特表 2024-546272 複数の光路を有する光導波管

(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】2024-12-19

(54)【発明の名称】複数の光路を有する光導波管

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20241212BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20241212BHJP

   G02C 11/04 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G09F9/00 313

G02C11/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024535927

(86)(22)【出願日】2022-11-22

(85)【翻訳文提出日】2024-06-21

(86)【国際出願番号】 US2022050730

(87)【国際公開番号】W WO2023113984

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】63/290,114

(32)【優先日】2021-12-16

(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】ローニー，ジョセフ・ダニエル

【テーマコード（参考）】

2H199

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H199CA02

2H199CA12

2H199CA23

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA27

2H199CA29

2H199CA30

2H199CA32

2H199CA42

2H199CA53

2H199CA66

2H199CA67

2H199CA68

2H199CA94

5G435AA01

5G435BB04

5G435BB12

5G435BB17

5G435DD04

5G435FF08

5G435HH02

(57)【要約】

インカプラと、アウトカプラとを含む導波管を含むシステム及び方法が提供される。インカプラは、表示用の画像を表す表示光を受け取ることと、第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第２の部分を導くこと、を行うように構成され、第１の光路及び第２の光路は、実質的に重なり合わない伝搬角度を有する。アウトカプラは、表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とを結合して画像の表現を表示するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導波管であって、
表示用の画像を表す表示光を受け取ることと、
第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第２の部分を導くことと、を行なうように構成されたインカプラを備え、前記第１の光路及び前記第２の光路は、実質的に重なり合わない伝搬角度を有しており、前記導波管はさらに、
前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記画像の表現を表示するように構成されたアウトカプラを備える、導波管。

【請求項2】

前記表示光の前記第１の部分は、前記画像の第１の空間部分に対応し、
前記表示光の前記第２の部分は、前記画像の第２の空間部分に対応する、請求項１に記載の導波管。

【請求項3】

前記画像の前記第１の空間部分及び前記画像の前記第２の空間部分は、部分的に重なり合う、請求項２に記載の導波管。

【請求項4】

前記表示光の前記第１の部分は、波長の第１のセットを含み、
前記表示光の前記第２の部分は、前記第１のセットとは異なる波長の第２のセットを含む、請求項１に記載の導波管。

【請求項5】

前記導波管は、
前記第１の光路に配置され、前記アウトカプラに向けて前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトするように構成された第１の射出瞳拡大器と、
前記第１の光路に配置され、前記アウトカプラに向けて前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトするように構成された第２の射出瞳拡大器と、
を備える、請求項１に記載の導波管。

【請求項6】

前記アウトカプラは、前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記表現を表示するように構成されている、請求項１に記載の導波管。

【請求項7】

前記インカプラは、
光学エンジンから前記表示光を受け取ることと、
前記表示光を少なくとも前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とに分割することと、
前記第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトすることと、
前記第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトすることと、
を行うようにさらに構成されている、請求項１に記載の導波管。

【請求項8】

前記インカプラは、前記表示光を前記表示光の第３の部分に分割し、前記表示光の前記第３の部分を、前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬し導くようにさらに構成されている、請求項７に記載の導波管。

【請求項9】

前記表現は、前記画像の前記第１の部分、前記画像の前記第２の部分、及び前記画像の前記第３の部分の組み合わせである、請求項８に記載の導波管。

【請求項10】

方法であって、
表示用の画像を表す表示光を受け取ることと、
第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように前記表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第２の部分を導くこととを備え、前記第１の光路及び前記第２の光路は、それぞれ重なり合わない伝搬角度を有し、前記方法はさらに、
前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して、前記画像の表現を表示することを含む、方法。

【請求項11】

前記表示光の前記第１の部分は、前記画像の第１の空間部分を伝達し、
前記表示光の前記第２の部分は、前記画像の第２の空間部分に伝達する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記画像の前記第１の空間部分及び前記画像の前記第２の空間部分は、部分的に重なり合う、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の光路に沿って前記表示光の前記第１の部分を導くことは、前記第１の光路に沿って前記表示光の波長の第１のセットを導くことを含み、
前記第２の光路に沿って前記表示光の前記第２の部分を導くことは、前記第２の光路に沿って前記表示光の波長の第２のセットを導くことを含み、
前記波長の第２のセットは、前記第１のセットとは異なる、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記第１の光路に配置された第１の射出瞳拡大器を用いて、前記導波管のアウトカプラに向けて前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトすることと、
前記第２の光路に配置された第２の射出瞳拡大器を用いて、前記アウトカプラに向けて前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトすることと、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記アウトカプラを用いて、前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記表現を表示することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記導波管のインカプラを用いて、光学エンジンから前記表示光を受け取ることと、
前記インカプラによって、前記表示光を少なくとも前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とに分割することと、
前記インカプラによって、前記第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトすることと、
前記インカプラによって、前記第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトすることと、
を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

前記表示光を第３の部分に分割することと、
前記表示光の前記第３の部分を、前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬するように導くことと、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項18】

前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分と、前記表示光の前記第３の部分とを結合することによって前記表現を表示することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

光学エンジンと、
導波管とを備え、
前記導波管は、
表示用の画像を表す表示光を受け取るように構成されており、
第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第２の部分を導くように構成されており、前記第１の光路及び前記第２の光路は、それぞれ重なり合わない伝搬角度を有し、前記導波管はさらに、
前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記画像の表現を表示するように構成されている、投影システム。

【請求項20】

前記導波管は、前記表示光を第３の部分に分割し、前記表示光の前記第３の部分を、前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬し導くようにさらに構成されている、請求項１９に記載の投影システム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

一部の表示システムは、光のパターンを別の物体の上（例えば、映写スクリーンまたは網膜上になどの別の物体の表面の上）に投影または照射して、その別の物体の上にまたはその別の物体を介して画像またはビデオを表示するプロジェクタを使用する。従来の投影システムでは、光は時間的に変調されて、二次元表示領域全体に空間的に分布した光のパターンを提供する。変調された光のパターンが空間的に分布することによって、表示領域に画像が生成される。

【発明の概要】

【0002】

一実施形態では、導波管は、表示用の画像を表す表示光を受け取るように構成されたインカプラと、アウトカプラとを含む。インカプラは、第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第２の部分を導くように構成されており、第１の光路及び第２の光路は、実質的に重なり合わない伝搬角度を有し、アウトカプラは、表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とを結合して画像の表現を表示するように構成される。

【0003】

表示光の第１の部分は、画像の第１の空間部分に対応する場合があり、表示光の第２の部分は、画像の第２の空間部分に対応する場合がある。画像の第１の空間部分及び画像の第２の空間部分は、部分的に重なり合う場合がある。

【0004】

表示光の第１の部分は、波長の第１のセットを含む場合があり、表示光の第２の部分は、波長の第１のセットとは異なる波長の第２のセットを含む。

【0005】

導波管は、第１の光路に配置され、アウトカプラに向けて表示光の第１の部分をリダイレクトするように構成された第１の射出瞳拡大器と、第１の光路に配置され、アウトカプラに向けて表示光の第２の部分をリダイレクトするように構成された第２の射出瞳拡大器とを含み得る。

【0006】

アウトカプラは、表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とを結合して表現を表示するように構成され得る。

【0007】

インカプラは、光学エンジンから表示光を受け取ることと、表示光を少なくとも表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とに分割することと、第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第１の部分をリダイレクトすることと、第２の光路に沿って導波管内で伝搬し、表示光の第２の部分をリダイレクトすることとを行うようにさらに構成され得る。インカプラは、表示光を表示光の第３の部分に分割し、表示光の第３の部分を、第１の光路及び第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬し導くようにさらに構成され得る。表現は、画像の第１の部分、画像の第２の部分、及び画像の第３の部分の組み合わせであってもよい。

【0008】

一実施形態では、方法は、表示用の画像を表す表示光を受け取ることと、第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第２の部分を導くこととを備え、第１の光路及び第２の光路はそれぞれ重なり合わない伝搬角度を有し、方法はさらに、表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とを結合して、画像の表現を表示することとを含む。

【0009】

表示光の第１の部分は、画像の第１の空間部分を伝達し得、表示光の第２の部分は画像の第２の空間部分を伝達する。画像の第１の空間部分及び画像の第２の空間部分は、部分的に重なり合う場合がある。

【0010】

第１の光路に沿って表示光の第１の部分を導くことは、第１の光路に沿って表示光の波長の第１のセットを導くことを含み得、第２の光路に沿って表示光の第２の部分を導くことは、第２の光路に沿って表示光の波長の第２のセットを導くことを含み、したがって、波長の第２のセットは第１のセットとは異なる。

【0011】

方法は、第１の光路に配置された第１の射出瞳拡大器を用いて、導波管のアウトカプラに向けて表示光の第１の部分をリダイレクトすることと、第２の光路に配置された第２の射出瞳拡大器を用いて、アウトカプラに向けて表示光の第２の部分をリダイレクトすることとをさらに含み得る。方法は、アウトカプラを用いて、表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とを結合して表現を表示することをさらに含み得る。

【0012】

方法は、導波管のインカプラを用いて、光学エンジンから表示光を受け取ることと、インカプラによって、表示光を少なくとも表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とに分割することと、インカプラによって、第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第１の部分をリダイレクトすることと、インカプラによって、第２の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第２の部分をリダイレクトすることとをさらに含み得る。

【0013】

方法は、表示光を第３の部分に分割することと、表示光の第３の部分を、第１の光路及び第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬するように導くこととをさらに含み得る。方法は、表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分と、表示光の第３の部分とを結合することによって表現を表示することをさらに含み得る。

【0014】

一実施形態では、投影システムは、光学エンジンと導波管とを含み、導波管は、表示用の画像を表す表示光を受け取るように構成されており、第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って導波管内で伝搬するように表示光の第２の部分を導くように構成されており、第１の光路及び第２の光路がそれぞれ重なり合わない伝搬角度を有し、前記導波管はさらに、表示光の第１の部分と、表示光の第２の部分とを結合して画像の表現を表示するように構成されている。導波管は、表示光を第３の部分に分割し、表示光の第３の部分を、第１の光路及び第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬し導くようにさらに構成され得る。

【0015】

本開示は、添付図面を参照することによって当業者に、より良く理解され、その多数の特徴及び利点は、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】

【0016】

【図1】いくつかの実施形態による、統合レーザープロジェクタを有する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、投影システムを含む表示システムの部分的に透明なビューを示す図である。

【図3】インカプラと、アウトカプラと、射出瞳拡大器とを有する導波管の等角図を示す図である。

【図4】ｋ空間に対して図３の導波管を通る表示光の伝搬を示すチャートである。

【図5】いくつかの実施形態に従って、インカプラと、アウトカプラと、インカプラの両側に配置された２つの射出瞳拡大器とを有する導波管の等角図を示す図であり、導波管は、２つの光路に沿って光を伝搬するように構成される。

【図6】いくつかの実施形態に従って、ｋ空間に対して図４の導波管を通る表示光の伝搬を示すチャートである。

【図7】いくつかの実施形態に従って、インカプラと、アウトカプラと、２つの射出瞳拡大器とを有する導波管の等角図を示す図であり、導波管は、２つの光路に沿って光を伝搬するように構成され、インカプラは、第１及び第２の光路に沿って、射出瞳拡大器に向けて表示光の第１及び第２の部分をリダイレクトして、ｋ_ｘ次元とｋ_ｙ次元の両方で対応する画像をシフトさせるように構成される。

【図8】いくつかの実施形態に従って、ｋ空間に対して図７の導波管を通る表示光の伝搬を示すチャートである。

【図9】いくつかの実施形態に従って、インカプラと、アウトカプラと、インカプラの両側に配置された２つの射出瞳拡大器とを有する導波管の等角図を示し、導波管は、３つの光路に沿って表示光を伝搬するように構成される。

