ホーム > 特許ランキング > Ｌｕｍｕｓ Ｌｔｄ．
(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】2024-09-25
(45)【発行日】2024-10-03
(54)【発明の名称】活性光学エンジン
(51)【国際特許分類】
G02B 27/02 20060101AFI20240926BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20240926BHJP
【ＦＩ】
G02B27/02 Z
G02F1/13 505
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2023567220
(86)(22)【出願日】2022-05-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-23
(86)【国際出願番号】 US2022029957
(87)【国際公開番号】W WO2022246018
(87)【国際公開日】2022-11-24
【審査請求日】2023-11-01
(31)【優先権主張番号】63/190,260
(32)【優先日】2021-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(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】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】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】シャーリン，エラド
(72)【発明者】
【氏名】シュリキ，ロネン
【審査官】河村 麻梨子
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２０－５２１１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０１９８４７１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２００３－５３６１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２１－５１０８３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２２６１１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ２７／０１－２７／０２
Ｈ０４Ｎ ５／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つのプロセッサを備える装置であって、前記少なくとも１つのプロセッサが、第１の複数のファセット、第２の複数のファセット、及び第３の複数のファセットを決定することと、
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）によって方向づけられた、前記第１の複数のファセット及び前記第２の複数のファセットへのそれぞれの光路を識別することであって、前記それぞれの光路は、前記第１の複数のファセット及び前記第２の複数のファセットによって、前記第３の複数のファセットにそれぞれ方向づけられることと、
前記光路に対応する活性波長板を識別することと、
前記光路に対応する前記活性波長板のターゲット状態を決定することと、
前記活性波長板を前記ターゲット状態に設定することと、
前記光路に沿って、投影デバイスに、画像視野コンポーネントを含む光ビームを投影させることと、を行うように構成されている、装置。
【請求項2】
前記活性波長板が、活性化状態と不活性化状態との間で遷移するように構成されており、前記活性波長板が、前記活性化状態にあるときに、前記光ビームを、第１の偏光から第２の偏光に変換するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記活性波長板が、活性半波長板を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記ＰＢＳが、前記第１の偏光を有する光ビームを方向転換するように、かつ前記第２の偏光を有する光ビームが前記ＰＢＳを通過することを可能にするように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項5】
前記ＰＢＳが、前記装置の光導波光学素子（ＬＯＥ）内に埋め込まれている、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記ＬＯＥが、第１のＬＯＥコンポーネントと、
第２のＬＯＥコンポーネントと、
第３のＬＯＥコンポーネントと、を備え、
前記第１のＬＯＥコンポーネント、前記第２のＬＯＥコンポーネント、及び前記第３のＬＯＥコンポーネントが、それぞれ前記第１、第２、及び第３の複数のファセットを備え、前記第１のＬＯＥコンポーネント及び前記第２のＬＯＥコンポーネントが、異なる光路に沿って、光ビームを前記第３のＬＯＥコンポーネントに方向付けるように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記第３のＬＯＥコンポーネントの前記第３の複数のファセットが、ターゲット外部結合ファセットを備える、請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記ＬＯＥが、第４のＬＯＥコンポーネントを備え、前記第１のＬＯＥコンポーネント及び前記第２のＬＯＥコンポーネントが、異なる光路に沿って、光ビームを前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントに方向付けるように構成されており、前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントのうちの１つの複数のファセットが、ターゲット外部結合ファセットを備える、請求項６に記載の装置。
【請求項9】
前記ＬＯＥが、前記第３のＬＯＥコンポーネントと前記第４のＬＯＥコンポーネントとの間に配設された第２のＰＢＳを備え、前記第２のＰＢＳは、前記第１の偏光を有する光ビームが、前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントのうちのそれぞれの一方から、前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントのうちの前記それぞれの一方に戻るように方向転換することを可能にし、かつ、前記第２の偏光を有する光ビームが、前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントのうちの前記それぞれの一方から、前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントのうちの他方に通過することを可能にするように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項10】
前記ＬＯＥが、前記第３のＬＯＥコンポーネントと、前記第２のＰＢＳに隣接する前記第４のＬＯＥコンポーネントとの間に配設された第２の活性波長板を備え、第２の活性波長板が、前記活性化状態と前記不活性化状態との間で遷移するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記第２の活性波長板が、前記第２のＰＢＳの第１の側面上に配設されており、前記第１の側面が、前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントのうちの一方に対応しており、前記ＬＯＥが、前記第２のＰＢＳの第２の側面上に配設された別の波長板を更に備え、前記第２の側面が、前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントのうちの他方に対応しており、前記別の波長板が、前記光ビームを前記第１の偏光から前記第２の偏光に変換するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記別の波長板が、第３の活性波長板及び半波長板のうちの一方を備え、前記第３の活性波長板が、前記活性化状態と前記不活性化状態との間で遷移するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項13】
前記第１のＬＯＥコンポーネント及び前記第２のＬＯＥコンポーネントのうちの少なくとも一方が、矩形導波路を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項14】
方法であって、第１の複数のファセット、第２の複数のファセット、及び第３の複数のファセットを決定することと、
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）によって方向づけられた、前記第１の複数のファセット及び前記第２の複数のファセットへのそれぞれの光路を識別することであって、前記それぞれの光路は、前記第１の複数のファセット及び前記第２の複数のファセットによって、前記第３の複数のファセットにそれぞれ方向づけられることと、
前記光路に対応する活性波長板を識別することと、
前記光路に対応する前記活性波長板のターゲット状態を決定することと、
前記活性波長板を前記ターゲット状態に設定することと、
前記光路に沿って、投影デバイスに、画像視野コンポーネントを含む光ビームを投影させることと、を含む、方法。
【請求項15】
前記活性波長板が、活性化状態と不活性化状態との間で遷移するように構成されており、前記活性波長板が、前記活性化状態にあるときに、前記光ビームを、第１の偏光から第２の偏光に変換するように構成されており、
前記活性波長板を前記ターゲット状態に設定することが、前記活性波長板を前記活性化状態及び前記不活性化状態のうちの一方に設定することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
光学系であって、第１の偏光を有する光ビームを出力するように構成されている投影デバイスと、
活性化状態と不活性化状態との間で遷移するように構成されている活性波長板であって、前記活性波長板が、前記活性化状態にあるときに、前記投影デバイスによって出力された前記光ビームを、前記第１の偏光から第２の偏光に変換するように構成されている、活性波長板と、
前記第１の偏光を有する光ビームを方向転換するように、かつ前記第２の偏光を有する光ビームが通過することを可能にするように構成されているＰＢＳと、
第１の複数のファセットを備える第１のＬＯＥコンポーネントと、
第２の複数のファセットを備える第２のＬＯＥコンポーネントと、
第３の複数のファセットを備える第３のＬＯＥコンポーネントと、を備え、
前記活性波長板及び前記ＰＢＳによって前記第１のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられた光ビームが、前記第１のＬＯＥコンポーネントの第１の複数のファセットによって前記第３のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられる、前記投影デバイスからの第１の光路が画定され、
