(57)【要約】光コンバイナは、ある範囲の角変位を通して回転するように構成された回転ミラーを含む。第１の期間中、回転ミラーは、第１の角変位に配置され、第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。第２の期間中、回転ミラーは、第２の角変位に配置され、第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。光コンバイナは、時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。光コンバイナにおいて、回転ミラーは、結合出力光ビームをディザリングするように構成されることもできる。
2021528692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コンバイナであって、前記光コンバイナは、
複数の光ビームを受け取り、第１の反射光ビーム、第２の反射光ビーム、および第３の反射光ビームを提供するように構成された入力ミラーアセンブリと、
ある範囲の角変位を通して回転するように構成された回転ミラーと
を備え、
第１の期間中、前記回転ミラーは、第１の角変位に配置され、前記入力ミラーアセンブリから前記第１の反射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成され、
第２の期間中、前記回転ミラーは、第２の角変位に配置され、前記入力ミラーアセンブリから前記第２の反射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成され、
第３の期間中、前記回転ミラーは、第３の角変位に配置され、前記入力ミラーアセンブリから前記第３の反射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成され、
前記光コンバイナは、時系列コリメート結合出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成され、前記結合出力光ビームをディザリングするように構成されている、光コンバイナ。
【請求項２】
前記入力ミラーアセンブリは、
前記回転ミラーが前記第１の角変位にあるときの前記第１の期間中、前記回転ミラーと第１の光源との間の第１の光路の中に配置され、前記第１の光源から放出される第１の入力光ビームを反射し、前記第１の反射光ビームを前記回転ミラーに方向づけるように構成された第１の入力ミラーと、
前記回転ミラーが前記第２の角変位にあるときの前記第２の期間中、前記回転ミラーと第２の光源との間の第２の光路の中に配置され、前記第２の光源から放出される第２の入力光ビームを反射し、前記第２の反射光ビームを前記回転ミラーに方向づけるように構成された第２の入力ミラーと、
前記回転ミラーが前記第３の角変位にあるときの前記第３の期間中、前記回転ミラーと第３の光源との間の第３の光路の中に配置され、前記第３の光源から放出される第３の入力光ビームを反射し、前記第３の反射光ビームを前記回転ミラーに方向づけるように構成された第３の入力ミラーと
を備えている、請求項１に記載の光コンバイナ。
【請求項３】
前記第１の光源は、赤色レーザ光源であり、前記第２の光源は、緑色レーザ光源であり、前記第３の光源は、青色レーザ光源であり、前記第１の入力ミラー、前記第２の入力ミラー、および前記第３の入力ミラーの各々は、コリメートおよび環状化ミラーである、請求項２に記載の光コンバイナ。
【請求項４】
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源、および前記入力ミラーアセンブリは、２次元平面状の構成において配置され、前記回転ミラーは、折り曲げられた光路を提供するために第３の次元にオフセットされて配置され、それによって、前記光コンバイナの寸法を低減させる、請求項３に記載の光コンバイナ。
【請求項５】
前記入力ミラーアセンブリは、湾曲した反射要素を備え、前記湾曲した反射要素は、
前記回転ミラーが前記第１の角変位にあるときの前記第１の期間中、第１の光源から放出される第１の入力光ビームを前記回転ミラーに反射し、
前記回転ミラーが前記第２の角変位にあるときの前記第２の期間中、第２の光源から放出される第２の入力光ビームを前記回転ミラーに反射し、
前記回転ミラーが前記第２の角変位にあるときの前記第３の期間中、第３の光源から放出される第３の入力光ビームを前記回転ミラーに反射する
ように構成されている、請求項１に記載の光コンバイナ。
【請求項６】
前記湾曲した反射要素は、前記湾曲した反射要素上の各個々の入射場所のための別々の処方を備えている、請求項５に記載の光コンバイナ。
【請求項７】
前記湾曲した反射要素は、放物線状の表面輪郭を備えている、請求項５に記載の光コンバイナ。
【請求項８】
前記湾曲した反射要素は、楕円形の表面輪郭を備えている、請求項５に記載の光コンバイナ。
【請求項９】
前記湾曲した反射要素は、双曲線状の表面輪郭を備えている、請求項５に記載の光コンバイナ。
【請求項１０】
前記回転ミラーは、１軸ＭＥＭＳミラーである、請求項５に記載の光コンバイナ。
【請求項１１】
前記回転ミラーは、２軸ＭＥＭＳミラーである、請求項５に記載の光コンバイナ。
【請求項１２】
請求項１に記載の光コンバイナと、赤色レーザ光源と、緑色レーザ光源と、青色レーザ光源とを備えているＲＧＢ（赤色／緑色／青色）照明器。
【請求項１３】
ある範囲の角変位を通して回転するように構成された回転ミラーを備えている光コンバイナであって、
第１の期間中、前記回転ミラーは、第１の角変位に配置され、第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成され、
第２の期間中、前記回転ミラーは、第２の角変位に配置され、第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成され、
それによって、前記光コンバイナは、時系列的コリメート結合光ビームを提供するように構成されている、光コンバイナ。
【請求項１４】
前記回転ミラーは、前記第１の出力光ビームおよび前記第２の出力光ビームをディザリングするように構成されている、請求項１３に記載の光コンバイナ。
【請求項１５】
入力ミラーアセンブリをさらに備え、前記入力ミラーアセンブリは、
第１の光源および第２の光源から、それぞれ、第１の入力光ビームおよび第２の入力光ビームを受け取り、
前記第１の入力光ビームを反射し、第１の反射光ビームを形成し、前記第１の入射光ビームを前記回転ミラーに提供し、
前記第２の入力光ビームを反射し、第２の反射光ビームを形成し、前記第２の入射光ビームを前記回転ミラーに提供する
ように構成されている、請求項１３に記載の光コンバイナ。
【請求項１６】
前記入力ミラーアセンブリは、
前記回転ミラーが前記第１の角変位にあるときの前記第１の期間中、前記回転ミラーと前記第１の光源との間の第１の光路の中に配置され、前記第１の光源から放出される前記第１の入力光ビームを反射し、前記第１の反射光ビームを前記回転ミラーに方向づけるように構成された第１の入力ミラーであって、前記第１の反射光ビームは、前記回転ミラーへの前記第１の入射光ビームを形成する、第１の入力ミラーと、
前記回転ミラーが前記第２の角変位にあるときの前記第２の期間中、前記回転ミラーと前記第２の光源との間の第２の光路の中に配置され、前記第２の光源から放出される前記第２の入力光ビームを反射し、前記第２の反射光ビームを前記回転ミラーに方向づけるように構成された第２の入力ミラーであって、前記第２の反射光ビームは、前記回転ミラーへの前記第２の入射光ビームを形成する、第２の入力ミラーと
を備えている、請求項１５に記載の光コンバイナ。
【請求項１７】
前記第１の入力ミラーおよび前記第２の入力ミラーは、コリメートおよび環状化ミラーである、請求項１６に記載の光コンバイナ。
【請求項１８】
前記入力ミラーアセンブリは、湾曲した反射要素を備え、
前記湾曲した反射要素は、
前記回転ミラーが前記第１の角変位にあるときの前記第１の期間中、前記第１の光源から放出される前記第１の入力光ビームを前記回転ミラーに反射し、
前記回転ミラーが前記第２の角変位にあるときの前記第２の期間中、前記第２の光源から放出される前記第２の入力光ビームを前記回転ミラーに反射する
ように構成されている、請求項１５に記載の光コンバイナ。
【請求項１９】
前記湾曲した反射要素は、前記湾曲した反射要素上の各個々の入射場所のための別々の処方を備えている、請求項１８に記載の光コンバイナ。
【請求項２０】
前記湾曲した反射要素は、放物線状の表面輪郭を備えている、請求項１８に記載の光コンバイナ。
【請求項２１】
前記湾曲した反射要素は、楕円形の表面輪郭を備えている、請求項１８に記載の光コンバイナ。
【請求項２２】
前記湾曲した反射要素は、双曲線状の表面輪郭を備えている、請求項１８に記載の光コンバイナ。
【請求項２３】
前記回転ミラーは、１軸ＭＥＭＳミラーである、請求項１３に記載の光コンバイナ。
【請求項２４】
前記回転ミラーは、２軸ＭＥＭＳミラーである、請求項１３に記載の光コンバイナ。
【請求項２５】
請求項１３に記載の光コンバイナと、赤色レーザ光源と、緑色レーザ光源と、青色レーザ光源とを備えているＲＧＢ（赤色／緑色／青色）照明器。
【請求項２６】
複数の光源からの光ビームを結合する方法であって、前記方法は、
第１の期間中、回転ミラーを第１の角変位に配置することと、第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することと、
