(57)【要約】  ウェアラブルヘッドアップディスプレイ（「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、及び方法が記載されている。ＷＨＵＤは、レーザ走査式プロジェクタ（「ＳＬＰ」）と、ホログラフィックコンバイナと、それらの間の光路内に位置付けられた光学スプリッタと、を含む。光学スプリッタは、ＳＬＰにより生成された光信号を受け取り、この光信号を、光学スプリッタにおける各光信号の入射点に基づいてＮ個のサブレンジに分割する。光学スプリッタは、Ｎ個のサブレンジの各々に対応する光信号を、実用的には、ＳＬＰに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の各々からホログラフィックコンバイナに向かって方向転換させる。ホログラフィックコンバイナは、光信号を使用者の眼における空間的に分離されたＮ個の射出瞳の各々に収束させる。このようにして、射出瞳の複数のインスタンスが眼の面積にわたって分散され、ＷＨＵＤのアイボックスが拡張される。
2018507442.tif 000002
【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光学スプリッタと、を含み、前記光学スプリッタは、前記レーザ走査式プロジェクタにより生成された光信号を受け取り、各光信号を、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個の仮想位置のうちの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に配置された少なくとも１つの光学素子を含み、Ｎは１より大きい整数であり、光信号が前記光学スプリッタによりそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、前記光信号が前記光学スプリッタにより受け取られる入射点によって決定され、前記ホログラフィックコンバイナは、前記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に位置付けられ、方向付けられた少なくとも１つのホログラムを含むウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記レーザ走査式プロジェクタは、２次元走査レンジθを有し、前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、前記レーザ走査式プロジェクタの前記２次元走査レンジθをＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させるように配置され、
【数１】
2018507442.tif 000018
であり、前記Ｎ個のサブレンジφｉの各々１つは、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つに対応する、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３】
前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、
前記レーザ走査式プロジェクタによる前記２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を受け取り、
前記２次元走査レンジθの前記スイープに対応する前記光信号を、前記光学スプリッタにおける入射点に基づいて前記Ｎ個の２次元サブレンジφｉに分離させ、
前記２次元走査レンジθの前記スイープに対応する前記光信号を、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個の仮想位置の各々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に配置され、前記光学スプリッタにより前記２次元走査レンジθの前記スイープの中の各光信号がそこから方向転換させられる前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記特定の仮想位置は、前記光信号が対応する前記特定の２次元サブレンジφｉにより決定される、請求項２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】
前記レーザ走査式プロジェクタは、第一の次元における走査レンジΩを有し、０°＜Ω＜１８０°であり、前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、前記第一の次元における前記レーザ走査式プロジェクタの前記走査レンジΩを前記第一の次元におけるＸ個のサブレンジωｉに分離させるように配置され、１＜Ｘ≦Ｎ且つ
【数２】
2018507442.tif 000019
であり、前記Ｘ個のサブレンジωｉの各々１つは、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個の仮想位置の異なる１つに対応する、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】
前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、
前記レーザ走査式プロジェクタによる前記第一の次元における前記走査レンジΩのスイープに対応する光信号を受け取り、
前記第一の次元における前記走査レンジΩの前記スイープに対応する前記光信号を、前記光学スプリッタにおける入射点に基づいて前記第一の次元における前記Ｘ個のサブレンジωｉに分離させ、
前記第一の次元における前記走査レンジΩの前記スイープに対応する前記光信号を、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個の仮想位置の少なくともＸ個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に配置され、前記光スプリッタにより前記第一の次元における前記走査レンジΩの前記スイープの中の各光信号がそこから方向転換させられる前記レーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、前記光信号が対応する前記第一の次元における特定のサブレンジωｉにより決定される、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】
前記レーザ走査式プロジェクタは、第二の次元における走査レンジΨを有し、０°＜Ψ＜１８０°であり、前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、前記第二の次元における前記レーザ走査式プロジェクタの前記走査レンジΨを前記第二の次元におけるＹ個のサブレンジβｉに分離させるように配置され、１＜Ｙ≦Ｎ且つ
【数３】
2018507442.tif 000020
であり、前記Ｙ個のサブレンジβｉの各々１つは、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個の仮想位置の異なる１つに対応する、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７】
前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、
前記レーザ走査式プロジェクタによる前記第二の次元における前記走査レンジΨのスイープに対応する光信号を受け取り、
前記第二の次元における前記走査レンジΨの前記スイープに対応する光信号を、前記光学スプリッタにおける入射点に基づいて前記第二の次元における前記Ｙ個のサブレンジβｉに分離させ、
前記第二の次元における前記走査レンジΨの前記スイープに対応する前記光信号を、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個の仮想位置の少なくともＹ個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に配置され、前記光スプリッタにより前記第二の次元における前記走査レンジΨの前記スイープの中の各光信号がそこから方向転換させられる前記レーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、前記光信号が対応する前記第二の次元における特定のサブレンジβｉにより決定される、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９】
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、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、特定の射出瞳は、前記光学スプリッタによってそこから光信号が方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタのための特定の仮想位置により決定される、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１１】
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、前記少なくともＮ個の多重ホログラムの各々１つは、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つに対応する光信号を、前記使用者の前記眼における、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳の各々へと収束させる、請求項１１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、前記光学スプリッタによって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個の仮想位置の特定の１つから方向転換された光信号について、前記少なくとも１つの赤色ホログラムは前記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個の射出瞳の特定の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個の射出瞳の前記特定の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個の射出瞳の前記特定の１つに収束させる、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１３】
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、前記光学スプリッタによって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つから方向転換された前記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各々１つは、前記光学スプリッタによって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つから方向転換された前記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各々１つは、前記光学スプリッタによって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つから方向転換された前記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１２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】
前記レーザ走査式プロジェクタ及び／又は前記光学スプリッタの少なくとも一方は、前記支持構造の上で物理的に移動可能及び／又は回転可能であり、前記レーザ走査式プロジェクタ及び／又は前記光学スプリッタの物理的移動及び／又は回転は、前記Ｎ個の射出瞳のうちの少なくとも１つの位置を前記使用者の前記眼に対して変化させる、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１５】
前記光信号は、少なくとも２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１６】
前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、前記レーザ走査式プロジェクタにより生成されたＮ個の光信号を受け取り、前記Ｎ個の光信号を、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に配置され、前記光学スプリッタにより前記Ｎ個の光信号の各々１つがそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、各光信号が前記光学スプリッタにより受け取られるそれぞれの入射点により決定され、前記ホログラフィックコンバイナは、前記Ｎ個の光信号の各々１つを、前記使用者の前記眼における、又はその付近のそれぞれの射出瞳に収束させるように位置付けられ、向け付けられた少なくとも１つのホログラムを含む、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１７】
前記Ｎ個の光信号は、同じ画像のＮ個の異なるインスタンスを含む、請求項１６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１８】
前記Ｎ個の光信号は、ある画像の同じ画素のＮ個の異なるインスタンスを含む、請求項１６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１９】
前記光学スプリッタは、少なくともＮ個のファセットを有するファセット光学構造を含み、少なくとも１つの各々のファセットは、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つに対応する、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２０】
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、２次元走査レンジθを有す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フラ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光学スプリッタと、を含み、前記光学スプリッタは、
前記レーザ走査式プロジェクタによる２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を受け取り、
前記光信号を、前記光学スプリッタにおける入射点に基づいてＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させ、Ｎは１より大きい整数であり、
【数４】
2018507442.tif 000021
であり、
前記光信号を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に構成された少なくとも１つの光学素子を含み、前記ホログラフィックコンバイナは、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個の射出瞳の各々１つに収束させるように位置付けられ、方向付けられた少なくとも１つのホログラムを含み、光信号が前記ホログラフィックコンバイナにより方向転換される先の特定の射出瞳は、前記光学スプリッタにより前記光信号が分離される特定の２次元サブレンジφｉにより決定されるウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
【請求項２１】
前記レーザ走査式プロジェクタの前記２次元走査レンジθは、第一の次元における走査レンジΩを含み、０°＜Ω≦１８０°であり、前記光学スプリッタの少なくとも１つの素子は、
前記レーザ走査式プロジェクタによる前記第一の次元における前記走査レンジΩの少なくとも１つのスイープに対応する光信号を受け取り、
前記光信号を、前記光学スプリッタにおける入射点に基づいて前記第一の次元におけるＸ個のサブレンジωｉに分離させ、１＜Ｘ≦Ｎ且つ
【数５】
2018507442.tif 000022
であり、
前記光信号を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に構成され、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個の射出瞳の少なくともＸ個の各々１つに収束させるように位置付けられ、方向付けられ、前記ホログラフィックコンバイナにより光信号が方向転換される先の特定の射出瞳は、少なくとも、前記光信号が前記光学スプリッタにより分離される前記第一の次元における前記特定のサブレンジωｉにより決定される、請求項２０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２２】
前記レーザ走査式プロジェクタの前記２次元走査レンジθは、第二の次元における走査レンジΨを含み、０°＜Ψ＜１８０°であり、前記光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、
前記レーザ走査式プロジェクタによる前記第二の次元における前記走査レンジΨの少なくとも１つのスイープに対応する光信号を受け取り、
前記第二の次元における前記走査レンジΨの前記少なくとも１つのスイープに対応する前記光信号を前記光学スプリッタにおける入射点に基づいて前記第二の次元におけるＹ個のサブレンジβｉに分離させ、１＜Ｙ≦Ｎ且つ
【数６】
2018507442.tif 000023
であり、
前記第二の次元における前記走査レンジΨの前記少なくとも１つのスイープに対応する前記光信号を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に配置され、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、前記第二の次元における前記走査レンジΨの前記少なくとも１つのスイープに対応する前記光信号を、前記使用者の前記眼の、又はその付近の前記Ｎ個の射出瞳の異なる１つに収束させるように位置付けられ、方向付けられ、前記ホログラフィックコンバイナにより光信号が方向転換される先の特定の射出瞳は、前記光学スプリッタにより前記光信号が分離される前記第一の次元における特定のサブレンジωｉと前記第二の次元における特定のサブレンジβｉの両方によって決定される、請求項２１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２３】
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がレーザ走査式プロジェクタと、光学スプリッタと、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、を含むような動作方法であって、
前記レーザ走査式プロジェクタによって第一の光信号を生成するステップと、
前記光学スプリッタによって第一の入射点で前記第一の光信号を受け取るステップと、
前記光学スプリッタによって第一の光信号を、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１つ目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であって、Ｎは１より大きい整数であり、前記第一の光信号が前記光学スプリッタによりそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置が、前記光学スプリッタにより前記第一の光信号が受け取られる前記第一の入射点により決定されるステップと、
