特表 2024-538324 導波路の二重バウンスを最小限に抑えるシステムおよび方法

(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】2024-10-18

(54)【発明の名称】導波路の二重バウンスを最小限に抑えるシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/14 20060101AFI20241010BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20241010BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

G02B27/14

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525979

(86)(22)【出願日】2022-08-04

(85)【翻訳文提出日】2024-05-01

(86)【国際出願番号】 US2022039407

(87)【国際公開番号】W WO2023033984

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】17/464,240

(32)【優先日】2021-09-01

(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】502208397

【氏名又は名称】グーグル エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｇｏｏｇｌｅ ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】１６００ Ａｍｐｈｉｔｈｅａｔｒｅ Ｐａｒｋｗａｙ ９４０４３ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アデマ，ダニエル

【テーマコード（参考）】

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H199CA02

2H199CA12

2H199CA29

2H199CA30

2H199CA34

2H199CA42

2H199CA53

2H199CA66

2H199CA67

2H199CA82

2H199CA84

2H199CA92

2H199CA94

(57)【要約】

異なる波長の光ビームを放射するように構成されたレーザダイオード［４１８］を備えた光学エンジン［２０２］と、反射光ビームのエッジが、他の反射面から反射された他の光ビームに共通の接線［５０２］上に位置するように、レーザダイオードの１つから光ビームの１つを受け取り、受け取った光ビームを反射するように各々が構成された反射面［５０４］を有するビーム結合器［２２４］と、を備えたレーザ投影システム［２００］における二重バウンス効果やバウンス分離間隔効果の事例などの回折角効果を低減するシステムおよび方法。レーザ投影システムは、結合光ビームを受け取るための入力結合器［２１２］であって、入力結合器のエッジは、複数の光ビームのエッジが整列する接線に対応する、入力結合器［２１２］、を有する導波路［２０５］を含むヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に実装することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光ビームを放射するように構成された複数のレーザダイオードを備える光学エンジンと、
前記複数のレーザーダイオードのうちの１つからの前記複数の光ビームのうちの１つを受け取るように各々が構成された複数の反射面を有し、前記複数の反射面は、反射光ビームのエッジを前記複数の反射面のうちの他の反射面から反射された前記複数の光ビームに共通する接線上に位置するように、受け取った光ビームを反射する、ビーム結合器と、を備える、レーザ投影システム。

【請求項2】

前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する、請求項１に記載のレーザ投影システム。

【請求項3】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項２に記載のレーザ投影システム。

【請求項4】

前記複数の反射面は、前記ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている、請求項１または請求項２に記載のレーザ投影システム。

【請求項5】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の位置は、前記複数の光ビームの各々のエッジを接線上に位置合わせすることに基づく、請求項４に記載のレーザ投影システム。

【請求項6】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の間の間隔は、前記複数の光ビームの各々のエッジを接線上に位置合わせすることに基づく、請求項４または請求項５に記載のレーザ投影システム。

【請求項7】

前記接線は、前記レーザ投影システムに関連付けられた導波路の入力結合器のエッジに対応する、請求項５に記載のレーザ投影システム。

【請求項8】

複数のレーザダイオードと、内部に配置された複数の反射面を有するビーム結合器とを備え、前記複数の反射面の各々が、前記複数のレーザダイオードのうちの１つから投影される光ビームを受け取るように位置決めされるレーザ投影システムにおける、
前記複数のレーザダイオードから複数の光ビームを投影することと、
前記複数の光ビームの各々のエッジが接線上に位置合わせされるように、前記複数の反射面から前記複数の光ビームを反射することによって結合光ビームを生成することと、を含む、方法。

【請求項9】

前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項８または請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記複数の反射面は、前記ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている、請求項８～請求項１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々は、前記複数の反射面の各々によって反射された前記光ビームの各々のエッジが、前記複数の反射面のうちの異なる反射面から反射された他の前記複数の光ビームのうちの１つのエッジに共通する接線上に位置合わせされるように位置決めされる、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記複数の反射面の各々によって反射された前記光ビームの各々のエッジが、前記複数の反射面のうちの異なる反射面から反射された他の前記複数の光ビームのうちの１つのエッジに共通する接線上に位置合わせされるように、前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の間隔をあけることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記接線は、前記レーザ投影システムに関連付けられた導波路の入力結合器のエッジに対応する、請求項８～請求項１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

複数の光ビームを放射するように構成された複数のレーザダイオードを備える光学エンジンと、
複数の反射面を有し、前記複数の光ビームの各々のエッジが接線上に位置合わせされるように、前記複数の反射面から前記複数の光ビームを反射することによって結合光ビームを生成するように構成された、ビーム結合器と、
を含む、レーザ投影システムと、
前記結合光ビームを受け取るための入力結合器を有し、前記入力結合器のエッジは、前記複数の光ビームの前記エッジが整列する前記接線に対応する、導波路と、を備えた、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）。

【請求項17】

前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する、請求項１６に記載のＨＭＤ。

【請求項18】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項１６または請求項１７に記載のＨＭＤ。

【請求項19】

前記複数の反射面は、前記ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている、請求項１６～請求項１８のいずれか１項に記載のＨＭＤ。

【請求項20】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の位置および前記複数の反射面の各々の間の間隔は、接線上で前記複数の光ビームの各々のエッジを整列させることに基づく、請求項１６～請求項１９のいずれか１項に記載のＨＭＤ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

背景
光学の分野では、結合器は、２つの光源、例えば、結合器の外側からの環境光と、導波路を介して結合器に向けられるマイクロディスプレイから送信される光と、を組み合わせる光学装置である。光結合器は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：head-mounted display）またはニアアイディスプレイとも呼ばれることがあるウェアラブルヘッドアップディスプレイ（ＷＨＵＤ：wearable heads up display）で使用され、これにより、ユーザは、コンピュータで生成されたコンテンツ（テキスト、画像、またはビデオコンテンツなど）を、ＷＨＵＤを通して見えるユーザの環境に重ねて見ることができ、拡張現実（ＡＲ：augmented reality）または複合現実（ＭＲ：mixed reality）として知られるものを作成できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

ＷＨＵＤ内でマイクロディスプレイからユーザの目に光を送信するには、一般に複数の反射、屈折、回折、および／または偏光の変化を伴い、その結果、光の一部が途中で導波路の外に向けられたり、主経路から逸脱したりする可能性があり、したがって、光が意図した目的地（つまり、ユーザの目）に到達しないため、事実上「失われる」ことになる。この光の損失により、ＷＨＵＤの効率が低下し、ユーザが見る画像に例えば不均一な明るさや不均一な色などの収差が発生する可能性がある。

