(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイであって、
使用時に使用者の頭部に装着される支持構造と、
前記支持構造により担持されるレーザ走査式プロジェクタと、
前記支持構造により担持されるホログラフィックコンバイナであって、前記支持構造が前記使用者の前記頭部に装着されたときに前記使用者の片眼の視野内に位置付けられるホログラフィックコンバイナと、
前記支持構造により担持され、前記レーザ走査式プロジェクタと前記ホログラフィックコンバイナとの間の光路内に位置付けられた射出瞳選択器と、を含み、前記射出瞳選択器は、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に制御可能に切り換え可能であり、Ｎは１より大きい整数であり、前記Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、前記射出瞳選択器は、前記レーザ走査式プロジェクタにより生成された少なくとも１つの光信号を受け取り、前記少なくとも１つの光信号を、実用的には、前記レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つから前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされ、前記ホログラフィックコンバイナは、前記射出瞳選択器から受け取った光信号を前記使用者の前記眼に向かって方向転換させるような位置及び向きとされた少なくとも１つのホログラムを含み、
前記レーザ走査式プロジェクタと前記ホログラフィックコンバイナとの間の前記光路は、前記レーザ走査式プロジェクタの走査レンジθを含み、前記射出瞳選択器の前記Ｎ種類の配置の各々１つについて、前記射出瞳選択器は、前記レーザ走査式プロジェクタによる前記走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号を受け取り、前記レーザ走査式プロジェクタの前記走査レンジθの前記スイープに対応するすべての光信号を、実用的には、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つから前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされる、
ウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記射出瞳選択器は、前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つへと、及びそれらの間に、前記射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の並進運動、前記射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の回転、及び前記射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の移動からなる群から選択される少なくとも１つの形態の運動により制御可能に切り換え可能である、請求項１に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記射出瞳選択器は、少なくとも１つのマイクロエレクトロメカニカルシステム（「ＭＥＭＳ」）型光学素子及び少なくとも１つのピエゾ型光学素子からなる群から選択される少なくとも１つのダイナミック光学素子を含む、請求項１に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記支持構造は、眼鏡フレームの全体的形状と外観を有する、請求項１に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
処方眼鏡レンズをさらに含み、前記ホログラフィックコンバイナは前記処方眼鏡レンズにより担持される、請求項４に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記射出瞳選択器の前記Ｎ種類の配置の各々１つについて、前記ホログラフィックコンバイナの前記少なくとも１つのホログラムは、前記射出瞳選択器から受け取った光信号を、前記使用者の前記眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させる、請求項１に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記ホログラフィックコンバイナは、少なくともＮ個の多重ホログラムを含み、前記射出瞳選択器の前記Ｎ種類の配置の各々１つについて、前記少なくともＮ個の多重ホログラムのそれぞれ１つは、前記射出瞳選択器から受け取った光信号を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させる、請求項６に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記レーザ走査式プロジェクタは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び青色レーザダイオードを含み、
前記ホログラフィックコンバイナは、少なくとも１つの赤色ホログラム、少なくとも１つの緑色ホログラム、及び少なくとも１つの青色ホログラムを含む波長多重ホログラフィックコンバイナを含み、前記射出瞳選択器の前記Ｎ種類の配置の各々１つについて、
前記少なくとも１つの赤色ホログラムは前記射出瞳選択器から受け取った光信号の赤色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させ、前記少なくとも１つの緑色ホログラムは前記射出瞳選択器から受け取った光信号の緑色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させ、前記少なくとも１つの青色ホログラムは前記射出瞳選択器から受け取った光信号の青色成分を、前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させる、
請求項６に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記ホログラフィックコンバイナは、少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラム、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラム、及び少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムを含む波長多重及び角度多重ホログラフィックコンバイナを含み、前記射出瞳選択器の前記Ｎ種類の配置の各々１つについて、
前記少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラムのそれぞれ１つは、前記射出瞳選択器から受け取った光信号の赤色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させ、前記少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラムのそれぞれ１つは、前記射出瞳選択器から受け取った光信号の緑色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させ、前記少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムのそれぞれ１つは、前記射出瞳選択器から受け取った光信号の青色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させる、
請求項８に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの光信号は、少なくとも２つの画素を含む画像を含む、請求項１に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項１１】
前記Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、前記射出瞳選択器は、前記レーザ走査式プロジェクタにより生成された前記画像のそれぞれのインスタンスを受け取り、前記画像の前記それぞれのインスタンスを、実用的には、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つから前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされ、前記ホログラフィックコンバイナの前記少なくとも１つのホログラムは、前記射出瞳選択器から受け取った前記画像の各インスタンスを、前記使用者の前記眼へと方向転換させるような位置及び向きとされる、請求項１０に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項１２】
前記Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、前記射出瞳選択器は、前記レーザ走査式プロジェクタにより生成された同じ画像の異なるインスタンスにおける同じ画素のそれぞれのインスタンスを受け取り、前記同じ画像の前記異なるインスタンスにおける前記同じ画素の前記それぞれのインスタンスを、実用的には、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つから前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされ、前記ホログラフィックコンバイナの少なくとも１つのホログラムは、前記射出瞳選択器から受け取った前記同じ画像の前記異なるインスタンスにおける前記同じ画素の各インスタンスを前記使用者の前記眼へと方向転換させるような位置及び向きとされる、請求項１に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項１３】
前記支持構造により担持され、前記使用者の前記眼の視線方向を判断するような位置及び向きとされているアイトラッカをさらに含み、前記射出瞳選択器は、前記アイトラッカにより判断された前記使用者の前記眼の前記視線方向に基づいて、前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つへと、及びそれらの間に制御可能に切り換え可能である、請求項１に記載のウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項１４】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイの動作方法であって、前記ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、レーザ走査式プロジェクタと、制御可能に切り換え可能な射出瞳選択器と、前記ウェアラブルヘッドアップディスプレイが使用者の頭部に装着されたときに前記使用者の片眼の視野内に位置付けられるホログラフィックコンバイナと、を含む方法であって、
前記レーザ走査式プロジェクタにより光信号のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップであって、Ｎは１より大きい整数であるステップと、
前記射出瞳選択器をＮ種類の配置の第一のシーケンスへと、及びそれらの間に制御可能に切り換えるステップと、
前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある前記射出瞳選択器により前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを受け取るステップと、
前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある前記射出瞳選択器により、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つを、それぞれの光路に沿って前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップと、
前記ホログラフィックコンバイナにより、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを前記使用者の前記眼へと方向転換させるステップと、
を含み、
前記ホログラフィックコンバイナによって前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを前記使用者の前記眼へと方向転換させるステップは、前記ホログラフィックコンバイナによって前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを前記使用者の前記眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含み、
前記ホログラフィックコンバイナは少なくともＮ個の多重ホログラムを含み、前記ホログラフィックコンバイナによって前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを前記使用者の前記眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、前記少なくともＮ個の多重ホログラムのそれぞれ１つによって前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つを前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含む、
方法。
【請求項１５】
前記射出瞳選択器を前記Ｎ種類の配置の第一のシーケンスへと、及びそれらの間に制御可能に切り換えるステップは、前記射出瞳選択器を前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に、前記射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の並進運動、前記射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の回転、及び前記射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の移動からなる群から選択される少なくとも１つの形態の運動によって制御可能に切り換えるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ホログラフィックコンバイナにより、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを前記使用者の前記眼へと方向転換させるステップは、前記ホログラフィックコンバイナにより、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを相互に空間的に平行に前記使用者の前記眼のＮ個のそれぞれの領域へと方向転換させるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザ走査式プロジェクタは、赤色レーザダイオード、緑色レーサダイオード、及び青色レーザダイオードを含み、
前記レーザ走査式プロジェクタにより生成される前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々は、それぞれの赤色成分、それぞれの緑色成分、及びそれぞれの青色成分を含み、
前記ホログラフィックコンバイナは、少なくとも１つの赤色ホログラム、少なくとも１つの緑色ホログラム、及び少なくとも１つの青色ホログラムを含む波長多重ホログラフィックコンバイナを含み、前記少なくともＮ個の多重ホログラムのそれぞれ１つにより前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つを前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、
前記少なくとも１つの赤色ホログラムによって前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップと、
前記少なくとも１つの緑色ホログラムによって前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップと、
前記少なくとも１つの青色ホログラムにより、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップと、
を含む、
請求項１４から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ホログラフィックコンバイナは、少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラム、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラム、及び少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムを含む波長多重及び角度多重ホログフィックコンバイナを含み、
前記少なくとも１つの赤色ホログラムにより前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、前記少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラムのそれぞれ１つによって、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含み、
前記少なくとも１つの緑色ホログラムにより前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、前記少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラムのそれぞれ１つによって、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の前記射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含み、
前記少なくとも１つの青色ホログラムにより前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、前記少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムのそれぞれ１つによって、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記レーザ走査式プロジェクタによって光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスを生成するステップと、
前記射出瞳選択器を前記Ｎ種類の配置の少なくとも第二のシーケンスに、及びそれらの間に制御可能に切り換えるステップと、
前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある前記射出瞳選択器によって前記光信号のＮ個のインスタンスの前記少なくとも第二のシーケンスのそれぞれ１つを受け取るステップと、
前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある前記射出瞳選択器によって前記光信号のＮ個のインスタンスの前記少なくとも第二のシーケンスにおける各光信号を、それぞれの光路に沿って前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップと、
前記ホログラフィックコンバイナにより、前記光信号のＮ個のインスタンスの前記少なくとも第二のシーケンスのそれぞれ１つを前記使用者の前記眼へと方向転換させるステップと、
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウェアラブルヘッドアップディスプレイはアイトラッカをさらに含み、前記方法は、
前記アイトラッカにより前記使用者の前記眼の視線方向を判断するステップと、
前記アイトラッカにより判断された前記使用者の前記眼の前記視線方向に基づいて、前記射出瞳選択器を前記Ｎ種類の配置の特定の１つへと制御可能に切り換えるステップと、
前記ホログラフィックコンバイナにより、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの少なくとも１つを、前記使用者の前記眼の、前記使用者の前記眼の瞳孔を含む領域へと方向転換させるステップと、
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記レーザ走査式プロジェクタにより光信号のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップは、前記レーザ走査式プロジェクタにより、各々が同じ画像の異なるインスタンスの同じ画素のそれぞれのインスタンスに対応するＮ個の光信号の第一のシーケンスを生成するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記レーザ走査式プロジェクタにより光信号のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップは、前記レーザ走査式プロジェクタにより、同じ画像のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにおいて、前記射出瞳選択器により前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスの各々１つをそれぞれの光路に沿って前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップは、前記Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある前記射出瞳選択器により、前記光信号の前記Ｎ個のインスタンスのそれぞれ１つを、実用的には、前記レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つから前記ホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願のシステム、機器、及び方法は一般に、レーザ走査に基づく表示技術に関し、特にレーザ走査に基づくウェアラブルヘッドアップディスプレイのアイボックスの拡張に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイ
ヘッドマウントディスプレイは、使用者の頭部に装着され、そのように装着されると、使用者の頭の位置又は向きに関係なく、少なくとも１つの電子表示が使用者の眼の少なくとも一方の可視域内に固定される電子機器である。ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、使用者が表示された内容を見ることができるだけでなく、使用者からその外部環境が見えなくならないようにするヘッドマウントディスプレイである。ウェアラブルヘッドアップディスプレイの「表示用」コンポーネントは透明であるか、又は使用者の視野の周辺にあり、使用者からその外部環境が完全に見えなくならないようになっている。ウェアラブルヘッドアップディスプレイの例としては、わずかな例を挙げれば、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｇｌａｓｓ（登録商標）、Ｏｐｔｉｎｖｅｎｔ  Ｏｒａ（登録商標）、Ｅｐｓｏｎ  Ｍｏｖｅｒｉｏ（登録商標）、及びＳｏｎｙ  Ｇｌａｓｓｔｒｏｎ（登録商標）が含まれる。
【０００３】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイの光学性能は、その設計における重要な要素である。しかしながら、顔面装着型機器になると、使用者はまた、数多くの審美的な面も気にする。このことは、眼鏡（サングラスを含む）フレーム業界の巨大さからもよくわかる。その性能面での制限とは別に、ウェアラブルヘッドアップディスプレイの上記の例の多くが、消費者市場における牽引力の模索に苦戦しているが、その少なくとも１つの理由は、ファッション性の欠如である。現在までに提示されているほとんどのウェアラブルヘッドアップディスプレイが大型の表示用コンポーネントを採用しており、その結果、現在までに提示されているほとんどのウェアラブルヘッドアップディスプレイは、従来の眼鏡フレームより顕著に大型で、スタイリッシュ性も劣る。
【０００４】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイのデザインの課題は、顔面装着装置を小型化しながら、十分な視覚的品質で表示内容を提供することである。当業界では、使用者の外部環境を見る能力を制限せずに、使用者に高品質の画像を提供できる、審美上もより魅力的なデザインのウェアラブルヘッドアップディスプレイが求められている。
【０００５】
アイボックス
ライフルスコープやウェアラブルヘッドアップディスプレイ等の接眼光学機器において、その機器により提供される具体的な内容／映像が使用者から見える（機器自体に関する）眼位置の範囲は一般に、「アイボックス」と呼ばれる。内容／映像が１つの、又は狭い範囲の眼位置からしか見えない利用例は「小さいアイボックス」を有し、内容／映像が広い範囲の眼位置から見える利用例は「大きいアイボックス」を有する。アイボックスは、光学機器の付近にある空間の体積と考えてもよい。使用者の眼（より詳しくは、使用者の眼の瞳孔）がこの体積内に位置付けられ、機器と対面しているとき、使用者はその機器により提供される内容／映像のすべてを見ることができる。使用者の眼がこの体積の外に位置付けられているとき、使用者には機器により提供される内容／映像のうちの少なくとも一部が見えない。
【０００６】
アイボックスの幾何学（すなわち、大きさと形状）は、ウェアラブルヘッドアップディスプレイに関するユーザエクスピリエンスに大きな影響を与えうる重要な特性である。例えば、ウェアラブルヘッドアップディスプレイが小さいアイボックスを有し、その中心が、まっすぐ前方を見ている使用者の瞳孔にある時、使用者の視線がわずかに左、わずかに右、わずかに上、又はわずかに下等、わずかに中心からずれただけでも、ウェアラブルヘッドアップディスプレイにより表示される内容の一部又は全部が使用者から見て消失するかもしれない。さらに、小さいアイボックスを有するウェアラブルヘッドアップディスプレイが、そのアイボックスを一部の使用者にとって瞳孔と整列させるように設計されている場合、このアイボックスはどうしても他の使用者の瞳孔とは整列しないが、それは、すべての使用者の顔面構造が同じわけではないからである。ウェアラブルヘッドアップディスプレイがグランサブルディスプレイ（すなわち、常に見えるわけではなく、使用者が特定の方向で見たときにのみ見えるディスプレイ）を提供するように故意に設計されていないかぎり、一般的にはウェアラブルヘッドアップディスプレイが大きいアイボックスを有することが有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
大きいアイボックスを有するウェアラブルヘッドアップディスプレイを提供するための、実証済みの技術では一般に、より大型の光学コンポーネントをディスプレイに追加する必要がある。（従来の眼鏡フレームに関して）できるだけ小型のウェアラブルヘッドアップディスプレイで大きいアイボックスを提供できるようにする技術は、一般的に当業界にない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、使用時に使用者の頭部に装着される支持構造と、支持構造により担持されるレーザ走査式プロジェクタと、支持構造により担持されるホログラフィックコンバイナであって、支持構造が使用者の頭部に装着されたときに使用者の片眼の視野内に位置付けられるホログラフィックコンバイナと、支持構造により担持され、レーザ走査式プロジェクタとホログラフィックコンバイナとの間の光路内に位置付けられた射出瞳選択器と、を含み、射出瞳選択器は、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に制御可能に切り換え可能であり、Ｎは１より大きい整数であり、Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器は、レーザ走査式プロジェクタにより生成された少なくとも１つの光信号を受け取り、この少なくとも１つの光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされ、ホログラフィックコンバイナは、射出瞳選択器から受け取った光信号を使用者の眼に向かって方向転換させるような位置及び向きとされた少なくとも１つのホログラムを含む、と要約されてもよい。射出瞳選択器は、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つへと、及びそれらの間に、射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の並進運動、射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の回転、及び射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の移動からなる群から選択される少なくとも１つの形態の運動により制御可能に切り換え可能であってもよい。射出瞳選択器は、少なくとも１つのマイクロエレクトロメカニカルシステム（「ＭＥＭＳ」）型光学素子及び少なくとも１つのピエゾ型光学素子からなる群から選択される少なくとも１つのダイナミック光学素子を含んでいてもよい。
【０００９】
支持構造は、眼鏡フレームの全体的形状及び外観を有していてもよい。ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、処方眼鏡レンズをさらに含んでいてもよい。ホログラフィックコンバイナは、処方眼鏡レンズにより担持されてもよい。
【００１０】
射出瞳選択器のＮ種類の配置の各々１つについて、ホログラフィックコンバイナの少なくとも１つのホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号を、使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。ホログラフィックコンバイナは、少なくともＮ個の多重ホログラムを含んでいてもよく、射出瞳選択器のＮ種類の配置の各々１つについて、少なくともＮ個の多重ホログラムのそれぞれ１つは、射出瞳選択器から受け取った光信号を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。レーザ走査式プロジェクタは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び青色レーザダイオードを含んでいてもよく、ホログラフィックコンバイナは波長多重ホログラフィックコンバイナを含んでいてもよく、これは少なくとも１つの赤色ホログラム、少なくとも１つの緑色ホログラム、及び少なくとも１つの青色ホログラムを含む。この場合、射出瞳選択器のＮ種類の配置の各々１つについて、少なくとも１つの赤色ホログラムは射出瞳選択器から受け取った光信号の赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくとも１つの緑色ホログラムは射出瞳選択器から受け取った光信号の緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくとも１つの青色ホログラムは射出瞳選択器から受け取った光信号の青色成分を、使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。ホログラフィックコンバイナは、波長多重及び角度多重ホログラフィックコンバイナを含んでいてもよく、これは少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラム、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラム、及び少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムを含む。この場合、射出瞳選択器のＮ種類の配置の各々１つについて、少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラムのそれぞれ１つは、射出瞳選択器から受け取った光信号の赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラムのそれぞれ１つは、射出瞳選択器から受け取った光信号の緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムのそれぞれ１つは、射出瞳選択器から受け取った光信号の青色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。
【００１１】
レーザ走査式プロジェクタとホログラフィックコンバイナとの間の光路は、レーザ走査式プロジェクタの走査レンジθを含んでいてもよい。射出瞳選択器のＮ種類の配置の各々１つについて、射出瞳選択器は、レーザ走査式プロジェクタによる走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号を受け取り、レーザ走査式プロジェクタの走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされてもよい。
【００１２】
少なくとも１つの光信号は、少なくとも２つの画素を含む画像を含んでいてもよい。Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器は、レーザ走査式プロジェクタにより生成された画像のそれぞれのインスタンスを受け取り、画像のそれぞれのインスタンスを、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされていてもよい。ホログラフィックコンバイナの少なくとも１つのホログラムは、射出瞳選択器から受け取った画像の各インスタンスを、使用者の眼へと方向転換させるような位置及び向きとされてもよい。
【００１３】
Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器は、レーザ走査式プロジェクタにより生成された同じ画像の異なるインスタンスにおける同じ画素のそれぞれのインスタンスを受け取り、同じ画像の異なるインスタンスにおける同じ画素のそれぞれのインスタンスを、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされてもよい。ホログラフィックコンバイナの少なくとも１つのホログラムは、射出瞳選択器から受け取った同じ画像の異なるインスタンスにおける同じ画素の各インスタンスを使用者の眼へと方向転換させるような位置及び向きとされていてもよい。
【００１４】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、支持構造により担持され、使用者の眼の視線方向を判断するような位置及び向きとされているアイトラッカをさらに含んでいてもよく、射出瞳選択器は、アイトラッカにより判断された使用者の眼の視線方向に基づいて、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つへと、及びそれらの間に制御可能に切り換え可能である。
【００１５】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、使用時に使用者の頭部に装着される支持構造と、支持構造により担持されるレーザ走査式プロジェクタと、支持構造により担持されるホログラフィックコンバイナであって、支持構造が使用者の頭部に装着されたときに使用者の片眼の視野内に位置付けられるホログラフィックコンバイナと、支持構造により担持され、レーザ走査式プロジェクタとホログラフィックコンバイナとの間の光路内に位置付けられた射出瞳選択器と、を含み、射出瞳選択器は、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に制御可能に切り換え可能であり、Ｎは１より大きい整数であり、Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器は、レーザ走査式プロジェクタにより生成された少なくとも１つの光信号を受け取り、この少なくとも１つの光信号を、射出瞳選択器とホログラフィックコンバイナとの間のそれぞれの光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させるような位置及び向きとされており、ホログラフィックコンバイナは、射出瞳選択器から受け取った光信号を使用者の眼に向かって方向転換させるような位置及び向きとされた少なくとも１つのホログラムを含む、と要約されてもよい。射出瞳選択器のＮ種類の配置の各々１つについて、ホログラフィックコンバイナの少なくとも１つのホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。
【００１６】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイの動作方法であって、ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、レーザ走査式プロジェクタと、制御可能に切り換え可能な射出瞳選択器と、ウェアラブルヘッドアップディスプレイが使用者の頭部に装着されたときに使用者の片眼の視野内に位置付けられるホログラフィックコンバイナと、を含む方法は、レーザ走査式プロジェクタにより光信号のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップであって、Ｎは１より大きい整数であるステップと、射出瞳選択器をＮ種類の配置の第一のシーケンスへと、及びそれらの間に制御可能に切り換えるステップと、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある射出瞳選択器により光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを受け取るステップと、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある射出瞳選択器により、光信号のＮ個のインスタンスの各々１つを、それぞれの光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップと、ホログラフィックコンバイナにより、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼へと方向転換させるステップと、を含むと要約されてもよい。射出瞳選択器をＮ種類の配置の第一のシーケンスへと、及びそれらの間に制御可能に切り換えるステップは、射出瞳選択器をＮ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に、射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の並進運動、射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の回転、及び射出瞳選択器の少なくとも１つの光学素子の移動からなる群から選択される少なくとも１つの形態の運動によって制御可能に切り換えるステップを含んでいてもよい。ホログラフィックコンバイナにより、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼へと方向転換させるステップは、ホログラフィックコンバイナにより、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを相互に空間的に平行に使用者の眼のＮ個のそれぞれの領域へと方向転換させるステップを含んでいてもよい。
【００１７】
ホログラフィックコンバイナによって光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼へと方向転換させるステップは、ホログラフィックコンバイナによって光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含んでいてもよい。ホログラフィックコンバイナは、少なくともＮ個の多重ホログラムを含んでいてもよく、ホログラフィックコンバイナによって光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、少なくともＮ個の多重ホログラムのそれぞれ１つによって光信号のＮ個のインスタンスの各々１つを使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含んでいてもよい。レーザ走査式プロジェクタは、赤色レーザダイオード、緑色レーサダイオード、及び青色レーザダイオードを含んでいてもよく、レーザ走査式プロジェクタにより生成される光信号のＮ個のインスタンスの各々は、それぞれの赤色成分、それぞれの緑色成分、及びそれぞれの青色成分を含んでいてもよく、ホログラフィックコンバイナは、波長多重ホログラフィックコンバイナを含んでいてよく、これは少なくとも１つの赤色ホログラム、少なくとも１つの緑色ホログラム、及び少なくとも１つの青色ホログラムを含む。この場合、少なくともＮ個の多重ホログラムのそれぞれ１つにより光信号のＮ個のインスタンスの各々１つを使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、少なくとも１つの赤色ホログラムによって光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップと、少なくとも１つの緑色ホログラムによって光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップと、少なくとも１つの青色ホログラムにより、光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップと、を含んでいてもよい。ホログラフィックコンバイナは、波長多重及び角度多重ホログフィックコンバイナを含んでいてもよく、これは少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラム、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラム、及び少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムを含む。この場合、少なくとも１つの赤色ホログラムによって光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラムのそれぞれ１つにより光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含んでいてもよく、少なくとも１つの緑色ホログラムによって光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラムのそれぞれ１つにより光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含んでいてもよく、少なくとも１つの青色ホログラムによって光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップは、少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムのそれぞれ１つにより光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させるステップを含んでいてもよい。
【００１８】
方法は、レーザ走査式プロジェクタによって光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスを生成するステップと、射出瞳選択器をＮ種類の配置の少なくとも第二のシーケンスに、及びそれらの間に制御可能に切り換えるステップと、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある射出瞳選択器によって光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスのそれぞれ１つを受け取るステップと、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある射出瞳選択器によって光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスにおける各光信号を、それぞれの光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップと、ホログラフィックコンバイナにより、光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスのそれぞれ１つを使用者の眼へと方向転換させるステップと、をさらに含んでいてよい。