第２の期間中、前記回転ミラーを第２の角変位に配置することと、第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供することと、
上記プロセスを繰り返し、時系列コリメート結合出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供することと
を含む、方法。
【請求項２７】
第３の期間中、前記回転ミラーを第３の角変位に配置することと、第３の入射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供することとをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記回転ミラーを使用して前記結合出力光ビームをディザリングすることをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
入力ミラーアセンブリを使用して、第１の光源および第２の光源から、それぞれ、第１の入力光ビームおよび第２の入力光ビームを受け取ることと、
前記入力ミラーアセンブリを使用して、前記第１の入力光ビームを反射し、第１の反射光ビームを形成し、前記第１の入射光ビームを前記回転ミラーに提供することと、
前記入力ミラーアセンブリを使用して、前記第２の入力光ビームを反射し、第２の反射光ビームを形成し、前記第１の入射光ビームを前記回転ミラーに提供することと
をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記入力ミラーアセンブリを使用して、前記第１の出力光ビームおよび前記第２の出力光ビームをコリメートし、環状化することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記入力ミラーアセンブリは、
前記回転ミラーが前記第１の角変位にあるときの前記第１の期間中、前記回転ミラーと前記第１の光源との間の第１の光路の中に配置され、前記第１の光源から放出される前記第１の入力光ビームを反射し、前記第１の反射光ビームを前記回転ミラーに方向づけるように構成された第１の入力ミラーであって、前記第１の反射光ビームは、前記回転ミラーへの前記第１の入射光ビームを形成する、第１の入力ミラーと、
前記回転ミラーが前記第２の角変位にあるときの前記第２の期間中、前記回転ミラーと前記第２の光源との間の第２の光路の中に配置され、前記第２の光源から放出される前記第２の入力光ビームを反射し、前記第２の反射光ビームを前記回転ミラーに方向づけるように構成された第２の入力ミラーであって、前記第２の反射光ビームは、前記回転ミラーへの前記第２の入射光ビームを形成する、第２の入力ミラーと
を備えている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記入力ミラーアセンブリは、湾曲した反射要素を備え、前記湾曲した反射要素は、
前記回転ミラーが前記第１の角変位にあるときの前記第１の期間中、前記第１の光源から放出される前記第１の入力光ビームを前記回転ミラーに反射し、
前記回転ミラーが前記第２の角変位にあるときの前記第２の期間中、前記第２の光源から放出される前記第２の入力光ビームを前記回転ミラーに反射する
ように構成されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記湾曲した反射要素は、放物線状の表面輪郭を備えている、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記湾曲した反射要素は、楕円形の表面輪郭を備えている、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記湾曲した反射要素は、双曲線状の表面輪郭を備えている、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、および青色レーザ光源からの光ビームを結合するために請求項２６に記載の方法を使用するＲＧＢ（赤色／緑色／青色）照明器を形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
光コンバイナであって、前記光コンバイナは、出力光軸に沿ってスタックに配列された第１のダイクロイックミラーと、第２のダイクロイックミラーと、第３のダイクロイックミラーとを含むダイクロイックミラーアセンブリを備え、
前記第１のダイクロイックミラーは、第１の色の光を反射するように構成され、
前記第２のダイクロイックミラーは、第２の色の光を反射し、前記第１の色の光を透過させるように構成され、
前記第３のダイクロイックミラーは、第３の色の光を反射し、前記第１の色の光および前記第２の色の光を透過させるように構成され、
前記第１のダイクロイックミラーは、第１の角変位に配置され、前記第１の色の第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成され、
前記第２のダイクロイックミラーは、第２の角変位に配置され、前記第２の色の第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成され、
前記第３のダイクロイックミラーは、第３の角変位に配置され、前記第３の色の第３の入射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成され、
それによって、前記光コンバイナは、コリメートされた結合出力光ビームを前記出力光軸に沿って提供するように構成されている、光コンバイナ。
【請求項３８】
前記第１の入射光ビームの一部は、前記第１のダイクロイックミラーに到達する前、前記第３のダイクロイックミラーおよび前記第２のダイクロイックミラーを通過し、
前記第２の入射光ビームの一部は、前記第２のダイクロイックミラーに到達する前、前記第３のダイクロイックミラーを通過する、請求項３７に記載の光コンバイナ。
【請求項３９】
前記第１の出力光ビームの一部は、前記第１のダイクロイックミラーに到達する前、前記第２のダイクロイックミラーおよび前記第３のダイクロイックミラーを通過し、
前記第２の出力光ビームの一部は、前記第２のダイクロイックミラーに到達する前、前記第３のダイクロイックミラーを通過する、請求項３７に記載の光コンバイナ。
【請求項４０】
入力ミラーアセンブリをさらに備え、前記入力ミラーアセンブリは、
第１の光源、第２の光源、および第３の光源から、それぞれ、第１の入力光ビーム、第２の入力光ビーム、および第３の入力光ビームを受け取り、
前記第１の入力光ビームを反射し、第１の反射光ビームを形成し、前記第１の入射光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに提供し、
前記第２の入力光ビームを反射し、第２の反射光ビームを形成し、前記第２の入射光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに提供し、
前記第３の入力光ビームを反射し、第３の反射光ビームを形成し、前記第３の入射光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに提供する
ように構成されている、請求項３７に記載の光コンバイナ。
【請求項４１】
前記入力ミラーアセンブリは、
前記ダイクロイックミラーアセンブリと前記第１の光源との間の第１の光路の中に配置され、前記第１の光源から放出される前記第１の入力光ビームを反射し、前記第１の反射光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに方向づけるように構成された第１の入力ミラーであって、前記第１の反射光ビームは、前記ダイクロイックミラーアセンブリへの前記第１の入射光ビームを形成する、第１の入力ミラーと、
前記ダイクロイックミラーアセンブリと前記第２の光源との間の第２の光路の中に配置され、前記第２の光源から放出される前記第２の入力光ビームを反射し、前記第２の反射光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに方向づけるように構成された第２の入力ミラーであって、前記第２の反射光ビームは、前記ダイクロイックミラーアセンブリへの前記第２の入射光ビームを形成する、第２の入力ミラーと、
前記ダイクロイックミラーアセンブリと前記第３の光源との間の第３の光路の中に配置され、前記第３の光源から放出される前記第２の入力光ビームを反射し、前記第３の反射光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに方向づけるように構成された第３の入力ミラーであって、前記第２の反射光ビームは、前記ダイクロイックミラーアセンブリへの前記第２の入射光ビームを形成する、第３の入力ミラーと
を備えている、請求項４０に記載の光コンバイナ。
【請求項４２】
前記入力ミラーアセンブリの中の前記第１の入力ミラー、前記第２の入力ミラー、および前記第３の入力ミラーは、コリメートおよび環状化ミラーである、請求項４１に記載の光コンバイナ。
【請求項４３】
前記入力ミラーアセンブリは、湾曲した反射要素を備え、前記湾曲した反射要素は、
前記第１の光源から放出される前記第１の入力光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに反射し、
前記第２の光源から放出される前記第２の入力光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに反射し、
