(57)【要約】光学フィルタを伴う接眼レンズユニットは、第１の導波管層と、第２の導波管層とを含む、導波管層のセットを含む。第１の導波管層は、第１の側方平面内に配置され、第１の側方位置に配置される第１の内部結合回折要素と、第１の導波管と、第１の外部結合回折要素とを含む。前記第２の導波管層は、前記第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に配置され、第２の側方位置に配置される第２の内部結合回折要素と、第２の導波管と、第２の外部結合回折要素とを含む。接眼レンズユニットはまた、第１の側方位置に位置付けられ、第１のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である、第１の光学フィルタと、第２の側方位置に位置付けられ、第２のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である、第２の光学フィルタとを含む、光学フィルタのセットを含む。
2020508484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学フィルタを含む接眼レンズユニットであって、前記接眼レンズユニットは、
第１の導波管層と、第２の導波管層とを含む導波管層のセットであって、
前記第１の導波管層は、第１の側方平面内に配置され、第１の側方位置に配置される第１の内部結合回折要素と、前記第１の内部結合回折要素に光学的に結合される第１の導波管と、前記第１の導波管に光学的に結合される第１の外部結合回折要素とを含み、
前記第２の導波管層は、前記第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に配置され、第２の側方位置に配置される第２の内部結合回折要素と、前記第２の内部結合回折要素に光学的に結合される第２の導波管と、前記第２の導波管に光学的に結合される第２の外部結合回折要素とを含む、
導波管層のセットと、
第１の光学フィルタと、第２の光学フィルタとを含む光学フィルタのセットであって、
前記第１の光学フィルタは、前記第１の側方位置に位置付けられ、第１のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能であり、
前記第２の光学フィルタは、前記第２の側方位置に位置付けられ、第２のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である、
光学フィルタのセットと
を備える、接眼レンズユニット。
【請求項２】
前記導波管層のセットは、第３の導波管層を含み、前記光学フィルタのセットは、第３の光学フィルタを含み、
前記第３の導波管層は、第３の側方平面内に配置され、第３の側方位置に配置される第３の内部結合回折要素と、前記第３の内部結合回折要素に光学的に結合される第３の導波管と、前記第３の導波管に光学的に結合される第３の外部結合回折要素とを含み、
前記第３の光学フィルタは、前記第３の側方位置に位置付けられ、第３のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である、
請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項３】
前記第１のスペクトル帯域は、赤色波長を含み、前記第２のスペクトル帯域は、緑色波長を含み、前記第３のスペクトル帯域は、青色波長を含む、請求項２に記載の接眼レンズユニット。
【請求項４】
前記第１の光学フィルタは、緑色波長または青色波長のうちの少なくとも１つを透過させる、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項５】
前記第２の光学フィルタは、赤色波長または青色波長のうちの少なくとも１つを透過させる、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項６】
前記光学フィルタのセットは、前記第１の側方平面に隣接する第３の側方平面内に配置されるカバープレートの表面に配置される。請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項７】
前記カバープレートは、低透過率媒体を前記光学フィルタのセット間に備える、請求項６に記載の接眼レンズユニット。
【請求項８】
前記第１の光学フィルタは、カバープレートと前記第１の導波管層との間に配置され、前記カバープレートは、前記第１の側方平面に隣接する第３の側方平面内に配置される、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項９】
前記第２の光学フィルタは、前記第１の導波管層と前記第２の導波管層との間に配置される、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項１０】
前記第１の側方位置および前記第２の側方位置は、同一側方位置である、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項１１】
前記接眼レンズユニットは、投影レンズに隣接して配置され、前記光学フィルタのセットは、前記投影レンズと前記導波管層のセットとの間に配置される、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項１２】
前記第１の側方位置は、前記第２の側方位置に対して側方に変位される、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項１３】
前記第１の内部結合回折要素は、前記第１のスペクトル帯域内の光を内部結合するように構成される、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項１４】
前記第２の内部結合回折要素は、前記第２のスペクトル帯域内の光を内部結合するように構成される、請求項１に記載の接眼レンズユニット。
【請求項１５】
アーチファクト軽減システムであって、
プロジェクタアセンブリと、
前記プロジェクタアセンブリに光学的に結合される結像光学のセットと、
前記結像光学のセットに光学的に結合される接眼レンズであって、前記接眼レンズは、内部結合界面を含む、接眼レンズと、
光学フィルタのセットであって、前記光学フィルタのセットは、
第１のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である第１の光学フィルタと、
第２のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である第２の光学フィルタと、
第３のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である第３の光学フィルタと
を含む、光学フィルタのセットと
を備える、アーチファクト軽減システム。
【請求項１６】
前記第１のスペクトル帯域は、赤色波長を含み、前記第２のスペクトル帯域は、緑色波長を含み、前記第３のスペクトル帯域は、青色波長を含む、請求項１５に記載のアーチファクト軽減システム。
【請求項１７】
前記内部結合界面は、光学軸の周囲にアレイ状にされた複数の内部結合回折要素を含む、請求項１５に記載のアーチファクト軽減システム。
【請求項１８】
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、
前記ＰＢＳに隣接して配置される空間的に変位された光源のセットと、
前記ＰＢＳに隣接して配置されるディスプレイパネルと
を備え、
前記結像光学のセットは、前記ＰＢＳに隣接して配置される、請求項１５に記載のアーチファクト軽減システム。
【請求項１９】
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、
前記ＰＢＳの第１の側に隣接して配置される空間的に変位された光源のセットと、
前記ＰＢＳの第２の側に隣接して配置されるコリメータと、
前記ＰＢＳの第３の側に隣接して配置されるディスプレイパネルと
を備え、
前記結像光学のセットは、前記ＰＢＳの第４の側に隣接して配置され、前記第４の側は、前記第１の側と前記第２の側との間に、かつ前記第３の側と反対に位置付けられる、請求項１５に記載のアーチファクト軽減システム。
【請求項２０】
前記ディスプレイパネルは、反射ディスプレイまたはＬＣＯＳディスプレイのうちの少なくとも１つを備える、請求項１９に記載のアーチファクト軽減システム。
【請求項２１】
前記結像光学のセットは、画像を前記内部結合界面に形成するように構成される、請求項１５に記載のアーチファクト軽減システム。
【請求項２２】
前記内部結合界面はさらに、偏光フィルム、ワイヤグリッド偏光器、または誘電性積層コーティングのうちの少なくとも１つを備える、請求項１５に記載のアーチファクト軽減システム。
【請求項２３】
画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
第１の側方平面内に位置付けられる第１の平面導波管であって、前記第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置される第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を備える、第１の平面導波管と、
