特許 7446620 オーバーラップするプロジェクター組立体を有するニアアイディスプレイ

(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】

(24)【登録日】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】オーバーラップするプロジェクター組立体を有するニアアイディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240304BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20240304BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240304BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G09G5/00 550C

G03B21/00 D

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020560356

(86)(22)【出願日】2019-05-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-09-09

(86)【国際出願番号】 IB2019054062

(87)【国際公開番号】W WO2019220386

(87)【国際公開日】2019-11-21

【審査請求日】2022-05-10

(31)【優先権主張番号】62/672,635

(32)【優先日】2018-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/750,269

(32)【優先日】2018-10-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518010049

【氏名又は名称】ルムス エルティーディー．

【氏名又は名称原語表記】Ｌｕｍｕｓ Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】８ Ｐｉｎｃｈａｓ Ｓａｐｉｒ Ｓｔｒｅｅｔ， ７４０３６３１ Ｎｅｓｓ Ｚｉｏｎａ， Ｉｓｒａｅｌ

(74)【代理人】

【識別番号】110003797

【氏名又は名称】弁理士法人清原国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ダンツィガー，ヨチャイ

(72)【発明者】

【氏名】レヴィン，ナアマ

(72)【発明者】

【氏名】マイケルズ，ダニエル

【審査官】山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５４９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９７８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１０２７９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１５－５１８５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２２７７０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０７６８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１２２５１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１，２７／０２

Ｈ０４Ｎ ５／６４

Ｇ０９Ｇ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察者の目に画像を供給するためのディスプレイであって、該ディスプレイは、
（ａ）少なくとも２つのプロジェクター組立体であって、各々プロジェクター組立体は、
（ｉ） １対の平行な外部表面を有する導光光学素子（ＬＯＥ）と、
（ｉｉ） 部分画像を生成する画像プロジェクター配置であって、前記画像プロジェクター配置は前記一対の平行な外部表面からの内反射によって導光光学素子（ＬＯＥ）内で伝播するように、前記画像プロジェクター配置から導光光学素子（ＬＯＥ）の中へ前記部分画像を導入するために配置され、各々のプロジェクター組立体は、導光光学素子（ＬＯＥ）に関係して外結合する配置を含み、観察者の目へ導光光学素子（ＬＯＥ）から前記部分画像を外結合するために構成される、前記画像プロジェクター配置と、
を含み、
ここで、前記プロジェクター組立体の第１のプロジェクター組立体の導光光学素子（ＬＯＥ）は、前記プロジェクター組立体の第２のプロジェクター組立体の導光光学素子（ＬＯＥ）とオーバーラップする関係の中で、前記第１のプロジェクター組立体が画像の第１の部分に対応する第１の部分画像を投影し、また前記第２のプロジェクター組立体は画像の第２の部分に対応する第２の部分画像を投影するように配置され、前記第１の部分画像を構成する複数の光束のうち、前記第１のプロジェクター組立体の第１の画像プロジェクター配置の中心と、前記第１のプロジェクター組立体の導光光学素子（ＬＯＥ）に関係して外結合する配置の中心とを結ぶ線に沿って伝搬する光束と、前記第２の部分画像を構成する複数の光束のうち、前記第２のプロジェクター組立体の第２の画像プロジェクター配置の中心と、前記第２のプロジェクター組立体の導光光学素子（ＬＯＥ）に関係して外結合する配置の中心とを結ぶ線に沿って伝搬する光束とは、異なる角度で伝搬するように構成され、少なくとも２つのプロジェクター組立体が、観察者の目へ画像を表示するために協働するように、画像の前記第１の部分および前記第２の部分の部分的なオーバーラップを有するように構成される、
少なくとも２つのプロジェクター組立体と、
（ｂ）少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置であって、前記制御装置は、少なくとも前記第１のプロジェクター組立体と前記第２のプロジェクター組立体の前記画像プロジェクター配置に対応付けられており、前記第１の画像プロジェクター配置と前記第２の画像プロジェクター配置の少なくとも１つによって投影された選択されたピクセルのピクセル強度を減少するように構成され、前記選択されたピクセルは、画像の認められた均一性を向上させるために、画像の前記第１の部分と前記第２の部分の間での前記部分的なオーバーラップの領域に存在する、
少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置と、
を含み、
前記第２のプロジェクター組立体は、画像の第３の部分に対応する第３の部分画像を生成し、画像の前記第１の部分、前記第２の部分、および前記第３の部分が部分的なオーバーラップを有するように、前記第３の部分画像を前記第２のプロジェクター組立体の導光光学素子（ＬＯＥ）へ導入するために配置される前記第２の画像プロジェクター配置を含み、
ここで前記制御装置は、さらに前記第２の画像プロジェクター配置に関連付けられ、少なくとも１つのプロジェクター組立体の少なくとも１つの画像プロジェクター配置によって投影された、選択されたピクセルのピクセル強度を減少するように構成され、前記選択されたピクセルは、画像の少なくとも２つの部分の間の部分的なオーバーラップの領域である、ディスプレイ。

【請求項2】

前記第１の部分画像と前記第２の部分画像は共通したピクセルのセットを共有し、減少した強度の前記選択されたピクセルが、共通したピクセルの前記セットの部分集合であることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項3】

前記制御装置は、オーバーラップ領域調節入力に反応して、共通のピクセルの前記セットの部分集合の選択を変えることを特徴とする、請求項２に記載のディスプレイ。

【請求項4】

前記オーバーラップ領域調節入力は瞳孔位置センサーに由来することを特徴とする、請求項３に記載のディスプレイ。

【請求項5】

前記オーバーラップ領域調節入力は手動のユーザー入力に由来することを特徴とする、請求項３に記載のディスプレイ。

【請求項6】

前記制御装置は、部分的なオーバーラップの前記領域にわたって第１のプロジェクター配置によって投影された、前記選択されたピクセルの強度を徐々に減少させ、かつ部分的なオーバーラップの前記領域を横切って第２のプロジェクター配置によって投影された、前記選択されたピクセルの強度を徐々に増加させるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項7】

前記少なくとも２つのプロジェクター組立体の前記導光光学素子（ＬＯＥ）が、互いに平行に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項8】

前記少なくとも２つのプロジェクター組立体の前記導光光学素子（ＬＯＥ）が、互いに非平行に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ。

【請求項9】

導光光学素子（ＬＯＥ）は、観察者あるいは観察者の目のまわりに伸長するか、あるいは観察者あるいは観察者の目を部分的に包含するために配置され、
ディスプレイは、さらに、導光光学素子（ＬＯＥ）の端部とともに光学上平滑な移行を形成する、前記導光光学素子（ＬＯＥ）の間の観察者のまわりで配置された１つ以上の屈折率が一致した媒体を含む、
ことを特徴とする、請求項７に記載のディスプレイ。

