特表 2023-539802 拡張視野を提供するための光ガイド表示アセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-20

(54)【発明の名称】拡張視野を提供するための光ガイド表示アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20230912BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20230912BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20230912BHJP

   G02C 11/00 20060101ALI20230912BHJP

   H04N 13/337 20180101ALI20230912BHJP

   H04N 13/344 20180101ALI20230912BHJP

   H04N 13/341 20180101ALI20230912BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20230912BHJP

   G02F 1/13 20060101ALN20230912BHJP

   H04N 13/346 20180101ALN20230912BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02B5/30

G02B5/18

G02C11/00

H04N13/337

H04N13/344

H04N13/341

H04N5/64 511A

G02F1/13 505

H04N13/346

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023508497

(86)(22)【出願日】2021-08-26

(85)【翻訳文提出日】2023-04-05

(86)【国際出願番号】 US2021047668

(87)【国際公開番号】W WO2022046973

(87)【国際公開日】2022-03-03

(31)【優先権主張番号】17/005,252

(32)【優先日】2020-08-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515046968

【氏名又は名称】メタ プラットフォームズ テクノロジーズ， リミテッド ライアビリティ カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002974

【氏名又は名称】弁理士法人Ｗｏｒｌｄ ＩＰ

(72)【発明者】

【氏名】アミールソライマニ， ババク

(72)【発明者】

【氏名】リー， ユン－ハン

(72)【発明者】

【氏名】ワン， モンフェイ

(72)【発明者】

【氏名】マケルダウニー， スコット チャールズ

(72)【発明者】

【氏名】ルー， ルー

(72)【発明者】

【氏名】ワン， ジュンレン

【テーマコード（参考）】

2H006

2H088

2H149

2H199

2H249

【Ｆターム（参考）】

2H006CA00

2H088EA08

2H088EA10

2H149AA17

2H149AB01

2H149BA02

2H149BA03

2H149BA11

2H149FA42Z

2H149FC01

2H149FC09

2H199CA02

2H199CA13

2H199CA23

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA29

2H199CA42

2H199CA49

2H199CA53

2H199CA62

2H199CA63

2H199CA65

2H199CA66

2H199CA67

2H199CA68

2H199CA83

2H249AA02

2H249AA06

2H249AA12

2H249AA45

2H249AA62

2H249AA64

(57)【要約】

デバイスは、１つまたは複数の光ガイドを含む。デバイスはまた、第１の入力視野（ＦＯＶ）を有する第１の光を第１の光ガイド内に結合するように構成された第１の入射結合要素と、第２の入力ＦＯＶを有する第２の光を第２の光ガイド内に結合するように構成された第２の入射結合要素とを含む。デバイスはまた、第１の光を第１の出力ＦＯＶを有する第１の出力光として第１の光ガイドから外に結合するように構成された第１の出射結合要素と、第２の光を、第１の出力ＦＯＶと実質的に重ならない第２の出力ＦＯＶを有する第２の出力光として第２の光ガイドから外に結合するように構成された第２の出射結合要素とを含む。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶまたは第２の出力ＦＯＶの少なくとも一方よりも大きい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数の光ガイドと、
第１の入力視野（ＦＯＶ）を有する第１の光を第１の光ガイド内に結合するように構成された第１の入射結合要素と、
第２の入力ＦＯＶを有する第２の光を第２の光ガイド内に結合するように構成された第２の入射結合要素と、
前記第１の光を第１の出力ＦＯＶを有する第１の出力光として前記第１の光ガイドから外に結合するように構成された第１の出射結合要素と、
前記第２の光を、前記第１の出力ＦＯＶと実質的に重ならない第２の出力ＦＯＶを有する第２の出力光として前記第２の光ガイドから外に結合するように構成された第２の出射結合要素と、を備える、デバイスであって、
前記第１の出力ＦＯＶと前記第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、前記第１の出力ＦＯＶまたは前記第２の出力ＦＯＶの少なくとも一方よりも大きい、デバイス。

【請求項2】

前記第１の出力ＦＯＶと前記第２の出力ＦＯＶとの前記組み合わせは、前記第１の出力ＦＯＶおよび前記第２の出力ＦＯＶの各々よりも大きい、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記第１の出射結合要素は、前記第１の出射結合要素の様々な位置で前記第１の光を前記第１の光ガイドから外に結合するように構成され、
前記第２の出射結合要素は、前記第２の出射結合要素の様々な位置で前記第２の光を前記第２の光ガイドから外に結合するように構成される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項4】

前記第１の入射結合要素は、第１の偏光を有する前記第１の光を第１の内部全反射（「ＴＩＲ」）伝播光として前記第１の光ガイド内に実質的に結合し、前記第１の偏光に直交する第２の偏光を有する前記第２の光を実質的に透過させるように構成され、
前記第２の入射結合要素は、前記第２の偏光を有する前記第２の光を第２のＴＩＲ伝播光として前記第２の光ガイド内に実質的に結合し、前記第１の偏光を有する前記第１の光を実質的に透過させるように構成される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項5】

前記第１の出射結合要素は、第３の偏光を有する前記第１のＴＩＲ伝播光を前記第１の光ガイドから外に実質的に結合し、前記第３の偏光に直交する第４の偏光を有する前記第２のＴＩＲ伝播光を実質的に透過させるように構成され、
前記第２の出射結合要素は、前記第４の偏光を有する前記第２のＴＩＲ伝播光を前記第２の光ガイドから外に実質的に結合し、前記第３の偏光を有する前記第１のＴＩＲ伝播光を実質的に透過させるように構成される、請求項４に記載のデバイス。

【請求項6】

前記第１の入射結合要素、前記第２の入射結合要素、前記第１の出射結合要素、または前記第２の出射結合要素のうちの少なくとも１つは、偏光選択性要素を含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項7】

前記偏光選択性要素は、サブ波長構造、液晶、または光屈折ホログラフィック材料のうちの少なくとも１つを含む偏光選択性格子またはホログラフィック要素を含む、請求項６に記載のデバイス。

【請求項8】

前記偏光選択性要素は、面内方向および面外方向の両方に空間的に変化する配向を有する光軸を有する液晶ポリマー材料を含む、請求項７に記載のデバイス。

【請求項9】

前記第１の光ガイドまたは前記第２の光ガイドの少なくとも一方の表面に配置され、前記第１の光および前記第２の光が全内部反射（「ＴＩＲ」）によって前記第１の光ガイドおよび前記第２の光ガイドの内部に伝播するときに、前記第１の光または前記第２の光の少なくとも一方の偏光を維持するように構成された１つまたは複数の偏光補正フィルムをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項10】

前記第１の出射結合要素は、表示フレームの第１のサブフレーム中に前記第１の光の第１の偏光成分を前記第１の出力光として前記第１の光ガイドから外に結合するように構成され、
前記第２の出射結合要素は、前記第１のサブフレーム中に前記第１の光の第２の偏光成分を前記第２の出力光として前記第２の光ガイドから外に結合するように構成され、
前記デバイスは、前記第１のサブフレーム中に前記第１の出力光の偏光および前記第２の出力光の偏光を維持するように構成された偏光スイッチをさらに備え、
前記デバイスは、前記第１の出力光を透過させ、前記第２の出力光を遮断するように構成された偏光子をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項11】

前記第１の出射結合要素は、前記表示フレームの第２のサブフレーム中に前記第２の光の第１の偏光成分を第３の出力光として前記第１の光ガイドから外に結合するように構成され、
前記第２の出射結合要素は、前記第２のサブフレーム中に前記第２の光の第２の偏光成分を第４の出力光として前記第２の光ガイドから外に結合するように構成され、
前記偏光スイッチは、前記第２のサブフレーム中に前記第３の出力光の偏光を変更し、前記第４の出力光の偏光を変更するように構成され、
前記偏光子は、前記第３の出力光を遮断し、前記第４の出力光を透過させるように構成される、請求項１０に記載のデバイス。

【請求項12】

前記第１の光ガイドおよび前記第２の光ガイドは同じ単一の光ガイドであり、
前記第１の入射結合要素および前記第２の入射結合要素は、前記単一の光ガイドにおいて互いに積み重ねられるか、または並んで配置され、
前記第１の出射結合要素および前記第２の出射結合要素は、前記単一の光ガイドにおいて互いに積み重ねられるか、または並んで配置される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項13】

前記第１の光ガイドおよび前記第２の光ガイドは異なる光ガイドであり、
前記第１の入射結合要素および前記第１の出射結合要素は前記第１の光ガイドに結合され、
前記第２の入射結合要素および前記第２の出射結合要素は前記第２の光ガイドに結合される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項14】

前記第１の光および前記第２の光を放射するように構成された光源アセンブリであって、前記第１のＦＯＶは所定のＦＯＶの第１の部分であり、前記第２のＦＯＶは前記所定のＦＯＶの第２の部分である、光源アセンブリと
表示フレームの同じサブフレーム中、または前記表示フレームの２つの連続するサブフレーム中に、前記第１の光および前記第２の光を放射するように前記光源アセンブリを制御するように構成されたコントローラと、をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項15】

前記第１の光および前記第２の光を放射するように構成された光源アセンブリであって、前記第１のＦＯＶおよび前記第２のＦＯＶの各々は実質的に同じ所定のＦＯＶに対応する、光源アセンブリと、
２つの連続するサブフレーム中に前記第１の光および前記第２の光を別々に放射するように前記光源アセンブリを制御するように構成されたコントローラと、をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項16】

前記第１の光および前記第２の光を放射するように構成された光源アセンブリであって、光源、および前記光源によって放射された前記第１の光または前記第２の光の少なくとも一方の偏光を切り替えるように構成された第１の偏光スイッチを含む光源アセンブリと、
前記第１の出力光または前記第２の出力光の少なくとも一方の偏光を切り替えるように構成された第２の偏光スイッチと、
前記第１の偏光スイッチおよび前記第２の偏光スイッチの動作状態を同期させるように構成されたコントローラと、をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項17】

前記第１の出力ＦＯＶと前記第２の出力ＦＯＶとの前記組み合わせは、前記第１の入力ＦＯＶまたは前記第２の入力ＦＯＶの少なくとも一方よりも大きい、請求項１に記載のデバイス。

【請求項18】

第１の入力視野（ＦＯＶ）を有する第１の光を第１の光ガイド内に結合し、前記第１の光を第１の出力ＦＯＶを有する第１の出力光として前記第１の光ガイドから外に結合することと、
第２の入力ＦＯＶを有する第２の光を第２の光ガイド内に結合し、前記第２の光を、前記第１の出力ＦＯＶと実質的に重ならない第２の出力ＦＯＶを有する第２の出力光として前記第２の光ガイドから外に結合することと、を含む、方法であって、
前記第１の出力ＦＯＶと前記第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、前記第１の出力ＦＯＶまたは前記第２の出力ＦＯＶの少なくとも一方よりも大きい、方法。

【請求項19】

表示フレームの同じサブフレーム中に前記第１の光および前記第２の光を生成すること、または
第１のサブフレーム中に前記第１の光を生成し、第２のサブフレーム中に第２の光を生成すること、をさらに含み、前記第１のサブフレームおよび前記第２のサブフレームは表示フレームの連続したサブフレームである、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記第１の光および前記第２の光は、直交偏光を有する、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、デバイスに関し、より具体的には、拡張視野を提供するための光ガイド表示アセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

ニアアイ表示（「ＮＥＤ」）は、ビデオ再生、ゲーム、およびスポーツなどの様々な用途で広く実装されている。ＮＥＤは、仮想現実（「ＶＲ」）、拡張現実（「ＡＲ」）、または複合現実（「ＭＲ」）を実現するために使用されてきた。ＡＲヘッドセットまたはＭＲヘッドセットは、現実世界の画像またはシースルー画像と重なり合う仮想画像を表示する。回折結合構造を有する瞳拡張光ガイド表示システムまたはアセンブリは、潜在的にサングラス／眼鏡の形状因子、適度に大きな視野（「ＦＯＶ」）、高い透過率、および大きなアイボックスを提供することができる、ＮＥＤのための有望な設計である。光ガイド表示システムは、虚像を表す画像光を生成する表示要素と、画像光を光ガイド表示システムのアイボックスに導くために回折結合構造と結合された光ガイドとを含む。出射結合回折要素として機能する回折結合構造は、光ガイドの出力側で虚像を複製して有効瞳を拡張する。回折結合構造と結合された光ガイドは、画像光と現実世界からの光とを結合する光学コンバイナとしても機能することができ、それにより、表示要素によって生成された画像光によって表される虚像は、現実世界からの光によって表される現実世界画像と重ね合わされる、または現実世界画像が上に載せられる。

【発明の概要】

【0003】

本発明は、請求項１に記載のデバイスおよび請求項１８に記載の方法に関する。有利な実施形態は、従属請求項の特徴を含んでもよい。

【0004】

本開示の開示された実施形態と一致して、本発明によるデバイスは、１つまたは複数の光ガイドを含む。デバイスはまた、第１の入力視野（「ＦＯＶ」）を有する第１の光を第１の光ガイド内に結合するように構成された第１の入射結合要素を含む。デバイスはまた、第２の入力ＦＯＶを有する第２の光を第２の光ガイド内に結合するように構成された第２の入射結合要素を含む。デバイスはまた、第１の光を第１の出力ＦＯＶを有する第１の出力光として第１の光ガイドから外に結合するように構成された第１の出射結合要素を含む。デバイスは、第２の光を、第１の出力ＦＯＶと実質的に重ならない第２の出力ＦＯＶを有する第２の出力光として第２の光ガイドから外に結合するように構成された第２の出射結合要素をさらに含む。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの少なくとも一方よりも大きい。

【0005】

一実施形態では、第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも大きくてもよい。

【0006】

さらなる実施形態では、第１の出射結合要素は、第１の出射結合要素の異なる位置で第１の光を第１の光ガイドから外に結合するように構成されてもよく、第２の出射結合要素は、第２の出射結合要素の異なる位置で第２の光を第２の光ガイドから外に結合するように構成されてもよい。

【0007】

一実施形態によれば、第１の入射結合要素は、第１の偏光を有する第１の光を第１の内部全反射（「ＴＩＲ」）伝播光として第１の光ガイド内に実質的に結合し、第１の偏光に直交する第２の偏光を有する第２の光を実質的に透過させるように構成されてもよく、第２の入射結合要素は、第２の偏光を有する第２の光を第２のＴＩＲ伝播光として第２の光ガイド内に実質的に結合し、第１の偏光を有する第１の光を実質的に透過させるように構成されてもよい。好ましくは、第１の出射結合要素は、第３の偏光を有する第１のＴＩＲ伝播光を第１の光ガイドから外に実質的に結合し、第３の偏光に直交する第４の偏光を有する第２のＴＩＲ伝播光を実質的に透過させるように構成されてもよく、第２の出射結合要素は、第４の偏光を有する第２のＴＩＲ伝播光を第２の光ガイドから外に実質的に結合し、第３の偏光を有する第１のＴＩＲ伝播光を実質的に透過させるように構成されてもよい。

【0008】

一実施形態では、第１の入射結合要素、第２の入射結合要素、第１の出射結合要素、または第２の出射結合要素のうちの少なくとも１つは、偏光選択性要素を含んでもよい。好ましくは、偏光選択性要素は、サブ波長構造、液晶、または光屈折ホログラフィック材料のうちの少なくとも１つを含む偏光選択性格子またはホログラフィック要素を含んでもよい。さらに好ましくは、偏光選択性要素は、面内方向および面外方向の両方に空間的に変化する配向を有する光軸を有する液晶ポリマー材料を含んでもよい。

【0009】

一実施形態によれば、デバイスは、第１の光ガイドまたは第２の光ガイドの少なくとも一方の表面に配置され、第１の光および第２の光が全内部反射（「ＴＩＲ」）によって第１の光ガイドおよび第２の光ガイドの内部に伝播するときに、第１の光または第２の光の少なくとも一方の偏光を維持するように構成された１つまたは複数の偏光補正フィルムをさらに備えてもよい。

【0010】

本発明によるデバイスの一実施形態では、第１の出射結合要素は、表示フレームの第１のサブフレーム中に第１の光の第１の偏光成分を第１の出力光として第１の光ガイドから外に結合するように構成されてもよく、第２の出射結合要素は、第１のサブフレーム中に第１の光の第２の偏光成分を第２の出力光として第２の光ガイドから外に結合するように構成されてもよい。デバイスは、第１のサブフレーム中に第１の出力光の偏光および第２の出力光の偏光を維持するように構成された偏光スイッチと、第１の出力光を透過させ、第２の出力光を遮断するように構成された偏光子とをさらに備えてもよい。好ましくは、第１の出射結合要素は、表示フレームの第２のサブフレーム中に第２の光の第１の偏光成分を第３の出力光として第１の光ガイドから外に結合するように構成されてもよく、第２の出射結合要素は、第２のサブフレーム中に第２の光の第２の偏光成分を第４の出力光として第２の光ガイドから外に結合するように構成されてもよく、偏光スイッチは、第２のサブフレーム中に第３の出力光の偏光を変更し、第４の出力光の偏光を変更するように構成されてもよく、偏光子は、第３の出力光を遮断し、第４の出力光を透過させるように構成されてもよい。

【0011】

さらなる実施形態によれば、第１の光ガイドおよび第２の光ガイドは同じ単一の光ガイドであってもよく、第１の入射結合要素および第２の入射結合要素は、単一の光ガイドにおいて互いに積み重ねられてもよい、または並んで配置されてもよく、第１の出射結合要素および第２の出射結合要素は、単一の光ガイドにおいて互いに積み重ねられてもよい、または並んで配置されてもよい。

【0012】

一実施形態では、第１の光ガイドおよび第２の光ガイドは異なる光ガイドであってもよく、第１の入射結合要素および第１の出射結合要素は第１の光ガイドに結合されてもよく、第２の入射結合要素および第２の出射結合要素は第２の光ガイドに結合されてもよい。

【0013】

さらなる実施形態によれば、本発明のデバイスは、第１の光および第２の光を放射するように構成された光源アセンブリをさらに備えてもよく、この場合、第１のＦＯＶは所定のＦＯＶの第１の部分であり、第２のＦＯＶは所定のＦＯＶの第２の部分である。デバイスはまた、表示フレームの同じサブフレーム中または表示フレームの２つの連続するサブフレーム中に第１の光および第２の光を放射するように光源アセンブリを制御するように構成されたコントローラを備えてもよい。

【0014】

一実施形態では、デバイスはまた、第１の光および第２の光を放射するように構成された光源アセンブリであって、第１のＦＯＶおよび第２のＦＯＶの各々が実質的に同じ所定のＦＯＶに対応する、光源アセンブリと、２つの連続するサブフレーム中に第１の光および第２の光を別々に放射するように光源アセンブリを制御するように構成されたコントローラとを備えてもよい。

【0015】

さらなる実施形態では、デバイスは、第１の光および第２の光を放射するように構成された光源アセンブリであって、光源、光源によって放射された第１の光または第２の光の少なくとも一方の偏光を切り替えるように構成された第１の偏光スイッチを含む光源アセンブリと、第１の出力光または第２の出力光の少なくとも一方の偏光を切り替えるように構成された第２の偏光スイッチと、第１の偏光スイッチおよび第２の偏光スイッチの動作状態を同期させるように構成されたコントローラとを追加で備えてよい。

【0016】

本発明の装置の一実施形態によれば、第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の入力ＦＯＶまたは第２の入力ＦＯＶの少なくとも一方よりも大きくてもよい。

【0017】

本開示の開示された実施形態と一致して、本発明による方法は、第１の入力視野（「ＦＯＶ」）を有する第１の光を第１の光ガイド内に結合することと、第１の光を第１の出力ＦＯＶを有する第１の出力光として第１の光ガイドから外に結合することとを含む。本方法はまた、第２の入力ＦＯＶを有する第２の光を第２の光ガイド内に結合することと、第２の光を、第１の出力ＦＯＶと実質的に重ならない第２の出力ＦＯＶを有する第２の出力光として第２の光ガイドから外に結合することとを含む。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの少なくとも一方よりも大きい。

【0018】

一実施形態では、請求項に記載される方法は、表示フレームの同じサブフレーム中に第１の光および第２の光を生成すること、または第１のサブフレーム中に第１の光を生成し、第２のサブフレーム中に第２の光を生成することであって、第１のサブフレームおよび第２のサブフレームは表示フレームの連続したサブフレームであることをさらに含んでよい。

【0019】

さらなる実施形態では、第１の光および第２の光は、直交偏光を有してよい。

【0020】

本開示の他の態様は、本開示の説明、特許請求の範囲、および図面に照らして当業者によって理解され得る。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。

【0021】

以下の図面は、様々な開示された実施形態による例示目的のために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1A】本開示の一実施形態による、ニアアイ表示（「ＮＥＤ」）の概略図である。

【図1B】本開示の一実施形態による、図１Ａに示されるＮＥＤの半分の断面図である。

【図2A】本開示の一実施形態による、光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図2B】本開示の別の実施形態による、光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図3】本開示の一実施形態による、拡張視野（「ＦＯＶ」）を提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図4】本開示の別の実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図5】本開示の一実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図6A】本開示の別の実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図6B】本開示の別の実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図7A】本開示の別の実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図7B】本開示の別の実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図である。

【図8】本開示の一実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するための方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示と整合する実施形態を添付の図面を参照して説明するが、添付の図面は例示を目的とするものであり、本開示の範囲を限定することが意図されていない。可能な限り、同一の部分または類似の部分を指すために図面全体を通して同一の参照番号が使用され、その詳細な説明は省略され得る。

【0024】

さらに、本開示では、開示された実施形態および開示された実施形態の特徴は組み合わされる場合がある。記載された実施形態は、本開示の実施形態の全部ではなく一部である。開示された実施形態に基づいて、当業者は、本開示と一致する他の実施形態を導出することができる。例えば、修正、適合、置換、追加、または他の変形が、開示された実施形態に基づいて行われてもよい。開示された実施形態のそのような変形は、依然として本開示の範囲内である。したがって、本開示は、開示された実施形態に限定されない。代わりに、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

【0025】

本明細書で使用される場合、「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「結合している（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」などの用語は、光結合、機械的結合、電気的結合、電磁結合、またはそれらの任意の組み合わせを包含し得る。２つの光学素子の間の「光結合」とは、２つの光学素子が光学的に直列に配列された構成を指し、一方の光学素子から出力された光が他方の光学素子によって直接的または間接的に受け取られてよい。光学系列は、１つの光学素子から出力された光が１つまたは複数の他の光学素子によって透過される、反射される、回折される、変換される、修正される、または他の方法で処理または操作され得るように、光路内の複数の光学素子の光学的位置決めを指す。いくつかの実施形態では、複数の光学素子が配置される順序は、複数の光学素子の全体的な出力に影響を与える場合もあるし、影響を与えない場合もある。結合は、直接結合または間接結合（例えば、中間要素を介した結合）であってもよい。

【0026】

「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」という語句は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡとＢなど、ＡとＢのすべての組み合わせを包含することができる。同様に、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という語句は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、またはＡとＢとＣなど、Ａ、Ｂ、およびＣのすべての組み合わせを包含することができる。「Ａおよび／またはＢ」という語句は、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」という語句と同様の方法で解釈することができる。例えば、語句「Ａおよび／またはＢ」は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡとＢなど、ＡとＢのすべての組み合わせを包含する場合がある。同様に、語句「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」は、語句「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」と同様の意味を有する。例えば、「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」という語句は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、またはＡとＢとＣなど、Ａ、Ｂ、およびＣのすべての組み合わせを包含する場合がある。

【0027】

第１の要素が第２の要素に対して、第２の要素上に、第２の要素に、または少なくとも部分的に第２の要素内に「装着された」、「設けられた」、「形成された」、「添えられた」、「取り付けられた」、「固定された」、「接続された」、「接合された」、「記録された」、または「配置された」と記載されている場合、第１の要素は、堆積、コーティング、エッチング、結合、接着、ねじ込み、圧入、スナップ嵌合、クランプなどの任意の適切な機械的または非機械的な方法を使用して、第２の要素に対して、第２の要素上に、第２の要素に、または少なくとも部分的に第２の要素内に「装着された」、「設けられ」、「形成され」、「添えられ」、「取り付けられ」、「固定され」、「接続され」、「接合され」、「記録され」または「配置され」てよい。加えて、第１の要素は、第２の要素と直接接触してよい、または第１の要素と第２の要素との間に中間要素が存在してもよい。第１の要素は、左、右、前、後、上、または下など、第２の要素の任意の適切な側に配置されてもよい。

【0028】

第１の要素が第２の要素の「上」に配置または配列されているものとして図示または説明される場合、「上」という用語は、単に第１の要素と第２の要素との間の例示的な相対的な向きを示すために使用される。説明は、図に示される基準座標系に基づいてもよいし、図に示される視界または例示的な構成に基づいてもよい。例えば、図に示される視界が説明される場合、第１の要素は、第２の要素の「上」に配置されていると説明することができる。「上」という用語は、第１の要素が第２の要素の上に垂直な重力方向にあることを必ずしも暗に示すわけではことが理解される。例えば、第１の要素と第２の要素のアセンブリを１８０度回転させた場合、第１の要素は第２の要素の「下」にあってもよい（第２の要素は第１の要素の「上」にあってもよい）。したがって、図が、第１の要素が第２の要素の「上」にあることを示す場合、その構成は単なる例示であることが理解される。第１の要素は、第２の要素に対して任意の適切な配向（例えば、第２の要素の上方または上、第２の要素の下方または下、第２の要素の左、第２の要素の右、第２の要素の後ろ、第２の要素の前など）で配置されてもよいし、配列されてもよい。