前記第３の光源から放出される前記第３の入力光ビームを前記ダイクロイックミラーアセンブリに反射する
ように構成されている、請求項４０に記載の光コンバイナ。
【請求項４４】
前記湾曲した反射要素は、前記湾曲した反射要素上の各個々の入射場所のための別々の処方を備えている、請求項４３に記載の光コンバイナ。
【請求項４５】
前記湾曲した反射要素は、放物線状の表面輪郭を備えている、請求項４３に記載の光コンバイナ。
【請求項４６】
前記湾曲した反射要素は、楕円形の表面輪郭を備えている、請求項４３に記載の光コンバイナ。
【請求項４７】
前記湾曲した反射要素は、双曲線状の表面輪郭を備えている、請求項４３に記載の光コンバイナ。
【請求項４８】
請求項３７に記載の光コンバイナと、赤色レーザ光源と、緑色レーザ光源と、青色レーザ光源とを備えているＲＧＢ（赤色／緑色／青色）照明器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その内容が参照することによってその全体として本明細書によって組み込まれる「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＲＧＢ  ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＯＲ」と題され、２０１８年６月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／６８９，００１号の優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
現代のコンピューティングおよび表示技術は、ウェアラブルデバイスにおいてデジタル的に生成された画像が本物であるように見え得る様式、またはそのように知覚され得る様式でユーザに提示されるいわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進している。仮想現実または「ＶＲ」シナリオは、典型的に、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わないデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実または「ＡＲ」シナリオは、典型的に、ユーザの周囲の実世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。
【０００３】
ウェアラブルデバイスは、拡張および／または仮想現実グラスを含み得る。画像は、画像フレームまたはラスタ走査された画像を使用して表示されることができる。これらのディスプレイデバイスにおいて、光コンバイナは、多くの場合、異なる光源からの光ビームを結合するために使用される。例えば、赤色、緑色、および青色の光ビームが、結合され、画像を表示するために、コリメートされ、結合され、着色された光ビームを形成することができる。ガラスレンズ、ミラー、およびプリズムを用いて作製される従来の光コンバイナは、嵩張り、重くなり得る。それらは、ＶＲまたはＡＲ用途におけるウェアラブルデバイスのために望ましくない。
【０００４】
したがって、光コンバイナのための改良された構造および方法が、非常に望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態は、従来のコンバイナと比較して、小型かつ軽量であるＲＧＢ（赤色／緑色／青色）照明のための方法およびシステムを提供する。いくつかの実施形態は、スペックル低減を提供することもできる。発明の実施形態において、光コンバイナは、レーザダイオード等の２つ以上の光源からの光ビームを結合することができる。いくつかの実施形態において、ミラーアセンブリが、光源からの光ビームを結合要素に向かって反射し、それは、共通光軸に沿って結合出力ビームを生成する。ミラーは、ビームを結合要素に方向づけ、共線性を達成する。ミラーアセンブリおよび結合要素の空間的配列は、折り曲げられた光路を提供し、光コンバイナの寸法を低減させる。ミラーアセンブリは、複数のミラーの組または単一の反射要素であることができる。コリメーションおよび環状化が、屈折レンズ（例えば、トロイダル型）およびミラー（回転対称型／軸外放物線型または自由形状型）の組み合わせによって達成されることができる。これらの要素は、各源のために個別である、または各源のために同一であることができる。したがって、それは、要素毎に、「セグメント化／分離された」ソリューションまたはモノリシックなソリューションであることができる。
【０００６】
結合要素は、ダイクロイックミラーのスタック、ダイクロイックビーム結合に基づくプリズム構成、回折要素、またはＭＥＭＳ（微小電気機械システム）ミラーであり得る。例えば、結合要素は、各光源のために異なる角変位に傾斜させられる回転ＭＥＭＳミラーであることができる。コヒーレント源に関して、スペックル低減は、結合要素を振動させ、ビームをわずかにシフトさせることによって、エタンデュ発生要素（例えば、ホログラフィ散光器）との組み合わせにおいて達成されることができる。回転ＭＥＭＳミラーに基づく実施形態は、追加の要素を要求することなく、光ビームのディザリングを提供することができる。他の実施形態において、ビームディザリングを提供することは、追加のアクチュエータを必要とするであろう。
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態によると、光コンバイナは、複数の光ビームを受け取り、第１の反射光ビーム、第２の反射光ビーム、および第３の反射光ビームを提供するように構成された入力ミラーアセンブリを含む。光コンバイナは、ある範囲の角変位を通して回転するように構成された回転ミラーも含む。第１の期間中、回転ミラーは、第１の角変位に配置され、入力ミラーアセンブリから第１の反射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。第２の期間中、回転ミラーは、第２の角変位に配置され、入力ミラーアセンブリから第２の反射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。第３の期間中、回転ミラーは、第３の角変位に配置され、入力ミラーアセンブリから第３の反射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。光コンバイナは、時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成され、結合出力光ビームをディザリングするように構成される。
【０００８】
上記の光コンバイナのいくつかの実施形態において、入力ミラーアセンブリは、回転ミラーが第１の角変位にあるときの第１の期間中、回転ミラーと第１の光源との間の第１の光路の中に配置され、第１の光源から放出される第１の入力光ビームを反射し、第１の反射光ビームを回転ミラーに方向づけるように構成された第１の入力ミラーを含む。入力ミラーアセンブリは、回転ミラーが第２の角変位にあるときの第２の期間中、回転ミラーと第２の光源との間の第２の光路の中に配置され、第２の光源から放出される第２の入力光ビームを反射し、第２の反射光ビームを回転ミラーに方向づけるように構成された第２の入力ミラーも含む。入力ミラーアセンブリは、回転ミラーが第３の角変位にあるときの第３の期間中、回転ミラーと第３の光源との間の第３の光路の中に配置され、第３の光源から放出される第３の入力光ビームを反射し、第３の反射光ビームを回転ミラーに方向づけるように構成された第３の入力ミラーをさらに含む。
【０００９】
上記の光コンバイナのいくつかの実施形態において、第１の光源は、赤色レーザ光源であり、第２の光源は、緑色レーザ光源であり、第３の光源は、青色レーザ光源である。第１の入力ミラー、第２の入力ミラー、および第３の入力ミラーの各々は、コリメートおよび環状化ミラーである。
【００１０】
いくつかの実施形態において、第１の光源、第２の光源、第３の光源、および入力ミラーアセンブリは、２次元平面状の構成において配置され、回転ミラーは、折り曲げられた光路を提供するために第３の次元にオフセットされて配置され、それによって、光コンバイナの寸法を低減させる。
【００１１】
代替実施形態において、入力ミラーアセンブリは、回転ミラーが第１の角変位にあるときの第１の期間中、第１の光源から放出される第１の入力光ビームを回転ミラーに反射し、回転ミラーが第２の角変位にあるときの第２の期間中、第２の光源から放出される第２の入力光ビームを回転ミラーに反射し、回転ミラーが、第２の角変位にあるとき、第３の期間中、第３の光源から放出される第３の入力光ビームを回転ミラーに反射するように構成された湾曲した反射要素を含むことができる。
【００１２】
いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、湾曲した反射要素上の各個々の入射場所のための別々の処方を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、放物線状の表面輪郭を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、楕円形の表面輪郭を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、双曲線状の表面輪郭を有することができる。
【００１３】
実施形態に応じて、回転ミラーは、１軸ＭＥＭＳミラーまたは２軸ＭＥＭＳミラーであることができる。
【００１４】