前記ホログラフィックコンバイナにより前記第一の光信号を前記使用者の前記眼に向けて方向転換させるステップと、を含む方法。
【請求項２４】
前記ホログラフィックコンバイナによって前記第一の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ステップは、前記第一の光信号を前記ホログラフィックコンバイナによって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１つ目に収束させるステップを含み、前記第一の光信号が前記ホログラフィックコンバイナにより収束される先の前記第一の射出瞳は、前記光学スプリッタによってそこから前記第一の光信号が方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置により決定される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
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第一の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１つ目に収束させるステップは、前記第一の光信号を前記ホログラフィックコンバイナの前記Ｎ個の多重ホログラムの１つ目により前記第一の射出瞳に収束させるステップを含み、前記第一の光信号を収束させる前記第一の多重ホログラムは、前記光学スプリッタによってそこから前記第一の光信号が方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置により決定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
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と、緑色レーザダイオードと、青色レーザダイオードと、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第一の光信号は赤色成分、緑色成分、及び青色成分を含み、
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と、少なくとも１つの緑色ホログラムと、少なくとも１つの青色ホログラムと、を含む波長多重ホログラフィックコンバイナを含み、前記ホログラフィックコンバイナの前記Ｎ個の多重ホログラムの１つによって前記第一の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１つ目に収束させるステップは、
前記第一の光信号の赤色成分を前記少なくとも１つの赤色ホログラムによって前記第一の射出瞳に収束させるステップと、
前記第一の光信号の緑色成分を前記少なくとも１つの緑色ホログラムによって前記第一の射出瞳に収束させるステップと、
前記第一の光信号の青色成分を前記少なくとも１つの青色ホログラムによって前記第一の射出瞳に収束させるステップと、
を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
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と、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラムと、少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムと、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、
前記少なくとも１つの赤色ホログラムによって前記第一の光信号の赤色成分を前記第一の射出瞳に収束させるステップは、前記Ｎ個の角度多重赤色ホログラムの１つ目によって前記第一の光信号の前記赤色成分を前記第一の射出瞳に収束させるステップを含み、前記第一の光信号の前記赤色成分を収束させる前記第一の角度多重赤色ホログラムは、前記光学スプリッタによって前記第一の光信号がそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置によって決定され、
前記少なくとも１つの緑色ホログラムによって前記第一の光信号の緑色成分を前記第一の射出瞳に収束させるステップは、前記Ｎ個の角度多重緑色ホログラムの１つ目によって前記第一の光信号の前記緑色成分を前記第一の射出瞳に収束させるステップを含み、前記第一の光信号の前記緑色成分を収束させる前記第一の角度多重緑色ホログラムは、前記光学スプリッタによって前記第一の光信号がそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置によって決定され、
前記少なくとも１つの青色ホログラムによって前記第一の光信号の青色成分を前記第一の射出瞳に収束させるステップは、前記Ｎ個の角度多重青色ホログラムの１つ目によって前記第一の光信号の前記青色成分を前記第一の射出瞳に収束させるステップを含み、前記第一の光信号の前記青色成分を収束させる前記第一の角度多重青色ホログラムは、前記光学スプリッタによって前記第一の光信号がそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置によって決定される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記レーザ走査式プロジェクタによって第二の光信号を生成するステップと、
前記光学スプリッタによって前記第二の光信号を第二の入射点で受け取るステップと、
前記光学スプリッタによって前記第二の光信号を、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２つ目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であって、前記光学スプリッタによってそこから前記第二の光信号が方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第二の仮想位置は、前記光学スプリッタによって前記第二の光信号が受け取られる前記第二の入射点により決定されるステップと、
前記ホログラフィックコンバイナによって、前記第二の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２つ目に収束させるステップと、
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記レーザ走査式プロジェクタは、走査レンジθを有し、
前記光学スプリッタによって第一の入射点で前記第一の光信号を受け取るステップは、前記光学スプリッタにより、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉの１つ目φ１の中に含まれる第一の入射点において前記第一の光信号を受け取るステップを含み、
【数７】
2018507442.tif 000024
であり、
前記光学スプリッタにより前記第一の光信号を、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１つ目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であって、前記光学スプリッタによりそこから前記第一の光信号が方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置が前記光学スプリッタによって前記第一の光信号が受け取られる前記第一の入射点により決定されるステップは、前記光学スプリッタによって前記第一の光信号を、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１つ目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み、前記光学スプリッタにより前記第一の光信号がそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第一の仮想位置は、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記走査レンジθの前記第一のサブレンジφ１により決定され、
前記光学スプリッタにより第二の入射点で前記第二の光信号を受け取るステップは、前記光学スプリッタにより、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記走査レンジθの前記Ｎ個のサブレンジφｉの２つ目φ２に含まれる第二の入射点で前記第二の光信号を受け取るステップを含み、
前記光学スプリッタにより前記第二の光信号を、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２つ目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であって、前記光学スプリッタによりそこから前記第二の光信号が方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第二の仮想位置は、前記光学スプリッタによって前記第二の光信号が受け取られる前記第二の入射点により決定されるステップは、前記光学スプリッタによって前記第二の光信号を、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２つ目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み、前記光学スプリッタにより前記第二の光信号がそこから方向転換される前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記第二の仮想位置は、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記走査レンジθの前記第二のサブレンジφ２により決定される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第一の光信号を前記レーザ走査式プロジェクタにより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ある画像の第一のインスタンスを生成するステップを含み、前記画像の前記第一のインスタンスは少なくとも２つの画素を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記レーザ走査式プロジェクタにより前記第一の光信号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ある画像の第一の画素の第一のインスタンスを生成するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
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がレーザ走査式プロジェクタと、光学スプリッタと、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って光信号を生成するステップであって、前記光信号は前記レーザ走査式プロジェクタに関する２次元走査レンジθのスイープに対応するステップと、
前記光学スプリッタにより、前記レーザ走査式プロジェクタに関する前記２次元走査レンジθの前記スイープに対応する前記光信号を受け取るステップと、
前記光学スプリッタにより前記光信号を、前記光学スプリッタでの入射点に基づいてＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させるステップであって、Ｎは１より大きい整数であり、
【数８】
2018507442.tif 000025
であるステップと、
前記光学スプリッタにより、前記光信号を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各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１つに収束させるステップと、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が収束される先の前記Ｎ個の射出瞳の特定の１つは、前記光学スプリッタにより前記光信号が分離される特定の２次元サブレンジφｉにより決定される方法。
【請求項３３】
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各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１つによって前記Ｎ個の射出瞳の１つに各光信号を収束させるステップを含む、請求項３２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光学スプリッタと、を含み、光学スプリッタは、レーザ走査式プロジェクタにより生成された光信号を受け取り、各光信号を、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個の仮想位置のうちの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に配置された少なくとも１つの光学素子を含み、Ｎは１より大きい整数であり、光信号が光学スプリッタによりそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、光信号が光学スプリッタにより受け取られる入射点によって決定され、ホログラフィックコンバイナは、光信号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。
【０００９】
レーザ走査式プロジェクタは、２次元走査レンジθを有していてもよく、光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、レーザ走査式プロジェクタの２次元走査レンジθをＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させるように配置されてもよく、
【数１】
2018507442.tif 000003
であり、Ｎ個のサブレンジφｉの各々１つは、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つに対応する。光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、レーザ走査式プロジェクタによる２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を受け取り、２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を、光学スプリッタにおける入射点に基づいてＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させ、２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を、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個の仮想位置の各々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に配置されてもよく、光学スプリッタにより２次元走査レンジθのスイープの中の各光信号がそこから方向転換させられるレーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、光信号が対応する特定の２次元サブレンジφｉにより決定される。
【００１０】
レーザ走査式プロジェクタは、第一の次元における走査レンジΩを有していてもよく、０°＜Ω＜１８０°であり、光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、第一の次元におけるレーザ走査式プロジェクタの走査レンジΩを第一の次元におけるＸ個のサブレンジωｉに分離させるように配置されてもよく、１＜Ｘ≦Ｎ且つ
【数２】
2018507442.tif 000004
であり、Ｘ個のサブレンジωｉの各々１つは、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個の仮想位置の異なる１つに対応してもよい。光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、レーザ走査式プロジェクタによる第一の次元における走査レンジΩのスイープに対応する光信号を受け取り、第一の次元における走査レンジΩのスイープに対応する光信号を、光学スプリッタにおける入射点に基づいて第一の次元におけるＸ個のサブレンジωｉに分離させ、第一の次元における走査レンジΩのスイープに対応する光信号を、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個の仮想位置の少なくともＸ個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に配置されてもよく、光スプリッタにより第一の次元における走査レンジΩのスイープの中の各光信号がそこから方向転換させられるレーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、光信号が対応する第一の次元における特定のサブレンジωｉにより決定される。レーザ走査式プロジェクタは、第二の次元における走査レンジΨを有していてもよく、０°＜Ψ＜１８０°であり、光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、第二の次元におけるレーザ走査式プロジェクタの走査レンジΨを第二の次元におけるＹ個のサブレンジβｉに分離させるように配置されてもよく、１＜Ｙ≦Ｎ且つ
【数３】
2018507442.tif 000005
であり、Ｙ個のサブレンジβｉの各々１つは、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個の仮想位置の異なる１つに対応してもよい。光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、レーザ走査式プロジェクタによる第二の次元における走査レンジΨのスイープに対応する光信号を受け取り、第二の次元における走査レンジΨのスイープに対応する光信号を、光学スプリッタにおける入射点に基づいて第二の次元におけるＹ個のサブレンジβｉに分離させ、第二の次元における走査レンジΨのスイープに対応する光信号を、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個の仮想位置の少なくともＹ個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に配置されてもよく、光スプリッタにより第二の次元における走査レンジΨのスイープの中の各光信号がそこから方向転換させられるレーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、光信号が対応する第二の次元における特定のサブレンジβｉにより決定される。
【００１１】
支持構造は、眼鏡フレームの全体的形状と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。
【００１２】