【請求項10】

観察者の目に画像を供給するためのディスプレイであって、該ディスプレイは、
（ａ）プロジェクター組立体であって、該プロジェクター組立体は、
（ｉ）一対の平行な外部表面を有する導光光学素子（ＬＯＥ）、および相互に平行な反射面の２つの非平行なセットであって、前記導光光学素子（ＬＯＥ）はそれを通って伝播する画像の２Ｄ開口配置のために構成される、導光光学素子（ＬＯＥ）、および前記２つの非平行なセット、
（ｉｉ）画像の少なくとも第１の部分、および画像の少なくとも第２の部分にそれぞれ対応する少なくとも２つの部分画像を生成する、少なくとも２つの画像プロジェクター配置であって、
該少なくとも２つの画像プロジェクター配置は、前記一対の平行な外部表面から内反射によって導光光学素子（ＬＯＥ）内で少なくとも２つの部分画像を異なる角度で伝搬するために、少なくとも２つの部分画像を、導光光学素子（ＬＯＥ）へ導入するために配置される少なくとも２つの画像プロジェクター配置と、
を含み、
該プロジェクター組立体は、導光光学素子（ＬＯＥ）に関連して外結合する配置を含み、導光光学素子（ＬＯＥ）から観察者の目へ部分画像を外結合するために構成され、
第１のプロジェクター組立体と第２のプロジェクター組立体を含む少なくとも２つのプロジェクター組立体が観察者の目へ画像を表示するよう協働するように、画像の前記少なくとも第１の部分と、画像の前記少なくとも第２の部分は、部分的なオーバーラップを有し、
前記２つの部分画像のうちの第１の部分画像を構成する複数の光束のうち、前記第１のプロジェクター組立体の第１の画像プロジェクター配置の中心と、前記第１のプロジェクター組立体の導光光学素子（ＬＯＥ）に関係して外結合する配置の中心とを結ぶ線に沿って伝搬する光束と、前記２つの部分画像のうちの第２の部分画像を構成する複数の光束のうち、前記第２のプロジェクター組立体の第２の画像プロジェクター配置の中心と、前記第２のプロジェクター組立体の導光光学素子（ＬＯＥ）に関係して外結合する配置の中心とを結ぶ線に沿って伝搬する光束とは、異なる角度で伝搬するように構成されるプロジェクター組立体と、
（ｂ）少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置であって、該制御装置は、前記少なくとも２つの画像プロジェクター配置と対応付けられており、
前記第１の画像プロジェクター配置および前記第２の画像プロジェクター配置の少なくとも１つによって投影された選択されたピクセルのピクセル強度を減少させるように構成され、
前記選択されたピクセルは、画像の認められた均一性を向上させるために、画像の前記第１の部分および画像の前記第２の部分の間の前記部分的なオーバーラップの領域の中にある少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置と、
を含むことを特徴とする、ディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はディスプレイ、特に、観察者の目に画像を供給するためのディスプレイに関する。

【0002】

ニアアイディスプレイなどの適用のために、大きなフィールドがある投影画像は望ましい。これは、単一画像プロジェクターから導波路に大きなフィールドの画像を導入することにより典型的に達成される。導波路は、投影画像の開口を拡張し、これにより、大きなフィールド画像で目を照射する。

【0003】

しかしながら、そのような開口拡張を達成するために、大きなプロジェクターおよび／または大きな光学系が典型的に要求される。それはディスプレイが所望の適用において使用可能なために小さくなければならないニアアイディスプレイおよび他の適用で使用するにあたり不利になる。さらに、与えられた導波路からのフィールドの角度寸法および外結合する配置は、内反射によって伝播するように導波路内に捕捉することができる角度の範囲などの幾何学的な光学的考慮、および導波路内の画像とその共役との間のオーバーラップの回避によって制限されている。

【発明の概要】

【0004】

本発明の教示によって、観察者の目に画像を供給するためのディスプレイであって、該ディスプレイは、（ａ）少なくとも２つのプロジェクター組立体であって、各々プロジェクター組立体は（ｉ）１対の平行な外部表面を有する導光光学素子（ＬＯＥ）と、（ｉｉ）部分画像を生成する画像プロジェクター配置であって、前記画像プロジェクター配置は前記一対の平行な外部表面からの内反射によってＬＯＥ内で伝播するように、前記画像プロジェクター配置からＬＯＥの中へ前記部分画像を導入するために配置され、各々のプロジェクター組立体は、ＬＯＥに関係して外結合する配置を含み、観察者の目へＬＯＥから前記部分画像を外結合するために構成される、前記画像プロジェクター配置と、を含み、ここで、前記プロジェクター組立体の第１のプロジェクター組立体のＬＯＥは、前記プロジェクター組立体の第２のプロジェクター組立体のＬＯＥとオーバーラップする関係の中で、第１のプロジェクター組立体が画像の第１の部分に対応する第１の部分画像を投影し、また前記第２のプロジェクター組立体は画像の第２の部分に対応する第２の部分画像を投影するように配置され、少なくとも２つのプロジェクター組立体が、観察者の目へ画像を表示するために協働するように、画像の前記第１の部分および前記第２の部分の部分的なオーバーラップを有する、少なくとも２つのプロジェクター組立体と；（ｂ）少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置であって、前記制御装置は、少なくとも前記第１のプロジェクター組立体と前記第２のプロジェクター組立体の前記画像プロジェクター配置に対応付けられており、第１画像プロジェクター配置と第２の画像プロジェクター配置の少なくとも１つによって投影された選択されたピクセルのピクセル強度を減少するように構成され、前記選択されたピクセルは、画像の認められた均一性を向上させるために、画像の前記第１の部分と前記第２の部分の間での前記部分的なオーバーラップの領域に存在する、少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置と、を含む、ディスプレイが提供される。

【0005】

さらにある本発明の教示によって、観察者の目に画像を供給するためのディスプレイであって、該ディスプレイは、（ａ）プロジェクター組立体であって、該プロジェクター組立体は（ｉ）一対の平行な外部表面を有する導光光学素子（ＬＯＥ）、および相互に平行な反射面の２つの非平行なセットであって、前記ＬＯＥはそれを通って伝播する画像の２Ｄ開口配置のために構成される、ＬＯＥ、および前記２つの非平行なセット、（ｉｉ）画像の少なくとも第１の部分、および画像の少なくとも第２の部分にそれぞれ対応する少なくとも２つの部分的画像を生成する、少なくとも２つの画像プロジェクター配置であって、該少なくとも２つの画像プロジェクター配置は、前記一対の平行な外部表面から内反射によってＬＯＥ内で少なくとも２つの部分的画像を伝搬するために、少なくとも２つの部分画像を、ＬＯＥへ導入するために配置される少なくとも２つの画像プロジェクター配置と、を含み、該プロジェクター組立体は、ＬＯＥに関連して外結合する配置を含み、ＬＯＥから観察者の目へ部分画像を外結合するために構成され、少なくとも２つのプロジェクター組立体が観察者の目へ画像を表示するよう協働するように、画像の前記少なくとも第１の部分と、画像の前記少なくとも第２の部分は、部分的なオーバーラップを有するプロジェクター組立体と；（ｂ）少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置であって、該制御装置は、前記、少なくとも２つの画像プロジェクター配置と対応付けられており、前記第１の画像プロジェクター配置および前記第２の画像プロジェクター配置の少なくとも１つによって投影された選択されたピクセルのピクセル強度を減少させるように構成され、前記選択されたピクセルは、画像の認められた均一性を向上させるために、画像の前記第１の部分および画像前記第２の部分の間の前記部分的なオーバーラップの領域の中にある少なくとも１つのプロセッサを含む制御装置と、を含むことを特徴とする、ディスプレイが提供される。

