【手続補正書】
【提出日】令和3年2月12日(2021.2.12)
【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】
光を導くための導光デバイスであって、光ガイドと、光カップリングデバイスと、光デカップリングデバイスと、を備え、前記光が前記光ガイドの境界面における反射を介して前記光ガイド内を伝搬し、前記光デカップリングデバイスによる前記光ガイドからの前記光のデカップリングが、前記光ガイドの境界面における前記光の所定回数の反射の後に提供される、導光デバイス。
【請求項２】
前記導光デバイスに入射する前記光が複数の光ビームを有する光束または光フィールドとして形成される場合、前記光ビームについての前記光ガイドからのデカップリングが、前記光束または光フィールドの全ての光ビームのそれぞれの場合において等しい回数の、前記光ガイドの前記境界面における反射の後に提供される、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項３】
前記光ガイドの前記境界面のうちのひとつ上において前記光が所定回数の反射の後に到達する光入射位置は、前記光ガイドの幾何特性および光学特性ならびに前記光カップリングデバイスの光学特性から決定可能である、請求項１または２に記載の導光デバイス。
【請求項４】
前記光ガイドの前記境界面の厚さおよび／またはあれば曲率を前記光ガイドの幾何特性として用いることによって、前記光入射位置を決定することができ、前記光ガイドの材質の屈折率は前記光ガイドの光学特性として利用可能である、請求項３に記載の導光デバイス。
【請求項５】
前記光デカップリングデバイスの位置が光入射位置に対応するように前記光デカップリングデバイスが前記光ガイドに設けられ、前記光入射位置は、所定回数の反射の後に前記光が前記光ガイドの前記境界面のうちのひとつの上に到達する位置である、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項６】
前記光デカップリングデバイスが制御可能に設計され、前記光デカップリングデバイスは、前記光デカップリングデバイスの駆動状態において所定回数の反射の後、光がデカップリングされるように、および、前記光デカップリングデバイスの別の駆動状態において前記光が前記光ガイドのなかをさらに伝搬するように、制御可能である、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項７】
前記光デカップリングデバイスが複数のセクションに分割され、前記光デカップリングデバイスがセクションごとに制御可能に設計され、複数回の反射の後に前記光が到達する光入射位置に対応する、前記光デカップリングデバイスのセクションの駆動状態によって、および、さらなる複数回の反射の後に前記光が到達する光入射位置に対応する、前記光デカップリングデバイスのさらなるセクションの別の駆動状態によって、前記光ガイドの前記境界面における前記光の反射回数を変更できるように、前記光デカップリングデバイスが制御可能である、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項８】
前記光カップリングデバイスが、少なくともひとつの回折格子要素、好ましくは体積格子、または少なくともひとつのミラー要素を備える、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項９】
前記回折格子要素の格子定数または前記光ガイドの表面に対する前記ミラー要素の傾斜角が、所定回数の反射の後に前記光が到達する光入射位置の決定のための前記光カップリングデバイスの光学特性として使用可能である、請求項８に記載の導光デバイス。
【請求項１０】
前記光デカップリングデバイスが、少なくともひとつの回折格子要素、特に偏向回折格子要素、好ましくは体積格子、または少なくともひとつのミラー要素を備える、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項１１】
前記光デカップリングデバイスが少なくともひとつの制御可能回折格子要素を備える、請求項１０に記載の導光デバイス。
【請求項１２】
前記光デカップリングデバイスが、スイッチ要素と連携する少なくともひとつの受動的回折格子要素、好ましくは偏光スイッチと連携する偏光選択性回折格子要素を備える、請求項１０に記載の導光デバイス。
【請求項１３】
前記光デカップリングデバイスの前記少なくともひとつの制御可能回折格子要素が、前記光ガイドの所定領域に亘って延び、前記回折格子要素が、複数の切り替え可能セクションに分割される、請求項１１に記載の導光デバイス。
【請求項１４】
前記光ガイドが、少なくともセクションにおいて、少なくともある方向にカーブするものとして形成される、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項１５】
前記光ガイドが、少なくともセクションにおいて、中空円筒形状を有し、その境界面が前記中空円筒の異なる半径を有する複数のセクションとして形成される、請求項１４に記載の導光デバイス。
【請求項１６】
前記光ガイドの表面に垂直に入射する光ビームが前記光ガイドから垂直に出て行くように、前記光カップリングデバイスの光偏向角と前記光デカップリングデバイスの光偏向角とが反対になるよう選択される、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項１７】
