率材料よりもコストが高い。さらに、低屈折率材料のいくつかの層からガイド２２０を単に形成するだけでは、構成がガイド２２０を通じて伝播する、より広範な角度範囲を提供しない。
【0040】
[0049]材料６０１の層が図６Ａに示されており、光線が、法線に対して媒体内角度Ａ１で周囲媒体６０３に出る。材料６０１が屈折率Ｎ１を有し、周囲媒体６０３が屈折率Ｎ３を有し、周囲媒体６０３が屈折率Ｎ３を有する場合、屈折率Ｎ２の材料６０２の層が追加される場合、最終出口角Ａ３は変化しない。たとえば図６Ｂを参照されたい。スネルの法則によれば、
Ｎ１＊ｓｉｎ（Ａ１）＝Ｎ２＊ｓｉｎ（Ａ２）＝Ｎ３＊ｓｉｎ（Ａ３）
したがって、ガイド２２０上に低屈折率材料の追加の層を単に積み重ねるだけでは、ディスプレイデバイス２００の視野を向上させないことがある。
Ｎ１＊ｓｉｎ（Ａ１）＝Ｎ２＊ｓｉｎ（Ａ２）＝Ｎ３＊ｓｉｎ（Ａ３）
したがって、ガイド２２０上に低屈折率材料の追加の層を単に積み重ねるだけでは、ディスプレイデバイス２００の視野を向上させないことがある。
【0041】
[0050]したがって、ディスプレイデバイス２００は、屈折率界面のためにガイド２２０によって反射される角度範囲を補足し、または増加させるために、反射コーティング２４１、２４２を備える。図７に示されるように、ガイド２２０の屈折率界面は、光線が内部反射する第１の角度範囲７０１を提供し得る。コーティング２４１、２４２は、第２の角度範囲７０２で光線を内部反射させるように設計され得る。図示されるように、反射コーティング２４１、２４２は、屈折率界面によって提供される第１の角度範囲７０１内に存在しない追加の角度を第２の角度範囲７０２が含むように設計され得る。この目的で、範囲７０１、７０２は別個のものであり、または部分的に重なり得る。正味の結果は、屈折率界面およびコーティング２４１、２４２が光線２１１が内部反射する角度を向上させ、したがってディスプレイデバイス２００により広い視野を提供するように協働することである。
【0042】
[0051]次に図３Ａを参照すると、ディスプレイデバイスの別の実施形態が示されている。ディスプレイデバイス２０１は、図１のディスプレイデバイス１３０を実装するのに適していることがある。図示されるように、ディスプレイデバイス２０１は、イメージ源２１０、ガイド２２０、入力カプラ２３１、出力カプラ２３２、後面反射コーティング２４３、および前面反射コーティング２４４を備え得る。イメージ源２１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイス、ｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ（ＬＣｏＳ）デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス、量子ドットデバイス、干渉変調器デバイス、または他のイメージ生成デバイスを含み得る。
【0043】
[0052]ディスプレイデバイス２０１は、ディスプレイデバイス２００と同様に実装され得る。しかしながら、ディスプレイデバイス２０１のコーティング２４３、２４４は、ディスプレイデバイス２００のコーティング２４３、２４４とは異なる。具体的には、コーティング２４１、２４２の緑色（Ｇ）波長帯に加えて、コーティング２４３、２４４は、赤色（Ｒ）波長帯および青色（Ｂ）波長帯にわたって高反射（低透過）を有するように設計され得る。さらに、反射コーティング２４３、２４４は、他の可視光波長帯にわたって高透過を有するように設計され得る。そのような反射率のために、反射コーティング２４３、２４４は一般に、周囲の環境からの世界光２８０がガイド２２０を通過して観察者２９０まで進むと共に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）波長帯の光線がイメージ源２１０から観察者２９０まで伝播することを可能にし得る。
【0044】
[0053]図３Ｂのグラフは、コーティング２４３、２４４のそのような反射率を示す。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）波長帯、コーティング反射帯についての示される値、およびグラフの反射／透過値は単に例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲に具体的に存在しない限り、本開示を限定するものではない。様々な実施形態では、コーティング２４３、２４４は、イメージ源２１０によって放射される赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および／または青色（Ｂ）波長帯の光線の可能なバッチ間変動および／または温度変動を補償し得る。同様に、コーティング２４３、２４４の反射率波長帯は、可能な温度シフトと、コーティング２４３、２４４に対する光線の入射角の変化とを補償し得る。