前記第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる第２の平面導波管であって、前記第２の平面導波管は、前記第１の側方位置と異なる第２の側方位置に配置される第２のＤＯＥを備える、第２の平面導波管と、
前記第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる第３の平面導波管であって、前記第３の平面導波管は、前記第１の側方位置および前記第２の側方位置と異なる第３の側方位置に配置される第３のＤＯＥを備える、第３の平面導波管と、
前記第２の平面導波管と前記第３の平面導波管との間に位置付けられる光学フィルタであって、前記光学フィルタは、前記第３の側方位置に配置される、光学フィルタと
を備える、接眼レンズ。
【請求項２４】
前記光学フィルタは、第１の波長範囲を透過させ、前記第１の波長範囲未満の第２の波長範囲を反射させるように動作可能であるロングパスフィルタを備える、請求項２３に記載の接眼レンズ。
【請求項２５】
前記第１の波長範囲は、６００ｎｍ〜７００ｎｍを含み、前記第２の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍを含む、請求項２４に記載の接眼レンズ。
【請求項２６】
前記第１の波長範囲における透過率は、約９０％以上である、請求項２４に記載の接眼レンズ。
【請求項２７】
前記第２の波長範囲における反射率は、約１０％以下である、請求項２４に記載の接眼レンズ。
【請求項２８】
前記光学フィルタは、第１の波長範囲を透過させ、第２の波長範囲を吸収するように動作可能であるロングパスフィルタを備える、請求項２３に記載の接眼レンズ。
【請求項２９】
前記第１の平面導波管は、第１の表面と、前記第１の表面と反対の第２の表面とを有し、前記第１の平面導波管は、前記第１の側方位置を含む第１の領域と、第２の領域とを有し、前記第１の領域は、その第１の表面上に入射する画像光を受け取るように構成され、前記画像光は、第１の波長範囲内の画像光を含み、
前記第１のＤＯＥは、前記第１の領域内に配置され、前記第１の波長範囲内の画像光を、前記第１の平面導波管の第２の領域に向かって誘導されるように、前記第１の平面導波管の中に回折するように構成され、前記画像光の一部は、前記第１の平面導波管を通して透過される、
請求項２３に記載の接眼レンズ。
【請求項３０】
前記第２の平面導波管は、第１の表面と、前記第１の表面と反対の第２の表面とを有し、前記第２の平面導波管は、前記第２の側方位置を含む第１の領域と、第２の領域とを有し、前記第１の領域は、第２の波長範囲内の画像光を受け取るように構成され、
前記第２のＤＯＥは、前記第１の領域内に配置され、前記第２の波長範囲内の画像光を、前記第２の平面導波管の第２の領域に向かって誘導されるように、前記第２の平面導波管の中に回折するように構成される、
請求項２３に記載の接眼レンズ。
【請求項３１】
前記第３の平面導波管は、第１の表面と、前記第１の表面と反対の第２の表面とを有し、前記第３の平面導波管は、前記第３の側方位置を含む第１の領域と、第２の領域とを有し、前記第１の領域は、第３の波長範囲内の画像光を受け取るように構成され、
前記第３のＤＯＥは、前記第１の領域内に配置され、前記第３の波長範囲内の画像光を、前記第３の平面導波管の第２の領域に向かって誘導されるように、前記第３の平面導波管の中に回折するように構成される、
請求項２３に記載の接眼レンズ。
【請求項３２】
前記光学フィルタは、前記第３の平面導波管の第１の表面上に配置される、請求項３１に記載の接眼レンズ。
【請求項３３】
前記第３のＤＯＥは、前記第３の平面導波管の第２の表面上に配置される、請求項３１に記載の接眼レンズ。
【請求項３４】
前記光学フィルタは、前記第１の平面導波管の第１の表面または第２の表面上に配置されるか、または、前記第２の平面導波管の第１の表面または第２の表面上に配置される、請求項２３に記載の接眼レンズ。
【請求項３５】
画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
基板側方平面内に位置付けられる基板と、
前記基板上に配置されるカラーフィルタのセットであって、前記カラーフィルタのセットは、
第１の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である第１のカラーフィルタと、
第２の側方位置に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である第２のカラーフィルタと、
第３の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である第３のカラーフィルタと
を備える、カラーフィルタのセットと、
前記基板側方平面に隣接する第１の側方平面内に位置付けられる第１の平面導波管であって、前記第１の平面導波管は、前記第１の側方位置に配置される第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を備える、第１の平面導波管と、
前記第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる第２の平面導波管であって、前記第２の平面導波管は、前記第２の側方位置に配置される第２のＤＯＥを備える、第２の平面導波管と、
前記第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる第３の平面導波管であって、前記第３の平面導波管は、前記第３の側方位置に配置される第３のＤＯＥを備える、第３の平面導波管と
を備える、接眼レンズ。
【請求項３６】
前記第１のカラーフィルタは、前記第１の波長範囲を透過させ、前記第２の波長範囲および前記第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である第１のフォトレジストを備える、請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項３７】
前記第２のカラーフィルタは、前記第２の波長範囲を透過させ、前記第１の波長範囲および前記第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である第２のフォトレジストを備える、請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項３８】
前記第３のカラーフィルタは、前記第３の波長範囲を透過させ、前記第１の波長範囲および前記第２の波長範囲を減衰させるように動作可能である第３のフォトレジストを備える、請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項３９】
前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、または前記第３のカラーフィルタのうちの少なくとも１つは、紫外線インクを備える、請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項４０】
平面図において、前記第１のカラーフィルタは、光学軸を中心として前記第３のカラーフィルタと反対に位置付けられる、請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項４１】
前記基板は、第１の側と、第２の側とを有し、
前記カラーフィルタのセットは、前記基板の第１の側上に配置され、
前記基板の第２の側は、前記第１の平面導波管に面する、
請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項４２】
前記基板は、第１の側と、第２の側とを有し、
前記カラーフィルタのセットは、前記基板の第２の側上に配置され、
前記基板の第２の側は、前記第１の平面導波管に面する、
請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項４３】
第４の側方位置において前記基板上に配置され、前記第２の波長範囲を通過させるように動作可能である第４のカラーフィルタと、
第５の側方位置に配置され、前記第３の波長範囲を通過させるように動作可能である第５のカラーフィルタと
をさらに備える、請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項４４】
平面図において、前記第２のカラーフィルタは、光学軸を中心として前記第４のカラーフィルタと反対に位置付けられる、請求項４３に記載の接眼レンズ。
【請求項４５】
前記第３の側方平面に隣接する第４の側方平面内に位置付けられる第４の平面導波管であって、前記第４の平面導波管は、前記第４の側方位置に配置される第４の回折光学要素（ＤＯＥ）を備える、第４の平面導波管と、
前記第４の側方平面に隣接する第５の側方平面内に位置付けられる第５の平面導波管であって、前記第５の平面導波管は、前記第５の側方位置に配置される第５のＤＯＥを備える、第５の平面導波管と、