前記光カップリングデバイスの大きさが前記導光デバイスに入射する光束の大きさよりも大きく、光束が前記光ガイドにカップリングされる位置が、前記大きさの前記光カップリングデバイスの境界内で移動可能である、請求項１に記載の導光デバイス。
【請求項１８】
少なくともひとつの光源を有する照明デバイスと、少なくともひとつの空間光変調デバイスと、光学システムと、請求項１から１７のいずれか一項に記載の導光デバイスと、を備えるディスプレイデバイス、特に目の近くのディスプレイデバイス。
【請求項１９】
前記空間光変調デバイスのイメージが前記導光デバイスおよび前記光学システムによって生成可能である、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２０】
前記照明デバイスの前記少なくともひとつの光源の光源イメージまたは前記空間光変調デバイスのイメージが、前記導光デバイスおよび、前記導光デバイスからの前記光のデカップリング後の光路内の前記光学システムによって生成可能である、請求項１８または１９に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２１】
仮想観測者領域が、前記光源イメージの面内に、または、前記空間光変調デバイスのイメージの面内に、生成可能である、請求項２０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２２】
前記導光デバイスの前記光ガイドが、少なくともセクションにおいて、中空円筒のセクションとしてカーブしており、仮想観測者領域が、前記中空円筒の円弧の中心点の領域に生成可能である、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２３】
前記イメージの生成が視野を定義し、前記視野内において、前記空間光変調デバイスに符号化されたシーンの情報が仮想観測者領域を通じた観測のために再構築される、請求項１９に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２４】
セグメントからなる、前記空間光変調デバイスの複数のイメージが前記導光デバイスおよび前記光学システムによって生成され、前記複数のイメージが視野を定義し、前記視野内において、前記空間光変調デバイスに符号化されたシーンの情報が光源イメージの面内の仮想観測者領域を通じた観測のために再構築される、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２５】
セグメントからなる、回折次数の複数のイメージが前記導光デバイスおよび前記光学システムによって前記空間光変調デバイスのフーリエ面内に生成され、前記複数のイメージが視野を定義し、前記視野内において、前記空間光変調デバイスに符号化されたシーンの情報が前記空間光変調デバイスのイメージ面内の仮想観測者領域を通じた観測のために再構築される、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２６】
前記イメージについて、または、前記複数のイメージの単一セグメントについて、前記導光デバイスに入った後の前記空間光変調デバイスの種々の画素から来る光の前記デカップリングが、全ての画素のそれぞれの場合において等しく、前記光ガイドの境界面における複数回の反射の後に提供される、請求項１８、２４または２５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２７】
前記複数のイメージの異なるセグメントについて、あるセグメントの前記生成のための前記光ガイドの前記境界面における前記光の前記反射の回数が、別のセグメントの前記生成のための前記光ガイドの前記境界面における前記光の前記反射の前記回数とは異なる、請求項２４または２５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２８】
複数のイメージの異なるセグメントについて、前記光ガイドの前記境界面における前記光の前記反射の回数は等しく、前記光ガイドへの前記光のカップリング位置がこれらのセグメントについて異なる、請求項２４または２５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２９】
光偏向デバイスは、前記光の前記カップリング位置を前記光ガイドの中へとずらすために、前記光の方向において前記導光デバイスの前に提供される、請求項２８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３０】
前記光学システムが二段光学システムとして設計され、一段目において、前記照明デバイスの前記少なくともひとつの光源の中間イメージが前記光学システムの少なくともひとつの第１イメージング要素によって生成され、二段目において、前記光源の前記中間イメージが、前記光学システムの少なくともひとつの第２イメージング要素によって、前記光ガイドからの前記光の前記デカップリング後の光路内の仮想観測者領域内に結像される、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３１】
前記光の方向において前記導光デバイスの前に配置される少なくともひとつの可変イメージングシステムが設けられる、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３２】