【００１９】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイはアイトラッカをさらに含んでいてもよく、方法は、アイトラッカにより使用者の眼の視線方向を判断するステップと、アイトラッカにより判断された使用者の眼の視線方向に基づいて、射出瞳選択器をＮ種類の配置の特定の１つへと制御可能に切り換えるステップと、ホログラフィックコンバイナにより、光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも１つを、使用者の眼の、使用者の眼の瞳孔を含む領域へと方向転換させるステップと、をさらに含んでいてもよい。
【００２０】
レーザ走査式プロジェクタにより光信号のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップは、レーザ走査式プロジェクタにより、各々が同じ画像の異なるインスタンスの同じ画素のそれぞれのインスタンスに対応するＮ個の光信号の第一のシーケンスを生成するステップを含んでいてもよい。あるいは、レーザ走査式プロジェクタにより光信号のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップは、レーザ走査式プロジェクタにより、同じ画像のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成するステップを含んでいてもよい。
【００２１】
Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにおいて、射出瞳選択器により光信号のＮ個のインスタンスの各々１つをそれぞれの光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップは、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある射出瞳選択器により、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップを含んでいてもよい。
【００２２】
ウェアラブルヘッドアップディスプレイの動作方法であって、ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、レーザ走査式プロジェクタと、制御可能に切り換え可能な射出瞳選択器と、ウェアラブルヘッドアップディスプレイが使用者の頭部に装着されたときに使用者の片眼の視野内に位置付けられるホログラフィックコンバイナと、を含む方法は、レーザ走査式プロジェクタにより第一の光信号を生成するステップと、射出瞳選択器を第一の配置へと制御可能に切り換えるステップと、第一の配置にある射出瞳選択器により第一の光信号を受け取るステップと、第一の配置にある射出瞳選択器により、第一の光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置からホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップと、ホログラフィックコンバイナにより、第一の光信号を使用者の眼における第一の射出瞳へと方向転換させるステップと、を含むと要約されてもよい。方法は、レーザ走査式プロジェクタにより第二の光信号を生成するステップと、射出瞳選択器を第二の配置へと制御可能に切り換えるステップと、第二の配置にある射出瞳選択器により、第二の光信号を受け取るステップと、第二の配置にある射出瞳選択器により、第二の光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する第二の仮想位置からホログラフィックコンバイナへと方向転換させるステップであって、第二の仮想位置は第一の仮想位置から空間的に離れているステップと、ホログラフィックコンバイナにより、第二の光信号を使用者の眼の第二の射出瞳へと方向転換させるステップであって、第二の射出瞳は第一の射出瞳から空間的に分離されているステップと、をさらに含んでいてもよい。レーザ走査式プロジェクタにより第一の光信号を生成するステップは、レーザ走査式プロジェクタにより光信号の第一のインスタンスを生成するステップを含んでいてもよく、レーザ走査式プロジェクタにより第二の光信号を生成するステップは、レーザ走査式プロジェクタにより光信号の第二のインスタンスを生成するステップを含んでいてもよい。
【００２３】
図中、同じ参照番号は同様の要素又は動作を示す。図中の要素の大きさと相対位置は、必ずしも正しい縮尺で描かれているとはかぎらない。例えば、各種の要素の形状と角度は必ずしも正しい縮尺で描かれているとはかぎらず、これらの要素のいくつかは、図面を見やすくするために任意で拡大され、位置付けられている。さらに、図の要素の特定の形状は必ずしもその特定の要素の実際の形状に関するいかなる情報も提供することが意図されているとはかぎらず、図面の中で認識しやすいように選択されているにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本願のシステム、機器、及び方法による、光学的に複製された複数の射出瞳で構成される大きいアイボックスを提供するウェアラブルヘッドアップディスプレイの一部切欠き斜視図である。
【図２Ａ】本願のシステム、機器、及び方法によるウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図であり、射出瞳複製によるアイボックス拡張を目的とした動作中の射出瞳選択器を示しており、ウェアラブルヘッドアップディスプレイの射出瞳選択器は、第一の射出瞳を複製する（例えば、その第一のインスタンスを提供する）ための第一の配置に制御可能に切り換えられている。
【図２Ｂ】本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａのウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図であり、射出瞳選択器は、図２Ａの第一の射出瞳を第二の射出瞳として複製する（例えば、その第二のインスタンスを提供する）ための第二の配置へと制御可能に切り換えられており、第二の射出瞳は第一の射出瞳から空間的に分離されている。
【図２Ｃ】本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａ及び２Ｂのウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図であり、射出瞳選択器は、図２Ａの第一の射出瞳及び図２Ｂの第二の射出瞳を第三の射出瞳として複製する（例えば、その第三のインスタンスを提供する）ための第三の配置へと制御可能に切り換えられており、第三の射出瞳は第二の射出瞳及び第一の射出瞳の両方から空間的に分離されている。
【図２Ｄ】本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃのウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図であり、射出瞳選択器は、図２Ａの第一の射出瞳、図２Ｂの第二の射出瞳、及び図２Ｃの第三の射出瞳を第四の射出瞳として複製する（例えば、その第四のインスタンスを提供する）ための第四の配置へと制御可能に切り換えられており、第四の射出瞳は第一の射出瞳、第二の射出瞳、及び第三の射出瞳の各々から空間的に分離されている。
【図２Ｅ】本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄのウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図であり、射出瞳複製によるアイボックス拡張の例を示す。
【図２Ｆ】本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び２Ｅのウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図であり、レーザ走査式プロジェクタに関する走査レンジθのスイープについての射出瞳複製によるアイボックス拡張を示す。
【図２Ｇ】本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、及び２Ｆのウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図であり、時間的に連続する射出瞳複製によるアイボックス拡張を示し、同じ表示内容のそれぞれのインスタンスは空間的に相互に平行にそれぞれの射出瞳へと投射されている。
【図３】本願のシステム、機器、及び方法による具体的な射出瞳選択を示す、動作中のウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図である。
【図４】本願のシステム、機器、及び方法による、複製された（例えば、反復された）光信号の４つのインスタンスを収束させて、使用者の眼における、又はその付近の空間的に分離された４つの射出瞳を含む拡張されたアイボックスを形成するための例示的なホログラフィックコンバイナを２次元で示す説明図である。
【図５】本願のシステム、機器、及び方法による、例示的な射出瞳選択器を用いた射出瞳複製によるアイボックス拡張を示す、動作中のウェアラブルヘッドアップディスプレイの説明図である。
【図６】本願のシステム、機器、及び方法によるウェアラブルヘッドアップディスプレイの動作方法を示すフロー図である。
【図７】本願のシステム、機器、及び方法によるウェアラブルヘッドアップディスプレイの動作方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の説明の中で、特定の具体的詳細事項が、各種の実施形態を十分に理解できるようにするために示されている。しかしながら、当業者であれば、実施形態はこれらの具体的な詳細事項の１つもしくは複数がなくても、又は他の方法、構成要素、材料その他でも実施できることがわかるであろう。あるいはまた、携帯電子機器及び頭部装着機器に関連する周知の構造は、実施形態の説明を不必要に曖昧にすることがないように、詳しく図示又は説明されていない。
【００２６】
文脈から別の解釈が必要な場合を除き、以下の明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、「〜を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及びその変化形（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は非限定的で包括的な意味、すなわち「〜を含むがこれに限定されない」と解釈されるものとする。
【００２７】
本明細書全体を通じて「１つの実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、特定の特徴、構造、又は特性を１つ又は複数の実施形態においてあらゆる適当な方法で組み合わせてもよいことを意味する。
【００２８】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の中で使用されるかぎり、単数形の冠詞（ａ、ａｎ、ｔｈｅ）は、文脈上、明らかにそうでない場合を除き、複数の指示対象を含む。また、「又は（ｏｒ）」という用語は一般に、文脈上、明らかにそうでない場合を除き、その最も広い意味で、すなわち「及び／又は」を意味するものとして使用されている点にも留意すべきである。
【００２９】
本明細書において提供されている見出し及び開示の要約は、便宜上設けられているにすぎず、実施形態の範囲又は意味を解釈しない。
【００３０】
本明細書に記載されている各種の実施形態は、レーザ走査に基づくウェアラブルヘッドアップディスプレイ（ＷＨＵＤ）のアイボックス拡張のためのシステム、機器、及び方法を提供する。一般に、レーザ走査に基づくＷＨＵＤは、レーザ走査式プロジェクタ（ＳＬＰ）が使用者の眼にラスタスキャンを描画する仮想網膜ディスプレイの形態である。さらに別の方策がなければ、ＳＬＰはディスプレイの射出瞳と呼ばれる固定領域に光を投影する。使用者に表示内容が見えるようにするには、射出瞳は典型的に、使用者の眼の入射瞳と整列し、それによって包囲され、又はそれと重複する必要がある。使用者にＳＬＰのフル走査レンジ（すなわち、ディスプレイのフル解像度及び／又は視野全体）が見えるのは、ディスプレイの射出瞳が眼の入射瞳の中に完全に含まれる時である。この理由で、レーザ走査に基づくＷＨＵＤは典型的に、使用者の眼の入射瞳の予想される大きさと等しいか、それより小さい、比較的小さい射出瞳（例えば、直径約４ｍｍ以下）を採用する。
【００３１】
レーザ走査に基づくＷＨＵＤのアイボックスは、使用者の眼における、又はその付近のディスプレイの射出瞳の幾何学により画定される。最大の表示解像度及び／又は視野を実現するために小さい射出瞳を採用するレーザ走査式ＷＨＵＤには典型的に、アイボックスが比較的小さいという欠点がある。例えば、射出瞳は使用者の眼の中心と整列されているかもしれず、それによって使用者がまっすぐ前を見ているときには眼の瞳孔は「アイボックス内」にあるが、使用者が中心以外のどこかをちらりと見ると、眼の瞳孔は急にアイボックスから出るかもしれない。より大きいアイボックスは、射出瞳の大きさを増大させることによって実現されるかもしれないが、典型的には、それと引き換えに表示の解像度及び／又は視野が低下、縮小する。本願のシステム、機器、及び方法によれば、レーザ走査に基づくＷＨＵＤのアイボックスは、比較的小さい射出瞳を光学的に複製又は反復し、射出瞳の複数のコピー又はインスタンスを、１つの射出瞳そのものの面積と比較して、使用者の眼の比較的より大きい面積にわたり空間的に分散させることによって拡張されてもよい。このようにして、ディスプレイの射出瞳の少なくとも１つの完全なインスタンス（１つのインスタンス全体か、複数のインスタンスのそれぞれの部分の組合せの何れか）が、使用者のある視線方向範囲に対応する、ある眼位置範囲の各々に関する眼の瞳孔の周辺の内側に含められるかもしれない。換言すれば、本願のシステム、機器、及び方法は、レーザ走査に基づくＷＨＵＤにおける射出瞳複製によるアイボックス拡張を説明する。
【００３２】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、「複製」という用語は一般に、実質的に同じ物（例えば、射出瞳）の複数のインスタンスが生成される状況を指すために（例えば、「射出瞳複製」という文脈の中で）使用される。「射出瞳複製」という用語は一般に、射出瞳の同時の（例えば、時間的に平行する）インスタンスを生成する手法のほか、射出瞳の連続的な（例えば、時間的に逐次的の、又は「反復される」）インスタンスを生成する手法を包含することが意図される。多くの例において、本願のシステム、機器、及び方法は、射出瞳の反復のタイリングにより射出瞳複製を提供する。特定の文脈から別の解釈が必要な場合を除き、本明細書における「射出瞳複製」への言及は、射出瞳の反復による射出瞳複製を含む。
【００３３】
図１は、本願のシステム、機器、及び方法による、光学的に複製された複数の射出瞳で構成される大きいアイボックスを提供するＷＨＵＤ１００の一部切欠き斜視図である。ＷＨＵＤ１００は支持構造１１０を含み、これは使用時に使用者の頭部に装着され、眼鏡（例えばサングラス）のフレームの全体的形状と外観を有する。支持構造１１０は複数の構成要素を担持し、それにはＳＬＰ１２０、ホログラフィックコンバイナ１３０、及び射出瞳選択器１５０が含まれる。ＳＬＰ１２０と射出瞳選択器１５０の一部は、支持構造１１０の内側空間の中に収容されていてもよいが、図１は一部切欠き図を提供しており、支持構造１１０の領域が取り除かれて、ＳＬＰ１２０と射出瞳選択器１５０の、本来であれば隠れているかもしれない部分が見えるようになっている。
【００３４】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、「担持する（ｃａｒｒｉｅｓ）」という用語とその変化形「〜によって担持される（ｃａｒｒｉｅｄ  ｂｙ）」は一般に、２つの物体間の物理的連結を指すために使用される。物理的連結は、直接的な物理的連結（すなわち、２つの物体間の直接的な物理的接触がある）でも、１つ又は複数の別の物体を介しているかもしれない間接的な物理的連結でもよい。それゆえ、担持するという用語と「〜によって担持される」という変化形は、あらゆる方法による直接的及び間接的物理的連結を概して包含するものであり、これには「〜の上に担持される」、「〜の中に担持される」、「〜に物理的に連結される」、及び／又は「〜によって支持される」ことが含まれるがこれらに限定されず、それらの間に何れの数の中間的な物理的物体があってもなくてもよい。
【００３５】
ＳＬＰ１２０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、及び／又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、１つの２次元走査ミラー又は２つの１次元走査ミラーであり、これは例えばＭＥＭＳ型でもピエゾ型でもよい）を含んでいてもよい。ＳＬＰ１２０は、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサにＳＬＰ１２０の動作を制御させるようなプロセッサ実行可能データ及び／又は命令を記憶したプロセッサ及び非一時的プロセッサ読取り可能記憶媒体もしくはメモリに通信可能に連結されてもよい（及び支持構造１１０がさらにこれを担持してもよい）。説明しやすくするために、図１において、プロセッサ又はメモリは引き出し線で示されていない。
【００３６】
ホログラフィックコンバイナ１３０は、支持構造１１０が使用者の頭部に装着されたときに、使用者の少なくとも片眼の視野内に位置付けられる。ホログラフィックコンバイナ１３０は、使用者の環境からの光（すなわち、「環境光」）が使用者の眼へと透過できるのに十分な光学的透過性を有する。図１に示される例において、支持構造１１０はさらに、透明な眼鏡レンズ１４０（例えば、処方眼鏡レンズ）を担持し、ホログラフィックコンバイナ１３０は少なくとも１層のホログラフィック材料を含み、これは眼鏡レンズ１４０に接着され、固定され、それと積層され、その中もしくは上に担持され、又はそれ以外にそれと一体化される。少なくとも１層のホログラフィック材料は、Ｂａｙｅｒ  ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ  ＡＧから入手可能なＢａｙｆｏｌ（登録商標）ＨＸ又はハロゲン化銀組成物等のフォトポリマフィルムを含んでいてもよく、例えば米国仮特許出願第６２／２１４，６００号明細書に記載されている技術の何れを使って透明レンズ１４０と一体化されてもよい。ホログラフィックコンバイナ１３０は、少なくとも１層のホログラフィック材料の中又は上に少なくとも１つのホログラムを含む。支持構造１１０が使用者の頭部に装着されたときにホログラフィックコンバイナ１３０が使用者の片眼の視野の中に位置付けられた状態で、ホログラフィックコンバイナ１３０の少なくとも１つのホログラムは、ＳＬＰ１２０から発せられた光を使用者の眼に向かって方向転換させるように位置付けられ、方向付けられる。特に、少なくとも１つのホログラムは、ＳＬＰ１２０から発せられる光信号を受け取り、これらの光信号を使用者の眼における、又はその付近の少なくとも１つの射出瞳に収束させるように位置付けられ、方向付けられる。
【００３７】
射出瞳選択器１５０は、ＳＬＰ１２０とホログラフィックコンバイナ１３０との間の光路内に位置付けられる。射出瞳選択器１５０は、複数（例えば、Ｎであり、Ｎは１より大きい整数である）種類の状態、すなわち「配置」へと、及びそれらの間へと制御可能に切り換え可能である（例えば、射出瞳選択器１５０の少なくとも１つの光学素子が制御可能に切り換え可能である）。Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器１５０（例えば、射出瞳選択器１５０の少なくとも１つの光学素子）は、ＳＬＰ１２０により生成された少なくとも１つの光信号を受け取り、この少なくとも１つの光信号を、射出瞳選択器１５０とホログラフィックコンバイナ１３０との間のそれぞれの光路に沿ってホログラフィックコンバイナ１３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。有利には、射出瞳選択器１５０は少なくとも１つのダイナミック光学素子であるか、又はそれを含んでいてもよく、これは、Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、ＳＬＰ１２０からの少なくとも１つの光信号を、実用的には、ＳＬＰ１２０に関する実際の位置からではなく、ＳＬＰ１２０に関する空間的に分離されたＮ個の「仮想位置」からホログラフィックコンバイナ１３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。少なくとも１つのダイナミック光学素子としては、少なくとも１つのマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）型、及び／又はピエゾ型レンズ、反射板、部分反射板、プリズム、回折板、回折格子、ミラー、又はその他の光学素子のうちのいずれか１つ又はその組合せ、構成、及び／又は配置が含まれていてもよい。一般に、射出瞳選択器１５０は、少なくとも１つのダイナミック光学素子の並進、少なくとも１つのダイナミック光学素子の回転、及び／又は少なくとも１つのダイナミック光学素子の移動等の少なくとも１つの形態の運動によりＮ種類の配置のそれぞれ１つへと、及びそれらの間へと制御可能に切り換え可能であってもよい（例えば、射出瞳選択器１５０の少なくとも１つのダイナミック光学素子がそのように制御可能に選択可能であってもよい）。