いくつかの実施形態において、ＲＧＢ照明器は、上で説明されるように、赤色、緑色、および青色レーザ光源と、光コンバイナとを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態によると、光コンバイナは、ある範囲の角変位を通して回転するように構成された回転ミラーを含むことができる。第１の期間中、回転ミラーは、第１の角変位に配置され、第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。第２の期間中、回転ミラーは、第２の角変位に配置され、第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。光コンバイナは、時系列的コリメート結合光ビームを提供するように構成される。
【００１６】
上記の光コンバイナのいくつかの実施形態において、回転ミラーは、第１の出力光ビームおよび第２の出力光ビームをディザリングするように構成される。
【００１７】
いくつかの実施形態において、光コンバイナは、第１の光源および第２の光源から、それぞれ、第１の入力光ビームおよび第２の入力光ビームを受け取り、第１の入力光ビームを反射し、第１の反射光ビームを形成し、第１の入射光ビームを回転ミラーに提供し、第２の入力光ビームを反射し、第２の反射光ビームを形成し、第２の入射光ビームを回転ミラーに提供するように構成された入力ミラーアセンブリも含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、入力ミラーアセンブリは、回転ミラーが第１の角変位にあるときの第１の期間中、回転ミラーと第１の光源との間の第１の光路の中に配置され、第１の光源から放出される第１の入力光ビームを反射し、第１の反射光ビームを回転ミラーに方向づけるように構成された第１の入力ミラーを含む。第１の反射光ビームは、回転ミラーへの第１の入射光ビームを形成する。入力ミラーアセンブリは、回転ミラーが第２の角変位にあるときの第２の期間中、回転ミラーおよび第２の光源の第２の光路の中に配置され、第２の光源から放出される第２の入力光ビームを反射し、第２の反射光ビームを回転ミラーに方向づけるように構成された第２の入力ミラーも含む。第２の反射光ビームは、回転ミラーへの第２の入射光ビームを形成する。
【００１９】
いくつかの実施形態において、第１の入力ミラーおよび第２の入力ミラーは、コリメートおよび環状化ミラーである。
【００２０】
いくつかの実施形態において、入力ミラーアセンブリは、回転ミラーが第１の角変位にあるときの第１の期間中、第１の光源から放出される第１の入力光ビームを回転ミラーに反射し、回転ミラーが第２の角変位にあるときの第２の期間中、第２の光源から放出される第２の入力光ビームを回転ミラーに反射するように構成された湾曲した反射要素を含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態によると、複数の光源からの光ビームを結合する方法は、第１の期間中、回転ミラーを第１の角変位に配置することと、第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含む。方法は、第２の期間中、回転ミラーを第２の角変位に配置することと、第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含む。方法は、上記の動作を繰り返し、時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供することをさらに含む。
【００２２】
いくつかの実施形態において、上記の方法は、第３の期間中、回転ミラーを第３の角変位に配置することと、第３の入射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含むこともできる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、方法は、回転ミラーを使用して結合出力光ビームをディザリングすることを含むこともできる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、方法は、入力ミラーアセンブリを使用して、第１の光源および第２の光源から、それぞれ、第１の入力光ビームおよび第２の入力光ビームを受け取ることを含むこともできる。方法は、入力ミラーアセンブリを使用して、第１の入力光ビームを反射し、第１の反射光ビームを形成し、第１の入射光ビームを回転ミラーに提供することと、入力ミラーアセンブリを使用して、第２の入力光ビームを反射し、第２の反射光ビームを形成し、第１の入射光ビームを回転ミラーに提供することとをさらに含むことができる。
【００２５】
いくつかの実施形態において、方法は、入力ミラーアセンブリを使用して、第１の出力光ビームおよび第２の出力光ビームをコリメートし、環状化することを含むこともできる。
【００２６】
いくつかの実施形態によると、光コンバイナは、出力光軸に沿ってスタックに配列された第１のダイクロイックミラーと、第２のダイクロイックミラーと、第３のダイクロイックミラーとを有する。第１のダイクロイックミラーは、第１の色の光ビームを反射するように構成される。第２のダイクロイックミラーは、第２の色の光ビームを反射し、第１の色の光ビームを透過させるように構成される。第３のダイクロイックミラーは、第３の色の光ビームを反射し、第１の色の光ビームおよび第２の色の光ビームを透過させるように構成される。第１のダイクロイックミラーは、第１の角変位に配置され、第１の色の第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。第２のダイクロイックミラーは、第２の角変位に配置され、第２の色の第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。第３のダイクロイックミラーは、第３の角変位に配置され、第３の色の第３の入射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。光コンバイナは、コリメートされた結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。代替実施形態において、第１のダイクロイックミラーは、反射ミラーと置換されることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、第１の入射光ビームの一部は、第１のダイクロイックミラーに到達する前、第３のダイクロイックミラーおよび第２のダイクロイックミラーを通過し、第２の入射光ビームの一部は、第２のダイクロイックミラーに到達する前、第３のダイクロイックミラーを通過する。
【００２８】
いくつかの実施形態によると、複数の光源からの光ビームを結合する方法は、出力光軸に沿ってスタックに配列された第１のダイクロイックミラーと、第２のダイクロイックミラーと、第３のダイクロイックミラーとを含むダイクロイックミラーアセンブリを提供することを含む。第１のダイクロイックミラーは、第１の色の光ビームを反射するように構成される。第２のダイクロイックミラーは、第２の色の光ビームを反射し、第１の色の光ビームを透過させるように構成される。第３のダイクロイックミラーは、第３の色の光ビームを反射し、第１の色の光ビームおよび第２の色の光ビームを透過させるように構成される。方法は、第１のダイクロイックミラーを第１の角変位に配置し、第１の色の第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することを含む。方法は、第２のダイクロイックミラーを第２の角変位に配置し、第２の色の第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することも含む。方法は、第３のダイクロイックミラーを第３の角変位に配置し、第３の色の第３の入射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することをさらに含む。方法は、コリメートされた結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供するための光コンバイナを構成する。代替実施形態において、第１のダイクロイックミラーは、反射ミラーと置換されることができる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、方法は、回転ミラーを使用して結合出力光ビームをディザリングすることを含むこともできる。
【００３０】
追加の特徴、利点、および実施形態が、発明を実施するための形態、図面、および請求項において下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、いくつかの実施形態による、例示的拡張現実グラスの斜視図である。
【００３２】
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、例示的拡張現実グラスの上面図である。
【００３３】
【図３】図３は、本発明のいくつかの実施形態による、光照明器を図示する斜視図である。
【００３４】
【図４】図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、光コンバイナの動作を図示する簡略概略図である。
【００３５】
【図５】図５は、本発明のいくつかの実施形態による、光照明器の動作を図示するタイミング図である。
【００３６】