【0006】

本発明の教示によれば、観察者の目に画像を供給する方法であって、該方法は、第１のＬＯＥおよび第１の画像プロジェクター配置を含む第１のプロジェクター組立体によって、観察者に外結合するための画像の第１の部分に対応する第１の部分画像を生成する工程と；第２のＬＯＥおよび第２の画像プロジェクター配置を含む第２のプロジェクター組立体によって、観察者に外結合するための画像の第２の部分に対応する第２の部分画像を生成する工程であって、第１のＬＯＥおよび第２のＬＯＥは、オーバーラップの関係の中で、画像の前記第１の部分および前記第２の部分が部分的なオーバーラップを有する観察者に外結合するように配置されて、プロジェクター組立体が観察者の目へ画像を表示するように協働する、工程と；第１の画像プロジェクター配置および第２の画像プロジェクター配置に関連した制御装置によって、前記部分的なオーバーラップの領域のピクセルの部分集合を決定する工程と；制御装置によってピクセルの前記部分集合中の選択されたピクセルの強度を減少させる工程であって、前記選択されたピクセルは、画像の認められた均一性を向上させるために前記第１の画像プロジェクター配置および前記第２の画像プロジェクター配置の少なくとも１つによって投影される、工程と、を含む方法が提供される。

【0007】

本発明のいくつかの態様によれば、ディスプレイは、少なくとも第３のプロジェクター組立体を含み、少なくとも第３のプロジェクター組立体は、（ｉ）１対の平行な外部表面を有するＬＯＥと、（ｉｉ）画像の第３の部分に対応する第３の部分画像を生成する画像プロジェクター配置であって、前記画像プロジェクター配置は、前記一対の平行な外部表面からの内反射によってＬＯＥ内で伝播するように、ＬＯＥの中へ前記画像プロジェクター配置から画像の第３の部分を導入するために配置され、少なくとも第３のプロジェクター組立体は、ＬＯＥに関係した外結合する配置を含み、ＬＯＥから観察者の目に向かって、第３の部分画像を外結合するために構成される、画像プロジェクター配置と、を含み、ここで、少なくとも第３のプロジェクター組立体のＬＯＥは、少なくとも３つのプロジェクター組立体が観察者の目に画像を表示するように協働するように、第１のプロジェクター組立体と第２のプロジェクター組立体の少なくとも１つのＬＯＥとオーバーラップする関係において配置され、ここで、制御装置は、少なくとも第３のプロジェクター組立体の画像プロジェクター配置にさらに関連付けられ、１つのプロジェクター組立体の少なくとも１つの画像プロジェクター配置によって投影された、選択されたピクセルのピクセル強度を減少するように構成され、選択されたピクセルは、画像の少なくとも２つの部分の間の部分的なオーバーラップの領域である。

【0008】

本発明のいくつかの態様によれば、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像は共通したピクセルのセットを共有し、減少した強度の前記選択されたピクセルが、共通したピクセルの前記セットの部分集合である。

【0009】

本発明のいくつかの態様によれば、前記制御装置は、オーバーラップ領域調節入力に反応して、共通のピクセルの前記セットの部分集合の選択を変える。

【0010】

本発明のいくつかの態様によれば、前記オーバーラップ領域調節入力は瞳孔位置センサーに由来する。

【0011】

本発明のいくつかの態様によれば、前記オーバーラップ領域調節入力は手動のユーザー入力に由来する。

【0012】

本発明のいくつかの態様によれば、制御装置は、部分的なオーバーラップの前記領域にわたって第１のプロジェクター配置によって投影された、前記選択されたピクセルの強度を徐々に減少させ、かつ部分的なオーバーラップの前記領域を横切って第２のプロジェクター配置によって投影された、前記選択されたピクセルの強度を徐々に増加させるように構成される。

【0013】

本発明のいくつかの態様によって、第２のプロジェクター組立体は、画像の第３の部分に対応する第３の部分画像を生成し、画像の前記第１の部分、前記第２の部分、および第３の部分が部分的なオーバーラップを有するように、第３の部分画像を第２の画像プロジェクター組立体のＬＯＥへ導入するために配置される第２の画像プロジェクター配置を含み、ここで制御装置は、さらに前記第２の画像プロジェクター配置に関連付けられ、少なくとも１つのプロジェクター組立体の少なくとも1つの画像プロジェクター配置によって投影された、選択されたピクセルのピクセル強度を減少するように構成され、選択されたピクセルは、画像の少なくとも２つの部分の間の部分的なオーバーラップの領域である。

【0014】

本発明のいくつかの態様によれば、前記少なくとも２つのプロジェクター組立体の前記ＬＯＥが、互いに平行に配置される。

【0015】

本発明のいくつかの態様によれば、前記少なくとも２つのプロジェクター組立体の前記ＬＯＥが、互いに非平行に配置される。

【0016】

本発明のいくつかの態様によれば、ＬＯＥは、観察者あるいは観察者の目のまわりに伸長するか、あるいは観察者あるいは観察者の目を部分的に包含するために配置され、ディスプレイは、さらに、ＬＯＥの端部とともに光学上平滑な移行を形成する、前記ＬＯＥの間の観察者のまわりで配置された１つ以上の屈折率が一致した媒体を含む。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本発明は、添付の図面を参照してほんの一例として本明細書に記載される。

【図1A】図１Ａはアイボックスの上に広いフィールドを投影することを概略的に示す；

【図1B】図１Ｂはアイボックスの上に狭いフィールドを投影することを概略的に示す；

【図1C】図１Ｃはアイボックスの上に狭いフィールドの組み合わせを投影することを概略的に示す；

【図2A】図２Ａは第１のプロジェクター組立体がＬＯＥおよび画像プロジェクター配置を有していることを概略的に示す；

【図2B】図２Ｂは第２のプロジェクター組立体がＬＯＥおよび２つの画像プロジェクター配置を有していることを概略的に示す；

【図2C】図２Ｃはいくつかの実施形態による本発明のディスプレイを概略的に示す；

【図2D】図２Ｄはプロジェクター組立体の横断面図および異なる瞳孔の方へ外結合することを概略的に示す；

【図2E】図２Ｅはプロジェクター組立体の横断面図および異なる瞳孔の方へ外結合することを概略的に示す；

【図2F】図２Ｆは第１の瞳孔位置の角度空間の中で投影されたフィールドでの選択されたポイントを概略的に示す；

【図2G】図２Ｇは第２の瞳孔位置で角度空間の中で投影されたフィールドでの選択されたポイントを概略的に示す；

【図3A】図３Ａは投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す；

【図3B】図３Ｂは投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す；

【図3C】図３Ｃは投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す；

【図3D】図３Ｄは投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す；

【図3E】図３Ｅは投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す；

【図4A】図４Ａは本発明によるディスプレイの異なる構成の横断面図を概略的に示す；

【図4B】図４Ｂは本発明によるディスプレイの異なる構成の横断面図を概略的に示す；

【図4C】図４Ｃは本発明によるディスプレイの異なる構成の横断面図を概略的に示す；

【図5A】図５Ａは２Ｄ拡張画像のために構成されたディスプレイの第１実施形態を概略的に示す；

【図5B】図５Ｂは水平に結合した画像を概略的に示す；

【図5C】図５Ｃは垂直に結合した画像を概略的に示す；

【図6】図６は２Ｄ拡張画像のための構成されたディスプレイの第２の実施形態を概略的に示す；

【図7】図７はある実施形態に合わせたディスプレイの機能ブロック図例を概略的に示す；

【図8】図８はある実施形態に合わせた観察者の目へ画像を表示する方法のフローチャート例を示す；

【図9A】図９Ａは代替実施形態による投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す。

【図9B】図９Ｂは代替実施形態による投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す。

【図9C】図９Ｃは代替実施形態による投影画像のパワー強度の角度分布の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜好ましい実施形態の説明＞
本発明は、単一の大きなフィールド画像として観察者によって組み合わせられ、そして見られるための複数の部分的で狭いフィールド画像を投影することにより、小さなサイズの光学系を使用して、大きなフィールド画像を投影するためのディスプレイを提供する。