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、光信号を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳の各々１つに収束させてもよく、特定の射出瞳は、光学スプリッタによってそこから光信号が方向転換されるレーザ走査式プロジェクタのための特定の仮想位置により決定される。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、少なくともＮ個の多重ホログラムの各々１つは、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つに対応する光信号を、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、光学スプリッタによって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個の仮想位置の特定の１つから方向転換された光信号について、少なくとも１つの赤色ホログラムはその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個の射出瞳の特定の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その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個の射出瞳の特定の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その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個の射出瞳の特定の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、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、光学スプリッタによって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つから方向転換され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各々１つは、光学スプリッタによって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つから方向転換され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各々１つは、光学スプリッタによって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つから方向転換され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。
【００１３】
レーザ走査式プロジェクタ及び／又は光学スプリッタの少なくとも一方は、支持構造の上で物理的に移動可能及び／又は回転可能であってもよく、レーザ走査式プロジェクタ及び／又は光学スプリッタの物理的移動及び／又は回転は、Ｎ個の射出瞳のうちの少なくとも１つの位置を使用者の眼に対して変化させてもよい。
【００１４】
光信号は、少なくとも２の画素を含む画像を含んでいてもよい。
【００１５】
光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、レーザ走査式プロジェクタにより生成されたＮ個の光信号を受け取り、Ｎ個の光信号を、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に配置されてもよく、光学スプリッタによりＮ個の光信号の各々１つがそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する特定の仮想位置は、各光信号が光学スプリッタにより受け取られるそれぞれの入射点により決定される。ホログラフィックコンバイナは、Ｎ個の光信号の各々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るように位置付けられ、向け付けられた少なくとも１つのホログラムを含んでいてもよい。Ｎ個の光信号は、同じ画像のＮ個の異なるインスタンスを含んでいてもよく、又はＮ個の光信号は、ある画像の同じ画素のＮ個の異なるインスタンスを含んでいてもよい。
【００１６】
光学スプリッタは、少なくともＮ個のファセットを有するファセット光学構造を含んでいてもよい。少なくとも１つの各々のファセットは、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つに対応してもよい。
【００１７】
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、２次元走査レンジθを有す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フラ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光学スプリッタと、を含み、光学スプリッタは、レーザ走査式プロジェクタによる２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を受け取り、この光信号を、光学スプリッタにおける入射点に基づいてＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させ、Ｎは１より大きい整数であり、
【数４】
2018507442.tif 000006
であり、この光信号をホログラフィックコンバイナへと方向転換させるように構成された少なくとも１つの光学素子を含み、ホログラフィックコンバイナは、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つに収束させるように位置付けられ、方向付けられた少なくとも１つのホログラムを含み、光信号がホログラフィックコンバイナにより方向転換される先の特定の射出瞳は、光学スプリッタにより光信号が分離される特定の２次元サブレンジφｉにより決定される、と要約されてもよい。
【００１８】
レーザ走査式プロジェクタの２次元走査レンジθは、第一の次元における走査レンジΩを含んでいてもよく、０°＜Ω＜１８０°であり、光学スプリッタの少なくとも１つの素子はレーザ走査式プロジェクタによる第一の次元における走査レンジΩの少なくとも１つのスイープに対応する光信号を受け取り、この光信号を、光学スプリッタにおける入射点に基づいて第一の次元におけるＸ個のサブレンジωｉに分離させ、１＜Ｘ≦Ｎ且つ
【数５】
2018507442.tif 000007
であり、この光信号をホログラフィックコンバイナへと方向転換させるように構成されていてもよく、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、光信号を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳の少なくともＸ個のそれぞれ１つに収束させるように位置付けられ、方向付けられ、ホログラフィックコンバイナにより光信号が方向転換される先の特定の射出瞳は、少なくとも、その光信号が光学スプリッタにより分離される第一の次元における特定のサブレンジωｉにより決定される。
【００１９】
レーザ走査式プロジェクタの２次元走査レンジθは、第二の次元における走査レンジΨを含んでいてもよく、０°＜Ψ＜１８０°であり、光学スプリッタの少なくとも１つの光学素子は、レーザ走査式プロジェクタによる第二の次元における走査レンジΨの少なくとも１つのスイープに対応する光信号を受け取り、第二の次元における走査レンジΨの少なくとも１つのスイープに対応する光信号を光学スプリッタにおける入射点に基づいて第二の次元におけるＹ個のサブレンジβｉに分離させ、１＜Ｙ≦Ｎ且つ
【数６】
2018507442.tif 000008
であり、第二の次元における走査レンジΨの少なくとも１つのスイープに対応する光信号をホログラフィックコンバイナへと方向転換させるように配置されていてもよく、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、第二の次元における走査レンジΨの少なくとも１つのスイープに対応する光信号を、使用者の眼の、又はその付近のＮ個の射出瞳の異なる１つに収束させるように位置付けられ、方向付けられ、ホログラフィックコンバイナにより光信号が方向転換される先の特定の射出瞳は、光学スプリッタにより光信号が分離される第一の次元における特定のサブレンジωｉと第二の次元における特定のサブレンジβｉの両方によって決定される。
【００２０】
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がレーザ走査式プロジェクタと、光学スプリッタと、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、を含むような動作方法は、レーザ走査式プロジェクタによって第一の光信号を生成するステップと、光学スプリッタによって第一の入射点で第一の光信号を受け取るステップと、光学スプリッタによって第一の光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の１つ目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、Ｎは１より大きい整数であり、第一の光信号が光学スプリッタによりそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置が、光学スプリッタにより第一の光信号が受け取られる第一の入射点により決定されるステップと、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向けて方向転換させるステップと、を含むと要約されてもよい。
【００２１】
ホログラフィックコンバイナによって第一の光信号を使用者の眼に向かって方向転換させるステップは、第一の光信号をホログラフィックコンバイナによって使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳の１つ目に収束させるステップを含んでいてもよく、第一の光信号がホログラフィックコンバイナにより収束される先の第一の射出瞳は、光学スプリッタによってそこから第一の光信号が方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置により決定される。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第一の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１つ目に収束させるステップは、第一の光信号をホログラフィックコンバイナのＮ個の多重ホログラムの１つ目により第一の射出瞳に収束させるステップを含んでいてもよく、第一の光信号を収束させる第一の多重ホログラムは、光学スプリッタによってそこから第一の光信号が方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置により決定される。レーザ走査式プロジェクタは、赤色レーザダイオードと、緑色レーザダイオードと、青色レーザダイオードと、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第一の光信号は赤色成分、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と、少なくとも１つの緑色ホログラムと、少なくとも１つの青色ホログラムと、を含む。この場合、ホログラフィックコンバイナのＮ個の多重ホログラムの１つによって第一の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１つ目に収束させるステップは、第一の光信号の赤色成分を少なくとも１つの赤色ホログラムによって第一の射出瞳に収束させるステップと、第一の光信号の緑色成分を少なくとも１つの緑色ホログラムによって第一の射出瞳に収束させるステップと、第一の光信号の青色成分を少なくとも１つの青色ホログラムによって第一の射出瞳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と、少なくともＮ個の角度多重緑色ホログラムと、少なくともＮ個の角度多重青色ホログラムと、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第一の光信号の赤色成分を第一の射出瞳に収束させるステップは、Ｎ個の角度多重赤色ホログラムの１つ目によって第一の光信号の赤色成分を第一の射出瞳に収束させるステップを含んでいてもよく、第一の光信号の赤色成分を収束させる第一の角度多重赤色ホログラムは、光学スプリッタによって第一の光信号がそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置によって決定され、少なくとも１つの緑色ホログラムによって第一の光信号の緑色成分を第一の射出瞳に収束させるステップは、Ｎ個の角度多重緑色ホログラムの１つ目によって第一の光信号の緑色成分を第一の射出瞳に収束させるステップを含んでいてもよく、第一の光信号の緑色成分を収束させる第一の角度多重緑色ホログラムは、光学スプリッタによって第一の光信号がそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置によって決定され、少なくとも１つの青色ホログラムによって第一の光信号の青色成分を第一の射出瞳に収束させるステップは、Ｎ個の角度多重青色ホログラムの１つ目によって第一の光信号の青色成分を第一の射出瞳に収束させるステップを含んでいてもよく、第一の光信号の青色成分を収束させる第一の角度多重青色ホログラムは、光学スプリッタによって第一の光信号がそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置によって決定される。
【００２２】
この方法は、レーザ走査式プロジェクタによって第二の光信号を生成するステップと、光学スプリッタによって第二の光信号を第二の入射点で受け取るステップと、光学スプリッタによって第二の光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の２つ目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、光学スプリッタによってそこから第二の光信号が方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第二の仮想位置は、光学スプリッタによって第二の光信号が受け取られる第二の入射点により決定されるステップと、ホログラフィックコンバイナによって、第二の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２つ目に収束させるステップと、をさらに含んでいてもよい。レーザ走査式プロジェクタは、走査レンジθを有していてもよい。光学スプリッタによって第一の入射点で第一の光信号を受け取るステップは、光学スプリッタにより、レーザ走査式プロジェクタに関する走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉの１つ目φ１の中に含まれる第一の入射点において第一の光信号を受け取るステップを含んでいてもよく、
【数７】
2018507442.tif 000009
である。光学スプリッタ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空間的に分離されたＮ個の仮想位置の１つ目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、光学スプリッタによりそこから第一の光信号が方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置が光学スプリッタによって第一の光信号が受け取られる第一の入射点により決定されるステップは、光学スプリッタによって第一の光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の１つ目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く、光学スプリッタにより第一の光信号がそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第一の仮想位置は、レーザ走査式プロジェクタに関する走査レンジθの第一のサブレンジφ１により決定される。光学スプリッタにより第二の入射点で第二の光信号を受け取るステップは、光学スプリッタにより、レーザ走査式プロジェクタに関する走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉの２つ目φ２に含まれる第二の入射点で第二の光信号を受け取るステップを含んでいてもよい。光学スプリッタ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空間的に分離されたＮ個の仮想位置の２つ目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、光学スプリッタによりそこから第二の光信号が方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第二の仮想位置は、光学スプリッタによって第二の光信号が受け取られる第二の入射点により決定されるステップは、光学スプリッタによって第二の光信号を、実用的には、レーザ走査式プロジェクタに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の２つ目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く、光学スプリッタにより第二の光信号がそこから方向転換されるレーザ走査式プロジェクタに関する第二の仮想位置は、レーザ走査式プロジェクタに関する走査レンジθの第二のサブレンジφ２により決定される。
【００２３】
第一の光信号をレーザ走査式プロジェクタにより生成するステップは、レーザ走査式プロジェクタによりある画像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、画像の第一のインスタンスは少なくとも２つの画素を含む。
【００２４】
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ある画像の第一の画素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い。
【００２５】
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がレーザ走査式プロジェクタと、光学スプリッタと、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って光信号を生成するステップであって、光信号はレーザ走査式プロジェクタに関する２次元走査レンジθのスイープに対応するステップと、光学スプリッタにより、レーザ走査式プロジェクタに関する２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を受け取るステップと、光学スプリッタにより光信号を、光学スプリッタでの入射点に基づいてＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させるステップであって、Ｎは１より大きい整数であり、
【数８】
2018507442.tif 000010