【0029】

第１の要素が第２の要素の「上」に配置されていると説明される場合、第１の要素は、第２の要素上に直接配置されても、間接的に配置されてもよい。第１の要素が第２の要素上に直接配置されていることは、第１の要素と第２の要素との間に追加の要素が配置されていないことを示す。第１の要素が第２の要素上に間接的に配置されていることは、第１の要素と第２の要素との間に１つまたは複数の追加の要素が配置されていることを示す。

【0030】

本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、中央処理装置（「ＣＰＵ」）、グラフィックス処理装置（「ＧＰＵ」）、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルロジックデバイス（「ＰＬＤ」）、またはそれらの任意の組み合わせなどの任意の適切なプロセッサを包含し得る。上記で列挙されていない他のプロセッサが使用されてもよい。プロセッサは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせとして実装されてもよい。

【0031】

「コントローラ」という用語は、デバイス、回路、光学素子などを制御するための制御信号を生成するように構成された任意の適切な電気回路、ソフトウェア、またはプロセッサを包含してよい。「コントローラ」は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせとして実装されてもよい。例えば、コントローラは、プロセッサを含んでもよく、またはプロセッサの一部として含まれてもよい。

【0032】

「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、データ、信号、または情報を記憶、転送、通信、放送、または伝送するための任意の適切な媒体を包含することができる。例えば、非一時的コンピュータ可読媒体は、メモリ、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、テープなどを含んでもよい。メモリは、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＯＭ」）、フラッシュメモリなどを含んでもよい。

【0033】

「フィルム」および「層」という用語は、支持基材上または基材間に配置され得る、剛性または可撓性の自立または自立フィルム、コーティング、または層を含み得る。語句「面内方向」、「面内配向」、「面内回転」、「面内整列パターン」および「面内ピッチ」は、それぞれフィルムまたは層（例えば、フィルムもしくは層の表面平面、またはフィルムもしくは層の表面平面に平行な平面）の面内における方向、配向、回転、整列パターンおよびピッチを意味する。「面外方向」という用語は、フィルムまたは層の（例えば、フィルムまたは層の表面平面に垂直な、例えば、表面平面に平行な平面に垂直な）平面に非平行な方向を示す。例えば、「面内」方向が表面平面内の方向を指す場合、「面外」方向は、表面平面に垂直な厚さ方向、または表面平面と平行でない方向を指してよい。

【0034】

「直交偏光」で使用される「直交」という用語または「直交偏光」で使用される「直交」という用語は、２つの偏光を表す２つのベクトルの内積が実質的に０であることを意味する。例えば、直交偏光を有する２つの光または２つの直交偏光は、２つの直交方向の偏光を有する２つの直線偏光（例えば、デカルト座標系におけるｘ軸方向およびｙ軸方向）または反対の掌性を有する２つの円に偏光された光（例えば、左周り円偏光および右周り円偏光）であってもよい。

【0035】

従来の光ガイド（導波路とも呼ばれる）表示システムまたはアセンブリでは、光ガイドの内面での入射角（例えば、内面に入射する光と内面の法線との間の角度）が臨界角以上である場合、光は全内部反射（「ＴＩＲ」）を介して光ガイド内を伝播してよい。臨界角は、光ガイドが製造される材料（ただし、光ガイドの外部環境は、屈折率が約１．０の空気であるという条件で）の屈折率によって決定され得る。例えば、ＢＫ－７ガラスの臨界角は約４２°である。臨界角は、光ガイドの表面に反射コーティングを配置することによって、または光ガイドを製造するためにより高い屈折率を有する材料を使用することによって縮小されてよい。臨界角が縮小される場合、光ガイドによって提供されるＦＯＶが増大されてよい。しかしながら、反射コーティングを追加するか、またはより高い反射指数を有する材料を使用することは、光ガイドのコストおよび重量を増加させる可能性がある。光がＴＩＲを通って光ガイド内を伝播するとき、光／光線のＴＩＲ経路と光ガイドの内面の法線とによって形成される角度（または光ガイドの内面に入射する光／光線の入射角）は、導波角度または伝播角度と呼ばれる場合がある。従来のガラス材料（例えば、ＢＫ－７ガラス）から製造された光ガイドでは、光がＴＩＲを通って光ガイド内を伝播してよい伝播角度の最大値は約５０°である。

【0036】

従来の光ガイド表示システムにおけるＦＯＶの制限を考慮して、本開示は、光ガイド（または光ガイドスタック）と、光ガイド（または光ガイドスタック）に結合された１つまたは複数の偏光選択性要素とを含むデバイス（例えば、光学デバイス）または光ガイド表示アセンブリを提供する。偏光選択性要素は、光ガイド（または光ガイドスタック）に結合された入射結合要素および／または出射結合要素として機能してよい。入射結合要素または出射結合要素は、偏光選択性入射結合要素または偏光選択性出射結合要素と呼ばれることもある。１つまたは複数の偏光選択性要素と結合された光ガイドは、光源アセンブリによって生成された虚像を表す画像光を、偏光多重化方式および／または時間多重化方式で光学デバイスのアイボックスに導くことができる。光学デバイスは、光ガイド内に結合された虚像を表す画像光のＦＯＶと比較して、アイボックスにおいて増大した（または拡張された）ＦＯＶを提供することができる。説明の便宜上、光ガイド内に入力される画像光のＦＯＶは入力ＦＯＶと呼ばれる場合があり、光ガイドから出力される画像光のＦＯＶは出力ＦＯＶと呼ばれる場合がある。本開示の光学デバイスは、増大した出力ＦＯＶを提供することができる（すなわち、出力ＦＯＶは入力ＦＯＶよりも大きい）。いくつかの実施形態では、偏光選択性要素のいずれかは、等方性材料または異方性材料に基づいて製造された１つまたは複数の偏光選択性格子またはホログラフィック要素を含んでもよい。偏光選択性格子またはホログラフィック要素は、適切なサブ波長構造、液晶、光屈折ホログラフィック材料、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、偏光選択性入射結合要素または偏光選択性出射結合要素の少なくとも一方は、直線偏光選択性要素であってもよい。いくつかの実施形態では、偏光選択性入射結合要素または偏光選択性出射結合要素の少なくとも一方は、円偏光選択性要素であってもよい。

【0037】

いくつかの実施形態では、光学デバイスは、光ガイドを含んでもよい。光学デバイスは、第１の偏光および第１の入力ＦＯＶを有する第１の入力光を光ガイドの内部のＴＩＲ経路内に（例えば、回折を介して）それぞれ結合するように構成された第１の偏光選択性入射結合要素（例えば、第１の偏光選択性入射結合格子）を含んでもよい。光デバイスはまた、第１の偏光に直交する第２の偏光および第２の入力ＦＯＶを有する第２の入力光を光ガイド内のＴＩＲ経路内に結合するように構成された第２の偏光選択性入射結合要素（例えば、第２の偏光選択性入射結合格子）を含んでもよい。第１の入力光および第２の入力光は、第１のＴＩＲ伝播光および第２のＴＩＲ伝播光としてＴＩＲを通って光ガイド内を伝播してよい。光デバイスはまた、第１のＴＩＲ伝播光を第１の出力ＦＯＶを有する第１の出力光として光ガイドから外に結合するように構成された第１の偏光選択性出射結合要素（例えば、第１の偏光選択性出射結合格子）を含んでもよい。光デバイスは、第２のＴＩＲ伝播光を、第２の出力ＦＯＶを有する第２の出力光として光ガイドから外に結合するように構成された第２の偏光選択性出射結合要素（例えば、第２の偏光選択性出射結合格子）を含んでもよい。第１の出力光および第２の出力光は、直交偏光を有してよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の入力ＦＯＶと第２の入力ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてもよい。

【0038】

いくつかの実施形態では、光学デバイスは、複数の光ガイドを含む光ガイドスタックを含んでもよい。例えば、光ガイドスタックは、第１の光ガイドおよび第２の光ガイドを含んでもよい。第１の偏光選択性入射結合要素（例えば、第１の偏光選択性入射結合格子）および第１の偏光選択性出射結合要素（例えば、第１の偏光選択性出射結合格子）は、第１の光ガイドに結合されてもよい。第２の偏光選択性入射結合要素（例えば、第２の偏光選択性入射結合格子）および第２の偏光選択性出射結合要素（例えば、第２の偏光選択性出射結合格子）は、第２の光ガイドに結合されてもよい。第１の偏光選択性入射結合要素（例えば、第１の偏光選択性入射結合格子）は、第１の入力ＦＯＶを有する第１の入力光を第１のＴＩＲ伝播光として第１の光ガイド内の第１のＴＩＲ経路内に（例えば、回折を介して）結合するように構成されてよい。第１のＴＩＲ伝播光は、第１の光ガイド内の第１のＴＩＲ経路に沿って第１の偏光選択性出射結合要素に向かって伝播してよい。

【0039】

第１の偏光選択性出射結合要素（例えば、第１の偏光選択性出射結合格子）は、第１のＴＩＲ伝播光を第１の出力ＦＯＶに対応する第１の出力光として第１の光ガイドから外に（例えば、回折を介して）結合するように構成されてよい。第２の偏光選択性入射結合要素（例えば、第２の偏光選択性入射結合格子）は、第２の入力ＦＯＶを有する第２の入力光を第２のＴＩＲ伝播光として第２の光ガイド内の第２のＴＩＲ経路内に（例えば、回折を介して）結合するように構成されてもよい。第２のＴＩＲ伝播光は、ＴＩＲを通って第２の光ガイド内の第２のＴＩＲ経路に沿って伝播してよい。第２の偏光選択性出射結合要素（例えば、第２の偏光選択性出射結合格子）は、第２のＴＩＲ伝播光を第２の出力ＦＯＶに対応する第２の出力光として第２の光ガイドから外に（例えば、回折を介して）結合するように構成されてもよい。第１の出力光および第２の出力光は、直交偏光を有してよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の入力ＦＯＶおよび第２の入力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の入力ＦＯＶと第２の入力ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてもよい。

【0040】

いくつかの実施形態では、第１の入力光および第２の入力光は、光ガイドまたは光ガイドスタックに結合された光源から放射された光（または画像光）の同じＦＯＶの異なる部分に対応してよい。光源から放射された画像光は、虚像を表してよい。例えば、画像光のＦＯＶは、第１の部分および第２の部分（例えば、左半分および右半分）の２つの部分を含んでもよい。ＦＯＶの第１の部分および第２の部分は、第１の入力光および第２の入力光の第１の入力ＦＯＶおよび第２の入力ＦＯＶに対応してよい。光ガイドまたは光ガイドスタックは、ＦＯＶの異なる部分に対応する第１の入力光および第２の入力光を同じ期間中に（例えば、同じ期間内に同時に）受け取る、または時系列的に（例えば、２つの連続する時間インスタンスにおいて一方の光が他方の光よりも先に受信される）受け取るように構成されてよい。

【0041】

いくつかの実施形態では、第１の入力光および第２の入力光の各々は、光ガイドまたは光ガイドスタックに結合された光源から放射された画像光（虚像を表す）の全ＦＯＶに対応してもよい。すなわち、第１の入力光の第１の入力ＦＯＶは、光源によって放射された画像光の全ＦＯＶに対応してもよく、第２の入力光の第２の入力ＦＯＶは、光源によって放射された画像光の全ＦＯＶに対応してもよい。光ガイドまたは光ガイドスタックは、それぞれが画像光の完全なＦＯＶに対応する第１の入力光および第２の入力光を時系列的に受け取るように構成されてもよい（例えば、２つの連続する時間インスタンスにおいて一方の入力光が他方の入力光の前に受け取られてよい）。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリの出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、光源によって生成された画像光のＦＯＶよりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド内の光を伝播する第１のＴＩＲは、第１の入力光の第１の入力ＦＯＶよりも小さい第１の中間ＦＯＶに対応してもよい。光ガイド内の第２のＴＩＲ伝播光は、第２の入力光の第２の入力ＦＯＶよりも小さい第２の中間ＦＯＶに対応してもよい。光ガイド表示アセンブリの出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、光ガイドの内部の第１のＴＩＲ伝播光および第２のＴＩＲ伝播光の第１の中間ＦＯＶと第２の中間ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリの出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の入力ＦＯＶおよび第２の入力ＦＯＶの各々（各々が光源によって放射された画像光の全ＦＯＶに対応する）よりも大きくてもよい。

【0042】

いくつかの実施形態では、第１のＴＩＲ伝播光に含まれる少なくとも１つの第１のＴＩＲ伝播光線および第２のＴＩＲ伝播光に含まれる少なくとも１つの第２のＴＩＲ伝播光線は、ＴＩＲを通って光ガイド内を伝播するときに実質的に同じ伝播角度を有し得る。いくつかの実施形態では、第１の偏光選択性出射結合要素は、少なくとも１つの第１のＴＩＲ伝播光線を、少なくとも１つの第１の方向（または第１の出力角度）に伝播する少なくとも１つの第１の出力光線として光ガイド（または光ガイドスタックに含まれる第１の光ガイド）から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光選択性出射結合要素は、少なくとも１つの第２のＴＩＲ伝播光線を、少なくとも１つの第２の方向（または第２の出力角度）に伝播する少なくとも１つの第２の出力光線として光ガイド（または光ガイドスタックに含まれる第２の光ガイド）から外に結合するように構成されてよい。出力角度は、出力光線と出射結合要素の表面の法線との間の角度として定義されてよい。出力角度は、出力光線と出射結合要素の表面の法線との間の時計回りの関係または反時計回りの関係に応じて正または負として定義されてよい。第１の方向（または第１の出力角度）および第２の方向（または第２の出力角度）は、異なる方向（または異なる出力角度）であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力角度および第２の出力角度は、反対の出力角度であってもよい。例えば、第１の出力角度および第２の出力角度は、同じ絶対値および反対の符号（例えば、θおよび－θ）を有することができる。いくつかの実施形態では、第１の出力角度および第２の出力角度は、異なる絶対値および反対の符号（例えば、θ１および－θ２であり、θ１およびθ２は異なる値を有する）を有する場合もある。

【0043】

従来の光ガイド表示アセンブリでは、光ガイド内のＴＩＲ経路の伝播角度は、光ガイドから出射結合された出力光線の出力角度に１対１で対応してもよい。本開示では、光ガイド内のＴＩＲ経路の伝播角度は、２つの異なる出力角度、例えば、反対の符号を有する２つの出力角度にマッピングされてもよい。したがって、開示された光ガイド表示アセンブリによって提供されるＦＯＶは、アセンブリに含まれる光ガイド（または光ガイドスタック）が、同様の屈折率または同じ屈折率を有する同様の材料または同じ材料で製造される場合、従来の光ガイド表示アセンブリによって提供されるＦＯＶと比較して（例えば、２倍）、拡大され得る、増大され得る、または拡張され得る。従来の光ガイド表示アセンブリと比較して、開示された光ガイド表示アセンブリは、より低い屈折率を有する材料から製造された光ガイドを有する同じＦＯＶまたは同様のＦＯＶを提供することができる。

【0044】

いくつかの実施形態では、光源アセンブリによって生成された画像光のＦＯＶの２つの異なる部分を送達するために単一の光ガイドが使用される場合、例えばそれぞれ赤色光、緑色光、および青色光の任意の適切な順序で入射結合し、その後の出射結合することによって成分カラー画像（例えば、原色画像）を送達するように構成された３つの光ガイドを積み重ねることによって、多色（例えば、フルカラー）２Ｄ瞳拡張（または複製）が達成されてよい。いくつかの実施形態では、画像光のＦＯＶの異なる部分を送達するために単一の光ガイドが使用される場合、例えば、それぞれ赤色光と緑色光の組み合わせ、および緑色光と青色光の組み合わせを任意の適切な順序で入射結合し、その後出射結合することによって成分色画像（例えば、原色画像）を送達するように構成された２つの光ガイドを積み重ねることによって、多色（例えば、フルカラー）２Ｄ瞳孔拡張（または複製）が達成されてよい。

【0045】

いくつかの実施形態では、画像光のＦＯＶの２つの異なる部分を送達するために互いに積み重ねられた複数の光ガイドを有する単一の光ガイドスタックが使用される場合、例えばそれぞれ赤色光、緑色光、および青色光の任意の適切な順序での入射結合およびその後の出射結合によって成分カラー画像（例えば、原色画像）を送達するように構成された３つの光ガイドスタックを積み重ねることによって、多色（例えば、フルカラー）２Ｄ瞳拡張（または複製）が達成されてよい。いくつかの実施形態では、画像光のＦＯＶの異なる部分を送達するために単一の光ガイドスタックが使用される場合、例えば、それぞれ赤色光と緑色光の組み合わせ、および緑色光と青色光の組み合わせを任意の適切な順序で入射結合し、その後出射結合することによって成分色画像（例えば、原色画像）を送達するように構成された２つの光ガイドスタックを積み重ねることによって、多色（例えば、フルカラー）２Ｄ瞳孔拡張（または複製）が達成されてよい。

【0046】

図１Ａは、本開示の一実施形態による、ニアアイ表示（「ＮＥＤ」）１００の概略図を例示する。いくつかの実施形態では、ＮＥＤ１００はヘッドマウント表示（「ＨＭＤ」）と呼ばれる場合がある。ＮＥＤ１００は、１つまたは複数の画像、ビデオ、オーディオ、またはそれらの組み合わせなどのメディアコンテンツをユーザに提示することができる。いくつかの実施形態では、オーディオコンテンツは、外部デバイス（例えば、スピーカおよび／またはヘッドフォン）を介してユーザに提示されてもよい。ＮＥＤ１００は、ＶＲデバイス、ＡＲデバイス、ＭＲデバイス、またはそれらの組み合わせとして動作することができる。いくつかの実施形態では、ＮＥＤ１００がＡＲデバイスおよび／またはＭＲデバイスとして動作するとき、ＮＥＤ１００の一部は少なくとも部分的に透明であってもよく、ＮＥＤ１００の内部構成要素は少なくとも部分的に視認可能であってもよい。

【0047】

図１Ａに示されるように、ＮＥＤ１００は、フレーム１１０、左表示システム１２０Ｌ、および右表示システム１２０Ｒを含んでもよい。いくつかの実施形態では、図１Ａに示される１つまたは複数のデバイスは省略されてもよい。いくつかの実施形態では、図１Ａに示されていない１つまたは複数の追加のデバイスまたは構成要素がＮＥＤ１００に含まれる場合もある。フレーム１１０は、左表示システム１２０Ｌおよび右表示システム１２０Ｒ（例えば、ユーザの眼に隣接する）をユーザの身体部分（例えば、頭部）に取り付けるように構成された適切な種類の取り付け構造を含んでもよい。フレーム１１０は、メディアコンテンツをユーザに表示するように構成され得る、１つまたは複数の光学素子に結合されてよい。いくつかの実施形態では、フレーム１１０は、眼鏡のフレームを表してもよい。左表示システム１２０Ｌおよび右表示システム１２０Ｒは、ユーザがＮＥＤ１００によって提示された仮想コンテンツを見ること、および／または現実世界のオブジェクトの画像を見ることを可能にするように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、左表示システム１２０Ｌおよび右表示システム１２０Ｒの各々は、シースルー光学素子を含んでもよい。いくつかの実施形態では、左表示システム１２０Ｌおよび右表示システム１２０Ｒは、光（例えば、虚像に対応する画像光）を生成し、画像光をユーザの眼に向けるように構成された任意の適切な表示アセンブリ（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＮＥＤ１００は投影システムを含んでもよい。例示を目的として、図１Ａは、投影システムが、フレーム１１０に結合されたプロジェクタ１３５を含む場合があることを示している。

【0048】

図１Ｂは、本開示の一実施形態による、図１Ａに示されるＮＥＤ１００の断面図である。例示の目的のために、図１Ｂは、ＮＥＤ１００の左表示システム１２０Ｌに関連する断面図を示す。右表示システム１２０Ｒの断面図は、左表示システム１２０Ｌについて示されたものと同様であってよい。図１Ｂに示されるように、眼１６０について、左表示システム１２０Ｌは、拡張された視野（「ＦＯＶ」）を有する画像光を眼１６０に送達するための光学デバイス１１５を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光学デバイス１１５は、光ガイド表示アセンブリ１１５であってもよい。光ガイド表示アセンブリ１１５は、光ガイドまたは光ガイドのスタックを含んでもよい。射出瞳１２５は、ユーザがＮＥＤ１００を装着したときに眼１６０がアイボックス１６５内に位置決めされる位置であり得る。例示を目的として、図１Ｂは、単一の眼１６０および単一の光ガイド表示アセンブリ１１５に関連する断面図を示す。いくつかの実施形態では、図１Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ１１５とは別個で、同様の別の光ガイド表示アセンブリが、ユーザのもう一方の眼の射出瞳に位置するアイボックスに画像光を提供してもよい。

【0049】

光ガイド表示アセンブリ１１５は、１つまたは複数の屈折率を有する１つまたは複数の材料（例えば、プラスチック、ガラスなど）に基づいて作製された光ガイドおよび／または１つまたは複数の格子を含んでもよい。光ガイド表示アセンブリ１１５は、ＮＥＤ１００の重量を効果的に最小化し、視野（「ＦＯＶ」）を増大（または拡張）させることができる。いくつかの実施形態では、光学デバイス１１５は、ＮＥＤ１００の構成要素であってもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリ１１５は、何らかの他のＮＥＤ、または画像光を特定の位置に向ける他のシステムの構成要素であってもよい。図１Ｂに示されるように、光ガイド表示アセンブリ１１５は、ユーザの片方の眼１６０に対して設けられてよい。片眼用の光ガイド表示アセンブリ１１５は、もう一方の眼の同様の光ガイド表示アセンブリから分離されていてもよい、または部分的に分離されていてもよい。特定の実施形態では、単一の光ガイド表示アセンブリ１１５がユーザの両眼に使用されてもよい。

【0050】

いくつかの実施形態では、ＮＥＤ１００は、光ガイド表示アセンブリ１１５と眼１６０との間に配置された１つまたは複数の光学素子（図示せず）を含み得る。光学素子は、例えば、光ガイド表示アセンブリ１１５から放射された画像光の収差を補正し、光ガイド表示アセンブリ１１５から放射された画像光を拡大する、または光ガイド表示アセンブリ１１５から放射された画像光の別の種類の光学調整を実行するように構成されてもよい。１つまたは複数の光学素子の例は、アパーチャ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、フィルタ、画像光に影響を及ぼす任意の他の適切な光学素子、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリ１１５は、光ガイド表示のスタックを含んでもよい。いくつかの実施形態では、積み重ねられた光ガイド表示は、光ガイド表示を積み重ねることによって形成された多色表示（例えば、赤－緑－青（「ＲＧＢ」）表示）を含んでもよい。光ガイド表示に含まれる各単色光源は、異なる色の光を放射するように構成されてもよい。例えば、積み重ねられた光ガイド表示は、複数の平面（例えば、多重焦点カラー表示）に画像光を投影するように構成された多色表示を含んでもよい。いくつかの実施形態では、積み重ねられた光ガイド表示は、複数の平面（例えば、多重焦点単色表示）に画像光を投影するように構成された単色表示を含む場合もある。光ガイド表示アセンブリ１１５の様々な実施形態を以下に説明する。

【0051】

いくつかの実施形態では、ＮＥＤ１００は、現実世界の環境からの現実世界の光の透過率を動的に調整し、それによってＮＥＤ１００をＶＲデバイスとＡＲデバイスとの間、またはＶＲデバイスとＭＲデバイスとの間で切り替えることができる適応型調光要素１３０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＡＲ／ＭＲデバイスとＶＲデバイスとの間の切り替えと共に、適応型調光要素１３０をＡＲデバイスおよび／ＭＲデバイスにおいて使用して、現実のオブジェクトと仮想オブジェクトとの明るさの差を緩和してもよい。

【0052】

図２Ａは、本開示の一実施形態による、光学システムまたは光学デバイス２００の概略図を例示する。光学デバイス２００はまた、光ガイド表示アセンブリ（または光ガイド表示システム）２００とも称され得る。光ガイド表示アセンブリ２００は、図１Ａおよび図１Ｂに示されるＮＥＤ１００などのＶＲ用途、ＡＲ用途および／またはＭＲ用途のためのＮＥＤに実装されてよい。例えば、光ガイド表示アセンブリ２００は、図１Ａおよび図１Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ１１５の一実施形態であってもよい（またはそれと同様であってもよい）。

【0053】

図２Ａに示されるように、光ガイド表示アセンブリ２００は、光源アセンブリ２０５と、光ガイド２１０と、コントローラ２１５とを含んでもよい。コントローラ２１５は、プロセッサまたは処理ユニット２０１を含んでもよい。プロセッサは、中央処理装置（「ＣＰＵ」）、グラフィック処理装置（「ＧＰＵ」）などの任意の適切なプロセッサによってもよい。コントローラ２１５は、記憶装置２０２を含んでもよい。記憶装置２０２は、メモリ、ハードディスクなどの非一時的なコンピュータ可読媒体であってもよい。記憶装置２０２は、コンピュータ実行可能プログラム命令またはコードを含むデータまたは情報を記憶するように構成されてもよく、コンピュータ実行可能プログラム命令またはコードは、本明細書に開示された方法またはプロセスの様々な制御または機能を実行するためにプロセッサ２０１によって実行されてよい。

【0054】

光源アセンブリ２０５は、光源２２０および光調整システム２２５を含んでよい。光源２２０は、虚像を表し、所定のＦＯＶを有する画像光などの光を生成するように構成された任意の適切な光源であってよい。いくつかの実施形態では、光源２２０は、コヒーレント光または部分的にコヒーレントな光を生成するように構成された光源であってよい。光源２２０は、例えば、レーザダイオード、垂直共振器面発光レーザ、発光ダイオード、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源２２０は、液晶表示（「ＬＣＤ」）パネル、液晶オンシリコン（「ＬＣｏＳ」）表示パネル、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）表示パネル、マイクロ発光ダイオード（「マイクロＬＥＤ」）表示パネル、デジタル光処理（「ＤＬＰ」）表示パネル、またはそれらの組み合わせなどの表示パネルを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源２２０は、ＯＬＥＤ表示パネルまたはマイクロＬＥＤ表示パネルなどの自発光パネルを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源２２０は、ＬＣＤパネル、ＬＣｏＳ表示パネル、またはＤＬＰ表示パネルなどの外部源によって照明される表示パネルを含む場合もある。外部ソースの例は、レーザ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。