【0019】

本明細書に使用されるような語「フィールド（Ｆｉｅｌｄ）」は投影画像の視野を指すよう理解されるべきである。

【0020】

本明細書に使用されるような語「アイボックス」は、画像を見る間、瞳孔が存在すると予想される一般的な領域を指すよう理解されるべきである。異なる観察者（例えば、瞳孔間距離「ＩＰＤ」に基づいた）によって、および所定の観察者の異なった時刻（例えば、眼球回転に基づいた）によってさえ、アイボックスでの実際の瞳孔位置が変わるであろうことが期待される。

【0021】

本発明によるディスプレイの原理と動作は、図面と添付する明細書を参照して一層よく理解されうる。

【0022】

ここで図面を参照して、図１Ａはアイボックスの上に広いフィールドを投影することを概略的に例証する。画像ジェネレータ（１０ａ）は、光線を平行化しアイボックス（１４）を照射する光学系（１２ａ）の上へ光線を伝導する。図１Ａから明らかなように、大きなフィールドをもつ画像を生成するために、光学系（１２ａ）は比較的大きくなければならない。さらに図１Ａから明白なように、光学系（１２ａ）を通じて伝導される光線（１６ａ）の実質的な量は、アイボックス（１４）の外側で落ち、したがって瞳孔によって見えない意味において、「浪費」される。

【0023】

図１Ｂはアイボックスの上に狭いフィールドを投影することを概略的に例証する。狭いフィールドにとっては、画像ジェネレータ（１０ｂ）および光学系（１２ｂ）は、大きなフィールド（図１Ａのように）を投影するのに必要な画像ジェネレータと光学系と比較して、より小さくなり得る。追加的に、より少数の光線（１６ｂ）は、図１Ａに関連したアイボックス（１４）の外側で落ち、平行にされた光線のほとんどは、アイボックス（１４）に達する。しかしながら、フィールドは、図１Ａのそれと比べ、比較的狭くなる。（そしてさらに人が本来有する世界の視界よりさらに狭い）結果として、観察者に体験を見せる望ましい画像よりも小さいものになる。

【0024】

図１Ｃはアイボックスの上に狭いフィールドの組み合わせを投影することを概略的に例証する。複数の画像ジェネレータ（１０ｃ）は、狭いフィールド部分画像を投影する独立した別々の画像ジェネレータと共に、互いに結合して使用され、その結果、最終的な画像の達するアイボックス（１４）がはるかに広いフィールド画像となる。図１Ｃより明らかなように、画像ジェネレータ（１０ｃ）と光学系（１２ｃ）は小さくなりえる（図１Ｂのように）。これは、アイボックス（１４）の外部に落ちる光線（１６ｃ）がほとんどなくなる結果を導き、観察者は依然として有利に広いフィールド画像、つまり組み合わされた複数の狭いフィールドの部分画像を見る。図１Ｃで、破線はオーバーラップする画像データ（破線は中心画像ジェネレータから、一点鎖線は、左の画像ジェネレータから）を表わし、それは好ましくは観察者の連続性の認知を生成するために好適に実装される。物理的制約のために、このオーバーラップは、クロスオブスキュレーション（ｃｒｏｓｓ ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）無しに、従来の光学系によって生成されることができない。本発明の一態様によれば、光導光光学素子（ＬＯＥ）（本明細書では「導波路」とも言う）はクロスオブスキュレーションなしに、このオーバーラップを生成するために使用される。導波路は、それに導入された光線の全内部反射のための１対の平行な外部表面を有する。

【0025】

画像投影および組み合わせ
図２Ａは、ＬＯＥ（２８ａ）および画像プロジェクター配置（２０ａ）を有する画像プロジェクター組立体（５ａ）の第１実施形態を概略的に例証する。画像は光線を表わす破線として示される。画像プロジェクター配置（２０ａ）は部分画像を生成し、投影し、導波路（２８ａ）へ部分画像を結合する。いくつかの実施形態において、画像プロジェクター配置は、光源、シリコン基板上の液晶、あるいは「ＬＣＯＳ」などの空間光変調器と平行化光学系を含む。当該技術の中で知られているように、これらの構成部品は、例えば偏光ビーム・スプリッター（ＰＢＳ）立方体のように、多くのビームスプリッタ・プリズムの表面上で構成されるのは有利であり得る。

【0026】

画像プロジェクター配置（２０ａ）は、内反射によって一対の平行な外部表面から導波路内へ部分画像を伝播させるように、導波路へ部分画像を導入するために配置される。導波路の中への部分画像の導入は、適切な光学的配置によって達成され、内結合する構成として参照される。該内結合する構成は、典型的には、ＬＯＥあるいはＬＯＥの主要な表面、および／または、１つ以上の、それらの表面の一つに関連するか、ＬＯＥの内部に位置付けられるかもしれない内結合する反射器の側端に関連した適切に角のある表面を備えたプリズムを含む。内結合する構成を含む画像プロジェクター配置の詳細は、発明の開示の単純化のために、概略図から省略される。ＬＯＥ（２８ａ）に関連して外結合する配置（７ａ）（ＬＯＥにおける破線の長方形として示される）は導波路から観察者の目へ部分画像を外結合するために配置される。

【0027】

いくつかの実施形態では、プロジェクター配置（２０ａ）は広い光学的配置でありえるか、あるいは側方の開口配置のための明確な光学的配置が含まれうる。外結合する配置（７）は、すべて当該技術において知られるように、１セット以上の傾斜した角があり、相互に平行な内部の部分反射面として、あるいは回折の光学素子として典型的に実装される。画像照射が観察者の目の方へ外結合されるＬＯＥの一般領域は、破線によって指示される。

【0028】

図２Ｂは、ＬＯＥ（２８ｂ）および２の画像プロジェクター配置（２０ｂ１）と（２０ｂ２）を有するプロジェクター組立体（５ｂ）の第２の実施形態を概略的に例証する。２つの画像プロジェクター配置（２０ｂ１）および（２０ｂ２）は、明確な部分画像（光線を表わす破線として示される）を生成し投影する。部分画像は、導波路（２８ｂ）に内結合されている。その結果、各々部分画像が（それぞれの外結合する配置（７ｂ１）および（７ｂ２）を介して）観察者の方へ外結合される。部分画像は該導波路に関連して異なる角度で導波路に内結合される。その結果、外結合された画像は重ならない。画像プロジェクター配置の開口間に間隙があることは図２Ｂから明白であり、これは、外結合された部分画像の中での対応する間隙を導く。