【００３８】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、「ＳＬＰに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置」のように、１つ又は複数の「仮想位置」に頻繁に言及する。ある物体の「実際の位置」は、現実の３次元空間におけるその実際の位置である。ある物体の「仮想位置」は、あるシステムの光学系によって、その物体からの光が、その物体の実際の位置は別の場所であったとしても、実用的には発せられている実際の空間内の位置である。換言すれば、そのシステムの光学系により、物体からの光は、遡っている間にそのシステムの光学系が無視されれば、物体の空間内の「実際の位置」から空間的に離れた「仮想位置」へと遡る光路をたどる。単純な例として、平面ミラーの正面にある物体には、平面ミラーの反対側に「仮想位置」がある。「仮想位置」は、光路内に１つ又は複数の光学素子が介在する結果であってもよい。１つ又は複数の光学素子がＳＬＰからの光信号を方向転換させるとき、ＳＬＰの仮想位置は、同じ軌道を有する光信号を、介在する光学素子がない状態で提供するためにＳＬＰを配置する必要のある実際の空間内の位置を指す。システムの光学系により、光信号は、システム内にそのような光学系がない場合には異なる出発点に対応することになる軌道をたどる。光信号は、「実用的には」、ＳＬＰに関する別の、すなわち「仮想の」位置から発せられているように見える。
【００３９】
図２Ａは、ＷＨＵＤ２００の説明図であり、本願によるシステム、機器、及び方法による、射出瞳複製によってアイボックスを拡張することを目的とした動作中の射出瞳選択器２５０を示している。ＷＨＵＤ２００は、図１のＷＨＵＤ１００と実質的に同様であるが、図２Ａでは、複雑さを軽減するために、支持構造（例えば、支持構造１１０）が示されていない。ＷＨＵＤ１００と同様に、ＷＨＵＤ２００はＳＬＰ２２０（これはＲＧＢレーザモジュール２２１と、少なくとも１つのＭＥＭＳ型走査ミラー２２２を含む）と、眼鏡レンズ２４０より担持されるホログラフィックコンバイナ２３０と、射出瞳選択器２５０と、を含む。前述のように、ホログラフィックコンバイナ２３０と眼鏡レンズ２４０の組合せは、環境光２９５が使用者の眼２９０へと通過するのに十分な透過性を有する。
【００４０】
ＳＬＰ２２０は、ホログラフィックコンバイナ２３０に関する位置２６０（すなわち、「実際の」位置）にあり、第一の光信号２７０を生成する（例えば、投射する）ように示されている。射出瞳選択器２５０は、ＳＬＰ２２０とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路内に位置付けられ、それによって射出瞳選択器２５０はＳＬＰ２２０からホログラフィックコンバイナ２３０までの途中で第一の光信号２７０を遮る（例えば、受け取る）。前述のように、射出瞳選択器２５０は少なくとも１つのダイナミック光学素子（例えば、少なくとも１つのＭＥＭＳ型及び／又はピエゾ型レンズ、反射板、部分反射板、プリズム、回折板、回折格子、ミラー、もしくはその他の光学素子、又はそれらの少なくとも１つの組合せもしくは配置）を含み、これはＮ種類の状態、又は「配置」のそれぞれ１つへと、及びそれらの間に制御可能に切り換え可能である。Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器２５０（例えば、その中の少なくとも１つのダイナミック光学素子）は、ＳＬＰ２２０からの少なくとも１つの光信号２７０を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。図２Ａに示される例において、射出瞳選択器２５０（例えば、その中の少なくとも１つのダイナミック光学素子）は、射出瞳選択器２５０（例えば、その中の少なくとも１つのダイナミック光学素子）がＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０から第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる第一の配置２５１（例えば、Ｎ個の配置の１つ目）へと制御可能に切り換えられている。ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０から空間的に離れているため、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路とは異なる。第一の配置２５１において、射出瞳選択器２５０は第一の光信号２７０を、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１とホログラフィックコンバイナ２３０との間の第一の光路２７１（図２Ａにおいて破線で示されている）に沿って方向転換させ、第一の光路２７１は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０とホログラフィックコンバイナ２３０との間のもともとの光路とは異なる。
【００４１】
前述のように、ホログラフィックコンバイナ２３０は少なくとも１つのホログラムを含み、これは射出瞳選択器２５０から受け取った光信号２７０を使用者の眼２９０へと方向転換させるように動作可能である（例えば、設計され、製作され、エンコードされ、記録され、及び／又は一般に位置及び向きとされる）。射出瞳選択器２５０のＮ種類の配置の各々１つについて、ホログラフィックコンバイナ２３０の少なくとも１つのホログラムは、射出瞳選択器２５０から受け取った光信号２７０を眼２９０における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。このようにして、射出瞳選択器２５０は、実用的には、ホログラフィックコンバイナ２３０により第一の光信号２７０がどの射出瞳に収束されるかを選択する。図２Ａに示される例において、射出瞳選択器２５０は第一の配置２５１にあり、ホログラフィックコンバイナ２３０の少なくとも１つのホログラムが射出瞳選択器２５０から第一の光路２７１に沿って方向転換された第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を眼２９０における第一の射出瞳２８１に収束させる。制御可能に切り換え可能な射出瞳選択器２５０の他の３つの配置が図２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄに示されており、その各々により、ホログラフィックコンバイナ２３０は光信号２７０を眼２９０における３つの異なる射出瞳のそれぞれ１つに収束させる。当業者であればわかるように、射出瞳選択器２５０はＮ種類のそれぞれの配置の間（例えば、移行部）に制御可能に切り換えられることも可能であるが、図にはこのような移行部は示していない。
【００４２】
図２Ｂは、本願のシステム、機器、及び方法による図２ＡのＷＨＵＤ２００の説明図であり、射出瞳選択器２５０は、図２Ａの第一の射出瞳２８１を第二の射出瞳２８２として複製する（例えば、その第二のインスタンスを提供する）第二の配置２５２へと制御可能に切り換えられ、第二の射出瞳２８２は第一の射出瞳２８１から空間的に離れている。第二の配置２５２において、射出瞳選択器２５０（例えば、その少なくとも１つのダイナミック光学素子）は、実際の位置２６０にあるＳＬＰ２２０から第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０から空間的に離れているため、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路とは異なる。第二の配置２５２において、射出瞳選択器２５０は、第一の光信号２７０をＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２とホログラフィックコンバイナ２３０との間の第二の光路２７２（図２Ｂにおいて実線で示されている）に沿って方向転換させ、第二の光路２７２は図２Ａの第一の光路２７１とは異なる。ホログラフィックコンバイナ２３０は、射出瞳選択器２５０から第二の光路２７２に沿って方向転換された第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を眼２９０における第二の射出瞳２８２に収束させる。第二の射出瞳２８２は、第一の射出瞳２８１から空間的に離れている。
【００４３】
第一の射出瞳２８１は、その第一の配置２５１にある射出瞳選択器２５０から方向転換された、第一の光路２７１に沿った第一の光信号２７０の第一のインスタンスを受け取り（図２Ａによる）、第二の射出瞳２８２は、その第二の配置２５２にある射出瞳選択器具２５０から方向転換された、第二の光路２７２に沿った第一の光信号２７０の第二のインスタンスを受け取る（図２Ｂによる）。換言すれば、第一の光信号２７０は、実用的には、射出瞳選択器２５０により制御可能に選択される２つの射出瞳２８１及び２８２にわたり複製される。いくつかの実施態様において、第一の光信号２７０の投射継続時間内（例えば、ＳＬＰ２２０が光信号２７０の出力を継続している時間内であり、これは、ＳＬＰ２２０が最初に光信号２７０を放出し始めた時点で始まり、ＳＬＰ２２０が最初に光信号２７０の放出を停止した時点で終了する）に、ＳＬＰ２２０は第一の光信号２７０の１つのインスタンスを生成してもよく、射出瞳選択器２５０は、第一の配置２５１及び第二の配置２５２へと、及びそれらの間に制御可能に切り替わってもよい。換言すれば、ＳＬＰ２２０は、射出瞳選択器２５０がＮ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に制御可能に切り換えられている間に、第一の光信号２７０の１つの連続的なインスタンスを生成してもよい。他の実施態様において、射出瞳選択器２５０が第一の配置２５１に制御可能に切り換えられている間は、ＳＬＰ２２０が第一の光信号２７０の第一のインスタンスを生成してもよく、射出瞳選択器２５０が第一の配置２５１と第二の配置２５２との間に制御可能に切り換えられている間は、ＳＬＰ２２０が何れの光信号も生成しなくてよく、射出瞳選択器２５０が第二の配置２５２へと制御可能に切り換えられている間は、ＳＬＰ２２０が第一の光信号２７０の第二のインスタンスを生成してもよい。換言すれば、ＳＬＰ２２０は、射出瞳選択器２５０がＮ種類の配置の中の各々１つにある間はＳＬＰ２２０が第一の光信号２７０のそれぞれのインスタンスを能動的に生成し（例えば、オンに変調され）、射出瞳選択器２５０がＮ個のそれぞれの配置の間に制御可能に切り換えられている間（例えば、それらの間の移行中）はＳＬＰ２２０が何れの光信号も生成しない（例えば、オフに変調される）ように、第一の光信号２７０の第一のシーケンスを生成してもよい。
【００４４】
図２Ｃは、本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａ及び２ＢのＷＨＵＤ２００の説明図であり、射出瞳選択器２５０は、図２Ａの第一の射出瞳２８１及び図２Ｂの第二の射出瞳２８２を第三の射出瞳２８３として複製する（例えば、その第三のインスタンスを提供する）第三の配置２５３へと制御可能に切り換えられ、第三の射出瞳２８３は第二の射出瞳２８２及び第一の射出瞳２８１の両方から空間的に離れている。第三の配置２５３において、射出瞳選択器２５０（例えば、その少なくとも１つのダイナミック光学素子）は、実際の位置２６０にあるＳＬＰ２２０から第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０から空間的に離れているため、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路とは異なる。第三の配置２５３において、射出瞳選択器２５０は、第一の光信号２７０をＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３とホログラフィックコンバイナ２３０との間の第三の光路２７３（図２Ｃにおいて点線で示されている）に沿って方向転換させ、この第三の光路２７３は図２Ａの第一の光路２７１及び図２Ｂの第二の光路２７２の両方と異なる。ホログラフィックコンバイナ２３０は、射出瞳選択器２５０から第三の光路２７３に沿って方向転換された第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を眼２９０における第三の射出瞳２８３に収束させる。第三の射出瞳２８３は、第一の射出瞳２８１及び第二の射出瞳２８２の両方から空間的に離れている。
【００４５】
第三の射出瞳２８３は、その第三の配置２５３にある射出瞳選択器２５０から方向転換された第三の光路２７３に沿って第一の光信号２７０の第三のインスタンスを受け取る。射出瞳２８１、２８２、２８３のすべてが同じ第一の光信号２７０のそれぞれのインスタンスを受け取ってもよいため、射出瞳２８１、２８２、及び２８３は、同じ射出瞳の複製されたインスタンスとして見てもよい。
【００４６】
図２Ｄは、本願のシステム、機器、及び方法による図２Ａ、２Ｂ、及び２ＣのＷＨＵＤ２００の説明図であり、射出瞳選択器２５０は、図２Ａの第一の射出瞳２８１、図２Ｂの第二の射出瞳２８２、及び図２Ｃの第三の射出瞳２８３を第四の射出瞳２８４として複製する（例えば、その第四のインスタンスを提供する）第四の配置２５４へと制御可能に切り換えられ、第四の射出瞳２８４は第一の射出瞳２８１、第二の射出瞳２８２、及び第三射出瞳２８３の各々から空間的に離れている。第四の配置２５４において、射出瞳選択器２５０（例えば、その少なくとも１つのダイナミック光学素子）は、実際の位置２６０にあるＳＬＰ２２０から第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。ＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０から空間的に離れているため、ＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路は、ＳＬＰ２２０に関する実際の位置２６０とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路とは異なる。第四の配置２５４において、射出瞳選択器２５０は、第一の光信号２７０をＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４とホログラフィックコンバイナ２３０との間の第四の光路２７４（図２Ｄにおいて一点鎖線で示されている）に沿って方向転換させ、第四の光路２７４は図２Ａの第一の光路２７１、図２Ｂの第二の光路２７２、及び図２Ｃの第三の光路２７３の各々と異なる。ホログラフィックコンバイナ２３０は、射出瞳選択器２５０から第四の光路２７４に沿って方向転換された第一の光信号２７０を受け取り、第一の光信号２７０を眼２９０における第四の射出瞳２８４に収束させる。第四の射出瞳２８４は、第一の射出瞳２８１、第二の射出瞳２８２、及び第三の射出瞳２８３のすべてから空間的に離れている。
【００４７】
第四の射出瞳２８４は、その第四の配置２５４にある射出瞳選択器２５０から方向転換された第四の光路２７４に沿って第一の光信号２７０の第四のインスタンスを受け取る。射出瞳２８１、２８２、２８３、２８４のすべてが同じ第一の光信号２７０のそれぞれのインスタンスを受け取ってもよいため、射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４は、同じ射出瞳の複製されたインスタンスとして見てもよい。
【００４８】
図２Ｅは、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２ＤのＷＨＵＤ２００の説明図であり、本願のシステム、機器、及び方法による、射出瞳複製によるアイボックス拡張の例を示している。図２Ｅは、それぞれ図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄの４つの配置２５１、２５２、２５３、２５４へと、及びそれらの間に制御可能に切り換えられた射出瞳選択器２５０の、眼２９０において４つの複製された射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４を生成する累積的効果を示している。換言すれば、図２Ｅは、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄに示される４つの時間インスタンスのうちの各々をすべて１つの図に重ねて同時に示している。実際に、ＳＬＰ２２０及び射出瞳選択器２５０は同期されてもよく、各々が、眼２９０によって認識できないほど高速で作動される（すなわち、それぞれ変調され、制御可能に切り換えられる）ため、図２Ｅに示される累積的効果（すなわち、射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の同時発生）は、射出瞳選択器２５０がそれぞれ図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄに示されている４つの配置２５１、２５２、２５３、及び２５４に、及びそれらの間に制御可能に十分に素早く（例えば、約６０Ｈｚで）切り替わったときに、使用者が実際に認識するものを表していてもよい。
【００４９】
図２Ｅは、ＷＨＵＤ２００のアイボックス２８０を示している。アイボックス２８０は、射出瞳２８１、２８２、２８３、及び／又は２８４の少なくとも１つが眼２９０の瞳孔と整列するか、そこに入射する、眼２９０の瞳孔位置（又は視線方向）の範囲を表す。射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の各々は、眼２９０の空間的に分離されたそれぞれの領域に収束し、アイボックス２８０は空間的に分離された領域が組み合わされた区域を含む。それゆえ、アイボックス２８０の大きさは、射出瞳２８１、２８２、２８３、及び／又は２８４のいずれか１つそれ自体の大きさに対して拡張されている。ここで、図２Ｅに関する拡張されたアイボックス２８０の構成を説明する。
【００５０】
ＳＬＰ２２０は、ホログラフィックコンバイナ２３０に関する実際の空間内の実際の位置２６０に位置付けられている。射出瞳選択器２５０（例えば、その中の少なくとも１つの光学素子）は、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に制御可能に切り換え可能であり、Ｎは１より大きい整数である。図の例ではＮ＝４であるが、当業者であれば、射出瞳選択器２５０に関する４つの配置は説明のための例として使用されているにすぎず、実際にはいくつかの数のＮ＞１の配置が実施されてもよいことがわかるであろう。Ｎ＝４種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器２５０（例えば、その中の少なくとも１つのダイナミック光学素子）は、ＳＬＰ２２０により生成された少なくとも１つの光信号２７０を受け取り、少なくとも１つの光信号２７０を、射出瞳選択器２５０とホログラフィックコンバイナ２３０との間のそれぞれの光路２７１、２７２、２７３、及び２７４に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。射出瞳選択器２５０のＮ＝４個の配置の各々１つは、ＳＬＰ２２０の空間的に分離されたＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれぞれ１つに対応する。換言すれば、Ｎ＝４個の光路２７１、２７２、２７３、及び２７４の各々１つは、ＳＬＰ２２０の空間的に分離されたＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれぞれ１つに遡る。具体的には、射出瞳選択器２５０の第一の配置２５１は光信号２７０の第一のインスタンスを、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１から第一の光路２７１に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させ（例えば、方向転換させるような位置及び向きとされ）、射出瞳選択器２５０の第二の配置２５２は光信号２７０の第二のインスタンスを、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２から第二の光路２７２に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させ（例えば、方向転換させるような位置及び向きとされ）、射出瞳選択器２５０の第三の配置２５３は光信号２７０の第三のインスタンスを、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３から第三の光路２７３に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させ（例えば、方向転換させるような位置及び向きとされ）、射出瞳選択器２５０の第四の配置２５４は光信号２７０の第四のインスタンスを、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４から第四の光路２７４に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させる（例えば、方向転換させるような位置及び向きとされる）。射出瞳選択器２５０によって実用的には確立される、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれぞれ１つは、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれ以外の１つずつから空間的に分離され、それによって光信号２７０に関するそれぞれの光路２７１、２７２、２７３、及び２７４は、実用的には、空間内の異なる位置又は場所からホログラフィックコンバイナ２３０に衝突する。有利な点として、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４の各々は、ＳＬＰ２２０のそれぞれの位置及び向きに対応する。換言すれば、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４の各々１つは、ＳＬＰ２２０のそれぞれの移動及び回転に対応していてもよい。これは、当業者にとっては明らかであるように、図２ＥのＳＬＰ２２０に関するＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４の各々を接続する線が曲線であるようなＷＨＵＤ２００に当てはまる。
【００５１】