【図10】いくつかの実施形態に従って、ｋ空間に対して図９の導波管を通る表示光の伝搬を示すチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１～図１０は、表示画像の空間解像度または角度解像度を向上させながら、ニアアイディスプレイシステム（例えば、ウェアラブルヘッドアップディスプレイ（ＷＨＵＤ））または他の表示システムをコンパクトに配置するための実施形態を示す。本明細書で説明される特定の実施形態は、ウェアラブルディスプレイデバイスの一部として光学部品または他のコンポーネントを利用することを伴うが、追加の実施形態は、本明細書に説明される技術に従って様々な他のタイプのデバイスを介してそのようなコンポーネントを利用し得ることを理解されたい。

【0018】

本明細書に説明される実施形態によれば、表示システムの投影システムは、受け取った表示光を導波管のインカプラと導波管のアウトカプラとの間の複数の光路に沿って伝搬させる導波管を含む。導波管が受け取った表示光を伝搬させる光路は、それぞれｋ空間内の異なる位置に対応するため（ｋは、ｋ＝１／λとなるように波長の逆数である）、各光路の伝搬角度は異なる。光は、限られた数の離散的な伝搬角度（つまり、極角）で全反射（ＴＩＲ）を介してのみ導波管を通って伝搬できるため、表示光を介して伝達される各画像の一部分のみが導波管を通して正常に伝搬されて、ユーザーの目に出力できる。いくつかの実施形態では、導波管を通る異なる光路の少なくとも一部分は、重なり合わない伝搬角度を有し、それによって各画像のそれぞれ異なる部分を導波管を介して正常に伝達することを可能にする。特定の実施形態では、導波管は、それぞれ異なる（重なり合わない）伝搬角度を有する異なる光路に沿って光を伝搬させるように構成されるため、画像を伝達する表示光が導波管を通って伝搬するにつれて表示光によって利用される光モードの密度、及び導波管によって出力される画像の空間解像度または角度解像度は、類似するまたは実質的に重なり合う伝搬角度を有する単一の光路または複数の光路を提供する従来の導波管の対応する態様と比較して増加する。本明細書で使用する場合、光モードは、画像を伝達する表示光の波長のための導波管を通る誘導光学伝搬経路のセットである。

【0019】

いくつかの実施形態では、導波管は、それぞれが導波管のインカプラの両側に配置された第１の射出瞳拡大器と、第２の射出瞳拡大器とを含む。表示用の元の画像に対応する表示光は、導波管のインカプラで受け取られる。導波管は、第１の射出瞳拡大器を含む第１の光路に沿って表示光の第１の部分を伝搬させ、第２の射出瞳拡大器を含む第２の光路に沿って表示光の第２の部分を伝搬させるように構成される。例えば、インカプラは、第１の射出瞳拡大器に向けて表示光の第１の部分をリダイレクトし（表示光の第１の部分によって伝達されるか、さもなければ表示光の第１の部分に対応する第１の画像を、ｋ空間に対して正のｋ_ｙ次元でシフトさせ）、第２の射出瞳拡大器に向けて受け取った表示光の第２の部分をリダイレクトする（表示光の第２の部分によって伝達されるか、またはそうでなければ表示光の第２の部分に対応する第２の画像を、ｋ空間に対して負のｋ_ｙ次元でシフトさせる）ように構成される。本明細書に説明されるように、表示光の変換またはリダイレクトに基づく元の画像またはその部分の後続の表現は、本明細書で画像そのものと呼ばれる場合があることを理解されたい。

【0020】

第１の射出瞳拡大器は、導波管のアウトカプラに向けて表示光の第１の部分をリダイレクトする（表示光の第１の部分によって伝達される第１の画像を、ｋ空間に対して負のｋ_ｘ次元及び負のｋ_ｙ次元でシフトさせる）ように構成される。第２の射出瞳拡大器は、導波管のアウトカプラに向けて表示光の第２の部分をリダイレクトする（表示光の第２の部分によって伝達される第２の画像を、ｋ空間に対して負のｋ_ｘ次元及び正のｋ_ｙ次元でシフトさせる）ように構成される。アウトカプラは、表示光がインカプラで入力された角度と同じか、または実質的に類似する角度（例えば、約５％以内）で、ユーザーの目に向けて表示光の第１及び第２の部分を出力するように構成される（表示光の第１及び第２の部分によって伝達される第１及び第２の画像を、ｋ空間に対して正のｋ_ｘ次元でシフトさせる）。第１及び第２の画像はアウトカプラで結合されて最終画像を形成する。最終画像は、元の画像の第１の部分と、元の画像の第２の部分とを含み、元の画像の第１の部分は、表示光の第１の部分に対応し、第１の光路に沿って表示光の第１の部分を介して伝達され、第２の部分は、表示光の第２の部分に対応し、第２の光路に沿って表示光の第２の部分を介して伝達される。

【0021】

いくつかの実施形態では、第１の光路に沿ってＴＩＲを介して導波管を通って正常に伝搬する表示光の第１の部分によって伝達される元の画像の第１の部分は、第２の光路に沿ってＴＩＲを介して導波管を通って正常に伝搬する表示光の第２の部分によって伝達される元の画像の第２の部分とは異なる（例えば、元の画像の第２の部分に関して、少なくとも部分的に空間的に異なる）。いくつかの実施形態では、第１の画像を伝達する表示光の第１の部分は、光モードの第１のセットを利用し、第２の画像を伝達する表示光の第２の部分は、光モードの第２のセットを利用し、表示光の第１の部分及び表示光の第２の部分は空間的に異なる経路を横切る。光モードの第１のセット及び光モードの第２のセットは、それぞれと重なり合っていないか、または部分的には重なり合っておらず、光モードの第１のセット及び第２のセットのそれぞれは、元の画像のそれぞれ異なる部分に対応する。このようにして、最終表現を伝達するために利用される光モードの密度は、第１または第２の画像を単独で伝達するために利用される光モードの密度と比較して（例えば、第１または第２の光路の１つしか含まない導波管と比較して）増加する。２つの異なる、空間的に異なる通路を介して表示光の第１及び第２の部分を伝搬させることによって、最終画像の空間解像度または角度解像度は向上する。

【0022】

いくつかの実施形態では、第１の画像及び第２の画像はそれぞれ、表示のために提示された元の画像の表現である。いくつかの実施形態では、第１の画像は元の画像の第１の空間部分に対応し、第２の画像は元の画像の第２の部分に対応する。特定の実施形態では、元の画像の第１及び第２の部分は、部分的に重なり合う。いくつかの実施形態では、第１の画像は、元の画像の光の波長（つまり、色）の第１のセットのみを含む元の画像の第１の表現に対応し、第２の画像は、元の画像の光の波長の（つまり、色）第２のセットのみを含む元の画像の第２の表現に対応し、光の波長の第１のセットは、光の波長の第２のセットとは少なくとも部分的に異なる。

【0023】

いくつかの実施形態では、インカプラは、表示光の第３の部分が介在する射出瞳拡大器に入射することなく、インカプラからＴＩＲを介してアウトカプラに向けて第３の光路に沿って、第３の画像を伝達する表示光の第３の部分をリダイレクトするようにさらに構成される。第３の画像は、第１及び第２の画像と結合されて、アウトカプラを介して導波管によって出力される最終画像を形成する。（例えば、射出瞳拡大器による）リダイレクトの介在なしに、インカプラからＴＩＲを介してアウトカプラに表示光の第３の部分をリダイレクトすることによって、第３の画像はｋ_ｘ次元に沿ってのみシフトされ、これによって（ＴＩＲが導波管内で有効にされる離散的な伝搬角度で定義された円弧に対応する）視野角の連続範囲全体が、最終画像に含まれ、それによって導波管で利用される光モードの密度を増加させ、最終画像の空間解像度または角度解像度を向上させる。いくつかの実施形態では、第３の画像は、元の画像の一部にのみ対応し、第３の画像の幾何学形状は、第１及び第２の画像の幾何学形状が第１及び第２の画像瞳拡大器によって拡大するのと同じように射出瞳拡大器によって拡大しないので、最終画像の一部のみの空間解像度または角度解像度の向上を生じさせる。いくつかの実施形態では、第３の光路に沿った伝搬長は、第１及び第２の光路に沿った伝搬長のどちらよりも短いため、第３の光路に沿って伝搬する表示光の第３の部分は（例えば、表面またはバルク材料の特徴または非理想性のため）、第１及び第２の光路に沿って伝搬する表示光の第１及び第２の部分よりも受ける散乱が少なく、これによって第３の画像及び最終画像の対応する部分のそれぞれの空間解像度または角度解像度はさらに向上する。いくつかの実施形態では、そのような構成により、導波管によって出力される最終画像の一部に対応する、表示デバイスの視野（ＦＯＶ）の標的領域の空間解像度または角度解像度が向上する。

【0024】

いくつかの実施形態では、導波管は、第１の射出瞳拡張器と、第２の射出瞳拡大器とを含み、インカプラは、それぞれ第１及び第２の射出瞳拡大器に向けて表示光の第１及び第２の部分をリダイレクトするように構成されており、その結果、表示光の第１及び第２の部分によって伝達される対応する第１及び第２の画像は、ｋ空間に対して、ｋ_ｘ次元とｋ_ｙ次元の両方でそれぞれシフトされる。元の画像を運ぶ光は、導波管のインカプラで受け取られる。導波管は、第１の射出瞳拡大器を含む第１の光路に沿って表示光の第１の部分を伝搬し、第２の射出瞳拡大器を含む第２の光路に沿って表示光の第２の部分を伝搬するように構成される。例えば、導波管は、第１の射出瞳拡大器に向けて表示光の第１の部分をリダイレクトし（表示光の第１の部分によって伝達される第１の画像を、ｋ空間に対して正のｋ_ｙ次元及び負のｋ_ｘ次元でシフトさせ）、第２の射出瞳拡大器に向けて受け取った表示光の第２の部分をリダイレクトする（表示光の第２の部分によって伝達される第２の画像を、ｋ空間に対して負のｋ_ｙ次元及び負のｋ_ｘ次元でシフトさせる）ように構成される。第１の射出瞳拡大器は、導波管のアウトカプラに向けて表示光の第１の部分をリダイレクトする（表示光の第１の部分によって伝達される第１の画像を、ｋ空間に対して負のｋ_ｘ次元及び負のｋ_ｙ次元でシフトさせる）ように構成される。第２の射出瞳拡大器は、導波管のアウトカプラに向けて表示光の第２の部分をリダイレクトする（表示光の第２の部分によって伝達される第２の画像を、ｋ空間に対して負のｋ_ｘ次元及び正のｋ_ｙ次元でシフトさせる）ように構成される。アウトカプラは、表示光がインカプラで入力された角度と同じか、または実質的に類似する角度（例えば、約５％以内）で、ユーザーの目に向けて表示光の第１及び第２の部分を出力するように構成される（表示光の第１及び第２の部分によって伝達される第１及び第２の画像を、ｋ空間に対して正のｋ_ｘ次元でシフトさせる）。いくつかの実施形態では、第１の画像及び第２の画像はそれぞれ、元の画像の表現である。いくつかの実施形態では、第１の画像は元の画像の第１の部分に対応し、第２の画像は元の画像の第２の部分に対応する。特定の実施形態では、元の画像の第１及び第２の空間部分は、部分的に重なり合う。いくつかの実施形態では、第１の画像は、元の画像の光の波長（つまり、色）の第１のセットのみを含む元の画像の第１の表現に対応し、第２の画像は、元の画像の光の波長（つまり、色）の第２のセットのみを含む元の画像の第２の表現に対応し、光の波長の第１のセットは、光の波長の第２のセットとは異なる。