前記活性波長板及び前記ＰＢＳによって前記第２のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられた光ビームが、前記第２のＬＯＥコンポーネントの第２の複数のファセットによって前記第３のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられる、前記投影デバイスからの第２の光路が画定される、光学系。
【請求項17】
前記第１の光路において、前記投影デバイスによって出力された前記光ビームは、前記活性波長板が前記不活性化状態にある間に、前記活性波長板を通過し、かつ、前記ＰＢＳによって前記第１のＬＯＥコンポーネントに向かって方向転換されるように構成されている、請求項１６に記載の光学系。
【請求項18】
前記第２の光路において、前記投影デバイスによって出力された前記光ビームは、前記活性波長板が前記活性化状態にある間に、前記活性波長板を通過するように構成されており、前記活性波長板が、前記光ビームを前記第２の偏光に変換するように構成されており、前記第２の偏光を有する前記光ビームが、前記第２のＬＯＥコンポーネントに向かって前記ＰＢＳを通過するように構成されている、請求項１６に記載の光学系。
【請求項19】
前記第１のＬＯＥコンポーネント及び前記第２のＬＯＥコンポーネントの各々が、光ビームを前記第３のＬＯＥコンポーネントに方向付けるように構成されており、前記第３のＬＯＥコンポーネントが、前記光学系から光ビームを外部結合するように構成されている、請求項１６に記載の光学系。
【請求項20】
前記光学系が、第４のＬＯＥコンポーネントを更に備え、
前記活性波長板及び前記ＰＢＳによって前記第１のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられた光ビームが、前記第１のＬＯＥコンポーネントの第１の複数のファセットによって前記第４のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられる、前記投影デバイスからの第３の光路が画定され、
前記活性波長板及び前記ＰＢＳによって前記第２のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられた光ビームが、前記第２のＬＯＥコンポーネントの第２の複数のファセットによって前記第４のＬＯＥコンポーネントへ方向づけられる、前記投影デバイスからの第４の光路が画定され、
前記第１のＬＯＥコンポーネント及び前記第２のＬＯＥコンポーネントの各々が、光ビームを前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントの各々に方向付けるように構成されており、
前記第３のＬＯＥコンポーネント及び前記第４のＬＯＥコンポーネントが、前記光学系から光ビームを外部結合するように構成されている、請求項１６に記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光学系に関する。より具体的には、本開示は、いくつかの実施形態において、ニアアイディスプレイシステムで使用することができる活性光学エンジンを有する光学系に関する。
【背景技術】
【0002】
ニアアイディスプレイシステムなどの光学系では、通常、プロジェクタが、画像の視野（ＦＯＶ）をユーザの眼に提供する。光学系のＦＯＶを増やすために、プロジェクタのサイズ、重量、コンポーネント、構成、及び電力消費もまた、通常、増やす必要がある。例えば、ヘッドマウントデバイス（ＨＭＤ）、スマート眼鏡などの小型、軽量、省エネ型光学系の場合には、プロジェクタにおけるそのような増大は、成り立ち得ない。
【発明の概要】
【0003】
実施形態では、少なくとも１つのプロセッサを備える装置が開示される。この少なくとも１つのプロセッサは、ターゲット外部結合ファセットを決定することと、ターゲット外部結合ファセットへの光路を識別することと、光路に対応する活性波長板を識別することと、光路に対応する活性波長板のターゲット状態を決定することと、活性波長板を、識別されたターゲット状態に設定することと、識別された光路に沿って、投影デバイスに、画像視野コンポーネントを含む光ビームを投影させることと、を行うように構成されている。
【0004】
いくつかの実施形態では、開示される方法は、ターゲット外部結合ファセットを決定することと、ターゲット外部結合ファセットへの光路を識別することと、光路に対応する活性波長板を識別することと、光路に対応する活性波長板のターゲット状態を決定することと、活性波長板を、識別されたターゲット状態に設定することと、識別された光路に沿って、投影デバイスに、画像視野コンポーネントを含む光ビームを投影させることと、を含む。
【0005】
実施形態では、光学系が開示される。この光学系は、第１の偏光を有する光ビームを出力するように構成されている投影光学デバイスと、活性化状態と不活性化状態との間で遷移するように構成されている活性波長板と、を備える。その活性波長板は、活性化状態にあるときに、投影光学デバイスによって出力された光ビームを、第１の偏光から第２の偏光に変換するように構成されている。光学系は、第１の偏光を有する光ビームを方向転換するように、かつ第２の偏光を有する光ビームが通過することを可能にするように構成されているＰＢＳと、第１の複数のファセットを備える第１のＬＯＥコンポーネントと、第２の複数のファセットを備える第２のＬＯＥコンポーネントと、第３の複数のファセットを備える第３のＬＯＥコンポーネントと、を更に備える。第１のＬＯＥコンポーネント及び第３のＬＯＥコンポーネントは、活性波長板及びＰＢＳを介して、投影デバイスからの第１の光路を画定し、第２のＬＯＥコンポーネント及び第３のＬＯＥコンポーネントは、活性波長板及びＰＢＳを介して、投影デバイスからの第２の光路を画定する。
【0006】
前述の概要は、単に例示的なものであり、決して限定するものであることを意図されない。上述の例示的な態様、実施形態、及び特徴に加えて、更なる態様、実施形態、及び特徴が、図面、及び以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。図面において、同様の参照数字は、同一、又は機能的に同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】実施形態による例示的な光学系の概略図である。
【図8A】実施形態による、積層構成を有する例示的な光導波光学素子（ＬＯＥ）の概略図である。
【図8B】実施形態による、積層構成を有する例示的な光導波光学素子（ＬＯＥ）の概略図である。
【図8C】実施形態による、積層構成を有する例示的な光導波光学素子（ＬＯＥ）の概略図である。
【図8D】実施形態による、積層構成を有する例示的な光導波光学素子（ＬＯＥ）の概略図である。
【図9】実施形態による例示的な画像ＦＯＶコンポーネントの概略図である。
【図13】実施形態による例示的なプロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
ニアアイディスプレイシステムなどの光学系において、光ビームは、ディスプレイシステムから、そのディスプレイシステムに極めて接近しているユーザの眼などのターゲット表面に出力される。そのようなニアアイディスプレイシステムの使用が増えるにつれて、より良好で、かつより快適なニアアイディスプレイシステムへの需要もまた高まった。しかしながら、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）及びスマート眼鏡などのニアアイディスプレイのサイズ及び重量を軽減し、同時にまた、より良好な幾何学的形状、より広い視野（ＦＯＶ）、より長いバッテリー寿命、昼間の明確な拡張画像、及びニアアイディスプレイシステムにおける他の改善を提供することは、困難である。例えば、ＦＯＶのサイズを増やすことは、通常、それに応じて、プロジェクタのサイズ、重量、及び電力消費を増やす必要があり、これは、大きくて扱いにくいフォームファクタにつながることが多い。
【0009】
例示的な実施形態は、プロジェクタのサイズ、重量、及び電力消費を大幅に増やすことなくＦＯＶを拡張することを可能にし、それによって、プロジェクタＦＯＶの要求を小さく維持しながら、広い没入型ＦＯＶを可能にする光学系及び方法を開示する。
【0010】
各図において、参照を明確かつ容易にするために、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸が提供される。
【0011】
図１Ａ及び１Ｂを参照すると、例示的な光学系１００が説明されている。光学系１００は、画像投影アセンブリ１１０及びコントローラ１４０を備える。いくつかの実施形態では、光学系１００はまた、眼追跡システム３０及び光源検出システム４０のうちの１つ以上を備えることもできる。
【0012】
コントローラ１４０は、１つ以上の処理デバイス、メモリ、又は他のコンポーネントを有するコンピューティングデバイスを備える。例えば、コントローラ１４０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロコントローラ、専用回路、又は任意の他のコンポーネントを備えることができる。以下で更に詳細に説明されるように、コントローラ１４０は、投影光学デバイス（以下に説明される）を制御して、画像を生成し、その画像を、眼に投影するための光導波光学素子（ＬＯＥ）に出力するように構成されている。
【0013】
いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、画像投影アセンブリ１１０中に統合されるか、又は、例えば、眼鏡、ヘッドマウントディスプレイ、若しくは別のデバイスなどの、画像投影アセンブリ１１０を備えるデバイス中に統合することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、画像投影アセンブリ１１０からリモートに位置し得る。例えば、画像投影アセンブリ１１０は、コントローラ１４０と通信するように構成されている有線又は無線通信デバイスを備えることができる。一例として、コントローラ１４０は、モバイルデバイス、又は画像投影アセンブリ１１０とは別個である他のコンピューティングデバイス、又は画像投影アセンブリ１１０を含むデバイス、の一部として含まれてもよい。
【0014】
眼追跡システム３０は、任意選択であり、ユーザの眼１８０の瞳孔の位置を追跡し、対応する位置情報をコントローラ１４０に提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、眼追跡システム３０は、例えば、瞳孔の位置を追跡するか、又は瞳孔の位置を決定するために利用され得る位置情報を生成するように構成され得るカメラ又は他のデバイスを備えることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、その位置情報を利用して、画像ＦＯＶを、瞳孔の位置に対応するそれらのファセットに提供することができる。
【0015】
光源検出システム４０は、任意選択であり、光学系１００に悪影響を及ぼし得る光源、例えば、太陽、街灯、ヘッドライト、又は他の光源を検出し、対応する情報、例えば、光源の方向、光源の強度、又は光源に関する任意の他の情報をコントローラ１４０に提供するように構成されている。一例として、光源検出システム４０は、光学系１００の外部にある光源を検出するように、又は、コントローラ１４０によって利用されて、例えば、光源に関する方向、強度、若しくは任意の他の情報などの光源の特性を識別及び決定し得る情報を生成するように構成されている、カメラ、赤外線検出器、又は任意の他のデバイスを備えることができる。