光信号２７０のＮ＝４個の光路２７１、２７２、２７３、及び２７４の各々１つは射出瞳選択器２５０により出力され、ホログラフィックコンバイナ２３０により受け取られる。前述のように、ホログラフィックコンバイナ２３０は少なくとも１つのホログラムを含み、これは光信号２７０のＮ＝４個のインスタンスの各々１つを使用者の眼２９０のそれぞれの領域へと方向転換させるように動作可能である（例えば、設計され、製作され、エンコードされ、記録され、及び／又は一般な位置及び向きとされる）。ホログラフィックコンバイナ２３０が光信号２７０のＮ＝４個のインスタンスの各々１つを方向転換させる先の眼２９０の特定の領域は、光信号２７０のあるインスタンスがホログラフィックコンバイナ２３０により、それに沿って受け取られるＮ＝４個の光路２７１、２７２、２７３、及び２７４の特定の１つに依存し、これ自体は、射出瞳選択器２５０が制御可能に切り換えられるＮ＝４個の配置２５１、２５２、２５３、及び２５４の特定の１つに依存する。有利な点として、ホログラフィックコンバイナ２３０の少なくとも１つのホログラムは、光信号２７０のＮ＝４個のインスタンスの各々１つを使用者の眼２９０における、又はその付近のＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束させてもよい。具体的には、射出瞳選択器２５０は、光信号２７０の第一のインスタンス（破線で示される）を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１から第一の光路２７１に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向付け、ホログラフィックコンバイナ２３０は、光信号２７０の第一のインスタンスを眼２９０における、又はその付近の第一の射出瞳２８１に収束させ、射出瞳選択器２５０は、光信号２７０の第二のインスタンス（実線で示される）を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２から第二の光路２７２に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向付け、ホログラフィックコンバイナ２３０は、光信号２７０の第二のインスタンスを眼２９０における、又はその付近の第二の射出瞳２８２に収束させ、射出瞳選択器２５０は、光信号２７０の第三のインスタンス（点線で示される）を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３から第三の光路２７３に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向付け、ホログラフィックコンバイナ２３０は、光信号２７０の第三のインスタンスを眼２９０における、又はその付近の第三の射出瞳２８３に収束させ、射出瞳選択器２５０は、光信号２７０の第四のインスタンス（一点鎖線で示される）を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４から第四の光路２７４に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向付け、ホログラフィックコンバイナ２３０は、光信号２７０の第四のインスタンスを眼２９０における、又はその付近の第四の射出瞳２８４に収束させる。ＷＨＵＤ２００のアイボックス２８０は、射出瞳２８１、２８２、２８３、及び／又は２８４の少なくとも１つが瞳孔に衝突する眼２９０の瞳位置（又は視線方向）の全範囲により付与される。射出瞳選択器２５０がないと、光信号２７０の１つのインスタンス（例えば、実線で示される、光路２７２に沿って移動する第二のインスタンス）は、１つの射出瞳において（例えば、第二の射出瞳２８２において）眼２９０に衝突し、比較的小さいアイボックスを提供するであろう。このような構成では、使用者が、眼２９０の瞳孔が１つの射出瞳から離れて（例えば、第二の射出瞳２８２から離れて）移動するような方向を見ると、使用者の視点から、表示内容は消える。本願のシステム、機器、及び方法によれば、ＳＬＰ２２０及び射出瞳選択器２５０は共に、光信号２７０を複製してＮ＝４個（４は説明的な例である）のインスタンスを生成し、これら４つのインスタンスの各々が、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたそれぞれ異なる仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４から発せられる異なるそれぞれの光路２７１、２７２、２７３、及び２７４をたどるため、ホログラフィックコンバイナ２３０はこれら４つのインスタンスの各々を眼２９０における、又はその付近の空間的に分離されたそれぞれの射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４に収束させる。空間的に分離された射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４は、（射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の何れか１つと同じ大きさの）１つの射出瞳自体より広い範囲の瞳孔位置（例えば、視線方向）をカバーする、眼２９０の面積にわたり分散される。それゆえ、アイボックス２８０は、ＷＨＵＤ２００における射出瞳複製により拡張される。
【００５２】
図の例において、射出瞳選択器２５０のＮ＝４個の配置の各々は、光信号２７０の光路を変更し、光信号２７０を、実用的には、実際の位置２６０とは異なるそれぞれの仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４から発せられるようにする。しかしながら、いくつかの実施態様において、射出瞳選択器２５０は、光信号２７０が実用的には、仮想位置ではなく実際の位置２６０からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向付けられる配置を含んでいてもよい。
【００５３】
一般に、光信号２７０は様々な異なる形態を具現化してもよく、これには、１つの光信号、ある画像の１つの画素、ある画像の複数の画素、又は少なくとも２つの画素を含むある画像が含まれるが、これらに限定されない。第一の光信号２７０がある画像（例えば、少なくとも２つの画素を含む）に対応する場合、Ｎ＝４種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器２５０は、ＳＬＰ２２０により生成された画像のそれぞれのインスタンスを受け取り、画像それぞれのインスタンスを、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされてもよい。この場合、ホログラフィックコンバイナ２３０の少なくとも１つのホログラムは、射出瞳選択器２５０から受け取ったその画像の各インスタンスを眼２９０へと方向転換させるような位置及び向きとされてもよい。第一の光信号２７０が画像の１つ又は複数の画素に対応する場合、Ｎ種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器２５０はＳＬＰ２２０により生成された同じ画像の異なるインスタンスにおける同じ画素のそれぞれのインスタンスを受け取り、同じ画像の異なるインスタンスにおける同じ画素のそれぞれのインスタンスを、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされてもよい。この場合、ホログラフィックコンバイナ２３０の少なくとも１つのホログラムは、射出瞳選択器２５０から受け取った同じ画像の異なるインスタンスにおける同じ画素の各インスタンスを眼２９０へと方向転換させるような位置及び向きとされてもよい。
【００５４】
図２Ｆは、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び２ＥのＷＨＵＤ２００の説明図であり、本願のシステム、機器、及び方法による、ＳＬＰ２２０に関する走査レンジθのスイープについての射出瞳複製によるアイボックス拡張を示している。図２Ｆに示されているＷＨＵＤ２００の動作中、ＳＬＰ２２０はその走査レンジθにわたりスイープする。本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、ＳＬＰの「走査レンジ」とは、ＳＬＰが通常の使用中に光信号を投射するように動作できる角度及び／又は方向の全範囲を指し、概して、ＳＬＰ２２０における少なくとも１つの走査ミラー２２２の運動範囲により決定される。本明細書に記載のＳＬＰは一般に、ラスタスキャンを描画するように動作可能であり、「走査レンジ」は一般に、ＳＬＰが描画するように動作可能なラスタスキャン全体の外周を包囲する。これは、例えば２つの直交する方向に走査するように動作可能な１つの走査ミラー又は、各々が２つの直交する次元のそれぞれ１つにおいて走査するように動作可能な２つの別々の走査ミラーを利用するＳＬＰにより実現されてもよい。ある例示的ＳＬＰは、第一の次元（例えば、水平次元）における第一の走査範囲及び第二の次元（例えば、垂直次元）における第二の走査範囲を含む走査レンジθを有していてもよい。第一及び第二の走査範囲は各々、０°〜１８０°の間であってもよいが、実際には、各々、より狭い範囲内、例えば１０°〜６０°であってもよい。第一及び第二の次元における相対的走査範囲は、ＷＨＵＤのアスペクト比に影響を与える。
【００５５】
ＷＨＵＤ２００の射出瞳選択器２５０は、ＳＬＰ２２０の走査レンジθに関するＳＬＰ２２０とホログラフィックコンバイナ２３０との間の光路内に位置付けられる。射出瞳選択器２５０のＮ＝４種類の配置２５１、２５２、２５３、及び２５４の各々について、射出瞳選択器２５０は、ＳＬＰ２２０による走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号を受け取り、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。換言すれば、図２Ｅに示されているＷＨＵＤ２００の例示的動作において、第一の光信号２７０が射出瞳選択器２５０により、４つのインスタンスとして４つのそれぞれの光路２７１、２７２、２７３、及び２７４に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと逐次的に方向転換されるのと同様の方法で、図２Ｆは、ＳＬＰ２２０の走査レンジθの第一のスイープに対応するすべての光信号が射出瞳選択器２５０により、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号の４つのインスタンスとして制御可能に方向転換されるＷＨＵＤ２００の例示的動作を示している。走査レンジθに対応するすべての光信号の４つのインスタンスは、図２Ｆにおいて、複雑さを軽減するために引出し線で示されておらず、図２Ｅにおける光信号２７０の異なる光路２７１、２７２、２７３、及び２７４の間で区別するために使用されているものと同じ区別可能な線を使って描かれている。すなわち、走査範囲θのスイープに対応するすべての光信号の第一のインスタンス（破線で示される）は、射出瞳選択器２５０により、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換され、走査範囲θのスイープに対応するすべての光信号の第二のインスタンス（実線で示される）は、射出瞳選択器２５０により、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換され、走査範囲θのスイープに対応するすべての光信号の第三のインスタンス（点線で示される）は、射出瞳選択器２５０により、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換され、走査範囲θのスイープに対応するすべての光信号の第四のインスタンス（一点鎖線で示される）は、射出瞳選択器２５０により、ＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４からホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換される。ホログラフィックコンバイナ２３０の少なくとも１つのホログラムは、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号のＮ＝４個のインスタンスを受け取り、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号のＮ＝４個のインスタンスのそれぞれ１つを眼２９０における、又はその付近のＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束させる。
【００５６】
図２Ｅにおいて、第一の光信号２７０のＮ＝４個のインスタンス（各々、光路２７１、２７２、２７３、及び２７４のそれぞれ１つに対応する）はすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０の略同じ領域に、又はその付近に入射するように示されている。同様に、図２Ｆにおいて、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号のＮ＝４個のインスタンスはすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０の同じ、完全に重複する区域にわたり入射するように示されている。どちらの場合も、この構成は例であり、実際には、具体的な実施態様に応じて代替的な構成が好ましいかもしれない。一般に、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対するすべての光信号の各インスタンスは、ホログラフィックコンバイナ２３０のそれぞれの領域又は区域に入射し（、それによって受け取られ）てもよく、ホログラフィックコンバイナ２３０のこれらのそれぞれの区域は、完全に重複してもしなくてもよい（例えば、これらの区域は、部分的に重複しても、又は別の、重複しない区域に対応してもよい）。
【００５７】
レーザ走査に基づくＷＨＵＤ１００及び／又はレーザ走査に基づくＷＨＵＤ２００等の仮想網膜ディスプレイにおいては、使用者の眼の外側に「画像」が形成されなくてもよい。典型的に、投射された画像が第三者に見えるマイクロディスプレイもしくはプロジェクションスクリーン又はその他の場所はなく、むしろ、画像は完全に使用者の眼の中で形成されてもよい。そのため、レーザ走査に基づくＷＨＵＤを、眼が画像を形成する方法に対応できるように設計することが有利であるかもしれない。
【００５８】
眼に入る光信号（例えば、光線、波面、ＳＬＰからの入射ビーム、又はこれに類するもの）に関して、眼（又は、より正確には、眼と人の脳との組合せ）は、使用者の視野の中の「どこに」光信号が位置付けられているかを、網膜のうち光信号により照明される領域に基づいて判断するかもしれない。網膜の同じ領域を照明する２つの光信号は、使用者の視野の中の同じ位置に現れるかもしれない。網膜の、ある何れかの光信号により照明された特定の領域は、光信号が眼に入る場所ではなく、角度によって決定される。それゆえ、２つの光信号は、これらが使用者の瞳孔の異なる位置に入ったとしても、使用者の視野の中の同じ位置に現れるかもしれないが、ただし、２つの光信号が、使用者の眼に入るときに同じ入射角を有していることが条件である。使用者の水晶体の幾何学は、同じ角度で眼に入る何れの２つの光信号も、光信号が眼に入る位置／場所に関係なく、概して網膜の同じ領域へと方向付けられるかもしれず、そのため、概して使用者の視野の中の同じ位置に現れるかもしれない、というものである。
【００５９】
少なくともいくつかの実施態様において、本明細書に記載のレーザ走査に基づくＷＨＵＤは、同じ画像の複数のインスタンスを眼の網膜へと高速連続で投射する。複数のインスタンスが時間的に分離されていたとしても、時間的分離は小さく、使用者はこれを検出できない。同じ画像の複数のインスタンスのうちの何れか２つが眼の網膜上で整列／重複しないと、この画像のこれら２つのインスタンスは、使用者の視野の中で整列／重複しないかもしれず、ゴーストなどの望ましくない影響が生じる可能性がある。同じ画像の複数のインスタンス（各々がそれぞれの射出瞳に対応し、各々が同じ表示内容のそれぞれのインスタンスを表す）が網膜上で整列／重複し、その画像の複数のインスタンスが使用者の視野の中で整列／重複することを確実にするために、レーザ走査に基づくＷＨＵＤは、有利な態様として、ある光信号の複数のインスタンス（各々がそれぞれの射出瞳に対応する）を空間的に相互に平行に眼へと方向付けるように構成されてもよい。より詳しくは、図２Ｅに関して、射出瞳選択器２５０及び／又はホログラフィックコンバイナ２３０は、ホログラフィックコンバイナ２３０が第一の光信号２７０のＮ＝４個のインスタンスをすべて、空間的に相互に平行に使用者の眼２９０のそれぞれの領域へと（すなわち、図２Ｂの空間的に分離されたＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つへと）方向転換させるように（個々に、又は組み合わせて）構成され、配置され、及び／又は操作されてもよい。
【００６０】
図２Ｇは、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ及び２ＦのＷＨＵＤ２００の説明図であり、本願のシステム、機器、及び方法による、時間的に連続する射出瞳複製によるアイボックスの拡張を示しており、同じ表示内容のそれぞれのインスタンス（例えば、画素）が相互に空間的に平行にそれぞれの射出瞳に向かって投射される。図２Ｇの実施態様において示される特徴のいくつかに特に焦点を当てるために、まず、図２Ｆの対応する態様について述べる。
【００６１】
図２Ｆの実施態様において、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号のＮ＝４個のインスタンスのそれぞれ１つはすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０の上で相互に整列し、完全に重複する。その結果、Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の各々は、ホログラフィックコンバイナ２３０の実質的に同じ区域から眼２９０において、又はその付近で収束する。Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の各々は、ホログラフィックコンバイナ２３０の実質的に同じ区域から発せられるが、眼２９０の空間的に分離されたそれぞれの領域に収束するため、Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の各々は必然的に、Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の少なくとも他の１つでは提供できない（眼２９０での）入射角を有する少なくともいくつかの光信号を含む。例えば、射出瞳２８１に収束する光信号（破線で示される）は、射出瞳２８２に収束する光信号（実線で示される）に含まれない少なくともいくつかの入射角を含み、及びその逆もある。前述のように、光信号の、それが眼に入る時の入射角は、その光（又はその光信号によって具現化される画像の画素）が使用者の視野のどこで現れるかを決定する。１つの射出瞳に固有の入射角を有する光信号は、その射出瞳が使用者の瞳孔と整列した時（例えば、使用者の視線方向がその射出瞳を含む時）だけ、使用者に投射されうる。それゆえ、空間的に分離された複数の射出瞳がすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０上の実質的に同じ空間区域にその発端を有する場合、その空間区域の限定的な小領域しか、射出瞳のすべてに共通の入射角を提供するために使用できず、その結果、ＳＬＰ２２０の走査レンジθの限定的な一部しか、空間的に分離された射出瞳のすべてを通じて均一な画像複製を提供するのに使用できない。ＳＬＰ２２０の走査レンジθのＮ＝４個のインスタンスのすべてがホログラフィックコンバイナ２３０上で整列し、重複するようにすることで、射出瞳選択器２５０及び／又はホログラフィックコンバイナ２３０の設計のいくつかの態様は単純化できるが、すべての射出瞳にわたり複製できるＳＬＰ２２０の利用可能な解像度及び／又は視野もまた限定される可能性がある。
【００６２】
図２Ｇの実施態様において、射出瞳選択器２５０は、（例えば、幾何学、向き、及び／又は構成において）図２Ｆの実施態様におけるそれに対応する軌道と比較して、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号のＮ＝４個のインスタンスの相対的軌道をシフトするように変更されている。ＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープに対応するすべての光信号のＮ＝４個のインスタンス（それぞれ、図２Ｆのように図２Ｇにおいても異なる線種で表されている）は、図２Ｇにおいては図２Ｆでそうであるようにホログラフィックコンバイナ２３０上で整列又は完全に重複してはいない。その代わりに、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのＮ＝４個のインスタンスは、ホログラフィックコンバイナ２３０の面積にわたり空間的に分散され、各々、それぞれの対応する光信号が、ホログラフィックコンバイナ２３０によって眼２９０における、又はその付近の空間的に分離されたＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つへと方向転換され、収束したときに、すべてが相互に実質的に平行となるような位置とされる。すなわち、図２Ｇにおいて、ホログラフィックコンバイナ２３０によりＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束される光信号はすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０からの同じ反射角、したがって眼２９０に関する同じ入射角を含む。図２Ｆの実施態様とは異なり、図２Ｇの実施態様では、Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の何れも、Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の残りの１つずつの何れにもまた含まれていない（眼２９０に関する）入射角（又はホログラフィックコンバイナ２３０に関する反射角）を持つ光信号を含まない。図２Ｇの実施態様のＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の各々はＳＬＰ２２０の走査レンジθの全体を含み、したがって、図２Ｇに示されているＷＨＵＤ２００の実施態様は、複数の射出瞳（例えば、時間的に分離され、空間的に分離された複数の射出瞳）にわたる均一な画像複製を提供でき、図２Ｆに示されるＷＨＵＤ２００の実施態様より広い視野及び／又は高い解像度を有するが、それと引き換えに、射出瞳選択器２５０及び／又はホログラフィックコンバイナ２３０が複雑となる。