【0025】

第１及び第２の画像はアウトカプラで結合されて、元の画像の第１の部分と第２の部分とを含む最終画像を形成し、元の画像の第１の部分は、第１の光路を介して第１の画像を伝達する表示光の第１の部分を介して伝達され、第２の部分は、第２の光路を介して第２の画像を伝達する表示光の第２の部分を介して伝達される。第１の光路に沿ってＴＩＲを介して導波管を通って正常に伝搬する表示光の第１の部分によって伝達される元の画像の第１の部分は、第２の光路に沿ってＴＩＲを介して導波管を通って正常に伝搬する表示光の第２の部分によって伝達される元の画像の第２の部分とは異なる（元の画像の第２の部分に関して、少なくとも部分的に空間的に異なる）。いくつかの実施形態では、第１の画像を伝達する表示光の第１の部分は、光モードの第１のセットを利用し、第２の画像を伝達する表示光の第２の部分は、光モードの第２のセットを利用し、表示光の第１の部分及び表示光の第２の部分は空間的に異なる経路を横切る。すなわち、光モードの第１のセット及び光モードの第２のセットは、それぞれと重なり合っていないか、または部分的には重なり合っておらず、第１及び光モードの第２のセットのそれぞれは、元の画像のそれぞれ異なる部分に対応する。このようにして、最終画像を伝達するために利用される光モードの密度は、第１の画像を単独で伝達するために利用される光モード、及び第２の画像を単独で伝達するために利用される光モードの密度と比較して（例えば、第１または第２の光路の１つしか含まない導波管と比較して）増加する。２つの異なる、空間的に異なる通路を介して表示光の第１及び第２の部分を生じさせることによって、最終画像の空間解像度または角度解像度は向上する。インカプラによる表示光の第１及び第２の部分のリダイレクト時に（ｋ_ｙ次元のみではなく）ｋ_ｘ次元とｋ_ｙ次元の両方で第１及び第２の画像をシフトすることによって、いくつかの実装では、導波管のサイズを縮小しながら、対応する表示の効率、均一性、及びアイボックスサイズは改善される。いくつかの実施形態では、第１の射出瞳拡大器及び第２の射出瞳拡大器は、第１の射出瞳拡大器及び第２の射出瞳拡大器のそれぞれの少なくとも１つの次元が、導波管のアウトカプラの対応する次元に関して平行ではないように位置合わせされる。

【0026】

本開示のいくつかの実施形態は、ＷＨＵＤの形をとる特定の例示的なニアアイディスプレイシステムを参照して説明及び図示されるが、本開示の装置及び技術がこの特定な例に限定されるのではなく、代わりに、本明細書に提供される指針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を理解されたい。

【0027】

図１は、いくつかの実施形態による走査ベースの光学システムを用いる例示的な表示システム１００を示す。表示システム１００は、プロジェクタ（例えば、レーザープロジェクタ、マイクロＬＥＤプロジェクタ、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）プロジェクタなど）を収容する、アーム１０４を含む支持構造１０２を有する。プロジェクタは、導波管を介してユーザーの目に向けて画像を投影するように構成されるため、ユーザーは、レンズ素子１０８、１１０の一方または両方で表示の視野（ＦＯＶ）領域１０６内に表示されているとして投影画像を認識する。図示の実施形態では、表示システム１００は、ＷＨＵＤの形をとるニアアイディスプレイシステムであり、支持構造１０２は、ユーザーの頭部に装着されるように構成されており、眼鏡（例えば、サングラス）のフレームの一般的な形状及び外観（すなわち、フォームファクタ）を有する。

【0028】

支持構造１０２は、プロジェクタ及び導波管など、ユーザー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コンポーネントを収容する、または他の方法で含む。いくつかの実施形態では、支持構造１０２は、１つ以上の前面カメラ、背面カメラ、他の光センサ、モーションセンサ、加速度計などの様々なセンサをさらに含む。いくつかの実施形態では、支持構造１０２は、１つ以上の無線周波数（ＲＦ）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含む。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の電気部品に電力を供給するための１つ以上の電池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のこれらのコンポーネントのいくつかまたはすべては、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に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、他の実施形態では、表示システム１００は、図１に示される眼鏡フレームとは異なる形状及び外観を有する場合があることに留意されたい。特に断りのない限り、本明細書における用語「または」の例は、「または」の非排他的定義を指すことを理解されたい。例えば、本明細書での語句「ＸまたはＹ」は、「ＸもしくはＹのどちらか、または両方」を意味する。

【0029】

レンズ素子１０８、１１０の一方または両方は、拡張現実（ＡＲ）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、拡張現実（ＡＲ）表示では、レンダリングされたグラフィックコンテンツを、レンズ素子１０８、１１０を通してユーザーが認識する現実世界のビュー上に重ねて表示するか、または他の方法で現実世界のビューと組み合わせて提供することができる。例えば、表示システム１００の投影システムは、様々な実施形態に従って、投影システムのプロジェクタ、対応するレンズ素子１０８または１１０内に少なくとも部分的に形成された導波管、及び１つ以上の光学素子（例えば、プロジェクタと導波管の間に配置されるか、または導波管と統合される１つ以上のスキャンミラー、１つ以上の光リレー、または１つ以上のコリメーションレンズ）を介してユーザーの目に表示光を投影することによって、光を使用して認識可能な１つの画像または一連の画像を形成する。

【0030】

レンズ素子１０８、１１０の一方または両方は、導波管のインカプラによって受け取られた表示光を、導波管のアウトカプラに送る導波管の少なくとも一部を含み、アウトカプラは、表示システム１００のユーザーの目に向けて表示光を出力する。表示光は、ユーザーが光を画像として認識するように変調され、ユーザーの目に投影される。さらに、レンズ素子１０８、１１０のそれぞれは、ユーザーが、レンズ素子を通して見ることができるように十分に透明であり、ユーザーの現実世界の環境の視界を提供し、画像は現実世界の環境の少なくとも一部の上に重ねて表示される。

【0031】

いくつかの実施形態では、ディスプレイ１００の投影システムのプロジェクタは、デジタル光処理ベースのプロジェクタ、走査型レーザープロジェクタ、またはレーザーもしくは１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）などの変調光源と、１つ以上の動的スキャナ、反射パネル、もしくはデジタル光プロセッサ（ＤＬＰ）などの動的反射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、マイクロＬＥＤディスプレイパネル（例えば、マイクロＡＭＯＬＥＤディスプレイパネル、もしくはマイクロ無機ＬＥＤ（ｉ－ＬＥＤ）ディスプレイパネル）、またはマイクロ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイパネル（例えば、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）ＬＣＤディスプレイパネル、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ）ＬＣＤディスプレイパネル、もしくはインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）ＬＣＤディスプレイパネル）などのマイクロディスプレイパネルを含む。いくつかの実施形態では、プロジェクタは、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）ディスプレイパネルを含む。本明細書では、そのような表示パネルは、対応する投影システムの光学エンジン（例えば、図２の光学エンジン２０８）の一部であると考えられる。いくつかの実施形態では、プロジェクタの表示パネルは、プロジェクタの導波管に光（表示用の画像または画像の一部を表す）を出力するように構成される。導波管は表示光を拡大し、アウトカプラを介してユーザーの目に向けて表示光を出力する。

【0032】

プロジェクタは、コントローラと、コントローラによる実行時に、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及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、ＦＯＶ領域１０６の位置及びサイズを選択的に設定するようにプロジェクタを制御する。いくつかの実施形態では、コントローラは、表示システム１００に表示されるコンテンツを生成する１つ以上のプロセッサ（図示せず）と通信可能に結合される。プロジェクタは、導波管を介して表示システム１００のＦＯＶ領域１０６に向けて表示光を出力する。いくつかの実施形態では、導波管のアウトカプラの少なくとも一部がＦＯＶ領域１０６と重なり合う。本明細書では、表示を見ることができる異なるユーザーの目の位置の範囲を、表示のアイボックスと呼ぶ。

【0033】

図２は、プロジェクタ２０６と、導波管２１２のインカプラ２１４とアウトカプラ２１６との間に複数の光路を有する導波管２１２とを有する投影システムを含む表示システム２００の一部を示す。いくつかの実施形態では、表示システム２００は、図１の表示システム１００を表す。本例では、表示システム２００のアーム２０４は、光学エンジン２０８（例えば、表示パネル）と、１つ以上の光学素子２１０と、インカプラ２１４と、導波管２１２の一部とを含むプロジェクタ２０６を収容する。

【0034】

表示システム２００は、第１のレンズ２２０と、第２のレンズ２２２と、導波管２１２とを含む光コンバイナレンズ２１８を含み、導波管２１２は、第１のレンズ２２０と第２のレンズ２２２の間に埋め込まれるか、または他の方法で配置される。アウトカプラ２１６から出た光は、第１のレンズ２２０（例えば、表示システム１００のレンズ素子１１０の実施形態に対応する）を通る。使用時、第１のレンズ２２０から出た表示光は、表示システム２００を装着したユーザーの目２２４の瞳孔に入り、ユーザーに、光学エンジン２０８から出力された表示光によって運ばれる表示画像を認識させる。光コンバイナレンズ２１８は実質的には透明であるため、表示システム２００の周りの環境に対応する現実世界の場面からの光は、第１のレンズ２２０、第２のレンズ２２２、及び導波管２１２を通ってユーザーの目２２４に到達する。このようにして、プロジェクタ２０６によって出力された画像または他のグラフィックコンテンツは、ユーザーの目２２４に投影されると、ユーザーの環境の現実世界の画像と結合（例えば、オーバレイさ）れて、ユーザーにＡＲ体験を提供する。

【0035】

表示システム２００の導波管２１２は、インカプラ２１４と、アウトカプラ２１６とを含む。いくつかの実施形態では、回折格子などの１つ以上の射出瞳拡大器は、インカプラ２１４とアウトカプラ２１６との間の中間段階に配置されて、インカプラ２１４によって導波管２１２に結合された光を受け取り、受け取られた表示光を各射出瞳拡大器において拡大し、アウトカプラ２１６に向けてその光をリダイレクトし、アウトカプラ２１６は次に、導波管２１２から外に（例えば、ユーザーの目２２４に向けて）表示光を結合する。いくつかの実施形態では、導波管２１２は、約５７５ｎｍなどの緑色光の波長でピーク周波数応答を有するように構成されており、これによって導波管２１２によって出力された投影画像の知覚性が向上する。

【0036】

本明細書で使用する場合、用語「導波管」は、全反射（ＴＩＲ）、特殊フィルタ、または反射面の１つ以上を使用して、インカプラ（インカプラ２１４など）からアウトカプラ（アウトカプラ２１６など）に光を転送するコンバイナを意味すると理解される。一部の表示用途では、表示光はコリメート画像であり、導波管はコリメート画像を目に転送して複製する。一般に、用語「インカプラ」及び「アウトカプラ」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つ以上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、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任意のタイプの光学格子構造を指すと理解される。いくつかの実施形態では、所与のインカプラまたはアウトカプラは、インカプラまたはアウトカプラに光を透過させ、透過中に表示光に光学機能（複数可）を適用させる透過格子（例えば、透過回折格子または透過ホログラフィック格子）として構成される。いくつかの実施形態では、所与のインカプラまたはアウトカプラは、インカプラまたはアウトカプラに光を反射させ、反射中に表示光に光学機能（複数可）を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）として構成される。本例では、インカプラ２１４は、受け取った表示光を導波管を通る複数の光路を介してアウトカプラ２１６に中継する。いくつかの実施形態では、インカプラ２１４は、第１の射出瞳拡大器（図示せず、いくつかの実施形態では折り畳み格子として実装される）が配置された第１の光路を介してアウトカプラ２１６に表示光の第１の部分をリダイレクトし、第２の射出瞳拡大器（図示せず、いくつかの実施形態では折り畳み格子として実装される）が配置された第２の光路を介してアウトカプラ２１６に向けて表示光の第２の部分をリダイレクトする。表示光は、ＴＩＲを介して導波管２１２を通って伝搬する。アウトカプラ２１６は次に、ユーザーの目２２４に表示光を出力する。