【0003】

添付の図面を参照することによって、本開示がよりよく理解され、その多くの特徴および利点が当業者に明らかになり得る。異なる図面での同じ参照記号の使用は、類似または同一の項目を示す。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】いくつかの実施形態による、ユーザの目に向かって画像を投影するように構成されたレーザ投影システムを含む例示的な表示システムを示す図である。

【図2】いくつかの実施形態による、図１のレーザ投影システムのブロック図を示す図である。

【図3】いくつかの実施形態による、図２のレーザ投影システムの導波路内の光の伝播の一例を示す図である。

【図4】いくつかの実施形態による、光リレーが成形反射リレーを含む、図２のレーザ投影システムの例示的な実施形態を示す図である。

【図5】いくつかの実施形態による、光学エンジンおよびビーム結合器が接線上にレーザ光のビームを整列させるように構成された、図４のレーザ投影システムの一部を示す図である。

【図6】いくつかの実施形態による、図６のＷＨＵＤまたは図１の表示システムなどのＷＨＵＤの一部の部分的に透明な斜視図を示す図である。

【図7】いくつかの実施形態による、図４のレーザ投影システムの配置例を含む、ＷＨＵＤの一部の部分的に透明な斜視図を示す図である。

【図8】いくつかの実施形態による、図２の光学エンジンおよび導波路などの光学エンジンから導波路に提供される非同心結合光ビームの断面例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

詳細な説明
従来のＷＨＵＤでは、マイクロディスプレイからの視覚コンテンツを表す光は、光が、光の全反射（ＴＩＲ：total internal reflection）が発生する臨界角より大きい入射角で導波路の境界に入射するように特定の角度で光を透過または反射する入力結合器によって導波路に向けられる。その後、光は複数回のＴＩＲを介して導波路の内部容積に沿って伝播し、光を導波路の外へ、通常は画像または一連の画像として見られるようにユーザの目のほうに向けられるように設計された構造（つまり、出力結合器）に到達する。

【0006】

場合によっては、導波路の入力結合器は、導波路の表面に配置された回折格子として実装され、回折格子はマイクロディスプレイ光の異なる波長を異なる角度で回折する。これらの回折角が異なるため、マイクロディスプレイ光の異なる波長は導波路内で異なる伝播角度を有し、したがって導波路内でのＴＩＲバウンス間の距離も異なる。さらに、光の各波長の回折角が異なるため、「二重バウンス」効果によって一部の光が導波路から失われる可能性があり、入力結合器によって初めて透過または反射された光は、導波路の表面から入力結合器に向かって反射された結果として、二度目に入力結合器に入射する可能性がある。二度目に入力結合器に光が入射すると、光の一部は導波路から透過または反射され（つまり、「失われる」）、その結果、マイクロディスプレイから最初に放射された光よりも少ない光が導波路を通ってユーザの目に送信されることになり、その結果、ユーザに表示される画像の明るさが低下し、ユーザの体験が低下する可能性がある。

【0007】

光の各波長の回折角が異なると、光の波長ごとに導波路内のバウンス間の距離も異なる場合がある。２つの隣接するバウンス間の距離（光ビームの中心から測定される）は「バウンス分離」として知られ、異なる光ビームの隣接するバウンス間の距離は「バウンス分離間隔」と呼ばれる。バウンス分離と光の波長間のバウンス分離間隔が増加すると、ユーザに表示される画像の色の均一性も低下する。言い換えると、比較的短い波長の光（例えば、青色光）は、より長い波長の光（例えば、赤色光）よりも回折角が小さいため、青色光のバウンス分離は赤色光よりも小さくなる。つまり、青色光は、導波路の所与の領域内で赤色光よりも多くのＴＩＲバウンスを経験し、一般に、青色光の光ビーム間のバウンス分離間隔は赤色光よりも小さくなる。その結果、青色光と赤色光が導波路の出力結合器に遭遇すると、青色光は赤色光よりも多くの出力結合バウンスを経験し、その結果、青色光は赤色光よりも多くの場所で導波路から出る。したがって、ビューアに表示される画像は、画像全体にわたって比較的一貫した青色の彩度を有するが、赤色の彩度は画像の特定の領域で異なる。

【0008】

図１～図８は、表示システムにおける二重バウンスおよびバウンス分離間隔効果の事例などの回折角効果を低減する例示的な装置および技術の実施形態を示す図である。ただし、本開示の装置および技術は、図示された表示システムへの実装に限定されず、代わりに、本明細書で提供されるガイドラインを使用して、様々な表示システムのいずれかで実装され得ることが理解されるであろう。例示的な装置のいくつかの実施形態では、導波路に関連付けられたマイクロディスプレイは、異なる波長の光ビームを生成するように構成されたレーザダイオードを使用し、各光ビームは、導波路の入力結合器に入射するときに特定の光ビームに与えられると予想される回折角に比例する周長を有する。例えば、いくつかの実施形態では、マイクロディスプレイのレーザダイオードに関連付けられたビーム結合器には、放射された円形または楕円形の光ビームのエッジが接線で整列し、入力結合器のエッジでバイアスされるように配置された反射面が含まれている。つまり、光ビームは、光ビームの中心に基づいてビーム結合器によって位置合わせされるのではなく、むしろ、光ビームのエッジが、ビーム結合器から出力される結合光ビームの共通のエッジに位置合わせされる。したがって、例示的な装置および技術は、光ビームが導波路内を伝送される際の二重バウンスおよび光ビームのバウンス分離間隔の事例を低減する。