【００６３】
前述のように、ホログラフィックコンバイナ２３０は、少なくとも１層のホログラフィックフィルムの中に埋め込まれ、その中にエンコードされ、その中に記録され、又はそれ以外にそれによって担持される少なくとも１つのホログラムを含む。ホログラフィックフィルムには、例えば、Ｂａｙｅｒ  ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ  ＡＧから入手可能なＢａｙｆｏｌ（登録商標）ＨＸ又はハロゲン化銀組成物が含まれていてもよい。少なくとも１つのホログラムの性質は、具体的な実施態様に依存していてもよい。
【００６４】
第一の例として、ホログラフィックコンバイナ２３０は１つのホログラムを含んでいてもよく、これは実用的には、ＳＬＰ２２０により提供される波長を有する光のための高速収束（例えば、約１ｃｍ以内の収束、約２ｃｍ以内の収束、又は約３ｃｍ以内の収束）ミラーとして動作する。この第一の例において、第一のホログラムを担持するホログラフィックフィルムは比較的広い帯域幅を有していてもよく、これは、ホログラフィックフィルムに記録されたホログラムが、ホログラフィックコンバイナ２３０で比較的広い範囲の入射角にわたり、ＳＬＰ２２０により投射されたすべての光信号に実質的に同じ光学的効果又は機能を付与するかもしれないことを意味する。本願のシステム、機器、及び方法の目的において、ホログラム及びホログラフィックフィルムに関する「広い帯域幅」という用語は、射出瞳選択器からホログラム又はホログラフィックフィルムにより受け取られるすべての光信号の入射角の範囲全体より大きいか、又はそれと等しい角度帯域幅を意味する。例えば、ＷＨＵＤ２００は、その角度帯域幅が約８°より大きいか、これと等しいホログラフィックコンバイナ２３０の中の広帯域幅のホログラムを実現してもよい。この場合、仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４間の空間分離は、ホログラフィックコンバイナ２３０の何れの点、領域、又は場所においても、ホログラフィックコンバイナ２３０における８°（又はそれ以下）の入射角範囲を走査する光信号（すなわち、光路２７１、２７２、２７３、及び２７４の全レンジを走査する）を受け取られる、というものであってもよい。
【００６５】
従来のミラーの挙動と同様に、ホログラフィックコンバイナ２３０により担持される１つの広帯域幅高速収束ホログラムについて、ホログラフィックコンバイナ２３０に入射するある光信号範囲に関する入射角は、ホログラフィックコンバイナ２３０により方向転換されるその光信号範囲の反射角に影響を与えるかもしれない。ホログラフィックコンバイナ２３０は、一般にＷＨＵＤ２００の通常の動作中に、ＳＬＰ２２０に関して所定の場所に固定されるため、光信号範囲に関する入射角は、少なくとも一部に、射出瞳選択器２５０が、実用的には、その光信号範囲をそこから生じさせるＳＬＰ２２０に関する特定の仮想位置２６１、２６２、２６３、又は２６４により決定される。すると、ホログラフィックコンバイナ２３０により光信号範囲が収束される先の射出瞳２８１、２８２、２８３、又は２８４の空間位置は、少なくとも一部に、ホログラフィックコンバイナ２３０からの光信号範囲の反射角により決定される。仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４の各々１つはホログラフィックコンバイナ２３０においてそれぞれの入射角範囲（一般に、ただし必ずしもそうではないが、少なくとも一部が重複する）にわたり光信号を提供し、したがって、ホログラフィックコンバイナ２３０は仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４の各々１つからの光信号を射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束させる。そのため、例えば図２Ｆを参照すると、（実用的には、仮想位置２６２、２６３、及び２６４から発せられるＳＬＰ２２０の走査レンジθの他のインスタンスと比較して）比較的小さい入射角の範囲を有する、実用的には、仮想位置２６１から発せられるＳＬＰ２２０の走査レンジθのインスタンス（破線で示される）は、（他の射出瞳２８２、２８３、及び２８４と比較して）比較的小さい反射角の範囲を有する射出瞳２８１にマッピングされ、（実用的には、仮想位置２６１、２６２、及び２６３から発せられるＳＬＰ２２０の走査レンジθの他のインスタンスと比較して）比較的大きい入射角の範囲を有する、実用的には、仮想位置２６４から発せられるＳＬＰ２２０の走査レンジθのインスタンス（一点鎖線で示される）は、（他の射出瞳２８１、２８２、及び２８３と比較して）比較的大きい反射角の範囲を有する射出瞳２８４にマッピングされる。
【００６６】
第二の例として、１つのホログラムではなく、ホログラフィックコンバイナ２３０は、その代わりに何れの数の多重ホログラムを含んでいてもよい。多重ホログラムは、例えば、複数の波長の光信号（例えば、ＳＬＰ２２０により生成される赤色、緑色、及び青色光信号）が使用される場合、及び／又は、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する他の仮想位置から発せられる光信号を分離する別の手段を提供するために、有利であるかもれない。上述の「１つのホログラム」の例は、ＳＬＰ２２０が１つの波長の光信号のみ（例えば、赤色光信号のみ、緑色光信号のみ、又は青色光信号のみ）を提供する実施態様に適しているかもしれないが、ＳＬＰ２２０が複数の波長の光信号を提供する実施態様では、ホログラフィックコンバイナ２３０がＳＬＰ２２０により提供される光信号のそれぞれの波長についてそれぞれの波長の多重ホログラムを含むことが有利であるかもしれない（例えば、ＳＬＰ２２０により提供される光信号のそれぞれの名目上の光波長であり、それは、レーザダイオードが一般に、狭い波長範囲で光信号を提供するからである）。それゆえ、ＳＬＰ２２０がそれぞれの名目上の波長の光信号を提供する３種類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、及び青色レーザダイオード）を含む場合、ホログラフィックコンバイナ２３０は、３つの波長多重ホログラム（例えば、赤色ホログラム、緑色ホログラム、及び青色ホログラム）を含み、各々が上記３つの名目上の波長のそれぞれ１つを有する光信号について動作する（例えば「再生する」）ように設計されていることが有利であるかもしれない。この例において、少なくとも１つの「赤色ホログラム」（すなわち、赤色光に対応する波長を有する光信号を再生するように設計された少なくとも１つのホログラム）は、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのＮ＝４個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分をＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくとも１つの「緑色ホログラム」（すなわち、緑色光に対応する波長を有する光信号を再生するように設計された少なくとも１つのホログラム）は、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのＮ＝４個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分をＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくとも１つの「青色ホログラム」（すなわち、青色光に対応する波長を有する光信号を再生するように設計された少なくとも１つのホログラム）は、ＳＬＰ２２０の走査レンジθのＮ＝４個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分をＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束させてもよい。
【００６７】
第三の例において、複数の波長多重ホログラムとは別に、又はそれに加えて、ホログラフィックコンバイナ２３０は少なくともＮ個の角度多重ホログラムを含んでいてもよい。すなわち、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４と、Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４とを有する実施態様に関して、ホログラフィックコンバイナ２３０は、少なくともＮ＝４の角度多重ホログラム（又は、後述のように、波長多重化もまた使用されている場合にはＮ＝４個の集合の角度多重ホログラム）を含んでいてもよい。Ｎ＝４個の角度多重ホログラムの各々は、実用的には、ＳＬＰ２２０のＮ＝４個の仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のそれぞれ１つから発せられる光信号を再生し、このような光信号をＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つに収束させるように設計されてもよい。すなわち、第一の角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１から発せられる光信号を再生し、このような光信号を第一の射出瞳２８１に収束させるように設計されてもよく、第二の角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２から発せられる光信号を再生し、このような光信号を第二の射出瞳２８２に収束させるように設計されてもよく、第三の角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３から発せられる光信号を再生し、このような光信号を第三の射出瞳２８３に収束させるように設計されてもよく、第四の角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第四の仮想位置２６４から発せられる光信号を再生し、このような光信号を第四の射出瞳２８４に収束させるように設計されてもよい。
【００６８】
角度多重化を採用する実施態様について、角度多重ホログラムを含むホログラフィックフィルムが比較的狭い帯域幅のものであることが有利であるかもしれない。特に、ホログラフィックフィルムの角度帯域幅が、ホログラフィックコンバイナ２３０の同じ点、領域、又は場所に入射するが、実用的には、異なる仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４から発せられる２つの光信号のそれぞれの入射角間の最小の差より小さいか、これと略等しいことが有利であるかもしれない。例えば、ＷＨＵＤ２００は、約４°以下の角度帯域幅を有するホログラフィックコンバイナ２３０の中で、狭い帯域幅の角度多重ホログラムを使用してもよい。この場合、実用的には、仮想位置２６１から発せられ、ホログラフィックコンバイナ２３０上の第一の点で入射する第一光路２７１に追従する光信号の（ホログラフィックコンバイナ２３０における）入射角と、実用的には、仮想位置２６２から発せられ、ホログラフィックコンバイナ２３０上の同じ第一の点で入射する第二光路２７２に追従する光信号の（ホログラフィックコンバイナ２３０における）入射角の差は、約４°以下であってもよい。このようにして、ホログラフィックコンバイナ２３０の中のそれぞれの角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のうちのそれぞれ１つから発せられる光信号を実質的に排他的に再生し、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する仮想位置２６１、２６２、２６３、及び２６４のうちの残りの１つずつから発せられる光信号を実質的に再生しない（例えば、非現実的に再生する）ように設計され得る。
【００６９】
一般に、ホログラフィックコンバイナ２３０は少なくともＮ個の多重ホログラムを含んでいてもよく、少なくともＮ個の多重ホログラムの各々１つは、射出瞳選択器２５０からの光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを、使用者の眼２９０における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。
【００７０】
いくつかの実施態様は、波長多重化及び角度多重化の両方を利用してもよい。例えば、角度多重化及び複数の波長の光信号を利用する実施態様（例えば、マルチカラーＳＬＰ）は、有利な態様として、波長多重化も利用してよい。この場合、ホログラフィックコンバイナ２３０は、波長多重及び角度多重ホログラフィックコンバイナを含んでいてもよく、これは少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラム、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラム、及び少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムを含む。少なくともＮ個の角度多重赤色ホログラムの各々１つは、ある光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラムの各々１つは、ある光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムの各々１つは、ある光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。
【００７１】
複数の多重ホログラムを利用するホログラフィックコンバイナ２３０の実施態様は、複数のホログラムをホログラフィックフィルムの１層の中もしくは上に含んでいてもよく（すなわち、すべて同じ層の中もしくは上にあり）、又は複数の層のホログラフィックフィルムを含み、ホログラフィックフィルムの各層が少なくとも１つのそれぞれのホログラムを担持していてもよい。ホログラフィックコンバイナ２３０は、少なくとも１つの体積ホログラフィック光学素子を含んでいてもいなくてもよい。一般に、ホログラフィックコンバイナ２３０は、何れかの数を担持する単一の層のポログラフィックフィルムを含んでもよく、又はホログラフィックコンバイナ２３０は、ホログラフィックフィルムの各層が何れの数のそれぞれのホログラムを担持している複数の層のホログラフィックフィルム（例えば、一体に積層された複数の層）を含んでもよい。
【００７２】
ホログラフィックコンバイナ２３０は、幾何学において実質的に平らもしくは平坦であってもよく、又は、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、及び２Ｇに示されているように、ホログラフィックコンバイナ２３０は、いくつかの曲面を具現化してもよい。いくつかの実施態様において、ホログラフィックコンバイナ２３０は、ホログラフィックコンバイナ２３０がある曲率を有する処方眼鏡レンズ２４０により担持されるため、曲率を具現化してもよい。必要に応じて、ホログラフィックコンバイナ２３０は、米国仮特許出願第６２／２６８，８９２号明細書に記載されている湾曲ホログラフィック光学素子のためのシステム、機器、及び／又は方法を含んでいてもよい。
【００７３】
本明細書に記載の各種の実施形態は、レーザ走査に基づくＷＨＵＤにおける射出瞳複製によるアイボックス拡張のためのシステム、機器、及び方法を提供する。複製された各射出瞳は使用者の眼における、又はその付近の空間的に分離されたそれぞれの位置に整列されるが、これは、射出瞳選択器が選択的に、各々がＳＬＰに関する空間的に分離された異なる仮想位置まで遡る（例えば、各々が実用的には、そこから発せられているように見える）、空間的に分離された光路に沿って光信号を送信するからである。この効果は、射出瞳選択器の代わりに複数のＳＬＰが使用され、各ＳＬＰが仮想位置のそれぞれ１つに位置付けられ、各ＳＬＰが光信号のそれぞれのインスタンスをホログラフィックコンバイナへと投射する場合と実質的に同じであるが、射出瞳選択器を使用することは、消費電力の節減とハードウェアの小型化という点で非常に有利である。
【００７４】
射出瞳複製の１つの考えうる欠点は、一般に、光信号の複製又は反復されたインスタンスのすべてが実質的に同じ光信号を具現化してもよいということから生じるかもしれない。これは、例えば画像の各インスタンスが実用的には、ＳＬＰに関する空間的に分離された異なる仮想位置から発せられるようにされた場合に問題となりうる。その場合、画像の各インスタンスは、光学歪みの固有の組合せに曝されるかもしれない。例えば、実用的には、第一の仮想位置から発せられる画像の第一のインスタンスは、射出瞳選択器を通る画像の第一のインスタンスの固有の光路から、及び／又はＳＬＰに関する第一の仮想位置に対応する（ホログラフィックコンバイナ２３０及び／又は眼２９０における）入射角範囲から生じる第一の光学歪みの集合（例えば、画像の歪み、キーストーン、収差、及びその他）に曝されるかもしれず、その一方で、実用的には、第二の仮想位置から発せられる画像の第二の複製又は反復されるインスタンスは、射出瞳選択器を通る画像の第二のインスタンスの固有の光路から、及び／又はＳＬＰに関する第二の仮想位置に対応する（ホログラフィックコンバイナ２３０及び／又は眼２９０における）入射角範囲から生じる第二の光学歪みの集合に曝されるかもしれない。第一及び第二の複製又は反復される画像のインスタンスの両方がＳＬＰにより画定される画像の同じオリジナル版に対応する場合、画像の個々の第一及び第二のインスタンスに特定の歪みを光学的に調節、調整、補正、又はそれ以外に補償する機会がないかもしれない。本願のシステム、機器、及び方法によれば、この問題は、（必要に応じて）ＳＬＰにより生成される各光信号のパラメータを、光信号が生成されるときに射出瞳選択器の具体的な配置に対応し、それにマッチし、それを補償し、又は一般にそれを考慮するように具体的に定めることによって克服されるかもしれない。例えば、図２Ｅに戻ると、ＳＬＰ２２０は、第一の光信号２７０の時間的に分離された４つのそれぞれのインスタンスを逐次的に生成し、その各々１つが同じ画像の同じ画素（例えば、同じ画像の異なるインスタンスの同じ画素）に対応するようにしてもよい。ＳＬＰ２２０により生成される第一の光信号２７０の連続するインスタンスの各々は射出瞳選択器２５０のＮ＝４個の配置（２５１、２５２、２５３、及び２５４であり、図２Ｅにおいては複雑さを軽減するために引出し線で示されていない）のそれぞれ１つと一致し、したがって、ＳＬＰ２２０により生成される第一の光信号２７０の連続するインスタンスの各々は、Ｎ＝４個の光路２７１、２７２、２７３、及び２７４のそれぞれ１つに対応する。少なくとも一部に、光信号２７０の連続するインスタンスの各々がホログラフィックコンバイナ２３０までＮ＝４個の光路２７１、２７２、２７３、及び２７４のうちの固有の１つをたどるため、第一の光信号２７０の連続するインスタンスの各々は、固有の形態又は組合せの光学歪みに曝されるかもしれない。本願のシステム、機器、及び方法によれば、光信号２７０の連続するインスタンスにわたる、及びしたがって射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４にわたるこのような不均一な光学歪みには、光信号２７０の連続するインスタンスの各々を定義するパラメータを調整するようにＳＬＰ２２０を変調することにより対処（例えば、対応、補償、又は考慮）してもよい。すなわち、第一の光信号２７０の第一のインスタンスは、ＳＬＰ２２０により生成され、射出瞳選択器２５０の第一の配置２５１及び／又は第一の光路２７１から生じる光学歪みに対応するように定義されてもよく、第一の光信号２７０の第二のインスタンスは、ＳＬＰ２２０により生成され、射出瞳選択器２５０の第二の配置２５２及び／又は第二の光路２７２から生じる光学歪みに対応するように定義されてもよく、第一の光信号２７０の第三のインスタンスは、ＳＬＰ２２０により生成され、射出瞳選択器２５０の第三の配置２５３及び／又は第三の光路２７３から生じる光学歪みに対応するように定義されてもよく、第一の光信号２７０の第四のインスタンスは、ＳＬＰ２２０により生成され、射出瞳選択器２５０の第四の配置２５４及び／又は第四の光路２７４から生じる光学歪みに対応するように定義されてもよい。第一の光信号２７０の連続する４つのインスタンスはすべてが同じ画像の同じ画素を表していてもよいが、第一の光信号２７０の４つのインスタンスの各々１つは、第一の光信号２７０のインスタンスがホログラフィックコンバイナ２３０までたどる具体的な光路に特有の光学歪みに対応するように設計された異なる構成（例えば、相対的な色及び／又は強度パラメータの異なる組合せ）を有していてもよい。このようにして、第一の光信号２７０の４つの複製／反復されたインスタンスは、Ｎ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のそれぞれ１つにおいて使用者が見たときに、使用者にとって実質的に同様に見えるかもしれない。
【００７５】
射出瞳選択器２５０は実用的には、少なくとも１つのダイナミック光学素子をＮ＝４個の配置のうちの１つに制御可能に切り換えることによって眼２９０におけるＮ＝４個の射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４の何れかの１つを選択する（例えば、そこに向かって光信号を送る）。この冗長性により、ＷＨＵＤ２００は、眼２９０のＮ＝４種類の領域において同じ画像のＮ＝４個のインスタンスを高速で表示し、それによってシステムのアイボックス２８０を、４つの射出瞳２８１、２８２、２８３、及び２８４のすべてを包含するように拡張できる。しかしながら、いくつかの応用例又は実施態様においては、何れの時点でも画像の１つのインスタンスを眼２９０に表示すればよい（又はそれが望まれる）かもしれない。これは、ＳＬＰ２２０の動作を単純化し、同じ画像のおそらくは冗長的な複数のインスタンスを生成するのに必要な電力を節減することができる。本願のシステム、機器、及び方法によれば、ＷＨＵＤはアイトラッカを含んでいてもよく、これは、（直接的に、又は他の素子、例えばプロセッサ又は非一時的プロセッサ判読可能記憶媒体への共通の通信可能な連結によって）射出瞳選択器に通信可能に連結され、射出瞳選択器２５０は、アイトラッカにより判断される使用者の眼の視線方向に基づいて、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つに、及びそれらの間に制御可能に切り替わってもよい。