であるステップと、光学スプリッタにより、光信号を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各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１つに収束させるステップと、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が収束される先のＮ個の射出瞳の特定の１つは、光学スプリッタにより光信号が分離される特定の２次元サブレンジφｉにより決定されると要約されてもよい。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各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１つによってＮ個の射出瞳の１つに各光信号を収束させるステップを含んでいてもよい。
【００２６】
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】
【００２７】
【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】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、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を目的とした動作中の光学スプリッタを示す。
【図２Ｂ】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、本願のシステム、機器、及び方法による、レーザ走査式プロジェクタによる走査レンジθの第一のサブレンジφ１のスイープ（例えば、走査レンジθの部分的スイープ）と、それに対応する、光学スプリッタによる第一の仮想位置からの光信号の方向転換を示す。
【図２Ｃ】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、本願のシステム、機器、及び方法による、レーザ走査式プロジェクタによる走査レンジθの第二のサブレンジφ２のスイープ（例えば、走査レンジθの部分的スイープ）と、それに対応する、光学スプリッタによる第二の仮想位置からの光信号の方向転換を示す。
【図２Ｄ】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、本願のシステム、機器、及び方法による、レーザ走査式プロジェクタによる走査レンジθの第三のサブレンジφ３のスイープ（例えば、走査レンジθの部分的スイープ）と、それに対応する、光学スプリッタによる第三の仮想位置からの光信号の方向転換を示す。
【図２Ｅ】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、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の複製と、同じ表示内容のそれぞれのインスタンスを相互に空間的に平行にそれぞれの射出瞳へと投射させることによるアイボックスの拡張を示す。
【図３】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４】本願のシステム、機器、及び方法による、レーザ走査式プロジェクタの走査レンジθを３つのサブレンジφ１、φ２、及びφ３に分離させる、一例としての光学スプリッタの概略図である。
【図５】本願のシステム、機器、及び方法による、レーザ走査式プロジェクタの２次元走査レンジθを４つの２次元サブレンジφ１、φ２、φ３、及びφ４に分離させる、一例としての光学スプリッタの概略図である。
【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】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、射出瞳の反復又は連続的な射出瞳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。
【００３６】
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、及び光学スプリッタ１５０が含まれる。ＳＬＰ１２０と光学スプリッタ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と光学スプリッタ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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
光学スプリッタ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。光学スプリッタ１５０は少なくとも１つの光学素子（例えば、少なくとも１つのレンズ、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つの構成、組合せ、及び／又は配置）を含み、これはＳＬＰ１２０により生成され、出力された光信号を受け取り、このような光信号の各々を、実用的には、ＳＬＰ１２０に関する空間的に分離された複数（例えばＮ個であり、Ｎは１より大きい整数である）の「仮想位置」の１つ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に配置される。有利な点として、光学スプリッタ１５０はスタティック且つパッシブなコンポーネントであり、これは、電力消費も他の移動部品も必要とせずに（その中又はその上の第一の入射点において）ＳＬＰ１２０により生成された第一の光信号を受け取り、第一の光信号を、（遡る間に光学スプリッタ１５０が無視されれば）ＳＬＰ１２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の１つまで遡る光路に沿ってホログラフィックコンバイナ１３０へと送り／方向転換させる。光学スプリッタ１５０によって第一の光信号がそこから方向転換されるＳＬＰ１２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の特定の１つは、第一の光信号が光学スプリッタ１５０によって受け取られる第一の入射点により決定される。換言すれば、ホログラフィックコンバイナ１３０から見れば、光学スプリッタ１５０により、ＳＬＰ１２０により生成された少なくともいくつかの光信号は、ＳＬＰ１２０の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」から発せられている（すなわち、「実用的には」、発せられている）ように見える。
【００４１】
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。
【００４２】
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光学スプリッタ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、光学スプリッタ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。
【００４３】
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、ある集合の光信号２７０を生成する（例えば、投射する）ように示されている。光信号２７０は、ＳＬＰ２２０による走査レンジ（例えば、２次元走査レンジであり、図２Ａの図では１つの次元しか見えていない）θの第一のスイープに対応し、まとめて、例えばＳＬＰ２２０による第一の画像、又はビデオの第一のフレーム、又は概して表示内容の第一のフレームのＷＨＵＤ２００のための投射を表していてもよい。
【００４４】
光学スプリッタ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、それによって光学スプリッタ２５０はＳＬＰ２２０からホログラフィックコンバイナ２３０までの途中で光信号２７０を遮る（例えば、受け取る）。前述のように、光学スプリッタ２５０は少なくとも１つの光学素子（例えば、少なくとも１つのレンズ、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つの構成、組合せ、及び／又は配置）を含み、これは光信号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２６１、２６２、及び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に配置される。特に、光学スプリッタ２５０は、光信号２７０をＮ個のグループ、集合、範囲、又は「サブレンジ」に分離、分裂、分岐、分散、又は概して「分割」して、光信号２７０の各サブレンジを、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２６１、２６２、及び２６３のそれぞれ１つから発せられている光路のそれぞれの範囲（又はサブレンジ）に沿って方向転換させる。
【００４５】
動作中、ＳＬＰ２２０の走査ミラー２２２は、変調された光信号２７０をある方向及び／又は角度範囲（又は範囲の組合せ）を投射、案内し、方向付け、又は概して「スイープ」することにより、表示画像を画定する。図２Ａでは、簡潔にするために１つの走査ミラー２２２だけが示されているが、代替的実施態様では２つ又はそれ以上の走査ミラーの配置を利用してもよい。ＳＬＰ２２０（例えば、ＳＬＰ２２０の少なくとも１つの走査ミラー２２２）が光信号２７０を投射するのに動作できる、利用可能な方向及び／又は角度の範囲全体は、本明細書において概して「走査レンジ」と呼び、図２Ａにおいて記号θで示す。本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、記号θは、ＳＬＰ（例えば、ＳＬＰ２２０）の走査レンジ（例えば、２次元走査レンジ）を表すために使用され、ＳＬＰが通常の使用中に光信号を出力するように動作可能な、すべての利用可能な方向及び／又は角度を含む。ＳＬＰにより投射される具体的な表示内容に応じて（例えば、レーザモジュール２２１の具体的な変調パターンに応じて）、走査レンジθの中の何れの特定の方向及び／又は角度が何れの特定の時点での何れの特定の光信号（例えば、赤色光信号、緑色光信号、青色光信号、そのあらゆる組合せ、又は光信号が全くないこと）に対応してもよい。ＳＬＰ２２０の走査レンジθの１つの「スイープ」で、１つの投射画像、又は投射ビデオもしくはアニメーションの１つのフレーム、又は概して表示内容の１フレームが生成され、表示内容の構成はそのスイープ中のレーザモジュール２２１の変調パターンに依存する。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できるラスタスキャン全体の外周を包含する。これは例えば、２つの直交する次元において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うちのそれぞれ一方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使用するＳＬＰにより実現されてもよい。
【００４６】
ＳＬＰの２次元走査レンジθは、ＳＬＰが通常の使用中に出力するように動作可能な第一の次元（例えば水平次元）における光信号のすべての利用可能な方向及び／又は角度に対応する第一の次元における走査レンジΩと、ＳＬＰが通常の使用中に出力するように動作可能な第二の次元（例えば、垂直次元）における光信号のすべての利用可能な方向及び／又は角度に対応する第二の次元における走査レンジΨに分割されてもよい。一般に、０°＜Ω＜１８０°及び０°＜Ψ＜１８０°であるが、現実に、ΩとΨは各々、より狭い範囲内、例えば１０°＜Ω＜６０°、及び１０°＜Ψ＜６０°であってもよい。Ω及びΨの相対値は、ＷＨＵＤのアスペクト比に影響を与える。換言すれば、２次元走査レンジθは、第一の１次元成分Ωと第二の（例えば、直交する）１次元成分Ψから、θ＝Ω×Ψのように構成されてもよい。一般に、ＳＬＰによる１つの次元における走査レンジの１つの「スイープ」は、その走査レンジに関連する次元における光信号のすべての利用可能な方向／角度に対応するすべての向き又は構成を通じて移動するＳＬＰの走査ミラーの１つのインスタンスを指す。したがって、ＳＬＰによる第一の次元における走査レンジΩのスイープは、その第一の次元における光信号について利用可能なすべての方向／角度に対応するすべての向き又は構成を通じたスイープ（例えば、ＳＬＰの少なくとも１つの走査ミラーによる）に対応し、したがって、ＳＬＰによる第二の次元における走査レンジΨのスイープは、その第二の次元における光信号について利用可能なすべての方向／角度に対応するすべての向き又は構成を通じたスイープ（例えば、ＳＬＰの少なくとも１つの走査ミラーによる）に対応する。しかしながら、２次元走査レンジΨのスイープには、それぞれ第一及び第二の次元の各々における走査レンジΩ及びΨの複数のスイープが含まれていてもよい。ＳＬＰの一般的動作モードは、第二の次元（例えば、垂直次元）における走査レンジΨのスイープに沿った個別のステップ又は位置において、第一の次元（例えば、水平次元）における走査レンジΩのそれぞれのスイープを実行することである。光信号が実際に何れかの方向／角度で投射されるか否かは、その時点で投射される特定の表示内容の変調パターンに依存する。
【００４７】
図２Ａに戻ると、光学スプリッタ２５０は少なくとも１つの光学素子を含み、これは、ＳＬＰ２２０による走査レンジθのスイープに対応する光信号２７０を受け取り、この光信号を、光学スプリッタ２５０における各々の光信号２７０の入射点に基づいてＮ個のサブレンジφｉに分離させ、
【数９】
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であり、この光信号を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３の各々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に配置される。Ｎ個のサブレンジφｉの各々は、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３のそれぞれ１つに対応してもよい。走査レンジθのスイープにおける各光信号２７０が光学スプリッタ２５０によりそこから方向転換されるＳＬＰ２２０に関するＮ個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３の特定の１つは、光信号２７０が対応するＮ個のサブレンジφｉの特定の１つにより決定される。図の例を見ると、Ｎ＝３のサブレンジ（例えば、それぞれφ１、φ２、及びφ３であるが、複雑さを軽減するために、個別には引出し線で示されていない）であり、各サブレンジはそれぞれの集合の光信号２７１、２７２、及び２７３を含み、これらが合同で光信号２７０を構成する。すなわち、光学スプリッタ２５０は光信号２７０を、光信号２７１（破線で示される）を含む第一のサブレンジφ１と、光信号２７２（実線で示される）を含む第二のサブレンジφ２と、光信号２７３（点線で示される）を含む第三のサブレンジφ３に分割し、又は分離させる。光学スプリッタ２５０は光信号を、第一の光信号２７１が実用的には、第一の仮想位置２６１から発せられ、第二の光信号２７２が実用的には、第二の仮想位置２６２から発せられ、第三の光信号２７３が実用的には、第三の仮想位置２６３から発せられるように方向転換させる。第一の光信号２７１、第二の光信号２７２、及び第三の光信号２７３のそれぞれ１つに対応するＮ＝３個のサブレンジφ１、φ２、及びφ３の連続する個々の１つは、それぞれ図２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄに示されている。
【００４８】
ＳＬＰ２２０に関するＮ＝３個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３の各々は、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に関する仮想位置２６１、２６２、及び２６３（それぞれ、第一の光信号２７１、第二の光信号２７２、及び第三の光信号２７３に対応する）の各々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との間の光路と異なる。例えば、光信号２７１の光路は光信号２７２の光路と異なり、光信号２７３の光路は光信号２７１と光信号２７２の両方の光路と異なる。有利な点として、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝３個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３の各々は、ＳＬＰ２２０のそれぞれの位置及び向きに対応していてもよい。換言すれば、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝３個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３の残りのそれぞれに関して、仮想位置２６１、２６２、及び２６３の各々１つは、ＳＬＰ２２０のそれぞれの変位と回転に対応していてもよい。これは、当業者には明白であるとおり、図２ＡのＳＬＰ２２０に関するＮ＝３個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３の各々を接続する線が曲線になるＷＨＵＤ２００に当てはまる。
【００４９】
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、これは光学スプリッタ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／又は一般に位置付け、方向付けられる）。図の実施態様において、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、光信号２７１、２７２、及び２７３のそれぞれ１つを眼２９０における、又はその付近のＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つに収束させる。ホログラフィックコンバイナ２３０により光信号が収束される先の特定の射出瞳２８１、２８２、及び２８３は、光学スプリッタ２５０によって光信号がそこから方向転換されるＳＬＰ２２０に関する特定の仮想位置２６１、２６２、及び２６３に依存する（例えば、それによって決定される）。それゆえ、光学スプリッタ２５０は光信号２７０をＮ＝３個の群（光信号２７１、２７２、及び２７３）又はサブレンジ（φ１、φ２、及びφ３）に分割し、各群又はサブレンジをホログラフィックコンバイナ２３０へと、各群又はサブレンジがホログラフィックコンバイナ２３０によって眼２９０における空間的に分離されたＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つに収束される方法で（例えば、実用的には、このよう仮想位置から）方向転換させる。ＷＨＵＤ２００のアイボックス２８０の全体は、空間的に分離された３つの射出瞳２８１、２８２、及び２８３のすべてを包含する。光学スプリッタ２５０が存在しないと、ＷＨＵＤ２００のアイボックス２８０の全体は、１つの射出瞳（例えば、２８２）から構成されることになる。光学スプリッタ２５０は、ＳＬＰ２２０の走査レンジθをＮ＝３個のサブレンジφｉに細分（すなわち「分割」）し、それに対応して、眼２９０における、より大きい空間面積にわたり１つの射出瞳（例えば、２８２）をＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３として複製し、又は反復させることにより、ＷＨＵＤ２００のアイボックス２８０を拡張する。後でさらに詳しく説明するように、各射出瞳２８１、２８２、及び２８３において同じ表示内容を複製するために、ＳＬＰ２２０は走査レンジθのスイープの中で名目上同じ表示内容をＮ回再変調してもよく（例えば、名目上同じ変調パターンのＮ個のインスタンスとして反復される）、それぞれの変調（例えば、Ｎ個のインスタンスの各々１つ）は、走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉのそれぞれ１つに対応する。Ｎ＝３個のサブレンジφ１、φ２、及びφ３とＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３は、図２Ａにおいて、説明的な例として使用されているにすぎない。当業者であれば、代替的実施態様において、Ｎは１より大きい他の何れの整数、例えばＮ＝２、４、５、６等であってもよいことがわかるであろう。