【0009】

図１は、投影された画像がレンズ要素１０８、１１０の一方または両方においてディスプレイの視野（ＦＯＶ）領域１０６に表示されているようにユーザが知覚するように、ユーザの目に向かって画像を投影するように構成されたレーザ投影システムを収容するアーム１０４を含む支持構造１０２を有する表示システム１００の一例を示す図である。図示の実施形態では、表示システム１００は、ユーザの頭に装着されるように構成された支持構造１０２を含み、眼鏡（例えば、サングラス）フレームの一般的な形状および外観を有するウェアラブルヘッドアップディスプレイ（ＷＨＵＤ）である。支持構造１０２は、レーザプロジェクタ、光スキャナ、および導波路などの、ユーザの目に向けたそのような画像の投影を容易にするための様々な構成要素を収容するか、さもなければ含む。いくつかの実施形態では、支持構造１０２は、１つまたは複数の前面カメラ、背面カメラ、他の光センサ、運動センサ、加速度計などの様々なセンサをさらに含む。支持構造１０２は、１つまたは複数の無線周波数（ＲＦ：radio frequency）インターフェース、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）インターフェース、ＷｉＦｉインターフェースなどの他の無線インターフェースをさらに含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、支持構造１０２は、表示システム１００の電気構成要素に電力を供給するための１つまたは複数のバッテリまたは他のポータブル電源をさらに含む。いくつかの実施形態では、表示システム１００のこれらの構成要素の一部またはすべては、支持構造１０２の領域１１２のアーム１０４内など、支持構造１０２の内部容積内に完全または部分的に収容される。例示的なフォームファクタが示されているが、表示システム１００は、図１に示されている眼鏡フレームとは異なる形状および外観を有してもよいことが理解されることに留意されたい。

【0010】

レンズ要素１０８、１１０の一方または両方は、レンダリングされたグラフィックコンテンツが、レンズ要素１０８、１１０を通してユーザが知覚する現実世界のビューに重ね合わせることができ、あるいはそれと併せて提供され得る拡張現実（ＡＲ：augmented reality）表示を提供するために表示システム１００によって使用される。例えば、知覚可能な画像または一連の画像を形成するために使用されるレーザ光は、表示システム１００のレーザプロジェクタによって、対応するレンズ要素、１つまたは複数の走査ミラー、および１つまたは複数の光リレー内に少なくとも部分的に形成された導波路など、一連の光学素子を介してユーザの目に投影され得る。したがって、レンズ要素１０８、１１０の一方または両方は、導波路の入力結合器によって受け取られた表示光を導波路の出力結合器に経路指定する導波路の少なくとも一部を含み、導波路の出力結合器は表示光を表示システム１００のユーザの目に向けて出力する。表示光は、ユーザが表示光を画像として知覚するように、変調され、ユーザの目に走査される。加えて、レンズ要素１０８、１１０の各々は、画像が実世界環境の少なくとも一部に重ねて表示されるように、ユーザが透視してユーザの実世界環境の視野を提供できるほど十分に透明である。

【0011】

いくつかの実施形態では、プロジェクタは、デジタル光処理ベースのプロジェクタ、走査型レーザプロジェクタ、あるいはレーザまたは１つもしくは複数のＬＥＤなどの変調光源と、１つまたは複数のダイナミックスキャナまたはデジタル光プロセッサなどのダイナミックリフレクタ機構との任意の組み合わせである。いくつかの実施形態では、プロジェクタは、複数のレーザダイオード（例えば、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、および／または青色レーザダイオード）と少なくとも１つの走査ミラー（例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：micro-electromechanical system）ベースまたはピエゾベースであり得る２つの一次元走査ミラー）とを含む。プロジェクタは、コントローラと、コントローラによって実行されるとコントローラにプロジェクタの動作を制御させるプロセッサ実行可能命令および他のデータを格納する非一時的なプロセッサ可読記憶媒体またはメモリとに通信可能に結合される。いくつかの実施形態では、コントローラは、プロジェクタの走査領域サイズおよび走査領域位置を制御し、表示システム１００で表示されるコンテンツを生成するプロセッサ（図示せず）に通信可能に結合される。

【0012】

プロジェクタは、表示システム１００のＦＯＶ領域１０６として指定される可変領域にわたって光を走査する。走査領域サイズはＦＯＶ領域１０６のサイズに対応し、走査領域位置はＦＯＶ領域１０６がユーザに見えるレンズ要素１０８、１１０のうちの１つの領域に対応する。いくつかの実施形態では、プロジェクタは、第１および第２の走査ミラー、第１および第２の走査ミラーの間に配置された光リレー、および第２の走査ミラーの出力に配置された導波路を介して光を経路指定する。いくつかの実施形態では、導波路の出力結合器の少なくとも一部がＦＯＶ領域１０６と重なっていてもよい。

【0013】

光ビームが導波路内を伝送される際の二重バウンスおよび光ビームのバウンス分離間隔の事例を減らすために、いくつかの実施形態では、レーザダイオードに関連付けられたビーム結合器の反射面は、放射された光ビームが接線で整列し、各レーザ光ビームが導波路の入力結合器のエッジと整列するように配向される。これらの態様の例については、以下でより詳しく説明する。

【0014】

図２は、レーザ光を介してユーザの目に直接画像を投影するレーザ投影システム２００の簡略化されたブロック図を示す図である。レーザ投影システム２００は、光学エンジン２０２、光スキャナ２０４、および導波路２０５を含む。光スキャナ２０４は、第１の走査ミラー２０６、第２の走査ミラー２０８、および光リレー２１０を含む。導波路２０５は、入力結合器２１２および出力結合器２１４を含み、本例では、出力結合器２１４がユーザの目２１６と光学的に位置合わせされる。導波路２０５の入力結合器２１２は、少なくとも第１のエッジ２２０および第２のエッジ２２２を含む。いくつかの実施形態では、レーザ投影システム２００は、ウェアラブルヘッドアップディスプレイまたは図１の表示システム１００などの他の表示システムに実装される。

【0015】

光学エンジン２０２は、光ビーム２１８（例えば、赤、青、および緑のレーザ光などの可視レーザ光、ならびに／または赤外レーザ光などの非可視レーザ光）を生成および出力するように構成された１つまたは複数のレーザ光源を含む。いくつかの実施形態では、光学エンジン２０２は、ユーザの目２１６の網膜に出力されるときに画像として知覚されるように光ビーム２１８を変調するために、コントローラまたはドライバが結合されたコンピュータプロセッサから受け取った命令に従って、光学エンジン２０２のレーザ光源からのレーザ光の放射のタイミングを制御するドライバまたは他のコントローラ（図示せず）に結合される。

【0016】

例えば、レーザ投影システム２００の動作中、それぞれ異なる波長を有する複数の光ビーム２１８は、光学エンジン２０２のレーザ光源によって出力され、その後、ユーザの目２１６に向けられる前に、ビーム結合器２２４を介して結合されて結合光ビーム２２８となる。光学エンジン２０２は、結合されたレーザ光が画像の一連のピクセルを反射し、任意の所与の時点での各レーザ光ビームの特定の強度が、その時結合されたレーザ光によって表されるピクセル内の対応する色内容と明るさの量に寄与するように、レーザ光ビームのそれぞれの強度を変調する。