【図６】図６は、本発明のいくつかの実施形態による、別の光照明器を図示する斜視図である。
【００３７】
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、光照明器において使用され得る１軸回転ミラーおよび２軸回転ミラーの斜視図である。
【００３８】
【図８】図８は、本発明のいくつかの実施形態による、光コンバイナのための方法を図示するフローチャートである。
【００３９】
【図９】図９は、本発明のいくつかの実施形態による、さらに別の光照明器を図示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の実施形態は、ウェアラブルデバイスのための光コンバイナシステム、および複数の光源からの光ビームを投影するための光照明器を提供する方法を対象とする。
【００４１】
図１は、いくつかの実施形態による、例示的拡張現実グラス１００の斜視図である。拡張現実グラス１００は、仮想現実または拡張現実用途のためのウェアラブルデバイスのある例である。図１に示されるように、ウェアラブルディスプレイデバイス１００は、左導波管接眼レンズ１２０Ｌおよび右導波管接眼レンズ１２０Ｒを支持するフレーム１１０を含むことができる。各導波管接眼レンズ１２０Ｌおよび１２０Ｒは、入力結合格子（ＩＣＧ）１２１と、直交瞳拡大器（ＯＰＥ）１２２と、射出瞳拡大器（ＥＰＥ）１２３とを含むことができる。入力結合格子は、入力結合ポートとも称される。入力結合格子（ＩＣＧ）１２１、直交瞳拡大器（ＯＰＥ）１２２、および射出瞳拡大器（ＥＰＥ）１２３は、好適な回折光学素子（ＤＯＥ）であることができる。例えば、それらは、光導波路上に形成される格子の形態をとることができる。ある実施形態によると、各接眼レンズのために単一の導波管を提供するのではなく、各接眼レンズは、異なる色のために、異なる光出力のＥＰＥを伴う複数の光導波路のスタックを有することができる。ＥＰＥは、ユーザの眼の位置１３０から視認され得る画像を投影するように構成される。
【００４２】
図１において、画像光または走査光ビームであり得る入射光が、各接眼レンズ１２０Ｌ、１２０ＲのＩＣＧ（１２１）上に入射することができる。各ＩＣＧ１２１は、入射光をＯＰＥ領域１２２に向かった方向に伝搬する被誘導モードに結合する。接眼レンズは、全内部反射（ＴＩＲ）によって画像光を伝搬する。各接眼レンズ１２０Ｌ、１２０ＲのＯＰＥ領域１２２は、接眼レンズ１２０Ｌ、１２０Ｒの中を伝搬する画像光の一部を結合し、それをＥＰＥ領域１２３に向かって方向を変える回折要素も含むことができる。ＥＰＥ領域１２３は、各接眼レンズ１２０Ｌ、１２０Ｒの中を伝搬する光の一部を結合し、それを接眼レンズ層１２０の平面から外向きの方向に、視認者の眼の位置１３０に向かって方向づける回折要素を含む。この方式で、画像が、視認者によって視認され得る。
【００４３】
入射光は、三原色における光、すなわち、青色（Ｂ）と、緑色（Ｇ）と、赤色（Ｒ）とを含み得る。
【００４４】
いくつかの用途において、接眼レンズは、２自由度で走査されるコリメート光を受け入れることができる。各瞬間的入射角（すなわち、小さい範囲の入射角）は、角度的に定義されるピクセルに対応する。いくつかの実施形態において、光は、視認者からある距離、例えば、０．５メートル〜１メートル離れているように見え得る仮想オブジェクトをシミュレートするように構成されることができる。
【００４５】
図２は、いくつかの実施形態による、例示的拡張現実グラス２００の上面図である。拡張現実グラス２００は、仮想現実または拡張現実用途のためのウェアラブルデバイスのある例である。図２に示されるように、ウェアラブルディスプレイデバイス２００は、フレーム２１０と、接眼レンズ２２０とを含むことができる。各接眼レンズは、図１の接眼レンズ１２０Ｌ、１２０Ｒに類似することができ、上面図では見えないＩＣＧと、ＯＰＥと、ＥＰＥとを含むことができる。ウェアラブルディスプレイデバイス２００は、（例えば、無限遠において）入射光源から仮想画像を形成するための走査ミラーを含み得るスキャナ筐体２３０も含むことができる。いくつかの実施形態において、ＩＣＧは、光を受け取るための入力ポートとして使用される。接眼レンズによって形成される画像は、ユーザの眼の位置２４０から視認されることができる。拡張現実グラスは、左および右スピーカ２５０と、カメラ２６０とも有することができる。
【００４６】
上で説明されるように、入射光は、三原色における光、すなわち、青色（Ｂ）と、緑色（Ｇ）と、赤色（Ｒ）とを含み得る。いくつかの実施形態において、入射光内の光ビームは、光コンバイナの中で結合される。ＶＲおよびＡＲ用途のためのウェアラブルデバイスに関して、システム内の光コンバイナが、小型かつ軽量であることが好ましい。
【００４７】
図３は、本発明のいくつかの実施形態による、光照明器を図示する斜視図である。図３に示されるように、光照明器３００は、光コンバイナ（結合要素とも称される）と、３つの光源とを含む。光コンバイナ３９０は、２つ以上の光源から光ビームを受け取り、２つ以上の反射光ビームを提供するように構成された入力ミラーアセンブリ３１０を含むことができる。光コンバイナ３９０は、ある範囲の角変位を通して回転するように構成された回転ミラー３２０を有する。回転ミラー３２０は、２つ以上の反射光ビームを受け取り、時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。回転ミラー３２０は、結合要素のある例である。
【００４８】
図３において、光源は、第１の光源３０１と、第２の光源３０２（図３では隠れている）と、第３の光源３０３とを含む３つのレーザ光源を含む。この例において、第１の光源は、赤色光ビーム３３１を放出し、第２の光源３０２は、緑色光ビーム３３２を放出し、第３の光源３０３は、青色光ビーム３３３を放出する。入力ミラーアセンブリ３１０は、２つ以上の入力ミラーを含むことができる。図３の実施形態において、入力ミラーアセンブリ３１０は、第１の入力ミラー３１１と、第２の入力ミラー３１２と、第３の入力ミラー３１３とを含む。入力ミラーアセンブリ３１０の中の３つの入力ミラーは、光源から光ビームを受け取り、反射光ビームを回転ミラー３２０に提供するように構成される。例えば、第１の入力ミラー３１１は、赤色レーザ光源３０１から赤色光ビーム３３１を受け取り、赤色反射光ビーム３４１を回転ミラー３２０に向かって反射する。第２のミラー３１２は、緑色レーザ光源３０２から緑色入力光ビーム３３２を受け取り、緑色反射光ビーム３４２を回転ミラー３２０に向かって反射する。第３の入力ミラー３１３は、青色レーザ光源３０３から青色光ビーム３３３を受け取り、青色反射光ビーム３４３を回転ミラー３２０に向かって反射する。
【００４９】
端面発光レーザダイオードによって出力される光ビームは、円形の対称的スポットの代わりに楕円形のビームスポットをもたらす異なる平行および垂直の発散角を有することができる。いくつかの実施形態において、第１の入力ミラー３１１、第２の入力ミラー３１２、および第３の入力ミラー３１３は、光ビームのコリメーションおよび環状化を提供することができる。コリメーションおよび環状化は、屈折レンズ（例えば、トロイダル型の）とミラー（回転対称型／軸外放物線型または自由形状型）との組み合わせによって達成されることができる。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態において、回転ミラー３２０は、ある範囲の角変位を通して回転するように構成される。図３において、回転ミラー３２０は、３つの異なる角変位、すなわち、第１の角変位における回転ミラーを示す位置３２１、第２の角変位における回転ミラーを示す位置３２２、および第３の角変位における回転ミラーを示す位置３２３に示されている。
【００５１】
光コンバイナ３９０は、時系列コリメート結合出力光ビーム３５０を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。第１の期間中、回転ミラー３２０は、第１の角変位３２１に配置され、入力ミラーアセンブリから第１の反射光ビーム３４１を受け取り、第１の出力光ビーム３５１を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。第２の期間中、回転ミラー３２０は、第２の角変位３２２に配置され、入力ミラーアセンブリから第２の反射光ビーム３４２を受け取り、第２の出力光ビーム３５２を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。図３の例において、３つの光源が、提供され、第３の期間中、回転ミラー３２０は、第３の角変位３２３に配置され、入力ミラーアセンブリ３１０から第３の反射光ビーム３４３を受け取り、第３の出力光ビーム３５３を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。光コンバイナ３９０は、時系列コリメート結合出力光ビーム３５０を出力光軸に沿って提供するように構成される。時系列コリメート結合出力光ビーム３５０は、３つの異なる光源を起点とする出力ビーム３５１、３５２、および３５３を含む。
【００５２】