【００５０】
一般に、ＳＬＰ２２０による走査レンジθのスイープは、Ｎ個より多い（例えば、何十倍、何百倍、何千倍、又はそれ以上のように大幅に多い）光信号を含んでいてもよい。このようなスイープでは、光学スプリッタ２５０の少なくとも１つの光学素子は、ＳＬＰ２２０により生成される少なくともＮ個の光信号を受け取って、少なくともＮ個の光信号を、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に配置されてもよい。この場合、Ｎ個の光信号の各々１つは、走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉのそれぞれ１つの中にある。すなわち、Ｎ個の光信号の１つ目はＮ個のサブレンジの１つ目φ１（例えば、光信号２７１の１つ）の中にあり、光学スプリッタ２５０により、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１から発せられるように方向転換され、Ｎ個の光信号の２つ目はＮ個のサブレンジの２つ目φ２（例えば、光信号２７２の１つ）の中にあり、光学スプリッタ２５０により、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２から発せられるように方向転換され、Ｎ個の光信号のうちの３つ目は、Ｎ個のサブレンジの３つ目φ３（例えば、光信号２７３の１つ）の中にあり、光学スプリッタ２５０により、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３から発せられるように方向転換され、具体的な実施態様に応じて（例えば、Ｎ個すべて）これが繰り返される。光学スプリッタ２５０によりＮ個の信号の各々１つがそこから方向転換されるＳＬＰ２２０に関する特定の仮想位置２６１、２６２、及び２６３は、光学スプリッタ２５０により各光信号が受け取られた特定の入射点に依存する（例えば、それによって決定される）。ホログラフィックコンバイナ２３０は、光学スプリッタ２５０からＮ個の光信号を受け取り、Ｎ個の光信号の各々１つを眼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、及び２８３に収束させる。この例において、Ｎ個の信号には、例えば同じ画像のＮ個の異なるインスタンス（すなわち、少なくとも２つの画素を含む同じ画像のＮ個の反復又は複製されるインスタンス）を含んでいてもよく、又はＮ個の光信号は例えば、ある画像の同じ画素のＮ個の異なるインスタンス（例えば、同じ画像の中の同じ画素のＮ個の反復又は複製されるインスタンス）を含んでいてもよい。
【００５１】
図２Ａは、ＳＬＰ２２０による走査レンジ（例えば、２次元走査レンジであり、図２Ａでは１つの次元だけが見える）θのスイープの説明的な例を示している。前述のように、図２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄはそれぞれ、図２ＡのＳＬＰ２２０の走査レンジθのスイープを構成するＮ＝３個のサブレンジφ１、φ２、及びφ３の連続する１つずつを示している。
【００５２】
図２Ｂは、図２Ａ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による走査レンジθの第一のサブレンジφ１のスイープ（例えば、走査レンジθの部分的スイープ）と、それに対応する、光学スプリッタ２５０による第一の仮想位置２６１からの光信号２７１の方向転換を示している。図の例において、第一のサブレンジφ１は走査レンジθの最初の３分の１にわたってＳＬＰ２２０により生成された光信号２７１（図２Ｂ及び図２Ａの両方において破線で示される）に対応しており、したがって、φ１＝θ／３である。第一のサブレンジφ１の光信号２７１の方向及び／又は角度の範囲について、光学スプリッタ２５０は、第一の入射点範囲内の各種の入射点で光信号２７１を受け取る。少なくとも一部に、第一の入射点範囲内の入射点の位置／場所に基づいて、光学スプリッタ２５０は光信号２７１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。ホログラフィックコンバイナ２３０は、光学スプリッタ２５０から第一のサブレンジφ１の中の光信号２７１を受け取り、光信号２７１を眼２９０における、又はその付近の第一の射出瞳２８１に収束させる。
【００５３】
図２Ｃは、図２Ａ及び図２Ｂ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による走査レンジθの第二のサブレンジφ２のスイープ（例えば、走査レンジθの部分的スイープ）と、それに対応する、光学スプリッタ２５０による第二の仮想位置２６２からの光信号２７２の方向転換を示している。図の例において、第二のサブレンジφ２は走査レンジθの２つ目の３分の１にわたってＳＬＰ２２０により生成された光信号２７２（図２Ｃ及び図２Ａの両方において実線で示される）に対応しており、したがって、φ２＝θ／３である。第二のサブレンジφ２の光信号２７２の方向及び／又は角度の範囲について、光学スプリッタ２５０は、第二の入射点範囲内の各種の入射点で光信号２７２を受け取る。少なくとも一部に、第二の入射点範囲内の入射点の位置／場所に基づいて、光学スプリッタ２５０は光信号２７２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。ホログラフィックコンバイナ２３０は、光学スプリッタ２５０から第二のサブレンジφ２の中の光信号２７２を受け取り、光信号２７２を眼２９０における、又はその付近の第二の射出瞳２８２に収束させる。第二の仮想位置２６２は第一の仮想位置２６１から空間的に離れているため、第二の射出瞳２８２は、眼２９０における、又はその付近の第一の射出瞳２８１から空間的に分離されている。
【００５４】
図２Ｄは、図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃ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による走査レンジθの第三のサブレンジφ３のスイープ（例えば、走査レンジθの部分的スイープ）と、それに対応する、光学スプリッタ２５０による第三の仮想位置２６３からの光信号２７３の方向転換を示している。図の例において、第三のサブレンジφ３は走査レンジθの３つ目の３分の１にわたってＳＬＰ２２０により生成された光信号２７３（図２Ｄ及び図２Ａの両方において点線で示される）に対応しており、したがって、φ３＝θ／３である。第三のサブレンジφ３の光信号２７３の方向及び／又は角度の範囲について、光学スプリッタ２５０は、第三の入射点範囲内の各種の入射点で光信号２７３を受け取る。少なくとも一部に、第三の入射点範囲内の入射点の位置／場所に基づいて、光学スプリッタ２５０は光信号２７３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。ホログラフィックコンバイナ２３０は、光学スプリッタ２５０から第三のサブレンジφ３の中の光信号２７３を受け取り、光信号２７３を眼２９０における、又はその付近の第三の射出瞳２８３に収束させる。第三の仮想位置２６３は第一の仮想位置２６１及び第二の仮想位置２６２の両方から空間的に離れているため、第三の射出瞳２８３は、眼２９０における、又はその付近の第一の射出瞳２８１及び第二の射出瞳２８２の両方から空間的に分離されている。
【００５５】
本明細書及び付属の特許請求の範囲の全体を通じて、光学スプリッタにおける１つ又は複数の光信号の「入射点」にしばしば言及される。具体的な文脈により別の解釈が必要な場合を除き、光学スプリッタにおける「入射点」とは一般に、光信号が光学スプリッタに衝突し、及び／又はそれと最初に相互作用し、及び／又はそれによって最初に影響を受ける光学スプリッタ上の（例えば、その外面の）、又はその中の（例えば、その内側空間内の）位置又は場所を指す。例えば、本明細書に記載されている光学スプリッタは、１つ又は複数の光学素子、例えば光学素子の配置を含んでいてもよく、光学スプリッタにおける光信号の「入射点」とは、光信号が光学素子の配置の中のある光学素子に最初に衝突する位置又は場所（例えば、空間的「点」）を指してもよい。「点」という用語は、この文脈において、特定の空間位置及び／又は場所を有する一般的な領域を指すように大まかに使用されており、入射点における光信号のスポットサイズとスポット形状に応じて、いくつかの寸法的属性（例えば、有限の長さ、面積、又は体積）を含んでいてもよい。換言すれば、この文脈における「点」という用語は、空間内の寸法を持たない点という数学的観念に限定されないことが意図される。
【００５６】
図２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄに示される例において、サブレンジφ１、φ２、及びφ３の各々は、走査レンジθのそれぞれの等しい部分（例えば、３分の１ずつ）に対応する。光学スプリッタ２５０は、ＳＬＰ２２０による走査レンジθのスイープからの光信号２７０をＮ＝３個の等しい大きさのサブレンジに分離させ、又は「分割」し、すなわち、光信号２７１（図２Ｂ）は第一のサブレンジφ１＝θ／３に対応し、光信号２７２（図２Ｃ）は第二のサブレンジφ２＝θ／３に対応し、光信号２７３（図２Ｄ）は第三のサブレンジφ３＝θ／３に対応する。すなわち、走査レンジθの第一のサブレンジφ１＝θ／３の中でＳＬＰ２２０により投射される光信号２７１のすべての方向及び／又は角度に対応する光学スプリッタ２５０における第一の入射点範囲について、光学スプリッタ２５０の少なくとも１つの光学素子は、光信号２７１を受け取り、（それ自体で、又は他の光学素子と共に）光信号２７１を、実用的には、ＳＬＰ２２０の第一の仮想位置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、走査レンジθの第二のサブレンジφ２＝θ／３の中でＳＬＰ２２０により投射される光信号２７２のすべての方向及び／又は角度に対応する光学スプリッタ２５０における第二の入射点範囲について、光学スプリッタ２５０の少なくとも１つの光学素子は、光信号２７２を受け取り、（それ自体で、又は他の光学素子と共に）光信号２７２を、実用的には、ＳＬＰ２２０の第二の仮想位置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、走査レンジθの第三のサブレンジφ３＝θ／３の中でＳＬＰ２２０により投射される光信号２７３のすべての方向及び／又は角度に対応する光学スプリッタ２５０における第三の入射点範囲について、光学スプリッタ２５０の少なくとも１つの光学素子は、光信号２７３を受け取り、（それ自体で、又は他の光学素子と共に）光信号２７３を、実用的には、ＳＬＰ２２０の第三の仮想位置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。ＷＨＵＤ２００のＮ＝３個のサブレンジφ１、φ２、及びφ３の各々は、説明の目的でのみ、走査レンジθのそれぞれの等しい部分（例えば、３分の１ずつ）に対応している。当業者であれば、光学スプリッタの代替的実施態様（及び／又は光学スプリッタを利用するＷＨＵＤの代替的実施態様）は何れの数のＮ個のサブレンジφｉを含んでいてもよく、サブレンジφｉは等しい大きさであってもそうでなくてもよいことが分かるであろう。少なくとも２つのサブレンジφｉは同じ大きさであってもよく、及び／又は少なくとも２つのサブレンジφｉは異なるそれぞれの大きさであってもよい。例えば、希望に応じて、Ｎ＝３の光学スプリッタは、光信号をφ１＝θ／６、φ２＝２（θ／３）、及びφ３＝θ／６の３つのサブレンジφ１、φ２、及びφ３に分割してもよい。
【００５７】
前述のように、各サブレンジφｉにわたり、ＳＬＰ２２０は光信号の名目上同じパターン又は配置を再変調してもよい。以下にその例を説明する。
【００５８】
ＳＬＰ２２０による走査レンジθのスイープについて、ＳＬＰ２２０は光信号２７０を生成してもよい。光信号２７０は、第一の光信号２７１、第二の光信号２７２、及び第三の光信号２７３を含んでいてもよい。
【００５９】
走査レンジθの第一のサブレンジφ１にわたり、ＳＬＰ２２０は第一の光信号２７１を生成してもよく、第一の光信号２７１は、第一の画像又はある画像の第一の部分に対応する第一の画素集合を表すか、具現化してもよい。第一の光信号２７１は、光学スプリッタ２５０により、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第一の仮想位置２６１から発せられているように遡る光路に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換される。ホログラフィックコンバイナ２３０は、第一の光信号２７１を受け取り、第一の光信号２７１を眼２９０における第一の射出瞳２８１に収束させる。
【００６０】
走査レンジθの第二のサブレンジφ２にわたり、ＳＬＰ２２０は第二の光信号２７２を生成してもよく、第二の光信号２７２は、名目上第一の光信号２７１と同じ第一の画素集合及び同じ第一の画像又はある画像の中の同じ第一の部分に対応する第ニの光信号２７２を表すか、具現化してもよい。第二の光信号２７２は、光学スプリッタ２５０により、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第二の仮想位置２６２から発せられているように遡る光路に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換される。ホログラフィックコンバイナ２３０は、第二の光信号２７２を受け取り、第二の光信号２７２を眼２９０における第二の射出瞳２８２に収束させる。第一の光信号２７１と第二の光信号２７２は、名目上同じ表示内容を表し、又は具現化するため、第一の射出瞳２８１と第二の射出瞳２８２は各々、同じ表示内容のそれぞれのインスタンス（例えば、それぞれの複製又は反復されたインスタンス）を眼２９０における、又はその付近の異なるそれぞれの位置へと提供する。このようにして、眼２９０は、第一の射出瞳２８１及び／又は第二の射出瞳２８２のうちのどちらの少なくとも１つが眼２９０の視線方向（例えば、瞳孔位置）と整列するかに関係なく、同じ内容を見ることができる。１つの場所に１つの射出瞳を含むのではなく、ＷＨＵＤ２００のアイボックス２８０は、空間的に分離された第一及び第二の射出瞳２８１及び２８２を含むように拡張される。
【００６１】
走査レンジθの第三のサブレンジφ３にわたり、ＳＬＰ２２０は第三の光信号２７３を生成してもよく、第三の光信号２７３は、名目上第一の光信号２７１と同じ第一の画像又はある画像の中の同じ第一の部分に対応する、同じ第一の画素集合を表すか、具現化してもよい。第三の光信号２７３は光学スプリッタ２５０により、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する第三の仮想位置２６３から発せられているように遡る光路に沿ってホログラフィックコンバイナ２３０へと方向転換される。ホログラフィックコンバイナ２３０は、第三の光信号２７３を受け取り、第三の光信号２７３を眼２９０における第三の射出瞳２８３に収束させる。第三の光信号２７３は、名目上第一の光信号２７１及び第二の光信号２７２と同じ表示内容を表し、又は具現化するため、第三の射出瞳２８３は、第一の射出瞳２８１及び第二の射出瞳２８２により提供されるものと同じ表示内容の別のインスタンス（例えば、複製又は反復された別のインスタンス）を眼２９０における、又はその付近の別の位置へと提供する。このようにして、眼２９０は、第一の射出瞳２８１、第二の射出瞳２８２、及び／又は第三の射出瞳２８３のうちのどの少なくとも１つが眼２９０の視線方向（例えば、瞳孔位置）と整列するかに関係なく、同じ内容を見ることができる。ＷＨＵＤ２００のアイボックス２８０は、空間的に分離された第一、第二、及び第三の射出瞳２８１、２８２、及び２８３を含むように拡張される。前述のように、アイボックス２８０を、ＷＨＵＤ２００の３つの射出瞳２８１、２８２、及び２８３を含むように拡張することは、説明を目的として使用されているにすぎない。本願のシステム、機器、及び方法は、具体的な応用例の要求事項に応じていくつの数のＮ個の射出瞳を含むようにＷＨＵＤのアイボックスを拡張すべく延長されてもよい。
【００６２】
本明細書を通じて、「名目上同じ」という表現は一般に、特定の光信号に言及して（例えば、第一の光信号２７１は名目上、第二の光信号２７２と同じ）、これらの特定の光信号が、使用者から見たときに同じ内容を表すと定義されることを示す。例えば、第一の光信号２７１と第二の光信号２７２は、第一の光信号２７１と第二の光信号２７２がどちらもＳＬＰ２２０により、同じ画像もしくはある画像の同じ部分、又は概して同じ表示内容を表すと定義されたときに「名目上同じ」である。「名目上同じ」の中の「名目上」という用語は、いくつかの状況において、２つの光信号（例えば、第一の光信号２７１と第二の光信号２７２のように光信号の２つの集合）がどちらも同じ表示内容を表すと定義されても、２つの光信号（又は光信号の集合）は光信号の同一の集合ではないかもしれないことを反映するものである。このような状況は、例えば、２つの光信号（例えば、２つの光信号集合）が各々、それぞれ異なる光学歪に曝された場合に生じうる。
【００６３】
本明細書に記載の各種の実施態様において、ある画像の複数の（すなわちＮ個の）インスタンスは、実用的には、複数の（すなわちＮ個の）異なる仮想位置のうちのそれぞれ１つから投射される。Ｎ個の仮想位置の各々１つは、光学スプリッタを通るそれぞれの光路範囲に対応し、実用的には、それぞれの方向及び／又は角度範囲を含むそれぞれの光路範囲にわたり光信号をホログラフィックコンバイナに向かって、又はそこに「投射」する。その結果、Ｎ個の仮想位置の各々１つは、実用的には、異なるそれぞれの光学歪みプロファイルを持つ光信号を「投射」してもよい。例えば、実用的には、第一の仮想位置から発せられる第一の光信号の集合（例えば、ある画像の第一のインスタンスを表す）は、第一の光信号の集合が光スプリッタを通り、光学スプリッタからホログラフィックコンバイナまで、及び／又はホログラフィックコンバイナから第一の射出瞳までたどる特定の光路の集合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ない。同様に、実用的には、第二の仮想位置から発せられる第二の光信号の集合（例えば、同じ画像の第二のインスタンスを表す）は、第二の光信号の集合が光スプリッタを通り、光学スプリッタからホログラフィックコンバイナまで、及び／又はホログラフィックコンバイナから第二の射出瞳までたどる特定の光路の集合から生じる第二の光学歪みの集合（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ない。第一の光学歪の集合と第二の光学歪の集合は同じでなくてもよい。光学歪を補正するために、ＳＬＰは、投射された光信号に様々なオフセット、補償、補正、又は他の対策を適用して、光信号が光学歪を考慮し、使用者の眼において正しく見えるように校正されてもよい。第一の光学歪の集合と第二の光学歪の集合は相互に同じでなくてもよいため、ＳＬＰは、第一の画像補正プロファイル（例えば、第一の画像補正手段の集合）を第一の光信号の集合（例えば、画像の第一のインスタンスを表す）に適用し、第二の画像補正プロファイル（例えば、第二の画像補正手段の集合）を第二の光信号の集合（例えば、同じ画像の第二のインスタンスを表す）に適用するように校正されてもよい。したがって、第一の光信号の集合と第二の光信号の集合は各々、ＳＬＰにより、同じ表示内容を表すと定義されたとしても、第一の光信号の集合と意二の光信号の集合は、相互に同じでなくてもよい。この例において、第一の光信号の集合と第二の光信号の集合は同じでないが、これらは各々、ＳＬＰによって同じ表示内容を表すと定義されているため、「名目上同じ」と言われる。