【0055】

光調整システム２２５は、光源２２０によって放射された光を調整するように構成された１つまたは複数の光学構成要素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光調整システム２２５は、光源２２０によって放射された光の様々な調整を実行するコントローラ２１５によって制御されてもよい。光を調整することは、例えば、光の透過、減衰、拡大、コリメート、および／または向きの調整を含んでもよい。

【0056】

光源アセンブリ２０５は、画像光２３０を生成し、画像光を、光ガイド２１０と結合された入射結合要素２３５に向かって出力することができる。例えば、入射結合要素２３５は、光ガイド２１０の第１の部分に配置されてもよい。入射結合要素２３５は、画像光２３０を光ガイド２１０の内部の全内部反射（「ＴＩＲ」）経路内に結合することができる。光ガイド２１０は、入射結合要素２３５から光ガイド２１０に結合された出射結合要素２４５に画像光２３０を導くことができる。例えば、出射結合要素２４５は、光ガイド２１０の第２の部分に配置されてもよい。入射結合要素２３５によって入射結合された画像光２３０は、ＴＩＲ伝播光２３１として光ガイド２１０の内部をＴＩＲを通って出射結合要素２４５に向かって伝播してよい。第１の部分および第２の部分は、光ガイド２１０の異なる位置に配置されてもよい。出射結合要素２４５は、ＴＩＲ伝播光２３１を眼２６０に向かう出力光２３２として光ガイド２１０から外に結合するように構成されてよい。出射結合要素２４５は、ＴＩＲ伝播光２３１が出射結合要素２４５の異なる位置に入射するとき、ＴＩＲ伝播光２３１を出射結合要素２４５の異なる位置で光ガイド２１０から外に連続的に結合してよい。したがって、出射結合要素２４５は、画像光を複製して、光ガイド表示アセンブリ２００の有効瞳を拡張してよい。いくつかの実施形態では、光ガイド２１０は、現実世界の環境から光２５５を受け取る場合があり、光２５５を出力光２３２（画像光であってもよい）と合成し、合成した光を眼２６０に送達してもよい。

【0057】

光ガイド２１０は、現実世界の環境に面する第１の表面または側面２１０－１と、眼２６０に面する対向する第２の表面または側面２１０－２とを含んでもよい。光源アセンブリ２０５の位置および入射結合要素２３５の種類に応じて、入射結合要素２３５は、第１の表面２１０－１または第２の表面２１０－２に配置されてもよく、光源アセンブリ２０５と同じ光ガイド２１０の側に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合要素２３５および光源アセンブリ２０５は、光ガイド２１０の異なる側に配置されてもよい。図２Ａに示される実施形態では、入射結合要素２３５は、光ガイド２１０の第１の表面２１０－１に配置される。いくつかの実施形態では、入射結合要素２３５は、第１の表面２１０－１において光ガイド２１０の一部として一体的に形成されてもよい。

【0058】

いくつかの実施形態では、入射結合要素２３５は、別個の要素として光ガイド２１０の第１の表面２１０－１に形成される、または配置され（例えば、そこに添えられ）てもよい。いくつかの実施形態では、入射結合要素２３５は、別個の要素として光ガイド２１０の第２の表面２１０－２に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合要素２３５は、第２の表面２１０－２において光ガイド２１０の一部として一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合要素２３５は、１つまたは複数の回折格子、１つまたは複数の縦続接続された反射器、１つまたは複数のプリズム面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、入射結合要素２３５は、１つまたは複数の偏光選択性要素を含んでもよく、偏光選択性入射結合要素と呼ばれてもよい。偏光選択性要素のいずれかは、等方性材料または異方性材料に基づいて製造された偏光選択性格子またはホログラフィック要素を含んでもよい。偏光選択性格子またはホログラフィック要素は、適切なサブ波長構造、液晶、光屈折ホログラフィック材料、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。入射結合要素２３５に含まれる偏光選択性格子のピッチは、光ガイド２１０内の画像光２３０の全内部反射（「ＴＩＲ」）を可能にするように構成されてよい。結果として、入射結合要素２３５によって光ガイド２１０内に結合された画像光２３０は、伝播角度αでＴＩＲ経路２１３に沿ってＴＩＲを通って光ガイド２１０内を伝播してよい。図２Ａに示されるように、伝播角度αは、ＴＩＲ経路２１３と光ガイド２１０の内面の法線２２３との間に形成される角度として定義されてよい。

【0059】

出射結合要素２４５は、光ガイド２１０の第１の表面２１０－１または第２の表面２１０－２に配置されてもよい。例えば、図２Ａに示されるように、出射結合要素２４５は、光ガイド２１０の第２の表面２１０－２に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、出射結合要素２４５は、光ガイド２１０の一部として一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、出射結合要素２４５は、別個の要素として光ガイド２１０の第２の表面２１０－２に形成される、または配置され（例えば、そこに添えられ）てもよい。いくつかの実施形態では、出射結合要素２４５は、光ガイド２１０の第１の表面２１０－１に配置されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、出射結合要素２４５は、第１の表面２１０－１において光ガイド２１０の一部として一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、出射結合要素２４５は、別個の要素として光ガイド２１０の第１の表面２１０－１に形成される、または配置され（例えば、そこに添えられ）てもよい。

【0060】

いくつかの実施形態では、出射結合要素２４５は、１つまたは複数の回折格子、１つまたは複数の縦続接続された反射器、１つまたは複数のプリズム面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、出射結合要素２４５は、１つまたは複数の偏光選択性要素を含んでもよく、偏光選択性出射結合要素と呼ばれてもよい。偏光選択性要素のいずれかは、等方性材料または異方性材料に基づいて製造された偏光選択性格子またはホログラフィック要素を含んでもよい。偏光選択性格子またはホログラフィック要素は、適切なサブ波長構造、液晶、光屈折ホログラフィック材料、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。出射結合要素２４５に含まれる偏光選択性格子のピッチは、偏光選択性格子が画像光２３０を光ガイド２１０から外に回折させ得るように構成されてもよい。その結果、ＴＩＲは発生しなくなる。

【0061】

光ガイド２１０は、画像光２３０の全内部反射を促進するように構成された１つまたは複数の材料を含んでもよい。光ガイド２１０は、例えば、プラスチック、ガラス、および／またはポリマーを含んでもよい。光ガイド２１０は、比較的小さなフォームファクタを有し得る。例えば、光ガイド２１０は、ｘ次元に沿って約５０ｍｍの幅、ｙ次元に沿って３０ｍｍの長さ、ｚ次元に沿って０．５～１ｍｍの厚さであってもよい。

【0062】

コントローラ２１５は、光源アセンブリ２０５と通信可能に結合されてよく、光源アセンブリ２０５の動作を制御することができる。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリ２００は、入力画像光２３０を視野（「ＦＯＶ」）が増大または拡張された出力画像光２３２として眼２６０に向けるように構成されてよい。例えば、眼２６０に提供される画像光２３２の出力ＦＯＶは、ｘ軸方向および／またはｙ軸方向において６０度以上１５０度以下であってよい。光ガイド２１０は、８ｍｍ以上５０ｍｍ以下の幅、および６ｍｍ以上２０ｍｍ以下の高さを有するアイボックスを提供するように構成されてもよい。光ガイド表示アセンブリ２００を用いて、物理的表示および電子機器がＮＥＤの前部本体の側面に移動されてよく、現実世界の環境の実質的に遮るものがない視界を達成することができ、これはＡＲユーザ体験を向上させる。

【0063】

いくつかの実施形態では、光ガイド２１０は、出射結合要素２４５に向かって画像光２３０を方向転換する、折り畳む、および／または拡張するように構成された１つまたは複数の追加の要素を含んでもよい。図２Ｂは、本開示の一実施形態による、光学システムまたは光学デバイス２５０の概略図を例示する。光学システム２５０は、（例えば、光学システム２５０によって送達される画像光のＦＯＶを拡張するために）拡張されたＦＯＶを提供するように構成されてよい。光学システム２５０は、光ガイド表示アセンブリ２５０と呼ばれることもある。光ガイド表示アセンブリ２５０は、図２Ａに示される光ガイド表示アセンブリ２００に含まれる要素と同様または同じ要素を含んでもよい。同じまたは同様の要素の説明は、図２Ａに関連して与えられた上記の説明を参照することができる。

【0064】

例えば、図２Ｂに示されるように、光ガイド表示アセンブリ２５０は、光ガイド２１０、光源アセンブリ２０５、入射結合要素２３５、出射結合要素２４５、およびコントローラ２１５を含んでもよい。光ガイド表示アセンブリ２５０は、画像光２３０が出射結合要素２４５によって光ガイド２１０から外に結合され得るように、画像光２３０を出射結合要素２４５に方向転換するように構成された誘導要素２４０をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、出射結合要素２４５の位置に対向する表面の位置に配列されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、光ガイド２１０の第１の表面２１０－１の、第２の表面２１０－２の出射結合要素２４５の位置に対応し、対向する位置に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、第１の表面２１０－１において光ガイド２１０の一部として一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、別個の要素として光ガイド２１０の第１の表面２１０－１に形成される、または配置され（例えば、そこに添えられ）てもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、光ガイド２１０の第２の表面２１０－２に配置されてもよく、出射結合要素２４５は、誘導要素２４０に対向する第１の表面２１０－１に配置されてもよい。例えば、誘導要素２４０は、第２の表面２１０－２において光ガイド２１０の一部として一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、別個の要素として光ガイド２１０の第２の表面２１０－２に形成される、または配置され（例えば、そこに添えられ）てもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０および出射結合要素２４５は、光ガイド２１０の同じ表面に配置されてもよい。例えば、誘導要素２４０および出射結合要素２４５は、互いに積み重ねられてもよい。

【0065】

いくつかの実施形態では、誘導要素２４０および出射結合要素２４５は、同様の構造を有する場合もある。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、１つまたは複数の回折格子、１つまたは複数の縦続接続された反射器、１つまたは複数のプリズム面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイ、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素２４０は、１つまたは複数の偏光選択性要素を含んでもよく、偏光選択性誘導要素と呼ばれてもよい。偏光選択性要素のいずれかは、等方性材料または異方性材料に基づいて製造された偏光選択性格子またはホログラフィック要素を含んでもよい。偏光選択性格子またはホログラフィック要素は、適切なサブ波長構造、液晶、光屈折ホログラフィック材料、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。誘導要素２４０は、折り畳み要素２４０とも呼ばれる場合もある。いくつかの実施形態では、光源アセンブリ２０５によって生成された画像光２３０の方向転換、折り畳み、および／または拡張などの複数の機能が、単一の要素、例えば出射結合要素２４５に組み合わされてもよい。そのような実施形態では、誘導要素２４０は省略されてもよい。

【0066】

図３Ａ～図７Ｂは、本開示の様々な実施形態による、拡張されたＦＯＶを提供するように構成された光ガイド表示アセンブリの概略図を例示する。例示および説明の目的のために、図に示される偏光選択性入射結合要素、偏光選択性出射結合要素、および／または偏光選択性指向要素の各々は、１つまたは複数の偏光選択性格子、例えば透過型または反射型偏光選択性格子を含んでもよい。偏光選択性入射結合要素に含まれる偏光選択性格子は、偏光選択性入射結合格子と呼ばれることがある。偏光選択性出射結合要素に含まれる偏光選択性格子は、偏光選択性出射結合格子と呼ばれることがある。例示および説明の目的のために、図に示される偏光選択性入射結合格子のすべておよび偏光選択性出射結合格子のすべては、同じタイプ（例えば、透過型または反射型）であってもよい。いくつかの実施形態では、偏光選択性入射結合格子は、異なるタイプのものであってもよい。いくつかの実施形態では、偏光選択性出射結合格子は、異なるタイプのものであってもよい。いくつかの実施形態では、偏光選択性入射結合格子および偏光選択性出射結合格子は、異なるタイプのものであってもよい。

【0067】

いくつかの実施形態では、偏光選択性要素は、光学異方性材料（例えば、ＬＣ材料）を含んでもよい。光学異方性材料の光学軸は、偏光感受性ホログラフィック応答を提供するために、面内方向および面外方向の両方において空間的に変化する配向で構成されてもよい。いくつかの実施形態では、そのような空間的に変化する配向で構成された光軸を含む光学異方性材料は、偏光体積ホログラム（「ＰＶＨ」）またはＰＶＨ要素を形成し得る。「光軸」という用語は、結晶内の方向を指してよい。光軸方向に伝播する光は複屈折（または複屈折）を受けない場合がある。光軸は、単一の線ではなく特定の方向であってもよく、その方向に平行な光は複屈折を受けない場合がある。いくつかの実施形態では、ＰＶＨは、所定の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）回折させ、所定の掌性とは反対の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）透過させる（例えば、無視できる程度の回折で）ように構成されてもよい。ＰＶＨは、所定の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を、所定の掌性とは反対の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）よりもはるかに小さい光透過率で透過し得ることが理解される。また、ＰＶＨは、所定の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）よりも回折効率がはるかに小さい、所定の掌性とは反対の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を回折させてもよい。

【0068】

無偏光または直線偏光は、互いに反対の掌性を有する２つの円偏光成分（例えば、第１の成分および第２の成分）に分解されてよい。したがって、第１の成分は、ＰＶＨによって主に回折されてよく、第２の成分は、ＰＶＨによって主に透過（例えば、無視できる程度の回折で）されてよい。ＰＶＨは、所定の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）前方または後方に回折させるように構成されてもよい。ＰＶＨが、所定の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）前方回折させるように構成されている場合、ＰＶＨは、透過型ＰＶＨと呼ばれることがある。ＰＶＨが、所定の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）後方回折させるように構成されている場合、ＰＶＨは、反射型ＰＶＨと呼ばれることがある。

【0069】

いくつかの実施形態では、ＰＶＨは、ＰＶＨの体積内の複数のヘリックス構造に配列された光学異方性分子（例えば、ＬＣ分子）を含み得る。螺旋構造の掌性は、ＰＶＨの偏光選択性を規定し得る。いくつかの実施形態では、ＰＶＨは、螺旋構造の掌性と同じ掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）回折させ、螺旋構造の掌性とは反対の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）透過させる（例えば、無視できる程度の回折で）ように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ＰＶＨ中の光学異方性分子は、ＰＶＨの体積内の複数のヘリックス構造に配列されなくてもよい。光学異方性分子ダイレクタ面における光学異方性分子のダイレクタの回転の掌性は、ＰＶＨの偏光選択性を規定してよい。光学異方性分子ダイレクタ面（または分子ダイレクタ面）は、光学異方性分子のダイレクタによって形成されるまたはそれを含む面である。光学異方性分子は、ＰＶＨの体積内の複数の平行な分子誘導面に配列されてもよい。いくつかの実施形態では、ＰＶＨは、分子ディレクタ面での光学異方性分子のディレクタの回転の掌性と同じ掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）回折させ、分子ディレクタ面での光学異方性分子のディレクタの回転の掌性とは反対の掌性を有する円偏光（または楕円偏光）を主に（または実質的に）透過させる（例えば、無視できる程度の回折で）ように構成されてもよい。

【0070】

いくつかの実施形態では、ＰＶＨの体積内の螺旋構造の掌性、またはＰＶＨの体積内の分子ディレクタ面での光学異方性分子のディレクタの回転の掌性に応じて、ＰＶＨは左周りＰＶＨまたは右周りＰＶＨと呼ばれることがある。例えば、左周りＰＶＨは、主として（前方または後方に）左周り円偏光（「ＬＨＣＰ」）の光を回折させ、主として（例えば、無視できる程度の回折で）右周り円偏光（「ＲＨＣＰ」）の光を透過させるように構成されてもよい。右周りＰＶＨは、ＲＨＣＰ光を主に（前方または後方に）回折させ、ＬＨＣＰ光を主に（例えば、無視できる程度の回折で）透過させるように構成されてもよい。

【0071】

以下の記載では、例示の目的で、ＰＶＨ（ＰＶＨ格子とも呼ばれる）を含む偏光選択性格子は、偏光選択性入射結合要素、偏光選択性出射結合要素および／または偏光選択性誘導要素／折り畳み要素の例として使用されてよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリはまた、１つまたは複数のＰＶＨ格子と結合された光ガイドを有する実施形態に関して本明細書に記載された同じまたは同様の設計原理に従って、拡張されたＦＯＶを提供するための他の適切な偏光選択性要素を含む場合もある。さらに、例示を目的として、一次元（「１Ｄ」）ＦＯＶ拡張（例えば、水平ＦＯＶ拡張）が、ＦＯＶを拡張する原理を説明するための例として使用される。いくつかの実施形態では、二次元（「２Ｄ」）ＦＯＶ拡張（例えば、水平方向および垂直方向のＦＯＶ拡張）はまた、光を偏光選択性出射結合要素に向かって９０°方向転換するように構成された１つまたは複数の追加の偏光選択性要素（例えば、偏光選択性折り畳み要素または誘導要素）を導入することによって達成されてよい。偏光選択性入射結合要素、偏光選択性出射結合要素および／または偏光選択性誘導要素に含まれる偏光選択性要素の例として偏光選択性格子が使用されてもよいが、入射結合要素、出射結合要素および／または誘導要素に含まれる偏光選択性要素は、偏光選択性格子に限定されない。

【0072】

図３は、本開示の一実施形態による光学システムまたは光学デバイス３００の概略図を例示する。光学システム３００は、光ガイド表示アセンブリ３００と呼ばれることもある。光ガイド表示アセンブリ３００は、拡張されたＦＯＶを提供するように構成されてよい。光ガイド表示アセンブリ３００は、図２Ａに示される光ガイド表示アセンブリ２００または図２Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ２５０に含まれる要素、構造、および／または機能と同じまたは同様の要素、構造、および／または機能を含み得る。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａまたは図２Ｂに関連して上に与えられた説明を参照することができる。

【0073】

図３に示されるように、光ガイド表示アセンブリ３００は、光源アセンブリ３０５と、光ガイド３１０と、コントローラ３１５とを含んでよく、これらは、図２Ａおよび図２Ｂに示される光源アセンブリ２０５、光ガイド２１０、およびコントローラ２１５、それぞれの要素、構造、および／または機能と同様または同じ要素、構造、および／または機能を含んでもよい。光源アセンブリ３０５は、所定のＦＯＶ（例えば、４０°以上）で画像光３５０（虚像または表示画像を表す）を生成するように構成された光源３２０を含んでよい。光源アセンブリ３０５は、直交偏光を有する複数の部分（例えば、第１の部分および第２の部分）において所定のＦＯＶを有する画像光３５０を出力してよく、各部分はＦＯＶの一部に対応する。例えば、光源アセンブリ３０５は、ＦＯＶの第１の部分（第１の入力ＦＯＶと称する）に対応する第１の光３５３（または第１の入力光３５３）と、ＦＯＶの第２の部分（第２の入力ＦＯＶと称する）に対応する第２の光３５４（または第２の入力光３５４）とを出力してもよい。第１の入力ＦＯＶを有する第１の光３５３および第２の入力ＦＯＶを有する第２の光３５４は、図３に示されるように、光源アセンブリ３０５から光ガイド３１０に向かって異なる非平行方向に伝播してよい。第１の光３５３および第２の光３５４は、直交偏光を有してもよい。図３に示されるｙ－ｚ断面図では、第１の入力ＦＯＶを有する第１の光３５３は、第１の光線３５３ａおよび３５３ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第１の光線３５３ａは第１の光３５３の右端の光線であってよく、第１の光線３５３ｂは第１の光３５３の左端の光線であってよい。第２の入力ＦＯＶを有する第２の光３５４は、第２の光線３５４ａおよび３５４ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第２の光線３５４ａは、第２の光３５４の最も左側の光線であってよく、第２の光線３５４ｂは、第２の光３５４の最も右側の光線であってよい。いくつかの実施形態では、第２の光線３５４ｂ（例えば、第２の光３５４の右端の光線）および第１の光線３５３ｂ（例えば、第１の光３５３の最も左側の光線）は、互いに実質的に重なり合ってもよい。第２の光線３５４ｂおよび第１の光線３５３ｂは、図３に示すｙｚ断面図において同じ破線で示されている。コントローラ３１５は、光源アセンブリ３０５などの光ガイド表示アセンブリ３００に含まれる様々な要素を制御し得る。

【0074】

光ガイド３１０は、光源アセンブリ３０５から異なる方向に伝播する第１の光３５３および第２の光３５４を受け取るように構成されてよい。光ガイド３１０は、１つまたは複数の入射結合要素と結合されてもよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は、１つまたは複数の偏光選択性格子を含んでもよい。考察の目的のために、各入射結合要素は、入射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が入射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図３に示される実施形態では、光ガイド３１０は、第１の入射結合格子３３５－１および第２の入射結合格子３３５－２と結合されてよく、これらは、第１の光３５３および第２の光３５４を回折を介して、それぞれ直交偏光で光ガイド３１０内に結合するように構成されてよい。入射結合格子３３５－１、３３５－２は、透過型格子であってもよいし、反射型格子であってもよい。第１の入射結合格子３３５－１は、第１の光３５３を回折を介して第１のＴＩＲ伝播光３５５として光ガイド３１０内に結合してよく、第２の入射結合格子３３５－２は、第２の光３５４を回折を介して第２のＴＩＲ伝播光３５６として光ガイド３１０内に結合してよい。例示を目的として、図３は、第１のＴＩＲ伝播光３５５のうちの１つの第１のＴＩＲ伝播光線３５５ａと、第２のＴＩＲ伝播光３５６のうちの１つの第２のＴＩＲ伝播光線３５６ａとを示す。第１の入射結合格子３３５－１は、第１の光線３５３ａを第１のＴＩＲ伝播光線３５５ａとして光ガイド３１０内に結合してよい。第２の入射結合格子３３５－２は、第２の光線３５４ａを第２のＴＩＲ伝播光線３５６ａとして光ガイド３１０内に結合してよい。第１の光線３５３ｂおよび第２の光線３５４ｂの対応するＴＩＲ伝播光線は、図３には描かれていない。

【0075】

光ガイド３１０はまた、１つまたは複数の出射結合要素と結合されてもよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は、１つまたは複数の偏光選択性格子を含んでもよい。考察の目的のために、各出射結合要素は、出射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が出射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図３に示される実施形態では、光ガイド３１０は、第１の出射結合格子３４５－１および第２の出射結合格子３４５－２と結合されてよい。出射結合格子３４５－１、３４５－２は、透過型格子であっても反射型格子であってもよい。第１の出射結合格子３４５－１および第２の出射結合格子３４５－２は、第１のＴＩＲ伝播光３５５および第２のＴＩＲ伝播光３５６を回折を介して、それぞれ異なる非平行方向に光ガイド３１０から外に結合するように構成されてよい。第１の出射結合格子３４５－１は、第１のＴＩＲ伝播光３５５を、第１の出力光線３５７ａおよび３５７ｂによって境界付けられる第１の出力光３５７として光ガイド３１０から外に結合するように構成されてよい。第２の出射結合格子３４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光３５６を、第２の出力光線３５８ａおよび３５８ｂによって境界付けられる第２の出力光３５８として光ガイド３１０から外に結合するように構成されてよい。

【0076】

いくつかの実施形態では、第１の出力光３５７は第１の出力ＦＯＶに対応してよく、第２の出力光３５８は第２の出力ＦＯＶに対応してよい。第１の出力ＦＯＶは、第１の出力光線３５７ａおよび３５７ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。第２の出力ＦＯＶは、第２の出力光線３５８ａおよび３５８ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。すなわち、第１の入射結合格子３３５－１、光ガイド３１０、および第１の出射結合格子３４５－１は、光ガイド表示アセンブリ３００のアイボックスに第１の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第２の入射結合格子３３５－２、光ガイド３１０、および第２の出射結合格子３４５－２は、光ガイド表示アセンブリ３００のアイボックスに第２の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の入力光３５３および第２の入力光３５４の第１の入力ＦＯＶおよび第２の入力ＦＯＶよりも大きくてもよく、画像光３５０の所定のＦＯＶよりも大きくてよい。

【0077】

いくつかの実施形態では、第１のＴＩＲ伝播光３５５は、第１の入力光３５３の第１の入力ＦＯＶよりも小さい第１の中間ＦＯＶに対応してもよく、第２のＴＩＲ伝播光３５６は、第２の入力光３５４の第２の入力ＦＯＶよりも小さい第２の中間ＦＯＶに対応してもよい。光ガイド表示アセンブリ３００の出力側における光３５７、３５８の第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の中間ＦＯＶと第２の中間ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてよい。

【0078】

いくつかの実施形態では、第１の出射結合格子３４５－１は、第１のＴＩＲ伝播光線３５５ａを、第１の出力光線３５７ａとして第１の出力角度で光ガイド３１０から外に結合するように構成されてよい。第２の出射結合格子３４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光線３５６ａを、第２の出力光線３５８ａとして第２の出力角度で光ガイド３１０から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の出力角度および第２の出力角度は、同じ絶対値および反対の符号、例えば反対の出力角度＋θおよび－θを有してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力角度および第２の出力角度は、異なる絶対値および反対の符号（例えば、＋θ１および－θ２であり、θ１およびθ２は異なる値を有する）を有する場合もある。いくつかの実施形態では、第１の入射結合格子３３５－１は、第１の光線３５３ｂを光ガイド３１０内に結合するように構成されてよく、第１の出射結合格子３４５－１は、第１の光線３５３ｂを第１の出力光線３５７ｂとして光ガイド３１０から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の入射結合格子３３５－１は、第２の光線３５４ｂを光ガイド３１０内に結合するように構成されてよく、第２の出射結合格子３４５－１は、第２の光線３５４ｂを第２の出力光線３５８ｂとして光ガイド３１０から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線３５７ｂおよび第２の出力光線３５８ｂは、互いに実質的に重なり合ってもよい。