光コンバイナ３９０は、赤色、緑色、および青色の光源から光ビームを受け取り、時系列的なコリメートされ結合された赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）の出力光ビームを提供するように構成される。図３において、回転ミラー３２０の回転および光ビームの放出のタイミングを制御するためのコントローラ３８０が、光源３０１、３０２、および３０３および回転ミラー３２０に結合されて示される。図３に示されるように、光源３０１、３０２、および３０３および入力ミラー３１１、３１２、および３１３は、２次元平面状の構成において配置されることができる。回転ミラーは、第３の次元にオフセットされることができる。入力ミラーアセンブリおよび結合要素（この場合、回転ミラー）の空間的配列は、折り曲げられた光路を提供し、光コンバイナの寸法を低減させる。いくつかの実施形態において、光照明器３００は、２ｍｍ×２ｍｍまたは３ｍｍ×３ｍｍのパッケージで形成されることができる。さらに、回転ミラー３２０は、従来のガラスコンバイナより軽量であり得るＭＥＭＳミラーであることができる。
【００５３】
いくつかの実施形態において、回転ミラー３２０は、スペックルを低減させるために出力光ビーム３５０のディザリング振動を提供するように構成されることができる。スペックルパターンが、不完全な反射面から離れるレーザ光等、単色光の反射において生じ得る。スペックル効果は、多くの同じ周波数の波の干渉の結果であり、多くの同じ周波数の波は、異なる相および振幅を有し、それらは、足し合わされ、その振幅（したがって、強度）がランダムに変動する結果として生じる波を与える。反射ミラーのディザリング振動を提供することは、スペックルを低減させ得る。いくつかの実施形態において、スペックルは、拡散要素との組み合わせにおいて、反射面のディザリング振動を用いて低減させられることができる。
【００５４】
図４Ａ−４Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、光コンバイナの動作を図示する簡略概略図である。図４Ａ−４Ｃは、時系列コリメート結合出力光ビームを提供するための動作の３つの期間の各々中の図３の光コンバイナ３９０の上面図を図示する。図４Ａは、第１の期間中、回転ミラー３２０が第１の角変位３２１に配置されることを示す。第１の光源３０１は、第１の光ビーム３３１を入力ミラーアセンブリの第１の入力ミラー３１１に放出し、第１の入力ミラー３１１は、反射光ビーム３４１を回転ミラー３２０に向かって方向づける。回転ミラー３２０は、入力ミラーアセンブリの第１の入力ミラー３１１から第１の反射光ビーム３４１を受け取り、第１の出力光ビーム３５１を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。図４Ｂにおいて、第２の期間中、回転ミラー３２０は、第２の角変位３２２に配置される。第２の光源３０２は、第２の光ビーム３３２をミラーアセンブリの第２のミラー３１２に放出し、第２のミラー３１２は、反射光ビーム３４２を回転ミラー３２０に向かって方向づける。回転ミラー３２０は、入力ミラーアセンブリの第２のミラー３１２から第２の反射光ビーム３４２を受け取り、第２の出力光ビーム３５２を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。図４Ｂにおいて、要素３０２、３１２、３３２、および３４２が、上面図から隠されている。したがって、これらの要素は、例証の目的のために、主要図の下方に再現されている。図４Ｃにおいて、第３の期間中、回転ミラー３２０は、第３の角変位３２３に配置される。第３の光源３０３は、第３の光ビーム３３３をミラーアセンブリの第３のミラー３１３に放出し、第３のミラー３１３は、反射光ビーム３４３を回転ミラー３２０に向かって方向づける。回転ミラー３２０は、入力ミラーアセンブリの第３のミラー３１３から第３の反射光ビーム３４３を受け取り、第３の出力光ビーム３５３を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。光コンバイナ３９０は、時系列コリメート結合出力光ビーム３５０を出力光軸３６０に沿って提供するように構成される。時系列コリメート結合出力光ビーム３５０は、時系列的様式で３つの異なる光源を起点とする出力ビーム３５１、３５２、および３５３を含む。
【００５５】
図５は、本発明のいくつかの実施形態による、光コンバイナの動作を図示するタイミング図である。水平軸は、時間を表す。フレーム持続時間は、３つの期間、すなわち、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３とも称される３つのフィールド持続時間を有するように示される。期間の各々は、色のためのフィールド持続時間であることができる。例えば、フレーム持続時間は、全体的な積分時間に応じて、１ｍｓｅｃ〜１，０００ｍｓｅｃの期間長を有することができ、フィールド持続時間は、０．２５ｍｓｅｃ〜５００ｍｓｅｃの期間長を有することができる。第１の垂直軸５１０は、光照明器の照明器出力を示す。第２の垂直軸５２０は、回転ミラー、例えば、ＭＥＭＳミラーの角変位を示す。第３の垂直軸５３０は、ディザリング成分を含む回転ミラーの角変位を示す。
【００５６】
第１の期間中、回転ミラーは、第１の角変位にあり、照明器出力は、第１の光源を起点とする第１の出力光ビームＬ１である。同様に、第２の期間中、回転ミラーは、第２の角変位にあり、照明器出力は、第２の光源を起点とする第２の出力光ビームＬ２である。さらに、第３の期間またはフィールド持続時間中、回転ミラーは、第３の角変位にあり、照明器出力は、第３の光源を起点とする第３の出力光ビームＬ３である。この例において、第１の光源は、赤色レーザ光源であり、第２の光源は、緑色レーザ光源であり、第３の光源は、青色レーザ光源である。光照明器は、赤色、緑色、および青色の光ビームを含む時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成される。
【００５７】
図５において、第２の垂直軸５２０は、回転ミラーの角変位を示す。第１の期間中、回転ミラーは、第１の角変位φ１にある。同様に、第２の期間中、回転ミラーは、第２の角変位φ２にある。さらに、第３の期間中、回転ミラーは、第３の角変位φ３にある。
【００５８】
図５において、第３の垂直軸５３０は、ディザリング成分を含む回転ミラーの角変位を示す。期間の各々において、回転ミラーは、わずかなディザリング移動を作製し、スペックル効果を低減させるように構成される。例えば、ディザリング移動は、０．１度〜２０度の角変位にわたって移動するための回転ミラーを伴うことができる。ディザリング運動は、１μｓｅｃ未満（例えば、０．２μｓｅｃ）〜１００ｍｓｅｃの期間長を有することができる。
【００５９】
図６は、本発明のいくつかの実施形態による、別の光照明器を図示する斜視図である。図６に示されるように、光照明器６００は、光コンバイナ６９０と、２つ以上の光源とを含む。光コンバイナ６９０は、２つ以上の光源から光ビームを受け取り、２つ以上の反射光ビームを提供するように構成された入力ミラーアセンブリ６１０を含む。光コンバイナ６９０は、２つ以上の反射光ビームを受け取り、時系列コリメート結合出力光ビームを共通出力光軸に沿って提供するように構成された回転ミラー６２０を有する。
【００６０】
図６の光照明器６００は、図３の光照明器３００に類似する。１つの差異は、入力ミラーアセンブリ６１０が、図３の入力ミラーアセンブリ３１０におけるような３つの入力ミラーの代わりに、湾曲した反射要素を含むことである。湾曲した反射要素６１０のある例として、放物線状のミラー６１０が、以下の説明において使用される。図６において、光源は、第１の光源６０１と、第２の光源６０２と、第３の光源６０３とを含む３つのレーザ光源を含む。この例において、第１の光源は、赤色光ビーム６３１を放出し、第２の光源６０２は、緑色光ビーム６３２を放出し、第３の光源６０３は、青色光ビーム６３３を放出する。図６の実施形態において、入力ミラーアセンブリ６１０は、光源から光ビームを受け取り、反射光ビームを回転ミラー６２０に提供するように構成された放物線状のミラーを含む。例えば、放物線状のミラー６１０の第１の領域６１１は、赤色レーザ光源６０１から赤色光ビーム６３１を受け取り、赤色反射光ビーム６４１を回転ミラー６２０に向かって反射する。放物線状のミラー６１０の第２の領域６１２は、緑色レーザ光源６０２から緑色光ビーム６３２を受け取り、緑色反射光ビーム６４２を回転ミラー６２０に向かって反射する。放物線状のミラー６１０の第３の領域６１３は、青色レーザ光源６０３から青色光ビーム６３３を受け取り、青色反射光ビーム６４３を回転ミラー６２０に向かって反射する。
【００６１】
図３の回転ミラー３２０と同様に、図６の回転ミラー６２０は、ある範囲の角変位を通して回転するように構成される。図６において、回転ミラー６２０は、３つの異なる角変位、すなわち、第１の角変位における回転ミラーを示す位置６２１、第２の角変位における回転ミラーを示す位置６２２、および第３の角変位における回転ミラーを示す位置６２３に示されている。
【００６２】
光コンバイナ６９０は、時系列コリメート結合出力光ビーム６５０を出力光軸６６０に沿って提供するように構成される。第１の期間中、回転ミラー６２０は、第１の角変位６２１に配置され、入力ミラーアセンブリから第１の反射光ビーム６４１を受け取り、第１の出力光ビーム６５１を出力光軸６６０に沿って提供するように構成される。第２の期間中、回転ミラー６２０は、第２の角変位６２２に配置され、入力ミラーアセンブリから第２の反射光ビーム６４２を受け取り、第２の出力光ビーム６５２を出力光軸６６０に沿って提供するように構成される。図６の例において、３つの光源が、提供され、第３の期間中、回転ミラー６２０は、第３の角変位６２３に配置され、入力ミラーアセンブリ６１０から第３の反射光ビーム６４３を受け取り、第３の出力光ビーム６５３を出力光軸６６０に沿って提供するように構成される。光コンバイナ６９０は、時系列コリメート結合出力光ビーム６５０を出力光軸に沿って提供するように構成される。時系列コリメート結合出力光ビーム６５０は、３つの異なる光源を起点とする出力ビーム６５１、６５２、および６５３を含む。