【0016】
画像投影アセンブリ１１０は、投影光学デバイス（ＰＯＤ）１１２、及び光導波光学素子（ＬＯＥ）１１４を含み、一次元（１Ｄ）又はニ次元（２Ｄ）瞳孔拡張を利用して、画像をユーザの眼１８０に投影するように構成されている。２Ｄ瞳孔拡張を伴うＬＯＥ１１４の例が、図１Ｂに示されている。
【0017】
ＰＯＤ１１２は、画像生成器２００、コリメーティング光学素子２０４、又は、例えば、空間光変調器（ＳＬＭ）などの画像投影アセンブリ内に含まれ得る他のコンポーネントを備える。これらのコンポーネントのうちのいくつか又は全ては、いくつかの実施形態では、１つ以上の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）キューブ又は他のプリズム構成の表面上に配列され得る。画像生成器２００は、ユーザの眼１８０上に投影される画像に対応する照明、例えば、光ビーム、レーザビーム、又は他の形態の照明を提供する１つ以上のコンポーネントを備える。例えば、画像生成器２００としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ素子、バックライト付き液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、マイクロＬＥＤディスプレイ、デジタル光処理（ＤＬＰ）チップ、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）チップ、又は他のコンポーネントが挙げられる。
【0018】
ＰＯＤ１１２がＳＬＭ（図示せず）を備える場合、ＳＬＭは、例えば、ＯＬＥＤディスプレイ素子、バックライト付きＬＣＤパネル、マイクロＬＥＤディスプレイ、ＤＬＰチップ、若しくは別の発光コンポーネントなどのコンポーネントを備える発光ＳＬＭとして実装されてもよいか、又は、例えば、ＬＣＯＳチップなどのコンポーネントを備える反射型ＳＬＭとして実装されてもよい。コリメーティング光学素子とＳＬＭとの間にビームスプリッタキューブブロックを介在させて、ＳＬＭの表面への照明の送達を可能にすることができる。ＳＬＭは、照明の各画素の投影強度を変調して、画像を生成するように構成することができる。例えば、ＳＬＭは、ディスプレイの各画素から、ＬＯＥ１１４の平面内、例えば、以下に説明される主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８の平面内に拡散する光ビームを提供することができる。
【0019】
あるいは、ＰＯＤ１１２は、スキャンニング構成、例えば、高速スキャンニングミラーを含むことができ、これは、各画素に対して所望の強度を投影する画素毎に基づく運動と同期して照明の強度を変化させながら、ＰＯＤ１１２の画像平面を横切って光源からの照明をスキャンニングする。
【0020】
ＰＯＤ１１２はまた、任意選択的に、画像の照明をＬＯＥ１１４に注入するための内部結合構成、例えば、内部結合反射鏡、斜め結合プリズム、又は任意の他の内部結合構成を備え。いくつかの実施形態では、ＰＯＤ１１２とＬＯＥ１１４との間の結合は、直接結合を含むことができ、例えば、ＰＯＤ１１２は、ＬＯＥ１１４の一部と接触することができるか、又は、画像がＬＯＥ１１４の平面内に注入されるアパーチャの寸法を拡張するための追加のアパーチャ拡張構成を介した結合を含むことができる。
【0021】
ＬＯＥ１１４は、第１及び第２の平行な主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８、並びに光学的に活性でない縁部を含む導波路を備える。例示的な実施形態では、本明細書に説明される様々な導波路は、幾何学的導波路、回折導波路、又は任意の他のタイプの導波路を備えることができる。ＬＯＥ１１４はまた、ユーザの眼１８０に投影するために照明をＬＯＥ１１４から外へ方向付けるように構成されている外部結合構成１２０も備える。いくつかの実施形態では、外部結合構成１２０は、本明細書ではファセット１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、及び１２２５とも称される複数の平行な表面として例示され、これらは、ＬＯＥ１１４の主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８に対してある傾斜角でＬＯＥ１１４内に配列されている。ファセット１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、及び１２２５はまた、本明細書では、集合的に、ファセット１２２と称される場合もある。ファセット１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、及び１２２５のいずれも、本明細書では、個別に、ファセット１２２と称される場合もある。例示的な実施形態では、５つのファセット１２２１、１２２２、１２２３、１２２４、及び１２２５が図１Ａに示されているが、ＬＯＥ１１４は、代替的に、他の実施形態では、より多数のファセット１２２又はより少数のファセット１２２を備えることができる。図１Ｂを参照すると、２Ｄ瞳孔拡張を有する実施形態では、第２のセットのファセット１２４１、１２４２、１２４３、１２４４、及び１２４５は、ＰＯＤ１１２かファセット１２２に向かって光を導くために利用される。ファセット１２４１、１２４２、１２４３、１２４４、及び１２４５のいずれも、本明細書では、個別に、ファセット１２４と称される場合もある。５つのファセット１２４１、１２４２、１２４３、１２４４、及び１２４５は、図１Ｂに例示されているが、例示的な実施形態で、ＬＯＥ１１４は、代替的に、他の実施形態では、より多数のファセット１２４又はより少数のファセット１２４を備えることができる。
【0022】
いくつかの実施形態では、各ファセット１２２及び１２４は、ＬＯＥ１１４内の特定の伝播角を有する光ビームを眼１８０に外部結合するように構成されている半反射ファセットである。例えば、いくつかの実施形態では、各ファセット１２２及び１２４は、ＬＯＥ１１４内で異なる伝播角を有する光ビームを外部結合するように構成されてもよい。
【0023】
いくつかの実施形態では、ファセット１２２及び１２４のうちの１つ以上は、ファセット１２２が光の高い透過率を有する状態と、ファセット１２２が光の高い反射率を有する状態との間で、選択的に活性化可能であり得る。一例として、いくつかの実施形態では、ファセット１２２１は、１００％の反射率及び０％の透過率を有するように活性化されてもよく、０％の反射率及び１００％の透過率を有するように不活性化されてもよい。いくつかの実施形態では、反射率及び透過率の量は、ファセット１２２毎に調整可能であり得、このため、例えば、ファセット１２２１は、部分反射率及び部分透過率、例えば、２５％の反射率及び７５％の透過率、５０％の反射率及び５０％の透過率、７５％の反射率及び２５％の透過率、又は任意の他の量の反射率及び透過率を有するように調整することができる。一例として、コントローラ１４０は、各ファセット１２２の反射率及び透過率を選択的に活性化及び調整するように構成することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、光ビームの特定の角度又は角度範囲に対する各ファセット１２２の反射率及び透過率、例えば、光ビームの一部の角度又は角度範囲に対して高い透過率、及び、光ビームの他の角度又は角度範囲に対して高い反射率、を選択的に活性化及び調整するように構成することができる。
【0024】
図１Ａに示すように、例えば、光ビームＬは、主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８で反射することによって、ＬＯＥ１１４を通って、ファセット１２２に向かって移動し、図１Ｂの実施形態では、ファセット１２４に向かって移動する。例えば、主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８は、ＬＯＥ１１４を通って移動する任意の光ビームＬに対して全反射（ＴＩＲ）を提供することができる。光ビームＬが直角でファセット１２２若しくは１２４、又は活性ファセット１２２若しくは１２４に遭遇すると、光ビームＬは、ファセット１２２又は１２４によって方向転換される。例えば、ファセット１２２に遭遇した光は、ＬＯＥ１１４から外へ、例えば、眼１８０に向かって方向転換され、これに対して、ファセット１２４に遭遇した光は、ファセット１２２に向かって方向転換される。
【0025】
図２を参照して、光学系１００の画像投影アセンブリ２１０の例示的な実施形態について説明する。画像投影アセンブリ２１０は、例えば、ＰＯＤ２１２、ＬＯＥ２１４、ファセット、回折コンポーネント、ホログラフィックコンポーネント、又は他の同様のコンポーネントを含む画像投影アセンブリ１１０と同様の特徴を備えることができ、光学系１００内の画像投影アセンブリ１１０と交換することができる。画像投影アセンブリ２１０を利用して、ＰＯＤ２１２によって出力された利用可能なＦＯＶを積極的に拡張することができる。ＰＯＤ２１２は、光ビームをＰ偏光及びＳ偏光のうちの一方として出力するように構成されている偏光ＰＯＤを備えることができる。一例として、例示的な実施形態では、ＰＯＤ２１２は、Ｓ偏光を有する光ビームを出力するように構成することができる。
【0026】
例えば、液晶プレート、又は、コントローラ１４０（図１Ａ）によって制御され得る他の活性波長板などの活性半波長板（ＡＨＷＰ）２２０は、ＰＯＤ２１２とＬＯＥ２１４との間に配設され、ＰＯＤ２１２によって投影される光ビームの極性を、例えば、コントローラ１４０による活性化時に、Ｓ偏光からＰ偏光、又はその逆に変更するように構成されている。例示的な実施形態では、ＡＨＷＰ２２０は、活性化時に、極性をＳ偏光からＰ偏光に変更するように構成されている。代替的な実施形態では、ＰＯＤ２１２は、ＡＨＷＰ２２０を含んでもよく、又はＬＯＥ２１４は、ＡＨＷＰ２２０を含んでもよい。
【0027】
ＬＯＥ２１４は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２２２、半波長板（ＨＷＰ）２２４、ＬＯＥコンポーネント２２６、ＬＯＥコンポーネント２２８、及びＬＯＥコンポーネント２３０を備える。
【0028】
ＰＢＳ２２２は、Ｐ偏光及びＳ偏光のうちの一方を有する光ビームがＬＯＥコンポーネント２２６に向かって通過し、同時に、Ｐ偏光及びＳ偏光のうちの他方を有する光ビームをＬＯＥコンポーネント２２８に向かって方向転換することを可能にするように構成されている。例示的な実施形態では、ＰＢＳ２２２は、Ｐ偏光を有する光ビームがＬＯＥコンポーネント２２６に向かって通過し、かつＳ偏光を有する光ビームがＬＯＥコンポーネント２２８に向かって方向転換することを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、ＰＢＳ２２２は、９７％反射されたＳ（Ｒｓ）、０．０１％透過されたＳ（Ｔｓ）、９６％透過されたＰ（Ｔｐ）、及び０．１％反射されたＰ（Ｒｐ）を含み得る。他の実施形態では、ＰＢＳ２２２は、Ｐ偏光及びＳ偏光の光ビームに対して任意の他の反射率値又は透過率値を含むことができる。
【0029】