【0029】

図２Ｃは、本発明によるディスプレイ（７０）の実施形態を概略的に例証する。原則として、２つ以上のプロジェクター組立体がありうるが、ディスプレイ（７０）は、プロジェクター組立体（５ａ）（図２Ａ）およびプロジェクター組立体（５ｂ）（図２Ｂ）の組み合わせによって実装される。プロジェクター組立体（５ａ）は画像プロジェクター配置（２０ａ）およびＬＯＥ（２８ａ）を含む。画像プロジェクター配置（２０ａ）は画像の第１の部分に対応する第１の部分画像を生成し投影するように構成される。画像プロジェクター配置（２０ａ）は、第１の部分画像をＬＯＥ（２８ａ）の中へ導入するために配置され、その結果、ＬＯＥ内で一対の平行な外部表面のＬＯＥからの内反射によって、第１の部分画像を伝播させる。ＬＯＥ（２８ａ）に関連した外結合する配置（７ａ）（ＬＯＥ上で点線の長方形として示される）は、導波路から観察者の目へ第１の部分画像を外結合するために配置される。

【0030】

プロジェクター組立体（５ｂ）は画像プロジェクター配置（２０ｂ１）と（２０ｂ２）、およびＬＯＥ（２８ｂ）を含む。画像プロジェクター配置（２０ｂ１）は、画像の第２の部分に対応する第２の部分画像を生成し投影するように構成される。画像プロジェクター配置（２０ｂ２）は画像の第３の部分に対応する第３の部分画像を生成し投影するように構成される。画像プロジェクター配置（２０ｂ１）と（２０ｂ２）は、ＬＯＥ（２８ｂ２）へ、第２および第３の部分画像をそれぞれ導入するために配置され、その結果、一対の平行な外部表面のＬＯＥからの内反射によってＬＯＥ内で部分画像を伝播させる。ＬＯＥ（２８ｂ）に関連した外結合する配置（７ｂ１）、（７ｂ２）（ＬＯＥにおける点線の長方形として示される）は、導波路から観察者の目へ、第２および第３の部分画像をそれぞれ外結合するために配置される。実際には、外結合する配置（７ａ）はプロジェクター組立体（５ａ）に関連しているが、図２Ｃでは、外結合された部分画像のオーバーラッピングの効果を例証するために、プロジェクター組立体（５ｂ）の上で示されていることに留意されたい。

【0031】

図２Ｃで示される実施形態では、第１の部分画像（画像プロジェクター配置（２０ａ）によって投影された）は、第２の部分画像（画像プロジェクター配置（２０ｂ１）によって投影された）および第３の部分画像（画像プロジェクター配置（２０ｂ２）によって投影された）に部分的にオーバーラップする。ＬＯＥ（２８ａ）と（２８ｂ）は、互いに関してのオーバーラッピングの関係の中で配置され、その結果、プロジェクター組立体（５ａ）と（５ｂ）が観察者の目へ画像を表示するように協働する。

【0032】

ＬＯＥ（２８ａ）はＬＯＥ（２８ｂ）の後ろに位置することとして示されているが、原則的に、ＬＯＥ（２８ａ）が、あるいはＬＯＥ（２８ｂ）の前にありうることが注意されるべきである。エアギャップまたはエアギャップをシミュレートする層は、ＬＯＥの光を導く特性を維持するために典型的に必要であるが、好ましくは、ＬＯＥ（２８ａ）および（２８ｂ）はできる限りお互い近接してあるべきである。画像プロジェクターの一部がＬＯＥの側面上に拡張するなど画像プロジェクター配置がその関連する導波路より広い場合、いくつかの実施形態では、ＬＯＥの側面に対抗して拡張する画像プロジェクター配置（２０ｂ１）と（２０ｂ２）を有することは望ましい。

【0033】

好ましくは、観察者の瞳孔がアイボックスの中の別位置にいる場合、ピクセル強度均一性と同様にフィールドと開口の連続性も維持されるべきである。

【0034】

プロジェクター組立体がオーバーラップした部分画像を外結合することは、図２Ｃから容易に明白であるべきであるが、観察者に外結合されたオーバーラップするピクセルのすべてが瞳孔を照射するとは限らないことは、図２Ｄ－２Ｅを参照して下に詳述されるように、それほど明白ではないかもしれない。

【0035】

図２Ｄおよび２Ｅは、プロジェクター組立体（５ａ）および（５ｂ）についての上から見下ろした横断面視を概略的に例証し、部分的にオーバーラップした部分画像がアイボックス（１４）の方へ外結合したことを示している。図２Ｄは全体的な視野の左半分の中の２つのピクセルに対応する光線方向を示し、該２つのピクセルはプロジェクター配置（２０ａ）および（２０ｂ１）によって生成され、外結合する配置（７ａ）および（７ｂ１）によって、それぞれ外結合される。図２Ｅは全体的な視野の右半分の中の２つのピクセルに対応する光線方向を示し、該２つのピクセルは、プロジェクター配置（２０ａ）および（２０ｂ２）によって生成され、外結合する配置（７ａ）および（７ｂ２）によって、それぞれ外結合している。これらのピクセルは本発明のある態様についての理解を促進するために選ばれたが、使用中に、全体的な画像のすべてのピクセルが観察者に同時に外結合されることが理解されるだろう。可能性のある２つの瞳孔の位置（１５ａ）と（１５ｂ）は、各々図の２Ｄおよび２Ｅに示される。

【0036】

図２Ｆおよび２Ｇは図２Ｄおよび２Ｅに対応し、各々、瞳孔位置（１５ａ）（図２Ｆで示される）および瞳孔位置（１５ｂ）（図２Ｇで示される）で瞳孔によって観察されるような角度間隔中の投影されたフィールドの中で選択されたポイント（ピクセル）を概略的に例証する。図２Ｆおよび２Ｇは、観察者の瞳孔位置による認められた画像中の変化を例証する。

【0037】

「オーバーラップ領域（ｏｖｅｒｌａｐ ｒｅｇｉｏｎ）」、「オーバーラップの領域（ｒｅｇｉｏｎ（ｓ） ｏｆ ｏｖｅｒｌａｐ）」および「部分的なオーバーラップの領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｏｖｅｒｌａｐ）」は、１つ以上の画像投影構成によって同時に投影される画像データを参照するために使用されうる。注意されるように、典型的に、オーバーラップの領域内のピクセルの部分集合は、どんな時間でも両方のプロジェクターから瞳孔を照射するだろう。（ただ１つのプロジェクターから目に達する他のピクセル、一方、他のプロジェクターからの光は瞳孔の左または右に落ちる）

【0038】

ここで、図２Ｆおよび２Ｇを参照すると、ピクセル（１０００Ｆ）、（１００２Ｆ）、（２００２Ｆ）および（２０００Ｆ）は、光線（１０００）、（１００２ａ／ｂ）、（２００２ａ／ｂ）および（２０００）によってそれぞれ生成される（図２Ｄ－２Ｅで示される）。図２Ｆおよび２Ｇの両方において、画像のフィールド内の同一の位置で、それらが位置づけられることにより示されるように、同様に番号を付けられたピクセルは同一画像情報に相当する。

【0039】

ここで図２Ｆを参照すると、ピクセル（１００２Ｆ）は、光線（１００２ａ）と光線（１００２ｂ）によって観察者に向かって同時に外結合される（それぞれ画像プロジェクター配置（２０ａ）および（２０ｂ１）から発して）。これらの光線の両方は瞳孔を照射する。他方では、ピクセル（２００２Ｆ）も、光線（２００２ａ）および（２００２ｂ）である２つの光線によって観察者に向かって同時に外結合される（それぞれ画像プロジェクター（２０ａ）および（２０ｂ２）から発して）。しかしながら、この場合、光線（２００２ｂ）だけが瞳孔を照射する。