前記第５の側方平面に隣接する第６の側方平面内に位置付けられる第６の平面導波管であって、前記第６の平面導波管は、前記第６の側方位置に配置される第６のＤＯＥを備える、第６の平面導波管と
をさらに備える、請求項４３に記載の接眼レンズ。
【請求項４６】
第６の側方位置に配置され、前記第１の波長範囲を通過させるように動作可能である第６のカラーフィルタをさらに備える、請求項４３に記載の接眼レンズ。
【請求項４７】
平面図において、前記第５のカラーフィルタは、光学軸を中心として前記第６のカラーフィルタと反対に位置付けられる、請求項４６に記載の接眼レンズ。
【請求項４８】
前記第１の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍ（青色）を含み、前記第２の波長範囲は、６００ｎｍ〜７００ｎｍ（赤色）を含み、前記第３の波長範囲は、５００ｎｍ〜６００ｎｍ（緑色）を含む、請求項３５に記載の接眼レンズ。
【請求項４９】
画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
第１の側方平面内に位置付けられる第１の平面導波管であって、前記第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置される第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を備える、第１の平面導波管と、
前記第１の側方位置と異なる第２の側方位置において前記第１の平面導波管に結合される第１の光学フィルタと、
前記第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる第２の平面導波管であって、前記第２の平面導波管は、前記第１の側方位置に配置される第２のＤＯＥを備える、第２の平面導波管と、
前記第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる第３の平面導波管であって、前記第３の平面導波管は、前記第１の側方位置に配置される第３のＤＯＥを備える、第３の平面導波管と、
前記第２の平面導波管と前記第３の平面導波管との間に位置付けられる第２の光学フィルタであって、前記第２の光学フィルタは、前記第１の側方位置に配置される、第２の光学フィルタと
を備える、接眼レンズ。
【請求項５０】
前記第１のＤＯＥは、第１の波長範囲を伴う光を回折するように構成され、前記第１の光学フィルタは、前記第１の波長範囲外の波長を吸収するように動作可能である吸収フィルタを備える、請求項４９に記載の接眼レンズ。
【請求項５１】
前記第１の光学フィルタは、第１の波長範囲内の光を透過させ、前記第１の波長範囲外の光の少なくとも一部を吸収するように構成されるフィルタを備える、請求項４９に記載の接眼レンズ。
【請求項５２】
前記第１の光学フィルタはさらに、第３の波長範囲内の光の少なくとも一部を吸収するように構成される、請求項５１に記載の接眼レンズ。
【請求項５３】
前記第２の光学フィルタは、ダイクロイック反射体を備える、請求項４９に記載の接眼レンズ。
【請求項５４】
前記第２のＤＯＥは、第２の波長範囲を伴う光を回折するように構成され、
前記第２の光学フィルタは、前記第２の平面導波管の中への回折のために、前記第２の波長範囲を伴う光を前記第２のＤＯＥに向かって反射させるように構成される、
請求項４９に記載の接眼レンズ。
【請求項５５】
前記第１のＤＯＥは、前記第１の側方位置に配置される第１の領域内に配置され、前記第１の光学フィルタは、前記第１の平面導波管の第２の領域内に配置される、請求項４９に記載の接眼レンズ。
【請求項５６】
前記第１の光学フィルタは、前記第１の平面導波管の内側の空洞内に配置される、請求項５５に記載の接眼レンズ。
【請求項５７】
前記第１の光学フィルタは、前記第１の平面導波管の第１の表面上に配置される、請求項５５に記載の接眼レンズ。
【請求項５８】
前記第１のＤＯＥは、４００ｎｍ〜５００ｎｍ（緑色）を含む第１の波長範囲内の光を回折するように構成され、前記第２のＤＯＥは、４００ｎｍ〜５００ｎｍ（青色）を含む第２の波長範囲内の光を回折するように構成され、前記第３のＤＯＥは、６００ｎｍ〜７００ｎｍ（赤色）を含む第３の波長範囲内の光を回折するように構成される、請求項４９に記載の接眼レンズ。
【請求項５９】
画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
基板側方平面内に位置付けられる基板であって、前記基板は、
第１の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である第１のカラーフィルタと、
第２の側方位置に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である第２のカラーフィルタと
を備える、基板と、
前記基板側方平面に隣接する第１の側方平面内に位置付けられる第１の平面導波管であって、前記第１の平面導波管は、
前記第１の側方位置に配置される第１の回折光学要素（ＤＯＥ）と、
第３の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である第３のカラーフィルタと
を備える、第１の平面導波管と、
前記第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる第２の平面導波管であって、前記第２の平面導波管は、前記第３の側方位置に配置される第２のＤＯＥを備える、第２の平面導波管と、
前記第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる第３の平面導波管であって、前記第３の平面導波管は、前記第２の側方位置に配置される第３のＤＯＥを備える、第３の平面導波管と
を備える、接眼レンズ。
【請求項６０】
前記基板は、前記第１のカラーフィルタが配置される第１の陥凹と、前記第２のカラーフィルタが配置される第２の陥凹とを含む、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６１】
前記第１の平面導波管は、前記第３のカラーフィルタが配置される陥凹を含む、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６２】
前記第１のカラーフィルタは、前記第１の波長範囲を透過させ、前記第２の波長範囲および前記第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６３】
前記第２のカラーフィルタは、前記第２の波長範囲を透過させ、前記第１の波長範囲および前記第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６４】
前記第３のカラーフィルタは、前記第３の波長範囲を透過させ、前記第１の波長範囲および前記第２の波長範囲を減衰させるように動作可能である、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６５】
前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、または前記第３のカラーフィルタのうちの少なくとも１つは、吸収性カラーフィルタを備える、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６６】
平面図において、前記第２のカラーフィルタは、光学軸を中心として前記第３のカラーフィルタと反対に位置付けられる、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６７】
前記基板はさらに、
第４の側方位置に配置され、前記第１の波長範囲を通過させるように動作可能である第４のカラーフィルタと、
第５の側方位置に配置され、前記第２の波長範囲を通過させるように動作可能である第５のカラーフィルタと
を備える、請求項５９に記載の接眼レンズ。
【請求項６８】
平面図において、前記第４のカラーフィルタは、前記第５のカラーフィルタと反対に位置付けられる、請求項６７に記載の接眼レンズ。
【請求項６９】
前記第３の側方平面に隣接する第４の側方平面内に位置付けられる第４の平面導波管であって、前記第４の平面導波管は、前記第４の側方位置に配置される第４の回折光学要素（ＤＯＥ）を備える、第４の平面導波管と、
前記第４の側方平面に隣接する第５の側方平面内に位置付けられる第５の平面導波管であって、前記第５の平面導波管は、前記第５の側方位置に配置される第５のＤＯＥを備える、第５の平面導波管と、
前記第５の側方平面に隣接する第６の側方平面内に位置付けられる第６の平面導波管であって、前記第６の平面導波管は、前記第６の側方位置に配置される第６のＤＯＥを備える、第６の平面導波管と
をさらに備える、請求項６７に記載の接眼レンズ。
【請求項７０】
第６の側方位置に配置され、前記第３の波長範囲を通過させるように動作可能である第６のカラーフィルタをさらに備える、請求項６７に記載の接眼レンズ。
【請求項７１】
平面図において、前記第６のカラーフィルタは、光学軸を中心として前記第１のカラーフィルタと反対に位置付けられる、請求項７０に記載の接眼レンズ。
【請求項７２】
前記第１の波長範囲は、６００ｎｍ〜７００ｎｍを含み、前記第２の波長範囲は、５００ｎｍ〜６００ｎｍを含み、前記第３の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍを含む、請求項６９に記載の接眼レンズ。