ＨＷＰ２２４は、ＰＢＳ２２２とＬＯＥコンポーネント２２６との間に配設され、ＰＢＳ２２２を通過する光ビームをある偏光から別の偏光に変換するように構成されている。例えば、例示的な実施形態では、ＨＷＰ２２４は、ＰＢＳ２２２を通過するＰ偏光を有する光ビームを、Ｓ偏光を有する光ビームに変換するように構成されている。
【0030】
ＬＯＥコンポーネント２２６は、ＰＢＳ２２２及びＨＷＰ２２４を通過する光ビームをＬＯＥコンポーネント２３０に向かって方向付けるように構成されているファセット２３２を備える。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント２２６は、ＬＯＥ１１４と同様のコンポーネント、例えば、第１及び第２の主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８、並びにファセット１２２を備える。
【0031】
ＬＯＥコンポーネント２２８は、ＰＢＳ２２２によって方向転換される光ビームを、ＬＯＥコンポーネント２３０に向かって方向付けるように構成されているファセット２３４を備える。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント２２８は、ＬＯＥ１１４と同様のコンポーネント、例えば、第１及び第２の主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８、並びにファセット１２２を備える。
【0032】
ＬＯＥコンポーネント２３０は、ＬＯＥコンポーネント２２６及び２２８から受け取った光ビームを、ＬＯＥ１１４と同様の方法で、眼１８０（図１Ａ）に向かって方向付けるように構成されているファセット２３６を備える。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント２３０は、ＬＯＥ１１４と同様のコンポーネント、例えば、第１及び第２の主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８、並びにファセット１２２を備える。
【0033】
いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント２２６、ＬＯＥコンポーネント２２８、及びＬＯＥコンポーネント２３０は、主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８と同一平面上にある。
【0034】
ＰＯＤ２１２とＬＯＥ２１４との間にＡＨＷＰ２２０を導入することによって、ＰＯＤ２１２によって出力される光ビームは、時間の関数として、Ｐ偏光とＳ偏光との間で切り替えることができる。図２において、Ｓ偏光を有する光ビームは、実線で図示されているのに対して、Ｐ偏光を有する光ビームは、破線で図示されている。
【0035】
例えば、ＡＨＷＰ２２０が不活性化されたときに、Ｓ偏光を有する光ビーム２３８は、変換されることなくＡＨＷＰ２２０を通過し、ＬＯＥコンポーネント２２８に向かってＰＢＳ２２２に反射されることになる。次いで、光ビーム２３８は、ファセット２３４からＬＯＥコンポーネント２３０に向かって反射し、ファセット２３６から眼１８０に向かって反射する（図１Ａ）。
【0036】
ＡＨＷＰ２２０が活性化されたときに、初期にＳ偏光を有する光ビーム２４０は、ＡＨＷＰ２２０を通過するときにＰ偏光に変換され、ＨＷＰ２２４及びＬＯＥコンポーネント２２６に向かって、ＰＢＳ２２２を通過することになる。光ビーム２４０は、ＨＷＰ２２４を通過するときに、Ｓ偏光に戻して変換され、次いで、ファセット２３２からＬＯＥコンポーネント２３０に向かって反射することになる。次いで、光ビーム２４０は、ファセット２３６から眼１８０（図１Ａ）に向かって反射する。
【0037】
図２において、光ビーム２３８及び２４０は、ＬＯＥコンポーネント２２６及び２２８の異なるファセット角度、並びに光ビームが従う様々な光路に起因する、プロジェクタからの出口偏光に応じて、最終的に、異なる角度で眼１８０に到着することになる。コントローラ１４０（図１Ａ）は、時間の関数としてＡＨＷＰ２２０を活性化するように構成されているため、各光ビーム２３８及び２４０は、完全な画像の一部のみを含むことができる。コントローラ１４０は、ＰＯＤ２１２によって生成された画像と、ＡＨＷＰ２２０の偏光出力との間で同期して、ユーザが眼１８０において相補的な画像を経験することを確実にするように構成されている。
【0038】
図３を参照すると、画像投影アセンブリ１１０によって提供された画像ＦＯＶと、画像投影アセンブリ２１０との比較が示されている。図３に示すように、画像ＦＯＶ３００は、画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４を単一の画像ＦＯＶ３００として備える画像投影アセンブリ１１０によって出力される。対照的に、半画像ＦＯＶ３０６及び３０８は、各々、画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４のうちの１つを含み、例えば、ＡＨＷＰ２２０の活性化に基づいて、時間の関数として画像投影アセンブリ２１０によって別個に出力される。いくつかの実施形態では、画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４のサイズは、等しい場合がある。いくつかの実施形態では、画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４のサイズは、異なる場合があり、このため、画像ＦＯＶコンポーネント３０２と３０４との間の「縫い目」領域は、画像ＦＯＶ３００の中心にはない。
【0039】
画像投影アセンブリ１１０は、広い画像ＦＯＶ３００を出力する必要があるため、ＰＯＤ１１２は、広い画像ＦＯＶを生成及び支持するように構成されなければならず、場合によっては、ＰＯＤ２１２よりも大きく、より重く、又はより多くの電力集約型コンポーネントを必要とする。更に、ＬＯＥ１１４は、追加のファセット、角度などを必要とする場合があり、広い画像ＦＯＶを眼１８０に方向付けるために、ＬＯＥ２１４と比較して、より多くの角度空間要件を必要とする場合がある。
【0040】
画像投影アセンブリ２１０の場合、ＬＯＥコンポーネント２３０は、光ビーム２３８及び２４０の画像ＦＯＶを眼１８０に外部結合する。時間の関数として、光ビーム２３８及び２４０は、ＬＯＥコンポーネント２２６及びＬＯＥコンポーネント２２８の両方から、ＬＯＥコンポーネント２３０によって受け取られ、ファセット２３６によって外部結合されることになり、その結果、眼１８０（図１Ａ）は、同じ完全な画像ＦＯＶ３００を経験することになるが、ＰＯＤ２１２は、任意の所与の時間において、ＦＯＶ角度範囲の一部を生成しさえすればよい。ファセット２３２及び２３４は、画像ＦＯＶの一部のみを取り扱う必要があるため、ＬＯＥコンポーネント２２６及びＬＯＥコンポーネント２２８は、ＬＯＥ１１４のコンポーネントと比較して、ＬＯＥ２１４の光学的要求及び物理的サイズを軽減することができる。
【0041】
図４を参照すると、いくつかの実施形態では、画像投影アセンブリ２１０によって出力された画像ＦＯＶは、整列されて、重複画像を作り出すことができる。例えば、図４に見られるように、画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４は、領域３１０内で重複し得る。いくつかの実施形態では、重複角度範囲は、領域３１０内の画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４のうちの１つのための黒色画像を備えることができる。他の実施形態では、画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４の両方は、領域３１０内に同じ画像を有することができるが、例えば、各画像ＦＯＶコンポーネントについての半分の強度である、減少した強度を有する。いくつかの実施形態では、例えば、コントローラ１４０は、画像投影アセンブリ２１０の出力を制御して、画像ＦＯＶコンポーネント３０２及び３０４を生成するように構成されている。
【0042】
図５を参照して、光学系１００の画像投影アセンブリ４１０の別の例示的な実施形態について説明する。画像投影アセンブリ４１０は、例えば、ＰＯＤ４１２、ＬＯＥ４１４、ファセット、及び又は他の同様のコンポーネントを含む画像投影アセンブリ２１０と同様の特徴を備えることができる。画像投影アセンブリ４１０を利用して、ＰＯＤ４１２によって出力された利用可能なＦＯＶを積極的に拡張することができる。ＰＯＤ４１２は、光ビームをＰ偏光及びＳ偏光のうちの１つとして出力するように構成されている偏光ＰＯＤを備えることができる。一例として、例示的な実施形態では、ＰＯＤ４１２は、Ｓ偏光を有する光ビームを出力するように構成することができる。
【0043】
例えば、コントローラ１４０（図１Ａ）によって制御され得る液晶プレート又は他の活性波長板などのＡＨＷＰ４２０は、ＰＯＤ４１２とＬＯＥ４１４との間に配設され、ＰＯＤ４１２によって投影される光ビームの極性を、例えば、コントローラ１４０による活性化時に、Ｓ偏光からＰ偏光に、又はその逆に変更するように構成されている。例示的な実施形態では、ＡＨＷＰ４２０は、活性化時に、極性をＳ偏光からＰ偏光に変更するように構成されている。代替的な実施形態では、ＰＯＤ４１２は、ＡＨＷＰ４２０を備えてもよく、又はＬＯＥ４１４は、ＡＨＷＰ４２０を備えてもよい。
【0044】
ＬＯＥ４１４は、ＰＢＳ４２２、ＡＨＷＰ４２４、４分の１波長板（ＱＷＰ）４２６、ミラー４２８、ＱＷＰ４３０、ミラー４３２、ＬＯＥコンポーネント４３４、及びＬＯＥコンポーネント４３６を備える。
【0045】
ＰＢＳ４２２は、Ｐ偏光及びＳ偏光のうちの一方を有する光ビームが、Ｐ偏光及びＳ偏光のうちの他方を有する光ビームをＱＷＰ４２６に方向転換しながら、ＡＨＷＰ４２４及びＬＯＥコンポーネント４３４に向けて通過することを可能にするように構成されている。例示的な実施形態では、ＰＢＳ４２２は、Ｐ偏光を有する光ビームが、ＡＨＷＰ４２４に通過し、Ｓ偏光を有する光ビームをＱＷＰ４２６に方向転換することを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、ＰＢＳ４２２は、９７％の反射されたＳ（Ｒ）、０．０１％の透過されたＳ（Ｔｓ）、９６％の透過されたＰ（Ｔｐ）、及び０．１％の反射されたＰ（Ｒｐ）を含むことができる。他の実施形態では、ＰＢＳ４２２は、Ｐ偏光及びＳ偏光の光ビームのための任意の他の反射率値又は透過率値を含むことができる。
【0046】
ＡＨＷＰ４２４は、ＰＢＳ４２２とＬＯＥコンポーネント４３４との間に配設され、ＰＢＳ４２２を通過する光ビームを、ある偏光から別の偏光に変換するように構成されている。例えば、ＡＨＷＰ４２４は、ＡＨＷＰ４２０と同様の方法で機能するように構成され、コントローラ１４０（図１Ａ）によって、活性化又は不活性化され得る。
【0047】
ＱＷＰ４２６は、ＰＢＳ４２２とミラー４２８との間に配設されて、光ビームをある偏光から別の偏光に変換するように構成されている。例えば、例示的な実施形態では、ＱＷＰ４２６は、ビームがＱＷＰ４２６を２回通過した後、Ｓ偏光を有する光ビームを、Ｐ偏光を有する光ビームに変換するように構成されている。例えば、ＰＢＳ４２２によってＱＷＰ４２６に向かって方向転換される、Ｓ偏光を有する光ビームは、ＱＷＰ４２６を通過し、ミラー４２８に反射され、ＱＷＰ４２６を２回通過して、Ｓ偏光からＰ偏光への変換を完了する。いくつかの実施形態では、ミラー４２８は、ミラー４３２に対して角度付けられて、光ビームの角度を調整することができる。
