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特表2024-503684複合インカップリング回折光学素子を有する画像光ガイド
(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】2024-01-26
(54)【発明の名称】複合インカップリング回折光学素子を有する画像光ガイド
(51)【国際特許分類】
G02B 27/02 20060101AFI20240119BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20240119BHJP
【ＦＩ】
G02B27/02 Z
G02B5/18
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023542714
(86)(22)【出願日】2022-01-21
(85)【翻訳文提出日】2023-07-27
(86)【国際出願番号】 US2022013329
(87)【国際公開番号】W WO2022159716
(87)【国際公開日】2022-07-28
(31)【優先権主張番号】63/140,432
(32)【優先日】2021-01-22
(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】516201548
【氏名又は名称】ビュージックス コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】Ｖｕｚｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
(74)【代理人】
【識別番号】110003340
【氏名又は名称】弁理士法人湧泉特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シュルツ， ロバート， ジェイ．
【テーマコード（参考）】
2H199
2H249
【Ｆターム（参考）】
2H199CA50
2H199CA66
2H199CA68
2H199CA84
2H249AA02
2H249AA06
2H249AA50
2H249AA51
2H249AA60
2H249AA62
2H249AA65
2H249AA66
(57)【要約】
その長さに沿って画像担持光ビームを伝搬するように動作可能な基体を含む、虚像を伝達するための画像光ガイド。インカップリング回折光学素子は、基体に沿って形成され、角度をコードした形態で、画像担持光ビームを、画像源から基体内へと回折するように動作可能である。アウトカップリング回折光学素子は、基体に沿って形成され、アウトカップリング回折光学素子は、画像担持光ビームを、角度をデコードした形態で基体から回折するように動作可能である。インカップリング回折光学素子は、三つの複数の周期インカップリング回折構造を有し、アウトカップリング回折光学素子は、少なくとも二つの複数の周期アウトカップリング回折構造を有する。二つの複数の周期アウトカップリング回折構造は、三つの複数の周期インカップリング回折構造のうちの二つと平行である。
【選択図】図３Ａ
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
虚像を伝達するための画像光ガイドであって、その長さに沿って画像担持光ビームを伝搬するように動作可能な基体と、
前記基体に沿って形成されるインカップリング回折光学素子であって、前記インカップリング回折光学素子が、前記画像担持光ビームを、角度をコードした形態で前記基体内へと回折するように動作可能である、インカップリング回折光学素子と、
前記基体に沿って形成されるアウトカップリング回折光学素子であって、前記アウトカップリング回折光学素子が、前記画像担持光ビームを、角度をデコードした形態で前記基体から回折するように動作可能である、アウトカップリング回折光学素子と、を備え、
前記インカップリング回折光学素子が、第一、第二、および第三の複数の周期インカップリング回折構造を含み、
前記アウトカップリング回折光学素子が、前記第二および第三の複数の周期インカップリング回折構造と平行に配置される、第一および第二の複数の周期アウトカップリング回折構造を含む、虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項2】
前記インカップリング回折光学素子が、第一の格子ベクトル、第二の格子ベクトル、および第三の格子ベクトルを画定する、請求項１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項3】
前記アウトカップリング回折光学素子が、第四の格子ベクトルおよび第五の格子ベクトルを画定し、前記第一および第二の複数の周期アウトカップリング回折構造が、前記第二および第三の複数の周期インカップリング回折構造の周期性と同等の周期性を有する、請求項２に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項4】
前記アウトカップリング回折光学素子が、前記第一の格子ベクトルの経路内に位置する、請求項２に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項5】
前記アウトカップリング回折光学素子の一部分が、前記インカップリング回折光学素子の少なくとも部分的に周りに位置し、弓状空間が、前記インカップリング回折光学素子と前記アウトカップリング回折光学素子との間に位置し、前記弓状空間がいかなる周期回折構造も含まない、請求項１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項6】
請求項１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイドであって、前記インカップリング回折光学素子と前記アウトカップリング回折光学素子との間の光路に位置する中間回折光学素子であって、
前記第三の複数の周期インカップリング回折構造と平行に配向された第一の複数の周期中間回折構造と、
前記第二の複数の周期インカップリング回折構造と平行に配向された第二の複数の周期中間回折構造と、をさらに備える、中間回折光学素子と、を備え、
前記中間回折光学素子の一部分が、前記インカップリング回折光学素子の少なくとも部分的に周りに位置し、
弓状空間が、前記インカップリング回折光学素子と前記中間回折光学素子との間に位置し、前記弓状空間が、いかなる周期回折構造も含まない、虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項7】
第二の空間が、前記中間回折光学素子と前記アウトカップリング回折光学素子との間に位置し、前記第二の空間がいかなる周期回折構造も含まない、請求項６に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項8】
前記基体が積み重ねられた画像光ガイドアセンブリの第一の基体であり、その長さに沿って画像担持光ビームを伝搬するように動作可能な第二の基体が、前記第一の基体と結合され、前記第一および第二の基体が、多色画像光ガイドアセンブリを形成する単色光チャネルを含む、請求項１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項9】