【0017】

いくつかの実施形態では、光スキャナ２０４の走査ミラー２０６および２０８の一方または両方がＭＥＭＳミラーである。例えば、走査ミラー２０６および走査ミラー２０８は、レーザ投影システム２００の能動動作中にそれぞれの作動電圧によって駆動されて振動するＭＥＭＳミラーであり、走査ミラー２０６および２０８に結合光ビーム２２８を走査させる。走査ミラー２０６の振動により、ビーム結合器２２４によって出力される結合光ビーム２２８が、光リレー２１０を通って第２の走査ミラー２０８の表面にわたって走査される。第２の走査ミラー２０８は、走査ミラー２０６から受け取った結合光ビーム２２８を導波路２０５の入力結合器２１２に向かって走査する。いくつかの実施形態では、走査ミラー２０６は、第１の走査軸２１９に沿って振動し、その結果、結合光ビーム２２８は、第２の走査ミラー２０８の表面を横切って一次元（すなわち、ライン）のみで走査される。いくつかの実施形態では、走査ミラー２０８は、第１の走査軸に垂直な第２の走査軸２２１に沿って振動または回転する。

【0018】

いくつかの実施形態では、入力結合器２１２は、実質的に長方形の外形を有し、結合光ビーム２２８を受け取り、結合光ビーム２２８を導波路２０５内に向けるように構成される。入力結合器２１２は、より小さい寸法（すなわち、幅）とより大きい直交寸法（すなわち、長さ）によって画定される。いくつかの実施形態では、入力結合器２１２は、実質的に円形または正方形の形状を有する。一実施形態では、光リレー２１０は、第１の走査ミラーによって第１の寸法（例えば、入力結合器２１２の小さな寸法に対応する第１の寸法）で走査された結合光ビーム２２８を受け取り、結合光ビーム２２８を第２の走査ミラー２０８にルーティングし、第２の走査ミラー２０８を越えた射出瞳への第１の寸法での結合光ビーム２２８への収束を導入するライン走査光リレーである。様々な実施形態によれば、光リレー２１０は、結合光ビーム２２８を整形し、第２の走査ミラー２０８上に焦点を合わせる１つもしくは複数のコリメーションレンズを含むか、または、結合光ビーム２２８を整形して第２の走査ミラー２０８上に向ける２つ以上の球面、非球面、放物面、および／もしくは自由曲面レンズを含む成形反射リレーを含む。第２の走査ミラー２０８は、結合光ビーム２２８を受け取り、結合光ビーム２２８を第２の寸法で走査する。第２の寸法は、導波路２０５の入力結合器２１２の長さ寸法に対応する。いくつかの実施形態では、第２の走査ミラー２０８は、合成光ビーム２２８の射出瞳を第２の寸法に沿った線に沿って掃引させる。いくつかの実施形態では、入力結合器２１２は、第２の走査ミラー２０８が入力結合器２１２上で結合光ビーム２２８を線または列として走査するように、第２の走査ミラー２０８の下流の掃引線またはその近くに配置される。

【0019】

いくつかの実施形態では、光学エンジン２０２は、実質的に楕円形の非円形断面を有する光ビーム２１８を各々放射する端面発光レーザ（ＥＥＬ：edge-emitting laser）ダイオードを含み、その結果、楕円形断面を有する結合光ビーム２２８が得られる。光リレー２１０は、第２の走査ミラー２０８上で結合光ビーム２２８が収束する前に、結合光ビーム２２８をその半長軸または半短軸に沿って拡大または最小化し、結合光ビーム２２８を円形にする。いくつかの実施形態では、各ＥＥＬダイオードは、特定の波長の光ビーム２１８と、図４を参照してより詳細に説明されるコリメートレンズ４０６などの各ＥＥＬダイオードに関連付けられたコリメートレンズとを提供し、ＥＥＬダイオードから放射された光をコリメートして、特定の周長の光ビーム２１８を生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、バウンス分離間隔を減らすために、各光ビーム２１８の周長は、他のＥＥＬによって放射される光ビーム２１８と比べて異なる。すなわち、光の各波長は、ＥＥＬダイオードによって放射され、その周長が光学エンジン２０２内の他のＥＥＬによって放射される光の他の波長の周長と異なるようにコリメートされる。短波長の光（例えば約４５０ｎｍの青色光）は長波長の光（例えば約６３８ｎｍの赤色光）に比べて回折角が小さいため、赤色光のビームサイズが大きくなると、導波路２０５内のバウンス分離間隔（すなわち、所定のバウンスと次に近い同じ波長を有する光のバウンスとの間の距離）の量が最小化され、したがって、レーザ光が導波路をたどる際に、レーザ光によって表される画像の色の均一性の低下が最小限に抑えられる。いくつかの実施形態では、各コリメートレンズは、対応するＥＥＬダイオードに対して位置決めされ、ＥＥＬダイオードからコリメートレンズが配置される距離によって決定される特定の周長を有する特定の波長のレーザ光ビームを提供する。いくつかのそのような実施形態では、走査ミラー２０６のミラープレートの表面は、楕円形で非円形である（例えば、結合光ビーム２２８の断面積と形状およびサイズが同様である）。他のそのような実施形態では、走査ミラー２０６のミラープレートの表面は円形である。

【0020】

レーザ投影システム２００の導波路２０５は、入力結合器２１２および出力結合器２１４を含む。本明細書で使用される「導波路」という用語は、入力結合器（入力結合器２１２など）からの光を出力結合器（出力結合器２１４など）へ伝達するために、全反射（ＴＩＲ）、特殊なフィルタ、および／または反射面のうちの１つまたは複数を使用する結合器を意味すると理解されるであろう。一部のディスプレイ用途では、光はコリメートされた画像であり、導波路はコリメートされた画像を目に転送して複製する。一般に、「入力結合器」および「出力結合器」という用語は、回折格子、ホログラム、ホログラフィック光学素子（例えば、１つまたは複数のホログラムを使用する光学素子）、体積回折格子、体積ホログラム、表面レリーフ回折格子、および／または表面レリーフホログラムを含むがこれらに限定されない、あらゆる種類の光格子構造を指すものと理解されるであろう。いくつかの実施形態では、所与の入力結合器または出力結合器は、入力結合器または出力結合器に光を伝送させ、伝送中に設計された光学機能を光に適用させる透過型格子（例えば、透過型回折格子または透過型ホログラフィック格子）として構成されている。いくつかの実施形態では、所与の入力結合器または出力結合器は、入力結合器または出力結合器に光を反射させ、反射中に設計された光学機能を光に適用させる反射格子（例えば、反射回折格子または反射ホログラフィック格子）である。本例では、入力結合器２１２で受け取られた光ビーム２１８は、ＴＩＲを使用して導波路２０５を介して出力結合器２１４に中継される。次に、光ビーム２１８は出力結合器２１４を介してユーザの目２１６に出力される。上述したように、いくつかの実施形態では、導波路２０５は、眼鏡のフォームファクタを有し、レーザ投影システム２００を使用する表示システムのレンズ１０８またはレンズ１１０（図１）などの眼鏡レンズの一部として実装される。