【0079】

光線が光ガイドから外に回折される場合、出力される光線の出力角度は、回折角度とも呼ばれることに留意されたい。回折角度とは、回折された光線と出射結合格子の表面の法線（いくつかの実施形態では、出射結合格子の表面の法線は、出射結合格子が結合される光ガイドの表面の法線と平行であってもよい）とによって形成される角度を指す。本開示では、回折角度は、回折された光線と出射結合格子の表面の法線との間の位置関係に応じて、正の角度または負の角度として定義することができる。例えば、図３に示されるように、回折された光線が法線から時計回りの方向にあるとき、回折角度は正の角度と定義されてよく、回折された光線が法線から反時計回りの方向にあるとき、回折角度は負の角度と定義されてよい。

【0080】

従来の光ガイド表示アセンブリでは、光ガイド内のＴＩＲ経路の伝播角度は、ＴＩＲ伝播光線の偏光状態にかかわらず、光ガイドから出射結合された出力光線の出力角度に１対１で対応してよい。すなわち、ＴＩＲ経路の伝播角度は、ＴＩＲ伝播光線の偏光状態にかかわらず、光ガイドから出射結合された光線の単一の出力角度に対応し得る。伝播角度は、光ガイドの屈折率によって決定される。したがって、光ガイド（または光ガイド表示アセンブリ）によって提供されるＦＯＶは、光ガイドの屈折率によって決定され得る。図３に示される光ガイド表示アセンブリ３００において、偏光選択性入射結合格子３３５－１、３３５－２および偏光選択性出射結合格子３４５－１、３４５－２を用いると、光ガイド３１０内のＴＩＲ経路の同じ伝播角度は、２つの異なる出力角度、例えば反対符号を有する２つの回折角度に対応し得る。例えば、ＴＩＲ経路の伝播角度が実質的に同じである第１のＴＩＲ伝播光線３５５ａおよび第２のＴＩＲ伝播光線３５６ａは、出射結合格子３４５－１および３４５－２によってそれぞれ第１の出力光線３５７ａおよび第２の出力光線３５８ａとして回折されてよく、この場合、第１の出力光線３５７ａおよび第２の出力光線３５８ａは、反対の符号を有する出力角度（例えば、回折角度）を有する。したがって、光ガイド表示アセンブリ３００によって提供されるＦＯＶは、アセンブリに含まれる光ガイドが同じまたは同様の屈折率を有する材料で製造される場合、従来の光ガイド表示アセンブリと比較して（例えば、２倍）拡大または拡張されてよい。代替的または追加的に、従来の光ガイド表示アセンブリと比較して、より低い屈折率を有する材料で製造された光ガイドを使用して、開示された光ガイド表示アセンブリ３００によって同じまたは同様のＦＯＶが提供されてもよい。

【0081】

いくつかの実施形態では、入射結合格子３３５－１および３３５－２の各々は、光ガイド３１０の第１の表面３１０－１または第２の表面３１０－２に配置されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、入射結合格子３３５－１および３３５－２は、光ガイド３１０の第１の表面３１０－１または第２の表面３１０－２に並んで、または積層構成で配置されてもよい。出射結合格子３４５－１および３４５－２の各々は、光ガイド３１０の第１の表面３１０－１または第２の表面３１０－２に配置されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、出射結合格子３４５－１および３４５－２は、光ガイド３１０の第１の表面３１０－１または第２の表面３１０－２に並んで、または積層構成で配置されてもよい。例示を目的として、図３は、光ガイド３１０の第２の表面３１０－２に入射結合格子３３５－１および３３５－２が積み重ねられ、光ガイド３１０の第１の表面３１０－１に出射結合格子３４５－１および３４５－２が積み重ねられることを示している。いくつかの実施形態では、入射結合格子３３５－１および３３５－２は、第１の表面３１０－１に配置されてよく、出射結合格子３４５－１および３４５－２は、第２の表面３１０－２に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子３３５－１および３３５－２ならびに出射結合格子３４５－１および３４５－２は、同じ表面（例えば、第１の表面３１０－１または第２の表面３１０－２）に配置されてもよい。格子３３５－１、３３５－２、３４５－１、または３４５－２の少なくとも１つ（例えば、各々）は、所定の偏光を有する偏光を主に（例えば、実質的に）回折させ、所定の偏光とは異なる偏光を有する偏光（例えば、直交偏光）を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に（例えば、実質的に）透過させるように構成された偏光選択性格子であってもよい。格子３３５－１、３３５－２、３４５－１、および３４５－２に関連する所定の偏光は、同じであってもよいし、同じでなくてもよい。

【0082】

いくつかの実施形態では、入射結合格子３３５－１および３３５－２は、直交偏光を有する偏光を回折させるように構成されてもよい。例えば、第１の入射結合格子３３５－１は、第１の偏光を有する偏光を主に回折させ、第１の偏光に直交する第２の偏光を有する偏光を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成されてもよい。第２の入射結合格子３３５－２は、第２の偏光を有する偏光を主に回折させ、第２の偏光に直交する第１の偏光を有する偏光を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、出射結合格子３４５－１および３４５－２は、直交偏光、例えば直交偏光を有する偏光を回折させるように構成されてもよい。出射結合格子３４５－１および３４５－２の各々は、入射結合格子３３５－１および３３５－２の対応するものと同じ偏光選択性を有してよい。例えば、第１の出射結合格子３４５－１は、第１の入射結合格子３３５－１と同じ偏光選択性を有してもよく、第２の出射結合格子３４５－２は、第２の入射結合格子３３５－２と同じ偏光選択性を有してもよい。出射結合格子３４５－１は、第１の偏光を有する偏光を主に回折させ、第１の偏光に直交する第２の偏光を有する偏光を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成されてもよい。出射格子３４５－２は、第２の偏光を有する偏光を主に回折させ、第２の偏光に直交する第１の偏光を有する偏光を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に一次透過させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出射結合格子３４５－１は、第２の入射結合格子３３５－２と同じ偏光選択性を有してもよく、第２の出射結合格子３４５－２は、第１の入射結合格子３３５－１と同じ偏光選択性を有してもよい。

【0083】

いくつかの実施形態では、格子３３５－１、３３５－２、３４５－１、または３４５－２の少なくとも１つ（例えば、各々）は、所定の偏光を有する偏光を主に回折させ、異なる（例えば、直交）偏光を有する偏光を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成され得る偏光選択格子であってもよい。例えば、格子３３５－１、３３５－２、３４５－１、または３４５－２の少なくとも１つ（例えば、各々）は、所定の掌性を有する円偏光を主に回折させ、所定の掌性とは反対の掌性を有する円偏光を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成され得る円偏光選択性格子であってもよい。入射結合格子３３５－１および３３５－２は、反対の掌性を有する円偏光を回折させるように構成されてもよい。例えば、第１の入射結合格子３３５－１は、第１の所定の掌性（例えば、左掌性または右掌性）を有する円偏光を回折させように構成されてもよく、第２の入射結合格子３３５－２は、第１の所定の掌性とは反対の第２の所定の掌性（例えば、右掌性または左掌性）を有する円偏光を回折させるように構成されてもよい。出射結合格子３４５－１および３４５－２はまた、反対の掌性を有する円偏光を回折させるように構成されてもよい。例えば、第１の出射結合格子３４５－１は、第１の所定の掌性を有する光を回折させるように構成されてもよく、第２の出射結合格子３４５－２は、第１の所定の掌性とは反対の第２の所定の掌性を有する光を回折させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子３３５－１および３３５－２の各々は、透過型ＰＶＨまたは反射型ＰＶＨを含んでもよい。いくつかの実施形態では、出射結合格子３４５－１および３４５－２の各々は、透過型ＰＶＨまたは反射型ＰＶＨを含んでもよい。透過型ＰＶＨおよび／または反射型ＰＶＨの様々な組み合わせが、入射結合格子３３５－１および３３５－２、ならびに出射結合格子３４５－１および３４５－２に含まれるか、またはそれらとして実装されてもよい。

【0084】

光源アセンブリ３０５は、光源（例えば、電子表示）３２０および光調整システム３２５を含んでよい。光源アセンブリ３０５は、図３に示されていない他の要素を含んでもよい。光源３２０は、図２Ａおよび図２Ｂに示される光源２２０の一実施形態であってもよく（または同様であってもよい）、光調整システム３２５は、図２Ａおよび図２Ｂに示される光調整システム２２５の一実施形態であってもよい（またはそれと同様であってもよい）。いくつかの実施形態では、画像光３５０は無偏光であってもよいし、偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、画像光３５０は発散光であってもよい。光調整システム３２５は、光源３２０から画像光３５０を受け取り、画像光３５０を処理して、望ましい特性で構成された第１の光３５３および第２の光３５４を出力するように構成されてもよい。光調整システム３２５は、画像光３５０を処理するように構成された適切な光学素子を含んでもよい。光調整システム３２５内を伝播する光３５０の光路は、図３には示されていない。光３５０は、光調整システム３２５内を任意の適切な光路で伝播してよい。

【0085】

いくつかの実施形態では、光調整システム３２５は、ＦＯＶの異なる部分に対応する画像光３５０の異なる部分を異なる伝播方向に向けるように構成された誘導要素（図示せず）を含んでもよい。例えば、誘導要素は、光３５０の第１の部分を第１の伝播方向に誘導し、画像光３５０の第２の部分を第１の伝播方向とは異なる第２の伝播方向に誘導するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光調整システム３２５は、画像光３５０を偏光し、２つの直交偏光を出力するように構成された偏光変換要素３２２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素３２２は、１つまたは複数の直線偏光子、１つまたは複数の円偏光子、１つまたは複数の切り替え可能な半波長板などの１つまたは複数の切り替え可能な波長板、１つまたは複数の切り替え可能な１／４波長板、またはそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、コントローラ３１５は、偏光変換要素３２２の動作状態（例えば、切り替え状態または非切り替え状態）を制御してよい。いくつかの実施形態では、光調整システム３２５はまた、画像光３５０をコリメートするように構成されたコリメータ３２１（例えば、コリメートレンズ）を含んでもよい。誘導要素は、光調整システム３２５内の適切な位置に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素は、偏光変換要素３２２と光源３２０との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素は、偏光変換要素３２２とコリメータ３２１との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素は、コリメータ３２１と光ガイド３１０との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、誘導要素は省略されてもよい。

【0086】

いくつかの実施形態では、光源アセンブリ３０５は、同じ期間中に（すなわち、同時に）、例えば、光源３２０によって生成された表示画像の同じ表示フレーム（または表示フレームの同じサブフレーム）中に、第１の光３５３および第２の光３５４を一緒に出力してもよい。いくつかの実施形態では、光源アセンブリ３０５は、時系列的に第１の光３５３および第２の光３５４を出力してもよい。例えば、光源３２０によって生成された表示画像の表示フレームは、２つの連続するサブフレームを含んでもよい。コントローラ３１５は、光源アセンブリ３０５を制御して、第１のサブフレーム内の画像光３５０の所定のＦＯＶの第１の部分に対応する第１の入力ＦＯＶを有する第１の光３５３と、第２のサブフレーム内の画像光３５０の所定のＦＯＶの第２の部分に対応する第２の入力ＦＯＶを有する第２の光３５４とを出力してもよい。第１のサブフレームおよび第２のサブフレームは、表示フレームの２つの連続するサブフレームであってもよい。いくつかの実施形態では、光源３２０は、光学スイッチに結合されてもよく、光学スイッチは、第１のサブフレームにおいて第１の光３５１を透過させ、第２の光３５２を遮断し、第２のサブフレームにおいて第２の光３５２を透過させ、第１の光３５１を遮断するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光学スイッチはコントローラ３１５によって制御されてもよい。

【0087】

図３に示される実施形態では、入射結合格子３３５－１および３３５－２ならびに出射結合格子３４５－１および３４５－２の例として反射型ＰＶＨ格子が使用されている。入射結合格子３３５－１および３３５－２は、反対の掌性を有する円偏光を主に後方回折させるように構成されてよい。出射格子３４５－１および３４５－２は、反対の掌性を有する円偏光を主に後方回折させるように構成されてもよい。説明の目的のために、出射結合格子３４５－１および３４５－２は、それぞれ入射結合格子３３５－１および３３５－２と同じ偏光選択性を有してよい。例えば、入射結合格子３３５－１に向かって伝播する第１の光３５３はＲＨＣＰ光であってよく、入射結合格子３３５－２に向かって伝播する第２の光３５４はＬＨＣＰ光であってもよい。入射結合格子３３５－１および出射結合格子３４５－１の各々は、ＲＨＣＰ光をＲＨＣＰ光として主に後方回折させ、ＬＨＣＰ光をＬＨＣＰ光として実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成されてもよい。入射結合格子３３５－２および出射結合格子３４５－２の各々は、ＬＨＣＰ光をＬＨＣＰ光として主に後方回折させ、ＲＨＣＰ光をＲＨＣＰ光として実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成されてもよい。

【0088】

図３を参照すると、入射結合格子３３５－１は、第１の光３５３（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して、ＴＩＲ伝播光３５５（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド３１０内に結合し、第２の光３５４（例えば、ＬＨＣＰ光）を実質的にゼロまたは無視できる回折で入射結合格子３３５－２に向けて透過させてよい。入射結合格子３３５－２は、第２の光３５４（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介してＴＩＲ伝播光３５６（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド３１０内に結合してよい。図示を簡単にするために、図３は、ＴＩＲ伝播光３５５における１つの光線３５５ａ（例えば、ＲＨＣＰ光）およびＴＩＲ伝播光３５６における１つの光線３５６ａ（例えば、ＬＨＣＰ光）の光路を単に示している。ＴＩＲ伝播光３５５（例えば、ＲＨＣＰ光）およびＴＩＲ伝播光３５６（例えば、ＬＨＣＰ光）は、ＴＩＲを介して出射結合格子３４５－１および３４５－２に向かって光ガイド３１０の内部を伝播してよい。

【0089】

いくつかの実施形態では、ＴＩＲ伝播光３５５（例えば、ＲＨＣＰ光）およびＴＩＲ伝播光３５６（例えば、ＬＨＣＰ光）の偏光は、光ガイド３１０の内部を伝播するときに変更されなくてもよい。いくつかの実施形態では、ＴＩＲ伝播光３５５（例えば、ＲＨＣＰ光）またはＴＩＲ伝播光３５６（例えば、ＬＨＣＰ光）の少なくとも一方の偏光は、光ガイド３１０の内部を伝播するときに変更されてもよく、例えば、光ガイド３１０の内面で内部全反射された後に変化されてもよく、そして偏光が解消されてよい。いくつかの実施形態では、光ガイド３１０は、光ガイド３１０の１つまたは複数の表面（例えば、１つまたは２つの外面）に隣接して配置された、またはそこに配置された１つまたは複数の偏光補正フィルム３３０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、偏光補正フィルム３３０は、ＴＩＲ伝播光３５５および／またはＴＩＲ伝播光３５６が光ガイド３１０の内部を伝播する間、ＴＩＲ伝播光３５５および／またはＴＩＲ伝播光３５６の偏光状態を保存するように構成されてもよい。例えば、偏光補正フィルム３３０は、ＴＩＲ伝播光３５５および３５６が光ガイド３１０の内部を伝播するときにＴＩＲ伝播光３５５および３５６の少なくとも一方の偏光解消を補償し、それによってＴＩＲ伝播光３５５または３５６の少なくとも一方の偏光を維持するように構成されてもよい。図３に示される実施形態において、偏光補正フィルム３３０は、ＴＩＲ伝播光３５５および３５６が光ガイド３１０の内部を伝播するとき、ＴＩＲ伝播光３５５の右周り円偏光およびＴＩＲ伝播光３５６の左周り円偏光を維持するように構成されてもよい。

【0090】

出射結合格子３４５－１および３４５－２は、ＴＩＲ伝播光３５５および３５６を光ガイド３１０から異なる方向に主に後方回折させ、それによって画像光３５０のＦＯＶを複製および拡張するように構成されてもよい。出射結合格子３４５－１は、ＴＩＲ伝播光３５５（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して、第１の回折角度を有する第１の出力光３５７（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド３１０から外に結合し、ＴＩＲ伝播光３５６（例えば、ＬＨＣＰ光）を実質的にゼロまたは無視できる回折で出射結合格子３４５－２に向かって透過させるように構成されてもよい。出射結合格子３４５－２は、ＴＩＲ伝播光３５６（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して、第１の回折角度とは異なる第２の回折角度を有する第２の出力光３５８（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド３１０から外に結合するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光３５７は第１の出力ＦＯＶに対応してよく、第２の出力光３５８は第２の出力ＦＯＶに対応してもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子３３５－１、光ガイド３１０、および出射結合格子３４５－１は、光ガイド表示アセンブリ３００のアイボックスに第１の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。入射結合格子３３５－２、光ガイド３１０、および出射結合格子３４５－２は、光ガイド表示アセンブリ３００のアイボックスに第２の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。光ガイド３１０の出力側の第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとのそれぞれよりも実質的に大きくてもよい。光ガイド３１０の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、光源３２０によって放射された画像光３５０の所定のＦＯＶよりも大きくてもよく、光ガイド３１０の入力側における第１の入力光３５３の第１の入力ＦＯＶと第２の入力光３５４の第２の入力ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてもよい。

【0091】

いくつかの実施形態では、コントローラ３１５が同じサブフレーム中に（例えば、同時に）第１の光３５３を第１の入力ＦＯＶで出力し、第２の光３５４を第２の入力ＦＯＶで出力するように光源アセンブリ３０５を制御する場合、出射結合要素３４５－１および３４５－２は、同じサブフレーム中に第１の光３５３（すなわち、光ガイド３１０内にある場合、３５５である）および第２の光３５４（すなわち、光ガイド３１０内にある場合、３５６である）を第１の出力光３５７および第２の出力光３５８として光ガイド３１０から外に結合してよい。コントローラ３１５が、連続するサブフレーム（例えば、第１のサブフレームおよび第２のサブフレーム）中に、第１の入力ＦＯＶを有する第１の光３５３および第２の入力ＦＯＶを有する第２の光３５４を出力するように光源アセンブリ３０５を制御する場合、出射結合要素３４５－１および３４５－２は、連続するサブフレーム中に、第１の光３５３（すなわち、光ガイド３１０内にある場合、３５５である）および第２の光３５４（すなわち、光ガイド３１０内にある場合、３５６である）を第１の出力光３５７および第２の出力光３５８として光ガイド３１０から外に結合してよい。

【0092】

いくつかの実施形態では、入射結合格子および出射結合格子は透過型ＰＶＨ格子であってもよい。図４は、本開示の別の実施形態による、拡張されたＦＯＶを提供するように構成された光学デバイスまたは光学システム４００の概略図を例示する。光学システム４００は、光ガイド表示アセンブリ４００と呼ばれることもある。図４に示される光ガイド表示アセンブリ４００は、図２Ａに示される光ガイド表示アセンブリ２００、図２Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ２５０、または図３に示される光ガイド表示アセンブリ３００に含まれるものと同じまたは同様の要素、構造、および／または機能を含んでもよい。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａ、図２Ｂまたは図３に関連して上に与えられた説明を参照することができる。

【0093】

図４に示されるように、光ガイド表示アセンブリ４００は、光源アセンブリ４０５と、光ガイド４１０と、コントローラ４１５とを含んでよく、これらは、図３に示される光源アセンブリ３０５、光ガイド３１０、およびコントローラ３１５、それぞれの要素、構造、および／または機能と同じまたは同様である、要素、構造、および／または機能を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源アセンブリ４０５、光ガイド４１０、およびコントローラ４１５は、図２Ａおよび図２Ｂにそれぞれ示される光源アセンブリ２０５、光ガイド２１０、およびコントローラ２１５の要素、構造、および／または機能と同じまたは同様の要素、構造、および／または機能を含んでもよい。

【0094】

光源アセンブリ４０５は、光源４２０と、偏光変換要素４２２およびコリメータ４２１を含む光調整システム４２５とを含んでよく、これらは、図３に示される光源３２０と、偏光変換要素３２２およびコリメータ３２１を含む光調整システム３２５、または図２Ａおよび図２Ｂに示される光源２２０および光調整システム２２５と同様であり得る。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａ、図２Ｂまたは図３に関連して上に与えられた説明を参照してよい。コントローラ４１５は、光源アセンブリ４０５などの光ガイド表示アセンブリ４００に含まれる様々な要素を制御し得る。

【0095】

いくつかの実施形態では、光源４２０は、表示画像に対応する画像光４５０（虚像または表示画像を表す）を生成してよい。画像光４５０は、所定のＦＯＶに関連付けられてもよい。画像光４５０は、無偏光であっても偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、画像光４５０は発散光であってもよい。光調整システム４２５は、光源４２０から画像光４５０を受け取り、画像光４５０を処理して、望ましい特性で構成された第１の光４５３（または第１の入力光４５３）および第２の光４５４（または第２の入力光４５４）を出力するように構成されてよい。例えば、第１の光４５３は、（画像光４５０のＦＯＶの）第１の部分（第１の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよく、第２の光４５４は、画像光４５０のＦＯＶの第２の部分（第２の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよい。第１の光４５３および第２の光４５４は、直交偏光を有してもよい。光調整システム４２５内を伝播する画像光４５０の光路は、図４には示されていない。画像光４５０は、光調整システム４２５内を任意の適切な光路で伝播してよい。

【0096】

図４に示されるｙ－ｚ断面図では、第１の光４５３は、第１の光線４５３ａおよび４５３ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第１の光線４５３ａは第１の光４５３の右端の光線であってよく、第１の光線４５３ｂは第１の光４５３の左端の光線であってよい。第２の光４５４は、第２の光線４５４ａおよび４５４ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第２の光線４５４ａは、第２の光４５４の最も左側の光線であってよく、第２の光線４５４ｂは、第２の光４５４の最も右側の光線であってよい。いくつかの実施形態では、第２の光線４５４ｂ（例えば、第２の光４５４の右端の光線）および第１の光線４５３ｂ（例えば、第１の光４５３の最も左側の光線）は、互いに実質的に重なり合ってもよい。第２の光線４５４ｂおよび第１の光線４５３ｂは、図４に示されるｙｚ断面図において同じ破線で示されている。

【0097】

光ガイド４１０は、１つまたは複数の入射結合要素と結合されてもよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は、１つまたは複数の偏光選択性格子を含んでもよい。考察の目的のために、各入射結合要素は、入射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が入射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図４に示される実施形態では、光ガイド４１０は、光４５３および４５４を回折を介して光ガイド４１０にそれぞれ結合するように構成された第１の入射結合格子４３５－１および第２の入射結合格子４３５－２と結合されてよい。第１の入射結合格子４３５－１および第２の入射結合格子４３５－２は、直交偏光を有する円偏光を前方回折させるように構成された透過型ＰＶＨ格子であってもよい。光ガイド４１０はまた、１つまたは複数の出射結合素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は、１つまたは複数の格子を含んでよい。考察の目的のために、各出射結合要素は、出射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が出射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図４に示される実施形態では、光ガイド４１０は、第１の出射結合格子４４５－１および第２の出射結合格子４４５－２と結合されてよい。第１の出射結合格子４４５－１および第２の出射結合格子４４５－２は、直交偏光を有する円偏光を主に前方回折させるように構成された透過型ＰＶＨ格子であってもよい。

【0098】

出射結合格子４４５－１および４４５－２の各々は、入射結合格子４３５－１および４３５－２の対応するものと同じ偏光選択性を有してよい。例示および説明のために、図４に示される実施形態では、入射結合格子４３５－１および出射結合格子４４５－１は、同じ偏光選択性を有する透過型ＰＶＨ格子であってもよく、入射結合格子４３５－２および出射結合格子４４５－２は、同じ偏光選択性を有する透過型ＰＶＨ格子であってもよい。例えば入射結合格子４３５－１および出射結合格子４４５－１は、ＬＨＣＰ光としてＲＨＣＰ光を主に前方回折させ、ＬＨＣＰ光としてＬＨＣＰ光を実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成されてもよい。例えば入射結合格子４３５－２および出射結合格子４４５－２は、ＬＨＣＰ光をＲＨＣＰ光として主に前方回折させ、ＲＨＣＰ光をＲＨＣＰ光として実質的にゼロまたは無視できる回折で主に透過させるように構成されてもよい。

【0099】

例示を目的として、図４は、光ガイド４１０の第１の表面４１０－１に入射結合格子４３５－１および４３５－２が積み重ねられ、光ガイド４１０の第２の表面４１０－２に出射結合格子４４５－１および４４５－２が積み重ねられることを示している。いくつかの実施形態では、光源アセンブリ４０５および眼２６０は、光ガイド４１０の同じ側に配列されてもよく、入射結合格子４３５－１および４３５－２は、光ガイド４１０の第１の表面４１０－１に積み重ねられてもよく、出射結合格子４４５－１および４４５－２は、光ガイド４１０の同じ第１の表面４１０－１に積み重ねられる。いくつかの実施形態では、図４には示されていないが、入射結合格子４３５－１および４３５－２は、光ガイド４１０の第１の表面４１０－１に並んで配置されてもよく、出射結合格子４４５－１および４４５－２は、光ガイド４１０の第２の表面４１０－２に並んで配置されてもよい。並んで配置される場合、入射結合格子４３５－１および４３５－２ならびに出射結合格子４４５－１および４４５－２は、光ガイド４１０の同じまたは異なる表面に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、図４には示されていないが、図４に示される実施形態は、図３に示される偏光補正フィルム３３０と同様の偏光補正フィルムを含んでもよい。