【0045】
[0054]次に図４Ａを参照すると、ディスプレイデバイスの別の実施形態が示されている。ディスプレイデバイス２０２は、図１のディスプレイデバイス１３０を実装するのに適していることがある。図示されるように、ディスプレイデバイス２０２は、イメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂ、ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂ、入力カプラ２３１ｒ、２３１ｇ、２３１ｂ、出力カプラ２３２ｒ、２３２ｇ、２３２ｂ、後面反射コーティング２４１ｒ、２４１ｇ、２４１ｂ、および前面反射コーティング２４２ｒ、２４２ｇ、２４２ｂを備え得る。イメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂは、ガイド後面２２１ｒの下または後方に配置され得る。
【0046】
[0055]各ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂは、ディスプレイデバイス２００のガイド２２０と同様に実装され得る。具体的には、各ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂは、それぞれのガイド後面２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂと、それぞれのガイド後面２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂと反対側とはそれぞれのガイド前面２２２ｒ、２２２ｇ、２２２ｂと、それぞれのガイド後面２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂとそれぞれのガイド前面２２２ｒ、２２２ｇ、２２２ｂとの間のそれぞれのガイド側壁２２３ｒ、２２３ｇ、２２３ｂとを有し得る。各ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂは、ガイド後面２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂに沿った入力カプラ２３１ｒ、２３１ｇ、２３１ｂと、ガイド前面２２２ｒ、２２２ｇ、２２２ｂに沿った出力カプラ２３２ｒ、２３２ｇ、２３２ｂとをさらに含み得る。
【0047】
[0056]各ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂは、ガイド後面２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂに沿ったそれぞれの後面反射コーティング２４１ｒ、２４１ｇ、２４１ｂと、ガイド前面２２２ｒ、２２２ｇ、２２２ｂに沿った前面反射コーティング２４２ｒ、２４２ｇ、２４２ｂとを含み得る。イメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂによって放射される光線２１１ｒ、２１１ｇ、２１１ｂがそれぞれの入力カプラ２３１ｒ、２３１ｇ、２３１ｂと位置合せされるように、各イメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂがガイド後面２２１ｒの下または後方に配置され得る。このようにして、光線２１１ｒ、２１１ｂ、２１１ｇは、それぞれのガイド２２０ｒ、２２０ｂ、２２０ｇにインカップリングされ得る。３つの別個のイメージ源として示されているが、いくつかの実施形態でのイメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂは、単一のイメージングデバイスによって提供され得る。
【0048】
[0057]下側のガイドのアウトカップリングされた光線が上側のガイドの出力カプラを通過するように、ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂの出力カプラ２３２ｒ、２３２ｇ、２３２ｂが、互いに垂直方向に位置合せされ得る。具体的には、ガイド２２０ｂがガイド２２０ｇの上に配置され得、ガイド２２０ｂの出力カプラ２３２ｂが、ガイド２２０ｇの出力カプラ２３２ｇの上に配置され得る。さらに、ガイド２２０ｇがガイド２２０ｒの上に配置され得、ガイド２２０ｇの出力カプラ２３２ｇが、ガイド２２０ｒの出力カプラ２３２ｒの上に配置され得る。このようにして、ガイド２２０ｒのアウトカップリングされた光線２１１ｒは、ガイド２２０ｒの上に配置されたガイド２２０ｇ、２２０ｂと、ガイド２２０ｒの上に配置されるそれぞれの出力カプラ２３２ｇ、２３２ｂとを通過し得る。同様にして、ガイド２２０ｇのアウトカップリングされた光線２１１ｇは、ガイド２２０ｇの上に配置されたガイド２２０ｂと、その出力カプラ２３２ｂとを通過し得る。したがって、観察者２９０は、ガイド前面２２２ｂを介してイメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂの光線２１１ｒ、２１１ｇ、２１１ｂを受け取り得る。