【請求項７３】
画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
第１の側方平面内に位置付けられる第１の平面導波管であって、前記第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置される第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を備え、第１の表面積を包囲する第１の境界を画定する、第１の平面導波管と、
前記第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる第２の平面導波管であって、前記第２の平面導波管は、前記第１の境界外の第２の側方位置に配置される第２のＤＯＥを備え、前記第２の平面導波管は、第２の表面積を包囲する第２の境界を画定する、第２の平面導波管と、
前記第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる第３の平面導波管であって、前記第３の平面導波管は、前記第１の境界外および前記第２の境界外の第３の側方位置に配置される第３のＤＯＥを備える、第３の平面導波管と
を備える、接眼レンズ。
【請求項７４】
前記第１のＤＯＥは、前記第１の境界の周辺領域に配置される、請求項７３に記載の接眼レンズ。
【請求項７５】
前記第１の境界は、１つ以上の周辺カットアウトを備える、請求項７３に記載の接眼レンズ。
【請求項７６】
前記第１の境界は、１つ以上の中心オリフィスを備える、請求項７３に記載の接眼レンズ。
【請求項７７】
光を複数の平面導波管を含む接眼レンズの中に結合する方法であって、前記方法は、
第１の波長を含む第１のビームを指向し、前記接眼レンズ上に衝突させることと、
前記第１のビームの少なくとも一部を前記複数の平面導波管の第１の平面導波管の中に結合することと、
第２の波長を含む第２のビームを指向し、前記接眼レンズ上に衝突させることと、
前記第２のビームの少なくとも一部を前記複数の平面導波管の第２の平面導波管の中に結合することと、
第３の波長を含む第３のビームを指向し、前記接眼レンズ上に衝突させることと、
前記第３のビームの透過された部分を光学フィルタを通して通過させることと、
前記第３のビームの透過された部分の少なくとも一部を前記複数の平面導波管の第３の平面導波管の中に結合することと
を含む、方法。
【請求項７８】
光を前記複数の平面導波管のそれぞれと関連付けられた回折光学要素を有する複数の平面導波管を含む接眼レンズの中に結合する方法であって、前記方法は、
第１の波長を含む第１のビーム、第２の波長を含む第２のビーム、および第３の波長を含む第３のビームを指向し、第１の側方位置において前記接眼レンズ上に衝突させることと、
前記第１のビームの少なくとも一部、前記第２のビームの少なくとも一部、および前記第３のビームの少なくとも一部を前記複数の平面導波管の第１の平面導波管の中に結合することと、
前記第２のビームの少なくとも一部および前記第３のビームの少なくとも一部を減衰させることと、
前記第２のビームの少なくとも第２の部分を前記複数の平面導波管の第２の平面導波管の中に結合することと、
前記第３のビームの透過された部分を光学フィルタを通して通過させることと、
前記第３のビームの透過された部分の少なくとも一部を前記複数の平面導波管の第３の平面導波管の中に結合することと
を含む、方法。
【請求項７９】
前記複数の平面導波管のそれぞれと関連付けられた前記回折光学要素はそれぞれ、前記第１の側方位置において整合される、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記第３のビームの反射された部分を前記光学フィルタから反射させることをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
前記第３のビームの反射された部分の少なくとも一部を前記第２の平面導波管の中に結合することをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
画像表示システムであって、
照明白色光を提供するための単一白色光源と、
前記照明白色光を受け取り、光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成されるＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスであって、各グレースケール画像は、３つの色毎にピクセルを選択するために構成される、ＬＣＯＳ画像投影デバイスと、
前記光学瞳を前記３つの色のための３つの下位瞳に分割するために構成される３つのシャッタ領域を有するシャッタと、
前記３つのシャッタ領域に整合される３つのフィルタ領域を有するフィルタであって、各フィルタ領域は、前記色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、前記シャッタおよび前記フィルタは、前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、対応する下位瞳において画像を前記３つの色のそれぞれにおいて順次投影する、フィルタと、
３つの導波管層を有する接眼レンズであって、各導波管層は、回折光学要素（ＤＯＥ）を含み、前記ＤＯＥは、対応する下位瞳に整合され、前記色のうちの１つにおける画像光を受け取るために構成され、前記接眼レンズは、カラー画像を視認者に投影させるために構成される、接眼レンズと
を備える、画像表示システム。
【請求項８３】
前記単一白色光源は、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を備える、請求項８２に記載の画像表示システム。
【請求項８４】
前記単一白色光源は、正方形または長方形の照明光ビームを投影するように構成される、請求項８２に記載の画像表示システム。
【請求項８５】
前記シャッタは、液晶（ＬＣ）シャッタを備える、請求項８２に記載の画像表示システム。
【請求項８６】
前記３つのシャッタ領域は、相互に隣接する長方形領域である、請求項８２に記載の画像表示システム。
【請求項８７】
前記３つのフィルタ領域は、相互に隣接する長方形領域である、請求項８２に記載の画像表示システム。
【請求項８８】
前記３つの下位瞳は、相互に隣接する長方形領域である、請求項８２に記載の画像表示システム。
【請求項８９】
各導波管層内の前記ＤＯＥは、前記色のうちの１つにおける画像光を受け取り、前記画像光を前記導波管層の中に回折し、全内部反射（ＴＩＲ）によって、前記導波管層内を伝搬方向に伝搬させるように構成される、請求項８２に記載の画像表示システム。
【請求項９０】
各導波管層内の前記ＤＯＥは、前記色のうちの１つにおける前記画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される、請求項８９に記載の画像表示システム。
【請求項９１】
前記導波管層内のＤＯＥは、相互から空間的に変位される、請求項８９に記載の画像表示システム。
【請求項９２】
各導波管層内の前記ＤＯＥは、長方形形状を有し、前記伝搬方向と垂直方向に伸長される、請求項８９に記載の画像表示システム。
【請求項９３】
画像表示システムであって、
色順次照明を提供するための光源であって、前記光源は、複数のカラーＬＥＤ光源を有する、光源と、
前記照明を前記複数のカラーＬＥＤ光源から受け取り、３つの色毎に光学瞳においてカラー画像光を順次投影するように構成されるＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスであって、前記光学瞳は、瞳面積によって特徴付けられ、複数の非重複下位瞳を含み、前記複数の非重複下位瞳の非重複瞳はそれぞれ、下位瞳面積によって特徴付けられる、ＬＣＯＳ画像投影デバイスと
を備え、
前記複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、前記複数の非重複下位瞳のうちの１つを照明するように構成され、
前記下位瞳面積の和は、前記瞳面積と実質的に等しい、
画像表示システム。
【請求項９４】
前記下位瞳面積の和は、前記瞳面積と等しい、請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項９５】
前記光学瞳は、円形形状を有し、
前記複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、前記光学瞳の扇形である下位瞳を照明するように構成される、
請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項９６】
前記光学瞳は、正方形または長方形の形状を有し、
前記複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、前記光学瞳の長方形部分である下位瞳を照明するように構成される、
請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項９７】