【0021】

図２の例には示されていないが、いくつかの実施形態では、追加の光学構成要素は、光学エンジン２０２と走査ミラー２０６の間、走査ミラー２０６と光リレー２１０の間、光リレー２１０と走査ミラー２０８の間、走査ミラー２０８と入力結合器２１２の間、入力結合器２１２と出力結合器２１４の間、および／または出力結合器２１４と目２１６の間の光路のいずれかに含まれる（例えば、ユーザの目２１６によって見えるようにレーザ光を整形するために）。いくつかの実施形態では、光が適切な角度で入力結合器２１２に結合され、ＴＩＲによる導波路２０５内の光の伝播を促進するように、プリズムを使用して走査ミラー２０８から入力結合器２１２に光を導く。また、いくつかの実施形態では、フォールドグレーティングなどの射出瞳拡大器（例えば、後述する図３の射出瞳拡大器３０４）は、入力結合器２１２によって導波路２０５に結合された光を受け取り、光を拡大し、その光を出力結合器２１４に向けて方向転換し、そこで出力結合器２１４がレーザ光を導波路２０５から（例えば、ユーザの目２１６に向かって）外れて結合するために、入力結合器２１２と出力結合器２１４との間の中間段に配置される。

【0022】

図３は、いくつかの実施形態による、図２のレーザ投影システム２００の導波路２０５内の光の伝播の一例を示す図である。図示のように、光は、第１のエッジ２２０を有する入力結合器２１２を介して受け取られ、第１のエッジ２２０に平行な軸３０２に沿って走査される。次に、光は射出瞳拡大器３０４に向けられ、その後出力結合器２１４にルーティングされて（例えば、ユーザの目に向かって）出力される。いくつかの実施形態では、射出瞳拡大器３０４は、レーザ投影システム２００を含むＷＨＵＤのアイボックスの１つまたは複数の寸法を拡大する（例えば、射出瞳拡大器３０４がない場合のＷＨＵＤのアイボックスの寸法に関して）。いくつかの実施形態では、入力結合器２１２および射出瞳拡大器３０４は各々、それぞれの一次元回折格子（すなわち、一次元に沿って延在する回折格子）を含む。図３は、入力結合器２１２が走査軸３０２に垂直な第１の方向に（現在示されている図に関して）光を真っ直ぐ下に向け、射出瞳拡大器３０４が、光を、第１の方向に垂直な第２の方向に（現在示されている図に関して）右に向ける、実質的に理想的な場合を示していることを理解されたい。本例には示されていないが、いくつかの実施形態では、入力結合器２１２が光を向ける第１の方向は、走査軸３０２に対して正確に垂直ではなく、わずかにまたは実質的に斜めであることを理解されたい。

【0023】

図４は、光リレー２１０が成形反射リレーを含むレーザ投影システム２００の例示的な実施形態を示す図である。図示のように、レーザ投影システム２００は、ビーム結合器４０４、コリメートレンズ４０６、およびミラー４０８が配置された基板４０２を含む。様々な実施形態によれば、基板４０２はプリント回路基板（ＰＣＢ）または別の適用可能な基板である。

【0024】

光学エンジン２０２は、図示の赤色レーザ光ダイオード４１８－１、緑色レーザ光ダイオード４１８－２、および青色レーザ光ダイオード４１８―３などの、１つまたは複数のレーザ光源４１８（例えば、レーザダイオード）のセットから構成され、プロセッサまたは他のコントローラは、光学エンジン２０２を操作して各レーザダイオード４１８のそれぞれの強度を変調し、ユーザへの表示用に生成される画像の対応するピクセルに対応する赤色光、緑色光、および青色光の寄与を提供する。コリメートレンズ４０６は各々、光学エンジン２０２のそれぞれのレーザダイオード４１８とビーム結合器４０４との間の光路に挿入される。例えば、各レーザ光源４１８は、レーザ投影システム２００によって投影される結合光ビーム２２８を生成するために、コリメートレンズ４０６を通して異なる波長のレーザ光（例えば、赤、青、緑のそれぞれの波長に対応する）を出力し、ビーム結合器２２４で結合される。ビーム結合器４０４は、個々のレーザ光入力を受け取り、結合されたレーザ光ビーム２２８をミラー４０８に出力し、ミラー４０８は、結合光ビーム２２８を走査ミラー２０６の反射面４１２上に向け直す。走査ミラー２０６は、第１の走査軸を横切って光リレー２１０内へ結合光ビーム２２８を走査する。光リレー２１０は、結合光ビーム２２８を走査ミラー２０８の反射面４１４に向けてルーティングするように構成されている。走査ミラー２０８は、第１の走査軸に垂直な第２の走査軸に沿って、導波路２０５の入力結合器（入力結合器２１２など）を横切って結合光ビーム２２８を走査する。