前記少なくともひとつの可変イメージングシステムが前記照明デバイスの前記少なくともひとつの光源の中間イメージ面の近くまたは当該面内に提供され、および／または可変イメージングシステムが前記空間光変調デバイスの近くまたは前記空間光変調デバイスのイメージ面内に設けられる、請求項３１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３３】
前記少なくともひとつの可変イメージングシステムが少なくともひとつのイメージング要素を備え、当該イメージング要素が、制御可能可変周期を有する回折格子要素として、または、制御可能液晶要素として、または、互いの距離が可変な少なくともふたつのレンズ要素として、設計される、請求項３１または３２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３４】
可変プリズム関数または可変レンズ関数および／または可変複素位相関数が、前記少なくともひとつの可変イメージングシステムの少なくともひとつの制御可能イメージング要素に書き込まれる、請求項３３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３５】
前記少なくともひとつの可変イメージングシステムが、イメージングビーム経路における収差の補正のために、前記照明デバイスの前記少なくともひとつの光源の光源イメージの面内に設けられる、請求項３１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３６】
前記少なくともひとつの可変イメージングシステムが、照明ビーム経路における収差の補正のために、前記空間光変調デバイスのイメージ面内に設けられる、請求項３１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３７】
前記少なくともひとつの可変イメージングシステムが複数のイメージの全てのセグメントについての仮想観測者領域を同じ位置に生成するために設けられる、請求項３１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３８】
前記導光デバイスの前記光デカップリングデバイスの前記少なくともひとつの制御可能回折格子要素が少なくともひとつのレンズ機能を備える、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３９】
二つのディスプレイデバイスを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記ディスプレイデバイスのそれぞれが請求項１８から３８のいずれか一項に記載のディスプレイデバイスにしたがい設計され、かつ、それぞれ観測者の左目および前記観測者の右目に割り当てられるヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４０】
空間光変調デバイスおよび光ガイドによって再構築されたシーンを生成するための方法であって、
前記空間光変調デバイスが前記シーンの要求される情報で入射光を変調することと、
前記空間光変調デバイスによって前記変調された光が、光カップリングデバイスによって前記光ガイド内へとカップリングされ、光デカップリングデバイスによって前記光ガイドからデカップリングされることと、
前記光が、前記光ガイドの境界面における所定回数の反射の後に前記光ガイドからデカップリングされることと、を含む方法。
【請求項４１】
前記空間光変調デバイスのイメージまたはセグメントからなる前記空間光変調デバイスの複数のイメージが生成される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記複数のイメージの前記セグメントの一部について、前記空間変調デバイスの中間イメージが前記光ガイド内に生成される、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記複数のイメージの個々別々のセグメントについて、前記空間光変調デバイスのイメージが少なくともひとつの可変イメージングシステムによってずらされ、その結果、前記個々のセグメントについて得られる前記光ガイド内の異なる光学的光路が少なくとも部分的に補償されるようになり、好ましくは前記可変イメージングシステムが、前記光の前記光ガイドへの前記カップリングの前の光路内の照明デバイスの少なくともひとつの光源の光源イメージの面内に設けられる、請求項４１または４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記複数のイメージの個々別々のセグメントについて、前記可変イメージングシステムの少なくともひとつの光学特性を変える方法で、前記少なくともひとつの可変イメージングシステムによって収差補正が実行され、各セグメントの各場合において一度、補正関数が計算され、格納される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記収差補正が、前記照明デバイスの中間イメージ面内において、および／または前記空間光変調デバイスに符号化されたホログラムの振幅および位相曲線において、実行される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記補正関数の前記計算が、前記光路の数値反転および、仮想観測者領域から前記光ガイドを通って前記照明デバイスの前記少なくともひとつの光源の前記光源イメージの面への光ビームの逆追跡によって実行される、請求項４４に記載の方法。