前記光学瞳は、正方形または長方形の形状を有し、
前記複数のＬＥＤ光源は、赤色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤとを備え、
前記複数のＬＥＤ光源の各ＬＥＤは、前記光学瞳の長方形部分である下位瞳を照明するように構成される、
請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項９８】
前記光学瞳は、円形形状を有し、
前記複数のＬＥＤ光源は、２つの赤色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤとを備え、
前記複数のＬＥＤ光源の各ＬＥＤは、前記光学瞳の扇形である下位瞳を照明するように構成される、
請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項９９】
前記光学瞳は、正方形または長方形の形状を有し、
前記複数のＬＥＤ光源は、２つの赤色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤとを備え、
前記複数のＬＥＤ光源の各ＬＥＤは、前記光学瞳の長方形部分である下位瞳を照明するように構成される、
請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項１００】
前記３つの色は、３つの原色であり、
前記複数のＬＥＤ光源は、前記３つの原色のそれぞれにおける１つ以上のＬＥＤ光源を備える、
請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項１０１】
前記複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、ＬＥＤチップと、集光器とを備える、請求項９３に記載の画像表示システム。
【請求項１０２】
各集光器は、複合放物集光器（ＣＰＣ）である、請求項１０１に記載の画像表示システム。
【請求項１０３】
画像表示システムであって、
色順次照明を提供するための光源であって、前記光源は、複数のＬＥＤ光源を有する、光源と、
前記照明を前記複数のカラーＬＥＤ光源から受け取り、３つの色毎に光学瞳においてカラー画像光を順次投影するように構成されるＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスであって、前記光学瞳は、前記複数のＬＥＤ光源に対応する複数の非重複下位瞳を含む、ＬＣＯＳ画像投影デバイスと、
複数の導波管層を有する接眼レンズであって、各導波管層は、前記画像光を対応するＬＥＤ光源から受け取るために対応する下位瞳に整合される回折光学要素（ＤＯＥ）を含む、接眼レンズと
を備え、
前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、高回折次数を前記複数のＬＥＤ光源のそれぞれから生成し、
各導波管内の前記ＤＯＥは、前記高回折次数からの画像から変位される場所に配置される、
画像表示システム。
【請求項１０４】
画像表示システムであって、
照明白色光を提供するための白色光源と、
前記照明白色光を受け取り、３つの色毎に光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成されるＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスと、
前記光学瞳を前記色毎に１つの対応する複数の下位瞳に分割するために構成される複数のシャッタ領域を有するシャッタと、
複数のフィルタ領域を有するフィルタであって、各フィルタ領域は、前記色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、複数のフィルタ領域はそれぞれ、前記複数のシャッタ領域のうちの対応する１つに整合される、フィルタと
を備え、
前記シャッタは、前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、前記複数の下位瞳のうちの１つにおいて前記３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影する、画像表示システム。
【請求項１０５】
前記白色光源は、単一白色光源を備える、請求項１０４に記載の画像表示システム。
【請求項１０６】
前記シャッタは、６つのシャッタ領域を備え、前記フィルタは、６つのフィルタ領域を有し、前記シャッタおよびフィルタは、整合され、６つの下位瞳を形成する、請求項１０４に記載の画像表示システム。
【請求項１０７】
６つの導波管層を有する接眼レンズをさらに備え、各導波管層は、前記色のうちの１つにおける画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される回折光学要素（ＤＯＥ）を含み、前記接眼レンズは、カラー画像を２つの深度平面において投影させるために構成される、請求項１０６に記載の画像表示システム。
【請求項１０８】
画像表示システムであって、
照明白色光を提供するための複数の白色ＬＥＤ光源と、
前記照明白色光を受け取り、３つの色毎に光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成されるＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスと、
前記光学瞳を前記色毎に１つの対応する複数の下位瞳に分割するために構成される複数のシャッタ領域を有するシャッタデバイスと、
複数のフィルタ領域を有するフィルタであって、各フィルタ領域は、前記色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、複数のフィルタ領域はそれぞれ、前記複数のシャッタ領域のうちの対応する１つに整合される、フィルタと
を備え、
前記シャッタは、前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、前記複数の下位瞳のうちの１つにおいて前記３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影する、画像表示システム。
【請求項１０９】
前記複数の白色ＬＥＤ光源は、第１の白色ＬＥＤ光源と、第２の白色ＬＥＤ光源とを備え、
前記シャッタデバイスは、３つのシャッタ領域を有し、
前記フィルタは、６つのカラーフィルタ領域、すなわち、２つの赤色カラーフィルタ領域、２つの緑色カラーフィルタ領域、および２つの青色カラーフィルタ領域を有し、
第１の赤色カラーフィルタ領域、第１の緑色カラーフィルタ領域、および第１の青色カラーフィルタ領域は、前記第１の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成され、
第２の赤色カラーフィルタ領域、第２の緑色カラーフィルタ領域、および第２の青色カラーフィルタ領域は、前記第２の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成される、
請求項１０８に記載のシステム。
【請求項１１０】
前記光学瞳は、３つのサブピクセルを備える、請求項１０９に記載のシステム。
【請求項１１１】
前記光学瞳は、６つのサブピクセルを備える、請求項１０９に記載のシステム。
【請求項１１２】
前記第１および第２の赤色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合され、
前記第１および第２の緑色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合され、
前記第１および第２の青色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合される、
請求項１０９に記載のシステム。
【請求項１１３】
前記複数の白色ＬＥＤ光源は、第１の白色ＬＥＤ光源と、第２の白色ＬＥＤ光源とを備え、
前記シャッタデバイスは、第１のシャッタと、第２のシャッタとを有し、各シャッタは、３つのシャッタ領域を含み、
前記フィルタは、６つのカラーフィルタ領域、すなわち、２つの赤色カラーフィルタ領域、２つの緑色カラーフィルタ領域、および２つの青色カラーフィルタ領域を有し、
第１の赤色カラーフィルタ領域、第１の緑色カラーフィルタ領域、および第１の青色カラーフィルタ領域は、前記第１の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成され、
第２の赤色カラーフィルタ領域、第２の緑色カラーフィルタ領域、および第２の青色カラーフィルタ領域は、前記第２の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成される、
請求項１０８に記載のシステム。
【請求項１１４】
前記光学瞳は、３つのサブピクセルを備える、請求項１１３に記載のシステム。
【請求項１１５】
前記光学瞳は、６つのサブピクセルを備える、請求項１１３に記載のシステム。
【請求項１１６】
前記第１および第２の赤色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合され、