【００７６】
図３は、本願のシステム、機器、及び方法による具体的な射出瞳選択を示す、動作中のＷＨＵＤ３００の説明図である。ＷＨＵＤ３００は、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、及び２ＧのＷＨＵＤ２００と実質的に同じであってもよく、アイトラッカ３５５（複雑さを軽減するために図３では示されていないＷＨＵＤ３００の支持構造により担持される）が追加されており、これは使用者の眼３９０の視線方向を判断するような位置及び向きとされている。図３に描かれたＷＨＵＤ３００の例示的動作において、アイトラッカ３５５は、眼３９０の瞳孔が概して射出瞳３８１に対応する領域の中に位置付けられていると判断する。したがって、射出瞳選択器３５０は第一の配置３５１へと切り替わり（例えば、射出瞳選択器３５０の中の少なくとも１つのダイナミック光学素子はそこに切り替わり）、射出瞳選択器３５０（例えば、射出瞳選択器３５０の中の少なくとも１つのダイナミック光学素子）は、ＳＬＰ３２０から光信号（例えば、ＳＬＰ３２０の走査レンジθの何れかの、又はすべての光信号）を受け取り、これらの光信号を、実用的には、ＳＬＰ３２０のための仮想位置３６１からホログラフィックコンバイナ３３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。実用的には、仮想位置３６１からホログラフィックコンバイナ３３０に到来する光信号の軌道又は光路（例えば、入射角）は、ホログラフィックコンバイナ３３０が光信号を眼３９０の射出瞳３８１に（例えば、対応する反射角で）収束させる。Ｎ＝４個のすべての配置間で高速切換えを行い、Ｎ＝４個すべての射出瞳を生成する（及びしたがって、各光信号のＮ＝４個のインスタンスを生成するようにＳＬＰ３２０を変調する）のではなく、射出瞳選択器３５０は、第一の配置３５１のままでもよく、ＳＬＰ３２０は、アイトラッカ３５５が眼３９０の瞳孔が射出瞳３８１と整列していると判断しているかぎり、各光信号の１つのインスタンスのみを提供してもよい（ただし、十分高速で変調される場合、希望により、何れの光信号の複数のインスタンスも依然として使用されてよい）。アイトラッカ３５５が、眼３９０の瞳孔は射出瞳３８１から他の利用可能な射出瞳へと移動したと判断すると、射出瞳選択器３５０は新たな配置に切り替わって、ＳＬＰ３２０からの光信号が眼３９０の瞳孔と最もよく整列する、利用可能な射出瞳の何れに向かっても方向付けられるようにしてよい。前述のように、光信号が射出瞳選択器３５０の特定の配置を通じて、特定の光路に沿って特定の射出瞳へと制御可能に送られると、ＳＬＰ３２０は、生成された光信号に光学歪みオフセットを適用して（再）校正し、射出瞳選択器３５０のその配置及び／又はその特定の光路に特有の光学歪みプロファイルに対応してもよい。
【００７７】
アイトラッカ３５５は、具体的な実施態様に応じて、様々な異なるアイトラッキング技術の何れを利用してもよい。例えば、アイトラッカ３５５は、米国仮特許出願第６２／１６７，７６７号明細書、米国仮特許出願第６２／２７１，１３５号明細書、米国仮特許出願第６２／２４５，７９２号明細書、及び／又は米国仮特許出願第６２／２８１，０４１号明細書に記載されているシステム、機器、及び方法の何れか又はすべてを利用してもよい。
【００７８】
前述のように、ＷＨＵＤ３００は、そこに通信可能に連結された少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つの非一時的プロセッサ判読可能記憶媒体もしくはメモリとを含んでいてもよい。少なくとも１つのメモリは、プロセッサ実行可能データ及び／又は命令を記憶していてもよく、これは、少なくとも１つのプロセッサにより実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、射出瞳選択器３５０、アイトラッカ３５５、及び／又はＳＬＰ３２０の何れか又はすべての動作を制御させる。
【００７９】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、及び３に示されている本願のシステム、機器、及び方法はすべて、概して２次元で示され、複数の射出瞳が使用者の眼を通る１つの次元において空間的に分離されているようなアイボックス構成を概して説明している。実際には、本明細書に記載の拡張されたアイボックス構成は、使用者の眼の面積全体にわたる何れの２次元構成に配置された何れの数のＮ個の複製又は反復された射出瞳を含んでいてもよい。Ｎ＝４個の複製／反復された射出瞳を有する例示的な構成が図４において提供されている。
【００８０】
図４は、本願のシステム、機器、及び方法による例示的ホログラフィックコンバイナ４３０を２次元で示しており、これは複製された（例えば、反復された）光信号の４つのインスタンスを収束させて、使用者の眼４９０における、又はその付近の空間的に分離された４つの射出瞳４８１、４８２、４８３、及び４８４を含む拡張されたアイボックス４８０を形成する。射出瞳４８１、４８２、４８３、及び４８４は、眼４９０における、又はその付近の２次元区域にわたり分散されて、眼４９０のための広い範囲の瞳孔位置（例えば、視線方向）をカバーする。眼４９０の瞳孔がアイボックス４８０の中にあるかぎり、射出瞳４８１、４８２、４８３、及び４８４の少なくとも１つ（場合によっては、射出瞳４８１、４８２、４８３、及び４８４のうちの少なくとも２の組合せ）が眼４９０の瞳孔を通って光信号を提供し、使用者は投射された画像を見ることができる。光路の点で、射出瞳４８１、４８２、４８３、及び４８４の各々は、ＳＬＰの走査レンジθの複製された（例えば、反復された）インスタンスに対応する光信号を受け取ってもよい。
【００８１】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、及び３に描かれている例示的な射出瞳選択器２５０及び３５０は単純化された表現である。このような表現は、説明を目的として示されているにすぎず、本明細書に記載の射出瞳選択器の配置を同様の配置及び／又は幾何学に限定することは意図されていない。前述のように、本明細書に記載の射出瞳選択器は、具体的な実施態様に応じて、様々な異なるコンポーネントの何れを含んでいてもよい。本明細書に記載の射出瞳選択器の配置及び動作の非限定的な例が図５に示されている。
【００８２】
図５は動作中のＷＨＵＤ５００の説明図であり、本願のシステム、機器、及び方法による、例示的な射出瞳選択器５５０を使用した射出瞳複製によるアイボックス拡張を示す。ＷＨＵＤ５００は、概して典型的な眼鏡フレームに似ていてもよい支持構造（図５では複雑さを軽減するために示されていない）と、レーザモジュール５２１（例えば、ＲＧＢレーザモジュール）及び少なくとも１つの走査ミラー５２２を含むＳＬＰと、を含む。使用中、レーザモジュール５２１は一連の光信号５７０を生成し、これは、ａ）使用者に対して表示されることになるある画像のそれぞれの部分（例えば、異なる画素）、及びｂ）その画像のそれぞれの部分のそれぞれのインスタンス（例えば、同じ画素の反復されるインスタンス）に対応する。光信号５７０はレーザモジュール５２１から少なくとも１つの走査ミラー（例えば、ＭＥＭＳ型デジタルマイクロミラー）５２２へと方向付けられ、これは光信号５７０をホログラフィックコンバイナ５３０の選択された領域へと反射するように制御可能に変更可能（例えば、回転方向、曲率、又はその他において変更可能）である。ホログラフィックコンバイナ５３０は、光信号５７０を使用者の眼５９０に向かって、及び使用者の視野の中へと方向転換させる（例えば、反射し、及び／又は任意選択により収束させる）。ＷＨＵＤ５００の有効アイボックスを増大させるために、ＷＨＵＤ５００は射出瞳選択器５５０をさらに含み、これは走査ミラー５２２（又はレーザモジュール５２１）とホログラフィックコンバイナ５３０との間の光路を中断する。図の実施形態において、射出瞳選択器５５０は、制御可能に回転可能且つ制御可能に並進可能なダイナミックミラーを含む。例えば、射出瞳選択器５５０はＭＥＭＳ型又はピエゾ型ミラーを含み、これは軸の周囲で制御可能に回転可能であり、その軸自体はスロット、チャネル、又はガイドにスライド可能に連結される。回転及び並進の組合せを通じて、射出瞳選択器５５０は、少なくともＮ＝３種類の配置へと、及びそれらの間へと制御可能に切り換え可能である。Ｎ＝３種類の配置の各々１つにおいて、射出瞳選択器５５０のダイナミックミラーは、走査ミラー５２２から光信号５７０を受け取り、光信号５７０をＮ＝３種類の光路５７１、５７２、及び５７３のそれぞれ１つに沿ってホログラフィックコンバイナ５３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる。ホログラフィックコンバイナ５３０は、射出瞳選択器５５０から光信号５７０を受け取り、光信号５７０を、光信号５７０がそれに沿ってホログラフィックコンバイナ５３０に入射する特定の光路５７１、５７２、及び５７３に応じて眼５９０においてＮ＝３個の射出瞳５８１、５８２、及び５８３の特定の１つへと方向転換させる。図５で説明された例において、射出瞳選択器５５０のダイナミックミラーは、それが走査ミラー５２２から光信号５７０を受け取り、光信号５７０を第二の光路５７２に沿ってホログラフィックコンバイナ５３０へと方向転換させるような位置及び向きとされる配置へと切り替えられる。光路５７１及び５７３は射出瞳選択器５５０のそれ以外の２つの配置に対応し、図５では破線で示され、光路５７１及び５７３が現在は射出瞳選択器５５０により選択されていないことを示している。
【００８３】
本願のシステム、機器、及び方法によれば、射出瞳選択器にとって利用可能な（例えば、それによって制御可能に切り換え可能な）配置の範囲は、射出瞳選択器の少なくとも１つのダイナミック光学素子の個別の回転及び／又は並進構成に対応する個別の構成であってもよく、又は射出瞳選択器にとって利用可能な（例えば、それによって制御可能に切り換え可能な）配置の範囲は、１つ又は複数の境界間で利用可能な異なる配置の連続（例えば、連続的範囲）であってもよい。例えば、図５は、射出瞳選択器５５０に関する３つの個別の配置に対応する光信号５７０のための利用可能な３つの光路５７１、５７２、及び５７３を示している。しかしながら、代替的な実施態様では、射出瞳選択器５５０は、光信号５７０のための光路５７１に対応する第一の配置と光信号５７０のための光路５７３との間で連続的に配置可能であってもよい。眼において、実質的に射出瞳の位置が固定される固定されたアイボックス幾何学を提供することが一般に好ましい応用例又は実施態様においては、射出瞳選択器のための有限数の個別の配置が好ましいかもしれない。それに対して、動的なアイボックス幾何学及び／又は動的に可変的な１つ又は複数の射出瞳を提供することが好ましい応用例又は実施態様では、射出瞳選択器に関する連続的な配置範囲が好ましいかもしれない。例えば、眼５９０の視線方向をモニタするためのアイトラッカを含むＷＨＵＤ５００の利用により、有利な点として、射出瞳選択器５５０の位置（例えば、並進位置）及び向き（例えば、回転方向）の連続的に可変的な調整が可能となるかもしれない。このような配置では、射出瞳選択器５５０は、アイトラッカからの入力に応答してリアルタイムで連続的に変化することにより、眼５９０の瞳孔の位置に追従するように１つの射出瞳の位置を連続的に変化させてもよい。換言すれば、アイトラッカは使用者の視線方向をリアルタイムで連続的に報告してもよく、この情報に基づいて、射出瞳選択器５５０はその位置及び／又は向きをリアルタイムで連続的に変更することにより、１つの射出瞳を誘導して眼５９０の瞳孔を追跡し（例えば、射出瞳選択器５５０はＷＨＵＤ５００の射出瞳と眼５９０の入射瞳との間の整列状態を保ってもよい）、それによって、ある範囲の視線方向にわたり、表示内容が使用者に見える状態に保たれる。このようなリアルタイム射出瞳誘導を可能にするためには、アイトラッカ（例えば、アイトラッカ３５５）と射出瞳選択器５５０との間の（直接的な、又は、プロセッサもしくはメモリ等の１つ又は複数の介在要素との１つ又は複数の通信可能な連結を通じた）通信可能な連結は、有利な点として、アイトラッカと射出瞳選択器５５０との間のフィードバック（例えば、少なくともアイトラッカから射出瞳選択器５５０への一方向のフィードバック）を提供してもよい。
【００８４】
射出瞳複製（例えば、射出瞳反復）によるアイボックス拡張を提供する各種のＷＨＵＤシステム及び機器に加えて、本明細書に記載の各種の実施形態はまた、射出瞳複製によりＷＨＵＤのアイボックスを拡張する方法も含む。
【００８５】
図６は、本願のシステム、機器、及び方法による、ＷＨＵＤを動作させる方法６００を示すフロー図である。ＷＨＵＤは、ＷＨＵＤ１００、ＷＨＵＤ２００、又はＷＨＵＤ３００と実質的に同様であってもよく（以下の具体的な動作の説明に基づき、適当なもの）、一般に、ＳＬＰと、射出瞳選択器と、ホログラフィックコンバイナと、を含む。方法６００は５つの動作６０１、６０２、６０３、６０４、及び６０５を含むが、当業者であれば、代替的実施形態において、特定の動作を省略してもよく、及び／又は別の動作が追加されてもよいことがわかるであろう。当業者であればまた、動作の図の順番は例示のために示されているにすぎず、代替的実施形態では変更してもよいことがわかるであろう。方法６００の解釈において、「使用者」という用語は、ＷＨＵＤを装着する人物を指す。
【００８６】
６０１で、ＷＨＵＤのＳＬＰは第一の光信号を生成する。第一の光信号は、完全な画像又はある画像の一部を表していてもよい。例えば、第一の光信号は、ある画像の１つ又は複数の画素を表していてもよい。
【００８７】
６０２で、射出瞳選択器は第一の配置に制御可能に切り替わる。射出瞳選択器の第一の配置への切換えは、ＷＨＵＤの他のコンポーネント、例えば、プロセッサにより実行されたときにプロセッサに射出瞳選択器を第一の配置に制御可能に切り換えさせる、プロセッサ実行可能な射出瞳選択器制御データ及び／又は命令を記憶した非一時的プロセッサ判読可能記憶媒体又はメモリに通信可能に連結されたプロセッサにより制御されてもよい。いくつかの実施態様において、射出瞳選択器は、共鳴周波数で実質的に選択的に駆動されてもよく（例えば、射出瞳選択器がＭＥＭＳ型ダイナミック光学素子を含む場合）、動作６０２は射出瞳選択器が第一の配置にある瞬間に対応してもよい。
【００８８】
６０３で、射出瞳選択器は、射出瞳選択器が第一の配置にある間に第一の光信号を受け取る。射出瞳選択器の第一の配置は、射出瞳選択器の少なくとも１つのダイナミック光学素子の特定の位置（例えば、並進位置）及び／又は向き（例えば、回転方向）に対応してもよい。
【００８９】
６０４で、第一の配置の射出瞳選択器は、第一の光信号を、実用的には、ＳＬＰに関する第一の仮想位置からホログラフィックコンバイナへと方向転換させる。換言すれば、６０３でＳＬＰから第一の光信号を受け取った後、６０４で、射出瞳選択器は、第一の光信号をＳＬＰに関する第一の仮想位置まで遡る第一の光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させ、それによって第一の光信号は、実用的には、ＳＬＰに関する実際の現実の位置からではなく、ＳＬＰに関する第一の仮想位置から発せられているように見える。
【００９０】
６０５で、ホログラフィックコンバイナは第一の光信号を使用者の眼における第一の射出瞳へと方向転換させる。使用者の眼における第一の射出瞳の空間位置（及びしたがって、第一の射出瞳と使用者の眼の入射瞳との間の整列）は、射出瞳選択器とホログラフィックコンバイナとの間で第一の光信号がたどる特定の光路に依存していてもよく、これ自体は、６０２での射出瞳選択器の配置に依存してもよい。それゆえ、射出瞳選択器の第一の配置は、実用的には、射出瞳の空間位置を選択する（例えば、第一の空間位置にある第一の射出瞳を、他の空間位置にある他の利用可能な射出瞳の中から選択する）。
【００９１】
方法６００は、様々な方法で延長されてもよい。例えば、ＳＬＰは第二の光信号を生成してもよく、射出瞳選択器は第二の配置へと制御可能に切り替わってもよく（例えば、共鳴して、又は制御プロセッサからの計画的な命令に応答して変動している間）、射出瞳選択器は、第二の配置にあるときに第二の光信号を受け取り、第二の信号を、実用的には、ＳＬＰに関する第二の仮想位置からホログラフィックコンバイナへと方向転換させてもよく（ＳＬＰに関する第二の仮想位置はＳＬＰに関する第一の仮想位置から空間的に離れている）、及びホログラフィックコンバイナは、第二の光信号を使用者の眼における第二の射出瞳へと方向転換させてもよい（第二の射出瞳は第一の射出瞳から空間的に離れている）。具体的な実施態様に応じて、第一の光信号は光信号の第一のインスタンス（例えば、ある画像の第一の画素を表す）に対応してもよく、第二の光信号は、同じ光信号の（第一のインスタンスから時間的に分離された）第二のインスタンス（例えば、その画像の同じ第一の画素の第二のインスタンス）に対応してもよい。この場合、第一及び第二の光信号は相互に名目上同じであってもよいが、例外として、これらは各々、射出瞳選択器を通ってホログラフィックコンバイナに向かう、及び／又はホログラフィックコンバイナから使用者の眼へのそれぞれの光路に固有の光学歪みを補償するための特定の校正パラメータ（例えば、それぞれ異なる色及び／又は強度プロファイル）を含んでいるかもしれず、又は含んでいないかもしれない。あるいは、第一の光信号はある画像の第一の画素に対応していてもよく、第二の光信号は同じ画像の第二の画素に対応していてもよい。これは、例えば、ＷＨＵＤがアイトラッカを含み、ＳＬＰによって画像が投射されている間に射出瞳選択器が眼の瞳孔を能動的に追跡し／それに追従する（例えば、眼の瞳孔が動いている間に、能動的にＷＨＵＤの射出瞳を眼の瞳孔とリアルタイムで整列させる）場合に好ましいかもしれない。
【００９２】
図７は、本願のシステム、機器、及び方法によるＷＨＵＤを動作させる方法７００を示すフロー図である。ＷＨＵＤは、ＷＨＵＤ１００、ＷＨＵＤ２００、又はＷＨＵＤ３００と実質的に同様であってもよく（以下の具体的な動作の説明に基づき、適当なもの）、一般に、ＳＬＰと、射出瞳選択器と、ホログラフィックコンバイナと、を含む。方法７００は５つの動作７０１、７０２、７０３、７０４、及び７０５を含むが、当業者であれば、代替的実施形態において、特定の動作を省略してもよく、及び／又は別の動作が追加されてもよいことがわかるであろう。当業者であればまた、動作の図の順番は例示のために示されているにすぎず、代替的実施形態では変更してもよいことがわかるであろう。方法７００の解釈において、「使用者」という用語は、ＷＨＵＤを装着する人物を指す。
【００９３】
７０１で、ＷＨＵＤのＳＬＰは、光信号のＮ個のインスタンスの第一のシーケンスを生成し、Ｎは１より大きい整数である。光信号は、完全な画像又はある画像の一部を表していてもよい。例えば、光信号は、ある画像の１つ又は複数の画素を表していてもよい。光信号のそれぞれのインスタンスは各々、光信号がたどる特定の光路にあてはまるかもしれない光学歪みに対応するように個々に調整されていてもいなくてもよい。
【００９４】
７０２で、射出瞳選択器は、Ｎ種類の配置の第一のシーケンスへ、及びそれらの間に制御可能に切り替わる。Ｎ個の配置の第一のシーケンスを通じた射出瞳選択器の切換えは、ＷＨＵＤの他のコンポーネント、例えば、プロセッサ実行可能な射出瞳選択器制御データを記憶した非一時的プロセッサ判読可能記憶媒体又はメモリに通信可能に連結されたプロセッサにより制御されてもよく、射出瞳選択器（例えば、射出瞳選択器の中の少なくとも１つのダイナミック光学素子）に関する共鳴周波数で行われても、行われなくてもよい。前述のように、射出瞳選択器は、少なくとも１つの光学素子の並進運動、少なくとも１つの光学素子の回転、及び／又は少なくとも１つの光学素子の移動を含むがこれらに限定されない何れかの、又はあらゆる形態の運動を介して第一の配置に制御可能に切り替わってもよい。
【００９５】
７０３で、射出瞳選択器は、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにおいて、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを受け取る。すなわち、射出瞳選択器は、射出瞳選択器が第一の配置にある間に光信号の第一のインスタンスを受け取り、射出瞳選択器が第二の配置にある間は光信号の第二のインスタンスを受け取り、等、Ｎ個の配置のすべてにおけるＮ個のインスタンスのすべてについて繰り返す。
【００９６】
７０４で、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある射出瞳選択器は、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つをそれぞれの光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させる。すなわち、第一の配置の射出瞳選択器は、光信号の第一のインスタンスを第一の光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させ、第二の配置の射出瞳選択器は、光信号の第二のインスタンスを第二の光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させ、等、Ｎ個の配置のすべてにおけるＮ個のインスタンスのすべてについて繰り返す。一般に、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにある射出瞳選択器は、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを、実用的には、ＳＬＰに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のそれぞれ１つからホログラフィックコンバイナへと方向転換してもよく、ＳＬＰに関する各仮想位置は、射出瞳選択器とホログラフィックコンバイナとの間のそれぞれの光路に対応する。
【００９７】
７０５で、ホログラフィックコンバイナは、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼へと方向転換させる（例えば、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させる）。具体的な実施態様に応じて、ホログラフィックコンバイナは、光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼のＮ個のそれぞれの領域へと、相互に空間的に平行に方向転換させても、そうでなくてもよい。