【００６４】
図２Ａに戻ると、図２Ａは、本願によるシステム、機器、及び方法による、ＳＬＰ２２０による走査レンジθのスイープ中に眼２９０におけるそれぞれ３つの射出瞳２８１、２８２、及び２８３を生成する、図２Ｂの第一のサブレンジφ１、図２Ｃの第二のサブレンジφ２、及び図２Ｄの第三のサブレンジφ３の連続する範囲を通じたスイープの累積的効果を表している。換言すれば、図２Ａは、図２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄに示される３つの時間範囲のうちの各々１つをすべて１つの図に重ねて同時に示している。アイボックス２８０は、３つの射出瞳２８１、２８２、及び２８３を含み、３つの射出瞳２８１、２８２、及び２８３の各々は、異なる時間範囲にわたり、眼２９０に同じ表示内容の時間的に分離されたそれぞれのコピー又はインスタンスを提供する。例えば、第一の射出瞳２８１は、ＳＬＰ２２０が第一のサブレンジφ１を通じてスイープする時間範囲にわたり（例えば、ＳＬＰ２２０が走査レンジθの第一の１／３を通じてスイープする時間範囲にわたり）第一の画像の第一のインスタンスを眼２９０に提供してもよく、第二の射出瞳２８２は、ＳＬＰ２２０が第二のサブレンジφ２を通じてスイープする時間範囲にわたり（例えば、ＳＬＰ２２０が走査レンジθの第二の１／３を通じてスイープする時間範囲にわたり）第一の画像の第二のインスタンスを眼２９０に提供してもよく、第三の射出瞳２８３は、ＳＬＰ２２０が第三のサブレンジφ３を通じてスイープする時間範囲にわたり（例えば、ＳＬＰ２２０が走査レンジθの第三の１／３を通じてスイープする時間範囲にわたり）第一の画像の第三のインスタンスを眼２９０に提供してもよい。それゆえ、３つの射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つにより提供される第一の画像の３つのインスタンスは、相互に時間的に連続して（すなわち、逐次的に）投射されてもよい。使用者に同じ表示内容の３つの連続する投射が見えないようにするために、ＳＬＰ２２０は、同じ表示内容の３つのそれぞれのインスタンスを眼２９０が認識できないほど高速で再変調してもよい。図２Ａに示される累積的効果（すなわち、射出瞳２８１、２８２、及び２８３の同時発生）は、図２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄにおいて連続して示されているように、ＳＬＰ２２０が素早く（例えば、約６０Ｈｚで）走査レンジθのスイープにわたり同じ表示内容のＮ個の連続インスタンスを再変調し、光学スプリッタ２５０が走査レンジθのスイープをＮ個のサブレンジφｉのそれぞれ１つに分割し、各サブレンジφｉが表示内容のＮ個の連続するインスタンスのそれぞれ１つに対応する場合に、使用者が実際に認識するものを表していてもよい。
【００６５】
本願のシステム、機器、及び方法によれば、ＳＬＰ２２０と光学スプリッタ２５０とが一緒に、走査レンジθにわたりＳＬＰ２２０が投射する光信号２７０をＮ＝３個のサブレンジφ１、φ２、及びφ３に分離させ、又は「分割」して、同じ表示内容のＮ＝３個のインスタンス２７１、２７２、及び２７３を生成する。これらＮ＝３個のインスタンスの各々は、実用的には、ＳＬＰ２２０に関するそれぞれ異なる空間的に分離された仮想位置２６１、２６２、及び２６３から発せられるそれぞれ異なる光路範囲をたどるため、ホログラフィックコンバイナ２３０はこれらＮ＝３個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、及び２８３に収束させる。空間的に分離された射出瞳２８１、２８２、及び２８３は眼２９０の、（射出瞳２８１、２８２、及び２８３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位置（例えば、視線方向）をカバーする面積にわたり分散される。それゆえ、アイボックス２８０は、ＷＨＵＤ２００における射出瞳の複製により拡張される。
【００６６】
図の例において、実用的には、光学スプリッタ２５０により創出又は確立されたＮ＝３個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３の各々は、実際の位置２６０とは異なる（すなわち、空間的に離れている）。しかしながら、いくつかの実施態様において、光学スプリッタ２５０は、光信号２７０のサブレンジφ１が、実用的には、仮想位置から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１つ又は複数の光学素子又は光学機器の構成又は配置を含んでいてもよい。
【００６７】
図２Ａにおいて、実用的には、第一の仮想位置２６１から発せられる光信号２７１、実用的には、第二の仮想位置２６２から発せられる光信号２７２、及び実用的には、第三の仮想位置２６３から発せられる光信号２７３はすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０の同じ領域で、又はその付近で入射するように示されている。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別の構成が好ましいかもしれない。一般に、光信号の各サブレンジφ１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てもよく（及びそれによって受け取ってもよく）、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、完全に重なっていてもそうでなくてもよい（例えば、これらの区域は、部分的に重複しても、別の、重複しない区域に対応してもよい）。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、それぞれの射出瞳に対応する）が網膜上で確実に整列／重複し、画像の複数のインスタンスが使用者の視野の中で整列／重複するようにするために、レーザ走査に基づくＷＨＵＤは、有利な点として、何れかの光信号の複数のインスタンス（各々、それぞれの射出瞳に対応し、各々、同じ表示内容のそれぞれのインスタンスを表す）を相互に空間的に平行に眼に向かって方向付けるように構成されてもよい。より具体的には、図２Ａを参照すると、光学スプリッタ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が光信号２７１、２７２、及び２７３のＮ＝３個の集合をそれぞれ、すべて空間的に相互に平行に、使用者の眼２９０のそれぞれの領域に向かって（すなわち、空間的に分離されたＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３の各々に向かって）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。
【００７１】
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、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２Ｅ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２Ａの対応する態様について述べる。
【００７２】
図２Ａの実施態様において、実用的には、第一の仮想位置２６１から発せられる光信号２７１、実用的には、第二の仮想位置２６２から発せられる光信号２７２、実用的には、第三の仮想位置２６３から発せられる光信号２７３は、すべて相互に整列し、ホログラフィックコンバイナ２３０上で完全に重複する。その結果、Ｎ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３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＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３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で収束するため、Ｎ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３の各々は必然的に、（眼２９０での）入射角又は（ホログラフィックコンバイナ２３０での）反射角を有する少なくともいくつかの光信号を含むが、これはＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３の少なくとも１つの他の１つより提供されることはできない。例えば、射出瞳２８１へと収束する光信号２７１（破線で示される）は、射出瞳２８２に収束する光信号２７２（実線で示される）に含まれない少なくともいくつかの（眼２９０における）入射角（又は、ホログラフィックコンバイナ２３０における反射角）を含み、またその逆でもある。前述のように、光信号の、それが眼に入る時の入射角により、使用者の視野の中のどこにその光（又は光信号により具現化される画像の画素）が現れるかが決まる。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、使用者の視線方向にその射出瞳が含まれるとき）にのみ、使用者に投射されることが可能である。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から発せられる場合、その空間区域うち、射出瞳のすべてに共通する入射角を提供するために使用できるのは限定的な小領域のみであり、したがって、空間的に分離された射出瞳の各々の利用可能な視野及び／又は解像度のうち、すべての射出瞳にわたって均一な画像複製を提供するために使用されるのは、それぞれの限定的な一部のみである。実用的には、第一の仮想位置２６１から発せられる光信号２７１、実用的には、第二の仮想位置２６２から発せられる光信号２７２、及び、実用的には、第三の仮想位置２６３から発せられる光信号２７３はすべて、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により、光学スプリッタ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を簡単にすることができるが、すべての射出瞳にわたり複製可能な表示内容の利用可能な解像度及び／又は視野もまた限定する可能性がある。
【００７３】
図２Ｅの実施態様において、光学スプリッタ２５０は、（例えば、幾何学、向き、及び／又は構成において）、図２Ａの実施態様におけるそれに対応する軌道と比較して、光信号２７１、２７２、及び２７３の相対的軌道をシフトするように変更されている。実用的には、第一の仮想位置２６１から発せられる光信号２７１、実用的には、第二の仮想位置２６２から発せられる光信号２７２、及び実用的には、第三の仮想位置２６３から発せられる光信号２７３は、図２Ｅにおいては図２Ａ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、光信号２７１、光信号２７２、及び光信号２７３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（ホログラフィックコンバイナ２３０への入射時に）、これらがすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０により眼２９０における、又はその付近の空間的に分離されたＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つへと方向転換され（例えば、反射され）、収束されるときに、相互に実質的に空間的に平行であるように位置付けられる。すなわち、ホログラフィックコンバイナ２３０により射出瞳２８１に収束される光信号２７１、ホログラフィックコンバイナ２３０により射出瞳２８２に収束される光信号２７２、及びホログラフィックコンバイナ２３０により射出瞳２８３に収束される光信号２７３はすべて、ホログラフィックコンバイナ２３０からの同じ反射角と、したがって眼２９０に関する同じ入射角を含む。図２Ａの実施態様と異なり、図２Ｅの実施態様においては、Ｎ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３の何れも、Ｎ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３の残りの何れにも含まれていない（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２Ｅの実施態様のＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３の各々は、そのために利用可能な視野及び／又は解像度の全体を含み、そのため、図２Ｅに示されるＷＨＵＤ２００の実施態様は、図２Ａに示されるＷＨＵＤ２００の実施態様より広い視野及び／又は高い解像度で複数の射出瞳にわたり均一な画像複製（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）を提供できるが、それと引き換えに光学スプリッタ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。
【００７４】
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。
【００７５】
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２７０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、光学スプリッタからホログラム又はホログラフィックフィルムのある点、領域、又は場所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、及び２６３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、光信号２７１、２７２、及び２７３の何れかに含まれる）を受け取られる、というものであってもよい。
【００７６】
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、光学スプリッタ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、又は２６３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、又は２８３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、及び２６３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、及び２６３の各々１つからの光信号を射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つに収束させる。そのため、例えば図２Ａを参照すると、実用的には、（それぞれ、実用的には、仮想位置２６２及び２６３から発せられる光信号２７２及び２７３と比較して）比較的小さい入射角の範囲を有する仮想位置２６１から発せられる光信号２７１（破線で示される）は、（他の射出瞳２８２及び２８３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、（それぞれ、実用的には、仮想位置２６１及び２６２から発せられる光信号２７１及び２７２と比較して）比較的大きい入射角の範囲を有する仮想位置２６３から発せられる光信号２７３（点線で示される）は、（他の射出瞳２８１及び２８２と比較して）比較的大きい反射角の範囲を有する射出瞳２８３にマッピングされる。
【００７７】
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「赤色ホロクラム」（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、光信号２７１、２７２、２７３の各々のそれぞれの赤色成分をＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つに収束させ、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、光信号２７１、２７２、２７３の各々のそれぞれの緑色成分をＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つに収束させ、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、光信号２７１、２７２、及び２７３の各々のそれぞれの青色成分をＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つに収束させる。換言すれば、光学スプリッタによりＳＬＰに関する空間的に分散されたＮ個の仮想位置のうちの特定の１つから方向転換される光信号について、少なくとも１つの赤色ホログラムは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個の射出瞳のうちの特定の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個の射出瞳のうちの特定の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個の射出瞳のうちの特定の１つに収束させてもよい。
【００７８】
第三の例として、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＝３個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３とＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３を備え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＝３個の角度多重ホログラム（又は、後述のように波長多重化も採用される場合は、Ｎ＝３個の角度多重ホログラム集合）を含んでいてもよい。Ｎ＝３個の角度多重ホログラムの各々は、実用的には、ＳＬＰ２２０に関するＮ＝３個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３のそれぞれ１つから発せられる光信号を再生し、そのような光信号をＮ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３のうちのそれぞれ１つに収束させるように設計されていてもよい。すなわち、第一の角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する仮想位置２６１から発せられる光信号２７１を再生し、光信号２７１を第一の射出瞳２８１に収束させるように設計されていてもよく、第二の角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する仮想位置２６２から発せられる光信号２７２を再生し、光信号２７２を第二の射出瞳２８２に収束させるように設計されていてもよく、第三の角度多重ホログラムは、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する仮想位置２６３から発せられる光信号２７３を再生し、光信号２７３を第三の射出瞳２８３に収束させるように設計されていてもよい。