【0100】

図４を参照すると、第１の光４５３および第２の光４５４は、反対の掌性を有する円偏光であってよい。例えば、第１の光４５３はＲＨＣＰ光であってもよく、第２の光４５４はＬＨＣＰ光であってもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子４３５－１は、ＬＨＣＰ光を実質的にゼロまたは無視できる回折で透過させ、ＲＨＣＰ光を前方回折させるように構成されてもよい。入射結合格子４３５－２は、ＲＨＣＰ光を実質的にゼロまたは無視できる回折で透過させ、ＬＨＣＰ光を前方回折させるように構成されてもよい。したがって、入射結合格子４３５－２は、偏光を変更することなく第１の光４５３（例えば、ＲＨＣＰ光）を実質的にゼロまたは無視できる回折で入射結合格子４３５－１に向けて透過させるように構成されてもよい。入射結合格子４３５－１は、第１の光４５３（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して、偏光が変更された第１のＴＩＲ伝播光４５５（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド４１０内に結合するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子４３５－２は、第２の光４５４（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して、偏光が変更された第２のＴＩＲ伝播光４５６（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド４１０内に結合するように構成されてもよい。光４５６（例えば、ＲＨＣＰ光）が入射結合格子４３５－１を通過するとき、入射結合格子４３５－１は、偏光を変更することなく実質的にゼロまたは無視できる回折で光４５６を透過させてよい。例示を目的として、図４は、第１のＴＩＲ伝播光４５５のうちの１つの第１のＴＩＲ伝播光線４５５ａと、第２のＴＩＲ伝播光４５６のうちの１つの第２のＴＩＲ伝播光線４５６ａとを示す。第１の入射結合格子４３５－１は、第１の光線４５３ａを第１のＴＩＲ伝播光線４５５ａとして光ガイド４１０内に結合してよい。第２の入射結合格子４３５－２は、第２の光線４５４ａを第２のＴＩＲ伝播光線４５６ａとして光ガイド４１０内に結合してよい。第１の光線４５３ｂおよび第２の光線４５４ｂの対応するＴＩＲ伝播光線は、図４には描かれていない。

【0101】

いくつかの実施形態では、光ガイド４１０は、光ガイド４１０の１つまたは複数の表面（例えば、１つまたは複数の外面）に配置された１つまたは複数の偏光補正フィルムを含んでもよい。偏光補正フィルムは、第１のＴＩＲ伝播光４５５および第２のＴＩＲ伝播光４５６がＴＩＲを通って光ガイド４１０の内部を伝播するとき、第１のＴＩＲ伝播光４５５（例えば、ＬＨＣＰ光）および第２のＴＩＲ伝播光４５６（例えば、ＲＨＣＰ光）のそれぞれの偏光を維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光補正フィルムは、図３に示される偏光補正フィルム３３０と同様であってもよい。

【0102】

出射結合格子４４５－１および４４５－２は、第１のＴＩＲ伝播光４５５および第２のＴＩＲ伝播光４５６を前方回折させ、それによって光源アセンブリ４０５によって生成された画像光のＦＯＶを複製および拡張するように構成されてもよい。例えば、出射結合格子４４５－１は、ＴＩＲ伝播光４５５（例えば、ＬＨＣＰ光）を偏光を変更することなく実質的にゼロまたは無視できる回折で出射結合格子４４５－２に向かって透過させてよい。出射結合格子４４５－２は、ＴＩＲ伝播光４５５（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して、偏光が変更された第１の出力光４５７（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド４１０から外に結合するように構成されてもよい。出射結合格子４４５－１は、ＴＩＲ伝播光４５６（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して、偏光が変更された第２の出力光４５８（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド４１０から外に結合してよい。出射結合格子４４５－２は、第２の出力光４５８（例えば、ＬＨＣＰ光）を偏光を変更することなく実質的にゼロまたは無視できる回折で透過させてよい。

【0103】

図４に示される実施形態では、第１の出力光４５７は、第１の出力光線４５７ａおよび４５７ｂによって境界付けられてもよく、第２の出力光４５８は、第２の出力光線４５８ａおよび４５８ｂによって境界付けられてもよい。いくつかの実施形態では、第２の出射結合格子４４５－２は、第１のＴＩＲ伝播光線４５５ａを、第１の出力光線４５７ａとして第１の出力角度で光ガイド４１０から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の入射結合格子４３５－１は、第１の光線４５３ｂを光ガイド４１０内に結合するように構成されてよく、第２の出射結合格子４４５－２は、第１の光線４５３ｂを第１の出力光線４５７ｂとして光ガイド４１０から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光４５７は第１の出力ＦＯＶに対応してもよい。第１の出力ＦＯＶは、第１の出力光線４５７ａおよび４５７ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。いくつかの実施形態では、第１の出射結合格子４４５－１は、第２のＴＩＲ伝播光線４５６ａを、第２の出力光線４５８ａとして第２の出力角度で光ガイド４１０から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の入射結合格子４３５－１は、第２の光線４５４ｂを光ガイド４１０内に結合するように構成されてよく、第１の出射結合格子４４５－１は、第２の光線４５４ｂを第２の出力光線４５８ｂとして光ガイド４１０から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の出力光４５８は、第２の出力ＦＯＶに対応してもよい。第２の出力ＦＯＶは、第２の出力光線４５８ａおよび４５８ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力角度および第２の出力角度は、同じ絶対値および反対の符号、例えば反対の出力角度＋θおよび－θを有してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力角度および第２の出力角度は、異なる絶対値および反対の符号（例えば、＋θ１および－θ２であり、θ１およびθ２は異なる値を有する）を有する場合もある。いくつかの実施形態では、第１の出力光線４５７ｂおよび第２の出力光線４５８ｂは、互いに実質的に重なり合ってもよい。

【0104】

従来の光ガイド表示アセンブリでは、光ガイド内の伝播角度は、出力光の回折角度に１対１で対応してもよい。図４に示される実施形態では、光ガイド４１０内のＴＩＲ経路の同じ伝播角度は、２つの異なる回折角度、例えば反対の符号を有する２つの回折角度に対応してよい。例えば、ＴＩＲ経路の伝播角度が実質的に同じである第１のＴＩＲ伝播光線４５５ａおよび第２のＴＩＲ伝播光線４５６ａは、出射結合格子４４５－２および４４５－１によってそれぞれ第１の出力光線４５７ａおよび第２の出力光線４５８ａとして回折されてよく、この場合、第１の出力光線４５７ａおよび第２の出力光線４５８ａは、反対の符号を有する出力角度（例えば、回折角度）を有する。したがって、光ガイド表示アセンブリ４００によって提供されるＦＯＶは、アセンブリに含まれる光ガイドが同じまたは同様の屈折率を有する材料を基にして製造される場合、従来の光ガイド表示アセンブリと比較して（例えば、２倍）拡大または拡張されてよい。代替的または追加的に、従来の光ガイド表示アセンブリと比較して、より低い屈折率を有する材料に基づいて製造された光ガイド４１０を使用して、開示された光ガイド表示アセンブリ４００によって同じまたは同様のＦＯＶが提供されてもよい。

【0105】

すなわち、第１の入射結合格子４３５－１、光ガイド４１０、および第２の出射結合格子４４５－２は、光ガイド表示アセンブリ４００のアイボックスに第１の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第２の入射結合格子４３５－２、光ガイド４１０、および第１の出射結合格子４４５－１は、光ガイド表示アセンブリ４００のアイボックスに第２の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリ４００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、光ガイド表示アセンブリ４００の入力側において光源４２０によって放射された画像光４５０の所定のＦＯＶ（または第１の光４５３の第１の入力ＦＯＶと第２の光４５４の第２の入力ＦＯＶとの組み合わせ）よりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１のＴＩＲ伝播光４５５は、第１の光４５３の第１の入力ＦＯＶよりも小さい第１の中間ＦＯＶに対応してもよく、第２のＴＩＲ伝播光４５６は、光４５４の第２の入力ＦＯＶよりも小さい第２の中間ＦＯＶに対応してもよい。光ガイド表示アセンブリ４００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとを組み合わせたＦＯＶは、第１の中間ＦＯＶと第２の中間ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてよい。

【0106】

いくつかの実施形態では、コントローラ４１５が同じサブフレーム中に（例えば、同時に）第１の光４５３を第１の入力ＦＯＶで出力し、第２の光４５４を第２の入力ＦＯＶで出力するように光源アセンブリ４０５を制御する場合、出射結合要素４４５－１および４４５－２は、同じサブフレーム中に第１の光４５３（すなわち、光ガイド４１０内にある場合、４５５である）および第２の光４５４（すなわち、光ガイド４１０内にある場合、４５６である）を第１の出力光４５７および第２の出力光４５８として光ガイド４１０から外に結合してよい。コントローラ４１５が、連続するサブフレーム（例えば、第１のサブフレームおよび第２のサブフレーム）中に、第１の入力ＦＯＶを有する第１の光４５３および第２の入力ＦＯＶを有する第２の光４５４を出力するように光源アセンブリ４０５を制御する場合、出射結合要素４４５－１および４４５－２は、連続するサブフレーム中に、第１の光４５３（すなわち、光ガイド４１０内にある場合、４５５である）および第２の光４５４（すなわち、光ガイド４１０内にある場合、４５６である）を第１の出力光４５７および第２の出力光４５８として光ガイド４１０から外に結合してよい。

【0107】

図５は、本開示の別の実施形態による、拡張されたＦＯＶを提供するように構成された光学デバイスまたは光学システム５００の概略図を例示する。光学システム５００は、光ガイド表示アセンブリ５００と呼ばれることもある。図５に示される光ガイド表示アセンブリ５００は、図２Ａに示される光ガイド表示アセンブリ２００、図２Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ２５０、図３に示される光ガイド表示アセンブリ３００、または図４に示される光ガイド表示アセンブリ４００に含まれるものと同じまたは同様の要素、構造、および／または機能を含んでもよい。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２、図３または図４に関連して上に与えられた説明を参照することができる。

【0108】

図５に示されるように、光ガイド表示アセンブリ５００は、光源アセンブリ５０５およびコントローラ５１５を含んでよく、これらは、図２に示される光源アセンブリ２０５およびコントローラ２１５、図３に示される光源アセンブリ３０５およびコントローラ３１５、または図４に示される光源アセンブリ４０５およびコントローラ４１５と同様または同じ要素、構造、および／または機能を含んでよい。光源アセンブリ５０５は、光源５２０と、偏光変換要素５２２およびコリメータ５２１を含む光調整システム５２５とを含んでよく、これらは、図４に示される光源４２０と、偏光変換要素４２２およびコリメータ４２１を含む光調整システム４２５、図３に示されるす光源３２０と、偏光変換要素３２２およびコリメータ３２１を含むおよび光調整システム３２５、または図２Ａおよび図２Ｂに示される光源２２０と、光調整システム２２５と同様であってよい。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａ、図２Ｂ、図３または図４に関連して上に与えられた説明を参照してよい。コントローラ５１５は、光源アセンブリ５０５などの光ガイド表示アセンブリ５００に含まれる様々な要素を制御し得る。

【0109】

いくつかの実施形態では、光源５２０は、表示画像または虚像を表す画像光５５０を生成してよい。画像光５５０は、所定のＦＯＶに関連付けられてもよい。画像光５５０は、無偏光であっても偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、画像光５５０は発散光であってもよい。光調整システム５２５は、光源５２０から画像光５５０を受け取り、画像光５５０を処理して、望ましい特性で構成された第１の光５５３（または第１の入力光５５３）および第２の光５５４（または第２の入力光５５４）を出力するように構成されてよい。例えば、第１の光５５３は、（画像光５５０のＦＯＶの）第１の部分（第１の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよく、第２の光５５４は、画像光５５０のＦＯＶの第２の部分（第２の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよい。第１の光５５３および第２の光５５４は、直交偏光を有してもよい。光調整システム５２５内を伝播する画像光５５０の光路は、図５には示されていない。画像光５５０は、光調整システム５２５内を任意の適切な光路で伝播してよい。

【0110】

図５に示されるｙ－ｚ断面図では、第１の入力ＦＯＶを有する第１の光５５３は、第１の光線５５３ａおよび５５３ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第１の光線５５３ａは第１の光５５３の右端の光線であってよく、第１の光線５５３ｂは第１の光５５３の左端の光線であってよい。第２の入力ＦＯＶを有する第２の光５５４は、第２の光線５５４ａおよび５５４ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第２の光線５５４ａは、第２の光５５４の最も左側の光線であってよく、第２の光線５５４ｂは、第２の光５５４の最も右側の光線であってよい。いくつかの実施形態では、第２の光線５５４ｂ（例えば、第２の光５５４の右端の光線）および第１の光線５５３ｂ（例えば、第１の光５５３の最も左側の光線）は、互いに実質的に重なり合ってもよい。

【0111】

光ガイド表示アセンブリ５００は、互いに積み重ねられた複数の光ガイドを有する光ガイドスタック５１０を含んでもよい。図５は、光ガイドスタック５１０を形成するために互いに積み重ねられた第１の光ガイド５１２および第２の光ガイド５１４の２つの光ガイドを示す。３つ、４つ、５つなど、他の適切な数の光ガイドがいくつかの実施形態に含まれてもよい。光ガイド５１２および５１４のそれぞれは、図２に示される光ガイド２１０の実施形態、図３に示される光ガイド３１０の実施形態、または図４に示される光ガイド４１０の実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。所定のＦＯＶ（例えば、４０°以上）を有する光は、ＦＯＶの異なる部分に対応する直交偏光（例えば、直交偏光を有する第１および第２の光）を有する２つの部分または成分として構成されてもよい。光ガイドスタック５１０は、第１の光を第１の入力光として受け取り、第２の光を第２の入力光として受け取るように構成されてもよい。第１および第２の入力光は、直交偏光を有してよい。

【0112】

光ガイドスタック５１０は、１つまたは複数の光ガイドと結合された１つまたは複数の入射結合要素を含んでよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は、１つまたは複数の偏光選択性格子を含んでもよい。考察の目的のために、各入射結合要素は、入射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が入射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図５に示される実施形態では、光ガイドスタック５１０は、光ガイド５１２および光ガイド５１４にそれぞれ結合された第１の偏光選択性入射結合格子５３５－１および第２の偏光選択性入射結合格子５３５－２を含んでよい。第１の入射結合格子５３５－１および第２の偏光選択性入射結合格子５３５－２は、第１の入力光および第２の入力光を回折を介してそれぞれ第１の光ガイド５１２および第２の光ガイド５１４内に結合するように構成されてもよい。第１の入力光および第２の入力光は、実質的に同じ伝播角度でＴＩＲを通ってそれぞれの光ガイドの内部を伝播してよい。第１および第２の入力光のそれぞれの偏光は、ＴＩＲを通ってそれぞれの光ガイドの内部を伝播しながら、１つまたは複数の偏光補正フィルム（例えば、図３に示される偏光補正フィルム３３０と同様である）によって維持され得る。

【0113】

光ガイドスタック５１０はまた、光ガイド５１２および５１４に結合された１つまたは複数の出射結合要素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は、１つまたは複数の偏光選択性格子を含んでもよい。考察の目的のために、各出射結合要素は、出射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が出射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図５に示される実施形態では、光ガイドスタック５１０は、光ガイド５１２および５１４にそれぞれ結合された２つの偏光選択性出射結合格子、すなわち第１の出射結合格子５４５－１および第２の出射結合格子５４５－２を含む。第１の出射結合格子５４５－１および第２の出射結合格子５４５－２は、光ガイド５１２および５１４からの第１の光および第２の光を回折を介してそれぞれ異なる方向に結合するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子５３５－１および５３５－２の各々ならびに出射結合格子５４５－１および５４５－２の各々は、透過型格子（例えば、透過型ＰＶＨ）または反射型格子（例えば、反射型ＰＶＨ）であってもよい。

【0114】

光ガイドスタック５１０は、第１の光５５３を第１の入力光として受け取り、第２の光５５４を第２の入力光として受け取るように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド５１２は、入射結合格子５３５－１および出射結合格子５４５－１と結合されてもよい。入射結合格子５３５－１および出射結合格子５４５－１の各々は、光ガイド５１２の第１の表面５１２－１または第２の表面５１２－２に配置されてもよい。例示を目的として、入射結合格子５３５－１は、第２の表面５１２－２に配置されているものとして示されており、出射結合格子５４５－１は、第１の表面５１２－１に配置されているものとして示されている。光ガイド５１４は、入射結合格子５３５－２および出射結合格子５４５－２と結合されてもよい。入射結合格子５３５－２および出射結合格子５４５－２の各々は、光ガイド５１４の第１の表面５１４－１または第２の表面５１４－２に配置されてもよい。例示を目的として、入射結合格子５３５－２は、第２の表面５１４－２に配置されているものとして示されており、出射結合格子５４５－２は、第１の表面５１４－１に配置されているものとして示されている。光ガイド５１２または光ガイド５１４に結合される入射結合格子および出射結合格子の数は、タイプごとに１つに限定されず、２つ、３つ、４つなどの任意の適切な数であってもよい。２つ以上の入射結合格子および／または２つ以上の出射結合格子が光ガイド５１２および５１４のそれぞれに結合される場合、入射結合格子および出射結合格子の構成は、図２、図３、もしくは図４に示される構成、またはそれらの組み合わせを採用してもよい。

【0115】

いくつかの実施形態では、入射結合格子５３５－１および５３５－２は、図３に示される入射結合格子３３５－１および３３５－２、または図４に示される入射結合格子４３５－１および４３５－２の実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。出射結合格子５４５－１および５４５－２は、図３に示される出射結合格子３４５－１および３４５－２の実施形態、または図４に示される出射結合格子４４５－１および４４５－２の実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。いくつかの実施形態では、図５に示されるように、入射結合格子５３５－１および５３５－２は、反対の掌性を有する円偏光を主に後方回折させるように構成された反射型ＰＶＨ格子であってもよく、出射結合格子５４５－１および５４５－２は、反対の掌性を有する円偏光を主に後方回折させるように構成された反射型ＰＶＨ格子であってもよい。いくつかの実施形態では、出射結合格子５４５－１および５４５－２は、それぞれ入射結合格子５３５－１および５３５－２と同じ偏光選択性を有してよい。いくつかの実施形態では、導波が光ガイド内で行われるために、光ガイド５１２および５１４は空隙によって分離されてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド５１２と５１４との間の空隙は、光ガイドの屈折率よりも低い屈折率を有する材料（例えば、接着剤）で少なくとも部分的に充填されてもよい。

【0116】

いくつかの実施形態では、入射結合格子５３５－１は、第１の光５５３（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して、偏光を変更することなく第１のＴＩＲ伝播光５５５（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド５１２内に結合し、第２の光５５４（例えば、ＬＨＣＰ光）を、偏光を変更することなく実質的にゼロまたは無視できる回折で光ガイド５１４の結合格子５３５－２に向かって透過させるように構成されてもよい。第１のＴＩＲ伝播光５５５（例えば、ＲＨＣＰ光）は、ＴＩＲを通って出射結合格子５４５－１に向かって光ガイド５１２の内部を伝播してよい。入射結合格子５３５－２は、第２の光５５４（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して、偏光を変更することなく第２のＴＩＲ伝播光５５６（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド５１４内に結合するように構成されてもよい。第２のＴＩＲ伝播光５５６（例えば、ＬＨＣＰ光）は、ＴＩＲを通って出射結合格子５４５－２に向かって光ガイド５１４の内部を伝播してよい。例示を目的として、図５は、第１のＴＩＲ伝播光５５５のうちの１つの第１のＴＩＲ伝播光線５５５ａと、第２のＴＩＲ伝播光５５６のうちの１つの第２のＴＩＲ伝播光線５５６ａとを示す。第１の入射結合格子５３５－１は、第１の光線５５３ａを第１のＴＩＲ伝播光線５５５ａとして光ガイド５１２内に結合してよい。第２の入射結合格子５３５－２は、第２の光線５５４ａを第２のＴＩＲ伝播光線５５６ａとして光ガイド５１４内に結合してよい。第１の光線５５３ｂおよび第２の光線５５４ｂの対応するＴＩＲ伝播光線は、図５には描かれていない。

【0117】

いくつかの実施形態では、光ガイド５１２および光ガイド５１４は、それぞれの光ガイドの１つまたは複数の表面（例えば、１つまたは複数の外面）に配置された１つまたは複数の偏光補正フィルムを含んでもよい。偏光補正フィルムは、第１のＴＩＲ伝播光５５５および第２のＴＩＲ伝播光５５６がそれぞれの光ガイドの内部を伝播するとき、ＴＩＲ伝播光５５５（例えば、ＲＨＣＰ光）およびＴＩＲ伝播光５５６（例えば、ＬＨＣＰ光）のそれぞれの偏光を維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光補正フィルムは、図３に示される偏光補正フィルム３３０と同様であってもよい。

【0118】

出射結合格子５４５－１は、光ガイド５１２からの第１のＴＩＲ伝播光５５５（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して、偏光を変更することなく第１の出力光５５７（例えば、ＲＨＣＰ光）として結合するように構成されてもよく、この光は、出射結合格子５４５－２および光ガイド５１４を通過した後に眼２６０に向かって伝播してよく、これらは第１の出力光５５７の偏光を変更することはない。出射結合格子５４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光５５６（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して、眼２６０に向かって伝播する第２の出力光５５８（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド５１４から外に結合するように構成されてもよい。

【0119】

図５に示される実施形態では、第１の出力光５５７は、第１の出力光線５５７ａおよび５５７ｂによって境界付けられてもよく、第２の出力光５５８は、第２の出力光線５５８ａおよび５５８ｂによって境界付けられてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出射結合格子５４５－１は、第１のＴＩＲ伝播光線５５５ａを、第１の出力光線５５７ａとして第１の出力角度で光ガイド５１２から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の入射結合格子５３５－１は、第１の光線５５３ｂを光ガイド５１２内に結合するように構成されてよく、第１の出射結合格子５４５－１は、第１の光線５５３ｂを第１の出力光線５５７ｂとして光ガイド５１２から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光５５７は第１の出力ＦＯＶに対応してもよい。第１の出力ＦＯＶは、第１の出力光線５５７ａおよび５５７ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。いくつかの実施形態では、第２の出射結合格子５４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光線５５６ａを、第２の出力光線５５８ａとして第２の出力角度で光ガイド５１４から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の入射結合格子５３５－１は、第２の光線５５４ｂを光ガイド５１４内に結合するように構成されてよく、第２の出射結合格子５４５－２は、第２の光線５５４ｂを第２の出力光線５５８ｂとして光ガイド５１４から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の出力光５５８は、第２の出力ＦＯＶに対応してもよい。第２の出力ＦＯＶは、第２の出力光線５５８ａおよび５５８ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線５５７ａの第１の出力角度および第２の出力光線５５８ａの第２の出力角度は、同じ絶対値および反対の符号、例えば反対の出力角度＋θおよび－θを有してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線５５７ａの第１の出力角度および第２の出力光線５５８ａの第２の出力角度は、異なる絶対値および反対の符号（例えば、＋θ１および－θ２であり、θ１およびθ２は異なる値を有する）を有してもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線５５７ｂおよび第２の出力光線５５８ｂは、互いに実質的に重なり合ってもよい。

【0120】

従来の光ガイド表示アセンブリでは、光ガイド内の伝播角度は、出力光の回折角度に１対１で対応してもよい。図５に示される実施形態では、光ガイド５１２および５１４内のＴＩＲ経路の同じ伝播角度は、２つの異なる回折角度、例えば、反対の符号を有する２つの回折角度に対応してよい。例えば、ＴＩＲ経路の伝播角度が実質的に同じである第１のＴＩＲ伝播光線５５５ａおよび第２のＴＩＲ伝播光線５５６ａは、それぞれ第１の出力角度で第１の出力光線５５７ａとして、および第２の出力角度で第２の出力光線５５８ａとして、出射結合格子５４５－１および５４５－２によって回折され得る。第１および第２の出力角度（または回折角度）は、同じまたは異なる絶対値および反対の符号を有してもよい。したがって、光ガイド表示アセンブリ５００によって提供されるＦＯＶは、同じまたは同様の屈折率を有する材料を基にして製造された積み重ねられた光ガイドを含む従来の光ガイド表示アセンブリと比較して（例えば、２倍）拡大または拡張されてよい。追加的または代替的に、従来の光ガイドスタックと比較して、同じまたは同様のＦＯＶが、より低い屈折率を有する材料に基づいて製造された光ガイドを有する開示された光ガイド表示アセンブリ５００によって提供されてもよい。

【0121】

第１の入射結合格子５３５－１、光ガイド５１２、および第１の出射結合格子５４５－１は、光ガイド表示アセンブリ５００のアイボックスに第１の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第２の入射結合格子５３５－２、光ガイド５１４、および第２の出射結合格子５４５－２は、光ガイド表示アセンブリ５００のアイボックスに第２の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリ５００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、光ガイド表示アセンブリ５００の入力側において光源５２０によって放射された画像光５５０の所定のＦＯＶ（または第１の光５５３の第１の入力ＦＯＶと第２の光５５４の第２の入力ＦＯＶとの組み合わせ）よりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１のＴＩＲ伝播光５５５は、第１の光５５３の第１の入力ＦＯＶよりも小さい第１の中間ＦＯＶに対応してもよく、第２のＴＩＲ伝播光５５６は、第２の光５５４の第２の入力ＦＯＶよりも小さい第２の中間ＦＯＶに対応してもよい。光ガイド表示アセンブリ５００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の中間ＦＯＶと第２の中間ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてよい。