前記第二の複数の周期インカップリング回折構造のそれぞれの周期インカップリング回折構造が、前記第一の複数の周期インカップリング回折構造のそれぞれの周期インカップリング回折構造に対して６０度に位置する、請求項１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項10】
前記第一および第二の複数の周期インカップリング回折構造のそれぞれの周期インカップリング回折構造が、前記周期アウトカップリング回折構造のそれぞれの周期アウトカップリング回折構造よりも大きな奥行きを有する、請求項９に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項11】
虚像を伝達するための画像光ガイドであって、その長さに沿って画像担持光ビームを伝搬するように動作可能な基体と、
前記基体に沿って形成されるインカップリング回折光学素子であって、前記インカップリング回折光学素子が、前記画像担持光ビームを、角度をコードした形態で前記基体内に回折するように動作可能であり、前記インカップリング回折光学素子が、第一の複数の周期インカップリング回折構造と、第二の複数の周期インカップリング回折構造と、を備える、インカップリング回折光学素子と、
前記基体に沿って形成されるアウトカップリング回折光学素子であって、前記アウトカップリング回折光学素子が、前記基体からの前記画像担持光ビームを、角度をデコードした形態で回折するように動作可能であり、前記アウトカップリング回折光学素子が、前記第一の複数の周期インカップリング回折構造と同等の周期性を有する第一の複数の周期アウトカップリング回折構造を備え、前記第二の複数の周期インカップリング回折構造と同等の周期性を有する第二の複数の周期アウトカップリング回折構造と、を備える、アウトカップリング回折光学素子と、
前記インカップリング回折光学素子と前記アウトカップリング回折光学素子との間の第一の光路内に位置する第一の中間回折光学素子であって、前記第一の中間回折光学素子が、前記第二の複数の周期インカップリング回折構造およびアウトカップリング回折構造と平行に配向された第一の複数の周期中間回折構造を備える、第一の中間回折光学素子と、
前記インカップリング回折光学素子と前記アウトカップリング回折光学素子との間の第二の光路に位置する第二の中間回折光学素子であって、前記第二の中間回折光学素子が、前記第一の複数の周期インカップリング回折構造およびアウトカップリング回折構造と平行に配向された第二の複数の周期中間回折構造を備える、第二の中間回折光学素子と、
前記第一の中間回折光学素子の一部分が、前記インカップリング回折光学素子の少なくとも部分的に周りに位置し、
前記第二の中間回折光学素子の一部分が、前記インカップリング回折光学素子の少なくとも部分的に周りに位置する、虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項12】
弓状空間が、前記インカップリング回折光学素子と前記第一の中間回折光学素子および前記第二の中間回折光学素子との間に位置し、前記弓状空間がいかなる周期回折構造も含まない、請求項１１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項13】
前記インカップリング回折光学素子に入射する画像担持光の一部分が、前記第一および第二の中間回折光学素子の間の前記アウトカップリング回折光学素子に向かって伝搬する、請求項１１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項14】
前記第二の複数の周期インカップリング回折構造が、前記第一の複数の周期インカップリング回折構造と交差する、請求項１１に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【請求項15】
前記第一の複数の周期アウトカップリング回折構造が、前記第二の複数の周期アウトカップリング回折構造と交差する、請求項１４に記載の虚像を伝達するための画像光ガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して電子表示装置に関し、より具体的には、画像担持光をビューアに伝達するための回折光学素子を有する画像光ガイドを利用する表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）および虚像ニアアイディスプレイは、軍事、商業、産業、消防、エンターテイメント用途など、幅広い用途のために開発されている。これらの用途の多くでは、ＨＭＤユーザーの視野にある現実世界の画像の上に視覚的に重ね合わせることのできる虚像を形成することに価値がある。光学画像光ガイドは、虚像をビューアの瞳孔に向けて、この重ね合わせ機能を可能にするために、狭い空間でビューアに画像担持光を伝達することができる。
【0003】
従来の画像光ガイドの配置は、ニアアイディスプレイ光学素子のかさばり、重量、および全体コストの大幅な減少をもたらしてきたが、さらなる改善が必要である。一部の例では、アイボックスのサイズは制限され、ＨＭＤ設計は動きや装置配置の許容度の制限を余儀なくされている。さらに、光は視野に不均一に分布することが多く、視野の中心内でのより高いレベルの光、そして視野の外周内でのより低いレベルの光などの、ホットスポットにつながる場合がある。従来的な画像光ガイドの配置における別の困難は、導波路内のビーム管理機能に関する。例えば、ビーム拡張機能および配光機能は、導波路のサイズ、ならびにそれらの製造コストや複雑さを増大させる可能性がある。
【発明の概要】
【0004】
第一の例示的な実施形態では、虚像を伝達するための画像光ガイドは、その長さに沿って画像担持光ビームを伝搬するように動作可能な基体を含む。インカップリング回折光学素子は、基体に沿って形成され、画像担持光ビームを、角度をコードした形態で基体内に回折するように動作可能である。アウトカップリング回折光学素子は、基体に沿って形成され、アウトカップリング回折光学素子は、基体からの画像担持光ビームを、角度をデコードした形態で回折するように動作可能である。インカップリング回折光学素子は、三つの複数の周期回折構造を有し、アウトカップリング回折光学素子は、少なくとも二つの複数の周期回折構造を有する。アウトカップリング回折光学素子の二つの複数の周期回折構造は、インカップリング回折光学素子の三つの複数のうちの二つの周期回折構造と平行している。
【図面の簡単な説明】
【0005】
添付図面は、本明細書の一部として本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される図面は、本開示の主題の実施形態を示し、本開示の選択された原理および教示を例示するものである。しかしながら、図面は、本開示の主題のすべての可能な実施を例示するものではなく、本開示の範囲をいかなる方法でも制限することを意図するものではない。