【0040】

対照的に、瞳孔が瞳孔位置（１５ｂ）にいる場合、逆が真であり、ここではピクセル（１００２Ｆ）のために、光線（１００２ｂ）だけが瞳孔を照射する。一方、ピクセル（２００２Ｆ）のために、光線（２００２ａ）および（２００２ｂ）の両方が瞳孔を照射する。

【0041】

このように、瞳孔位置（１５ａ）に対して、オーバーラップの領域内の「選択されたピクセル」は好ましくは（２００２Ｆ）ではなくピクセル（１００２Ｆ）を含む。瞳孔位置（１５ｂ）に対しては、オーバーラップの領域内の選択されたピクセルは好ましくは（１００２Ｆ）ではなくピクセル（２００２Ｆ）を含む。

【0042】

瞳孔位置の両方（１５ａ）と（１５ｂ）において、ピクセル（１０００Ｆ）、および、（２０００Ｆ）のどちらもオーバーラップ領域に含まれず、それは、これらのピクセルの各々は、１つの画像プロジェクター配置から発するためであることに注目されたい。

【0043】

これは、画像のオーバーラップ領域はプロジェクター組立体の構成によって固定されるが、典型的に、オーバーラップ領域内でのピクセルの部分集合だけが、観察者の瞳孔位置に基づいて、所定の時間に２つのプロジェクターから瞳孔を照射されうるということを例証する。

【0044】

ピクセル強度減少
２つのソースからの瞳孔に達する光線は、１つのソースから生成された他のピクセルと比較して、ほぼ２倍の強度を有する画素を生成することが理解されうる。これは結果として、見られている画像の中で認められる非均一性を生み出す。この非均一性を扱うために、これらのピクセルの強度を減少することは望ましい。しかしながら、既に上に指摘されていたように、部分画像間のオーバーラップの領域の中の異なるピクセルのために照射が観察者の瞳孔に到達するプロジェクター配置の数は、アイボックスを横切る瞳孔位置によって変わるだろう。本発明の態様による強度補正は、それゆえに、ここで詳述されるように好ましくは部分画像のオーバーラップの領域内のピクセルの選択された部分集合上でのみ行なわれる。

【0045】

したがって、いくつかの実施形態によって、オーバーラップの領域の選択されたピクセルのピクセル強度は、観察者によって見られたとき、画像の認められた不均一性を向上させるように減少させられる（例えば、さらに下に詳述されるような制御装置によって）。

【0046】

図３Ａと３Ｄは、部分画像のオーバーラップ領域の一部分のピクセルの強度の減少の後において、別々の画像プロジェクター配置（２０ｂ１）、（２０ａ）と（２０ｂ２）（それぞれ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と表示された）によって生成された部分画像のパワー強度の角度分布（左右軸のみ）の例を例証する。部分画像が組み合わせられる場合、図３Ｂ、３Ｃと３Ｅは、ピクセル強度の横方向の角度分布の例を例証する。図３Ａ－３Ｅは、フィールドを横切る理論的なピクセル強度分布を例証することは明記されるべきである。一方、実際問題として、所定のプロジェクター配置の強度分布は典型的に、照射されるフィールドを横切って非均一であり、そして徐々にフィールドの終わりに向かって落ちる。

【0047】

図３Ａは、瞳孔位置（１５ａ）（図２Ｄ－２Ｈを参照）に位置づけられる観察者の瞳孔のために最適化されている。その場合には２つのプロジェクターから中央の瞳孔位置に到着する画像領域（５０）のピクセルの部分集合は、半分の強度に減少させられる。その結果、すべての画像プロジェクター配置からの画像を組み合わせた後、図３Ｂの中で破線によって示されるように、目に達するピクセル強度は全体画像を横切って均一になる。

【0048】

しかしながら、観察者の目が瞳孔位置（１５ｂ）（図２Ｄ－２Ｈを参照）に変えられる場合、２つのプロジェクターから目に達するオーバーラップ領域からのピクセルの部分集合の変動により、図３Ｃで示されるように、結合した画像の強度はもはや均一ではない。異なる瞳孔位置により目に達するピクセルの変動は、図２Ｆ－２Ｇを参照して上記のように述べられた。そこでは、ポイント（１００２Ｆ）は、２つのプロジェクターから見られるところから、ただ１つのプロジェクターから見られるところまで移動し、ポイント（２００２Ｆ）は１つのプロジェクターから見られるところから、２つのプロジェクターから見られるところまで移動した。

【0049】

したがって、いくつかの実施形態によれば、制御装置は、オーバーラップ領域調節入力、例えば、予期されるか既知の観察者の瞳孔位置に基づいて、強度が減少するピクセルの部分集合を変えてもよい。いくつかの実施形態では、オーバーラップ領域調節入力は、例えば、瞳孔センサーによって自動的に引き出されうる。いくつかの実施形態では、オーバーラップ領域調節入力は手操作入力によってユーザーに提供されうる。例えば、テスト画像は、オーバーラップ部分を有してユーザーに表示されることが可能である。例えば、ユーザーは、画像が均一に見える時、制御装置につながれたノブまたはレバーを作動させることによって、画像の異なる部分を見て選択されたピクセルの強度を減少するために入力を提供するように依頼することができる。あるいは、ユーザーは、例えば較正工程の間に、制御装置によって行われた調節にフィードバックを供給することができる。そのようなフィードバックを受ける制御装置は、均一の認められた画像のための最良近似が達成されるまで、強度減少用ピクセルの部分集合を変えることができる。

【0050】

例として、図３Ｄは、画像領域（５０’）に対応するピクセルの強度を減少した後、瞳孔位置（１５ｂ）にある観察者の目に基づいたパワー強度の角度分布を例証する。図３Ｄに示したピクセル強度減少のための画像領域（５０’）が、異なる瞳孔位置のために図３Ａの中の画像領域（３０）と多少異なることに注意されたい。図３Ｅで示されるように、別々の画像を組み合わせた後に、結合した画像を横切った強度は均一になる。

【0051】

観察者が異なる方向を見る場合、例えばその回旋中心に関する目の回転により投影画像の異なる部分において、その瞳孔の位置は変化することは明記されるべきである。典型的には、画像強度の変化に対する人の目の感度は、視界の中央部においてはるかに大きく、一方で、人はそれらの周辺視覚において、画像強度変化に、はるかにより寛容である。したがって、その「シーム」（オーバーラップの領域）に面している視線方向に対応する瞳孔位置のための各々「シーム」の強度補正の領域を最適化する調節を行なうことは典型的に十分である。したがって、例えば、前述のマニュアル・ユーザー調節は、ユーザーが第１のシームを測定する投影された較正画像を見るように最初に命じられるソフトウェアにガイドされた較正プロセスの一部として都合よく行なわれるかもしれない。例えば、左に、そして、その較正画像が均一に見えるまでマニュアル調整を行うこと、そして第２のシームを測定する投影される較正画像を見ること。例えば、右に、そして、その較正画像が均一に見えるまでマニュアル調整を行うこと。それらの設定は、視野のシーム領域が高品質であろうという理解と共に、瞬間の瞳孔位置と無関係に、後の画像の投影に連続的に使用されうる。一方、ユーザーは、ユーザーの中心視覚でそれらを見ており、周辺視覚において多少不均一でありうる。