【0037】

いくつかの実施形態では、プロジェクタ２０６はドライバまたは他のコントローラ（図示せず）に結合されており、コントローラは、コントローラに結合されたコンピュータプロセッサ（図示せず）からコントローラまたはドライバが受信した命令に従って、光学エンジン２０８の光源（例えば、ＬＥＤ）からの表示光の発射のタイミングを制御して、ユーザーの目２２４の網膜に出力されると画像として認識されるように出力された光を変調する。例えば、表示システム２００の動作中、光学エンジン２０８の光源は選択された波長の光を出力し、出力された光は、光学素子２１０及び導波管２１２を介してユーザーの目２２４に導かれる。光学エンジン２０８は、出力光が画像のピクセルを表すように、光学エンジン２０８の各光源のそれぞれの強度を変調する。例えば、光学エンジン２０８の所与の光源または光源グループの強度は、表示システム２００のプロジェクタ２０６によって投影される画像の対応するピクセルの明るさに相当する。

【0038】

図３は、いくつかの実施形態による、導波管３００の部分的に透明な透視図（「正面」図）を示す（例えば、図２の表示システム２００の導波管２１２の一実施形態）。図２の光学エンジン２０８の一実施形態などの光源は、第１の軌道３０６に沿って導波管３００内に表示光３０４を出力する。図示のように、インカプラ２１４は、第２の軌道３０８に沿って射出瞳拡大器３０２に向けて表示光３０４をリダイレクトする。本例では、第２の軌道３０８は負のｙ次元に延びる。本明細書に説明する軌道が、図示した直交座標系を基準にして（例えば、図示のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を基準にして）説明される場合があることに留意されたい。射出瞳拡大器３０２は、第３の軌道３１０に沿ってアウトカプラ２１６に表示光３０４をリダイレクトする。本例では、第３の軌道３１０は負のｘ次元に延びる。アウトカプラは、表示光３０４が第４の軌道３１２に沿ってユーザーの目３１４に向けて出力されるように、表示光３０４をリダイレクトする。いくつかの実施形態では、第１の軌道３０６と第４の軌道３１２は、互いに平行であるか、または実質的に（例えば、約５％以内で）平行である。

【0039】

いくつかの実施形態では、射出瞳拡大器３０２は、第３の軌道３１０に沿って表示光３０４をリダイレクトするように構成され、導波管３００を含む表示システム（例えば、図１の表示システム１００、図２の表示システム２００）のアイボックスの１つ以上の次元を拡大する、回折格子またはホログラフィック格子などの光学格子である（例えば、射出瞳拡大器３０２がない場合、表示のアイボックスの次元がどうなるかに関して）。

【0040】

図４は、ｋ空間に対して図３の導波管３００を通る表示光の伝搬を表す正規化されたｋ空間チャート４００を示す。すなわち、チャート４００は、導波管３００の二次元（２Ｄ）一般化に対応するｋ空間チャートである。したがって、本例のいくつかの態様は、図３の導波管３００及びその要素に関して説明される。

【0041】

バルク屈折率がｎである材料中の所与の波長λの光の場合、導波管３００を通る光の伝搬ベクトルの全光度はｋ＝（２πｎ）／λになる。変数ｋは波数と呼ばれることもあり、本明細書で使用する場合、波長の逆数として定義され、ｋ＝１／λとなる。２Ｄのｋ空間における所与の伝搬角度は円として表され、ｋ^２＝ｋ_ｘ ^２＋ｋ_ｙ ^２を必要とする。第１の境界角度４０２と第２の境界角度４０４の間の伝搬角度で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管３００に沿って伝搬できる。さらに、線４０６（第１の境界角度４０２と第２の境界角度４０４との間に位置する破線の円）で表される離散的な伝搬角度（つまり、離散的な極角度）で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管３００に沿って伝搬できる。

【0042】

最初に、インカプラ２１４において導波管３００に入る表示光３０４は、チャート４００の原点でまたは原点の周りで中心に置かれる。ここで、画像４０８は、表示光３０４によって運ばれる画像を表す。画像４０８は、最初はｋ空間に対して第１の位置４１０に配置される。インカプラ２１４によって表示光３０４がリダイレクトされると、画像４０８はｋ空間内で第２の位置４１２にシフトされ、負のｋ_ｙ次元のシフトに相当する。第１の射出瞳拡大器３０２によって表示光３０４がリダイレクトされると、画像４０８はｋ空間内で第３の位置４１４にシフトされ、正のｋ_ｙ次元、及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。アウトカプラ２１６によって表示光３０４がリダイレクトされると、画像４０８はｋ空間内で第１の位置４１０にシフトされ、正のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。本例では、表示光３０４がインカプラ２１４を介して導波管３００に入る角度は、表示光３０４がアウトカプラ２１６を介して導波管３００を出る角度と同じであるか、または実質的に同じである（例えば、５％範囲内）と想定される。導波管３００などの導波管では、特定の伝搬角度（例えば、本例の線４０６に対応する）で進行する光の部分のみが、導波管を通って正常に伝搬することができ、結果的に、それらの伝搬角度で移動しない表示光の部分によって伝達される画像情報は、少なくとも部分的に失われる。このプロセスは離散化と呼ばれることがある。例えば、第２の位置４１２では、線４１６（線４０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う画像４０８の部分を伝達する表示光の部分のみが、ＴＩＲを介して導波管３００を通って正常に伝搬できる。第３の位置４１４では、線４１８（線４０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う画像４０８の部分を伝達する表示光の部分のみが、導波路３００に沿って正常に伝搬できる。したがって、画像４０８が、導波管３００から外にリダイレクトされ、位置４１０に戻ると、線４１６及び線４１８の離散的な交点４２０（図示のように重なり合う場合、線４１６と４１８が交差するであろう点）に対応する画像４０８の部分のみが保存される。ここで、対応する光が導波管２１２を正常に伝搬したために保存された画像の部分は、離散化から被る画像情報の損失はそれほど大きくないと考えられる。画像４０８の部分を伝達し、離散的な交点４２０に対応しない表示光の部分は、導波管３００を通して完全に伝搬されず、対応する画像情報は、少なくとも部分的に失われる（例えば、離散的な交点４２０に対応する画像の部分よりも、離散化からより大きい画像情報の損失を被る）。導波管３００を出る表示光３０４によって運ばれる画像４０８の空間解像度または角度解像度は、少なくとも部分的に、離散的な交点４２０の数量及び密度に対応する。各交点４２０は、画像４０８のそれぞれの部分及びそれぞれの視野角のセットに対応する。出力画像４０８の空間解像度または角度解像度は、対応する表示光３０４が導波管３００を伝搬した後に画像４０８がどの程度保持されるかに対応する。

【0043】

図５は、いくつかの実施形態による、導波管５００の部分的に透明な透視図（「正面」図）を示す（例えば、図２の表示システム２００の導波管２１２の一実施形態）。導波管５００は、インカプラ２１４と、第１の射出瞳拡大器５０２と、第２の射出瞳拡大器５０４と、アウトカプラ２１６とを含む。いくつかの実施形態では、第１の射出瞳拡大器５０２及び第２の射出瞳拡大器５０４のそれぞれは、受け取った表示光をリダイレクトし、拡大し、それによって導波管５００を含む表示システム（例えば、図１の表示システム１００、図２の表示システム２００）のアイボックスの１つ以上の次元を拡大するように構成された、回折格子またはホログラフィック格子などの光学格子を含む。

【0044】

動作中、図２の光学エンジン２０８の一実施形態などの光源は、第１の軌道５０８に沿って導波管５００内に表示光５０６を出力する。インカプラ２１４は、表示光５０６を、第１の部分５１１（「表示光５１１の第１の部分」と呼ばれることある）と、第２の部分５１５（「本明細書では表示光５１５の第２の部分と呼ばれることがある）とに分割する。いくつかの実施形態では、表示光５０６は、本明細書では「元の」画像と呼ばれる画像を伝達し、表示光５１１の第１の部分は第１の画像を伝達し、表示光５１５の第２の部分は第２の画像を伝達し、アウトカプラ２１６を介して出力された表示光５１１及び５１５の結合された第１の部分と第２の部分は、第１の画像と第２の画像を組み合わせである「最終」画像を伝達する。いくつかの実施形態では、第１の画像及び第２の画像のそれぞれは元の画像に対応するが、表示光５１１の第１の部分及び表示光５１５の第２の部分がそれぞれ異なる光路に沿って導波管５００を通る際の離散化のため、元の画像のそれぞれ異なる部分は、第１の画像及び第２の画像のそれぞれにおいて保存されていない（つまり、元の画像の保存された部分よりもはるかに大きい画像情報の損失を被っている）。

【0045】

インカプラ２１４は、第２の軌道５１０に沿って第１の射出瞳拡大器５０２に向けて表示光５１１の第１の部分をリダイレクトする。本例では、第２の軌道５１０は、正のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。第１の射出瞳拡大器５０２は、第３の軌道５１２に沿ってアウトカプラ２１６に表示光５１１の第１の部分をリダイレクトする。本例では、第３の軌道５１２は、負のｘ次元及び負のｙ次元に延びる。アウトカプラは、表示光５１１の第１の部分が第４の軌道５１４に沿ってユーザーの目５２２に向かって出力されるように、導波管５００から外に表示光５１１の第１の部分をリダイレクトする。インカプラ２１４は、第５の軌道５１６に沿って第２の射出瞳拡大器５０４に向けて表示光５１５の第２の部分をリダイレクトする。本例では、第５の軌道５１６は、負のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。第２の射出瞳拡大器５０４は、第６の軌道５１８を介してアウトカプラ２１６に向けて表示光５１５の第２の部分をリダイレクトする。本例では、第６の軌道５１８は、正のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。アウトカプラ２１６は、第７の軌道５２０を介して導波管５００から外にユーザーの目５２２に向けて表示光５１５の第２の部分をリダイレクトする。第１の軌道５０８、第４の軌道５１４、及び第７の軌道５２０は、いくつかの実施形態では、互いに平行であるか、または実質的に（例えば、約５％以内で）平行である。

【0046】

本例では、第２の軌道５１０、第３の軌道５１２、及び第４の軌道５１４は、導波管５００を通る第１の光路であると考えられ、第５の軌道５１６、第６の軌道５１８、及び第７の軌道５２０は、導波管５００を通る第２の光路であると考えられ、第１の光路は第２の光路とは異なる。例えば、第１の光路の軌道に沿って進行するときの表示光５１１の第１の部分の伝搬角度の少なくとも一部は、第２の光路の軌道に沿って進行するときの第２の表示光５１５の第２の部分のそれ以外の場合に対応する伝搬角度と異なる。導波管５００内の光（例えば、表示光５０６、表示光５１１の第１の部分、表示光５１５の第２の部分）の軌道が変化するたびに（例えば、インカプラ２１４、第１の射出瞳拡大器５０２、第２射出瞳拡大器５０４、またはアウトカプラ２１６などの回折格子への入射により）、その光によって伝達される画像の一部は、画像情報のより大きい損失を被り、画像の残りの部分は保存される（つまり、それほど大きい画像情報の損失を被らない）。例えば、保存される画像の部分は、導波管５００を通してＴＩＲが達成可能である伝搬角度で伝搬する表示光の部分に対応し、一方、画像情報が比較的に大きい損失を被る画像の部分は、任意の他の伝搬角度で伝搬する表示光の部分に対応する。表示光５１１の第１の部分は、第２の光路に沿って進行するとき、表示光５１５の第２の部分の伝搬角度とは異なる伝搬角度を有する第１の光路に沿って進行するため、表示光５１１の第１の部分によって運ばれた元の画像の保存された部分は、表示光５１５の第２の部分によって運ばれた元の画像の保存された部分とは異なる。したがって、アウトカプラ２１６を介して出力された最終画像は、第１の画像または第２画像のどちらか単独よりも高い空間解像度または角度解像度を有する。