【００６３】
いくつかの実施形態において、入力ミラーアセンブリ６１０は、回転ミラーが第１の角変位にあるときの第１の期間中、第１の光源から放出される第１の光ビームを回転ミラーに反射するように構成され、回転ミラーが第２の角変位にあるときの第２の期間中、第２の光源から放出される第２の光ビームを回転ミラーに反射するように構成された湾曲した反射要素を含むことができる。さらに、湾曲した反射要素は、回転ミラーが第３の角変位にあるときの第３の期間中、第３の光源から放出される第３の光ビームを回転ミラーに反射するようにも構成されることができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、湾曲した反射要素上の各個々の入射場所のための別々の処方を含むことができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、楕円形または双曲線状の表面輪郭を含むことができる。
【００６４】
図６は、入力ミラーアセンブリ６１０が単一の湾曲した反射要素のある例である、ある実施形態を図示する。湾曲した反射要素６１０は、光源の全てのチャネルからの光ビームのための１つのみの反射面を有するが、概して各チャネルを共通の角度で反射するための線形表面または表面とは対照的に、湾曲した表面をさらに有する。そのような構成は、線形の反射器と比較して、チャネル毎のより小さいビーム直径を可能にし、それによって、より広いビーム径（順に、追加の光学構成要素を要求する収差を生成し得る）を支持するために必要な代替の光学レンズとは対照的に、単一のシリンダレンズが光を送達することをさらに可能にする。
【００６５】
いくつかの実施形態において、光ビームは、異なる場所における湾曲した反射要素上に入射し得る。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、全てのチャネルのための単一の処方を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、湾曲した反射要素上に各個々のチャネルの入射場所のための別々の処方を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、楕円形ミラー等、楕円形の表面輪郭を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、放物線状のミラー等、放物線状の表面輪郭を有することができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、双曲線状のミラー等、双曲線状の表面輪郭を有することができる。
【００６６】
いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素は、以下の方程式に対応する処方に従うことができる。
【数１】
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式中、ｃは、底面半径の曲率であり、ｋは、コーニック定数（放物線のために−１である）であり、係数αは、多項式非球面係数である。レーザの出力ファセットが、ｚおよびｙにおいてオフセットされ、レーザを最良の焦点に位置付け得る。曲線が、ｚ−ｙ平面内に画定され、ｘ寸法においてほぼ一定である。ｘ寸法は、１つ以上のレーザの出力に及ぶ。いくつかの実施形態において、ｘは、弧を通して掃引されることができる。多くの実施形態は、ゼロの非球面係数値αを有するが、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの非球面係数が、非ゼロである。
【００６７】
いくつかの実施形態において、均一な表面仕上げが湾曲した反射要素に適用されることができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素上に入射するチャネル毎の別々の表面仕上げが、適用される。本発明は、いくつかの好ましい実施形態を参照して説明されているが、種々の変更および修正が、本発明の範囲および精神から変動することなく、当業者によってその中に成され得る。
【００６８】
図６において、コントローラ６８０が、図３の制御３８０と同様に、タイミング制御のために、光源６０１、６０２、および６０３および回転ミラー６２０に結合される。図５に関連して上で説明される制御機構も、図６の光照明器６００に適用される。さらに、いくつかの実施形態において、回転ミラー６２０は、結合出力光ビーム３５０をディザリングし、スペックルを低減させるように構成されることができる。いくつかの実施形態において、湾曲した反射要素６１０は、コリメーションおよび環状化を提供することもできる。例えば、ビームの両方の方向／または一方の方向がコリメートされ、ビームが円形に作製され得る湾曲した反射要素が、提供され得る。
【００６９】
図７Ａは、１軸回転ミラー７１０の斜視図であり、図７Ｂは、図３に示される光照明器３００において回転ミラー３２０として、または図６に示される図３に示される光照明器３００において回転ミラー３２０として使用され得る２軸回転ミラー７２０の斜視図である。いくつかの実施形態において、１軸走査ミラー７１０は、ロール軸に関して１次元で回転するように構成されたＭＥＭＳ１次元回転ミラーであることができる。２軸走査ミラー７２０は、ピッチ軸およびロール軸に関して２次元で回転するように構成されたＭＥＭＳ２次元の走査ミラーであることができる。図３および６において、回転ミラーは、回転させられ、異なる光源を起点とする入射光ビームを受け取り、結合およびコリメートされた時系列の出力光ビームを提供する。回転ミラーは、スペックル低減のためのディザリング振動を提供するためにも使用される。実施形態に応じて、回転ミラーは、静電、磁気、または圧電手段を使用して作動されることができる。
【００７０】
図８は、本発明のいくつかの実施形態に従って複数の光源からの光ビームを結合する方法を図示するフローチャートである。いくつかの実施形態において、複数の光源からの光ビームを結合する方法は、第１の期間中、回転ミラーを第１の角変位に配置することと、第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含む。第２の期間中、方法は、回転ミラーを第２の角変位に配置することと、第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含む。方法は、上記の動作を繰り返し、時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供することをさらに含む。図８の方法８００は、以下のように要約されることができる。
【００７１】
８１０において、方法は、ある範囲の角変位を通して回転するように構成された回転ミラーを提供する。回転ミラーの例は、図３−９に関連して上で説明される。回転ミラーは、反射面を伴う１軸ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）ミラーまたは２軸ＭＥＭＳミラーであることができる。実施形態に応じて、ミラーは、コリメーションを提供することもできる。
【００７２】
８２０において、方法は、２つ以上の光源から光ビームを受け取り、回転ミラーへの入射光ビームを形成する２つ以上の反射光ビームを提供するように構成された入力ミラーアセンブリを提供する。回転ミラーの例が、図３および６に関連して上で説明される。いくつかの実施形態において、入力ミラーアセンブリは、２つ以上の別個の入力ミラーを含むことができる。第１の入力ミラーは、回転ミラーが第１の角変位にあるときの第１の期間中、回転ミラーと第１の光源との間の第１の光路の中に配置され、第１の光源から放出される第１の光ビームを反射し、第１の反射光ビームを回転ミラーに方向づけるように構成されることができる。第２の入力ミラーは、回転ミラーが第２の角変位にあるときの第２の期間中、回転ミラーと第１の光源との間の第２の光路の中に配置され、第２の光源から放出される第２の光ビームを反射し、第２の反射光ビームを回転ミラーに方向づけるように構成されることができる。実施形態に応じて、３つ以上の入力ミラーが、ミラーアセンブリの中に存在し得る。ミラーは、コリメートおよび環状化出力光ビームを提供することもできる。
【００７３】
代替実施形態において、ミラーアセンブリは、回転ミラーが第１の角変位にあるときの第１の期間中、第１の光源から放出される第１の入力光ビームを回転ミラーに反射し、回転ミラーが第２の角変位にあるときの第２の期間中、第２の光源から放出される第２の入力光ビームを回転ミラーに反射するように構成された湾曲した反射要素を含むことができる。湾曲した反射要素のある例が、図６に関連して上で説明される。
【００７４】
ステップ８３０および８４０は、光コンバイナの動作を要約する。８３０において、第１の期間中、方法は、回転ミラーを第１の角変位に配置することと、第１の入射光ビームを受け取り、第１の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含む。８４０において、第２の期間中、方法は、回転ミラーを第２の角変位に配置することと、第２の入射光ビームを受け取り、第２の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含む。方法はまた、回転ミラーを使用して出力光ビームをディザリングすることも含む。動作に関するさらなる詳細が、図３−８に関連して上で説明される。