【0025】

図５は、光学エンジン２０２と、光ビーム２１８のビームを接線５０２上に整列させるように構成されたビーム結合器２２４の一実施形態とを含む、図４のレーザ投影システム２００の一部５００を示す図である。各レーザダイオード４１８－１、４１８－２、４１８－３（総称して４１８）は、ある範囲の波長からなるレーザ光のビームを投影する。例えば、レーザダイオード４１８－１はレーザ光２１８－１を投影し、レーザダイオード４１８－２はレーザ光２１８－２を投影し、レーザダイオード４１８－３はレーザ光２１８－３を投影する。説明のために、光ビーム２１８－１、２１８－２、および２１８－３（総称して２１８）の各々は、図５において、垂直断面（つまり、光ビームの伝播方向に平行）における光ビームのエッジを示す２本の線によって表されている。各レーザダイオード４１８からの光ビーム２１８は、それぞれのコリメートレンズ４０６を通過する際にコリメートされる。コリメートレンズ４０６は、その後ビーム結合器２２４に送信されるコリメート光ビーム２１８の所望の周長に基づいて、レーザダイオードから距離を置いて配置される。例えば、コリメートレンズ４０６をそれぞれのレーザダイオード４１８の近くに配置すると、周囲光ビーム２１８が比較的小さくなり、一方、コリメートレンズ４０６をそれぞれのレーザダイオード４１８からより遠くに配置すると、光ビーム２１８が、それぞれのコリメートレンズ４０６と交差する前により長い距離を進むにつれて、より大きな分散を経験する（すなわち、光ビーム２１８の周長が増大する）ため、周囲光ビーム２１８がより大きくなる。

【0026】

コリメートレンズ４０６でコリメートされた後、光ビーム２１８は、内部に配置された少なくとも１つの反射面を含むビーム結合器２２４に伝送される。いくつかの実施形態では、ビーム結合器２２４は、それぞれのコリメートレンズ４０６の各々から光ビーム２１８を受け取るための反射面５０４－１、５０４－２、および５０４－３（総称して５０４）を含む。したがって、図５に示す例では、反射面５０４－１は光ビーム２１８－１を受け取り、反射面５０４－２は光ビーム２１８－２を受け取り、反射面５０４－３は光ビーム２１８－３を受け取る。いくつかの実施形態では、反射面５０４は、ビーム結合器２２４内の平行平面に配置され、したがって、光ビーム２１８の各々がそれぞれの反射面５０４から反射される角度は、同一またはほぼ同一である。この結果、反射光ビーム２１８は、ビーム結合器２２４内の同じ光路に沿って向けられ、その後、ビーム結合器２２４から出て、結合光ビーム２２８として互いに平行になる。

【0027】

ビーム結合器２２４内の反射面５０４間の間隔は、それぞれのコリメートレンズ４０６から送信されるそれぞれの光ビーム２１８の周長および形状に基づく。反射面５０４間の間隔はまた、接線５０２に沿って各反射面上の入射点５０８－１、５０８－２、５０８－３（総称して５０８）を位置合わせすることに基づいており、入射点は、関連するコリメートレンズ４０６から送信されたそれぞれの光ビーム２１８のエッジがそれぞれの反射面５０４に入射する点である。例えば、光ビーム２１８－１のエッジは、接線５０２に沿った入射点５０８－２および５０８－３と位置合わせされた入射点５０８－１で反射面５０４－１に入射する。したがって、反射面５０４間の間隔は、光ビーム２１８－１、２１８－２、２１８－３の各々のエッジが接線５０２に沿ったそれぞれの入射点５０８でそれぞれの反射面５０４に入射するように、ｚ軸に沿って可変である。その結果、結果として生じる結合光ビーム２２８のエッジも接線５０２に位置合わせされる。

【0028】

上で論じたように、各光ビーム２１８のエッジが接線５０２などの接線上に位置合わせされるように、結合光ビーム２２８内の光ビーム２１８の各々の位置を同心から離れるようにバイアスすることが望ましい。この位置合わせは、合成光ビーム２２８が光スキャナ２０４を通って向けられる際に維持されるため、結合光ビーム２２８は、結合光ビーム２２８の光ビーム２１８のエッジが、図３に示されるエッジ２２０などの入力結合器２１２のエッジに位置合わせされた状態で、入力結合器２１２に入射し、したがって、光ビーム２１８が導波路内を伝送される際の二重バウンスの事例が減少する。

【0029】

図６は、図２のレーザ投影システム２００を含むＷＨＵＤ６００の一部を示す図である。いくつかの実施形態では、ＷＨＵＤ６００は、図１の表示システム１００を表す。本例では、光学エンジン２０２、ビーム結合器２２４、光スキャナ２０４、入力結合器２１２、および導波路２０５の一部は、ＷＨＵＤ６００のアーム６０２に含まれる。

【0030】

ＷＨＵＤ６００は、第１のレンズ６０６、第２のレンズ６０８、および導波路２０５を含む光結合レンズ６０４を含み、導波路２０５は第１のレンズ６０６と第２のレンズ６０８との間に配置される。出力結合器２１４を通って出た光は、第２のレンズ６０８（例えば、表示システム１００のレンズ要素１１０に対応する）を通って進む。使用中、第２のレンズ６０８を出た光は、ＷＨＵＤ６００を装着しているユーザの目６１０の瞳孔に入り、光学エンジン２０２によって出力されたレーザ光によって搬送される表示画像をユーザに知覚させる。光結合レンズ６０４は実質的に透明であるため、ＷＨＵＤ６００の周囲の環境に対応する現実世界のシーンからの光は、第１のレンズ６０６、第２のレンズ６０８、および導波路２０５を通過してユーザの目６１０に到達する。このようにして、レーザ投影システム２００によって出力される画像または他のグラフィックコンテンツは、ユーザの環境の現実世界のビューと組み合わされて（例えば、オーバーレイされて）、ユーザにＡＲ体験を提供する。

【0031】

図示された例には示されていないが、いくつかの実施形態では、追加の光学要素は、光学エンジン２０２と入力結合器２１２の間、入力結合器２１２と出力結合器２１４の間、および／または出力結合器２１４とユーザの目６１０の間の光路のいずれかに含まれる（例えば、ユーザの目６１０で見えるようにレーザ光を整形するため）。一例として、プリズムは、光が適切な角度で入力結合器２１２に結合され、ＴＩＲによる導波路２０５内の光の伝播を促進するように、光スキャナ２０４から入力結合器２１２に光を導くために使用される。また、いくつかの実施形態では、フォールドグレーティングなどの射出瞳拡大器（例えば、射出瞳拡大器３０４）は、入力結合器２１２と出力結合器２１４との間の中間段に配置され、入力結合器２１２によって導波路２０５に光を受け取り、その光を拡大し、そして光を出力結合器２１４に向けて再配向し、そこで出力結合器２１４は導波路２０５から（例えば、ユーザの目６１０に向けて）外れてレーザ光を結合する。