【0052】

いくつかの実施形態では、瞳孔センサーはダイナミックに眼球回転を検出する（例えば予め決められた回動中心からの偏差の機能として）ために配置されうる。検出された眼球回転に基づいて、制御装置は、強度を減少させられ、かつ適切な調節を行うためにピクセルの部分集合を決定することができ、結果として瞳孔の各々瞬間の位置に対し全フィールドにわたる均一性の最適化を提供する。

【0053】

図４Ａ－４Ｃは、本発明によるディスプレイの異なる構成の断面図を概略的に例証する。

【0054】

いくつかの実施形態では、そのディスプレイは、各々画像プロジェクター配置に対し別々の導波路を含むことができる。特に好ましい実施形態では、図４Ａの中で示されるように、ディスプレイは３つのプロジェクター配置および３つの対応する導波路を含む。３つのプロジェクター配置構成は、画像の中心を注視する観察者（側面に面していることに対抗するものとして）に対応し、中央のプロジェクター配置のみによって生成され、一般的にオーバーラップがなく、且つ当然均一である中央のフィールドを有利に可能にする。挿入語句的に、ここで本明細書に記載された本部分と他のすべての実施の両方において、異なるプロジェクター配置の視野は等しい必要はない。特定の例において、ＦＯＶの中央部のための比較的より大きな視野でプロジェクター配置を提供することは効果的である一方で、全体的なＦＯＶの横方向の領域は、より小さなＦＯＶを投影するプロジェクター配置によって提供されうる。

【0055】

図４Ｂは、２つのプロジェクター配置が対応する導波路と共に用いられる代替的な実施形態を概略的に例証する。構成部品の数の減少により、この構成は製造するのに（動作すると同様に）都合よく比較的より簡単である。加えて、この構成では、２つの異なったオーバーラップ領域を生成する３つのプロジェクター配置の構成と対照的に、そこにピクセルの強度調節を要求する、ただ一つのオーバーラップ領域が存在することは有利である。２つのプロジェクターに対して異なるサイズのＦＯＶの使用は、中央部の外側のシーム領域のオフセットを可能とするだろう。

【0056】

図４Ｃは、非平行な導波路（４１ａ）、（４１ｂ）と（４１ｃ）を有する実施形態を概略的に例証する。非平行な導波路は、導波路をまわりに拡張するかあるいは部分的に観察者（あるいは観察者の目）を包含するように導波路を方向付けすることにより、画像フィールドをさらに拡張する。本実施形態では、導波路の縁が観察者の視野内にあるかもしれないし、したがって、見られた画像の中で散乱および／または摂動を引き起こすかもしれないことは注目されるべきである。これらの効果は、それによってＬＯＥの縁に光学上平滑な移行を形成するこれら端部の間に、屈折率が一致された媒体（４３）（例えば等角のプラスチックのような）を導入することにより少なくとも部分的に抑制されるか除去されることができる。

【0057】

さらにこの実施形態は、観察者の周りですべての望ましい角度を包含し、全体的な凹面のディスプレイを供給するために二次元で光学的に複製された複数の導光パネルに拡張することができ、このことは、ドームまたはその他同種のものを見ることを形成することに拡張されることが可能である。

【0058】

図５Ａは、２Ｄ拡張画像のために構成されたディスプレイの実施形態を概略的に例証する。本実施形態では、ディスプレイは、２Ｄ画像拡張のため、部分画像を単一の２ＤのＬＯＥ（２８）へ内結合するよう配置された２つのプロジェクター配置（２４）および（２６）を有している。ＬＯＥ（２８）は、相互に平行なファセットあるいは回折要素の２つの非平行なセット（３０）および（３２）を有している。２Ｄ拡張画像のための構成されたＬＯＥは、国際公開第２０１９／０１６８１３号公報（例えば当該公開公報の図５Ａ、６参照）にさらに述べられている。

【0059】

プロジェクター配置（２４）および（２６）はＬＯＥ（２８）の中へ２つの異なる角度で画像を投影する。両方のプロジェクター配置からの光は、ファセット（３０）（これにより開口を一次元で拡張、例えば垂直に）によって最初に反射され、次いで、観察者の方へ外向きにファセット（３２）によって反射される一方、同時に開口を別の次元に、例えば水平に拡張する。各々プロジェクター配置は部分画像を生成し、部分画像は観察者へ外結合される結果、観察者が外結合した画像を見る。部分画像間のオーバーラップの領域が、図５Ｂで示されるように隣り合わせで水平な構成であるか、図５Ｃで示されるように頂部－底部の垂直な配置であるかもしれないことに注目されたい。プロジェクター配置（２４）と（２６）との間の水平か垂直の傾斜の角度は、２つのプロジェクターの光軸間のオフセットを決定する。また、従って、垂直・水平のオーバーラップの程度は観察者によって見られた画像に存在する。二次元開口配置が、両方のプロジェクター配置からの光の上でファセット（３２）および（３０）によって行なわれるので、プロジェクター配置（２４）および（２６）の実際の位置決めが典型的に臨界的ではないことに注意されたい。フィールドのオーバーラップ領域では、２つのプロジェクター配置によって投影された強度が、均一の強度を維持するために管理されなければならないことに注意されたい。この場合、アイボックスを横切った強度の変化は、多数の導波路構成に比べて減少させられるだろう。

【0060】

図６は、２Ｄ画像拡張のために構成されたディスプレイの第２の実施形態を概略的に例証する。この実施形態は４つのプロジェクター配置を使用する。プロジェクター（３４）は、反射のためのＬＯＥ（２８）部分画像とファセット（３０）による開口配置、その後ファセット（３２）のみによる反射に内結合する。他方では、プロジェクター配置（３６）は、反射のためのＬＯＥ（２８）部分画像とファセット（３２）による開口配置用、その後ファセット（３０）のみによる反射に内結合する。

【0061】

プロジェクター配置（３８）は、主としてファセット（３２）からの反射に対して方向付けされている一方、プロジェクター配置（４０）は、主としてファセット（３０）からの反射に対して方向付けされる。両方のプロジェクター配置（３８）と（４０）からの光は、ファセット（３０）および（３２）の垂直のセット間で何回かの前後に動く反射を経験し、縦と横の両方の次元の中での開口拡大を引き起こす。

【0062】

図７は、特定の実施形態にしたがってディスプレイの機能ブロック図の例を概略的に例証する。ディスプレイ（７０）は、制御装置（７４）および２つ以上のプロジェクター組立体（５－１）－（５－ｎ）を含む。

【0063】

各々プロジェクター組立体（５）は、少なくとも１つの画像プロジェクター配置（２０）、および一対の平行な外部表面を有する少なくとも１つのＬＯＥ（２８）を含む。画像プロジェクター配置（２０）は部分画像を生成し投影するように構成され、ＬＯＥ（２８）に部分画像を導入するように配置される。ＬＯＥ（２８）は、一対の平行な外部表面からの内反射によってＬＯＥ内で部分画像を伝播させるように構成される。いくつかの実施形態では、各々プロジェクター組立体は、ＬＯＥ（２８）に関連した外結合する配置（７）を含み、観察者の目へＬＯＥからの部分画像を外結合するために構成される。

【0064】

いくつかの実施形態では、それぞれのプロジェクター組立体のＬＯＥ（２８）は、各々プロジェクター組立体が観察者に表示される画像のそれぞれの部分に対応するそれぞれの部分画像を投影するように、互いにオーバーラップする関係の中で配置される。画像のそれぞれの部品は、２つ以上のプロジェクター組立体が観察者へ画像を表示するように協働するように、部分的なオーバーラップを有している。