【００７５】
８５０において、随意に、第３の期間中、方法は、回転ミラーを第３の角変位に配置することと、第３の入射光ビームを受け取り、第３の出力光ビームを出力光軸に沿って提供することとを含む。実施形態に応じて、追加の入射光ビームが、異なる角変位において、回転ミラーとともに使用されることができる。
【００７６】
８６０において、上記プロセスが、繰り返され、時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供することができる。さらなる詳細が、図３−８に関連して上で説明される。
【００７７】
図９は、本発明のいくつかの実施形態による、別の光照明器を図示する斜視図である。図９に示されるように、光照明器９００は、光コンバイナ９９０と、２つ以上の光源、例えば、９０１、９０２、および９０３とを含む。光コンバイナ９９０は、２つ以上の光源から光ビームを受け取り、２つ以上の反射光ビームを提供するように構成された入力ミラーアセンブリ９１０を含む。光コンバイナ９９０は、２つ以上の反射光ビームを受け取り、時系列コリメート結合出力光ビームを出力光軸に沿って提供するように構成されたダイクロイックミラーアセンブリ９２０を有する。ダイクロイックミラーアセンブリ９２０は、結合要素の別の例である。
【００７８】
図９の光照明器９９０は、図３の光照明器３００に類似する。１つの差異は、図３の回転ミラー３２０が、ここで、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０によって置換されていることである。図９に示されるように、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０は、３つの異なる角変位に配置され、反射光ビームを受け取り、コリメートされた結合出力光ビーム９５０を出力光軸に沿って提供する３つのダイクロイックミラー９２１、９２２、および９２３を含む。
【００７９】
図９において、光源は、３つのレーザ光源、例えば、第１の光源９０１と、第２の光源９０２（図９では隠れている）と、第３の光源９０３とを含む。この例において、第１の光源は、赤色光ビーム９３１を放出し、第２の光源９０２は、緑色光ビーム９３２を放出し、第３の光源９０３は、青色光ビーム９３３を放出する。入力ミラーアセンブリ９１０は、２つ以上の入力ミラーを含むことができる。図９の実施形態において、入力ミラーアセンブリ９１０は、第１の入力ミラー９１１と、第２の入力ミラー９１２と、第３の入力ミラー９１３とを含む。入力ミラーアセンブリ９１０の中の３つの入力ミラーの各々は、光源から光ビームを受け取り、反射光ビームを回転ミラー９２０に提供するように構成される。例えば、第１の入力ミラー９１１は、赤色レーザ光源９０１から赤色光ビーム９３１を受け取り、赤色反射光ビーム９４１をダイクロイックミラーアセンブリ９２０に向かって反射する。第２の入力ミラー９１２は、緑色レーザ光源９０２から緑色光ビーム９３２を受け取り、緑色反射光ビーム９４２をダイクロイックミラーアセンブリ９２０に向かって反射する。第３の入力ミラー９１３は、青色レーザ光源９０３から青色光ビーム９３３を受け取り、青色反射光ビーム９４３をダイクロイックミラーアセンブリ９２０に向かって反射する。
【００８０】
図９の例において、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０は、３つのダイクロイックミラーアセンブリ９２０を含むように示されている。ダイクロイックミラーは、２つの異なる波長において大きく異なる反射または透過特性を伴うミラーである。この例において、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第１のダイクロイックミラー９２１は、ミラーアセンブリ９２０の中の第１の入力ミラー９１１からの光ビームを反射するように構成される。図９の例において、第１のダイクロイックミラー９２１は、赤色光ビームを反射するように構成される。第１のダイクロイックミラー９２１は、緑色および青色の光ビームを透過させるようにも構成される。ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第２のダイクロイックミラー９２２は、入力ミラーアセンブリ９１０の中の第２の入力ミラー９１２からの光ビームを反射し、第１の入力ミラー９１１からの光ビームを透過させるように構成される。図９の例において、第２のダイクロイックミラー９２２は、緑色光ビームを反射し、赤色および青色の光ビームを透過させるように構成される。ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第３のダイクロイックミラー９２３は、入力ミラーアセンブリ９１０の中の第３の入力ミラー９１３からの光ビームを反射し、入力ミラーアセンブリ９１０の中の第１の入力ミラー９１１および第２の入力ミラー９１２からの光ビームを透過させるように構成される。図９の例において、第３のダイクロイックミラー９２３は、青色光ビームを反射し、赤色光ビームおよび緑色光ビームを透過させるように構成される。
【００８１】
さらに、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中のミラーは、異なる光源からの光ビームを反射し、出力光ビームを共通光軸９６０に沿って生成し、光コンバイナ９９０がコリメートされた結合出力光ビーム９５０を共通出力光軸９６０に沿って提供することを可能にするように向けられる。ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の第１のダイクロイックミラー９２１は、入力ミラーアセンブリから第１の反射光ビーム９４１を受け取り、第１の出力光ビーム９５１を出力光軸９６０に沿って提供するように構成される。ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の第２のダイクロイックミラー９２２は、入力ミラーアセンブリから第２の反射光ビーム９４２を受け取り、第２の出力光ビーム９５２を出力光軸９６０に沿って提供するように構成される。ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の第３のダイクロイックミラー９２３は、入力ミラーアセンブリ９１０から第３の反射光ビーム９４３を受け取り、第３の出力光ビーム９５３を出力光軸９６０に沿って提供するように構成される。光コンバイナ９９０は、コリメートされた結合出力光ビーム９５０を出力光軸９６０に沿って提供するように構成される。さらに、第１の出力光ビームの一部は、第１のダイクロイックミラーに到達する前、第２のダイクロイックミラーおよび第３のダイクロイックミラーを通過し、第２の出力光ビームの一部は、第２のダイクロイックミラーに到達する前、第２のダイクロイックミラーを通過する。図９に図示されるように、コリメートされた結合出力光ビーム９５０は、３つの異なる光源９０１、９０２、および９０３を起点とする出力ビーム９５１、９５２、および９５３を含む。
【００８２】
光コンバイナ９９０のいくつかの実施形態において、第１の反射光ビームの一部は、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第１のダイクロイックミラーに到達する前、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第３のダイクロイックミラー、およびダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第２のダイクロイックミラーの一部を通過する。さらに、第２の反射光ビームの一部は、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第２のダイクロイックミラーに到達する前、ダイクロイックミラーアセンブリ９２０の中の第３のダイクロイックミラーを通過する。光照明器９００は、タイミング制御のために、光源９０１、９０２、および９０３に結合されたコントローラ９８０を含むことができる。
【００８３】
ウェアラブルデバイスにおいて、上で説明される制御機構は、フレームに固定して取り付けられたユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられたヘッドホン内に埋め込まれる構成、または別様にユーザに取り付けられる等、種々の構成において取り付けられ得るデータ処理モジュールに、有線リード線または無線接続性等によって動作可能に結合され得る。データ処理モジュールは、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成された１つ以上のプロセッサを含み得る。
【００８４】
本発明の好ましい実施形態が、図示され、説明されているが、本発明が、これらの実施形態のみに限定されないことが、明確であろう。多数の変更、修正、変形例、代用、および均等物が、請求項において説明されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者に明白であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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