【0047】

いくつかの実施形態では、第１の画像を伝達する表示光５１１の第１の部分は、光モードの第１のセットを利用し、第２の画像を伝達する表示光５１５の第２の部分は、光モードの第２のセットを利用し、表示光５１１の第１の部分及び表示光５１５の第２の部分は空間的に異なる経路を横切る。すなわち、光モードの第１のセット及び光モードの第２のセットは、それぞれと重なり合っていないか、または部分的には重なり合っておらず、光モードの第１のセット及び第２のセットのそれぞれは、元の画像のそれぞれ異なる部分に対応する。このようにして、最終画像を伝達するために利用される光モードの密度は、第１の画像を単独で伝達するために利用される光モード、及び第２の画像を単独で伝達するために利用される光モードの密度と比較して（例えば、第１または第２の光路の１つしか含まない導波管と比較して）増加する。複数の光路を介して導波管５００を通して表示光５０６をリダイレクトすることによって、導波管５００を介して伝達された画像の空間解像度または角度解像度は有利に増加する。

【0048】

図６は、ｋ空間に対して図５の導波管５００を通る表示光の伝搬を表すチャート６００を示す。すなわち、チャート６００は、導波管５００の二次元（２Ｄ）一般化に対応するｋ空間チャートである。したがって、本例のいくつかの態様は、導波管５００及びその要素に関して説明される。

【0049】

バルク屈折率がｎである材料中の所与の波長λの光の場合、導波管５００を通る光の伝搬ベクトルの全光度はｋ＝（２πｎ）／λになる。２Ｄのｋ空間における所与の伝搬角度は円として表され、ｋ^２＝ｋ_ｘ ^２＋ｋ_ｙ ^２を必要とする。第１の境界角度６０２と第２の境界角度６０４との間の伝搬角度で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管５００に沿って伝搬できる。さらに、線６０６（第１の境界角度６０２と第２の境界角度６０４との間に位置する破線の円）で表される離散的な伝搬角度（つまり、離散的な極角度）で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管５００に沿って移動できる。線６０６は、本明細書では「伝搬角度６０６」と呼ばれる場合がある。

【0050】

最初に、インカプラ２１４において導波管５００に入る表示光５０６は、チャート６００の原点でまたは原点の周りで中心に置かれる。ここで、元の画像６０８は、表示光５０６によって運ばれる画像を表す。元の画像６０８は、第１の軌道５０８に沿って導波管５００に入るとき、最初にｋ空間に対して第１の位置６１０に配置される。インカプラ２１４によって表示光５０６がリダイレクトされると、元の画像６０８は、表示光５１１の第１の部分によって伝達される第１の画像６１７と、表示光５１５の第２の部分によって伝達される第２の画像６１３とに分割される。インカプラ２１４によって表示光５１１の第１の部分がリダイレクトされると、第１の画像６１７はｋ空間内で第２の位置６１６にシフトされ、正のｋ_ｙ次元のシフトに相当する。インカプラ２１４によって表示光５１５の第２の部分がリダイレクトされると、第２の画像６１３はｋ空間内で第３の位置６１２にシフトされ、負のｋ_ｙ次元のシフトに相当する。第１の射出瞳拡大器５０２によって表示光５１１の第１の部分がリダイレクトされると、第１の画像６１７はｋ空間内で第４の位置６１４にシフトされ、負のｋ_ｙ次元、及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。第２の射出瞳拡大器５０４によって表示光５１５の第２の部分がリダイレクトされると、第２の画像６１３はｋ空間内で第４の位置６１４にシフトされ、正のｋ_ｙ次元、及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。アウトカプラ２１６によって表示光５１１の第１の部分及び表示光５１５の第２の部分がリダイレクトされると、第１の画像６１７及び第２の画像６１３は結合されて最終画像６２４を形成し、最終画像６２４は、ｋ空間内で第１の位置６１０に戻され、正のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。

【0051】

いくつかの実施形態では、第１の画像６１７及び第２の画像６１３はそれぞれ、元の画像６０８の表現である。いくつかの実施形態では、第１の画像６１７は元の画像６０８の第１の空間部分に対応し、第２の画像６１３は元の画像６０８の第２の空間部分に対応する。特定の実施形態では、元の画像６０８の第１及び第２の部分は、部分的に重なり合う。いくつかの実施形態では、第１の画像６１７は、元の画像６０８の光の第１の波長（つまり、色）セットのみを含む元の画像６０８の第１の表現に対応し、第２の画像６１３は、元の画像６０８の光の第２の波長（つまり、色）セットのみを含む元の画像６０８の第２の表現に対応し、光の波長の第１のセットは、光の波長の第２のセットとは異なる。

【0052】

本例では、表示光５０６がインカプラ２１４を介して導波管５００に入る角度は、表示光５１１及び表示光５１５の第１の部分及び第２の部分がアウトカプラ２１６を介して導波管５００を出る角度と同じであるか、または実質的に同じである（例えば、５％範囲内）と想定される。第２の位置６１６では、線６２２（線６０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第１の画像６１７の部分を伝達する光のみが、ＴＩＲを介して導波路５００に沿って伝搬できる。第３の位置６１２では、線６１８（線６０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第２の画像６１３の部分のみが、ＴＩＲを介して導波路５００に沿って伝搬できる。第４の位置６１４では、線６２０（線６０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第１の画像６１７及び第２の画像６１３の部分のみが、導波路５００に沿って伝搬できる。したがって、最終画像６２４は、導波管５００の外にリダイレクトされると、（アウトカプラ２１６での第１の画像６１７及び第２の画像６１３のシフト及び結合により）第１の位置６１０に戻る。

【0053】

離散的な交点６２６に対応する元の画像６０８の部分のみが、最終画像６２４に保存される。例えば、交点６２６は、線６２２と線６２０との交点が重なり合う第１の画像６１７の部分と、線６１８と線６２０との交点が重なり合う第２の画像６１３の部分とを含む（これらの交点は、対応する線が図示のように重なり合う場合に交差するであろう点に対応する）。交点６２６に位置していない元の画像６０８の部分に対応する画像情報の少なくとも一部は、対応する光がＴＩＲを介して導波管５００を正常に伝搬しないため、交点６２６に位置するそれらの部分よりもより大きい画像情報の損失を被る。いくつかの実施形態では、最終画像６２４の空間解像度または角度解像度は、離散的な交点６２６の数量及び密度に対応する。すなわち、最終画像６２４の空間解像度または角度解像度は、対応する光が導波管５００を伝搬した後に元の画像６０８がどの程度保持されるかに対応する。

【0054】

交点６２６の交点の第１のセットは、第１の画像６１７からの線６２２と線６２０との交点に対応し、交点６２６の交点の第２のセットは、第２の画像６１３からの線６１８と線６２０との交点に対応する。図示のように、交点の第１のセットは交点の第２のセットから空間的に分離されるため、最終画像６２４は、第１の画像６１７または第２の画像６１３のどちらかに個別に含まれるよりも多い数量の交点６２６を含む。したがって、表示光５０６を第１及び第２の部分５１１及び５１５に分割し、異なる伝搬角度を有する２つの異なる光路を介して導波管５００を通して第１及び第２の部分５１１及び５１５を伝搬することによって、最終画像６２４の空間解像度または角度解像度は有利に増加し、その結果、最終画像６２４の空間解像度または角度解像度は（例えば、図４の出力画像４０８と比較して）向上する。

【0055】

ＴＩＲを介して導波管５００を通して光を正常に伝搬することを可能にする伝搬角度６０６の数が、通常、本例に示される数よりも多く、したがって最終画像６２４における離散的な交点６２６の数が、そのような例に示される数よりも多くなるであろうことに留意されたい。すなわち、説明を容易にするために、減少した数量の伝搬角度６０６及び交点６２６が本例に示される。

【0056】

図７は、いくつかの実施形態による、導波管７００の部分的に透明な透視図（「正面」図）を示す（例えば、図２の表示システム２００の導波管２１２の一実施形態）。導波管７００は、インカプラ２１４と、第１の射出瞳拡大器７０２と、第２の射出瞳拡大器７０４と、アウトカプラ２１６とを含む。いくつかの実施形態では、第１の射出瞳拡大器７０２及び第２の射出瞳拡大器７０４のそれぞれは、受け取った表示光をリダイレクトし、拡大し、それによって導波管７００を含む表示システム（例えば、図１の表示システム１００、図２の表示システム２００）のアイボックスの１つ以上の次元を拡大するように構成された、回折格子またはホログラフィック格子などの光学格子を含む。図示のように、負のｘ次元と正のｙ次元の両方でインカプラ２１４から離れて延びる一次次元を有する第１の射出瞳拡大器７０２が配置され、負のｘ次元と負のｙ次元の両方でインカプラ２１４から離れて延びる一次次元を有する第２の射出瞳拡大器７０４が配置される。いくつかの実施形態では、第１及び第２の射出瞳拡大器７０２及び７０４がｘ次元（様々な実施形態によれば、正のｘ次元または負のｘ次元のどちらか）で延びる大きさは、図示の大きさとは異なるため、第１及び第２の射出瞳拡大器７０２及び７０４がアウトカプラ２１６に向けてまたはアウトカプラ２１６から離れて曲げられる量は、示されている量とは異なる。第１の射出瞳拡大器７０２及び第２の射出瞳拡大器７０４の次元によって、入射光は、ｋ空間内でｋ_ｘ次元とｋ_ｙ次元の両方でシフトする。

【0057】

動作中、図２の光学エンジン２０８の一実施形態などの光源は、第１の軌道７０８に沿って導波管７００内に表示光７０６を出力する。インカプラ２１４は、表示光７０６を、第１の部分７１１（「表示光７１１の第１の部分」と呼ばれることある）と、第２の部分７１５（本明細書では表示光７１５の「第２の部分」と呼ばれることがある）とに分割する。いくつかの実施形態では、インカプラ２１４は二次元格子を含む。いくつかの実施形態では、インカプラ２１４は２つの１次元格子を含む。いくつかの実施形態では、表示光７０６は、本明細書では「元の」画像と呼ばれる画像を伝達し、表示光７１１の第１の部分は第１の画像を伝達し、表示光７１５の第２の部分は第２の画像を伝達し、アウトカプラ２１６を介して出力された表示光７１１及び７１５の結合された第１の部分と第２の部分は、第１の画像と第２の画像を組み合わせである「最終」画像を伝達する。

【0058】

いくつかの実施形態では、第１の画像及び第２の画像のそれぞれは元の画像に対応するが、表示光７１１の第１の部分及び表示光７１５の第２の部分がそれぞれ異なる光路に沿って導波管７００を通る際の離散化のため、元の画像のそれぞれ異なる部分は、第１の画像及び第２の画像のそれぞれにおいて、より重大な画像情報の損失を被っている。インカプラ２１４は、第２の軌道７１０に沿って第１の射出瞳拡大器７０２に向けて表示光７１１の第１の部分をリダイレクトする。本例では、第２の軌道７１０は、正のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。第１の射出瞳拡大器７０２は、第３の軌道７１２に沿ってアウトカプラ２１６に表示光７１１の第１の部分をリダイレクトする。本例では、第３の軌道７１２は、負のｘ次元及び負のｙ次元に延びる。アウトカプラは、表示光７１１の第１の部分が第４の軌道７１４に沿ってユーザーの目７２２に向かって出力されるように、導波管７００から外に表示光７１１の第１の部分をリダイレクトする。インカプラ２１４は、第５の軌道７１６に沿って第２の射出瞳拡大器７０４に向けて表示光７１５の第２の部分をリダイレクトする。本例では、第５の軌道７１６は、負のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。第２の射出瞳拡大器７０４は、第６の軌道７１８を介してアウトカプラ２１６に向けて表示光７１５の第２の部分をリダイレクトする。本例では、第６の軌道７１８は、正のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。アウトカプラ２１６は、第７の軌道７２０を介して導波管７００から外へユーザーの目７２２に向けて表示光７１５の第２の部分をリダイレクトする。第１の軌道７０８、第４の軌道７１４、及び第７の軌道７２０は、いくつかの実施形態では、互いに平行であるか、または実質的に（例えば、約７％以内で）平行である。