【0065】

制御装置（７４）は、各々プロジェクター組立体の画像プロジェクター配置に関係している。制御装置（７４）は、メモリー（７８）に関連した少なくとも１つのプロセッサ（７６）を含む。プロセッサ（７６）は、関連するメモリー（７８）と結合して、例えば少なくとも１つの画像プロジェクター配置によって投影された選択されたピクセルのピクセル強度を減少させることを含むディスプレイ（７０）を制御することために、メモリー（７８）に保存された１つ以上の機能モジュールを実行するように構成され、選択されたピクセルは画像の部分間の部分的なオーバーラップの領域に位置し、結果として観察者に表示された画像の認められた均一性を向上させる。

【0066】

いくつかの実施形態では、制御装置は、フィールドを横切って投影されたプロジェクター配置のピクセル強度およびアイボックス内で観察者の瞳孔位置のどんな変化も考慮して、オーバーラップの領域の中に選択されたピクセルのピクセル強度を変化させるように構成されても良い。

【0067】

いくつかの実施形態では、制御装置は、部分的なオーバーラップの領域を横切って１つのプロジェクター配置によって投影された、選択されたピクセルの強度を徐々に減少させ、かつ部分的なオーバーラップの領域を横切って第２のプロジェクター配置によって投影された、選択されたピクセルの強度を徐々に増加させるように構成されても良い。

【0068】

いくつかの実施形態では、例えば、図３Ａと３Ｄに関して上述されるように、制御装置（７４）は、制御装置（７４）へユーザー入力を提供するために構成された、ユーザー入力デバイス（図示せず）に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、制御装置は、ディスプレイ（７０）の他の構成部品と物理的に同じハウジングまたは異なるハウジング内にあってもよい。いくつかの実施形態では、制御装置の異なった構成部品は、物理的に互いとは離れて位置してもよい。いくつかの実施形態では、制御装置は、限定されないが好ましくは、ヘッドマウントディスプレイ、そして最も好ましくはメガネ型の中で実装される。

【0069】

いくつかの実施形態では、ディスプレイ（７０）は、観察者のさらなる瞳孔位置を検出し、かつ瞳孔の現在位置を示すデータをもって制御装置（７４）を更新するように構成された瞳孔センサー（７２）を含む。

【0070】

いくつかの実施形態では、制御装置（７４）は、瞳孔センサーから得られたデータに基づくか、ユーザー入力に基づいて、部分画像の間の共通のピクセルの部分集合を決定し、かつそのピクセルの部分集合に対して強度減少を実装するように構成さる。そのために、画像照射は２つのプロジェクターから瞳孔に同時に到達している。いくつかの実施形態では、制御装置はオーバーラップ領域調節入力に応答して共通のピクセルの部分集合の選択を変えるようにさらに構成される。オーバーラップ領域調節入力は瞳孔センサー、あるいはマニュアル・ユーザー入力に由来してもよい。

【0071】

いくつかの実施形態では、制御装置は、瞳孔センサー（７２）と協働して較正データを得て、かつメモリー（７８）に得られた較正データを保存するように構成され、保存された較正データに基づいたすべての瞳孔位置のための適切なオーバーラップ領域調節を決定することができる。

【0072】

図８は、一度だけの較正プロセスとして、あるいは進行中の実時間調節として、センサーが観察者の瞳孔位置を検出するために使用される場合の特定の実施形態にしたがって、観察者の目へ画像を表示する方法のフローチャートの例を例証する。工程はすべて、特に断りのない限りプロセッサ（７６）によって行なわれる。

【0073】

工程（８６）では、瞳孔センサーは、観察者の目の瞳孔位置を検出する。

【0074】

工程（８８）では、各々異なる瞳孔位置で、観察者に表示された画像のオーバーラップ領域のピクセルの部分集合を決定する。

【0075】

工程（９０）では、決定された部分集合内のピクセルの強度は、観察者の目に表示された画像の均一性を向上させるように減少する。この強度減少は、プロジェクターに送られた画像データの修正により典型的に行なわれ、両方のプロジェクターに送られるピクセルの関連する部分集合のためのピクセル強度値を減少させる。例えば、認められたオーバーラップの領域から、ＲＧＢ値（２００，８０，１６８）を備えたピクセルは、プロジェクターの理想的な線形応答を仮定して、あたかもピクセルデータが（１００、４０、８４）のような、同じカラーのよりかすかなピクセルであるかのように、両方のプロジェクターに送ることができた。実際問題として、その補正はプロジェクター組立体の特定のハードウェア特性によって較正される必要があるかもしれない。さらに、上述されるように、異なるプロジェクター組立体の出力強度は、フィールドを横切って典型的に均一でなく、強度補正は、好ましくはこれらの非均一性を考慮に入れるべきである。

【0076】

強度減少プロファイルは、認められたオーバーラップの領域において各々プロジェクターによって寄与されている５０％の強度と共にステップ関数として本明細書に例示されたが、２つのプロジェクター間の強度の細区分は、所定のすべてのピクセルに対して等しい必要がなく、結果画像の平滑性が、典型的に、線形のテーパリングの使用、あるいは他の方法で滑らかにされた移行プロファイルによって非常に拡大させられるであろうことに注目されたい。

【0077】

図９Ａは、可視画像強度が、認められたオーバーラップ領域を横切って、２つの隣接するプロジェクターの間で継続的に渡される実施形態を例証する。好ましくは、認められたオーバーラップの領域の初めにおいて８０％を超える強度からスタートし、中間のいずれかにおいて５０：５０を通過し、各々プロジェクターに対し認められたオーバーラップするピクセルの外部の先端で関連するピクセル強度へ２０％未満の寄与に達する。この進行性の変化は好ましくは単調で、移行域を横切って徐々に生じる。

【0078】

図９Ｂは、図９Ａに述べられているような線形のテーパリングによる補正の後に結合した画像中の強度分布を例証する。いくつかの実施形態では、上述されるような、線形、あるいは段階的なテーパリングによって強度補正が行なわれる場合、好ましくは、より緩やかな勾配およびより大きな移行域において、訂正された画像は、どんな瞳孔位置でも見るための許容限度内において適切かもしれない。これにより図９Ｃに例示されるように、瞳孔位置を検出し、ダイナミックな補正を行なう必要を回避する。強度減少領域を調節する手動のユーザー入力の場合には、強度減少プロファイルが、強度非均一性をより認識し易くするために、較正中に、ステップ関数プロファイルに有利に一時的に切り替えられるかもしれず、次いで、通常動作の間に進行性の変化に戻る。加えて、プロジェクター配置が、徐々の空間の強度減衰があるタイプであるときに、ここで記述した進行性の強度減少は、目によって見られるような均一の画像強度を維持するために、アイボックス内での瞳孔位置と同様に、それぞれのプロジェクター配置の減衰量特性によっても修正されることができる。

【0079】

仮想現実、および拡張現実感適用（つまり仮想の表示要素が現実世界の直接の光景と結合する場合）の両者の中で、本明細書に設けられたディスプレイが実装されるかもしれないことは当業者によって理解されるべきである。

【0080】

上記の記載がほんの１例として機能するようにのみ意図されているのであり、他の多くの実施形態が、添付の特許請求の範囲で定義された通りに本発明の範囲内で可能であることは認識されるだろう。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4A-4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】