【0122】

いくつかの実施形態では、コントローラ５１５が同じサブフレーム中に（例えば、同時に）第１の光５５３を第１の入力ＦＯＶで出力し、第２の光５５４を第２の入力ＦＯＶで出力するように光源アセンブリ５０５を制御する場合、出射結合要素５４５－１および５４５－２は、同じサブフレーム中に第１の光５５３（すなわち、光ガイド表示アセンブリ５１０の光ガイド５１２内にある場合、５５５である）および第２の光５５４（すなわち、光ガイド表示アセンブリ５１０の光ガイド５１４内にある場合、５５６である）を第１の出力光５５７および第２の出力光５５８として光ガイド５１２および５１４から外に結合してよい。コントローラ５１５が、連続するサブフレーム（例えば、第１のサブフレームおよび第２のサブフレーム）中に、第１の入力ＦＯＶを有する第１の光５５３および第２の入力ＦＯＶを有する第２の光５５４を出力するように光源アセンブリ５０５を制御する場合、出射結合要素５４５－１および５４５－２は、連続するサブフレーム中に、第１の光５５３（すなわち、光ガイド５１２内にある場合、５５５である）および第２の光５５４（すなわち、光ガイド５１４内にある場合、５５６である）を第１の出力光５５７および第２の出力光５５８としてそれぞれ光ガイド５１２および光ガイド５１４から外に結合してよい。

【0123】

図６Ａおよび図６Ｂは、本開示の別の実施形態による、拡張されたＦＯＶを提供するように構成された光学デバイスまたは光学システム６００の概略図を例示する。光学システム６００は、光ガイド表示アセンブリ６００と呼ばれることもある。図６Ａおよび図６Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ６００は、図２Ａに示される光ガイド表示アセンブリ２００、図２Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ２５０、図３に示される光ガイド表示アセンブリ３００、図４に示される光ガイド表示アセンブリ４００、または図５に示される光ガイド表示アセンブリ５００に含まれるものと同じまたは同様の要素、構造、および／または機能を含んでもよい。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４または図５に関連して上に与えられた説明を参照することができる。

【0124】

図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、光ガイド表示アセンブリ６００は、光源アセンブリ６０５、光ガイド６１０、およびコントローラ６１５を含んでよく、これらは、図２Ａおよび図２Ｂに示される光源アセンブリ２０５、光ガイド２１０、およびコントローラ２１５の実施形態、図３に示される光源アセンブリ３０５、光ガイド３１０およびコントローラ３１５の実施形態、図４に示される光源アセンブリ４０５、光ガイド４１０およびコントローラ４１５の実施形態、または図５に示される光源５０５、光ガイド５１２および５１４ならびにコントローラ５１５の実施形態であってよい（またはそれらと同様であってもよい）。

【0125】

光源アセンブリ６０５は、光源６２０と、偏光変換要素６２２およびコリメータ６２１を含む光調整システム６２５とを含んでよく、これらは、図５に示される光源５２０と、偏光変換要素５２２およびコリメータ５２１を含む光調整システム５２５、図４に示される光源４２０と、偏光変換要素４２２およびコリメータ４２１を含む光調整システム４２５、図３に示される光源３２０と、偏光変換要素３２２およびコリメータ３２１を含む光調整システム３２５、または図２Ａおよび図２Ｂに示される光源２２０と、光調整システム２２５と同様であり得る。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４または図５に関連して上に与えられた説明を参照してもよい。

【0126】

所定のＦＯＶ（例えば、４０°以上）を有する光は、ＦＯＶの異なる部分に対応する直交偏光（例えば、直交偏光を有する第１および第２の光）を有する２つの部分として構成されてもよい。光源アセンブリ６０５は、直交偏光を有する第１の光および第２の光を時系列的に（例えば、表示フレームの２つの連続するサブフレームの間に）出力するように構成されてもよく、これは、光源６２０に結合された第１の偏光スイッチ６２３によって実現されてよい。第１の偏光スイッチ６２３により、光源アセンブリ６０５は、２つの連続するサブフレームの間にそれぞれ第１の偏光を有する第１の光および第２の偏光を有する第２の光を出力してよい。第１の偏光および第２の偏光は、直交偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ６２３は、光調整システム６２５に含まれてもよい。

【0127】

光ガイド６１０は、２つの連続するサブフレームの間にそれぞれ、第１の偏光を有する第１の光を第１の入力光として、第２の偏光を有する第２の光を第２の入力光として受け取るように構成されてもよい。光ガイド６１０は、１つまたは複数の入射結合要素と結合されてもよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は、１つまたは複数の格子を含んでよい。考察の目的のために、入射結合要素は、入射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が入射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図６Ａに示される実施形態では、２つの偏光選択性入射結合格子、すなわち第１の入射結合格子６３５－１および第２の入射結合格子６３５－２が光ガイド６１０に結合されている。入射結合格子の数は２つに限定されず、１、３、４、５、６などの任意の適切な数とすることができる。第１の入射結合格子６３５－１および第２の入射結合格子６３５－２は、２つの連続するサブフレームの間にそれぞれ直交偏光を有する第１および第２の入力光を回折を介して光ガイド６１０内に結合するように構成されてもよい。第１の入力光および第２の入力光は、２つの連続するサブフレーム中にそれぞれＴＩＲを介して光ガイド６１０の内部を伝播してもよい。

【0128】

光ガイド６１０はまた、１つまたは複数の出射結合要素と結合されてもよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は、１つまたは複数の偏光選択性格子を含んでもよい。考察の目的のために、各出射結合要素は、出射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が出射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図６Ａに示される実施形態では、第１の出射結合格子６４５－１および第２の出射結合格子６４５－２の２つの出射結合格子が光ガイド６１０に結合される。入射結合格子６３５－１および６３５－２ならびに出射結合格子６４５－１および６４５－２の各々は、透過型格子（例えば、透過型ＰＶＨ）または反射型格子（例えば、反射型ＰＶＨ）であってもよい。

【0129】

第１の偏光を有する第１の入力光および第２の偏光を有する第２の入力光は、２つの連続するサブフレームの間にそれぞれ、第１のＴＩＲ伝播光および第２のＴＩＲ伝播光として入射結合格子６３５－１および６３５－２から出射結合格子６４５－１および６４５－２に向かって光ガイド６１０の内部を伝播してよい。いくつかの実施形態では、第１のＴＩＲ伝播光は、初期偏光として第１の偏光を有してよく、第２のＴＩＲ伝播光は、初期偏光として第２の偏光を有してよい。第１のＴＩＲ伝播光および第２のＴＩＲ伝播光の偏光は、ＴＩＲを通って光ガイド６１０の内部を伝播するとき、維持されない場合がある（すなわち、それぞれの初期偏光から変化する場合がある）。第１のＴＩＲ伝播光が第１の出射結合要素および／または第２の出射結合要素に到達すると、第１のＴＩＲ伝播光は第１の偏光成分および第２の偏光成分を含み得る。第１の偏光成分は第１の偏光を有してもよく、第２の偏光成分は第２の偏光を有してもよい。したがって、第１の偏光成分および第２の偏光成分は、直交偏光成分と呼ばれてよい。第２のＴＩＲ伝播光が第１の出射結合要素および／または第２の出射結合要素に到達すると、第２のＴＩＲ伝播光は、第１のＴＩＲ伝播光と同様に、第１の偏光成分および第２の偏光成分を含み得る。したがって、２つの連続するサブフレームの各々の間、２つの偏光選択性出射結合格子６４５－１および６４５－２は、対応するＴＩＲ伝播光の２つの直交偏光成分を回折を介してそれぞれ２つの直交偏光出力光として光ガイド６１０から外に結合してよい。

【0130】

例えば、第１のサブフレームにおいて、第１のＴＩＲ伝播光が出射結合格子６４５－１および出射結合格子６４５－２に到達すると、第１のＴＩＲ伝播光は、第１の偏光成分（例えば、ＲＨＣＰ成分）および第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を有し得る。出射結合格子６４５－１および出射結合格子６４５－２は、第１のＴＩＲ伝播光の第１の偏光成分（例えば、ＲＨＣＰ成分）および第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を回折を介して、それぞれ第１のＲＨＣＰ出力光および第１のＬＨＣＰ出力光として光ガイド６１０から外に結合してよい。第２のサブフレームにおいて、第２のＴＩＲ伝播光が出射結合格子６４５－１および出射結合格子６４５－２に到達すると、第２のＴＩＲ伝播光は、第１の偏光成分（例えば、ＲＨＣＰ成分）および第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を有し得る。出射結合格子６４５－１および出射結合格子６４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光の第１の偏光成分（例えば、ＲＨＣＰ成分）および第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を回折を介して、それぞれ第２のＲＨＣＰ出力光および第２のＬＨＣＰ出力光として光ガイド６１０から外に結合してよい。各サブフレームにおいて、２つの直交偏光された出力光は２つの画像を形成してよく、そのうちの一方は一次像であってもよく、他方はゴースト像であってもよい。ゴースト像は、出射結合格子６４５－１および６４５－２（または光ガイド６１０）と眼２６０との間に配置された第２の偏光スイッチ６３０および吸収性偏光子６４０を介して抑制または除去されてよい。

【0131】

コントローラ６１５は、光源アセンブリ６０５、第１の偏光スイッチ６２３、および第２の偏光スイッチ６３０など、光ガイド表示アセンブリ６００に含まれる様々な要素を制御してもよい。例えば、コントローラ６１５は、動作状態を同期させるために、第１の偏光スイッチ６２３および第２の偏光スイッチ６３０の動作状態を制御してよい。すなわち、第２の偏光スイッチ６３０の動作状態（例えば、切り替え状態または非切り替え状態）は、第１の偏光スイッチ６２３の動作状態と同じになるように制御されてもよい。コントローラ６１５によって第１の偏光スイッチ６２３を制御して動作状態を変化させる場合、第１の偏光スイッチ６２３の動作状態に合わせて動作状態を変化させるために、第２の偏光スイッチ６３０がコントローラ６１５によって同時に制御されてもよい。

【0132】

いくつかの実施形態では、図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、光源６２０は、例えば、所定のＦＯＶ（例えば、４０°以上）を有する表示画像に対応する所定のＦＯＶ（例えば、４０°以上）を有する画像光６５０（虚像または表示画像を表す）を放射してよい。画像光６５０は、無偏光であっても偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、画像光６５０は発散光であってもよい。所定のＦＯＶ（例えば、４０°以上）を有する画像光６５０は、光源６２０によって放射された画像光のＦＯＶの異なる部分に対応する２つの部分６５１（図６Ａに示される）および６５２（図６Ｂに示される）（例えば、第１の光６５１および第２の光６５２）として構成されてもよい。光源６２０は、ＦＯＶの異なる部分に対応する２つの光６５１および６５２を時系列的に放射するようにコントローラ６１５によって制御されてもよい。例えば、光源６２０によって生成された表示画像の表示フレームは、第１のサブフレームと第２のサブフレームの２つの連続したサブフレームを含んでもよい。コントローラ６１５は、図６Ａに示されるように、第１のサブフレーム中に画像光６５０のＦＯＶの第１の部分（第１の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応する光６５１を放射し、図６Ｂに示されるように、第２のサブフレーム中に画像光６５０のＦＯＶの第２の部分（第２の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応する光６５２を放射するように光源６２０を制御してもよい。

【0133】

光調整システム６２５は、光源６２０から光６５１を受け取り、光６５１を処理して第１のサブフレーム中に第１の光６５３（または第１の入力光６５３）を出力し、光源６２０から光６５２を受け取り、光６５２を処理して第２のサブフレーム中に第２の光６５４（または第２の入力光６５４）を出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光６５３および６５４の特性は、それぞれ図３に示される光３５３および光３５４の特性と同様であってもよい。例えば、第１の光６５３は、画像光６５０のＦＯＶの第１の部分（第１の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよく、第２の光６５４は、画像光６５０のＦＯＶの第２の部分（第２の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよい。第１の光６５３および第２の光６５４は、直交偏光を有してもよい。光調整システム６２５内を伝播する画像光６５０の光路は、図６Ａおよび図６Ｂには示されていない。画像光６５０は、光調整システム６２５内を任意の適切な光路で伝播してよい。図６Ａに示されるｙ－ｚ断面図では、第１の光６５３は、第１の光線６５３ａおよび６５３ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第１の光線６５３ａは第１の光６５３の右端の光線であってよく、第１の光線６５３ｂは第１の光６５３の左端の光線であってよい。図６Ｂに示されるｙ－ｚ断面図では、第２の光６５４は、第２の光線６５４ａおよび６５４ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第２の光線６５４ａは、第２の光６５４の最も左側の光線であってよく、第２の光線６５４ｂは、第２の光６５４の最も右側の光線であってよい。

【0134】

いくつかの実施形態では、光調整システム６２５は、第１の偏光スイッチ６２３を含んでもよく、これは、第１の偏光スイッチ６２３の動作状態（例えば、切り替え状態または非切り替え状態）に応じて、入力光の偏光を維持するか、または入力光の偏光を直交偏光に切り替えるように構成された能動要素であってもよい。コントローラ６１５は、第１の偏光スイッチ６２３の動作状態を制御するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ６２３は、第１の偏光スイッチ６２３の動作状態（例えば、切り替え状態または非切り替え状態）に応じて、円偏光入力光の掌性を維持するか、または円偏光入力光の掌性を反対の掌性に切り替えるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光調整システム６２５はまた、画像光６５０が第１の偏光スイッチ６２３に入射する前に画像光６５０を偏光するように構成された偏光変換要素６２２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素６２２は、偏光変換要素３２２に関連して上述したように、切り替え可能な波長板であってもよい。切り替え可能な偏光変換要素６２２の動作状態（例えば、切り替え状態または非切り替え状態）は、コントローラ６１５によって制御されてよい。

【0135】

光調整システム６２５はまた、コリメータ６２１（例えば、コリメートレンズ）を含むことができる。例示を目的として、図６Ａおよび図６Ｂは、偏光変換要素６２２とコリメータ６２１との間に第１の偏光スイッチ６２３が配列されていることを示す。図示されていないが、いくつかの実施形態では、偏光変換要素６２２は、第１の偏光スイッチ６２３とコリメータ６２１との間に配列されてもよい。偏光変換要素６２２は、第１の偏光スイッチ６２３から出力された光を所定の偏光、例えば円偏光に偏光するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素６２２は省略されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ６２３は、光源アセンブリ６０５の一部でなくてもよく、光源アセンブリ６０５と光ガイド６１０との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ６２３は光源アセンブリ６０５の一部でなくてもよい。その代わりに、第１の偏光スイッチ６２３は、光ガイド６１０の一部であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ６２３は、光ガイド６１０の表面に配置されてもよい。

【0136】

いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ６２３は、切り替え可能な半波長板（「ＳＨＷＰ」）を含んでもよい。例えば、光源６２０は、第１の偏光スイッチ６２３に向けて、第１の掌性を有する円偏光を放射するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素６２２は省略されてもよい。第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、円偏光の掌性を維持するために、非切り替え状態で動作するようにコントローラ６１５によって制御されてよい。第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、円偏光の掌性を第１の掌性から第１の掌性とは反対の第２の掌性に切り替える切り替え状態で動作するようにコントローラ６１５によって制御されてもよい。

【0137】

いくつかの実施形態では、光源６２０は、直線偏光を放射するように構成されてもよく、偏光変換要素６２２は、直線偏光を第１の掌性を有する円偏光に変換するように構成された１／４波長板（「ＱＷＰ」）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源６２０は、無偏光を放射するように構成されてもよく、偏光変換要素６２２は、直線偏光子およびＱＷＰを含んでもよい。直線偏光子は、無偏光を直線偏光に変換するように構成されてよい。ＱＷＰは、直線偏光を第１の掌性を有する円偏光に変換するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、光源６２０が無偏光を放射するとき、偏光変換要素６２２内の直線偏光子とＱＷＰとの組み合わせは、円偏光子に置き換えられてもよい。

【0138】

いくつかの実施形態では、光ガイド６１０は、１つまたは複数の入射結合要素と結合されてもよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は、１つまたは複数の格子を含んでよい。考察の目的のために、各入射結合要素は、入射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が入射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図６Ａは、２つの入射結合格子、すなわち第１の入射結合格子６３５－１および第２の入射結合格子６３５－２が光ガイド６１０と結合されることを示す。第１の入射結合格子６３５－１および第２の入射結合格子６３５－２の各々は、光ガイド６１０の第１の表面６１０－１または第２の表面６１０－２に配置されてもよい。光ガイド６１０は、１つまたは複数の出射結合要素と結合されてもよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は、１つまたは複数の格子を含んでよい。考察の目的のために、各出射結合要素は、出射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が出射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図６Ａは、２つの出射結合格子、すなわち第１の出射結合格子６４５－１および第２の出射結合格子６４５－２が光ガイド６１０と結合されることを示す。出射結合格子６４５－１および第２の出射結合格子６４５－２の各々は、光ガイド６１０の第１の表面６１０－１または第２の表面６１０－２に配置されてもよい。例示を目的として、図６Ａおよび図６Ｂは、光ガイド６１０の第２の表面６１０－２に入射結合格子６３５－１および６３５－２が積み重ねられ、光ガイド６１０の第１の表面６１０－１に出射結合格子６４５－１および６４５－２が積み重ねられることを示している。

【0139】

入射結合格子６３５－１および６３５－２は、図３に示される入射結合格子３３５－１および３３５－２の実施形態、図４に示される入射結合格子４３５－１および４３５－２の実施形態、または図５に示される入射結合格子５３５ー１および５３５－２の実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。出射結合格子６４５－１および６４５－２は、図３に示される出射結合格子３４５－１および３４５－２の実施形態、図４に示される出射結合格子４４５－１および４４５－２の実施形態、または図５に示される出射結合格子５４５ー１および５４５－２の実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。いくつかの実施形態では、入射結合格子６３５－１および６３５－２の各々ならびに出射結合格子６４５－１および６４５－２の各々は、透過型格子（例えば、透過型ＰＶＨ）または反射型格子（例えば、反射型ＰＶＨ）であってもよい。図６Ａおよび図６Ｂに示される実施形態では、入射結合格子６３５－１および６３５－２は、直交偏光を有する円偏光を後方回折されるように構成された反射型ＰＶＨ格子であってもよく、出射結合格子６４５－１および６４５－２は、直交偏光を有する円偏光を後方回折されるように構成された反射型ＰＶＨ格子であってもよい。出射結合格子６４５－１および６４５－２は、それぞれ入射結合格子６３５－１および６３５－２と同じ偏光選択性を有してよい。

【0140】

いくつかの実施形態では、光ガイド６１０は、ゴースト像を抑制するように構成された第２の偏光スイッチ６３０および吸収性偏光子６４０と結合されてもよい。第２の偏光スイッチ６３０は、吸収性偏光子６４０と光ガイド６１０との間に配置されてもよく、吸収性偏光子６４０は、第２の偏光スイッチ６３０と眼２６０との間に配置されてもよい。第２の偏光スイッチ６３０は、第１の偏光スイッチ６２３の一実施形態であってもよく（またはそれと同様であってもよく）、第１の偏光スイッチ６２３と同期していてもよい。例えば、第２の偏光スイッチ６３０および第１の偏光スイッチ６２３は両方とも、第１のサブフレームおよび第２のサブフレームのうちの一方の間は切り替え状態で動作し、第１のサブフレームおよび第２のサブフレームのうちの他方の間は非切り替え状態で動作するようにコントローラ６１５によって制御されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光スイッチ６３０は、第１の偏光スイッチ６２３と同期されなくてもよい。例えば、第２の偏光スイッチ６３０および第１の偏光スイッチ６２３は、異なるサブフレームの間は切り替え状態で動作し、異なるサブフレームの間は非切り替え状態で動作するように構成されてもよい。すなわち、サブフレームにおいて、第１の偏光スイッチ６２３および第２の偏光スイッチ６３０の一方が切り替え状態で動作し、第１の偏光スイッチ６２３および第２の偏光スイッチ６３０の他方が非切り替え状態で動作してもよい。吸収性偏光子６４０は、ゴースト像を形成する光を吸収により遮断し、一次像を形成する光を透過させるように構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、吸収性偏光子６４０は、円偏光子であってもよい。いくつかの実施形態では、吸収性偏光子６４０は直線偏光子であってもよく、ＱＷＰは、吸収性偏光子６４０と第２の偏光スイッチ６３０との間に配置されてもよい。ＱＷＰは、円偏光を直線偏光に変換する、またはその逆に変換するように構成されてもよい。

【0141】

図６Ａを参照すると、表示フレームの最初のサブフレームの間、光源６２０は、偏光変換要素６２２に向かって光６５１を出力してよい。いくつかの実施形態では、光６５１は、画像光６５０のＦＯＶの第１の部分（第１の入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよい。例示を目的として、光６５１は、無偏光または直線偏光であってもよい。偏光変換要素６２２は、光６５１を円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）に偏光するように構成され得る。円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）は、第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）に向かって伝播してよい。第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、非切り替え状態で動作して、偏光に影響を与えることなく円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を透過させるように構成されてもよい。例えば、第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、偏光変換要素６２２から受け取った円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を、偏光を変更することなく円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）として透過させてよい。入射結合格子６３５－１は、第１の光６５３（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して第１のＴＩＲ伝播光６５５（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド６１０内に結合するように構成されてもよい。例示を目的として、図６Ａは、第１のＴＩＲ伝播光６５５のうちの１つの第１のＴＩＲ伝播光線６５５ａを示す。第１の入射結合格子６３５－１は、第１の光線６５３ａを第１のＴＩＲ伝播光線６５５ａとして光ガイド６１０内に結合してよい。第１の光線６５３ｂの対応するＴＩＲ伝播光線は、図６Ａには描かれていない。

【0142】

第１のＴＩＲ伝播光６５５（例えば、右周り円偏光）の初期偏光は、第１のＴＩＲ伝播光６５５がＴＩＲを通って出射結合格子６４５－１および６４５－２に向かって光ガイド６１０の内部を伝播するときに維持されなくてもよい（すなわち、変化する場合がある）。出射結合格子６４５－１および６４５－２に到達すると、第１のＴＩＲ伝播光６５５は、初期偏光を有する一次部分（または第１の偏光成分）と、初期偏光に直交する偏光を有する二次部分（または第２の偏光成分）（すなわち、初期偏光から変化した）とを含んでよい。例えば、出射結合格子６４５－１および６４５－２に到達するとき、第１のＴＩＲ伝播光６５５は、第１のＴＩＲ伝播光６５５のＲＨＣＰ成分である一次部分（または第１の偏光成分）と、第１のＴＩＲ伝播光６５５のＬＨＣＰ成分である二次部分（または第２の偏光成分）とを含んでもよい。出射結合格子６４５－１は、第１のＴＩＲ伝播光６５５の第１の偏光成分（例えば、ＲＨＣＰ成分）を回折を介して第１の出力光６６１（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド６１０から外に結合し、第１のＴＩＲ伝播光６５５の第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を回折なしで出射結合格子６４５－２に向かって透過させるように構成されてもよい。出射結合格子６４５－２は、第１のＴＩＲ伝播光６５５の第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を回折を介して第２の出力光６６２（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド６１０から外に結合するように構成されてもよい。直交偏光を有する第１の出力光６６１および第２の出力光６６２は、２つの画像を形成してよく、一方は、出射結合格子６４５－１によって回折された第１の出力光６６１によって形成される一次像であり、他方は、出射結合格子６４５－２によって回折された第２の出力光６６２によって形成される鏡像であるゴースト像である。

【0143】

第２の偏光スイッチ６３０（例えば、ＳＨＷＰ）は、第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）と同期されて非切り替え状態で動作してもよく、それにより、それぞれの偏光に影響を与えることなく光６６１（例えば、ＲＨＣＰ光）および光６６２（例えば、ＬＨＣＰ光）を透過させてよい。コントローラ６１５は、動作状態を同期させるように第２の偏光スイッチ６３０および第１の偏光スイッチ６２３を制御してよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光スイッチ６３０（例えば、ＳＨＷＰ）は、光６６１（例えば、ＲＨＣＰ光）の偏光を維持し、光６６１（例えば、ＲＨＣＰ光）を光６６３（例えば、ＲＨＣＰ光）として透過させるように構成されてよい。加えて、第２の偏光スイッチ６３０（例えば、ＳＨＷＰ）は、光６６２（例えば、ＬＨＣＰ光）の偏光を維持し、光６６２（例えば、ＬＨＣＰ光）を光６６４（例えば、ＬＨＣＰ光）として透過させるように構成されてもよい。偏光子６４０は、一次像を形成する光を透過させ、ゴースト像を形成する光を吸収により遮断するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、図６Ａに示されるように、偏光子６４０は、ＲＨＣＰ光を透過させ、吸収を介してＬＨＣＰ光を遮断するように構成された吸収型円偏光子であってもよい。したがって、光６６３（例えば、ＲＨＣＰ光）は、眼２６０に向かって伝播する第１の出力光６５７（例えば、ＲＨＣＰ光）として偏光子６４０内を透過されてよく、光６６４（例えば、ＬＨＣＰ光）は、吸収を介して偏光子６４０によって遮断されてよい。したがって、光６６４は、眼２６０によって受け取られることはない。眼２６０は、出射結合格子６４５－１によって回折された光６６１によって形成された一次像を観測することができ、出射結合格子６４５－２によって回折された光６６２によって形成されたゴースト像は観測することはない。

【0144】

図６Ｂを参照すると、表示フレームの第２のサブフレームの間、光源６２０は、偏光変換要素６２２に向かって光６５２を出力してよい。いくつかの実施形態では、光６５２は、画像光６５０のＦＯＶの第２部分（第２入力ＦＯＶと呼ばれる）に対応してもよい。例示を目的として、光６５２は、無偏光または直線偏光であってもよい。偏光変換要素６２２は、光６５１を円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）に偏光するように構成され得る。円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）は、第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）に向かって伝播してよい。第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）の掌性を逆の掌性に切り替えるために、切り替え状態で動作するように構成されてもよい。例えば、第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、偏光変換要素６２２から受け取った円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を、偏光を変更して円偏光（例えば、ＬＨＣＰ光）として透過させてよい。