前記第１および第２の緑色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合され、
前記第１および第２の青色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合される、
請求項１１３に記載のシステム。
【請求項１１７】
画像表示システムであって、
照明白色光を提供するための単一白色光源と、
前記照明白色光を受け取り、光学瞳においてフルカラー画像を投影するように構成されるＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスと、
前記光学瞳を３つの下位瞳に分割するために構成される３つのシャッタ領域を有するシャッタであって、前記３つの下位瞳はそれぞれ、３つの色のうちの１つと関連付けられる、シャッタと、
３つのフィルタ領域を有するフィルタであって、各フィルタ領域は、前記３つの色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、前記３つのフィルタ領域は、それぞれ、前記３つのシャッタ領域に整合される、フィルタと
を備え、
前記画像表示システムは、個別の下位瞳において前記３つの色のそれぞれで画像を順次投影するように構成される、画像表示システム。
【請求項１１８】
３つの導波管層を有する接眼レンズをさらに備え、各導波管層は、前記色のうちの１つにおける画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される回折光学要素（ＤＯＥ）を含み、前記接眼レンズは、カラー画像を視認者に投影させるために構成される、請求項１１７に記載の画像表示システム。
【請求項１１９】
前記単一白色光源は、正方形または長方形の照明光ビームを投影するように構成される、請求項１１７に記載の画像表示システム。
【請求項１２０】
前記３つのシャッタ領域は、相互に隣接する長方形領域である、請求項１１７に記載の画像表示システム。
【請求項１２１】
前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、３つのＬＣＯＳパネルを備え、前記３つの色における画像を処理し、組み合わせられたフルカラー画像を提供する、請求項１１７に記載の画像表示システム。
【請求項１２２】
画像表示システムであって、
照明白色光を提供するための白色光源と、
前記照明白色光を受け取り、光学瞳において画像を投影するように構成されるＬＣＯＳ（シリコン上液晶）ベースの画像投影デバイスと、
前記光学瞳を複数の色毎に１つの複数の下位瞳に分割するために構成される複数のシャッタ領域を有するシャッタと、
複数のフィルタ領域を有するフィルタであって、各フィルタ領域は、前記複数の色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、複数のフィルタ領域はそれぞれ、前記複数のシャッタ領域のうちの対応する１つに整合される、フィルタと
を備え、
前記シャッタは、前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、前記複数の下位瞳のうちの１つにおいて前記複数の色のそれぞれにおける画像を順次投影する、画像表示システム。
【請求項１２３】
前記複数の下位瞳は、光学瞳を充填するように構成される、請求項１２２に記載の画像表示システム。
【請求項１２４】
複数の導波管層を有する接眼レンズをさらに備え、各導波管層は、前記複数の色のうちの１つにおける画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される回折光学要素（ＤＯＥ）を含み、前記接眼レンズは、カラー画像を視認者に投影させるために構成される、請求項１２２に記載の画像表示システム。
【請求項１２５】
前記複数の色は、３つの原色であり、前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、前記照明白色光を受け取り、前記３つの原色毎に光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成される、請求項１２２に記載の画像表示システム。
【請求項１２６】
前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、３つのＬＣＯＳパネルを備え、前記３つのＬＣＯＳパネルはそれぞれ、３つの原色のうちの１つと関連付けられる、請求項１２７に記載の画像表示システム。
【請求項１２７】
前記ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、前記照明白色光を受け取り、光学瞳においてフルカラー画像を投影するように構成される、請求項１２２に記載の画像表示システム。
【請求項１２８】
画像を表示するための方法であって、前記方法は、
白色光源および画像プロジェクタを提供することと、
前記白色光源からの白色光を前記画像プロジェクタにおいて受け取ることと、
光学瞳においてグレースケール画像を順次投影させることであって、各グレースケール画像は、３つの色のうちの対応する１つのためのピクセルを選択するために構成される、ことと、
シャッタと、前記光学瞳を前記３つの色のための３つの下位瞳に分割するためのカラーフィルタとを提供することと、
前記シャッタおよびカラーフィルタと前記グレースケール画像とを同期させ、対応する下位瞳において前記３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影することと、
３つの導波管層を有する接眼レンズを提供することと、
画像を視認者に投影させるために、対応する導波管層において前記３つの色のそれぞれにおける画像を順次受け取ることと
を含む、方法。
【請求項１２９】
前記白色光源は、単一白色ＬＥＤ光源を備える、請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３０】
ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスを使用して、前記白色光を受け取り、前記光学瞳においてグレースケール画像を順次投影することをさらに含む、請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３１】
前記シャッタは、前記光学瞳を３つの下位瞳に分割するための３つのシャッタ領域を有する、液晶（ＬＣ）シャッタを備える、請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３２】
前記カラーフィルタは、３つのフィルタ領域を備え、各フィルタ領域は、前記３つの色のうちの１つのためのカラーフィルタを含む、請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３３】
画像を表示するための方法であって、前記方法は、
白色光源および画像プロジェクタを提供することと、
前記白色光源からの白色光を前記画像プロジェクタにおいて受け取ることと、
光学瞳において画像を投影させることと、
シャッタと、前記光学瞳を複数の下位瞳に分割するためのカラーフィルタとを提供することと、
前記シャッタおよびカラーフィルタと前記画像プロジェクタからの画像とを同期させ、対応する下位瞳において３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影させることと、
複数の導波管層を有する接眼レンズを提供することと、
カラー画像を視認者に投影させるために、対応する導波管層において前記３つの色のそれぞれにおける画像を順次受け取ることと
を含む、方法。
【請求項１３４】
前記画像プロジェクタは、前記光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成され、各グレースケール画像は、前記３つの色毎にピクセルを選択するために構成される、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３５】
前記シャッタをカラーフィルタともに前記グレースケール画像と同期させることは、グレースケール画像毎のサブピクセルのための単一カラー画像を投影させることを含む、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記画像プロジェクタは、前記光学瞳においてフルカラー画像を投影するように構成される、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３７】