【0049】
[0058]ディスプレイデバイス２０２は、イメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂから観察者２９０に光線２１１ｒ、２１１ｂ、２１１ｇを輸送し得る。具体的には、ディスプレイデバイス２０２は、入力カプラ２３１ｒ、２３１ｇ、２３１ｂを介して光線２１１ｒ、２１１ｇ、２１１ｂをそれぞれのガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂ内にカップリングし得る。ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂの内部全反射（ＴＩＲ）、そのコーティングの反射率が組み合わさり、光線２１１ｒ、２１１ｇ、２１１ｂを閉じ込め、入力カプラ２３１ｒ、２３１ｇ、２３１ｂから出力カプラ２３２ｒ、２３２ｇ、２３２ｂに伝播させ得る。次いで出力カプラ２３２ｒ、２３２ｇ、２３２ｂは、そのガイド前面２２２ｒ、２２２ｇ、２２２ｂから観察者２９０に光線２１１ｒ、２１１ｇ、２１１ｂを放射またはアウトカップリングし得る。
【0050】
[0059]図４Ａに示されるように、ディスプレイデバイス２０２は、３つの異なる波長帯（たとえば、赤色、緑色、青色）をサポートし得る。しかしながら、ディスプレイデバイス２０２は、適切な数のガイドを使用することにより、任意の数の波長帯と共に実装され得る。さらに、例示的実施形態では、ガイド２２０ｂは、外部環境（たとえば、空気）とインターフェースするガイド前面２２２ｂを備える。いくつかの実施形態では、エアギャップが各ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂの間に維持され、ガイド前面２２２ｒ、２２２ｇ、２２２ｂとガイド後面２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂとの両方が同一の屈折率を有する媒体（たとえば、空気）とインターフェースすることが保証される。これは、各ガイド２２０ｒ、２２０ｇ、２２０ｂの前面および後面が同一の内部屈折を実現することを保証する。
【0051】
[0060]図４Ｂのグラフは、コーティング２４１ｒ、２４２ｒの反射率を示す。図４Ｃのグラフは、コーティング２４１ｇ、２４２ｇの反射率を示す。図４Ｄのグラフは、コーティング２４１ｂ、２４２ｂの反射率を示す。それぞれの波長帯（たとえば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ））、コーティング反射帯についての示される値、およびグラフの反射／透過値は単に例示的なものに過ぎず、添付の特許請求の範囲に具体的に存在しない限り、本開示を限定するものではない。様々な実施形態では、コーティングは、それぞれのイメージ源２１０ｒ、２１０ｇ、２１０ｂによって放射される光線の波長帯の可能なバッチ間変動および／または温度変動を補償し得る。同様に、コーティング２４１ｒ、２４１ｇ、２４１ｂ、２４２ｒ、２４２ｇ、２４２ｇの反射率波長帯は、可能な温度シフトと、コーティング２４１ｒ、２４１ｇ、２４１ｂ、２４２ｒ、２４２ｇ、２４２ｇに対する光線の入射角の変化とを補償し得る。
【0052】
[0061]次に図５を参照すると、ディスプレイデバイスの別の実施形態が示されている。ディスプレイデバイス２０３は、図１のディスプレイデバイス１３０を実装するのに適していることがある。ディスプレイデバイス２０３は、観察者２９０の第１の目２９０Ｒのための第１のディスプレイデバイス２０３Ｒと、観察者２９０の第２の目２９０Ｌのための第２のディスプレイデバイス２０３Ｌとを備え得る。様々な実施形態では、ディスプレイデバイス２０３は、めがね、バイザ、ヘッドセット、または他のＡＲ／ＭＲ／ＶＲディスプレイデバイス形状因子などのヘッドマウントデバイスとして実装され得る。この目的で、ディスプレイデバイス２０３は、アーム２０７Ｒ、２０７Ｌ、およびブリッジ２０９を有するフレーム２０５を備え得る。アーム２０７Ｒ、２０７Ｌは、ディスプレイデバイス２０３Ｒ、２０３Ｌの外部端に近接して配置され、ブリッジ２０９は、ディスプレイデバイス２０３Ｒ、２０３Ｌの内部端の間に架かり得る。フレーム２０５は、第１のディスプレイデバイス２０３Ｒおよび第２のディスプレイデバイス２０３Ｌを保持し、観察者２９０の顔面に配置し得る。具体的には、観察者２９０は、アーム２０７Ｒ、２０７Ｌを観察者２９０の耳の上に配置し、ブリッジ２０９を観察者２９０の鼻の鼻柱の上に配置して、それぞれ第１のディスプレイデバイス２０３Ｒおよび第２のディスプレイデバイス２０３Ｌを観察者２９０の目２９０Ｒ、２９０Ｌの前に配置する。