【0145】

入射結合格子６３５－１は、ＲＨＣＰ光を後方回折させ、実質的にゼロまたは無視できる回折でＬＨＣＰ光を透過させるように構成されているので、第２の光６５４（例えば、ＬＨＣＰ光）は、結合格子６３５－１を通って結合格子６３５－２に向かって透過され得る。入射結合格子６３５－２は、第２の光６５４（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して第２のＴＩＲ伝播光６５６（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド６１０内に結合するように構成されてもよい。例示を目的として、図６Ｂは、第２のＴＩＲ伝播光６５６の１つの第２のＴＩＲ伝播光線６５６ａを示す。第２の入射結合格子６３５－２は、第２の光線６５４ａを第２のＴＩＲ伝播光線６５６ａとして光ガイド６１０内に結合してよい。第２の光線６５４ｂの対応するＴＩＲ伝播光線は、図６Ｂには示されていない。

【0146】

第２のＴＩＲ伝播光６５６の初期偏光（例えば、右周り円偏光）は、第２のＴＩＲ伝播光６５６がＴＩＲを通って出射結合格子６４５－１および６４５－２に向かって光ガイド６１０の内部を伝播するときに維持されなくてもよい（すなわち、変化する場合がある）。出射結合格子６４５－１および６４５－２に到達すると、第２のＴＩＲ伝播光６５６は、初期偏光を有する一次部分（または第１の偏光成分）と、初期偏光に直交する偏光を有する二次部分（または第２の偏光成分）とを含んでよい。例えば、出射結合格子６４５－１および６４５－２に到達するとき、第２のＴＩＲ伝播光６５６は、第２のＴＩＲ伝播光６５６のＬＨＣＰ成分である一次部分（または第１の偏光成分）と、第２のＴＩＲ伝播光６５６のＲＨＣＰ成分である二次部分（または第２の偏光成分）とを含んでもよい。出射結合格子６４５－１は、第２のＴＩＲ伝播光６５６の第１の偏光成分（例えば、ＲＨＣＰ成分）を回折を介して第１の（または第３の）出力光６６５（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド６１０から外に結合し、第２のＴＩＲ伝播光６５６の第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を実質的にゼロまたは無視できる回折で出射結合格子６４５－２に向かって透過させるように構成されてもよい。出射結合格子６４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光６５６の第２の偏光成分（例えば、ＬＨＣＰ成分）を回折を介して、第２の（または第４の）出力光６６６（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド６１０から外に結合するように構成されてもよい。直交偏光を有する第１の出力光６６５（例えばＲＨＣＰ光）および第２の出力光６６６（例えばＬＨＣＰ光）は、２つの画像を形成してよく、一方は、出射結合格子６４５－２によって回折された第２の出力光６６６によって形成される一次像であり、他方は、出射結合格子６４５－１によって回折された第１の出力光６６５によって形成される鏡像であるゴースト像である。

【0147】

第２の偏光スイッチ６３０（例えば、ＳＨＷＰ）は、第１の偏光スイッチ６２３（例えば、ＳＨＷＰ）と同期されて切り替え状態で動作してもよい。切り替え状態において、第２の偏光スイッチ６３０（例えば、ＳＨＷＰ）は、光の偏光を直交偏光に切り替える、または直交偏光に変更するように構成されてもよい。例えば、第２の偏光スイッチ６３０は、第１の出力光６６５の掌性（例えば、ＲＨＣＰ光）を切り替え、反対の掌性（例えば、ＬＨＣＰ光）を有する偏光を有する光６６７を出力してもよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光スイッチ６３０（例えば、ＳＨＷＰ）は、第２の出力光６６６（例えば、ＬＨＣＰ光）の掌性を切り替え、反対の掌性（例えば、ＲＨＣＰ光）を有する偏光を有する光６６８を出力するように構成されてもよい。偏光子６４０は、ＲＨＣＰ光を透過させ、吸収を介してＬＨＣＰ光を遮断するように構成された吸収型円偏光子であり得るので、光６６８（例えば、ＲＨＣＰ光）は、眼２６０に向かって伝播する第２の出力光６５８（例えば、ＲＨＣＰ光）として偏光子６４０を透過されてよく、光６６７（例えば、ＬＨＣＰ光）は、吸収を介して偏光子６４０によって遮断されてよい。したがって、光６６７は、眼２６０によって受け取られることはない。眼２６０は、出射結合格子６４５－２によって回折された光６６６によって形成された一次像を観測することができ、出射結合格子６４５－１によって回折された光６６５によって形成されたゴースト像は観測することはない。

【0148】

図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、第１の出力光６５７は、第１の出力光線６５７ａおよび６５７ｂによって境界付けられてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出射結合格子６４５－１は、第１のＴＩＲ伝播光線６５５ａを、第１の出力光線６５７ａとして第１の出力角度で光ガイド６１２から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の入射結合格子６３５－１は、第１の光線６５３ｂを光ガイド６１０内に結合するように構成されてよく、第１の出射結合格子６４５－１は、第１の光線６５３ｂを第１の出力光線６５７ｂとして光ガイド６１２から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光６５７は第１の出力ＦＯＶに対応してもよい。第１の出力ＦＯＶは、第１の出力光線６５７ａおよび６５７ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。第２の出力光６５８は、第２の出力光線６５８ａおよび６５８ｂによって境界付けられてもよい。第２の出射結合格子６４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光線６５６ａを、第２の出力光線６５８ａとして第２の出力角度で光ガイド６１４から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の入射結合格子６３５－１は、第２の光線６５４ｂを光ガイド６１０内に結合するように構成されてよく、第２の出射結合格子６４５－２は、第２の光線６５４ｂを第２の出力光線６５８ｂとして光ガイド６１４から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の出力光６５８は、第２の出力ＦＯＶに対応してもよい。第２の出力ＦＯＶは、第２の出力光線６５８ａおよび６５８ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線６５７ａの第１の出力角度および第２の出力光線６５８ａの第２の出力角度は、同じ絶対値および反対の符号、例えば反対の出力角度＋θおよび－θを有してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線６５７ａの第１の出力角度および第２の出力光線６５８ａの第２の出力角度は、異なる絶対値および反対の符号（例えば、＋θ１および－θ２であり、θ１およびθ２は異なる値を有する）を有してもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線６５７ｂおよび第２の出力光線６５８ｂは、互いに実質的に重なり合ってもよい。したがって、光ガイド表示アセンブリ６００によって提供されるＦＯＶは、同じまたは同様の屈折率を有する材料を基にして製造された積み重ねられた光ガイドを含む従来の光ガイド表示アセンブリと比較して（例えば、２倍）拡大または拡張されてよい。追加的または代替的に、従来の光ガイドと比較して、同じまたは同様のＦＯＶが、より低い屈折率を有する材料に基づいて製造された光ガイド６１０を有する開示された光ガイド表示アセンブリ６００によって提供されてもよい。

【0149】

第１の入射結合格子６３５－１、光ガイド６１２、および第１の出射結合格子６４５－１は、光ガイド表示アセンブリ６００のアイボックスに第１の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第２の入射結合格子６３５－２、光ガイド６１４、および第２の出射結合格子６４５－２は、光ガイド表示アセンブリ６００のアイボックスに第２の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリ６００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、光ガイド表示アセンブリ６００の入力側において光源アセンブリ６０５によって放射された画像光６５０の所定のＦＯＶよりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１のＴＩＲ伝播光６５５は、第１の光６５３の第１の入力ＦＯＶよりも小さい第１の中間ＦＯＶに対応してもよく、第２のＴＩＲ伝播光６５６は、第２の光６５４の第２の入力ＦＯＶよりも小さい第２の中間ＦＯＶに対応してもよい。光ガイド表示アセンブリ６００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとを組み合わせたＦＯＶは、第１の中間ＦＯＶと第２の中間ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてよい。

【0150】

図７Ａおよび図７Ｂは、本開示の別の実施形態による、拡張されたＦＯＶを提供するように構成された光学デバイスまたは光学システム７００の概略図を例示する。光学システム７００は、光ガイド表示アセンブリ７００と呼ばれることもある。図７Ａおよび図７Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ７００は、図２Ａに示される光ガイド表示アセンブリ２００、図２Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ２５０、図３に示される光ガイド表示アセンブリ３００、図４に示される光ガイド表示アセンブリ４００、図５に示される光ガイド表示アセンブリ５００、図６に示される光ガイド表示アセンブリ６００に含まれるものと同じまたは同様の要素、構造、および／または機能を含んでもよい。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４、図５、図６Ａまたは図６Ｂに関連して上に与えられた説明を参照することができる。

【0151】

図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、光ガイド表示アセンブリ７００は、光源アセンブリ７０５と、光ガイドスタック７１０と、コントローラ７１５とを含んでもよい。光源アセンブリ７０５およびコントローラ７１５は、図２Ａおよび図２Ｂに示される光源アセンブリ２０５およびコントローラ２１５の実施形態、図３に示される光源アセンブリ３０５およびコントローラ３１５の実施形態、図４に示される光源アセンブリ４０５およびコントローラ４１５の実施形態、図５に示される光源アセンブリ５０５およびコントローラ５１５の実施形態、または図６Ａおよび図６Ｂに示される光源アセンブリ６０５およびコントローラ６１５の実施形態であってよい（またはそれと同様であってもよい）。光源アセンブリ７０５およびコントローラ７１５の説明は、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４、図５、図６Ａ、または図６Ｂに関連して与えられた上記の説明を参照することができる。

【0152】

光ガイドスタック７１０は、互いに積み重ねられた複数の光ガイドを含んでよい。例示を目的として、図７Ａは、光ガイドスタック７１０が第１の光ガイド７１２および第２の光ガイド７１４を含み得ることを示している。３つ、４つ、５つなど、他の適切な数の光ガイドが使用されてもよい。光ガイド７１２および７１４の各々は、図２に示される光ガイド２１０の一実施形態、図３に示される光ガイド３１０の一実施形態、図４に示される光ガイド４１０の一実施形態、図５に示される光ガイド５１２および５１４の一実施形態、または図６Ａに示される光ガイド６１０の一実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。

【0153】

光源アセンブリ７０５は、光源（例えば、電子表示）７２０と、偏光変換要素７２２、コリメータ７２１、および第１の偏光スイッチ７２３を含む光調整システム７２５とを含んでよく、これらは、図６Ａおよび図６Ｂに示される光源６２０と、偏光変換要素６２２、コリメータ６２１、および第１の偏光スイッチ６２３を含む光調整システム６２５と同様であってよい。いくつかの実施形態では、光源７２０、偏光変換要素７２２、およびコリメータ７２１はまた、図５に示される光源５２０、偏光変換要素５２２、およびコリメータ５２１と同様であってもよい。いくつかの実施形態では、光源７２０、偏光変換要素７２２、およびコリメータ７２１はまた、図４に示される光源４２０、偏光変換要素４２２、およびコリメータ４２１と同様であってもよい。いくつかの実施形態では、光源７２０、偏光変換要素７２２、およびコリメータ７２１はまた、図３に示される光源３２０、偏光変換要素３２２、およびコリメータ３２１と同様であってもよい。いくつかの実施形態では、光源７２０および光調整システム７２５はまた、図２Ａおよび図２Ｂに示される光源２２０および光調整システム２２５と同様であってもよい。同じまたは同様の要素、構造、および／または機能の説明は、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４、図５、図６Ａまたは図６Ｂに関連して上に与えられた説明を参照してよい。

【0154】

所定のＦＯＶ（例えば、６０°以下）を有する光は、２つの直交偏光部分（例えば、直交偏光を有する第１の光および第２の光）で構成され得る。２つの直交偏光部分の各々は、完全な所定のＦＯＶに関連付けられてよい。光源アセンブリ７０５は、直交偏光で第１の光および第２の光を時系列的に（例えば、表示フレームの２つの連続するサブフレームの間に）出力するように構成されてもよく、これは、光源７２０に結合された第１の偏光スイッチ７２３によって実現されてよい。光ガイドスタック７１０は、それぞれ、２つの連続するサブフレームの間に、第１の光を第１の入力光として受け取り、第２の光を第２の入力光として受け取るように構成されてもよい。

【0155】

光ガイドスタック７１０は、各光ガイド７１２または７１４に結合された１つまたは複数の入射結合要素を含んでよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は偏光選択性であってもよい。いくつかの実施形態では、各入射結合要素は、１つまたは複数の格子を含む。考察の目的のために、各入射結合要素は、入射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が入射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図７Ａに示される実施形態では、光ガイド７１２および７１４は、それぞれ第１の入射結合格子７３５－１および第２の入射結合格子７３５－２と結合されてよい。第１の入射結合格子７３５－１および第２の入射結合格子７３５－２は、２つの連続するサブフレームの間に、第１の入力光および第２の入力光を回折を介して光ガイド７１２および７１４内にそれぞれ結合するように構成され得る。第１の入力光および第２の入力光は、実質的に同じ伝播角度でＴＩＲを通ってそれぞれの光ガイド７１２および７１４の内部を伝播してよい。第１の入力光および第２の入力光の偏光は、例えば、図３に示される偏光補正フィルム３３０と同様の１つまたは複数の偏光補正フィルムによって、それぞれの光ガイド７１２および７１４の内部で維持されてもよい。

【0156】

光ガイドスタック７１０はまた、光ガイド７１２および７１４に結合された１つまたは複数の出射結合要素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、各出射結合要素は偏光選択性であってよい。いくつかの実施形態では、出射結合要素の各々、１つまたは複数の格子を含んでよい。考察の目的のために、各出射結合要素は、出射結合格子と呼ばれることがある。他の実施形態では、非格子構造が入射結合要素として使用されてもよいことが理解される。図７Ａに示される実施形態では、光ガイド７１２および７１４は、それぞれ第１の出射結合格子７４５－１および第２の出射結合格子７４５－２と結合されてよい。第１の出射結合格子７４５－１および第２の出射結合格子７４５－２は、２つの連続するサブフレームの間に、ＴＩＲを通って光ガイド７１２および７１４の内部を伝播する第１の光および第２の光を回折を介してそれぞれ異なる方向に（または回折角度で）、光ガイド７１２および７１４から外に結合するように構成されてよい。入射結合格子７３５－１および７３５－２ならびに出射結合格子７４５－１および７４５－２の各々は、透過型格子（例えば、透過型ＰＶＨ）または反射型格子（例えば、反射型ＰＶＨ）であってもよい。

【0157】

図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、光源７２０は、所定のＦＯＶ（例えば、６０°以下）を有する表示画像に対応する所定のＦＯＶ（例えば、６０°以下）を有する画像光７５０（虚像または表示画像を表す）を生成してよい。画像光７５０は、無偏光であっても偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、画像光７５０は発散光であってもよい。画像光７５０は、それぞれが画像光７５０の完全な所定のＦＯＶに対応する２つの部分（例えば、２つの光）７５１および７５２で構成されてもよい。光源７２０は、時系列的に２つの光７５１、７５２を放射するように構成されてもよい。例えば、光源７２０によって生成された表示画像の表示フレームは、第１のサブフレームと第２のサブフレームの２つの連続したサブフレームを含んでもよい。光源７２０は、図７Ａに示されるように、第１のサブフレーム中に画像光７５０の完全な所定のＦＯＶに対応する光７５１を放射し、図７Ｂに示されるように、第２のサブフレーム中に画像光７５０の完全な所定のＦＯＶに対応する光７５２を放射するように構成されてもよい。

【0158】

光調整システム７２５は、図７Ａに示されるように、光源７２０から光７５１を受け取り、光７５１を処理して第１のサブフレーム中に第１の光７５３を出力するように構成され得る。光調整システム７２５は、図７Ｂに示されるように、光源７２０から光７５２を受け取り、光７５２を処理して第２のサブフレーム中に第２の光７５４を出力するように構成され得る。第１の光７５３および第２の光７５４は、直交偏光を有してもよい。第１の光７５３および第２の光７５４は、第１の入力ＦＯＶおよび第２の入力ＦＯＶを有してもよい。いくつかの実施形態では、第１の光７５３および第２の光７５４の各々は、光源７２０によって生成された画像光７５０の完全なＦＯＶに関連付けられてもよい。すなわち、第１の入力ＦＯＶおよび第２の入力ＦＯＶはそれぞれ、画像光７５０の完全なＦＯＶであってよい。光ガイドスタック７１０は、図７Ａに示されるように、第１のサブフレーム中に第１の光７５３を第１の入力光として受け取るように構成されてよい。光ガイドスタック７１０は、図７Ｂに示されるように、第２のサブフレーム中に第２の光７５４を第２の入力光として受け取るように構成されてよい。図７Ａおよび図７Ｂに示されるｙ－ｚ断面図では、完全な所定のＦＯＶを有する第１の入力光７５３は、第１の光線７５３ａおよび７５３ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第１の光線７５３ａは第１の入力光７５３の右端の光線であってもよく、第１の光線７５３ｂは第１の入力光７５３の左端の光線であってもよい。完全な所定のＦＯＶを有する第２の入力光７５４は、第２の光線７５４ａおよび７５４ｂによって境界付けられてもよい。例えば、第２の光線７５４ａは、第２の入力光７５４の最も左側の光線であってもよく、第２の光線７５４ｂは、第２の入力光７５４の最も右側の光線であってもよい。いくつかの実施形態では、第２の光線７５４ｂ（例えば、第２の入力光７５４の右端の光線）および第１の光線７５３ｂ（例えば、第１の入力光７５３の最も左側の光線）は、互いに実質的に重なり合ってもよい。

【0159】

いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ７２３は、第１の偏光スイッチ７２３の動作状態（例えば、スイッチング状態または非スイッチング状態）に応じて、入力光の偏光を維持するか、または入力光の偏光を直交偏光に切り替えるように構成された能動要素であってもよい。例えば、第１の偏光スイッチ７２３は、第１の偏光スイッチ７２３の動作状態（例えば、スイッチング状態または非スイッチング状態）に応じて、円偏光入力光の掌性を維持するか、または円偏光入力光の掌性を反対の掌性に切り替えるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素７２２は、光源７２０と第１の偏光スイッチ７２３との間に配置され、光が第１の偏光スイッチ７２３に入射する前に光源７２０によって放射された光を偏光するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素７２２は、第１の偏光スイッチ７２３とコリメータ７２１との間に配置され、第１の偏光スイッチ７２３から出力された光を所定の偏光に偏光する、例えば円偏光に偏光するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、コリメータ７２１（例えば、コリメートレンズ）は、光源７２０によって生成された光をコリメートするように構成されてもよい。例えば、コリメータ７２１は、第１の偏光スイッチ７２３から出力された光をコリメートしてもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素７２２は省略されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ７２３は、光源アセンブリ７０５の一部でなくてもよく、光源アセンブリ７０５と光ガイドスタック７１０との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ７２３は、光源アセンブリ７０５の一部でなくてもよく、光ガイドスタック７１０の一部であってもよい。例えば、第１の偏光スイッチ７２３は、光ガイドスタック７１０の光ガイド７１２、７１４の一方の面に配置されてもよい。

【0160】

いくつかの実施形態では、第１の偏光スイッチ７２３はＳＨＷＰを含んでもよい。例えば、光源７２０は、第１の偏光スイッチ７２３（例えばＳＨＷＰ）に向けて、第１の掌性を有する円偏光を放射するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光変換要素７２２は省略されてもよい。第１の偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、円偏光の掌性を維持するために、非切り替え状態で動作するようにコントローラ７１５によって制御されてよい。第１の偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、円偏光の掌性を第１の掌性から第１の掌性とは反対の第２の掌性に切り替える切り替え状態で動作するようにコントローラ７１５によって制御されてもよい。

【0161】

いくつかの実施形態では、光源７２０は、直線偏光を放射するように構成されてもよく、偏光変換要素７２２は、直線偏光を第１の掌性を有する円偏光に変換するように構成されたＱＷＰを含んでもよい。ＱＷＰは、第１の掌性を有する円偏光を第１の偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）に出力してもよい。いくつかの実施形態では、光源７２０は、無偏光を放射するように構成されてもよく、偏光変換要素７２２は、直線偏光子およびＱＷＰを含んでもよい。直線偏光子は、無偏光を直線偏光に変換するように構成されてよい。ＱＷＰは、直線偏光を第１の掌性を有する円偏光に変換するように構成されてよい。ＱＷＰは、第１の掌性を有する円偏光を第１の偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）に出力してもよい。いくつかの実施形態では、光源７２０が無偏光を放射するとき、直線偏光子とＱＷＰとの組み合わせは、円偏光子に置き換えられてもよい。

【0162】

いくつかの実施形態では、光ガイド７１２は、第１の入射結合格子７３５－１および第１の出射結合格子７４５－１と結合されてもよい。光ガイド７１４は、第２の入射結合格子７３５－２および第２の出射結合格子７４５－２と結合されてもよい。入射結合格子７３５－１および７３５－２は、図３に示される入射結合格子３３５－１および３３５－２の実施形態、図４に示される入射結合格子４３５－１および４３５－２の実施形態、図５に示される入射結合格子５３５ー１および５３５－２の実施形態、または図６Ａに示される入射結合格子６３５－１および６３５－２の実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。出射結合格子７４５－１および７４５－２は、図３に示される出射結合格子３４５－１および３４５－２の実施形態、図４に示される出射結合格子４４５－１および４４５－２の実施形態、図５に示される出射結合格子５４５ー１および５４５－２の実施形態、または図６Ａに示される出射結合格子６４５－１および６４５－２の実施形態であってもよい（またはそれらと同様であってもよい）。いくつかの実施形態では、入射結合格子７３５－１および７３５－２は、反対の掌性を有する円偏光を後方回折させるように構成された反射型ＰＶＨ格子であってもよく、出射結合格子７４５－１および７４５－２は、反対の掌性を有する円偏光を後方回折させるように構成された反射型ＰＶＨ格子であってもよい。出射結合格子７４５－１および７４５－２の各々は、入射結合格子７３５－１および７３５－２のものと同じ偏光選択性を有してよい。例えば、出射結合格子７４５－１は、入射結合格子７３５－１と同じ偏光選択性を有してもよく、出射結合格子７４５－２は、入射結合格子７３５－２と同じ偏光選択性を有してもよい。いくつかの実施形態では、導波が光ガイド内で行われるために、光ガイド７１２および７１４は空隙によって分離されてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド７１２と７１４との間の空隙は、光ガイドの屈折率よりも低い屈折率を有する材料（例えば、接着剤）で少なくとも部分的に充填されてもよい。

【0163】

図７Ａを参照すると、表示フレームの最初のサブフレームの間、光源７２０は、偏光変換要素７２２に向かって光７５１を放射してよい。例示を目的として、光７５１は、無偏光または直線偏光であってもよい。偏光変換要素７２２は、光７５１を円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）に偏光するように構成され得る。偏光変換要素７２２は、円偏光を第１の偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）に向けて出力してもよい。第１の偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、非切り替え状態で動作して、偏光に影響を与えることなく円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を透過させるようにコントローラ７１５によって制御されてもよい。例えば、第１の偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、偏光変換要素７２２から受け取った円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）として透過させてよい。入射結合格子７３５－１は、第１の入力光７５３（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して第１のＴＩＲ伝播光７５５（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド７１２内に結合するように構成されてもよい。例示を目的として、図７Ａは、第１のＴＩＲ伝播光７５５のうちの１つの第１のＴＩＲ伝播光線７５５ａを示す。第１の入射結合格子７３５－１は、第１の光線７５３ａを第１のＴＩＲ伝播光線７５５ａとして光ガイド７１２内に結合してよい。第１の光線７５３ｂの対応するＴＩＲ伝播光線は、図７Ａには描かれていない。第１のＴＩＲ伝播光７５５の初期偏光（例えば、右周りの円偏光）は、例えば、図３に示される偏光補正フィルム３３０と同様の１つまたは複数の偏光補正フィルムによって、ＴＩＲを通って出射結合格子７４５－１に向かって光ガイド７１２の内部を伝播するときに維持されてよい。

【0164】

出射結合格子７４５－１は、第１のＴＩＲ伝播光７５５（例えば、ＲＨＣＰ光）を回折を介して第１の出力光７５７（例えば、ＲＨＣＰ光）として光ガイド７１２から外に結合するように構成されてもよい。出射結合格子７４５－２は、ＬＨＣＰ光を後方回折させ、ＲＨＣＰ光を透過させるように構成されているので、第１の出力光７５７（例えば、ＲＨＣＰ光）は、出射結合格子７４５－２および光ガイド７１４を通って眼２６０に向かって実質的にゼロまたは無視できる回折で透過され得る。図７Ａに示される実施形態では、第１の出力光７５７は、第１の出力光線７５７ａおよび７５７ｂによって境界付けられてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光７５７は第１の出力ＦＯＶに対応してもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶは、第１の入力光７５３の完全な所定のＦＯＶよりも大きくてもよい。

【0165】

図７Ｂを参照すると、表示フレームの第２のサブフレームの間、光源７２０は、偏光変換要素７２２に向かって光７５２を出力してよい。例示を目的として、光７５２は、無偏光または直線偏光であってもよい。偏光変換要素７２２は、光７５１を円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）に偏光するように構成され、円偏光を偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）に向けて出力してもよい。偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）の掌性を逆の掌性に切り替えるために、切り替え状態で動作するように構成されてもよい。例えば、偏光スイッチ７２３（例えば、ＳＨＷＰ）は、偏光変換要素７２２から受け取った円偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を、反対の掌性を有する円偏光（例えば、ＬＨＣＰ光）として透過させてよい。