【0048】
ＱＷＰ４３０は、ＰＢＳ４２２とミラー４３２との間に配設され、光ビームをある偏光から別の偏光に変換するように構成されている。例えば、例示的な実施形態では、ＱＷＰ４３０は、ビームがＱＷＰ４３０を２回通過した後、Ｐ偏光を有する光ビームを、Ｓ偏光を有する光ビームに変換するように構成されている。例えば、ＱＷＰ４２６からＱＷＰ４３０に向かってＰＢＳ４２２を通過する、Ｐ偏光を有する光ビームは、ＱＷＰ４３０を通過し、ミラー４３２に反射され、ＱＷＰ４３０を２回通過して、Ｐ偏光からＳ偏光Ｓへの変換を完了することになる。次いで、光ビームは、ＰＢＳ４２２に向かって逆に方向付けられ、ＰＢＳ４２２によってＡＨＷＰ４２４及びＬＯＥコンポーネント４３４に向かって方向転換される。この場合、ＡＨＷＰ４２４は、不活性化されて、Ｓ偏光を有する光ビームが変換されずに通過することが可能になる。
【0049】
ＬＯＥコンポーネント４３４は、ＡＨＷＰ４２４を通過する光ビームをＬＯＥコンポーネント４３６に向かって方向付けるように構成されているファセット４３８を備える。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント４３４は、ＬＯＥ１１４と同様のコンポーネント、例えば、第１及び第２の主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８、並びにファセット１２２を備える。
【0050】
ＬＯＥコンポーネント４３６は、ＬＯＥ１１４と同様の方法で、ＬＯＥコンポーネント４３４から眼１８０（図１Ａ）に向かって、受け取られる光ビームを方向付けするように構成されているファセット４４０を備える。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント４３６は、ＬＯＥ１１４と同様のコンポーネント、例えば、第１及び第２の主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８、並びにファセット１２２を備える。
【0051】
画像投影アセンブリ２１０と同様に、画像投影アセンブリ４１０内の、ＰＯＤ４１２とＬＯＥ４１４との間にＡＨＷＰ４２０を導入することによって、ＰＯＤ４１２によって出力された光ビームは、時間の関数として、Ｐ偏光とＳ偏光との間で切り替えることができる。図５において、Ｓ偏光を有する光ビームは、実線として図示してあるのに対し、Ｐ偏光を有する光ビームは、破線として図示してある。画像投影アセンブリ２１０と比較すると、画像投影アセンブリ４１０では、ＬＯＥコンポーネント２２８をＱＷＰ４２６及び４３０、並びにミラー４２８及び４３２と交換し、受動的なＨＷＰ２２４をＡＨＷＰ４２４と交換している。
【0052】
例えば、ＡＨＷＰ４２０が非活性化されたときに、Ｓ偏光を有する光ビーム４４２は、変換されることなくＡＨＷＰ４２０を通過し、ＰＢＳ４２２に反射されてＱＷＰ４２６に向かうことになる。光ビーム４４２は、ＱＷＰ４２６を通過し、ミラー４２８に反射し、ＱＷＰ４２６を再度通過して戻り、ＰＢＳ４２２に向かう。光ビーム４４２がＱＷＰ４２６を２回通過すると、そのビームは、Ｓ偏光からＰ偏光に変換される。次いで、光ビーム４４２は、ＱＷＰ４３０に向かってＰＢＳ４２２を通過し、ＱＷＰ４３０を通過し、ミラー４３２に反射し、ＱＷＰ４３０を再度通過して戻り、ＰＢＳ４２２に向かう。光ビーム４４２がＱＷＰ４３０を２回通過すると、その光ビームは、Ｐ偏光からＳ偏光Ｓに変換される。次いで、光ビーム４４２は、ＰＢＳ４２２に反射して、ＡＨＷＰ４２４及びＬＯＥコンポーネント４３４に向かい、ＡＨＷＰ４２０が不活性化されるときに、ＡＨＷＰ４２４は不活性化されるため、変更されることなくＡＨＷＰ４２４を通過する。光ビーム４４２は、ファセット４３８のうちの１つに反射してＬＯＥコンポーネント４３６に向かい、次いで、ファセット４４０のうちの１つに反射して眼１８０（図１Ａ）に向かう。
【0053】
ＡＨＷＰ４２０が活性化されたときに、最初にＳ偏光を有する光ビーム４４４は、その光ビームがＡＨＷＰ４２０を通過するときにＰ偏光に変換されることになり、ＰＢＳ４２２を通過して、ＡＨＷＰ４２４及びＬＯＥコンポーネント４３４に向かうことになる。光ビーム４４４は、ＡＨＷＰ４２０が活性化されたときに、ＡＨＷＰ４２４もまた活性化されるため、ＡＨＷＰ４２４を通過するときに、Ｓ偏光に戻して変換されることになり、次いで、ファセット４３８のうちの１つに反射してＬＯＥコンポーネント４３６に向かうことになる。次いで、光ビーム４４４は、ファセット４４０のうちの１つに反射して、眼１８０（図１Ａ）に向かう。
【0054】
図５において、光ビーム４４２及び４４４は、光ビームが従う様々な光路に起因する、プロジェクタからの出口偏光に応じて、最終的に、異なる角度で眼１８０に到着することになる。コントローラ１４０（図１Ａ）は、時間の関数としてＡＨＷＰ４２０及びＡＨＷＰ４２４を活性化するように構成されているため、各光ビーム４４２及び４４４は、完全な画像の一部のみを含み得る。コントローラ１４０は、ＰＯＤ４１２によって生成された画像と、ＡＨＷＰ４２０及び４２４の偏光出力との間で同期して、ユーザが眼１８０において相補的な画像を経験することを確実にするように構成されている。
【0055】
図６を参照して、光学系１００の画像投影アセンブリ５１０の別の例示的な実施形態について説明される。画像投影アセンブリ５１０は、例えば、ＰＯＤ５１２、ＬＯＥ５１４、ファセット、及び又は他の同様のコンポーネントを含む画像投影アセンブリ２１０及び４１０と同様の特徴を備えることができる。画像投影アセンブリ５１０を利用して、ＰＯＤ５１２によって出力された利用可能なＦＯＶを積極的に拡張することができる。ＰＯＤ２１２は、光ビームをＰ偏光及びＳ偏光のうちの一方として出力するように構成されている偏光ＰＯＤを備えることができる。一例として、例示的な実施形態では、ＰＯＤ５１２は、Ｓ偏光を有する光ビームを出力するように構成することができる。
【0056】
例えば、コントローラ１４０（図１Ａ）によって制御され得る液晶プレート又は他の活性波長板などのＡＨＷＰ５２０は、ＰＯＤ５１２とＬＯＥ５１４との間に配設され、ＰＯＤ５１２によって投影される光ビームの極性を、例えば、コントローラ１４０による活性化時に、Ｓ偏光からＰ偏光に、又はその逆に変更するように構成されている。例示的な実施形態では、ＡＨＷＰ５２０は、活性化時に、極性をＳ偏光からＰ偏光に変更するように構成されている。代替的な実施形態では、ＰＯＤ５１２は、ＡＨＷＰ５２０を備えてもよく、又はＬＯＥ５１４は、ＡＨＷＰ５２０を備えてもよい。
【0057】
ＬＯＥ５１４は、ＰＢＳ５２２、ＨＷＰ５２４、ＬＯＥコンポーネント５２６、ＬＯＥコンポーネント５２８、及びＬＯＥコンポーネント５３０を備える。ＬＯＥコンポーネント５２６は、ファセット５３２を備え、ＬＯＥコンポーネント５２８は、ファセット５３４を備え、ＬＯＥコンポーネント５３０は、ファセット５３６を備える。
【0058】
画像投影アセンブリ５１０のコンポーネントは、画像投影アセンブリ２１０（図２）とは異なる構成で構成されているが、ＰＯＤ５１２、ＬＯＥ５１４、ＡＨＷＰ５２０、ＰＢＳ５２２、ＨＷＰ５２４、ＬＯＥコンポーネント５２６、ＬＯＥコンポーネント５２８、ＬＯＥコンポーネント５３０、ファセット５３２、ファセット５３４、及びファセット５３６の機能は、画像投影アセンブリ２１０（図２）のＰＯＤ２１２、ＬＯＥ２１４、ＡＨＷＰ２２０、ＰＢＳ２２２、ＨＷＰ２２４、ＬＯＥコンポーネント２２６、ＬＯＥコンポーネント２２８、ＬＯＥコンポーネント２３０、ファセット２３２、ファセット２３４、及びファセット２３６について上述した機能と同様である。
【0059】
図７を参照して、光学系１００の画像投影アセンブリ６１０の別の例示的な実施形態について説明する。画像投影アセンブリ６１０は、例えば、ＰＯＤ６１２、ＬＯＥ６１４、ファセット、及び又は他の同様のコンポーネントを含む画像投影アセンブリ２１０及び４１０と同様の特徴を備えることができる。画像投影アセンブリ６１０を利用して、ＰＯＤ６１２によって出力された利用可能なＦＯＶを積極的に拡張することができる。ＰＯＤ６１２は、光ビームをＰ偏光及びＳ偏光のうちの一方として出力するように構成されている偏光ＰＯＤを備えることができる。一例として、例示的な実施形態では、ＰＯＤ６１２は、Ｓ偏光を有する光ビームを出力するように構成することができる。
【0060】
例えば、コントローラ１４０（図１Ａ）によって制御され得る液晶プレート又は他の活性波長板などのＡＨＷＰ６２０は、ＰＯＤ６１２とＬＯＥ６１４との間に配設され、コントローラ１４０による活性化時に、ＰＯＤ６１２によって投影される光ビームの極性を、例えば、Ｓ偏光からＰ偏光に、又はその逆に変更するように構成されている。例示的な実施形態では、ＡＨＷＰ６２０は、活性化時に、極性をＳ偏光からＰ偏光に変更するように構成されている。代替的な実施形態では、ＰＯＤ６１２は、ＡＨＷＰ６２０を備えてもよく、又はＬＯＥ６１４は、ＡＨＷＰ６２０を備えてもよい。
【0061】
ＬＯＥ６１４は、ＰＢＳ６２２、ＨＷＰ６２４、ＬＯＥコンポーネント６２６、ＬＯＥコンポーネント６２８、及びＬＯＥコンポーネント６３０を備える。ＬＯＥコンポーネント６２６は、ファセット６３２を備え、ＬＯＥコンポーネント６２８は、ファセット６３４を備え、ＬＯＥコンポーネント６３０は、ファセット６３６を備える。
【0062】
画像投影アセンブリ６１０のコンポーネントは、画像投影アセンブリ２１０（図２）とは異なる構成で構成されているが、ＰＯＤ６１２、ＬＯＥ６１４、ＡＨＷＰ６２０、ＰＢＳ６２２、ＨＷＰ６２４、ＬＯＥコンポーネント６２６、ＬＯＥコンポーネント６２８、ＬＯＥコンポーネント６３０、ファセット６３２、ファセット６３４、及びファセット６３６の機能は、画像投影アセンブリ２１０（図２）のＰＯＤ２１２、ＬＯＥ２１４、ＡＨＷＰ２２０、ＰＢＳ２２２、ＨＷＰ２２４、ＬＯＥコンポーネント２２６、ＬＯＥコンポーネント２２８、ＬＯＥコンポーネント２３０、ファセット２３２、ファセット２３４、及びファセット２３６について上述した機能と同様である。
【0063】
ここで、図８Ａ～８Ｄを参照して、活性積層型光学エンジンの例示的な実施形態について説明する。図８Ａに示すように、ＬＯＥ７１４が、内部結合領域７１６を備える。ＬＯＥ７１４は、ＬＯＥ１１４、２１４、４１４、５１４、及び６１４のうちのいずれとも交換することができる。
【0064】
図８Ｂを参照すると、例示的な実施形態では、ＬＯＥ７１４のＬＯＥコンポーネント７１８及び７２０が、互いの上に積層され、例えば、低屈折率（ＲＩ）接着剤などの接着剤又はコーティング７２２によって一緒に接合されている。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント７１８及び７２０は、代替的に、空気間隙又は低ＲＩコーティング若しくは他のコーティングがＬＯＥコンポーネント７１８と７２０との間に配設されるように、異なる方法で接合され得る。
【0065】