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明は、相反する内容が明示的に特定されない限り、様々な代替的な配向およびステップ配列を想定しうることが理解されるべきである。当然のことながら、添付図面に図示され、以下の明細書に記述される特定のアセンブリおよびシステムは、本明細書に定義される発明概念についての単に例示的な実施形態である。したがって、開示された実施形態に関連する特定の次元、方向、またはその他の物理的特徴は、別途明示的に記載されない限り、限定するものとはみなされない。また、当てはまらない場合もあるが、本明細書に記載する様々な実施形態における同様の要素は、本明細書の本項内で同様の参照番号を用いて一般的に言及されてもよい。
【0008】
本明細書で使用される場合、「第一の」、「第二の」などの用語は、必ずしも任意の順序関係、連続的関係、または優先順位関係を示すものではなく、別段の指定がない限り、単に一つの要素または要素の集合を別の要素とより明確に区別するために使用される。
【0009】
本明細書で使用される場合、「例示的な」という用語は、「実施例」を示すことを意図しており、任意の好ましいまたは理想的な実施形態を示唆することは意図していない。
【0010】
本明細書で使用される場合、「ビューア」、「オペレータ」、「観察者」および「ユーザー」という用語は等価物とみなされ、画像光ガイドを有する装置を着用する、または画像光ガイドを有する装置を使用して画像を見る人物または機械を指す。
【0011】
本明細書で使用される場合、「集合、組（ｓｅｔ）」という用語は、初等数学において、要素の集まり（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）、すなわち集合の構成要素（ｍｅｍｂｅｒｓ ｏｆ ａ ｓｅｔ）という概念が広く理解されているように、空ではない集合を指す。別段の明示的な記載がない限り、「部分集合」という用語は、本明細書では、空ではない適切な部分集合、すなわち、一つ以上の構成要素を持つ、より大きな集合の部分集合を指す。集合Ｓについては、部分集合は、完全な集合Ｓを含んでもよい。ただし、集合Ｓの「適切な部分集合」は、厳密に集合Ｓに含まれ、集合Ｓの少なくとも一つの構成要素を除外する。
【0012】
本明細書で使用される場合、光学の文脈における「結合」、「結合」という用語は、光が一つの光媒体または装置から別の光媒体または装置へと移動する接続を指す。
【0013】
本明細書で使用される場合、「ビーム拡張」という用語は、一つ以上の方向に射出瞳拡張を提供するために、光学素子との複数の遭遇を介してビームの複製を意味することが意図される。同様に、本明細書で使用される場合、ビームまたはビームの一部分を「拡張する」ことは、一つ以上の方向に出口瞳孔拡張を提供するために、光学素子との複数の遭遇を介してビームの複製を意味することが意図される。
【0014】
ＨＭＤなどの光学システムは、虚像を生成することができる。実像を形成する方法とは異なり、虚像は表示面上には形成されない。すなわち、表示面が虚像の知覚される位置に位置付けられた場合、いかなる画像もその表面上には形成されない。虚像には、拡張現実の表示に特有の多数の利点がある。例えば、虚像の見かけのサイズは、表示面のサイズまたは位置によって制限されない。さらに、虚像のソースオブジェクトは小さくてもよい。例えば、拡大鏡がオブジェクトの虚像を提供する。実画像を投影するシステムと比較して、ある程度離れた距離にあるように見える虚像を形成することによって、より現実的な視聴体験を提供することができる。虚像を提供することは、実像を投影する際に必要な画面アーチファクトを補正する必要性も排除する。
【0015】
画像光ガイドは、プロジェクターなどの光源からの画像担持光を利用して、虚像を表示してもよい。例えば、平行かつ比較的角度をコードした、プロジェクターからの光ビームは、インカップリング回折光学素子などの入力結合によって平面導波路内に結合され、これは平面導波路の表面上に取り付けるか形成することができ、または導波路内に埋没させることができる。こうした回折光学素子は、回折格子、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）として、または他の既知の方法で形成され得る。例えば、回折格子は、表面レリーフによって形成され得る。導波路に沿って伝搬した後、回折された光は、アウトカップリング回折光学素子などの類似の出力カップリングによって導波路から再び向けられることができ、これは虚像の一つの次元に沿って瞳孔拡張を提供するように配置され得る。さらに、回転格子は、導波路上／内に位置付けられ、虚像の直交寸法で瞳孔拡張を提供することができる。導波路から出力される画像担持光は、ビューアに拡張されたアイボックスを提供する。
【0016】
図１に示すように、画像光ガイド１０は、平面平行面１２、１４を有する平面導波路２２を備えてもよい。導波路２２は、例えば、平面平行な前面１２および背面１４を有する、光学ガラスまたはプラスチックから作製され得る、透明な基体Ｓを含む。この例では、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、背面１４上に配置される。インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、画像担持光ＷＩを平面導波路２２内へと結合するように動作可能な反射型回折格子である。しかしながら、インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、別の方法としては、ボリュームホログラム、もしくは他のホログラフィック回折素子、または入射画像担持光ＷＩに対して回折を提供する他のタイプの光学構成要素であり得る。インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、平面導波路２２の前面１２または背面１４上に位置してもよく、少なくとも部分的に、画像担持光ＷＩが平面導波路２２に近づく方向に応じて、透過型光学素子または反射型光学素子であってもよい。
【0017】
ニアアイディスプレイシステムの一部として使用される場合、インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、現実、仮想、またはハイブリッドの画像源１８からの画像担持光ＷＩを、平面導波路２２の基体Ｓ内へと結合する。任意の実像または画像寸法は、最初に、インカップリング回折光学素子ＩＤＯへの提示のために、画像内の異なる位置をコードする重なり合う角度関連ビームのアレイに変換される。典型的には、角度関連ビームの一つを形成する各束内の光線は平行に延在するが、角度関連ビームは、画像の線寸法に対応する二つの角度寸法によって画定され得る角度を通して、互いに比較的傾斜している。
【0018】