【0166】

入射結合格子７３５－１は、ＲＨＣＰ光を後方回折させ、ＬＨＣＰ光を透過させるように構成され得るため、第２の入力光７５４（例えば、ＬＨＣＰ光）は、偏光を変更することなく光ガイド７１２および入射結合格子７３５－１を介して結合格子７３５－２に向かって回折させることなく透過されてよい。入射結合格子７３５－２は、第２の入力光７５４（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して、第２のＴＩＲ伝播光７５６（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド７１４内に結合するように構成されてもよい。例示を目的として、図７Ｂは、第２のＴＩＲ伝播光７５６の１つの第２のＴＩＲ伝播光線７５６ａを示す。第２の入射結合格子７３５－２は、第２の光線７５３ａを第２のＴＩＲ伝播光線７５６ａとして光ガイド７１４内に結合してよい。第２の光線７５３ｂの対応するＴＩＲ伝播光線は、図７Ａには示されていない。第１のＴＩＲ伝播光７５６の初期偏光（例えば、右周りの円偏光）は、例えば、図３に示される偏光補正フィルム３３０と同様の１つまたは複数の偏光補正フィルムによって、ＴＩＲを通って出射結合格子７４５－２に向かって光ガイド７１４の内部を伝播するときに維持されてよい。出射結合格子７４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光７５６（例えば、ＬＨＣＰ光）を回折を介して、眼２６０に向かって伝播する第２の出力光７５８（例えば、ＬＨＣＰ光）として光ガイド７１４から外に結合するように構成されてもよい。図７Ｂに示される実施形態では、第２の出力光７５８は、第２の出力光線７５８ａおよび７５８ｂによって境界付けられてもよい。いくつかの実施形態では、第２の出力光７５８は、第２の出力ＦＯＶに対応してもよい。いくつかの実施形態では、第２の出力ＦＯＶは、第２の入力光７５４の完全な所定のＦＯＶよりも大きくてもよい。

【0167】

図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、第１の出射結合格子７４５－１は、第１のＴＩＲ伝播光線７５５ａを、第１の出力光線７５７ａとして第１の出力角度で光ガイド７１２から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の入射結合格子７３５－１は、第１の光線７５３ｂを光ガイド７１２内に結合するように構成されてよく、第１の出射結合格子７４５－１は、第１の光線７５３ｂを第１の出力光線７５７ｂとして光ガイド７１２から外に結合するように構成されてよい。第１の出力ＦＯＶは、第１の出力光線７５７ａおよび７５７ｂによって境界付けられた角度領域に対応してよい。いくつかの実施形態では、第２の出射結合格子７４５－２は、第２のＴＩＲ伝播光線７５６ａを、第２の出力光線７５８ａとして第２の出力角度で光ガイド７１４から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第２の入射結合格子７３５－１は、第２の光線７５４ｂを光ガイド７１２内に結合するように構成されてよく、第２の出射結合格子７４５－２は、第２の光線７５４ｂを第２の出力光線７５８ｂとして光ガイド７１４から外に結合するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線７５７ａの第１の出力角度および第２の出力光線７５８ａの第２の出力角度は、同じ絶対値および反対の符号、例えば反対の出力角度＋θおよび－θを有してよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線７５７ａの第１の出力角度および第２の出力光線７５８ａの第２の出力角度は、異なる絶対値および反対の符号（例えば、＋θ１および－θ２であり、θ１およびθ２は異なる値を有する）を有してもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光線７５７ｂおよび第２の出力光線７５８ｂは、互いに実質的に重なり合ってもよい。したがって、光ガイド表示アセンブリ７００によって提供されるＦＯＶは、アセンブリに含まれる光ガイドが同じまたは同様の屈折率を有する材料を基にして製造される場合、従来の光ガイド表示アセンブリと比較して（例えば、２倍）拡大または拡張されてよい。代替的または追加的に、従来の光ガイド表示アセンブリと比較して、より低い屈折率を有する材料に基づいて製造された光ガイド７１２および７１４を使用して、開示された光ガイド表示アセンブリ７００によって同じまたは同様のＦＯＶが提供されてもよい。

【0168】

図７Ａおよび図７Ｂに示される実施形態では、第１の入射結合格子７３５－１、光ガイド７１２、および第１の出射結合格子７４５－１は、光ガイド表示アセンブリ７００のアイボックスに第１の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第２の入射結合格子７３５－２、光ガイド７１４、および第２の出射結合格子７４５－２は、光ガイド表示アセンブリ７００のアイボックスに第２の出力ＦＯＶを提供するように構成されてよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１のＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、光ガイド表示アセンブリ７００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、光ガイド表示アセンブリ７００の入力側において光源７２０によって放射された画像光７５０の所定のＦＯＶよりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１のＴＩＲ伝播光７５５は、第１の入力光７５３の第１の入力ＦＯＶよりも小さい第１の中間ＦＯＶに対応してもよく、第２のＴＩＲ伝播光７５６は、第２の入力光７５４の第２の入力ＦＯＶよりも小さい第２の中間ＦＯＶに対応してもよい。光ガイド表示アセンブリ７００の出力側における第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の中間ＦＯＶと第２の中間ＦＯＶとの組み合わせよりも大きくてよい。

【0169】

いくつかの実施形態では、図７Ａに示されるように、第２の偏光スイッチ７３０が、光ガイドスタック７１０（例えば、光ガイド７１４）と眼２６０との間に配置されてもよい。第２の偏光スイッチ７３０は、第１の偏光スイッチ７２３の一実施形態であってもよい（またはそれと同様であってもよい）。いくつかの実施形態では、第２の偏光スイッチ７３０は、第１の偏光スイッチ７２３と同期されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光スイッチ７３０および第１の偏光スイッチ７２３は、動作状態を同期させるために、すなわち、同じサブフレーム（例えば、第１のサブフレームおよび第２のサブフレームのうちの一方）中に切り替え状態または非切り替え状態の両方で動作するために、コントローラ７１５によって制御されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光スイッチ７３０は、第１の偏光スイッチ７２３と同期されなくてもよい。例えば、第２の偏光スイッチ７３０および第１の偏光スイッチ７２３は、同じサブフレーム中に異なる動作状態で動作するようにコントローラ７１５によって制御されてもよい。例えば、第２の偏光スイッチ７３０および第１の偏光スイッチ７２３は、異なるサブフレームの間は切り替え状態で動作し、異なるサブフレームの間は非切り替え状態で動作するようにコントローラ７１５によって制御されてもよい。

【0170】

第２の偏光スイッチ７３０を、第１のサブフレームおよび第２のサブフレームの一方の間は切り替え状態で動作し、第１のサブフレームおよび第２のサブフレームの他方の間は非切り替え状態で動作するように制御することにより、眼２６０は同じ偏光を有する２つの出力光を受信することができる。例えば、最初のサブフレームの間、第２の偏光スイッチ７３０は、非切り替え状態で動作するようにコントローラ７１５によって制御されてもよく、それにより、光７５７の偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を維持し、偏光（例えば、ＲＨＣＰ光）を変化させることなく光７５７を光７５７’として眼２６０に透過させてよい。第２のサブフレームの間、第２の偏光スイッチ７３０は、切り替え状態で動作するようにコントローラ７１５によって制御されてもよく、それにより、光７５８（例えば、ＬＨＣＰ光）の掌性を反対の掌性に切り替え、偏光の掌性が変更された（例えば、ＲＨＣＰ光）光７５８’として光７５８を眼２６０に透過させてよい。したがって、眼２６０は、異なるサブフレームで同じ偏光を有する２つの出力光７５７’および７５８’を受け取ることができる。第１の偏光スイッチ７２３および第２の偏光スイッチ７３０を制御することに加えて、コントローラ７１５は、光源アセンブリ７０５などの光ガイド表示アセンブリ７００に含まれる様々な他の要素を制御してもよい。

【0171】

例示を目的として、図２Ａ～図７Ｂは、光源アセンブリと、眼が、光ガイドまたは光ガイドスタックの反対側に位置することを示している。図示されていないが、いくつかの実施形態では、光源アセンブリと、眼は、光ガイドまたは光ガイドスタックの同じ側に配置されてもよい。様々な実施形態において図示または説明された光ガイドまたは光ガイドスタックおよび光ガイドまたは光ガイドスタックの特徴は、組み合わされてもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子および出射結合格子のすべては、同じタイプの偏光選択格子、例えば透過型ＰＶＨ格子または反射型ＰＶＨ格子であってもよい。いくつかの実施形態では、入射結合格子および出射結合格子は、異なるタイプの偏光選択格子を含むことができ、例えば、入射結合格子または出射結合格子の少なくとも１つは、残りの格子とは異なるタイプの格子であってもよい。例えば、図３に示される実施形態では、入射結合格子（３３５－１および３３５－２）および出射結合格子（３４５－１および３４５－２）のうちの少なくとも一方は透過型ＰＶＨ格子であってもよく、残りの格子は反射型ＰＶＨ格子であってもよい。図４に示される実施形態では、入射結合格子（４３５－１および４３５－２）および出射結合格子（４４５－１および４４５－２）のうちの少なくとも一方は反射型ＰＶＨ格子であってもよく、残りの格子は透過型ＰＶＨ格子であってもよい。例えば、図５に示される実施形態では、入射結合格子（５３５－１および５３５－２）および出射結合格子（５４５－１および５４５－２）のうちの少なくとも一方は透過型ＰＶＨ格子であってもよく、残りの格子は反射型ＰＶＨ格子であってもよい。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示される実施形態では、入射結合格子（６３５－１および６３５－２）および出射結合格子（６４５－１および６４５－２）のうちの少なくとも一方は透過型ＰＶＨ格子であってもよく、残りの格子は反射型ＰＶＨ格子であってもよい。例えば、図７Ａおよび図７Ｂに示される実施形態では、入射結合格子（７３５－１および７３５－２）および出射結合格子（７４５－１および７４５－２）のうちの少なくとも一方は透過型ＰＶＨ格子であってもよく、残りの格子は反射型ＰＶＨ格子であってもよい。

【0172】

いくつかの実施形態では、入射結合格子のグループおよび出射結合格子のグループは、同じ方法で（例えば、光ガイドに並んで配置されるか、または積み重ねられる）、または異なる方法で配置されてもよい。入射結合格子のグループは、出射結合格子と同じ側に配置されていてもよいし、出射結合格子のグループが配置されている側とは異なる側に配置されていてもよい。例えば、図３に示される実施形態では、入射結合格子のグループ（３３５－１および３３５－２）および出射結合格子のグループ（３４５－１および３４５－２）の一方は、光ガイド３１０に並んで配置されてもよく、他方のグループは、光ガイド３１０に積み重ねられてもよい。例えば、図４に示される実施形態では、入射結合格子のグループ（４３５－１および４３５－２）および出射結合格子のグループ（４４５－１および４４５－２）の一方は、光ガイド４１０に並んで配置されてもよく、他方のグループは、光ガイド４１０に積み重ねられてもよい。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示される実施形態では、入射結合格子のグループ（６３５－１および６３５－２）および出射結合格子のグループ（６４５－１および６４５－２）の一方は、光ガイド６１０に並んで配置されてもよく、他方のグループは、光ガイド６１０に積み重ねられてもよい。

【0173】

いくつかの実施形態では、ＦＯＶの２つの異なる部分をそれぞれ送達するための２つの光ガイドを含む図５に示される光ガイド表示アセンブリ５００と同様に、図４に示される光ガイド表示アセンブリ４００は、ＦＯＶの２つの異なる部分をそれぞれ送達するための２つの光ガイドを含んでもよい。いくつかの実施形態では、図６Ａおよび図６Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ６００は、ＦＯＶの２つの異なる部分をそれぞれ送達するための２つの光ガイドを含んでもよい。いくつかの実施形態では、図７Ａおよび図７Ｂに示される光ガイド表示アセンブリ７００は、各々が完全なＦＯＶに対応する２つの光を時系列的に送達するための１つの光ガイドを含んでもよい。

【0174】

図に示す実施形態のすべては、ＦＯＶ拡張の原理を説明するための例として、１Ｄ ＦＯＶ拡張を提供するように構成された光ガイド表示アセンブリを示している。２Ｄ ＦＯＶ拡張を達成するために、光ガイド表示アセンブリは、追加の格子を含んでもよい。追加の格子は、ＦＯＶ拡張の方向がｘ軸方向（図示の拡張方向に垂直なｙ軸方向）であり得ることを除いて、図示される格子と同様の機能を実行し得る。

【0175】

例えば、図３に示される光ガイド表示アセンブリでは、２Ｄ ＦＯＶ拡張を提供するために、２つの追加の出射結合格子が、第１の表面３１０－１で出射結合格子３４５－１および３４５－２と積み重ねられてもよい。いくつかの実施形態では、２つの追加の出射結合格子が互いに積み重ねられ、第１の表面３１０－１で出射結合格子３４５－１および３４５－２のスタックと並んで配置されてもよい。いくつかの実施形態では、２つの追加の出射結合格子が互いに積み重ねられ、第２の表面３１０－２に（２つの出射結合格子３４５－１および３４５－２のスタックに対向して）配置されてもよい。

【0176】

例えば、図４に示される光ガイド表示アセンブリでは、２Ｄ ＦＯＶ拡張を提供するために、２つの追加の出射結合格子が、２つの出射結合格子４４５－１および４４５－２と積み重ねられてもよい。いくつかの実施形態では、２つの追加の出射結合格子が互いに積み重ねられ、（２つの出射結合格子４４５－１および４４５－２のスタックに対向して）第１の表面４１０－１に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、２つの追加の出射結合格子が互いに積み重ねられ、出射結合格子４４５－１および４４５－２のスタックと並んで配置されてもよい。いくつかの実施形態では、２つの追加の出射結合格子が第１の表面４１０－１に並んで配置されてもよい。いくつかの実施形態では、２つの追加の出射結合格子が、出射結合格子４４５－１および４４５－４のスタックと第２の表面４１０－２に並んで配置されてもよい。

【0177】

図５に示される光ガイド表示アセンブリでは、２Ｄ ＦＯＶ拡張を提供するために、追加の出射結合格子が含まれてもよい。追加の出射結合格子は、様々な構成で既存の出射結合格子と組み合わせることができる。例示的な構成を以下に列挙する。構成の他の変形例も使用することができる。いくつかの実施形態では、追加の出射結合格子が出射結合格子５４５－１と積み重ねられてもよく、追加の出射結合格子が出射結合格子５４５－２と積み重ねられてもよい。いくつかの実施形態では、追加の出射結合格子が、出射結合格子５４５－１に対向する第２の表面５１２－２に配置されてもよく、追加の出射結合格子が、出射結合格子５４５－２に対向する第２の表面５１４－２に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、追加の出射結合格子が出射結合格子５４５－１と並んで配置されてもよく、追加の出射結合格子が第２の表面５１４－２と並んで配置されてもよい。

【0178】

図６Ａおよび図６Ｂに示される光ガイド表示アセンブリでは、２Ｄ ＦＯＶ拡張を提供するために、追加の出射結合格子が含まれてもよい。追加の出射結合格子は、図３に示される光ガイド表示アセンブリに基づく２Ｄ ＦＯＶ拡張に関連して上述したものと同様の様々な構成で既存の出射結合格子と組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、追加の偏光変換要素が含まれてもよい。

【0179】

図７Ａおよび図７Ｂに示される光ガイド表示アセンブリでは、２Ｄ ＦＯＶ拡張を提供するために、追加の出射結合格子が含まれてもよい。追加の出射結合格子は、図５に示される光ガイド表示アセンブリに基づく２Ｄ ＦＯＶ拡張に関連して上述したものと同様の様々な構成で既存の出射結合格子と組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、追加の偏光変換要素が含まれてもよい。

【0180】

図８は、本開示の一実施形態による、拡張ＦＯＶを提供するための方法８００を示すフローチャートである。方法８００は、第１の偏光および第１の入力ＦＯＶを有する第１の光を第１の内部全反射（「ＴＩＲ」）伝播光として１つまたは複数の光ガイド内に結合すること（ステップ８１０）を含んでよい。例えば、第１の入射結合要素は、第１の光を第１のＴＩＲ伝播光として１つまたは複数の光ガイド内に結合してよい。方法８００はまた、第２の偏光および第２の入力ＦＯＶを有する第２の光を第２のＴＩＲ伝播光として１つまたは複数の光ガイド内に結合すること（ステップ８２０）を含んでよい。例えば、第２の入射結合要素は、第２の光を第２のＴＩＲ伝播光として１つまたは複数の光ガイドに結合してよい。第１の偏光および第２の偏光は、直交偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の光ガイドは、第１の入射結合要素（例えば、第１の入射結合格子）、第２の入射結合要素（例えば、第２の入射結合格子）、および１つまたは複数の出射結合要素（例えば、出射結合格子）と結合された単一の光ガイドを含んでもよい。入射結合格子は、第１の光および第２の光を回折を介して光ガイド内に結合するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の光ガイドは、それぞれが１つまたは複数の入射結合格子および１つまたは複数の出射結合格子と結合された、２つ以上の光ガイド（光ガイドスタックを形成する）を含んでもよい。第１の光は、第１の光ガイドに結合された１つまたは複数の入射結合格子を介して第１の光ガイドに結合されてもよい。第２の光は、第２の光ガイドに結合された１つまたは複数の入射結合格子を介して第２の光ガイドに結合されてもよい。第１の光および第２の光は、同じサブフレーム中（例えば、同時に）または異なるサブフレーム中（例えば、時系列的に）に１つまたは複数の光ガイド内に結合されてもよい。

【0181】

方法８００はまた、第１のＴＩＲ伝播光を第１の出力ＦＯＶに対応する第１の出力光として１つまたは複数の光ガイドから外に結合すること（ステップ８３０）を含んでもよい。例えば、第１の出射結合要素は、第１のＴＩＲ伝播光を第１の出力ＦＯＶに対応する第１の出力光として１つまたは複数の光ガイドから外に結合してよい。方法８００はまた、第２のＴＩＲ伝播光を第２の出力ＦＯＶに対応する第２の出力光として１つまたは複数の光ガイドから外に結合すること（ステップ８４０）を含んでもよい。例えば、１つまたは複数の光ガイドに結合された１つまたは複数の出射結合格子は、第１のＴＩＲ伝播光および第２のＴＩＲ伝播光を回折を介して、第１の出力ＦＯＶに対応する第１の出力光および第２の出力ＦＯＶに対応する第２の出力光として１つまたは複数の光ガイドから外に結合してよい。入射結合要素および出射結合要素は、偏光選択性であってよい。例えば、入射結合要素および出射結合要素は、反射型ＰＶＨ格子または透過型ＰＶＨ格子を含んでもよい。したがって、異なる偏光（例えば、直交偏光）の光は、異なる入射結合格子を介して光ガイド内に結合され、異なる出射結合格子を介して異なる方向に光ガイドから外に結合されてよい。第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重ならなくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶは、実質的に重なり合わない連続したＦＯＶ（例えば、０°～＋５０°、０°～－５０°）であってもよい。第１の出力ＦＯＶと第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、第１の出力ＦＯＶおよび第２の出力ＦＯＶの各々よりも実質的に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の出力光の第１の出力ＦＯＶと第２の出力光の第２の出力ＦＯＶとの組み合わせは、１つまたは複数の光ガイド内に結合された第１の光の第１の入力ＦＯＶおよび第２の光の第２の入力ＦＯＶよりも実質的に大きくてもよい。

【0182】

方法８００は、他の追加のステップまたは他の追加のプロセスを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、方法８００は、第１の偏光を有する第１の光を生成することを含んでもよい。例えば、開示された光源アセンブリは、第１の偏光を有する第１の光を生成してよく、第１の光を第１の入射結合要素に向けて出力してよく、入射結合要素は、第１の光を１つまたは複数の光ガイドに結合し得る。方法８００はまた、第２の偏光を有する第２の光を生成することを含んでもよい。例えば、開示された光源アセンブリは、第２の偏光を有する第２の光を生成してよく、第２の光を第２の光を１つまたは複数の光ガイド内に結合し得る第２の入射結合要素に出力してよい。第２の偏光は、第１の偏光と直交してもよい。いくつかの実施形態では、第１の光および第２の光の各々は、光源アセンブリによって生成された画像光の所定のＦＯＶの異なる部分に対応してよい。いくつかの実施形態では、第１の光および第２の光の各々は、実質的に全体の（例えば、完全な）所定のＦＯＶに対応してよい。いくつかの実施形態では、方法８００は、第１の光および第２の光を生成するようにコントローラによって光源アセンブリを制御することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、方法８００は、同じサブフレーム中に（例えば、同時に）第１の光および第２の光を生成するようにコントローラによって光源アセンブリを制御することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、方法８００は、表示フレームの２つの連続するサブフレームにおいて時系列的に第１の光および第２の光を生成するように、コントローラによって光源アセンブリを制御することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の光および第２の光が同じサブフレーム中に生成されるとき、第１の光および第２の光は、同じサブフレーム中に１つまたは複数の光ガイド内に結合されてもよく、第１のＴＩＲ伝播光および第２のＴＩＲ伝播光は、同じサブフレーム中に１つまたは複数の光ガイドから外結合されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の光および第２の光が２つの連続するサブフレーム、例えば第１のサブフレームおよび第２のサブフレーム中に生成されるとき、第１の光は第１のサブフレーム中に１つまたは複数の光ガイド内に結合されてもよく、第１のＴＩＲ伝播光は第１のサブフレーム中に１つまたは複数の光ガイドから外に結合されてもよい。第２の光は、第２のサブフレーム中に１つまたは複数の光ガイド内に結合されてもよく、第２のＴＩＲ伝播光は、第２のサブフレーム中に１つまたは複数の光ガイドから外に結合されてもよい。

【0183】

この説明のいくつかの部分は、情報に対する動作のアルゴリズムおよび記号表現に関して本開示の実施形態を説明する場合がある。これらの動作は、機能的、計算的、または論理的に説明されているが、コンピュータプログラムまたは同等の電気回路、マイクロコードなどによって実施されてもよい。さらに、一般性を失うことなく、これらの動作の配置をモジュールとして参照することが時には便利であることも証明されている。記載された動作およびそれらに関連するモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組み合わせで具現化されてもよい。

【0184】

本明細書に記載されたステップ、動作、またはプロセスのいずれも、単独で、または他のデバイスと組み合わせて、１つまたは複数のハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールで実行または実施されてよい。一実施形態では、ソフトウェアモジュールは、記載されたステップ、動作、またはプロセスのいずれか、またはそのすべてを実行するためにコンピュータプロセッサによって実行することができるコンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品で実装される。いくつかの実施形態では、ハードウェアモジュールは、デバイス、システム、光学素子、コントローラ、電気回路、論理ゲートなどのハードウェア構成要素を含んでよい。

【0185】

本開示の実施形態はまた、本明細書の動作を実行するための装置に関してよい。この装置は、特定の目的のために特別に構成されてもよく、および／またはそれは、コンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成される汎用コンピューティングデバイスを含んでもよい。そのようなコンピュータプログラムは、非一時的で有形のコンピュータ可読記憶媒体、またはコンピュータシステムバスに結合され得る電子命令を記憶するのに適した任意の種類の媒体に記憶されてもよい。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、プログラムコードを記憶することができる任意の媒体、例えば、磁気ディスク、光ディスク、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、またはランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（「ＥＰＲＯＭ」）、電気的に消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、レジスタ、ハードディスク、ソリッドステート・ディスク・ドライブ、スマート・メディア・カード（「ＳＭＣ」）、セキュアデジタルカード（「ＳＤ」）、フラッシュカードなどであってもよい。さらに、本明細書に記載された任意のコンピューティングシステムは、単一のプロセッサを含んでもよく、またはコンピューティング能力を高めるために複数のプロセッサを採用してもよい。プロセッサは、中央処理装置（「ＣＰＵ」）、グラフィックス処理装置（「ＧＰＵ」）、またはデータを処理し、および／またはデータに基づいて計算を実行するように構成された任意の処理装置であってもよい。プロセッサは、ソフトウェア構成要素とハードウェア構成要素の両方を含み得る。例えば、プロセッサは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルロジックデバイス（「ＰＬＤ」）、またはそれらの任意の組み合わせなどのハードウェアコンポーネントを含み得る。ＰＬＤは、複合プログラマブルロジックデバイス（「ＣＰＬＤ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）などであり得る。

【0186】

本開示の実施形態はまた、本明細書に記載される計算プロセスによって生成される製品に関してもよい。そのような製品は、計算プロセスから生じる情報を含んでよく、この場合、情報は、非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体に記憶され、本明細書に記載されるコンピュータプログラム製品または他のデータの組み合わせの任意の実施形態を含んでもよい。

【0187】

さらに、図面に示された実施形態が単一の要素を示す場合、図面には示されていないが本開示の範囲内にある実施形態または別の実施形態は、複数のそのような要素を含む場合があることが理解される。同様に、図面に示された実施形態が複数のそのような要素を示す場合、図面には示されていないが本開示の範囲内にある実施形態または別の実施形態は、１つのそのような要素のみを含んでもよいことを理解されたい。図面に示された要素の数は、例示のみを目的としており、実施形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、特に明記しない限り、図面に示される実施形態は相互に排他的ではなく、任意の適切な方法で組み合わされてもよい。例えば、１つの図／実施形態に示されているが別の図／実施形態には示されていない要素は、それにもかかわらず、他の図／実施形態に含まれる場合がある。１つまたは複数の光学層、フィルム、プレート、または要素を含む本明細書に開示される任意の光学デバイスにおいて、図に示される層、フィルム、プレート、または要素の数は、例示のみを目的としている。依然として本開示の範囲内にある、図に示されていない他の実施形態では、同じまたは異なる図／実施形態に示されている同じまたは異なる層、フィルム、プレート、または要素は、スタックを形成するために様々な方法で組み合わされてもよい、繰り返されてもよい。

【0188】

例示的な実装形態を示すために、様々な実施形態が説明されてきた。開示された実施形態に基づいて、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な他の変更、修正、再配置、および置換を行うことができる。よって、上記の実施形態を参照して本開示を詳細に説明してきたが、本開示は上記の実施形態に限定されるものではない。本開示は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の同等の形態で具体化されてもよい。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲に定義される。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【国際調査報告】