内部結合領域７１６の近傍において、ＰＢＳ７２４及びＨＷＰ７２６は、ＬＯＥコンポーネント７１８と７２０との間に配設されている。ＰＢＳ７２４及びＨＷＰ７２６は、上述したように、ＰＢＳ２２２及びＨＷＰ２２４と同様の方法で機能する。図８Ｂに示すように、光ビームは、例えば、内部結合領域７１６を介して、上部ＬＯＥコンポーネント７１８中に入射する。光ビームは、例えば、ＰＯＤ２１２、４１２、５１２、６１２、又は７１２などのＰＯＤによって生成することができる。一例として、光ビームは、上記の実施形態で説明されているように、例えば、ＡＨＷＰ２２０、４２０などのＡＨＷＰの活性化状態に基づいて、Ｓ偏光又はＰ偏光を有する。
【0066】
Ｓ偏光を有する光ビーム７２８が内部結合領域７１６を通ってＬＯＥコンポーネント７１８に入射する場合、光ビーム７２８は、ＰＢＳ７２４によって方向転換され、ＬＯＥコンポーネント７１８を通って伝播することになる。Ｐ偏光を有する光ビーム７３０が内部結合領域７１６を通ってＬＯＥコンポーネント７１８に入射する場合、光ビーム７３０は、ＰＢＳ７２４を通過して、ＨＷＰ７２６によってＳ偏光に変更される。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７２０を通って伝播する。
【0067】
ＬＯＥコンポーネント７１８及び７２０は、例えば、ＬＯＥコンポーネント２３０などの別のＬＯＥに向かって光ビームを方向転換するように構成されている、例えば、ファセット２３２（図２）などのファセットを備え、これは、光ビームを眼１８０（図１Ａ）に外部結合するように構成されている。図８Ｂの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント７１８及び７２０の各々は、画像ＦＯＶの一部、例えば、図３及び４に示されたものなどの半分のＦＯＶコンポーネントの役割を担うことができる。
【0068】
図８Ｃを参照すると、例示的な実施形態では、ＬＯＥ７１４のＬＯＥコンポーネント７１８及び７２０は、図８Ｂについて上述したように、互いの上に積層され、接着剤又はコーティング７２２によって一緒に接合されている。この実施形態では、ＬＯＥコンポーネント７２０は、ＬＯＥコンポーネント７３２上に更に積層され、接着剤又はコーティング７２２と同様である接着剤又はコーティング７３４によって接合されている。内部結合領域７１６の近傍において、ＰＢＳ７２４及びＨＷＰ７２６は、ＬＯＥコンポーネント７１８と７２０との間に配設され、ＡＨＷＰ７３６、ＰＢＳ７３８、及びＨＷＰ７４０は、ＬＯＥコンポーネント７２０と７３２との間に配設されている。
【0069】
図８Ｃに示すように、光ビームは、例えば、内部結合領域７１６を介して、上部ＬＯＥコンポーネント７１８に入射する。光ビームは、例えば、ＰＯＤ２１２、４１２、５１２、６１２、又は７１２などのＰＯＤによって生成することができる。一例として、光ビームは、上記の実施形態で説明されているように、例えば、ＡＨＷＰ２２０、４２０などのＡＨＷＰの活性化状態に基づくＳ偏光又はＰ偏光を有する。
【0070】
Ｓ偏光を有する光ビーム７２８が内部結合領域７１６を通ってＬＯＥコンポーネント７１８に入射する場合、光ビーム７２８は、ＰＢＳ７２４によって方向転換され、ＬＯＥコンポーネント７１８を通って伝播することになる。Ｐ偏光を有する光ビーム７３０が内部結合領域７１６を通ってＬＯＥコンポーネント７１８に入射する場合、光ビーム７３０は、ＰＢＳ７２４を通過し、ＨＷＰ７２６によってＳ偏光に変更される。
【0071】
ＡＨＷＰ７３６が活性でない場合、光ビーム７３０は、Ｓ偏光からＰ偏光に変更されることなく、ＡＨＷＰ７３６を通過することになり、ＰＢＳ７３８によって方向転換されて、ＬＯＥコンポーネント７２０中に戻る。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７２０を通って伝播する。
【0072】
ＡＨＷＰ７３６が活性である場合、光ビーム７３０は、ＡＨＷＰ７３６によってＰ偏光に変換され、ＰＢＳ７３８を通過し、ＨＷＰ７４０によって変換されて、Ｓ偏光に戻る。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７３２を通って伝播する。
【0073】
ＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、及び７３２は、例えば、ＬＯＥコンポーネント２３０などの別のＬＯＥに向かって光ビームを方向転換するように構成されている、例えば、ファセット２３２（図２）などのファセットを含み、これは、光ビームを眼１８０（図１Ａ）に外部結合するように構成されている。図８Ｃの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、及び７３２の各々は、画像ＦＯＶの一部、例えば、画像ＦＯＶの３分の１を担うことができる。
【0074】
図８Ｄを参照すると、例示的な実施形態では、ＬＯＥ７１４のＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、及び７３２は、図８Ｃについて上述したように、互いの上に積層され、接着剤又はコーティング７２２及び７３４によって一緒に接合されている。この実施形態では、ＬＯＥコンポーネント７３２は、ＬＯＥコンポーネント７４２上に更に積層され、接着剤又はコーティング７２２と同様である接着剤又はコーティング７４４によって接合されている。内部結合領域７１６の近傍において、ＰＢＳ７２４及びＨＷＰ７２６は、ＬＯＥコンポーネント７１８と７２０との間に配設され、ＡＨＷＰ７３６、ＰＢＳ７３８、及びＨＷＰ７４０は、ＬＯＥコンポーネント７２０と７３２との間に配設され、ＡＨＷＰ７４６、ＰＢＳ７４８、及びＨＷＰ７５０は、ＬＯＥコンポーネント７３２と７４２との間に配設されている。
【0075】
図８Ｄに示すように、光ビームは、例えば、内部結合領域７１６を介して、上部ＬＯＥコンポーネント７１８に入射する。光ビームは、例えば、ＰＯＤ２１２、４１２、５１２、６１２、又は７１２などのＰＯＤによって生成することができる。一例として、光ビームは、上記の実施形態で説明されているように、例えば、ＡＨＷＰ２２０、４２０などのＡＨＷＰの活性化状態に基づくＳ偏光又はＰ偏光を有する。
【0076】
Ｓ偏光を有する光ビーム７２８が内部結合領域７１６を通ってＬＯＥコンポーネント７１８に入射する場合、光ビーム７２８は、ＰＢＳ７２４によって方向転換され、ＬＯＥコンポーネント７１８を通って伝播することになる。Ｐ偏光を有する光ビーム７３０が内部結合領域７１６を通ってＬＯＥコンポーネント７１８に入射する場合、光ビーム７３０は、ＰＢＳ７２４を通過し、ＨＷＰ７２６によってＳ偏光に変更される。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７２０に入射する。
【0077】
ＡＨＷＰ７３６が活性でない場合、光ビーム７３０は、Ｓ偏光からＰ偏光に変更されることなく、ＡＨＷＰ７３６を通過することになり、ＰＢＳ７３８によって方向転換されて、ＬＯＥコンポーネント７２０中に戻る。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７２０を通って伝播する。
【0078】
ＡＨＷＰ７３６が活性である場合、光ビーム７３０は、ＡＨＷＰ７３６によってＰ偏光に変換され、ＰＢＳ７３８を通過し、ＨＷＰ７４０によって変換されて、Ｓ偏光に戻る。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７３２に入射する。
【0079】
ＡＨＷＰ７４６が活性でない場合、光ビーム７３０は、Ｓ偏光からＰ偏光に変更されることなくＡＨＷＰ７４６を通過することになり、ＰＢＳ７４８によって方向転換されて、ＬＯＥコンポーネント７３２に戻ることになる。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７３２を通って伝播する。
【0080】
ＡＨＷＰ７４６が活性である場合、光ビーム７３０は、ＡＨＷＰ７４６によってＰ偏光に変換され、ＰＢＳ７４８を通過し、ＨＷＰ７５０によって変換されてＳ偏光に戻る。次いで、光ビーム７３０は、ＬＯＥコンポーネント７４２を通って伝播する。
【0081】
ＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、７３２、及び７４２は、例えば、ＬＯＥコンポーネント２３０などの別のＬＯＥに向かって光ビームを方向転換するように構成されている、例えば、ファセット２３２（図２）などのファセットを含み、これは、光ビームを眼１８０（図１Ａ）に外部結合するように構成されている。図８Ｄの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、７３２、及び７４２の各々は、画像ＦＯＶの一部、例えば、画像ＦＯＶの４分の１を担うことができる。
【0082】
図８Ｄに示すように、ＬＯＥ７１４は、任意の他の数の追加の積層されたＬＯＥコンポーネントを備えることができ、それらの各々は、画像ＦＯＶの一部を担うことができる。例えば、５つの積層されたＬＯＥコンポーネントの場合、各コンポーネントは、画像ＦＯＶの５分の１を担うことができ、６つの積層されたＬＯＥコンポーネントの場合、各コンポーネントは、画像ＦＯＶの６分の１を担うことができる、などである。
【0083】
いくつかの実施形態では、各積層されたＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、７３２、及び７４２は、例えば、そのＬＯＥコンポーネントのファセットを介して、光ビームを眼１８０（図１Ａ）に方向付けるための１つの光路を有することができる。他の実施形態では、各積層されたＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、７３２、及び７４２は、図２、５、６、及び７に例示された光路などの複数の光路を有することができ、この場合、追加のＬＯＥコンポーネントを利用して、光ビームを眼１８０に方向付けることができる。
【0084】
図８Ａ～８Ｄの実施形態の各々において、コントローラ１４０（図１Ａ）は、ユーザが眼１８０（図１Ａ）において相補的な画像を経験することができるような方法で、ＰＯＤによって生成された画像と、ＡＨＷＰの活性化との間で同期するように構成されている。例えば、図８Ｃの場合、コントローラ１４０は、光ビームが、各ＬＯＥコンポーネント７１８、７２０、及び７３２を順番に通って伝播して、画像ＦＯＶの各３分の１を眼１８０上に投影する方法で、ＡＨＷＰのための特定の活性化状態を循環させるように構成することができる。
【0085】
図９を参照すると、重複するＦＯＶコンポーネント８０２、８０４、８０６、及び８０８を備える例示的な画像ＦＯＶ８００が示されている。ＦＯＶコンポーネント８０２、８０４、８０６、及び８０８の各々は、異なる光路によって眼１８０（図１Ａ）上に投影される。いくつかの実施形態では、ＦＯＶコンポーネント８０２、８０４、８０６、及び８０８のうちのいくつか又は全てが、図４を参照して上述したものと同様の方法で重複することができる。ここで、画像ＦＯＶ８００を眼１８０に提供することができる例示的なＬＯＥ１０１４、１１１４、及び１２１４が、図１０Ａ～１２Ｂを参照して説明される。
【0086】