前記シャッタおよびカラーフィルタと前記画像プロジェクタからの画像とを同期させることは、前記画像プロジェクタからのフルカラー画像毎の３つの対応するサブピクセルのための３つの単一カラー画像を投影させることを含む、請求項１３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６２／４５９，５５９号，出願日２０１７年２月１５日，発明の名称“ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＭＵＬＴＩ−ＰＵＰＩＬ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＷＩＴＨ  ＬＩＱＵＩＤ  ＣＲＹＳＴＡＬ  ＳＨＵＴＴＥＲ”、米国仮特許出願第６２／４５９，９６４号，出願日２０１７年２月１６日，発明の名称“ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＡＲＴＩＦＡＣＴＳ  ＩＮ  ＡＵＧＭＥＮＴＥＤ  ＲＥＡＬＩＴＹ  ＤＥＶＩＣＥＳ”、および米国仮特許出願第６２／５９２，６０７号，出願日２０１７年１１月３０日，発明の名称“ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ  ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ  ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＩＮＧ  ＡＲＴＩＦＡＣＴ  ＭＩＴＩＧＡＴＩＯＮ”に対する優先権を主張するものであり、これらの開示は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に生産された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式で、ウェアラブルデバイス内においてユーザに提示される。仮想現実または「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実または「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としての、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。
【０００３】
これらのディスプレイ技術において成された進歩にもかかわらず、当技術分野において、拡張現実システム、特に、ディスプレイシステムに関連する改良された方法およびシステムの必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、概して、ウェアラブルディスプレイを含む、投影ディスプレイシステムに関連する、方法およびシステムに関する。より具体的には、本開示の実施形態は、１つ以上の統合された偏光器および改良されたシステム性能を伴う、接眼レンズユニットのための方法およびシステムを提供する。他の実施形態では、白色光源が、ＬＣＯＳベースのプロジェクタと、ＬＣＯＳベースのプロジェクタと同期して動作する、シャッタと併用される。本開示は、コンピュータビジョンおよび画像表示システムにおける種々の用途に適用可能である。
【０００５】
いくつかの投影ディスプレイシステムでは、プロジェクタからの光は、接眼レンズの中に結合されることができ、これは、ひいては、画像を視認者の眼に投影する。視認者の眼のために意図されるプロジェクタからの光に加え、プロジェクタ以外の源から生じる光、例えば、視認者の近傍の天井灯からの光および／またはプロジェクタ内のコンポーネントからの意図されない反射からの光も、接眼レンズの中／内に結合され、それによって、視認者に提示されるアーチファクトをもたらし得る。
【０００６】
故に、そのようなアーチファクトの影響を低減させるために、本開示の実施形態は、光学要素、例えば、投影ディスプレイの光学経路内に配置される円偏光器を利用して、アーチファクトの強度を低減させる。いくつかの実施形態では、カラーフィルタを組み込む、分割瞳設計が、分散型瞳システムの下位瞳（ｓｕｂ−ｐｕｐｉｌ）場所におけるスペクトルフィルタリングを可能にし、アーチファクトを軽減させるように利用される。
【０００７】
いくつかの実施形態では、接眼レンズは、接眼レンズの異なる導波管間の色分離のための１つ以上の光学フィルタを含むように提供される。接眼レンズはまた、光学フィルタの空間位置付けを利用して、波長交差結合を低減させてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、投影ディスプレイは、白色光源と、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ベースのプロジェクタと、ＬＣＯＳベースのプロジェクタと同期して動作する、シャッタとを利用して、アーチファクトを低減または排除する。本開示は、コンピュータビジョンおよび画像表示システムにおける種々の用途に適用可能である。
【０００８】
従来の技法に優る多数の利点が、本開示の方法によって達成される。例えば、本開示の実施形態は、投影ディスプレイシステム内において、残影画像を含む、アーチファクトを低減または排除する、方法およびシステムを提供する。加えて、本開示の実施形態は、眼精疲労を低減させ、迷光に起因するアーチファクトを低減させ、表示される画像またはビデオの分解能、ダイナミックレンジ、色正確度、ＡＮＳＩコントラスト、および一般的信号対雑音比を改良する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、方法およびシステムは、波長交差結合を低減させ、向上された明度およびコントラストをもたらすように提供される。さらに、本開示のいくつかの実施形態は、迷光を低減させ、改良されたコントラストを達成し得る、方法およびシステムを提供する。さらに、いくつかの実施形態では、画像の改良された色飽和が、より多くの飽和カラーフィルタを使用して達成されることができる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、ＬＣＯＳベースのウェアラブルディスプレイシステムは、高充填率および明度画像によって特徴付けられ、それによって、ユーザ体験を改良するように提供される。さらに、いくつかの実施形態は、より大きい瞳サイズを提供し、これは、より良好な画像分解能および品質を提供することができる。さらに、本開示の実施形態はまた、投影システムの要素として白色ＬＥＤまたはＲＧＢＬＥＤを使用し、かつ残影軽減を提供する、柔軟性を提供することができる。本開示のこれらおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くとともに、下記のテキストおよび添付の図と併せてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本明細書に開示される実施形態の教示は、付随の図面と併せて以下の詳細な説明を検討することによって容易に理解されることができる。
【００１２】
【図１】図１は、いくつかの実施形態による、デジタルまたは仮想画像を視認者に提示するために使用され得る、視認光学アセンブリ（ＶＯＡ）内の光経路を図式的に図示する。
【００１３】
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、プロジェクタの実施例を図示する、概略図である。
【００１４】
【図３】図３は、いくつかの実施形態による、プロジェクタの実施例を図示する、概略図である。
【００１５】
【図４】図４は、いくつかの実施形態による、各導波管内に配置される内部結合格子を使用して対応する導波管の中に結合される、複数の色の光を図示する、概略図である。
【００１６】
【図５】図５Ａ−５Ｃは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳アーキテクチャの上面図である。
【００１７】
【図６】図６は、いくつかの実施形態による、複数の深度平面のための色の時間順次エンコーディングを図示する、概略図である。
【００１８】
【図７Ａ】図７Ａは、いくつかの実施形態による、プロジェクタアセンブリを図示する、概略図である。
【００１９】
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示されるプロジェクタアセンブリを図示する、展開概略図である。
【００２０】
【図８Ａ】図８Ａは、いくつかの実施形態による、投影ディスプレイシステム内の内部結合格子要素からの反射から生じるアーチファクト形成を図示する、概略図である。
【００２１】
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示される投影ディスプレイシステム内の内部結合格子からの反射から生じるアーチファクト形成を図示する、展開概略図である。
【００２２】
【図９】図９は、いくつかの実施形態による、内部結合格子からの反射を図示する、概略図である。
【００２３】
【図１０Ａ】図１０Ａは、いくつかの実施形態による、カラーフィルタを使用したアーチファクト低減を伴う、プロジェクタアセンブリを図示する、概略図である。
【００２４】
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに示されるプロジェクタアセンブリを図示する、展開概略図である。
【００２５】
【図１１Ａ】図１１Ａは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳アーキテクチャと併用される、カラーフィルタの上面図である。
【００２６】
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、いくつかの実施形態による、赤色、緑色、および青色カラーフィルタに関する透過率プロットである。
【００２７】