【0053】
[0062]図示されるように、各ディスプレイデバイス２０３Ｒ、２０３Ｌは、ディスプレイデバイス２００と同様に実装され得る。すなわち、第１のディスプレイデバイス２０３Ｒは、イメージ源２１０Ｒ、ガイド２２０Ｒ、入力カプラ２３１Ｒ、出力カプラ２３２Ｒ、後面反射コーティング２４１Ｒ、および前面反射コーティング２４２Ｒを備え得る。同様に、第２のディスプレイデバイス２０３Ｌは、イメージ源２１０Ｌ、ガイド２２０Ｌ、入力カプラ２３１Ｌ、出力カプラ２３２Ｌ、後面反射コーティング２４１Ｌ、および前面反射コーティング２４２Ｌを備え得る。
【0054】
[0063]いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス２０３は、たとえば、視線追跡モジュール、３Ｄ感知モジュール、リモートコントローラモジュール、ビデオカメラ、マイクロフォン、および／またはスピーカなどの追加のＡＲ／ＭＲ／ＶＲ構成要素を含み得る。ＡＲの用途では、ディスプレイデバイス２０３Ｒ、２０３Ｌは、世界光２８０がそれぞれのガイド２２０Ｒ、２２０Ｌを通過して観察者２９０の目２９０Ｒ、２９０Ｌまで進むことを可能にするように実装され得る。ＶＲまたはＭＲの用途では、ディスプレイデバイス２０３Ｒ、２０３Ｌは、世界光２８０がそれぞれのガイド２２０Ｒ、２２０Ｌを通過するのを防止するように実装され得る。したがって、コーティング２４１Ｒ、２４１Ｌ、２４２Ｒ、２４２Ｌは、ディスプレイデバイス２００の緑色（Ｇ）波長帯よりも広い高反射率波長帯と共に実装され得る。いくつかの実施形態では、コーティング２４１Ｒ、２４１Ｌ、２４２Ｒ、２４２Ｌの高反射率波長帯は、全可視光波長帯に及び得る。
【0055】
[0064]本開示は、いくつかの例に対する参照を含むが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われ得、均等物に置換され得ることを当業者なら理解されよう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、開示された例に対して修正が行われ得る。たとえば、ディスプレイデバイス２００、２０１、２０２、２０３は、様々な記載の特徴を保有する。追加のディスプレイデバイス実施形態は、ディスプレイデバイス２００、２０１、２０２、２０３の特徴を混合し、整合し、かつ／または組み合わせ得る。したがって、添付の特許請求の範囲が開示される例に限定されず、それぞれの範囲内に含まれるすべての実施形態を包含するものとする。
【符号の説明】
【0056】
１００ コンピューティングデバイス
１１０ プロセッサ
１２０ 記憶デバイス
１３０ ディスプレイデバイス
１５０ 入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス
２００ ディスプレイデバイス
２０１ ディスプレイデバイス
２０２ ディスプレイデバイス
２０３ ディスプレイデバイス
２０５ フレーム
２０７ アーム
２０９ ブリッジ
２１０ イメージ源
２２０ ガイド
２２１ ガイド後面
２２２ ガイド前面
２２３ ガイド側壁
２３１ 入力カプラ
２３２ 出力カプラ
２４１ 後面反射コーティング
２４２ 前面反射コーティング
２４３ 後面反射コーティング
２４４ 前面反射コーティング
２８０ 世界光
２９０ 観察者
６０１ 材料
６０３ 周囲媒体
１１０ プロセッサ
１２０ 記憶デバイス
１３０ ディスプレイデバイス
１５０ 入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス
２００ ディスプレイデバイス
２０１ ディスプレイデバイス
２０２ ディスプレイデバイス
２０３ ディスプレイデバイス
２０５ フレーム
２０７ アーム
２０９ ブリッジ
２１０ イメージ源
２２０ ガイド
２２１ ガイド後面
２２２ ガイド前面
２２３ ガイド側壁
２３１ 入力カプラ
２３２ 出力カプラ
２４１ 後面反射コーティング
２４２ 前面反射コーティング
２４３ 後面反射コーティング
２４４ 前面反射コーティング
２８０ 世界光
２９０ 観察者
６０１ 材料
６０３ 周囲媒体
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【外国語明細書】