画像担持光ＷＩは（一般に第一の回折順序を通して）回折され、それによって、平面平行な前面１２および背面１４からの全内部反射（「ＴＩＲ」）によって、平面導波路２２の長さ寸法Ｘに沿ってさらに伝搬するための角度をコードした画像担持光ビームＷＧとして、インカップリング回折光学素子ＩＤＯによって平面導波路２２内へと方向転換される。ＴＩＲによって設定された境界に沿って、角度関連ビームの概してより凝縮された範囲内へと回折されるが、画像担持光ＷＧは、インカップリング回折光学素子ＩＤＯのパラメータから導出可能な角度をコードした形態で画像情報を保存する。アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、コードされた画像担持光ＷＧを受信し、画像担持光ＷＧを、平面導波路２２から、画像担持光ＷＯとして、アイボックスＥと呼ばれる空間の領域に向かって（一般的に第一の回折順序によっても）回折し、その中で、ビューアの目によって透過された虚像を見ることができる。一般に、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、画像担持光ＷＯの出力された角度関連ビーム間の画像担持光ＷＩの元の角度関係を復元するために、インカップリング回折光学素子ＩＤＯに関して対称的に設計される。しかしながら、虚像を見ることができるアイボックスＥに投入される角度関連ビーム間の重なり合いの一次元を増大させるために、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、平面導波路２２の限定された厚さＴと共に配置されて、画像担持光ＷＧに複数回遭遇し、それぞれの遭遇において画像担持光ＷＧの一部分のみを回折する。アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの長さに沿った複数回の遭遇は、画像担持光ＷＯの角度関連ビームのそれぞれの一次元を拡大し（すなわち、ビーム拡張）、それによってビームが重なり合うアイボックスＥの一次元を拡張するという効果を有する。拡張されたアイボックスＥは、虚像を見るためのビューアの目の位置に対する感度を低下させる。アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの実施形態は、元の視野点の位置の角度関係を修正して、有限の集束距離で出力虚像を生成することができる。
【0019】
上述のように、単一の次元に沿った屈折率の変化を有するアウトカップリング回折光学素子は、アウトカップリング回折光学素子との遭遇間で導波路に沿って伝搬方向に個々の角度関連ビームを複製することによって、アイボックスの一次元を拡張することができる。さらに、第二の次元に沿った屈折率の変化を有するアウトカップリング回折光学素子は、アイボックスの第二の次元を拡張し、アイボックスの二次元拡張を提供することができる。アウトカップリング回折光学素子の第一の次元に沿った屈折率の変化は、望ましい一次回折を通して、それぞれの遭遇時に各ビームのエネルギーの一部を導波路から回折するように配置されてもよく、一方、ビームのエネルギーの別の部分は、ゼロ次回折を通して、元の方向にさらに伝搬するために保存される。アウトカップリング回折光学素子の第二の次元に沿った屈折率の変化は、望ましい一次回折を通して、それぞれの遭遇時に各ビームのエネルギーの一部を、ビームの元の伝搬方向に対して角度付けた方向へと回折するように配置されてもよく、一方、ビームのエネルギーの別の部分は、ゼロ次回折を通して、元の方向にさらに伝搬するために保存される。
【0020】
アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、平面導波路２２の背面１４上に配置された透過型回折格子として示されている。しかしながら、インカップリング回折光学素子ＩＤＯと同様に、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、平面導波路２２の前面１２または背面１４上に位置し、少なくとも部分的に、画像担持光ＷＧが平面導波路２２を出ることが意図される方向に依存して、透過型または反射型の組み合わせであってもよい。
【0021】
図２に示すように、画像光ガイド１０は、二次元で、すなわち、意図される画像のｘ軸およびｙ軸の両方に沿って、アイボックスＥを拡張するために配置されてもよい。ビーム拡張の第二の次元を達成するために、格子ベクトルｋ０を有するインカップリング回折光学素子ＩＤＯは、画像担持光ＷＩの一部分を、格子ベクトルｋ１を有する中間光学素子ＴＯに向かって回折するように配向され、これは、画像担持光ＷＧの一部分を、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯに向かって反射モードで回折するように配向される。中間光学素子ＴＯは、本明細書では回転格子または回転光学素子とも呼ばれ得る。一実施形態では、中間光学素子ＴＯは、表面レリーフ格子である。別の実施形態では、中間光学素子ＴＯはホログラフィック光学素子である。画像担持光ＷＧの一部分のみが、中間光学素子ＴＯとの複数回の遭遇のそれぞれによって回折され、それによって、画像担持光ＷＧの角度関連ビームのそれぞれを一つ以上の次元で複製し、一つ以上の次元で瞳孔拡張を提供する。中間光学素子はまた、または代わりに、導波路２２内を移動する画像担持光ビームＷＧの少なくとも一部分の伝搬方向に回転してもよい。中間光学素子ＴＯは、第二の次元でアイボックスＥを長軸方向に拡張するために、画像担持光ＷＧを、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯに向けて方向転換させた後に、画像担持光ＷＯとして平面導波路２２を出る。描写された格子ベクトルｋ０、ｋ１、ｋ２などの格子ベクトルは、回折光学素子の回折特徴（例えば、溝、線、または定規）に対して垂直な方向に延在し、回折光学素子ＩＤＯ、ＴＯ、ＯＤＯの周期またはピッチｄ（すなわち、溝間の中心距離）に対して逆の度合いを有する。インカップリング回折光学素子ＩＤＯ、中間光学素子ＴＯ、およびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、それぞれ異なる周期またはピッチｄを有してもよい。中間光学素子ＴＯは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＵＳ ２０２１／０２１５９４１ Ａ１に記載されるようなリフレクタアレイを含んでもよい。
【0022】
図２に示すように、インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、プロジェクターなどの画像源１８によって生成される画像内の個々の画素または等価の位置に対応する、一連の角度関連ビームを含む、入射画像担持光ＷＩを受け取る。虚像を発生させるための角度をコードしたビームの全範囲を生成するように動作可能な画像源１８は、集光光学素子と組み合わせた実際のディスプレイ、ビームの角度をより直接的に設定するためのビームスキャナー、またはスキャナーで使用される一次元の実際のディスプレイなどの組み合わせであってもよいが、これらに限定されない。画像光ガイド１０は、中間光学素子ＴＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの両方により画像担持光ＷＧの複数回の遭遇を異なる配向で提供することによって、画像の二次元で一連の拡張された角度関連ビームを出力する。平面導波路２２の元の配向では、中間光学素子ＴＯは、ｙ軸方向にビーム拡張を提供し、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、ｘ軸方向に類似するビーム拡張を提供する。回折光学素子ＩＤＯ、ＯＤＯ、ＴＯの反射特性およびそれぞれの周期ｄは、それぞれの格子ベクトルの配向と共に、画像担持光ＷＯとして画像光ガイド１０から出力される画像担持光ＷＩの角度関連ビーム間の意図される関係を維持しながら、二次元での射出瞳拡張を提供する。