図１０Ａ及び１０Ｂを参照して、例示的な実施形態によるＬＯＥ１０１４が説明される。ＬＯＥ１０１４は、ＬＯＥ１０１４のコーナー内の内部結合領域１０１６、ＰＢＳ１０２０、ミラー１０２２、ＨＷＰ１０２４、ＬＯＥコンポーネント１０２６、ＬＯＥコンポーネント１０２８、ＬＯＥコンポーネント１０３０、及びＬＯＥコンポーネント１０３２を備える。ＬＯＥコンポーネント１０２６は、ファセット１０３４を備え、ＬＯＥコンポーネント１０２８は、ファセット１０３６を備え、ＬＯＥコンポーネント１０３０は、ファセット１０３８を備え、ＬＯＥコンポーネント１０３２は、ファセット１０４０を備える。ＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２は、例えば、接着剤、コーティング、空気間隙、又は他の層などの層１０４２によって分離されている。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント１０２６及び１０２８は、層１０４２と同様であり得る層１０４３によって、ＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２から分離されている。いくつかの実施形態では、層１０４２は、例えば、上述したように、接着剤又はコーティング７２２などの接着剤を備えることができる。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２は、例えば、ＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２の主要ＬＯＥ表面が十分には研磨されていない場合、互いの上に積層されて、接着剤又はコーティングを使用することなく層１０４２を形成することができる。
【0087】
ＬＯＥコンポーネント１０３０は、光アイソレータ１０４４を備え、ＬＯＥコンポーネント１０３２は、光アイソレータ１０４６を備える。いくつかの実施形態では、光アイソレータ１０４４は、光アイソレータ１０４６とは異なる材料又は異なる特質を備える。他の実施形態では、光アイソレータ１０４４及び１０４６は、同じ材料又は特質を備えることができる。光アイソレータ１０４４及び１０４６は、光ビームがＬＯＥコンポーネント１０２６及び１０２８のうちの一方又は両方から、それらのそれぞれのＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２に入射することを可能にし、光ビームが反射されてＬＯＥコンポーネント１０２６及び１０２８に戻るのを抑制するように構成されている。
【0088】
ＰＢＳ１０２０、ミラー１０２２、ＨＷＰ１０２４、ＬＯＥコンポーネント１０２６、ＬＯＥコンポーネント１０２８、ＬＯＥコンポーネント１０３０、ＬＯＥコンポーネント１０３２、ファセット１０３４、ファセット１０３６、ファセット１０３８、ファセット１０４０、層１０４２、及び層１０４３の各々は、他の実施形態で上述したような同様のコンポーネントと同様の方法で機能する。
【0089】
図１０Ａに示すように、光ビームは、例えば、内部結合領域１０１６を介して、ＬＯＥ１０１４に入射する。光ビームは、例えば、ＰＯＤ２１２、４１２、５１２、６１２、又は７１２などのＰＯＤによって生成することができる。一例として、光ビームは、上記の実施形態で説明されているように、例えば、ＡＨＷＰ２２０、４２０などのＡＨＷＰの活性化状態に基づいて、Ｓ偏光又はＰ偏光を有する。
【0090】
Ｓ偏光を有する光ビーム１０４８が内部結合領域１０１６を通ってＬＯＥ１０１４に入射する場合、光ビーム１０４８は、ＰＢＳ１０２０によって方向転換され、ＬＯＥコンポーネント１０２６を通って伝播し、ファセット１０３４によって、ＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２のうちの一方又は両方に向かって方向付けられることになる。Ｐ偏光を有する光ビーム１０５０が内部結合領域１０１６を通ってＬＯＥ１０１４に入射する場合、光ビーム１０５０は、ＰＢＳ１０２０を通過し、ミラー１０２２によってＨＷＰ１０２４に向かって方向転換され、ＨＷＰ１０２４によってＳ偏光に変更される。次いで、光ビーム１０５０は、ＬＯＥコンポーネント１０２８を通って伝播し、ファセット１０３６によって、ＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２のうちの一方又は両方に向かって方向付けられる。いくつかの実施形態では、各ＬＯＥコンポーネント１０２６及び１０２８の異なるファセット１０３４及び１０３６は、例えば、ＦＯＶを充填するために必要とされる異なるファセット角度に基づいて、光ビームをＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２のうちの対応する一方に方向付けるように構成され得る。光ビーム１０４８及び１０５０は、ＬＯＥコンポーネント１０３０及び１０３２に入射し、光アイソレータ１０４４及び１０４６を通過し、ファセット１０３８及び１０４０によって眼１８０（図１Ａ）に外部結合される。
【0091】
図９に戻って参照すると、例えば、ＦＯＶコンポーネント８０２は、ＬＯＥコンポーネント１０２６及びＬＯＥコンポーネント１０３０を通る光路に従う光ビームに対応し得、ＦＯＶコンポーネント８０４は、ＬＯＥコンポーネント１０２８及びＬＯＥコンポーネント１０３０を通る光路に従う光ビームに対応し得、ＦＯＶコンポーネント８０６は、ＬＯＥコンポーネント１０２６及びＬＯＥコンポーネント１０３２を通る光路に従う光ビームに対応し得、ＦＯＶコンポーネント８０８は、ＬＯＥコンポーネント１０２８及びＬＯＥコンポーネント１０３２を通る光路に従う光ビームに対応し得る。このようにして、拡大された画像ＦＯＶは、ＰＯＤのサイズ、重量、電力消費、又は他の特質を増やすことなく、眼１８０（図１Ａ）上に投影することができる。
【0092】
図１１Ａ及び１１Ｂを参照して、例示的な実施形態によるＬＯＥ１１１４について説明する。ＬＯＥ１１１４は、ＬＯＥ１１１４のコーナー内の内部結合領域１１１６、ＰＢＳ１１２０、ミラー１１２２、ＨＷＰ１１２４、ＬＯＥコンポーネント１１２６、ＬＯＥコンポーネント１１２８、ＬＯＥコンポーネント１１３０、及びＬＯＥコンポーネント１１３２を備える。ＬＯＥコンポーネント１１２６は、ファセット１１３４を備え、ＬＯＥコンポーネント１１２８は、ファセット１１３６を備え、ＬＯＥコンポーネント１１３０は、ファセット１１３８を備え、ＬＯＥコンポーネント１１３２は、ファセット１１４０を備える。ＬＯＥコンポーネント１１３０及び１１３２は、例えば、接着剤、コーティング、空気間隙、又は他のコーティングなどの層１１４２によって分離されている。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント１１２６及び１１２８は、層１１４２と同様であり得る層１１４３によって、ＬＯＥコンポーネント１１３０及び１１３２から分離されている。ＬＯＥコンポーネント１１３０とＬＯＥコンポーネント１１３２との間には、上述したような同様のコンポーネントと同様の方法で機能するＡＨＷＰ１１４４、ＰＢＳ１１４６、及びＨＷＰ１１４８が配設されている。
【0093】
ＬＯＥコンポーネント１１３０は、不活性領域１１５０、例えば、不活性ガラス又は別の不活性材料を含み、ＬＯＥコンポーネント１１３２から、ＡＨＷＰ１１４４、ＰＢＳ１１４６、及びＨＷＰ１１４８を介して、光ビームを受け取るように構成されている。例えば、ＬＯＥコンポーネント１１３２は、ＬＯＥコンポーネント１１２６及び１１２８から光ビームを受け取るように構成されている。光ビームは、ＬＯＥコンポーネント１１３２を通って伝播し、ＡＨＷＰ１１４４が活性であるか否かに応じて、ＡＨＷＰ１１４４、ＰＢＳ１１４６、及びＨＷＰ１１４８を通ってＬＯＥコンポーネント１１３０の中を通過するか、又はＰＢＳ１１４６によって方向転換されてＬＯＥコンポーネント１１３２に戻るかのいずれかになる。
【0094】
ＰＢＳ１１２０、ミラー１１２２、ＨＷＰ１１２４、ＬＯＥコンポーネント１１２６、ＬＯＥコンポーネント１１２８、ＬＯＥコンポーネント１１３０、ＬＯＥコンポーネント１１３２、ファセット１１３４、ファセット１１３６、ファセット１１３８、ファセット１１４０、層１１４２、層１１４３、ＡＨＷＰ１１４４、ＰＢＳ１１４６、及びＨＷＰ１１４８の各々は、他の実施形態において上述したような同様のコンポーネントと同様の方法で機能する。
【0095】
図１１Ａに示すように、光ビームは、例えば、内部結合領域１１１６を介して、ＬＯＥ１１１４に入射する。光ビームは、例えば、ＰＯＤ２１２、４１２、５１２、６１２、又は７１２などのＰＯＤによって生成することができる。一例として、光ビームは、上記の実施形態で説明されているように、例えば、ＡＨＷＰ２２０、４２０などのＡＨＷＰの活性化状態に基づいて、Ｓ偏光又はＰ偏光を有する。
【0096】
Ｓ偏光を有する光ビーム１１５４が内部結合領域１１１６を通ってＬＯＥ１１１４に入射する場合、光ビーム１１５４は、ＰＢＳ１１２０によって方向転換され、ＬＯＥコンポーネント１１２６を通って伝播し、ファセット１１３４によって、ＬＯＥコンポーネント１１３２に向かって方向付けられることになる。Ｐ偏光を有する光ビーム１１５６が内部結合領域１１１６を通ってＬＯＥ１１１４に入射する場合、光ビーム１１５６は、ＰＢＳ１１２０を通過し、ミラー１１２２によってＨＷＰ１１２４に向かって方向転換され、ＨＷＰ１１２４によってＳ偏光に変更される。次いで、光ビーム１１５６は、ＬＯＥコンポーネント１１２８を通って伝播し、ファセット１１３６によってＬＯＥコンポーネント１１３２に向かって方向付けられる。次いで、光ビーム１１５４及び１１５６は、ＬＯＥコンポーネント１１３２を通って伝播する。
【0097】
図１１Ｂに示すように、ＡＨＷＰ１１４４が活性でない場合、対応する光ビームは、Ｓ偏光からＰ偏光に変更されることなくＡＨＷＰ１１４４を通過することになり、ＰＢＳ１１４６によって方向転換されて、ＬＯＥコンポーネント１１３２に戻ることになる。次いで、光ビームは、ＬＯＥコンポーネント１１３２を通って伝播し、例えば、ファセット１１４０を介して、眼１８０（図１Ａ）に外部結合される。
【0098】
ＡＨＷＰ１１４４が活性である場合、対応する光ビームは、ＡＨＷＰ１１４４によってＰ偏光に変換され、ＰＢＳ１１４６を通過し、ＨＷＰ１１４８によって変換されてＳ偏光に戻る。次いで、光ビームは、ＬＯＥコンポーネント１１３０に入射し、そこを通って伝播し、例えば、ファセット１１３８を介して、眼１８０（図１Ａ）に外部結合される。
【0099】
図９に戻って参照すると、例えば、ＦＯＶコンポーネント８０２は、ＬＯＥコンポーネント１１２６及びＬＯＥコンポーネント１１３０を通る光路に従う光ビームに対応し得、ＦＯＶコンポーネント８０４は、ＬＯＥコンポーネント１１２８及びＬＯＥコンポーネント１１３０を通る光路に従う光ビームに対応し得、ＦＯＶコンポーネント８０６は、ＬＯＥコンポーネント１１２６及びＬＯＥコンポーネント１１３２を通る光路に従う光ビームに対応し得、ＦＯＶコンポーネント８０８は、ＬＯＥコンポーネント１１２８及びＬＯＥコンポーネント１１３２を通る光路に従う光ビームに対応し得る。このようにして、拡大された画像ＦＯＶは、ＰＯＤのサイズ、重量、電力消費、又は他の特質を増やすことなく、眼１８０（図１Ａ）上に投影することができる。
【0100】
図１２Ａ～１２Ｄを参照して、例示的な実施形態によるＬＯＥ１２１４について説明する。ＬＯＥ１２１４は、ＬＯＥ１２１４のコーナー内の内部結合領域１２１６、ＬＯＥコンポーネント１２２６、ＬＯＥコンポーネント１２２８、ＬＯＥコンポーネント１２３０、及びＬＯＥコンポーネント１２３２を備える。ＬＯＥコンポーネント１２２６及び１２２８は、矩形導波路１２１５を備え、その導波路は、場合によっては、螺旋又は螺旋状導波路と称され、その各々は、４つの主要ＬＯＥ表面１２１７、１２１８、１２１９、及び１２２１を有し、その各表面は、主要ＬＯＥ表面１１６及び１１８（図１）と同様の方法で機能して、光が、図１Ａに示すようなちょうど２つの平行な主要ＬＯＥ表面の代わりに、４つの主要ＬＯＥ表面の各々から離れるように伝播することを可能にする。