【００７９】
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、及び２６３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光信号２７１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光信号２７２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、又は２６３のうちのそれぞれ１つから発せられる光信号２７１、２７２、又は２７３のうちのそれぞれ１つ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、又は２６３のうちの残りの１つずつから発せられる光信号２７１、２７２、又は２７３の残りの１つずつ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。
【００８０】
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よく、少なくともＮ個の多重ホログラムの各々１つは、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つに対応する光信号を使用者の眼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。
【００８１】
いくつかの実施態様は、波長多重化と角度多重化の両方を利用してもよい。例えば、角度多重化と複数の波長の光信号（例えば、マルチカラーＳＬＰ）を利用する実施態様は、有利には、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、光学スプリッタ２５０により、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置のうちのそれぞれ１つ（例えば、２６１）から方向転換された光信号（例えば、２７１）の赤色成分を眼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（例えば、２８１）に収束させてもよい。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、光学スプリッタ２５０により、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（例えば、２６１）から方向転換された光信号（例えば、２７１）の緑色成分を眼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（例えば、２８１）に収束させてもよい。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、光学スプリッタ２５０により、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（例えば、２６１）から方向転換された光信号（例えば、２７１）の青色成分を眼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（例えば、２８１）に収束させてもよい。
【００８２】
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。
【００８３】
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、及び２Ｅ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。
【００８４】
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、光学スプリッタが選択的に、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、光学スプリッタの代わりに複数の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、光学スプリッタを使用することは、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。
【００８５】
光学スプリッタ２５０は、光信号２７０を光信号２７１、２７２、及び２７３に分離させ、又は分割し、光信号２７１、２７２、及び２７３を最終的に眼２９０における射出瞳２８１、２８２、及び２８３のそれぞれ１つへと方向転換させる。ＳＬＰ２２０は、光信号２７１、２７２、及び２７３の各々のために、名目上同じ表示内容を反復するように変調されてもよい。この冗長性により、ＷＨＵＤ２００は眼２９０のＮ＝３個の異なる領域で同じ画像のＮ＝３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、Ｎ＝３個の射出瞳２８１、２８２、及び２８３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、何れの時点でも画像の１つのインスタンスのみを眼２９０へと表示すればよい（又はそのように望まれる）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できる。本願のシステム、機器、及び方法によれば、ＷＨＵＤ２００はアイトラッカを含んでいてもよく、これは、（直接又は他の素子、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）ＳＬＰ２２０に通信可能に連結されて、眼２９０の瞳孔位置（例えば視線方向）を判断する。眼２９０の瞳孔位置（又は視線方向）に関する情報は、ＳＬＰ２２０により、使用者に表示内容を提供するために走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉのうちの何れについて光信号を変調すべきかを決定するために使用されてもよい。すなわち、眼２９０の瞳孔位置（又は視線方向）に関する情報に基づいて、ＳＬＰ２２０は任意選択で、走査レンジθのうち、眼２９０の現在の瞳孔位置（又は視線方向）と整列する特定の射出瞳に対応する特定のサブレンジφｉについてのみ光信号を生成してもよい。眼２９０の視線方向（ＷＨＵＩＤ２００のアイトラッカにより判断される）が、眼２９０の瞳孔が１つの射出瞳と（例えば、射出瞳２８３と）のみ整列する、というものである場合、ＳＬＰ２２０は、走査レンジθのうちφ３のサブレンジ部分中にのみ光信号を生成するように変調されてもよく、それによって光信号２７３だけが生成され、冗長的な光信号２７１、及び２７２の生成に伴う電力が節減されるかもしれない。
【００８６】
本明細書に記載のＷＨＵＤの実施態様の何れに含まれるアイトラッカも、具体的な実施態様に応じて、様々なアイトラッキング技術の何れを利用してよい。例えば、アイトラッカは、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全部を利用してもよい。前述のように、ＷＨＵＤ２００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、ＳＬＰ２２０及び／又はアイトラッカの何れか又は両方の動作を制御させる。
【００８７】
前述のように、光学スプリッタ２５０は少なくとも１つの光学素子を含み、これは、ＳＬＰ２２０による２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号２７０を受け取り、光学スプリッタ２５０における各光信号２７０の入射点に基づいてこの光信号をＮ個の２次元サブレンジφｉに分離させ、
【数１０】
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であり、各２次元サブレンジφｉ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個の仮想位置２６１、２６２、及び２６３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に配置される。同じく前述のように、ＳＬＰの２次元走査レンジθは、ＳＬＰが通常の使用中に出力するように動作可能な第一の次元（例えば水平次元）における光信号の利用可能なすべての方向及び／又は角度に対応する第一の次元における走査レンジΩと、ＳＬＰが通常の使用中に出力するように動作可能な第二の次元（例えば垂直次元）における光信号のすべての利用可能な方向及び／又は角度に対応する第二の次元における走査レンジΨに細分されてもよい。ＳＬＰ２２０の２次元走査レンジθが第一の次元における走査レンジΩを含む場合、光学スプリッタ２５０の少なくとも１つの光学素子は、ＳＬＰ２２０による第一の次元における走査レンジΩのスイープに対応する光信号を受け取り、第一の次元における走査レンジΩのスイープに対応する光信号を、光学スプリッタ２５０における入射点に基づいて、第一の次元におけるＸ個のサブレンジωｉに分離させ、１＜Ｘ≦Ｎ且つ
【数１１】
2018507442.tif 000013
であり、第一の次元における走査レンジΩのスイープに対応する光信号を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の少なくともＸ個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に配置されてもよい。この場合、Ｘ個のサブレンジωｉの各々１つは、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の異なる１つに対応してもよい。第一の次元における走査レンジΩのスイープの中の各光信号が光学スプリッタ２５０によってそこから方向転換されるＳＬＰ２２０に関する特定の仮想位置は、その光信号が対応する第一の次元における特定のサブレンジωｉに依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。ホログラフィックコンバイナ２３０が第一の次元における走査レンジΩのスイープに対応する光信号を受け取ると、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、その光信号を眼２９０における、又はその付近のＮ個の射出瞳の少なくともＸ個のそれぞれ１つに収束させてもよい。ホログラフィックコンバイナ２３０により第一の次元における走査レンジΩのスイープの中の光信号が方向転換される先の特定の射出瞳は、光学スプリッタ２５０によって光信号が分離される第一の次元における少なくとも特定のサブレンジωｉに依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。
【００８８】
ＳＬＰ２２０の２次元走査レンジθが第二の次元における走査レンジΨをさらに含み、例えばθ＝Ω×Ψである場合、光学スプリッタ２５０の少なくとも１つの光学素子は、ＳＬＰ２２０による第二の次元における走査レンジΨのスイープに対応する光信号を受け取り、第二の次元における走査レンジΨのスイープに対応する光信号を、光学スプリッタ２５０における入射点に基づいて第二の次元におけるＹ個のサブレンジβｉに分離させ、１＜Ｙ≦Ｎ且つ
【数１２】
2018507442.tif 000014
であり、第二の次元における走査レンジΨのスイープに対応する光信号を、実用的には、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の少なくともＹ個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に配置されてもよい。この場合、Ｙ個のサブレンジβｉの各々１つは、ＳＬＰ２２０に関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の異なる１つに対応してもよい。ＳＬＰ２２０に関する少なくとも１つの仮想位置について、第一の次元におけるＸ個のサブレンジωｉの少なくとも１つと第二の次元におけるＹ個のサブレンジβｉの少なくとも１つはどちらも、ＳＬＰ２２０に関する同じ仮想位置に対応してもよい。光学スプリッタ２５０により第二の次元における走査レンジΨのスイープの中の各光信号がそこから方向転換されるＳＬＰ２２０に関する特定の仮想位置は、光信号が対応する第二の次元における特定のサブレンジβｉに依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。
【００８９】
ホログラフィックコンバイナ２３０が第一の次元における走査レンジΩのスイープと、第二の次元における走査レンジΨのスイープの両方に対応する光信号を受け取ると、ホログラフィックコンバイナ２３０の少なくも１つのホログラムは、この光信号を眼２９０における、又はその付近のＮ個の射出瞳に収束させてもよい。この場合、ホログラフィックコンバイナ２３０によって光信号が収束される先の特定の射出瞳は、光学スプリッタ２５０により光信号が分離される第一の次元における特定のサブレンジωｉと第二の次元における特定のサブレンジβｉの両方に依存してもよい（例えば、これらによって決定されてもよい）。
【００９０】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び２Ｅ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３において提供されている。
【００９１】
図３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３３０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３９０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３８１、３８２、３８３、及び３８４を含む拡張されたアイボックス３８０を形成する。射出瞳３８１、３８２、３８３、及び３８４は、眼３９０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３９０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３９０の瞳孔がアイボックス３８０の中にあるかぎり、射出瞳３８１、３８２、３８３、及び３８４の少なくとも１つ（場合によっては、射出瞳３８１、３８２、３８３、及び３８４のうちの少なくとも２の組合せ）が眼３９０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３８１、３８２、３８３、及び３８４の各々は、ＳＬＰの走査レンジθのそれぞれのサブレンジφｉに対応する光信号を受け取ってもよい。
【００９２】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び２Ｅの例示的光学スプリッタ２５０はファセットプリズム構造である。このような構造は、説明を目的として示されているにすぎず、本明細書に記載されている光学スプリッタの構成をファセットプリズム構造又は同様の幾何学の構造に限定することは意図されない。特定の実施態様ではファセットプリズム構造が光学スプリッタとして適当であるかもしれないが、前述のように、本明細書に記載の光学スプリッタは、具体的な実施態様に応じて、様々なコンポーネントの何れを含んでいてもよい。本明細書に記載の光学スプリッタの異なる構成及び動作の２つの非限定的な例が、図４及び図５に提供されている。
【００９３】
図４は、本願のシステム、機器、及び方法による、ＳＬＰ４２０の走査レンジθを３つのサブレンジφ１、φ２、φ３に分離させるための一例としての光学スプリッタ４００の概略図である。光学スプリッタ４００は第一の光学構造４５０を含み、これは２つの反射面４０１及び４０２と２つの透過面４１１及び４１２を有する。反射面４０１及び４０２は、２つの異なる角度で方向付けられる。ＳＬＰ４２０（これは、図１のＳＬＰ１２０及び図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び２ＥのＳＬＰ２２０と実質的に同様であってもよい）は、図４に示されるようなサブレンジφ１、φ２、及びφ３を含み、
【数１３】
2018507442.tif 000015
である。ＳＬＰ４２０は、名目上同じ画像の３つの連続するコピー又はインスタンス、すなわちサブレンジφ１の第一のインスタンス、サブレンジφ２の第二のインスタンス、及びサブレンジφ３の第三のインスタンスを走査するように動作してもよい。サブレンジφ１にわたり投射される画像の第一のインスタンスは、光学構造４５０の第一の反射面４０１により反射され、その後、第三の反射板（例えば、ミラー）４０３により再び反射される。第三の反射板４０３は、サブレンジφ１に対応する光信号４７１（図２Ａ、２Ｂ及び２Ｅの光信号２７１と同様）を、例えば投射スクリーン又はＷＨＵＤのホログラフィックコンバイナ（複雑さを軽減するために図４には示されない）へと方向転換させるように方向付けられる。サブレンジφ２にわたり投射される画像の第二のインスタンスは、サブレンジφに対応する光信号４７２（図２Ａ、２Ｃ、及び２Ｅの光信号２７２と同様）として第一及び第二の透過面４１１及び４１２を、例えば投射スクリーン又はＷＨＵＤのホログラフィックコンバイナに向かって透過する。サブレンジφ３で投射される画像の第三のインスタンスは、光学構造４５０の第二の反射面４０２により反射され、その後、第四の反射板（例えば、ミラー）４０４により再び反射される。第四の反射板４０４は、サブレンジφ３に対応する光信号４７３（図２Ａ、２Ｄ、及び２Ｅの光信号２７３と同様）を、例えば投射スクリーン又はＷＨＵＤのホログラフィックコンバイナへと方向転換させるように方向付けられる。このようにして、画像の名目上同じ３つのインスタンスがＳＬＰ４２０によって生成され（例えば、連続的に生成され）、実用的には、ＳＬＰ４２０に関する３つの異なる位置（１つの実際の位置、２つの仮想位置）からホログラフィックコンバイナ（例えば、２３０）へと方向付けられてもよい。ホログラフィックコンバイナの位置と向きに応じて、その結果得られる画像のインスタンスの何れかの２つ又は３つすべては、ホログラフィックコンバイナの上で様々な方法で重複してもしなくてもよい。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の、３つすべての画像が完全に重複する区域は、有利な点として、動作中、主な視野として使用されてもよい。
【００９４】
光学スプリッタ４００は、光学スプリッタの一例としての構成を示しており、これは、射出瞳複製による網膜走査ディスプレイシステムのアイボックスを拡張するために、相応に適応されたＳＬＰの動作モードと共に使用されてもよい。
【００９５】