【0023】
画像光ガイド１０への画像担持光ＷＩ入力は、インカップリング回折光学素子ＩＤＯによって異なる一連の角度関連ビームにコードされるが、画像を再構成するために必要な情報は、インカップリング回折光学素子ＩＤＯの体系的な効果を説明することによって保存される。インカップリング回折光学素子ＩＤＯとアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯとの間の中間位置に位置する中間光学素子ＴＯは、典型的には、画像担持光ＷＧのエンコーディングにいかなる有意な変化も誘導しないように配置される。アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、典型的には、例えば、同じ周期を共有する回折特徴を含めて、インカップリング回折光学素子ＩＤＯに対して対称的に配置される。同様に、中間光学素子ＴＯの周期は、典型的には、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの共通周期とも合致する。図２に示すように、中間光学素子ＴＯの格子ベクトルｋ１は、他の格子ベクトルｋ０、ｋ２に対して４５度で配向されてもよい（すべて無向線セグメントとして）。しかしながら、一実施形態では、中間光学素子ＴＯの格子ベクトルｋ１は、画像担持光ＷＧが１２０度回転されるような方法で、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの格子ベクトルｋ０、ｋ２に対して６０度で配向される。中間光学素子ＴＯの格子ベクトルｋ１を、インカップリング回折光学素子ＩＤＯの格子ベクトルｋ０およびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの格子ベクトルｋ２に対して６０度で配向することによって、格子ベクトルｋ０、ｋ２もまた、互いに対して６０度で配向される（繰り返しになるが、無向線セグメントとみなされる）。中間光学素子ＴＯ、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの共通ピッチを格子ベクトルの大きさの根拠として、３つの格子ベクトルｋ０、ｋ１、ｋ２（有向線セグメントとして）は、正三角形を形成し、合計はゼロベクトルの大きさであり、これにより、色分散を含めた望ましくない収差を生じさせ得る非対称効果を回避する。
【0024】
平面導波路２２内に回折される画像担持光ＷＩは、インカップリング回折光学素子ＩＤＯが格子、ホログラム、プリズム、ミラー、または何らかの他の機構を使用するかどうかに関係なく、インカップリング回折光学素子ＩＤＯによって効果的にコードされる。インカップリング回折光学素子ＩＤＯで起こる光の反射、屈折、および／または回折は、それに応じて、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯによってデコードされ、ビューアに提示される虚像を再形成しなければならない。インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯとの間の中間位置に配置された中間光学素子ＴＯは、典型的には、コードされた光にいかなる変化も誘導しないように設計および配向される。アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、アイボックスＥを満たすように拡張された角度関連ビームのその元の形態または所望の形態に画像担持光ＷＧをデコードする。
【0025】
任意の対称性が、中間光学素子ＴＯとインカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯとの間で維持されているかどうか、または、画像担持光ＷＩの角度関連ビームのコード化に対する変化が、平面導波路２２、中間光学素子ＴＯ、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯに沿って行われるかどうかは関連しており、その結果、平面導波路２２から出力される画像担持光ＷＯは、意図される虚像を生成するための画像担持光ＷＩの本来の形態または所望の形態を保持するか、別の方法で維持する。
【0026】
アルファベットのＲは、アイボックスＥに目を置くビューアに見える虚像の配向を表す。示されるように、表される虚像の文字Ｒの配向は、画像担持光ＷＩによってコードされる文字Ｒの配向と一致する。ｘ－ｙ平面に対する入射画像担持光ＷＩのｚ軸または角度配向の周りでの回転の変化は、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯからの出射光の回転または角度配向の対応する対称的な変化を引き起こす。画像配向の態様から、中間光学素子ＴＯは、典型的には、光学リレーのタイプとして作用し、画像の一つの軸に沿って（例えば、ｙ軸に沿って）、画像担持光ＷＧの角度をコードしたビームの拡張を提供する。アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、画像担持光ＷＩによってコードされる虚像の元の配向を維持しながら、画像の別の軸に沿って（例えば、ｘ軸に沿って）、画像担持光ＷＧの角度をコードしたビームをさらに拡張する。図２に示すように、中間光学素子ＴＯは、平面導波路２２の前面または背面上に配置された傾斜形または正方形の格子であってもよい。別の方法として、中間光学素子ＴＯは、ブレーズド格子であってもよい。
【0027】
本開示は、改善された回折効率および出力開口にわたる画像担持光の出力強度を有する画像光ガイドを提供する。より具体的には、本開示は、特に、複合インカップリング回折光学素子および複合アウトカップリング回折光学素子を有し、画像担持光ビームを二次元で拡大して、拡張された画像担持光ビームをアイボックスに向かって出力するように動作可能な導波路を提供する。
【0028】
図３Ａに示すように、一実施形態では、画像光ガイド１００は、画像光ガイド１００の第一の表面１０２上／中に形成されたインカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯを有してもよい。別の方法として、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの一方または両方は、第一の表面１０２の反対側に位置する画像光ガイド１００の第二の表面上／中に形成され得る。一実施形態では、インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、複数の組の周期回折構造を含む。例えば、インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、ｙ軸と平行な第一の組の周期インカップリング線形格子構造１０４と、第一の組の周期線形格子構造１０４に対して６０度回転／オフセットされた第二の組の周期インカップリング線形格子構造１０６と、第一の組の周期インカップリング線形格子構造１０４に対して－６０度回転／オフセットされた第三の組の周期インカップリング線形格子構造１０８と、を備えてもよい。第一の組の周期インカップリング回折構造１０４は、周期回折構造１０４に対して垂直に延在する格子ベクトルｋ１を有する。第二の組の周期インカップリング回折構造１０６および第三の組の周期インカップリング回折構造１０８は、周期インカップリング回折構造１０６、１０８に対してそれぞれ垂直に延在する、第二の格子ベクトルｋ２および第三の格子ベクトルｋ３を有する。一実施形態では、第一の組の周期インカップリング回折構造１０４は、第二の組の周期インカップリング回折構造１０６および第三の組の周期インカップリング回折構造１０８とは異なる周期性を有する。