【0101】
図１２Ｄに示すように、ＬＯＥコンポーネント１２２６及び１２２８は、例えば、ＬＯＥコンポーネント７１８及び７２０について図８に示された方法と同様の方法で、互いの上に積層されている。例えば、ＬＯＥコンポーネント１２２６及び１２２８は、いくつかの実施形態では、Ｙ方向に積層されてもよい。他の積層方向が、代替的に、利用されてもよい。ＬＯＥコンポーネント１２２６と１２２８との間に、図８Ｂについて上述した方法と同様の方法で機能するＰＢＳ１２２４及びＨＷＰ１２３１が配設されている。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント１２２６及び１２２８は、図８Ｂについて上述したように、接着剤又はコーティング１２２５によって一緒に接合されている。
【0102】
図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、ＬＯＥコンポーネント１２２６は、ファセット１２３４を備え、ＬＯＥコンポーネント１２２８は、ファセット１２３６を備え、ＬＯＥコンポーネント１２３０は、ファセット１２３８を備え、ＬＯＥコンポーネント１２３２は、ファセット１２４０を備える。ファセット１２３４及び１２３６は、主要ＬＯＥ表面１２１７、１２１８、１２１９、及び１２２１に対して垂直であるものとして例示されているが、いくつかの実施形態では、ファセット１２３４及び１２３６のうちのいくつか又は全ては、代替的に、主要ＬＯＥ表面１２１７、１２１８、１２１９及び１２２１に対して傾斜してもよい。
【0103】
ＬＯＥコンポーネント１２３０及び１２３２は、例えば、接着剤、コーティング、又は他の層などの層１２４２によって分離されている。いくつかの実施形態では、ＬＯＥコンポーネント１２２６及び１２２８は、層１２４２と同様であり得る層１２４３によって、ＬＯＥコンポーネント１２３０及び１２３２から分離されている。ＬＯＥコンポーネント１２３０とＬＯＥコンポーネント１２３２との間に、上述したような同様のコンポーネントと同様の方法で機能するＡＨＷＰ１２４４、ＰＢＳ１２４６、及びＡＨＷＰ１２４８が配設されている。
【0104】
図１２Ａ～１２Ｄを再度参照すると、図８ＢのＬＯＥコンポーネント７１８及び７２０と同様の方法で、Ｓ偏光を有する光ビーム１２２７が内部結合領域１２１６を通ってＬＯＥコンポーネント１２２６に入射する場合、光ビーム１２２７は、ＰＢＳ１２２４によって方向転換され、ＬＯＥコンポーネント１２２６を通って伝播し、ファセット１２３４によってＬＯＥコンポーネント１２３０の中に方向転換されることになる。Ｐ偏光を有する光ビーム１２２９が内部結合領域１２１６を通ってＬＯＥコンポーネント１２２６に入射する場合、光ビーム１２２９は、ＰＢＳ１２２４を通過し、ＨＷＰ１２３１によってＳ偏光に変更される。次いで、光ビーム１２２９は、ＬＯＥコンポーネント１２２８を通って伝播し、ファセット１２３６によってＬＯＥコンポーネント１２３２の中に方向転換される。
【0105】
光ビームは、上述した方法と同様の方法で、ＬＯＥコンポーネント１２３０及び１２３２を通って伝播し、ＡＨＷＰ１２４４及びＡＨＷＰ１２４８がコントローラ１４０（図１Ａ）によって活性化された場合、ＬＯＥコンポーネント１２３０からＬＯＥコンポーネント１２３２まで、又はその逆に横切ることになる。例えば、ＬＯＥコンポーネント１２３０内で伝播する光ビームは、ＡＨＷＰ１２４４及びＡＨＷＰ１２４８が、光ビームの偏光をＳ偏光からＰ偏光に、またその逆に変換するように活性であるか否かに応じて、ＡＨＷＰ１２４８、ＰＢＳ１２４６、及びＡＨＷＰ１２４４を通ってＬＯＥコンポーネント１２３２の中を通過することになるか、又は、ＰＢＳ１２４６によって方向転換されてＬＯＥコンポーネント１２３０の中に戻ることになるかのいずれかである。同様に、ＬＯＥコンポーネント１２３２内で伝播する光ビームは、ＡＨＷＰ１２４４及びＡＨＷＰ１２４８が、光ビームの偏光をＳ偏光からＰ偏光に、またその逆に変換するように活性であるか否かに応じて、ＡＨＷＰ１２４４、ＰＢＳ１２４６、及びＡＨＷＰ１２４８を通ってＬＯＥコンポーネント１２３０の中を通過することになるか、又はＰＢＳ１２４６によって方向転換されてＬＯＥコンポーネント１２３２の中に戻ることになるかのいずれかである。光ビームは、その光ビームが伝播しているＬＯＥコンポーネントの対応するファセット１２３８及び１２４０によって、眼１８０に外部結合される。
【0106】
ＬＯＥコンポーネント１２２６、ＬＯＥコンポーネント１２２８、ＬＯＥコンポーネント１２３０、ＬＯＥコンポーネント１２３２、ファセット１２３４、ファセット１２３６、ファセット１２３８、ファセット１２４０、接着剤又はコーティング１２２５、層１２４２、層１２４３、ＡＨＷＰ１２４４、ＰＢＳ１２２４、ＡＨＷＰ１２４４、ＰＢＳ１２４６、ＡＨＷＰ１２４８、及びＨＷＰ１２３１の各々は、他の実施形態において上述したような同様のコンポーネントと同様の方法で機能する。ＬＯＥ１２１４は、２つの矩形ＬＯＥコンポーネント１２２６及び１２２８を有するものとして例示されているが、任意の他の数の矩形ＬＯＥコンポーネントを、代替的に、図８Ｂ～８Ｄについて上述した方法と同様の方法で利用することができる。
【0107】
図９に戻って参照すると、例えば、ＦＯＶコンポーネント８０２～８０８の各々は、ＬＯＥ１２１４を通る１つ以上の光路に対応し得、それらの光路には、ＰＢＳ１２４６を通ってＬＯＥコンポーネント１２３２の中を通過することなく、ＬＯＥコンポーネント１２２６及びＬＯＥコンポーネント１２３０を通る光路、光ビームがＡＨＷＰ１２４８、ＰＢＳ１２４６、及びＡＨＷＰ１２４４を通ってＬＯＥコンポーネント１２３２の中を通過する、ＬＯＥコンポーネント１２２６及びＬＯＥコンポーネント１２３２を通る光路、ＰＢＳ１２４６を通ってＬＯＥコンポーネント１２３０の中を通過することなく、ＬＯＥコンポーネント１２２８及びＬＯＥコンポーネント１２３２を通る光路、並びに、光ビームがＡＨＷＰ１２４４、ＰＢＳ１２４６、及びＡＨＷＰ１２４８を通ってＬＯＥコンポーネント１２３０の中を通過する、ＬＯＥコンポーネント１２２８及びＬＯＥコンポーネント１２３０を通る光路が含まれる。このようにして、拡大された画像ＦＯＶは、ＰＯＤのサイズ、重量、電力消費、又は他の特質を増やすことなく、眼１８０（図１Ａ）上に投影することができる。
【0108】
上記の実施形態は、各々、特定の数のＬＯＥコンポーネントの使用を開示しているが、他の実施形態では、代替的に、任意の他の数のＬＯＥコンポーネントを利用することができる。更に、上述したＬＯＥコンポーネントのいずれも、代替的に、他の実施形態において、ＬＯＥコンポーネント１２２６及び１２２８などの矩形ＬＯＥコンポーネントと置き換えることができる。
【0109】
ここで、図１３を参照して、光学系１００を動作させるための例示的なプロセスについて説明する。このプロセスは、コントローラ１４０（図１Ａ）によって少なくとも部分的に行うことができるか、又は光学系１００の任意の他の部分によって少なくとも部分的に行うことができる。図１３のプロセスは、ステップ１３００～１３０６を含む。図１３のプロセスは、特定のステップ、又は特定の順序のステップを有するものとして本明細書に記載されているが、本プロセスは、代替的に、任意の順序でステップを行うことができ、追加のステップを含むことができ、より少ないステップを含むことができ、又は、他の実施形態において以下に説明されるステップの一部のみを行うことができる。
【0110】
ステップ１３００において、コントローラ１４０は、画像ＦＯＶコンポーネントを眼１８０（図１Ａ）上に投影するためのターゲット外部結合ファセット及び角度を決定する。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１４０は、投影される画像ＦＯＶコンポーネント、及び、眼１８０の瞳孔の位置に関して眼追跡システム３０から得られる位置情報に少なくとも部分的に基づいて、ターゲット外部結合ファセット及び角度を決定することができるいくつかの実施形態では、例えば、眼追跡システム３０が含まれないか、又は利用不可能である場合、コントローラ１４０は、代替的に、位置情報を使用することなく、ターゲット外部結合ファセットを決定することができる。
【0111】
ステップ１３０２において、コントローラ１４０は、対応する角度で光ビームをターゲット外部結合ファセットに提供することになる、ターゲット外部結合ファセットへの光路、例えば、図２、３、５、６、７、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、及び１２Ｂに示したような光路を識別する。
【0112】
ステップ１３０４において、コントローラ１４０は、例えば、ＰＢＳを通過させるか又はＰＢＳに反射させるために、Ｓ偏光をＰ偏光に又はその逆に変換するように活性である、識別された光路に沿ったＡＨＷＰ毎のターゲットＡＨＷＰ状態を決定する。
【0113】
ステップ１３０６において、コントローラ１４０は、識別された光路に沿ってＡＨＷＰをターゲットＡＨＷＰ状態に選択的に設定する。
【0114】
ステップ１３０８において、コントローラ１４０は、ＰＯＤを活性化して、識別された光路に沿って画像ＦＯＶコンポーネントを投影する。
【0115】
本明細書に使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明の限定的なものであることを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が特段明示的に示さない限り、更に複数形も含むことが意図される。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び／又は「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という用語は、本明細書で使用される場合、記述された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことが更に理解されるであろう。
【0116】
もしあれば、以下の特許請求の範囲における、全ての手段又はステップに加えて機能要素の対応する構造、材料、作用、及び等価物は、具体的に特許請求されたときに、他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実現するための任意の構造、材料、又は作用を包含することが意図される。本発明の開示された実施形態は、例示及び説明の目的のために提示されてきたが、本発明に対して、網羅的であること又は開示された形態に限定的であることは意図されていない。本発明の範囲及び趣旨を逸脱しない、多くの修正例及び変形例が、当業者にとって明らかであろう。本発明の原理、及び実用的な応用を最もよく説明するために、かつ、様々な修正を伴う様々な実施形態について本発明が想定される特定用途に適しているときに、当業者以外の他の人々がその発明を理解することを可能にするために、それらの実施形態は、選択され、説明された。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図13】