【００９８】
いくつかの実施態様において、ホログラフィックコンバイナは１つのホログラムを含んでいてもよく、これは光信号のＮ個のインスタンスを、光信号の各インスタンスの、光信号のそのインスタンスがそれに沿って射出瞳選択器からホログラフィックコンバイナへと移動する特定の光路から生じる（ホログラフィックコンバイナでの）入射角に基づいて、使用者の眼におけるそれぞれの射出瞳に収束させる。このような実施態様であっても、ホログラフィックコンバイナは少なくとも２つの波長多重ホログラムを含んでいてもよく、それぞれ、異なる波長を有する光信号のＮ個のインスタンスの各々の少なくとも２つの成分、例えば光信号のＮ個のインスタンスの各々の少なくとも２つの色成分を再生する（例えば、動作７０５の方向転換及び／又は収束を実行する）。例えば、ＳＬＰは赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び青色レーザダイオードを含んでいてもよく、光信号は赤色成分、緑色成分、及び青色成分を含んでいてもよい。この場合、ホログラフィックコンバイナは、赤色ホログラム、緑色ホログラム、及び青色ホログラムを含んでいてもよく、赤色ホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、緑色ホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、青色ホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。
【００９９】
いくつかの実施態様において、ホログラフィックコンバイナは少なくとも２つの多重ホログラムを含んでいてもよく、各ホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号のＮ個のインスタンスのそれぞれ１つを使用者の眼における、又はその付近のそれぞれの射出瞳に収束させてもよい。引き続き上述の例において、ホログラフィックコンバイナは少なくとも２つの角度多重赤色ホログラム、少なくとも２つの角度多重緑色ホログラム、及び少なくとも２つの角度多重青色ホログラムを含んでいてもよい。この場合、それぞれの角度多重赤色ホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの赤色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、それぞれの角度多重緑色ホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの緑色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよく、それぞれの角度多重青色ホログラムは、射出瞳選択器から受け取った光信号のＮ個のインスタンスの各々１つのそれぞれの青色成分を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のそれぞれ１つに収束させてもよい。
【０１００】
方法７００は、様々な方法で延長されてもよい。例えば、ＳＬＰは光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンス（例えば、１つ又は複数の追加のシーケンス）を生成してもよく、射出瞳選択器はＮ種類の配置の少なくとも第二のシーケンスに、及びそれらの間に制御可能に切り替わってもよく、射出瞳選択器は、Ｎ種類の配置のそれぞれ１つにおいて光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスのそれぞれ１つを受け取り、光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスの中の各光信号を、それぞれの光路に沿ってホログラフィックコンバイナへと方向転換させてもよく、ホログラフィックコンバイナは、光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも第二のシーケンスのそれぞれ１つを使用者の眼へと方向転換させてもよい。
【０１０１】
さらに、前述のように、ＷＨＵＤはアイトラッカを含んでいてもよく、この場合、アイトラッカは使用者の眼の視線方向を判断してもよく、射出瞳選択器は、アイトラッカにより判断された使用者の眼の視線方向に基づいてＮ種類の配置の特定の１つに制御可能に切り替わってもよく、ホログラフィックコンバイナは、光信号のＮ個のインスタンスの少なくとも１つを、使用者の眼の瞳孔を含む使用者の眼の領域へと（例えば、使用者の眼の瞳孔と整列する、又は重複する射出瞳へと）方向転換させてもよい。
【０１０２】
本願のシステム、機器、及び方法によれば、網膜走査プロジェクタのアイボックスは、１つ又は複数の射出瞳の複製によって拡張されてもよい。この方式において、ある射出瞳は、眼の瞳孔の直径と略等しいか、それより小さい所定の大きさ、例えば約４ｍｍ又はそれ以下（例えば約２ｍｍ）を有していてもよく、それによって射出瞳が使用者の（物理的な）瞳孔に衝突した（例えば、例えば、それと整列又は重複した）ときに、画像からのすべての光が眼に入る。しかしながら、使用者が眼を動かすと、射出瞳と使用者の瞳孔との間の整列が失われるかもしれず、投射された画像は使用者の視野から消失するかもしれない。それゆえ、本明細書に記載されている「射出瞳複製によるアイボックスの拡張」方式の中で、複数の射出瞳は使用者の眼に投射され、タイリングされてもよく、それによって、複数の、多くの、ほとんどの、又はすべての眼位置について、少なくとも１つの射出瞳が使用者の眼と整列する。
【０１０３】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、「約」という用語が具体的な値又は数量に関連して使用されることがある。例えば、「約２ｃｍ」以内の高速収束。具体的な文脈により他の解釈が必要な場合を除き、約という用語は一般に、±１５％を意味する。
【０１０４】
本明細書に記載の「射出瞳選択器」は光学機器である。回転可能及び並進可能なＭＥＭＳ型ミラーを含む射出瞳選択器の非限定的な例が図５に示され（及びそれに関連して説明され）ているが、本願のシステム、機器、及び方法は、図５の射出瞳選択器の例示的実施態様に限定されるとは意図されない。本明細書に記載の射出瞳選択器は、何れの数及び／又は配置の光学素子（ダイナミック光学素子及び／又はスタティック光学素子を含む）、例えばミラー、レンズ、回折格子、ビームスプリッタ、プリズム、半鍍銀面、ダイクロイック、誘電体コーティング、及び／又は当業者が本明細書に記載されているように射出瞳を選択するために使用するであろう他のあらゆる光学機器を含んでいてもよい。当業者であれば、本明細書に記載されている射出瞳選択器が具体的な実施の要求事項に応じて、様々な異なる光学機器の何れの１つ又は複数でも、個別に、又は組み合わせて利用してもよいことがわかるであろう。したがって、本願のシステム、機器、及び方法は、光学機器又は光学機器の配置が本明細書に記載されているように射出瞳を選択するすべての実施態様に対して包括的である。
【０１０５】
当業者であれば、本願のシステム、機器、及び方法は、ＳＬＰ以外の１つ又は複数の光源を利用するＷＨＵＤ構成に適用され、又はそれ以外の方法でその中に組み込まれてよいことがわかるであろう。例えば、いくつかの実施態様において、本明細書に記載されているＳＬＰは、他の光源、例えば１つ又は複数の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、１つ又は複数の有機ＬＥＤ（「ＯＬＥＤ」）、１つ又は複数のデジタルライトプロセッサ（「ＤＬＰ」）に置き換えられてもよい。このようなレーザ以外の実施態様は、有利な点として、投射された光信号をコリメートし、合焦させ、及び／又はそれ以外に案内するための追加の光学系を利用してもよい。具体的な文脈によって他の解釈が必要な場合を除き、当業者であれば、本願のシステム、機器、及び方法を通じた「ＳＬＰ」への言及は代表的であり、他の光源（必要に応じて他の光学系と組み合わされる）を本明細書に記載されているＳＬＰと同じ一般的目的にかなうように応用又は適応されてもよいことがわかるであろう。
【０１０６】
当業者であれば、本願のシステム、機器、及び方法は、ホログラフィックコンバイナ以外の１つ又は複数の透明コンバイナを採用するＷＨＵＤ構造に応用し、又はそれ以外に組み込んでもよいことがわかるであろう。例えば、いくつかの実施態様において、本明細書に記載のホログラフィックコンバイナは、実質的に同じ一般的な目的にかなうホログラフィック機器以外のもの、例えばプリズムフィルム、マイクロレンズアレイを担持するフィルム、及び／又は導波構造に置き換えてもよい。このようなホログラフィック以外の実施態様は、追加の光学系を利用してもしなくてもよい。具体的な文脈から他の解釈が必要となる場合を除き、当業者であれば、本願のシステム、機器、及び方法を通じて、「ホログラフィックコンバイナ」への言及は代表的であり、他の透明コンバイナ（必要に応じて他の光学系と組み合わされる）が本明細書に記載のホログラフィックコンバイナと同じ一般的目的にかなうように応用されても、又は応用できるように調整されてもよいことがわかるであろう。
【０１０７】
当業者であれば、本明細書に記載されている射出瞳複製によるアイボックス拡張の各種の実施形態は、非ＷＨＵＤの用途でも利用されてよいことがわかるであろう。例えば、本願のシステム、機器、及び方法は、非ウェアラブルヘッドアップディスプレイにおいて、及び／又はホログラフィックコンバイナが必ずしも透明でなくてもよい、仮想現実ディスプレイを含む他のプロジェクションディスプレイに応用されてもよい。
【０１０８】
両眼用の実施態様（すなわち、表示内容が使用者の両眼に投射される実施態様）においては、使用者の各眼に異なる視野を意図的に投射させることにより、視野全体を増大させてもよい。２つの視野は重複してもよく、それによって両眼が視野の中央で内容を見て、その間に左眼はその視野の左側でより多くの内容を見て、右眼がその視野の右側でより多くの内容を見る。
【０１０９】
複数の射出瞳を利用するいくつかの実施態様において、すべての射出瞳は任意選択により、常に有効な状態であってもよい（時間的分離が可能）。あるいは、アイトラッキングも利用する実施態様では、使用者が見ている場所に対応する（アイトラッキングに基づく）射出瞳だけを有効にしてもよく、その一方で、使用者の視野の外にある１つ又は複数の射出瞳は無効にしてもよい。
【０１１０】
いくつかの実施態様において、プロジェクタの走査範囲は眼が見ている方向における、又は使用中の射出瞳における解像度を増大させるために能動的に変化させることができる。これは、米国仮特許出願第６２／１３４，３４７号明細書に記載されているような、不均一な画像解像度の例である。
【０１１１】
アイボックス拡張は、有利な点として、使用者が広い範囲の方向を見ているときに表示内容が見えるようにする。さらに、アイボックス拡張により、より広い眼配置を持つより多様な使用者が、ＷＨＵＤを通じて表示された内容を十分に見えるようにしてもよい。瞳孔間距離、眼の形状、眼の相対位置、その他等の解剖学的詳細はすべて使用者によって異なる。本明細書に記載されている各種のアイボックス拡張方法を使用して、解剖学的違いを有する様々な使用者に対して、ＷＨＵＤをよりロバストに（及びしたがって、より有用に）できるかもしれない。使用者ごとの身体的なばらつきにはるかによく対応できるようにするために、本明細書に記載されている各種のＷＨＵＤは、使用者が本人の眼に関する１つ又は複数の射出瞳の物理的位置及び／又は整列を制御可能に調整できるような１つ又は複数の機械的構造を含んでいてもよい。このような機械的構造には、１つ又は複数のヒンジ、ダイヤル、屈曲部、さねはぎ又は他のスライド式に連結されたコンポーネント、その他が含まれていてもよい。あるいは、本明細書で教示されている方式により、有利な点として、このような追加の機械的構造を含める必要がなくなり、その結果、そうでない場合に入手可能であるものより小型化、軽量化できる。
【０１１２】
いくつかの実施態様において、１つ又は複数の光ファイバを使って、光信号を本明細書で示された経路のいくつかに沿って案内してもよい。
【０１１３】
本明細書に記載の各種の実施態様は、任意選択により、米国仮特許出願第６２／２８８，９４７号明細書に記載されているアイボックスの劣化を防止するためのシステム、機器、及び方法を利用してもよい。
【０１１４】
本明細書に記載のＷＨＵＤは、使用者の環境からデータを収集するための１つ又は複数のセンサ（例えば、マイクロフォン、カメラ、温度計、コンパス、高度計、及び／又はその他）を含んでいてもよい。例えば、１つ又は複数のカメラを使って、ＷＨＵＤのプロセッサにフィードバックを提供し、ある画像を表示上のどこに表示すべきかに影響を与えてもよい。
【０１１５】
本明細書に記載のＷＨＵＤは、１つ又は複数のオンボード電源（例えば、１つ又は複数のバッテリ）、無線通信送受信のための無線トランシーバ、及び／又はコンピュータへの接続及び／又は１つ又は複数のオンボード電源の充電のためのテザコネクタポートを含んでいてもよい。
【０１１６】
本明細書に記載のＷＨＵＤは、様々な方法のうちの１つ又は複数で、使用者からのコマンドを受け、それに応答してもよく、これにはマイクロフォンを通じた音声コマンド、ボタン、スイッチ、又はタッチセンサ式表面を通じたタッチコマンド、及び／又はジェスチャ検出システムを通じたジェスタャベースのコマンドが含まれ、例えば米国特許出願第１４／１５５，０８７号明細書、米国特許出願第１４／１５５，１０７号明細書、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０５７０２９号明細書、及び／又は米国仮特許出願第６２／２３６，０６０号明細書に記載され、これらすべての全体を参照によって本願に援用する。
【０１１７】
本明細書に記載のＷＨＵＤの各種の実施態様は、米国仮特許出願第６２／１１７，３１６号明細書、米国仮特許出願第６２／１５６，７３６号明細書、及び／又は米国仮特許出願第６２／２４２，８４４号明細書に記載されている技術の何れか又は全部を含んでいてもよい。
【０１１８】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、「通信可能な経路」、「通信可能な連結」等における、及び「通信可能に連結される」等の変化形における「通信可能な」という用語は一般に、情報を伝達及び／又は交換するためのあらゆる工学的配置を指すために使用されている。例示的な通信可能な経路には、導電性経路（例えば、導電性ワイヤ、導電性トレース）、磁気経路（例えば、磁気媒体）、及び／又は光学経路（例えば、光ファイバ）が含まれるがこれらに限定されず、例示的な通信可能な連結には、電気連結、磁気連結、及び／又は光学連結が含まれるがこれらに限定されない。
【０１１９】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、不定詞の動詞形態が頻繁に使用されている。例えば、限定ではないが、「検出すること」、「提供すること」、「送信すること」、「通信すること」、「加工すること」、「送ること」、等が含まれる。具体的な文脈から他の解釈が必要となる場合を除き、このような不定詞の動詞形態は非限定的で包括的な意味において使用されており、すなわち、「少なくとも検出すること」、「少なくとも提供すること」、「少なくとも送信すること」等である。
【０１２０】
図の実施形態に関する上記の説明は、「要約書」に記載されている内容を含め、これらが網羅的である、又は実施形態を開示されている通りの形態に限定すると意図されているのではない。具体的な実施形態及び例は本明細書において、説明的目的のために記載されているが、本開示の主旨と範囲から逸脱することなく、様々な、それと同等の変更を加えることができ、これは当業者であればわかることである。本明細書で提供されている各種の実施形態の教示は、他のポータブル及び／又はウェアラブル電子機器にも応用可能であり、必ずしも、概して上で説明した例示的なウェアラブル電子機器でなくてもよい。
【０１２１】
例えば、上述の詳細な説明は、機器及び／又はプロセスの各種の実施形態を、ブロック図、略図、及び例を通じて記載されている。かかるブロック図、略図、及び例が１つ又は複数の機能及び／又は動作を含むかぎり、当業者であれば、かかるブロック図、フローチャート、又は例に含まれる各機能及び／又は動作を個別に、及び／又はまとめて、各種のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は実質的にあらゆるその組合せにより実施できることがわかるであろう。１つの実施形態において、本願の主旨は、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）を通じて実施されてよい。しかしながら、当業者であれば、本明細書で開示されている実施形態は、全体的又は部分的に、標準的な集積回路において、１つ又は複数のコンピュータにより実行される１つ又は複数のコンピュータプログラムとして（例えば、１つ又は複数のコンピュータシステム上で実行される１つ又は複数のプログラムとして）、１つ又は複数のコントローラ（例えばマイクロコントローラ）により実行される１つ又は複数のプログラムとして、１つ又は複数のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット、グラフィカルプロセシングユニット）により実行される１つ又は複数のプログラムとして、ファームウェアとして、又は実用的にはそれらのあらゆる組合せとして同様に実施でき、回路を設計すること、及び／又はソフトウェア用及び又はファームウェア用のコードを書くことも、本開示の教示を参照すれば当業者にとって十分に可能であろう。
【０１２２】
ロジックがソフトウェアとして実施され、メモリに記憶される場合、ロジック又は情報はあらゆるプロセッサ関連のシステムもしくは方法により、又はそれに関して使用されるあらゆるプロセッサ判読可能媒体に記憶することができる。本開示に関して、メモリはプロセッサ判読可能媒体であり、すなわち、コンピュータ及び／又はプロセッサプログラムを含む、又は記憶する電子、磁気、光、又はその他の物理的機器又は手段である。ロジック及び／又は情報は、命令実行システム、装置、又は機器、例えばコンピュータ援用システム、プロセッサ内蔵システム、又は命令実行システム、装置、又は機器からフェッチし、そのロジック及び／又は情報に関連する命令を実行することのできるその他のシステムにより、又はそれに関連して使用するあらゆるプロセッサ判読可能媒体に具現化できる。
【０１２３】
本明細書に関連して、「非一時的プロセッサ判読可能媒体」とは、命令実行システム、装置、及び／又は機器により、又はそれに関連して使用されるロジック及び／又は情報に関連するプログラムを保存することのできるあらゆる素子とすることができる。プロセッサ判読可能媒体は、例えば、電子、磁気、光、電磁、赤外線、又は半導体システム、装置、又は機器とすることができるが、これらに限定されない。コンピュータ判読可能媒体のより具体的な例（完全に網羅されていないリスト）には、以下が含まれる：ポータブルコンピュータディスケット（磁気、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、セキュアデジタル、又はその他）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、イレーサブルプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリ）、ポータブルコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤＲＯＭ）、デジタルテープ、及びその他の非一時的媒体。
【０１２４】
上述の各種の実施形態を組み合わせて他の実施形態を提供することができる。これらが本明細書中に具体的な教示及び定義と矛盾しないかぎり、本明細書中で言及され、及び／又は出願データシートでＴｈａｌｍｉｃ  Ｌａｂｓ  Ｉｎｃ．が所有するものとして列挙された米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願及び非特許文献はすべて、米国仮特許出願第６２／２１４，６００号明細書、米国仮特許出願第６２／２６８，８９２号明細書、米国仮特許出願第６２／１６７，７６７号明細書、米国仮特許出願第６２／２７１，１３５号明細書、米国仮特許出願第６２／２４５，７９２号明細書、米国仮特許出願第６２／２８１，０４１号明細書、米国仮特許出願第６２／１３４，３４７号明細書、米国仮特許出願第６２／２８８，９４７号明細書、米国特許出願第１４／１５５，０８７号明細書、米国特許出願第１４／１５５，１０７号明細書、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０５７０２９号明細書、米国仮特許出願第６２／２３６，０６０号明細書、米国仮特許出願第６２／１１７，３１６号明細書、米国仮特許出願第６２／１５６，７３６号明細書、及び米国仮特許出願第６２／２４２，８４４号明細書を含め、ただしこれらに限定することなく、その全体を参照によって本願に援用する。実施形態の態様は、必要に応じて、様々な特許、出願、及び文献のシステム、回路、及び概念を利用するように変更して、また別の実施形態を提供することができる。
【０１２５】
上述の詳細な説明を参照して、これら及びその他の変更を実施形態に加えることができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は特許請求項を明細書及び特許請求の範囲の中で開示されている具体的な実施形態に限定すると解釈すべきではなく、かかる請求項に付与されうる均等物の全範囲に沿ってあらゆる考えうる実施形態を含むと解釈すべきである。したがって、特許請求の範囲は開示により限定されない。
【図１】
0006769974.tif 000002
【図２Ａ】
0006769974.tif 000003
【図２Ｂ】
0006769974.tif 000004
【図２Ｃ】
0006769974.tif 000005
【図２Ｄ】
0006769974.tif 000006
【図２Ｅ】
0006769974.tif 000007
【図２Ｆ】
0006769974.tif 000008
【図２Ｇ】
0006769974.tif 000009
【図３】
0006769974.tif 000010
【図４】
0006769974.tif 000011
【図５】
0006769974.tif 000012
【図６】
0006769974.tif 000013
【図７】
0006769974.tif 000014