【0029】
一実施形態では、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２を含む。第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２は、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯからの画像担持光を拡張して出力するように動作可能な複合回折光学素子を形成する。一実施形態では、第一および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２は、回折格子（例えば、線形定規）を含み、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０の回折格子は、第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２の回折格子と交差する。図３Ａに示すように、一実施形態では、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０は、第二の組の周期インカップリング回折構造１０６と平行であり、第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２は、第三の組の周期インカップリング回折構造１０８と平行である。第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０はまた、第二の組の周期インカップリング回折構造１０６と同じ周期性を有してもよく、第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２は、第三の組の周期インカップリング回折構造１０８と同じ周期性を有してもよい。一実施形態では、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、長手方向軸１１４にわたる左右対称性を有する。
【0030】
第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２は、周期回折構造１１０、１１２に対してそれぞれ垂直に延在する、第四の格子ベクトルｋ４および第五の格子ベクトルｋ５を有する。一実施形態では、格子ベクトルｋ４は、インカップリング格子ベクトルｋ１およびｘ軸から６０度オフセットされ、格子ベクトルｋ５は、インカップリング格子ベクトルｋ１およびｘ軸から－６０度オフセットされる。
【0031】
動作中、第一の周期インカップリング回折構造１０４、第二の周期インカップリング回折構造１０６、および第三の組の周期インカップリング回折構造１０８に入射する画像担持光ビームの少なくとも一部分は回折され、ＴＩＲおよび／または回折反射によって画像光ガイド１００内でさらに伝搬するために、画像担持光ＷＧとして画像光ガイド１００内に誘導される。本開示の実施形態のうちの一つ以上の特性を示すために、画像光ガイド１００は、特に、特に別段の記載がない限り、その上への入射時にインカップリング回折光学素子ＩＤＯの平面に対して垂直に配置される画像担持光ＷＩのビームの一つ以上の部分の光路に関して、以下に記載される。しかしながら、当業者であれば、これらの記載は限定的なものではなく、インカップリング回折光学素子ＩＤＯ上に入射する画像担持光ＷＩは、システムが最適化される任意の角度で配置され得ることを認識するであろう。
【0032】
例えば、画像担持光ＷＩのビームの中心線が、インカップリング回折光学素子ＩＤＯに垂直に沿ってインカップリング回折光学素子ＩＤＯに入射する場合、画像担持光ＷＩの一部分が、第一の組の周期インカップリング回折構造１０４、第二の組の周期インカップリング回折構造１０６、および第三の組の周期インカップリング回折構造１０８のそれぞれに入射する。この例では、画像担持光ＷＩの部分は、第一の格子ベクトルｋ１、第二の格子ベクトルｋ２、および第三の格子ベクトルｋ３の方向に対して平行に、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯに向かって配向される。第二の組の周期インカップリング回折構造１０６および第三の組の周期インカップリング回折構造１０８は、画像担持光の部分を、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの外側領域（ｙ軸方向）に向ける。インカップリング回折光学素子ＩＤＯに入射する画像担持光の部分を、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの外側領域（ｙ軸方向）に向けることにより、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの中心（ｙ軸方向）からアウトカップリングされた画像担持光の強度が減少する。この構成により、アイボックス内のいわゆるホットスポットが減少または排除される。
【0033】
図３Ｂの詳細図に示すように、一実施形態では、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、周期回折構造１１３に対して垂直に延在する第六の格子ベクトルｋ６を有する、第三の組の周期アウトカップリング回折構造１１３を含む。格子ベクトルｋ６は、インカップリング格子ベクトルｋ１およびｘ軸と平行である。第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０、第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２、および第三の組の周期アウトカップリング回折構造１１３は、第一の組の周期インカップリング回折構造１０４によってインカップリングされる画像担持光の少なくとも一部分の対称性を維持するように構成される。例えば、第三の組の周期アウトカップリング回折構造１１３のピッチは、第一の組の周期インカップリング回折構造１０４のピッチに対して概して相補的である。一実施形態では、第三の組の周期アウトカップリング回折構造１１３は、第一集合の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２と比較して第三の組の周期アウトカップリング回折構造１１３の回折効率を減少させるために、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２よりも浅い奥行きで形成される。この構成は、第三の組の周期アウトカップリング回折構造１１３の突出を減少させ、それによってアウトカップリングされた画像担持光ＷＧを減少させて、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの外縁へのｙ軸方向の配光を増加させる。