【0032】

図７は、図６のＷＨＵＤ６００または図１の表示システム１００を表すＷＨＵＤ７００の一部の部分的に透明な斜視図を示す図である。ＷＨＵＤ７００は、図２および図４のレーザ投影システム２００の配置例を含み、これは、光リレー２１０が成形反射リレーである実施形態である。いくつかの実施形態では、ＷＨＵＤ７００は、図１の表示システム１００に対応し、ＷＨＵＤ７００の図示された部分は、表示システム１００の領域１１２に対応する。

【0033】

ＷＨＵＤ７００のアーム７０４は、光学エンジン２０２、ビーム結合器２２４、コリメートレンズ４０６、および第１の走査ミラー２０６の少なくとも一部を収容する。ＷＨＵＤ７００のフレームセクション７０６は、第２の走査ミラー２０８、第１の走査ミラー２０６の一部、および光リレー２１０を収容する。導波路２０５の入力結合器２１２および出力結合器２１４は各々、レンズ７０８（例えば、図１のレンズ１１０の一実施形態）内に埋め込まれるか、またはレンズ７０８上に配置される。前述のように、光学エンジン２０２によって出力される結合光ビーム２２８は、少なくとも第１の走査ミラー２０６、光リレー２１０、および第２の走査ミラー２０８を介して入力結合器２１２にルーティングされる。第１の走査ミラー２０６は、第１の走査軸に沿って合成光ビーム２２８を走査するために振動または回転し、第２の走査ミラー２０８は、第１の走査軸に垂直な第２の走査軸に沿って合成光ビーム２２８を走査するために振動または回転する。第２の走査ミラー２０８によって反射された結合レーザ光２２８は、入力結合器２１２で線に収束する。入力結合器２１２で受け取られた結合光ビーム２２８は、導波路２０５を介して出力結合器２１４にルーティングされる。出力結合器２１４で受け取られた光は、その後、導波路２０５の外へ（例えば、ＷＨＵＤ７００のユーザの目に向かって）向けられる。

【0034】

導波路から導かれる光の色の均一性の低下を軽減するには、二重バウンスの事例を最小限に抑え、バウンス分離間隔を減らすことが望ましい。したがって、図６または図７のＷＨＵＤなどのシステムは、導波路内で光の伝播方向にある入力結合器のエッジ、例えば図２に示す第１または第２のエッジ２２０、２２２に各光ビームを整列させることにより、光が入力結合器に複数回遭遇する可能性を低減するために、ビーム結合器２２４を含む。光ビームを入力結合器のエッジと位置合わせすることにより、光ビームは入力結合器によって導波路内に導かれ、その後、光ビームが入力結合器に複数回遭遇する可能性を減らすために、入力結合器から遠ざかる方向の経路に沿って導かれる。いくつかの実施形態では、ビーム結合器２２４は、入力結合器を介して導波路に入るレーザ光ビームによる二重バウンスを最小限に抑えるために、ビームが入力結合器のエッジに接するように、レーザ光プロジェクタによって放射される各レーザ光ビームを位置合わせするように構成された反射面を含む。

【0035】

図８は、図２の光学エンジン２０２および導波路２０５などの光学エンジンから導波路に提供される結合光ビーム２２８の断面例を示す図である。いくつかの実施形態では、合成光ビーム２２８内の光ビーム２１８は非同心であり、図５の接線５０２などの接線上に整列するようにバイアスされている。接線に沿ってビームを整列させると、光ビームが導波路に向けられた後に再度導波路の入力結合器に遭遇する可能性が低減される。断面９－１および９－２は、異なる周長を有する赤色レーザ光２１８－１、緑色レーザ光２１８－２、および青色レーザ光２１８－３のビームから構成される円形の非同心結合光ビーム２２８を示す。断面９－３および９－４は、異なる長軸長および短軸長を有する赤色レーザ光２１８－１、緑色レーザ光２１８－２、および青色レーザ光２１８－３のビームから構成される非同心の結合光ビーム２２８を示す。いくつかの実施形態では、入力結合器２１２のエッジに接するように光ビーム２１８の各々をバイアスすることは、光ビーム２１８の各々のエッジが共通接線上に位置するようにレーザ光ビームの位置決めを調整するように構成された少なくとも１つの位置合わせ構成要素を使用することによって達成される。

【0036】

本明細書で開示されるように、レーザ投影システムは、複数の光ビームを放射するように構成された複数のレーザダイオードを備える光学エンジンと、複数の反射面を有するビーム結合器であって、各々の反射面が、反射光ビームのエッジが、前記複数の反射面のうちの他の反射面から反射された前記複数の光ビームに共通の接線上に位置するように、前記複数のレーザダイオードのうちの１つから前記複数の光ビームのうちの１つを受け取り、前記受け取った光ビームを反射するように構成されている、ビーム結合器と、を備えている。一態様では、複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する。別の態様では、複数のレーザダイオードの各々は、他の複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する。さらに別の態様では、複数の反射面は、ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている。さらに別の態様では、ビーム結合器内の複数の反射面の各々の位置は、複数の光ビームの各々のエッジを接線上に位置合わせすることに基づく。

【0037】

一態様では、ビーム結合器内の複数の反射面の各々の間の間隔は、複数の光ビームの各々のエッジを接線上に位置合わせすることに基づく。別の態様では、接線は、レーザ投影システムに関連付けられた導波路の入力結合器のエッジに対応する。

【0038】

いくつかの実施形態では、方法は、複数のレーザダイオードと、内部に配置された複数の反射面を有するビーム結合器とを備え、複数の反射面の各々が、複数のレーザダイオードのうちの１つから投影される光ビームを受け取るように位置決めされるレーザ投影システムにおいて、複数のレーザダイオードから複数の光ビームを投影することと、複数の光ビームの各々のエッジが接線上に位置合わせされるように、複数の反射面から複数の光ビームを反射することによって結合光ビームを生成することと、を含む。一態様では、複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する。別の態様では、複数のレーザダイオードの各々は、他の複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する。さらに別の態様では、複数のレーザダイオードの各々は、他の複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する。

【0039】

一態様では、複数の反射面は、ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている。別の態様では、ビーム結合器内の複数の反射面の各々は、複数の反射面の各々によって反射された光ビームの各々のエッジが、複数の反射面のうちの異なる反射面から反射された他の複数の光ビームのうちの１つのエッジに共通する接線上に位置合わせされるように位置決めされる。さらに別の態様では、方法は、複数の反射面の各々によって反射された光ビームの各々のエッジが、複数の反射面のうちの異なる反射面から反射された他の複数の光ビームのうちの１つのエッジに共通する接線上に位置合わせされるように、ビーム結合器内の複数の反射面の各々の間隔をあけることをさらに含む。別の態様では、接線は、レーザ投影システムに関連付けられた導波路の入力結合器のエッジに対応する。