【0059】

本例では、第２の軌道７１０、第３の軌道７１２、及び第４の軌道７１４は、導波管７００を通る第１の光路であると考えられ、第５の軌道７１６、第６の軌道７１８、及び第７の軌道７２０は、導波管７００を通る第２の光路であると考えられ、第１の光路は第２の光路とは異なる。例えば、第１の光路の軌道に沿って進行するときの表示光７１１の第１の部分の伝搬角度の少なくとも一部は、第２の光路に沿って進行するときの第２の表示光７１５の第２の部分のそれ以外の場合に対応する伝搬角度と異なる。

【0060】

導波管７００内の表示光（例えば、表示光７０６、表示光７１１の第１の部分、表示光７１５の第２の部分）の軌道が変化するたびに（例えば、インカプラ２１４、第１の射出瞳拡大器７０２、第２射出瞳拡大器７０４、またはアウトカプラ２１６などの回折格子への入射により）、その光によって伝達される画像の一部の画像情報はより大きい損失を被り、画像の残りの部分はそれほど大きい損失を被らない。例えば、保存される画像の部分（つまり、大きい損失を被らない画像情報を有する部分）は、導波管７００を通してＴＩＲが達成可能である伝搬角度で伝搬する表示光の部分に対応し、一方、保存されない光の部分（つまり、より大きい損失を被る画像情報を有する部分）は、任意の他の伝搬角度で伝搬する表示光の部分に対応する。表示光７１１の第１の部分によって伝達される第１の画像及び表示光７１５の第２の部分によって伝達される第２の画像は、それぞれ元の画像の少なくとも一部に対応する。表示光７１１の第１の部分は、第２の光路に沿って進行するとき、表示光７１５の第２の部分の伝搬角度とは異なる伝搬角度を有する第１の光路に沿って進行するため、表示光７１１の第１の部分によって運ばれた元の画像の保存された部分は、表示光７１５の第２の部分によって運ばれた元の画像の保存された部分とは異なる。

【0061】

いくつかの実施形態では、第１の画像を伝達する表示光７１１の第１の部分は、光モードの第１のセットを利用し、第２の画像を伝達する表示光７１５の第２の部分は、光モードの第２のセットを利用し、表示光７１１の第１の部分及び表示光７１５の第２の部分は空間的に異なる経路を横切る。すなわち、光モードの第１のセット及び光モードの第２のセットは、それぞれと重なり合っていないか、または部分的には重なり合っておらず、光モードの第１のセット及び第２のセットのそれぞれは、元の画像のそれぞれ異なる部分に対応する。このようにして、最終画像を伝達するために利用される光モードの密度は、第１の画像を単独で伝達するために利用される光モード、及び第２の画像を単独で伝達するために利用される光モードの密度と比較して（例えば、第１または第２の光路の１つしか含まない導波管と比較して）増加する。

【0062】

したがって、アウトカプラ２１６を介して出力された最終画像は、第１の画像または第２画像のどちらか単独よりも高い空間解像度または角度解像度を有する。複数の光路を介して導波管７００を通して表示光７０６をリダイレクトすることによって、したがって、導波管７００を介して伝達された画像の空間解像度または角度解像度は有利に向上する。さらに、第１及び第２の射出瞳拡大器７０２及び７０４は、本例では、正及び負のｙ次元でのみインカプラ２１４から離れて延びることを必要とされていないため、第１及び第２の射出瞳拡大器７０２及び７０４の位置合わせは、実質的には自由変数となり、これは、表示の効率、均一性、及びアイボックスのサイズを改善し、導波管７００のサイズを縮小するために調整できる。

【0063】

図８は、ｋ空間に対して図７の導波管７００を通る表示光の伝搬を表すチャート８００を示す。すなわち、チャート８００は、導波管７００の二次元（２Ｄ）一般化に対応するｋ空間チャートである。したがって、本例のいくつかの態様は、導波管７００及びその要素に関して説明される。

【0064】

バルク屈折率がｎである材料中の所与の波長λの光の場合、導波管７００を通る光の伝搬ベクトルの全光度はｋ＝（２πｎ）／λになる。２Ｄのｋ空間における所与の伝搬角度は円として表され、ｋ^２＝ｋ_ｘ ^２＋ｋ_ｙ ^２を必要とする。第１の境界角度８０２と第２の境界角度８０４の間の伝搬角度で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管７００に沿って伝搬できる。さらに、線８０６（第１の境界角度８０２と第２の境界角度８０４との間に位置する破線の円）で表される離散的な伝搬角度（つまり、離散的な極角度）で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管７００に沿って移動できる。線８０６は、本明細書では「伝搬角度８０６」と呼ばれる場合がある。

【0065】

最初に、インカプラ２１４において導波管７００に入る表示光７０６は、チャート８００の原点でまたは原点の周りで中心に置かれる。ここで、元の画像８０８は、表示光７０６によって運ばれる画像を表す。元の画像８０８は、第１の軌道７０８に沿って導波管７００に入るとき、最初にｋ空間に対して第１の位置８１０に配置される。インカプラ２１４によって表示光７０６がリダイレクトされると、元の画像は、表示光７１１の第１の部分によって伝達される第１の画像８１７と、表示光７１５の第２の部分によって伝達される第２の画像８１３とに分割される。インカプラ２１４によって表示光７１１の第１の部分がリダイレクトされると、第１の画像８１７はｋ空間内で第２の位置８１６にシフトされ、正のｋ_ｙ次元及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。インカプラ２１４によって表示光７１５の第２の部分がリダイレクトされると、第２の画像８１３はｋ空間内で第３の位置８１２にシフトされ、負のｋ_ｙ次元及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。第１の射出瞳拡大器７０２によって表示光７１１の第１の部分がリダイレクトされると、第１の画像８１７はｋ空間内で第４の位置８１４にシフトされ、負のｋ_ｙ次元、及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。第２の射出瞳拡大器７０４によって表示光７１５の第２の部分がリダイレクトされると、第２の画像８１３はｋ空間内で第４の位置８１４にシフトされ、正のｋ_ｙ次元、及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。アウトカプラ２１６によって表示光７１１の第１の部分及び表示光７１５の第２の部分がリダイレクトされると、第１の画像８１７及び第２の画像８１３は結合されて最終画像８２４を形成し、最終画像８２４は、ｋ空間内で第１の位置８１０に戻され、正のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。インカプラ２１４による表示光７１１及び７１５の第１及び第２の部分のリダイレクト時に（ｋ_ｙ次元のみではなく）ｋ_ｘ次元とｋ_ｙ次元の両方で第１及び第２の画像８１７及び８１３をシフトすることによって、いくつかの実施形態では、導波管７００のサイズを縮小しながら、対応する表示の効率、均一性、及びアイボックスサイズが改善される。

【0066】

いくつかの実施形態では、第１の画像８１７及び第２の画像８１３はそれぞれ、元の画像８０８の表現である。いくつかの実施形態では、第１の画像８１７は元の画像８０８の第１の空間部分に対応し、第２の画像８１３は元の画像８０８の第２の空間部分に対応する。特定の実施形態では、元の画像６０８の第１及び第２の部分は、部分的に重なり合う。いくつかの実施形態では、第１の画像８１７は、元の画像８０８の光の波長（つまり、色）の第１のセットのみを含む元の画像８０８の第１の表現に対応し、第２の画像８１３は、元の画像８０８の光の波長（つまり、色）の第２のセットのみを含む元の画像８０８の第２の表現に対応し、光の波長の第１のセットは、光の波長の第２のセットとは少なくとも部分的に異なる。

【0067】

本例では、表示光７０６がインカプラ２１４を介して導波管７００に入る角度は、表示光７１１及び表示光７１５の第１の部分及び第２の部分がアウトカプラ２１６を介して導波管７００を出る角度と同じであるか、または実質的に同じである（例えば、５％範囲内）と想定される。第２の位置８１６では、線８２２（線８０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第１の画像８１７の部分を伝達する光のみが、ＴＩＲを介して導波路７００に沿って伝搬できる。第３の位置８１２では、線８１８（線８０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第２の画像８１３の部分を伝達する光のみが、ＴＩＲを介して導波路７００に沿って伝搬できる。第４の位置８１４では、線８２０（線８０６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第１の画像８１７及び第２の画像８１３の部分を伝達する光のみが、導波路７００に沿って伝搬できる。したがって、最終画像８２４は、導波管７００から外にリダイレクトされると、（アウトカプラ２１６での第１の画像８１７及び第２の画像８１３のシフト及び結合により）第１の位置８１０に戻る。

【0068】

離散的な交点８２６に対応する元の画像８０８の部分のみが、最終画像８２４に保存される。例えば、交点８２６は、線８２２と線８２０との交点が重なり合う第１の画像８１７の部分と、線８１８と線８２０の交点が重なり合う第２の画像８１３の部分とを含む（これらの交点は、対応する線が図示のように重なり合う場合に交差するであろう点に対応する）。交点８２６に位置していない元の画像８０８の部分に対応する画像情報の少なくとも一部は、対応する光がＴＩＲを介して導波管７００を正常に伝搬しないため失われる。いくつかの実施形態では、最終画像８２４の空間解像度または角度解像度は、離散的な交点８２６の数量及び密度に対応する。すなわち、最終画像８２４の空間解像度または角度解像度は、対応する光が導波管７００を伝搬した後に元の画像８０８がどの程度保持されるかに対応する。

【0069】

交点８２６の交点の第１のセットは、第１の画像８１７からの線８２２と線８２０との交点に対応し、交点８２６の交点の第２のセットは、第２の画像８１３からの線８１８と線８２０との交点に対応する。図示のように、交点の第１のセットは交点の第２のセットから空間的に分離されるため、最終画像８２４は、第１の画像８１７または第２の画像８１３のどちらかに個別に含まれるそのような交点の数量よりも多い数量の交点８２６を含む。したがって、表示光７０６を第１及び第２の部分７１１及び７１５に分割し、異なる伝搬角度を有する２つの異なる光路を介して導波管７００を通して第１及び第２の部分７１１及び７１５を伝搬することによって、最終画像８２４の空間解像度または角度解像度は有利に増加し、その結果、最終画像８２４の空間解像度または角度解像度は（例えば、図４の出力画像４０８と比較して）向上する。

【0070】

ＴＩＲを介して導波管７００を通して光を正常に伝搬することを可能にする伝搬角度８０６の数が、通常、本例に示される数よりも多く、したがって最終画像８２４における離散的な交点８２６の数が、そのような例に示される数よりも多くなるであろうことに留意されたい。すなわち、説明を容易にするために、減少した数量の伝搬角度８０６及び交点８２６が本例に示される。

【0071】

図９は、いくつかの実施形態による、導波管９００の部分的に透明な透視図（「正面」図）を示す（例えば、図２の表示システム２００の導波管２１２の一実施形態）。導波管９００は、インカプラ２１４と、第１の射出瞳拡大器９０２と、第２の射出瞳拡大器９０４と、アウトカプラ２１６とを含む。いくつかの実施形態では、第１の射出瞳拡大器９０２及び第２の射出瞳拡大器９０４のそれぞれは、受け取った表示光をリダイレクトし、拡大し、それによって導波管９００を含む表示システム（例えば、図１の表示システム１００、図２の表示システム２００）のアイボックスの１つ以上の次元を拡大するように構成された、回折格子またはホログラフィック格子などの光学格子を含む。