図５は、本願のシステム、機器、及び方法による、ＳＬＰ５２０の２次元走査レンジθを４つの２次元サブレンジφ１、φ２、φ３、及びφ４に分離させる一例としての光学スプリッタ５５０の説明図である。光学スプリッタ５５０は、ファセットプリズム光学機器又は構造（図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び２Ｅの光学スプリッタ２５０と同様）であり、ＳＬＰ５２０により生成され、その上又は中に入射する光信号５７０を反射し、屈折させ、回折させ、及び／又は一般にその光路に影響を与えるように配置された様々な面を持つ。光学スプリッタ５５０は、プラスチック、ガラス、又はホタル石等の従来の光学材料から形成された１つの中実の光学構造であるが、代替的実施態様において、光学スプリッタ５５０は、別々の光学構造の連続的又はその他の方法で結合された組合せを含んでいてもよい。光学スプリッタ５５０の各種のファセット５０１（まとめて示され、複雑さを緩和するために、１つのみが引出し線で示されている）は、異なる入力領域（ＳＬＰ５２０の走査レンジθの特定のサブレンジφｉに対応し、光学スプリッタ５５０上の具体的な入射点範囲を持つ）及び／又は出力領域（各々、ＳＬＰ５２０に関するＮ＝４個の仮想位置５６１、５６２、５６３、及び５６４のそれぞれ１つに遡るすべての光路に対応する）を画定するように配置される。ＳＬＰ５２０からの光信号５７０と整列させ、それを意図的に方向転換させるために、光学スプリッタ５５０の様々なファセット５０１は、光信号５７０の入力及び出力光路に関して、及び光学スプリッタ５５０の長さ、幅、及び／又は奥行きの何れか又は全部に関して異なる角度で配置される。一般に、光学スプリッタ５５０は、少なくともＮ＝４個のファセット５０１を有するファセット光学構造である。少なくとも１つのそれぞれのファセット５０１は、ＳＬＰ５２０に関する空間的に分離されたＮ＝４個の仮想位置５６１、５６２、５６３、及び５６４のそれぞれ１つに対応する。
【００９６】
図５は、ＳＬＰ５２０の２次元走査レンジθが、第一の（例えば水平）次元における走査レンジΩと、第二の（例えば垂直）次元における走査レンジΨを含み、θ＝Ω×Ψである。ＳＬＰ５２０は、実際の位置５６０にある。ＳＬＰ５２０の２次元走査レンジθのスイープに関して、光学スプリッタ５５０（例えば、その各種の外面予及び／又は内面及び／又はファセット５０１）は、ＳＬＰ５２０から光信号５７０を実際の位置５６０で受け取り、光信号５７０を４つの２次元サブレンジφ１、φ２、φ３、及びφ４に分割し、光信号５７０を、各２次元サブレンジφ１、φ２、φ３、及びφ４が、実用的には、ＳＬＰ５２０に関する空間的に分離されたそれぞれの仮想位置５６１、５６２、５６３、及び５６４から発せられていると見えるように方向転換させる。仮想位置５６１、５６２、５６３、及び５６４は、少なくとも２つの空間次元（例えば、２つ又は３つの空間次元にわたり）空間的に分離される。光学スプリッタ５５０が何れかの光信号５７０を分割する特定の２次元サブレンジφｉは、光学スプリッタ５５０における、又はその上でのその光信号の特定の入射点に依存する（例えば、それによって決定される）。それゆえ、ＳＬＰ５２０の２次元走査レンジθのスイープについて、光学スプリッタ５５０は、光信号５７０の、その中に、又はその上に第一の入射点範囲にわたって（例えば、光学スプリッタ５５０の、第一の入射点範囲と整列する第一のファセット５０１にわたって）入射する第一のサブレンジφ１を、実用的には、第一の仮想位置５６１から発せられているように方向転換し、光学スプリッタ５５０は、光信号５７０の、その中に、又はその上に第二の入射点範囲にわたって（例えば、光学スプリッタ５５０の、第二の入射点範囲と整列する第二のファセット５０１にわたって）入射する第二のサブレンジφ２を、実用的には、第二の仮想位置５６２から発せられているように方向転換し、光学スプリッタ５５０は、光信号５７０の、その中に、又はその上に第三の入射点範囲にわたって（例えば、光学スプリッタ５５０の、第三の入射点範囲と整列する第三のファセット５０１にわたって）入射する第三のサブレンジφ３を、実用的には、第三の仮想位置５６３から発せられているように方向転換し、光学スプリッタ５５０は、光信号５７０の、その中に、又はその上に第四の入射点範囲にわたって（例えば、光学スプリッタ５５０の、第四の入射点範囲と整列する第四のファセット５０１にわたって）入射する第四のサブレンジφ４を、実用的には、第四の仮想位置５６４から発せられているように方向転換させる。上述のそれぞれ第一、第二、第三、及び第四のファセット５０１は、光学スプリッタ５５０の入力面に、もしくはその上に（すなわち、受光側に、もしくはその上に）、又は光学スプリッタ５５０の内部空間内に、又は光学スプリッタ５５０の出力面に、もしくはその上に（すなわち、方向転換側に、もしくはその上に）あってもよい。いくつかの実施態様において、上述のそれぞれ第一、第二、第三、及び第四のファセット５０１は、光学スプリッタの入力面に、もしくはその上に（すなわち、受光側に、もしくはその上に）、又は光学スプリッタの内部空間内にあってもよく、上述の第一���第二、第三、及び第四のファセット５０１は各々、光学スプリッタ５５０の出力面に、もしくはその上に（すなわち、方向転換側に、もしくはその上に）ある、それに対応するファセットのペア（例えば、第五のファセット、第六のファセット、第七のファセット、及び第八のファセット）を有していてもよい。
【００９７】
ＳＬＰ５２０の２次元走査レンジθは第一の（例えば水平）次元における走査レンジΩと、第二の（例えば垂直）次元における走査レンジΨを含むため、それぞれの２次元サブレンジφ１、φ２、φ３、及びφ４は、第一の次元におけるサブレンジωｉと第二の次元におけるサブレンジβｉのそれぞれの組合せを含む。具体的には、第一の２次元サブレンジφ１は、第一の次元における第一のサブレンジω１と第二の次元における第一のサブレンジβ１を、φ１＝ω１×β１となるように含み、第二の２次元サブレンジφ２は、第一の次元における第二のサブレンジω２と第二の次元における第一のサブレンジβ１を、φ２＝ω２×β１となるように含み、第三の２次元サブレンジφ３は、第一の次元における第一のサブレンジω１と第二の次元における第二のサブレンジβ２を、φ３＝ω１×β２となるように含み、第四の２次元サブレンジφ４は、第一の次元における第二のサブレンジω２と第二の次元における第二のサブレンジβ２を、φ４＝ω２×β２となるように含む。サブレンジφｉの長方形又は格子状配置の場合、ＳＬＰ５２０の２次元走査レンジθが第一の次元における走査レンジΩと第二の次元における走査レンジΨを含み、θ＝Ω×Ψの場合、２次元サブレンジφｉの数は、少なくとも第一の次元におけるサブレンジωｉの数に第二の次元におけるサブレンジβｉの数を乗じたものと等しくてもよい。しかしながら、他の実施態様において、サブレンジφｉの長方形以外の配置、例えばサブレンジφｉの三角形、円形、多角形、又は無形体配置が採用されてもよい。
【００９８】
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、本明細書に記載されている各種の実施形態はまた、射出瞳複製によってＷＨＵＤのアイボックスを拡張する方法も含む。
【００９９】
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又はＷＨＵＤ２００と実質的に同様であってもよく、一般に、ＳＬＰと、光学スプリッタと、ホログラフィックコンバイナと、を含む。方法６００は４つの動作６０１、６０２、６０３、及び６０４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。
【０１００】
６０１で、ＷＨＵＤのＳＬＰは第一の光信号を生成する。第一の光信号は、ある画像の第一のインスタンス又はある画像の一部の第一のインスタンス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つ又は複数の画素の第一のインスタンスを表していてもよい。
【０１０１】
６０２で、光学スプリッタは、その上又は中の第一の入射点で（例えば、光学スプリッタの外面で、もしくはその上で、又は光学スプリッタの内部空間内で）第一の光信号を受け取る。方法６００の具体的な実施態様における光学スプリッタの具体的設計に応じて、第一の入射点は、光学スプリッタを構成する、複数の利用可能な光学素子の１つ目（又は、複数の利用可能なファセットの第一のファセット）に対応していてもいなくてもよい。
【０１０２】
６０３で、光学スプリッタは第一の光信号を、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１つ目からホログラフィックコンバイナへと方向転換させ、Ｎは１より大きい整数である。光学スプリッタがそこから第一の光信号を方向転換させるＳＬＰに関する第一の仮想位置は、光学スプリッタが６０２で第一の光信号を受け取る第一の入射点に依存してもよい（例えば、それによって、又は一部にそれによって決定されてもよい）。
【０１０３】
６０４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へと方向転換させる。特に、ホログラフィックコンバイナは、第一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１つ目に収束させてもよい。ホログラフィックコンバイナが第一の光信号を収束させる先の第一の射出瞳は、光学スプリッタが６０３でそこから第一の光信号を方向転換させるＳＬＰの位置に関する第一の仮想位置に依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。
【０１０４】
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、これは第一の光信号を、第一の光信号が受け取られるホログラフィックコンバイナの特定の点又は領域（例えば、光学スプリッタが６０３でそこから第一の光信号を方向転換するＳＬＰに関する第一の仮想位置により判断される）における第一の光信号の入射角度に基づいて、使用者の眼におけるＮ個の射出瞳の１つ目に収束させる。このような実施態様においても、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、それぞれが異なる波長を有する第一の光信号の少なくとも２つの成分、例えば第一の光信号の少なくとも２つの色成分を再生する（例えば、動作６０４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、第一の光信号は、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、第一の光信号の赤色成分を使用者の眼における、又はその付近の第一の射出瞳に収束させてもよく、緑色ホログラムは、第一の光信号の緑色成分を使用者の眼における、又はその付近の第一の射出瞳に収束させてもよく、青色ホグラムは、第一の光信号の青い路成分を使用者の眼における、又はその付近の第一の射出瞳に収束させてもよい。
【０１０５】
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、Ｎ個の角度多重赤色ホログラム、Ｎ個の角度多重緑色ホログラム、及びＮ個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、Ｎ個の角度多重赤色ホログラムの１つ目は、第一の光信号の赤色成分を第一の射出瞳に収束させてもよく、Ｎ個の角度多重緑色ホログラムの１つ目は、第一の光信号の緑色成分を第一の射出瞳に収束させてもよく、Ｎ個の角度多重青色ホログラムの１つ目は、第一の光信号の青色成分を第一の射出瞳に収束させてもよい。Ｎ個の角度多重赤色ホログラム、Ｎ個の角度多重緑色ホログラム、及びＮ個の角度多重青色ホログラムの特定の１つは、光学スプリッタが６０３でそこから第一の光信号を方向転換させるＳＬＰに関する第一の仮想位置に依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。
【０１０６】
方法６００は、様々な方法で延長されてもよい。例えば、ＳＬＰは、少なくとも第二の光信号を生成してもよく、光学スプリッタは、第二の光信号を第二の入射点で受け取り、第二の光信号を、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２つ目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、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、又はその付近のＮ個の射出瞳の２つ目に収束させてもよい。光学スプリッタがそこから第二の光信号を方向転換させるＳＬＰに関する第二の仮想位置は、光学スプリッタが第二の光信号を受け取る第二の入射点に依存する（例えば、それによって決定されてもよい）。ＳＬＰが走査レンジθを有する場合、光学スプリッタは、第一の光信号を（６０２で）ＳＬＰに関する走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉの１つ目φ１に含まれる第一の入射点で受け取ってもよく、
【数１４】
2018507442.tif 000016
である。この場合、光学スプリッタが６０３でそこから第一の光信号を方向転換させるＳＬＰに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の１つ目は、ＳＬＰに関する走査レンジθの第一のサブレンジφ１に依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。同様に、光学スプリッタは第二の光信号を、ＳＬＰに関する走査レンジθのＮ個のサブレンジφｉの２つ目φ２に含まれる第二の入射点で受け取ってもよく、光学スプリッタがそこから第二の光信号を方向転換するＳＬＰに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の２つ目は、ＳＬＰに関する走査レンジθの第二のサブレンジφ２に依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。
【０１０７】
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又はＷＨＵＤ２００と実質的に同様であってもよく、一般に、ＳＬＰと、光学スプリッタと、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は、特定の動作が省略されてもよく、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、動作の図の順序は例示を目的として示されているにすぎず、代替的実施形態では変え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。
【０１０８】
７０１で、ＳＬＰは、ＳＬＰに関する２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を生成する。具体的な実施態様に応じて、ＳＬＰは、第二の次元における走査レンジΨのスイープに沿った個別の各ステップで第一の次元における走査レンジＱをスイープすることにより、２次元走査レンジθをスイープしてもよい。
【０１０９】
７０２で、光学スプリッタは、７０１でのＳＬＰによる２次元走査レンジθのスイープに対応する光信号を受け取る。ＳＬＰの２次元走査レンジθは、Ｎ個の２次元サブレンジφｉを含んでいてもよく、Ｎは１より大きい整数であり、
【数１５】
2018507442.tif 000017
である。各２次元サブレンジφｉは、第一の次元におけるサブレンジωｉと第二の次元におけるサブレンジβｉのそれぞれの組合せを含んでいてもよい。光学スプリッタは、各２次元サブレンジφｉが、光学スプリッタにおける、又はその上のそれぞれの入射点範囲を有する光信号に対応するように位置付けられ、方向付けられ、及び／又は一般に配置されてもよい。
【０１１０】
７０３で、光学スプリッタは光信号を、７０２で光学スプリッタが各光信号を受け取った入射点に基づいて、Ｎ個の２次元サブレンジφｉに分割し、分裂させ、分散させ、分岐させ、又は一般に「分離」させる。
【０１１１】
７０４で、光学スプリッタは光信号をホログラフィックコンバイナへと方向転換させる。光学スプリッタは各光信号を、実用的には、ＳＬＰに関する空間的に分離されたＮ個の仮想位置の特定の１つから方向転換させてもよく、ある光信号に関する特定の仮想位置は、光信号が対応する特定の２次元サブレンジφｉに依存する（例えば、それによって決定される）。
【０１１２】
７０５で、ホログラフィックコンバイナは各光信号を使用者の眼における、又はその付近のＮ個の射出瞳のうちの１つに収束させる。ホログラフィックコンバイナが光信号を収束させる先のＮ個の射出瞳のうちの特定の１つは、光学スプリッタが７０３で光信号を分離させた特定の２次元サブレンジφｉに依存してもよい（例えば、それによって決定されてもよい）。前述のように、ホログラフィックコンバイナは、いくつかの実施態様において、少なくともＮ個の多重ホログラムを含む何れの数のホログラムを含んでいてもよい。ホログラフィックコンバイナが少なくともＮ個の多重ホログラムを含む場合、その少なくともＮ個の多重ホログラムの各々の１つは、光信号をＮ個の射出瞳の１つに収束させてもよい。
【０１１３】
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、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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
本明細書に記載の「光学スプリッタ」は光学機器である。反射板の配置を含む光学スプリッタの第一の非限定的な例は図４に示され（それに関して説明され）、ファセットプリズム光学機器を含む光学スプリッタの第二の非限定的な例は、図５に示され（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４及び５の光学スプリッタの例示的実施態様に限定されることは意図されていない。本明細書に記載の光学スプリッタは、何れの数の、及び／又は配置の光学素子及び／又は光学機器（パッシブ又はスタティック素子及びアクティブ又はダイナミック（例えば、作動可能な）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光信号又は画像を分割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光学スプリッタが具体的な実施態様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の光信号又は画像を光学的に分割する代表的な実施態様である。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。例えば、ＳＬＰ及び／又は光学スプリッタの少なくとも一方は、支持構造の上で物理的に移動可能及び／又は回転可能であってもよく、使用者は、ＳＬＰ及び／又は光学スプリッタを物理的に移動させ、及び／又は回転させて、眼に関するＮ個の射出瞳のうちの少なくとも１つの位置を変更してもよい。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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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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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【国際調査報告】
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