【0034】
図３Ａを再び参照すると、一実施形態では、第六の格子ベクトルｋ６は、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２によって黙示的に画定される。黙示的に説明された第三の組の周期アウトカップリング回折構造を有するアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは減少するが、ｙ軸方向におけるアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの外縁への配光を増加させるために、これらの黙示的な回折構造からアウトカップリングされた画像担持光ＷＧを排除しない。一実施形態では、周期アウトカップリング回折構造１１０、１１２が線形格子またはホログラフィック回折構造である場合、第一の格子ベクトルｋ１の方向に沿って伝搬する画像担持光ＷＧの少なくとも一部分は、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０または第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２の一つ以上の回折構造への入射を介して、画像光ガイド１００から回折される。例えば、第一の格子ベクトルｋ１の方向に沿って伝搬する画像担持光の少なくとも一部分は、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２が一致する位置で、入射時にアウトカップリングされる。
【0035】
図３Ａを引き続き参照すると、一実施形態では、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの一部分１１６は、インカップリング回折光学素子ＩＤＯの周りを包む。言い換えれば、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの部分１１６は、その平面に垂直なインカップリング回折光学素子ＩＤＯに入射する画像担持光のビームが回折され、画像担持光ＷＧの一部分が、第二の格子ベクトルｋ２および第三の格子ベクトルｋ３に対して平行に向けられ、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの部分１１６に入射するように、少なくとも部分的にインカップリング回折光学素子ＩＤＯの周りに延在する。図３Ａに示すように、一実施形態では、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯおよびインカップリング回折光学素子ＩＤＯは、空間１１８によってｘ軸およびｙ軸方向に横方向に分離される。空間１１８は弓状であってもよく、いかなる周期回折構造も含まない。
【0036】
一実施形態では、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯにおける周期回折構造１０６、１０８、１１０、１１２の奥行きは同じである。別の実施形態では、周期回折構造１０４、１０６、１０８、１１０、１１２の奥行きは、選択された回折順序の効率を増加させるように変化する。例えば、第二の組の周期インカップリング回折構造１０６および第三の組の周期インカップリング回折構造１０８は、第一の組の周期インカップリング回折構造１０４、および第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２よりも大きな奥行きを有してもよい。
【0037】
図４Ａに示すように、一実施形態では、画像光ガイド１００は、画像光ガイド１００の第一の表面１０２上／中に形成される中間回折光学素子ＴＤＯを含んでもよい。別の方法として、中間回折光学素子ＴＤＯは、第一の表面１０２の反対側に位置する画像光ガイド１００の第二の表面上／中に形成されてもよい。中間回折光学素子ＴＤＯは、インカップリング回折光学素子ＩＤＯとアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯとの間の画像担持光ＷＧの経路に位置する。中間回折光学素子ＴＤＯおよびインカップリング回折光学素子ＩＤＯは、空間１１８によってｘ軸およびｙ軸方向に横方向に分離される。中間回折光学素子ＴＤＯの一部分１１６’は、インカップリング回折光学素子ＩＤＯの周りを包む。言い換えれば、中間回折光学素子ＴＤＯの部分１１６’は、第二の格子ベクトルｋ２および第三の格子ベクトルｋ３に概して平行に向けられた画像担持光ＷＧの部分が、中間回折光学素子ＴＤＯの部分１１６’上に入射するように、インカップリング回折光学素子ＩＤＯの周りで少なくとも部分的に延在する。
【0038】
図４Ａを引き続き参照すると、中間回折光学素子ＴＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、第二の空間１２０によってｘ軸方向に横方向に分離される。中間回折光学素子ＴＤＯは、第一の組の周期中間回折構造１２２および第二の組の周期中間回折構造１２４を含む。一実施形態では、第一の組の周期中間回折構造１２２および第二の組の周期中間回折構造１２４は、第一の組の周期アウトカップリング回折構造１１０および第二の組の周期アウトカップリング回折構造１１２と同じ配向、周期性、および対称性を有する。一実施形態では、第一の組の周期中間回折構造１２２および第二の組の周期中間回折構造１２４の格子ベクトルｋ７、ｋ８は、格子ベクトルｋ４、ｋ５と大きさおよび方向が等しい。別の実施形態では、第一の組の周期中間回折構造１２２および第二の組の周期中間回折構造１２４の格子ベクトルｋ７、ｋ８は、格子ベクトルｋ４、ｋ５と大きさおよび方向が異なる。中間回折光学素子ＴＤＯの一つの利点は、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯの位置決めにおけるより大きな自由度である。
【0039】
第一の組の周期中間回折構造１２２および第二の組の周期中間回折構造１２４に入射する画像担持光の一部分は、画像光ガイド１００からアウトカップリングされてもよい。しかしながら、中間回折光学素子ＴＤＯでアウトカップリングされるこの画像担持光は、アイボックスの外側であり、したがって、虚像の形成に影響を与えない。
【0040】
図４Ｂに示すように、一実施形態では、インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、二つの複数の周期回折構造１０６、１０８を含む。例えば、インカップリング回折光学素子ＩＤＯは、ｘ軸に対して３０度未満の角度（例えば、２５度）で回転／オフセットされた第一の組の周期線形格子構造１０６、およびｘ軸に対して－３０度未満の角度（例えば、－２５度）で回転／オフセットされた第二の組の周期線形格子構造１０８を含んでもよい。第一の組の周期インカップリング格子構造１０６および第二の組の周期インカップリング格子構造１０８は交差する。第一の組の周期インカップリング回折構造１０６は、第一の周期を含み、第二の組の周期インカップリング回折構造１０８は、第二の周期を含む。一実施形態では、第二の周期は、第一の周期と等しい。第一の組の周期インカップリング回折構造１０６は、第一の格子ベクトルｋ２を画定し、第二の組の周期インカップリング回折構造１０８は、第二の格子ベクトルｋ３を画定する。