【0072】

動作中、図２の光学エンジン２０８の一実施形態などの光源は、第１の軌道９０８に沿って導波管９００内に表示光９０６を出力する。インカプラ２１４は、表示光９０６を、第１の部分９１１（「表示光９１１の第１の部分」と呼ばれることある）と、第２の部分９１５（本明細書では表示光９１５の「第２の部分」と呼ばれることがある）と、第３の部分９２５（本明細書では表示光９２５の「第３の部分」と呼ばれることがある）とに分割する。いくつかの実施形態では、表示光９０６は、本明細書では「元の」画像と呼ばれる画像を伝達し、表示光９１１の第１の部分は第１の画像を伝達し、表示光９１５の第２の部分は第２の画像を伝達し、表示光９２５の第３の部分は第３の画像を伝達し、アウトカプラ２１６を介して出力された、結合された表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、及び表示光９２５の第３の部分は、第１の画像と第２の画像を組み合わせである「最終」画像を伝達する。いくつかの実施形態では、第１の画像、第２の画像、及び第３の画像のそれぞれは元の画像に対応するが、表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、及び表示光９２５の第３の部分がそれぞれ異なる光路に沿って導波管９００を通して進行するときに離散化のために、元の画像のそれぞれ異なる部分に対応する画像情報は、第１の画像、第２の画像、及び第３の画像のそれぞれで少なくとも部分的に失われる。いくつかの実施形態では、第３の画像は、元の画像の一部のみを表し、第３の画像の幾何学形状が、第１及び第２の画像の幾何学形状が第１及び第２の画像瞳拡大器９０２及び９０４によって拡大するのと同じように射出瞳拡大器によって拡大しないので、最終画像の一部のみの空間解像度または角度解像度の向上を生じさせる。

【0073】

インカプラ２１４は、第２の軌道９１０に沿って第１の射出瞳拡大器９０２に向けて表示光９１１の第１の部分をリダイレクトする。本例では、第２の軌道９１０は、正のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。第１の射出瞳拡大器９０２は、第３の軌道９１２に沿ってアウトカプラ２１６に表示光９１１の第１の部分をリダイレクトする。本例では、第３の軌道９１２は、負のｘ次元及び負のｙ次元に延びる。アウトカプラは、表示光９１１の第１の部分が第４の軌道９１４に沿ってユーザーの目９２２に向かって出力されるように、導波管９００から外に表示光９１１の第１の部分をリダイレクトする。インカプラ２１４は、第５の軌道９１６に沿って第２の射出瞳拡大器９０４に向けて表示光９１５の第２の部分をリダイレクトする。本例では、第５の軌道９１６は、負のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。第２の射出瞳拡大器９０４は、第６の軌道９１８を介してアウトカプラ２１６に向けて表示光９１５の第２の部分をリダイレクトする。本例では、第６の軌道９１８は、正のｙ次元及び負のｘ次元に延びる。アウトカプラ２１６は、第７の軌道９２０を介して導波管９００から外にユーザーの目９２２に向けて表示光９１５の第２の部分をリダイレクトする。インカプラ２１４は、第８の軌道９２４を介してアウトカプラ２１６に向けて表示光９２５の第３の部分をリダイレクトする。本例では、第９の軌道９２４は負のｘ次元に延びる。アウトカプラ２１６は、第９の軌道９２６を介して導波管９００から外にユーザーの目９２２に向けて表示光９２６の第３の部分をリダイレクトする。第１の軌道９０８、第４の軌道９１４、第７の軌道９２０、及び第９の軌道９２６は、いくつかの実施形態では、互いに平行であるか、または実質的に（例えば、約５％以内で）平行である。

【0074】

本例では、第２の軌道９１０、第３の軌道９１２、及び第４の軌道９１４は、導波管９００を通る第１の光路であると考えられ、第５の軌道９１６、第６の軌道９１８、及び第７の軌道９２０は、導波管９００を通る第２の光路であると考えられ、第８の軌道９２４及び第９の軌道９２６は、導波管９００を通る第３の航路であると考えられる。ここで、第１の光路、第２の光路、及び第３の光路はそれぞれ互いとは異なる。例えば、第１の光路の軌道に沿って進行するときの表示光９１１の第１の部分の伝搬角度の少なくとも一部は、第２の光路に沿って進行するときの第２の表示光９１５の第２の部分の対応する伝搬角度と異なり、第３の光路の軌道に沿って進行するときの第３の表示光９２５のそれ以外の場合に対応する伝搬角度と異なる。

【0075】

導波管９００内の表示光（例えば、表示光９０６、表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、表示光９２５の第３の部分）の軌道が変化するたびに（例えば、インカプラ２１４、第１の射出瞳拡大器９０２、第２射出瞳拡大器９０４、またはアウトカプラ２１６などの回折格子への入射により）、その光によって伝達される画像の一部の画像情報の一部が少なくとも失われ、一方、画像の残りの部分が実質的に保存される。例えば、保存される画像の部分は、導波管９００を通してＴＩＲが達成可能である伝搬角度で伝搬する表示光の部分に対応し、一方、完全に保存されない（つまり、画像情報が部分的に失われる）画像の部分は、任意の他の伝搬角度で伝搬する表示光の部分に対応する。表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、及び表示光９２５の第３の部分は、それぞれ異なる伝搬角度を有するそれぞれ異なる光路に沿って導波管９００をそれぞれ進行するため、表示光９１１の第１の部分によって運ばれた第１の画像の保存部分、表示光９１５の第２の部分によって運ばれた第２の画像の保存部分、及び表示光９２５の第３の部分によって運ばれた第３の画像の保存部分はそれぞれ互いと異なる。したがって、いくつかの実施形態では、アウトカプラ２１６を介して出力された最終画像は、第１の画像、第２画像、または第３の画像のいずれか１つの単独よりも高い空間解像度または角度解像度を有する。

【0076】

いくつかの実施形態では、第１の画像を伝達する表示光９１１の第１の部分は、光モードの第１のセットを利用し、第２の画像を伝達する表示光９１５の第２の部分は、光モードの第２のセットを利用し、表示光９２５の第３の部分は光モードの第３のセットを利用する。表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、及び表示光９２５の第３の部分は、空間的に異なる経路を横切る。すなわち、光モードの第１のセット及び光モードの第２のセットは、それぞれと重なり合っていないか、または部分的には重なり合っておらず、光モードの第１のセット及び第２のセットのそれぞれは、元の画像のそれぞれ異なる部分に対応する。このようにして、最終画像を伝達するために利用される光モードの密度は、第１の画像を単独で伝達するために利用される光モード、または第２の画像を単独で伝達するために利用される光モードの密度と比較して（例えば、第１または第２の光路の１つしか含まない導波管と比較して）増加する。

【0077】

複数の光路を介して導波管９００を通して表示光９０６をリダイレクトすることによって、したがって、導波管９００を介して伝達された画像の空間解像度または角度解像度は有利に増加する。さらに、介在構造（例えば、射出瞳拡大器または他の解析格子）なしでインカプラ２１４からアウトカプラ２１６に直接的に表示光９２５の第３の部分を提供することによって、表示光９２５の第３の部分が導波管９００を横切るときの伝搬角度の変化は少なくなり、その結果、ｋ空間での第３の画像のシフトは少なくなり、元の画像のより大きい部分（または、いくつかの実施形態では、第３の画像が対応する元の画像の領域のより大きい部分）が、第１及び第２の画像より第３の画像に保持される。

【0078】

いくつかの実施形態では、第３の光路に沿った伝搬長は、第１及び第２の光路に沿った伝搬長のどちらよりも短いため、第３の光路に沿って伝搬する表示光９２５の第３の部分は（例えば、表面またはバルク材料の特徴または非理想性のため）、第１及び第２の光路に沿って伝搬する表示光９１１及び９１５の第１及び第２の部分よりも受ける散乱が少なく、これによって第３の画像及び最終画像の対応する部分のそれぞれの空間解像度または角度解像度はさらに向上する。いくつかの実施形態では、本例の構成により、導波管によって出力される最終画像の一部に対応する、表示デバイスの視野（ＦＯＶ）の標的領域の空間解像度または角度解像度が向上する。

【0079】

図１０は、ｋ空間に対して図９の導波管９００を通る表示光の伝搬を表すチャート１０００を示す。すなわち、チャート１０００は、導波管９００の二次元（２Ｄ）一般化に対応するｋ空間チャートである。したがって、本例のいくつかの態様は、導波管９００及びその要素に関して説明される。

【0080】

バルク屈折率がｎである材料中の所与の波長λの光の場合、導波管９００を通る光の伝搬ベクトルの全光度はｋ＝（２πｎ）／λになる。２Ｄのｋ空間における所与の伝搬角度は円として表され、ｋ^２＝ｋ_ｘ ^２＋ｋ_ｙ ^２を必要とする。第１の境界角度１００２と第２の境界角度１００４の間の伝搬角度で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管９００に沿って伝搬できる。さらに、線１００６（第１の境界角度１００２と第２の境界角度１００４との間に位置する破線の円）で表される離散的な伝搬角度（つまり、離散的な極角度）で進行する光のみが、ＴＩＲを介して導波管９００に沿って伝搬できる。線１００６は、本明細書では「伝搬角度１００６」と呼ばれる場合がある。

【0081】

最初に、インカプラ２１４において導波管９００に入る表示光９０６は、チャート１０００の原点でまたは原点の周りで中心に置かれる。ここで、元の画像１００８は、表示光９０６によって運ばれる画像を表す。元の画像１００８は、第１の軌道９０８に沿って導波管９００に入るとき、最初にｋ空間に対して第１の位置１０１０に配置される。インカプラ２１４によって表示光９０６がリダイレクトされると、元の画像は、表示光９１１の第１の部分によって伝達される第１の画像１０１７と、表示光９１５の第２の部分によって伝達される第２の画像１０１３と、表示光９２５の第３の部分によって伝達される第３の画像１０２１とに分割される。インカプラ２１４によって表示光９１１の第１の部分がリダイレクトされると、第１の画像１０１７はｋ空間内で第２の位置１０１６にシフトされ、正のｋ_ｙ次元のシフトに相当する。インカプラ２１４によって表示光９１５の第２の部分がリダイレクトされると、第２の画像１０１３はｋ空間内で第３の位置１０１２にシフトされ、負のｋ_ｙ次元のシフトに相当する。インカプラ２１４によって表示光９２５の第３の部分がリダイレクトされると、第３の画像１０２１はｋ空間内で第４の位置１０１４にシフトされ、負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。第１の射出瞳拡大器９０２によって表示光９１１の第１の部分がリダイレクトされると、第１の画像１０１７はｋ空間内で第４の位置１０１４にシフトされ、負のｋ_ｙ次元、及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。第２の射出瞳拡大器９０４によって表示光９１５の第２の部分がリダイレクトされると、第２の画像１０１３はｋ空間内で第４の位置１０１４にシフトされ、正のｋ_ｙ次元、及び負のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。アウトカプラ２１６によって表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、及び表示光９２５の第３の部分がリダイレクトされると、第１の画像１０１７と第２の画像１０１３と第３の画像１０２１は結合されて最終画像１０２４を形成し、最終画像１０２４は、ｋ空間内で第１の位置１０１０に戻され、正のｋ_ｘ次元のシフトに相当する。

【0082】

いくつかの実施形態では、第１の画像１０１７及び第２の画像１０１３はそれぞれ、元の画像１００８の表現である。いくつかの実施形態では、第１の画像１０１７は元の画像１００８の第１の空間部分に対応し、第２の画像１０１３は元の画像１００８の第２の空間部分に対応する。特定の実施形態では、元の画像１００８の第１及び第２の部分は、部分的に重なり合う。いくつかの実施形態では、第１の画像１０１７は、元の画像１００８の表示光の波長（つまり、色）の第１のセットのみを含む元の画像１００８の第１の表現に対応し、第２の画像１０１３は、元の画像１００８の表示光の波長（つまり、色）の第２のセットのみを含む元の画像１００８の第２の表現に対応し、表示光の波長の第１のセットは、表示光の波長の第２のセットとは少なくとも部分的に異なる。