【0040】

いくつかの実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）は、複数の光ビームを放射するように構成された複数のレーザダイオードを備える光学エンジンと、複数の反射面を有し、複数の光ビームの各々のエッジが接線上に位置合わせされるように、複数の反射面から複数の光ビームを反射することによって結合光ビームを生成するように構成された、ビーム結合器と、を含む、レーザ投影システムと、結合光ビームを受け取るための入力結合器を有し、入力結合器のエッジは、複数の光ビームのエッジが整列する接線に対応する、導波路と、を備えている。一態様では、複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する。別の態様では、複数のレーザダイオードの各々は、他の複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する。さらに別の態様では、複数の反射面は、ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている。さらに別の態様では、ビーム結合器内の複数の反射面の各々の位置および複数の反射面の各々の間の間隔は、接線上で複数の光ビームの各々のエッジを整列させることに基づく。

【0041】

上記の一般的な説明で説明したアクティビティや要素のすべてが必要なわけではないこと、特定のアクティビティやデバイスの一部が必要とされなくてもよいこと、および、記載されているものに加えて、１つまたは複数のさらなるアクティビティが実行されるか、または要素が含まれてもよいことに留意されたい。さらに、アクティビティが列挙されている順序は、必ずしも実行される順序ではない。また、概念は特定の実施形態を参照して説明されている。ただし、当業者は、以下の特許請求の範囲に記載される本開示の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を行うことができることを理解する。したがって、明細書および図は、限定的な意味ではなく、例示的な意味でみなされるべきであり、そのような修正はすべて、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。

【0042】

利点、他の長所、および問題の解決策は、特定の実施形態に関して上で説明されている。ただし、利点、長所、問題の解決策、および利点、長所、または解決策が発生する、またはより顕著になる可能性があるあらゆる機能は、一部またはすべての請求項の重要な、必要な、または必須の特徴として解釈されるべきではない。さらに、上で開示された特定の実施形態は、例示にすぎず、開示された主題は、本明細書の教示の恩恵を受ける当業者には明らかな、異なるが同等の方法で修正および実施され得る。以下の特許請求の範囲に記載されているものを除き、本明細書に示される構造または設計の詳細に制限を意図するものではない。したがって、上で開示された特定の実施形態が変更または修正され得ることは明らかであり、そのような変形はすべて、開示された主題の範囲内にあるとみなされる。したがって、本明細書で求められる保護は、以下の特許請求の範囲に記載されているとおりである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光ビームを放射するように構成された複数のレーザダイオードを備える光学エンジンと、
前記複数のレーザダイオードのうちの１つからの前記複数の光ビームのうちの１つを受け取るように各々が構成された複数の反射面を有し、前記複数の反射面は、反射光ビームのエッジを前記複数の反射面のうちの他の反射面から反射された前記複数の光ビームに共通する接線上に位置するように、受け取った光ビームを反射する、ビーム結合器と、を備える、レーザ投影システム。

【請求項2】

前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する、請求項１に記載のレーザ投影システム。

【請求項3】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項２に記載のレーザ投影システム。

【請求項4】

前記複数の反射面は、前記ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている、請求項１または請求項２に記載のレーザ投影システム。

【請求項5】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の位置は、前記複数の光ビームの各々のエッジを接線上に位置合わせすることに基づく、請求項４に記載のレーザ投影システム。

【請求項6】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の間の間隔は、前記複数の光ビームの各々のエッジを接線上に位置合わせすることに基づく、請求項４に記載のレーザ投影システム。

【請求項7】

前記接線は、前記レーザ投影システムに関連付けられた導波路の入力結合器のエッジに対応する、請求項５に記載のレーザ投影システム。

【請求項8】

複数のレーザダイオードと、内部に配置された複数の反射面を有するビーム結合器とを備え、前記複数の反射面の各々が、前記複数のレーザダイオードのうちの１つから投影される光ビームを受け取るように位置決めされるレーザ投影システムにおける、
前記複数のレーザダイオードから複数の光ビームを投影することと、
前記複数の光ビームの各々のエッジが接線上に位置合わせされるように、前記複数の反射面から前記複数の光ビームを反射することによって結合光ビームを生成することと、を含む、方法。

【請求項9】

前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記複数の反射面は、前記ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々は、前記複数の反射面の各々によって反射された前記光ビームの各々のエッジが、前記複数の反射面のうちの異なる反射面から反射された他の前記複数の光ビームのうちの１つのエッジに共通する接線上に位置合わせされるように位置決めされる、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記複数の反射面の各々によって反射された前記光ビームの各々のエッジが、前記複数の反射面のうちの異なる反射面から反射された他の前記複数の光ビームのうちの１つのエッジに共通する接線上に位置合わせされるように、前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の間隔をあけることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記接線は、前記レーザ投影システムに関連付けられた導波路の入力結合器のエッジに対応する、請求項８～請求項１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

複数の光ビームを放射するように構成された複数のレーザダイオードを備える光学エンジンと、
複数の反射面を有し、前記複数の光ビームの各々のエッジが接線上に位置合わせされるように、前記複数の反射面から前記複数の光ビームを反射することによって結合光ビームを生成するように構成された、ビーム結合器と、
を含む、レーザ投影システムと、
前記結合光ビームを受け取るための入力結合器を有し、前記入力結合器のエッジは、前記複数の光ビームの前記エッジが整列する前記接線に対応する、導波路と、を備えた、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）。

【請求項17】

前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つは、前記複数の光ビームのうちの少なくとも１つの他の光ビームと比較して異なる周長を有する、請求項１６に記載のＨＭＤ。

【請求項18】

前記複数のレーザダイオードの各々は、他の前記複数のレーザダイオードと比較して固有の波長範囲にわたって光を放射する、請求項１６に記載のＨＭＤ。

【請求項19】

前記複数の反射面は、前記ビーム結合器内の光路と交差する平行な平面に配置されている、請求項１６に記載のＨＭＤ。

【請求項20】

前記ビーム結合器内の前記複数の反射面の各々の位置および前記複数の反射面の各々の間の間隔は、接線上で前記複数の光ビームの各々のエッジを整列させることに基づく、請求項１６～請求項１９のいずれか１項に記載のＨＭＤ。

【国際調査報告】