【0041】
画像光ガイド１００は、インカップリングされた画像担持光ＷＧの一部分の経路内に少なくとも部分的に位置する第一の中間回折光学素子ＴＤＯ１を含む。一実施形態では、画像担持光が、概してその平面に垂直なインカップリング回折光学素子ＩＤＯに入射する場合、第一の中間回折光学素子ＴＤＯ１は、概して第一の格子ベクトルｋ２と平行に伝搬する画像担持光の経路内に少なくとも部分的に位置する。第一の中間回折光学素子ＴＤＯ１の部分１１６Ａは、第一の格子ベクトルｋ２に概して平行に回折された画像担持光が、第一の中間回折光学素子ＴＤＯ１の部分１１６Ａ上に入射するように、インカップリング回折光学素子ＩＤＯの周りで少なくとも部分的に延在する。画像光ガイド１００はまた、インカップリングされた画像担持光ＷＧの一部分の経路内に少なくとも部分的に位置する第二の中間回折光学素子ＴＤＯ２を含む。一実施形態では、画像担持光が、概してその平面に垂直なインカップリング回折光学素子ＩＤＯに入射する場合、第二の中間回折光学素子ＴＤＯ２は、概して第二の格子ベクトルｋ３と平行に伝搬する画像担持光の経路内に少なくとも部分的に位置する。第二の中間回折光学素子ＴＤＯ２の部分１１６Ｂは、第二の格子ベクトルｋ３に概して平行に回折された画像担持光が、第二の中間回折光学素子ＴＤＯ２の部分１１６Ｂ上に入射するように、インカップリング回折光学素子ＩＤＯの周りで少なくとも部分的に延在する。
【0042】
図５に示すように、画像光ガイド２００は、画像光ガイド２００の第一の表面２０２上／中に形成されたインカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯを有してもよい。インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、ｙ軸方向に対して６０度回転／オフセットされた第一の組の周期線形格子構造２０６、およびｙ軸方向に対して－６０度回転／オフセットされた第二の組の周期線形格子構造２０８を有する、単一の連続回折パターンとして構成されてもよい。一実施形態では、インカップリング回折光学素子ＩＤＯを含む、第一の組の周期線形格子構造２０６および第二の組の周期線形格子構造２０８の奥行きは、アウトカップリング回折光学素子ＯＤＯを含む周期線形格子構造２０６、２０８よりも大きな奥行きを有する。回折格子を含む回折光学素子では、格子の奥行きを増加させることで回折効率が改善する。
【0043】
本開示の実施形態では、周期構造は、直線回折特徴、円形ポスト、または楕円形ポストであってもよいが、これらに限定されない。例えば、図６は、円形ポスト３０２を含む回折特徴を有する複合回折パターン３００を示す。画像光ガイド１００、２００のインカップリング回折光学素子ＩＤＯおよびアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、同様に構成されてもよい。
【0044】
当業者であれば、図４Ａ～６に示される回折パターンの一つ以上の実施形態において、インカップリング回折光学素子ＩＤＯおよび／またはアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯは、第三の組の周期回折構造１０４、１１３を含み、第三の組の周期回折構造は、図３Ａに関して上述するように黙示的であってもよい。
【0045】
図７に示すように、一実施形態では、積み重ねられた画像光ガイドアセンブリ４００は、第二の画像光ガイド４０４と結合された第一の画像光ガイド４０２を含む。第一の画像光ガイド４０２および第二の画像光ガイド４０４はそれぞれ、上記で説明される画像光ガイド１００、２００のうちの一つであってもよい。画像光ガイド４０２、４０４は、機械的に結合された別個の基体Ｓ１、Ｓ２上に形成される。例えば、画像光ガイド４０２、４０４は、接着剤を介して結合されてもよい。一実施形態では、積み重ねられた画像光ガイドアセンブリ４００は、二つの別個の有色チャネルを提供する。図７に示すように、第一の画像光ガイド４０２は、赤色光用の赤色チャネルＣＲ（例えば、６３０～６６０ｎｍ範囲）を有し、第二の画像光ガイド４０４は、青色光Ｂ用の青色チャネルＣＢ（例えば、４４０～４７０ｎｍ範囲）を有する。一実施形態では、第一の画像光ガイド４０２と第二の画像光ガイド４０４は概して、多色画像光ガイドアセンブリ４００を形成する単色プレートである。
【0046】
積み重ねられた画像光ガイドアセンブリ４００に入射するプロジェクター１８からの青色光は、第一の画像光ガイド４０２のインカップリング回折光学素子ＩＤＯ１を透過し、第二の画像光ガイド４０４のインカップリング回折光学素子ＩＤＯ２で回折される。次いで、回折された青色光は、ＴＩＲを介して第二の画像光ガイド基体Ｓ２を通して伝達され、第二の画像光ガイド４０４のアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯ２に向けられる。積み重ねられた画像光ガイドアセンブリ４００に入射するプロジェクター１８からの赤色光は、第一の画像光ガイド４０２のインカップリング回折光学素子ＩＤＯ１で回折される。次いで、回折された赤色光は、ＴＩＲを介して第一の画像光ガイド基体Ｓ１を通して伝達され、第一の画像光ガイド４０２のアウトカップリング回折光学素子ＯＤＯ１に向けられる。
【0047】
図８の斜視図は、本開示の一つ以上の画像光ガイドを使用した拡張現実表示のための表示システム６０を示す。表示システム６０は、右眼用の画像光ガイド６６Ｒを有する右眼光学システム６４Ｒを有するＨＭＤとして示されている。表示システム６０は、ピコプロジェクターまたは類似の装置などの画像源１８を含み、画像を生成するために通電可能である。一実施形態では、表示システム６０は、一つ以上の画像光ガイドおよび第二の画像源を含む左眼用光学システムを含む。生成される画像は、３Ｄ表示のための立体視可能な一対の画像とすることができる。表示システム６０によって形成される虚像は、画像光ガイド６６Ｒを通してビューアにより観察される現実世界の情景コンテンツ上に重ね合わされるか、またはオーバーレイされるように見えることができる。情景コンテンツの閲覧のためのＨＭＤのフレームへの一つ以上のカメラの取り付けまたはビューアの視線追跡など、拡張現実可視化技術分野の当業者であれば精通している追加的な構成要素を提供することもできる。
【0048】
本明細書に記載される実施形態の一つ以上の特徴を組み合わせて、図示されていない追加の実施形態を作製してもよい。様々な実施形態を上記で詳細に説明しているが、それらは、限定的なものではなく例示目的で提示されていると理解されるべきである。その範囲、精神、または本質的な特徴から逸脱することなく、本開示の主題が他の特定の形態、変形、および修正で具現化され得ることが、関連技術の当業者には明らかであろう。したがって、上述した実施形態は、すべての点において例示として考慮されるべきであり、限定的なものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、その均等物の意味および範囲内にあるすべての変更がその中に包含されることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】