【0083】

本例では、表示光９０６がインカプラ２１４を介して導波管９００に入る角度は、表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、及び表示光９２５の第３の部分がアウトカプラ２１６を介して導波管９００を出る角度と同じであるか、または実質的に同じである（例えば、５％範囲内）と想定される。第２の位置１０１６では、線１０２２（線１００６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第１の画像１０１７の部分を伝達する光のみが、ＴＩＲを介して導波路９００に沿って正常に伝搬できる。第３の位置１０１２では、線１０１８（線１００６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第２の画像１０１３の部分を伝達する光のみが、ＴＩＲを介して導波路９００に沿って正常に伝搬できる。第４の位置１０１４では、線１０２０（線１００６のサブセットの部分に対応する）が重なり合う第１の画像１０１７、第２の画像１０１３、及び第３の画像１０２１の部分を伝達する光のみが、導波路９００に沿って正常に伝搬できる。したがって、最終画像１０２４は、導波管９００から外にリダイレクトされると、（アウトカプラ２１６での第１の画像１０１７、第２の画像１０１３、及び第３の画像１０２１のシフト及び結合により）第１の位置１０１０に戻る。

【0084】

本例では、離散的な交点１０２６に対応する元の画像１００８の部分及び線１０２８に対応する（例えば、線１０２０に対応する）それらの部分のみが保存される（つまり、第１及び第２の画像１０１７及び１０１３を伝達する光は、導波管９００を通って正常に伝搬する）。例えば、交点１０２６は、第１の画像１０１７からの線１０２２と線１０２０との交点と、第２の画像１０１３から線１０１８と線１０２０の交点とを含む（これらの交点は、対応する線が図示のようにが重なり合う場合に交差するであろう点に対応する）。線１０２８は、線１０２０が重なり合う第３の画像１０２１の部分に対応する。離散的な交点１０２６または線１０２８に対応しない元の画像１００８の他の部分は、導波管９００を通して完全に伝搬されず、対応する画像情報は少なくとも部分的に失われる。線１０２８は、それぞれ、視野角のそれぞれ異なる領域を表し、視野角の所与の領域の形状は、第４の位置１０１４で線１０２０が重なり合う第３の画像１０２１の領域に対応する。いくつかの実施形態では、交点１０２６のそれぞれは、線１０２８が表す視野角の領域の１つのそれぞれ異なるサブ領域に対応する。

【0085】

第３の画像１０２１を伝達する表示光９２５の第３の部分は、介在する回折格子（例えば、射出瞳拡大器）に入射することなく、ＴＩＲを介してインカプラ２１４からアウトカプラ２１６に直接的に進行するため、線１０２０が重なっている第３の画像１０２１の部分が保存される。例えば、表示光９２５の第３の部分が第３の光路に沿って導波管９００を通って伝搬するときには、インカプラ２１４とアウトカプラ２１６との間の表示光９２５の第３の部分の光路内に介在する回折格子（例えば、射出瞳拡大器）が存在しないために保存される第１の画像１０１７及び第２の画像１０１３の量よりも多い量の第３の画像１０２１が保存される。保存されていない画像部分を伝達する表示光は、ＴＩＲを介して導波管９００を正常に伝搬しないため、保存されていない第１の画像１０１７、第２の画像１０１３、及び第３の画像１０２１に対応する元の画像１００８の画像情報は、保存されている第１の画像１０１７、第２の画像１０１３、及び第３の画像１０２１の部分に対応する元の画像１００８の画像情報よりも大きい損失を被る。最終画像１０２４の空間解像度または角度解像度は、離散的な交点１０２６及び線１０２８の数量及び密度に対応する。すなわち、最終画像１０２４の空間解像度または角度解像度は、対応する光（例えば、表示光９１１の第１の部分、表示光９１５の第２の部分、及び表示光９２５の第３の部分）が導波管９００を伝搬した後に元の画像１００８がどの程度保持されるかに対応する。

【0086】

交点１０２６の交点の第１のセットは、第１の画像１０１７からの線１０２２と線１０２０との交点に対応し、交点１０２６の交点の第２のセットは、第２の画像１０１３からの線１０１８と線１０２０との交点に対応する。図示のように、交点の第１のセットは、交点の第２のセットとは空間的に分離されている。いくつかの実施形態では、最終画像１０２４は、第１の画像１０１７または第２の画像１０１３のどちらかに個別に含まれるよりも多い量の元の画像１００８を含む。いくつかの実施形態では、最終画像１０２４の明るさは、交点１０２６において、第３の画像１０２１の対応する位置（線１０２８の対応する部分）よりも大きい。したがって、表示光９０６を表示光９１１の第１の部分と、表示光９１５の第２の部分と、表示光９２５の第３の部分とに分割し、異なる伝搬角度を有する３つの異なる光路を介して、導波管９００を通して表示光９１１の第１の部分と、表示光９１５の第２の部分と、表示光９２５の第３の部分とを伝搬することによって、最終画像１０２４の交点／光モードの密度及び数量は有利に増加し、その結果、最終画像１０２４の空間解像度または角度解像度は（例えば、図４の出力画像４０８と比較して）増加する。

【0087】

ＴＩＲを介して導波管９００を通して光を正常に伝搬することを可能にする伝搬角度１００６の数が、通常、本例に示される数よりも多く、したがって最終画像１０２４における離散的な交点１０２６及び線１０２８の数が、そのような例に示される数よりも多くなるであろうことに留意されたい。すなわち、説明を容易にするために、減少した数量の伝搬角度１００６、交点１０２６、及び線１０２８が本例に示される。

【0088】

記載されるものに加えて、一般的な説明の中で上述されるすべてのアクティビティまたは要素が必要ではないこと、また特定のアクティビティまたはデバイスの一部が必要ではない可能性があること、また１つ以上のさらなるアクティビティが実行され得る、または要素が含まれ得ることに留意されたい。さらに、アクティビティを列挙する順序は、必ずしもそれらが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た。しかしながら、当業者は、下記の特許請求の範囲に記載されるように本開示の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更及び変形を行うことが可能であることを理解する。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきであり、すべてのこれらの変更形態は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

【0089】

利益、他の利点、及び問題に対する解決策を、具体的な実施形態に関して、上記にて説明してきた。しかしながら、利益、利点、及び問題に対する解決策、ならびに任意の利益、利点、または解決策を生じさせ得る、またはより顕著にし得る、任意の特徴は、任意のまたはすべての請求項の重大、必要、または不可欠な特徴として解釈されないものとする。さらに、開示された発明の主題が本明細書に教示の利益を有する当業者へ明らかである、異なるが均等な方式において変更され、実施されることができるように、上記に開示される特定の実施形態は、例示に過ぎない。下記の特許請求の範囲に記載される以外の、本明細書に示される構成または設計の詳細への制限を意図しない。したがって、上記に開示される特定の実施形態を変更または修正し得、すべてのこれらのような変形形態が開示された発明の主題の範囲内に考察されることは、明らかである。その結果、本明細書に求められる保護は、下記の特許請求の範囲内に記載される通りである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-12

【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】

導波管であって、
表示用の画像を表す表示光を受け取ることと、
第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第２の部分を導くことと、を行なうように構成されたインカプラを備え、前記第１の光路及び前記第２の光路は、重なり合わない伝搬角度を有しており、前記導波管はさらに、
前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記画像の表現を表示するように構成されたアウトカプラを備える、導波管。

【請求項2】

前記表示光の前記第１の部分は、前記画像の第１の空間部分に対応し、
前記表示光の前記第２の部分は、前記画像の第２の空間部分に対応する、請求項１に記載の導波管。

【請求項3】

前記画像の前記第１の空間部分及び前記画像の前記第２の空間部分は、部分的に重なり合う、請求項２に記載の導波管。

【請求項4】

前記表示光の前記第１の部分は、波長の第１のセットを含み、
前記表示光の前記第２の部分は、前記第１のセットとは異なる波長の第２のセットを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導波管。

【請求項5】

前記導波管は、
前記第１の光路に配置され、前記アウトカプラに向けて前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトするように構成された第１の射出瞳拡大器と、
前記第１の光路に配置され、前記アウトカプラに向けて前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトするように構成された第２の射出瞳拡大器と、
を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導波管。

【請求項6】

前記アウトカプラは、前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記表現を表示するように構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導波管。

【請求項7】

前記インカプラは、
光学エンジンから前記表示光を受け取ることと、
前記表示光を少なくとも前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とに分割することと、
前記第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトすることと、
前記第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトすることと、
を行うようにさらに構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導波管。

【請求項8】

前記インカプラは、前記表示光を前記表示光の第３の部分に分割し、前記表示光の前記第３の部分を、前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬し導くようにさらに構成されている、請求項７に記載の導波管。

【請求項9】

前記表現は、前記画像の前記第１の部分、前記画像の前記第２の部分、及び前記画像の前記第３の部分の組み合わせである、請求項８に記載の導波管。

【請求項10】

方法であって、
表示用の画像を表す表示光を受け取ることと、
第１の光路に沿って導波管内で伝搬するように前記表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第２の部分を導くこととを備え、前記第１の光路及び前記第２の光路は、それぞれ重なり合わない伝搬角度を有し、前記方法はさらに、
前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して、前記画像の表現を表示することを含む、方法。

【請求項11】

前記表示光の前記第１の部分は、前記画像の第１の空間部分を伝達し、
前記表示光の前記第２の部分は、前記画像の第２の空間部分に伝達する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記画像の前記第１の空間部分及び前記画像の前記第２の空間部分は、部分的に重なり合う、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の光路に沿って前記表示光の前記第１の部分を導くことは、前記第１の光路に沿って前記表示光の波長の第１のセットを導くことを含み、
前記第２の光路に沿って前記表示光の前記第２の部分を導くことは、前記第２の光路に沿って前記表示光の波長の第２のセットを導くことを含み、
前記波長の第２のセットは、前記第１のセットとは異なる、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記第１の光路に配置された第１の射出瞳拡大器を用いて、前記導波管のアウトカプラに向けて前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトすることと、
前記第２の光路に配置された第２の射出瞳拡大器を用いて、前記アウトカプラに向けて前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトすることと、
をさらに含む、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記アウトカプラを用いて、前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記表現を表示することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記導波管のインカプラを用いて、光学エンジンから前記表示光を受け取ることと、
前記インカプラによって、前記表示光を少なくとも前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とに分割することと、
前記インカプラによって、前記第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第１の部分をリダイレクトすることと、
前記インカプラによって、前記第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の前記第２の部分をリダイレクトすることと、
を含む、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記表示光を第３の部分に分割することと、
前記表示光の前記第３の部分を、前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬するように導くことと、
をさらに含む、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分と、前記表示光の前記第３の部分とを結合することによって前記表現を表示することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

光学エンジンと、
導波管とを備え、
前記導波管は、
表示用の画像を表す表示光を受け取るように構成されており、
第１の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第１の部分を導き、第２の光路に沿って前記導波管内で伝搬するように前記表示光の第２の部分を導くように構成されており、前記第１の光路及び前記第２の光路は、それぞれ重なり合わない伝搬角度を有し、前記導波管はさらに、
前記表示光の前記第１の部分と、前記表示光の前記第２の部分とを結合して前記画像の表現を表示するように構成されている、投影システム。

【請求項20】

前記導波管は、前記表示光を第３の部分に分割し、前記表示光の前記第３の部分を、前記第１の光路及び前記第２の光路とは異なる第３の光路に沿って伝搬し導くようにさらに構成されている、請求項１９に記載の投影システム。

【国際調査報告】