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳アーキテクチャと併用される、カラーフィルタの上面図である。
【００２８】
【図１２】図１２は、いくつかの実施形態による、カラーフィルタおよび下位瞳の空間配列を図示する、上面図である。
【００２９】
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態による、カラーフィルタと接眼レンズ導波管層の統合を図示する、断面図である。
【００３０】
【図１４Ａ】図１４Ａは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳のサブセットと併用される、カラーフィルタの上面図である。
【００３１】
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、いくつかの実施形態による、図１４Ａに図示されるカラーフィルタと接眼レンズ導波管層の統合を図示する、断面図である。
【００３２】
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳の別のサブセットと併用される、カラーフィルタの上面図である。
【００３３】
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、一実施形態による、図１４Ｃに図示されるカラーフィルタと接眼レンズ導波管層の統合を図示する、断面図である。
【００３４】
【図１５】図１５は、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳アーキテクチャ内の回折次数の上面図である。
【００３５】
【図１６Ａ】図１６Ａは、いくつかの実施形態による、光学フィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。
【００３６】
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、いくつかの実施形態による、光学フィルタの透過率／反射率曲線を図示する、プロットである。
【００３７】
【図１７Ａ】図１７Ａは、いくつかの実施形態による、吸収カラーフィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。
【００３８】
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａに図示される接眼レンズの平面図である。
【００３９】
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、いくつかの実施形態による、吸収カラーフィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。
【００４０】
【図１８Ａ】図１８Ａは、いくつかの実施形態による、整合された回折光学要素および光学フィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。
【００４１】
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８Ａに図示される接眼レンズの要素の斜視図である。
【００４２】
【図１９】図１９は、いくつかの実施形態による、接眼レンズの導波管の中に統合される光学フィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。
【００４３】
【図２０】図２０は、いくつかの実施形態による、成形された導波管を伴う、接眼レンズの斜視図である。
【００４４】
【図２１】図２１は、いくつかの実施形態による、１つ以上の平面導波管を含む接眼レンズを動作させる方法を図示する、フローチャートである。
【００４５】
【図２２】図２２は、いくつかの実施形態による、接眼レンズを動作させる方法を図示する、フローチャートである。
【００４６】
【図２３】図２３は、いくつかの実施形態による、接眼レンズの側面図を図示する、概略図である。
【００４７】
【図２４Ａ】図２４Ａは、いくつかの実施形態による、ＬＣＯＳ画像プロジェクタを図示する、概略図である。
【００４８】
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、いくつかの実施形態による、図２４ＡにおけるＬＣＯＳ画像プロジェクタの拡大図における光学経路を図示する、概略図である。
【００４９】
【図２５】図２５Ａ−２５Ｂは、いくつかの実施形態による、ＬＥＤ光源の位置付けを図示する、簡略化された略図である。
【００５０】
【図２６Ａ】図２６Ａは、いくつかの実施形態による、ＬＥＤ光源配列を図示する、概略図である。
【００５１】
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、いくつかの実施形態による、別のＬＥＤ光源配列を図示する、概略図である。
【００５２】
【図２６Ｃ】図２６Ｃは、いくつかの実施形態による、さらに別のＬＥＤ光源配列を図示する、概略図である。
【００５３】
【図２７−１】図２７Ａ−２７Ｄは、いくつかの実施形態による、画像表示システムを図示する、概略図である。
【図２７−２】図２７Ａ−２７Ｄは、いくつかの実施形態による、画像表示システムを図示する、概略図である。
【００５４】
【図２８】図２８は、いくつかの実施形態による、導波管層の中に結合される画像光の動作を図示する、概略図である。
【００５５】
【図２９Ａ】図２９Ａは、いくつかの実施形態による、画像表示システム内のＬＣＯＳによるより高い次数の回折を図示する、写真画像である。
【００５６】
【図２９Ｂ】図２９Ｂおよび２９Ｃは、いくつかの実施形態による、ＩＣＧを画像表示システム内に配列するための方法を図示する、概略図である。
【図２９Ｃ】図２９Ｂおよび２９Ｃは、いくつかの実施形態による、ＩＣＧを画像表示システム内に配列するための方法を図示する、概略図である。
【００５７】
【図３０】図３０は、いくつかの実施形態による、別の画像表示システムを図示する、概略図である。
【００５８】
【図３１Ａ】図３１Ａ−３１Ｃは、いくつかの実施形態による、別の画像表示システムを図示する、概略図である。
【図３１Ｂ】図３１Ａ−３１Ｃは、いくつかの実施形態による、別の画像表示システムを図示する、概略図である。
【図３１Ｃ】図３１Ａ−３１Ｃは、いくつかの実施形態による、別の画像表示システムを図示する、概略図である。
【００５９】
【図３２】図３２は、いくつかの実施形態による、さらに別の画像表示システムを図示する、概略図である。
【００６０】
【図３３】図３３は、いくつかの実施形態による、画像を表示するための方法を図示する、フローチャートである。
【００６１】
【図３４】図３４は、いくつかの実施形態による、画像を表示するための別の方法を図示する、フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図および以下の説明は、例証としてのみの種々の実施形態に関する。以下の議論から、本明細書に開示される構造および方法の代替実施形態が、本明細書で議論される原理から逸脱することなく、採用され得る実行可能代替として容易に認識されるであろうことに留意されたい。ここで、その実施例が付随の図に図示される、いくつかの実施形態が、詳細に参照されるであろう。
【００６３】
図１は、いくつかの実施形態による、デジタルまたは仮想画像を視認者に提示するために使用され得る、視認光学アセンブリ（ＶＯＡ）内の光経路を図式的に図示する。ＶＯＡは、プロジェクタ１０１と、視認者の眼１０２の周囲に装着され得る、接眼レンズ１００とを含む。いくつかの実施形態では、プロジェクタ１０１は、赤色ＬＥＤ群と、緑色ＬＥＤ群と、青色ＬＥＤ群とを含んでもよい。例えば、プロジェクタ１０１は、２つの赤色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤとを含んでもよい。接眼レンズ１００は、１つ以上の接眼レンズ層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、接眼レンズ１００は、３つの色、すなわち、赤色、緑色、および青色毎に１つの接眼レンズ層の３つの接眼レンズ層を含む。いくつかの実施形態では、接眼レンズ１００は、６つの接眼レンズ層、すなわち、仮想画像を１つの深度平面に形成するために構成される、３つの色毎の１セットの接眼レンズ層と、仮想画像を別の深度平面に形成するために構成される、３つの色毎の別のセットの接眼レンズ層とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、接眼レンズ１００は、３つ以上の異なる深度平面のために、３つの色毎に３つ以上の接眼レンズ層を含んでもよい。各接眼レンズ層は、平面導波管を含み、内部結合格子１０７と、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）領域１０８と、射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）領域１０９とを含んでもよい。
【００６４】
依然として、図１を参照すると、プロジェクタ１０１は、画像光を接眼レンズ層内の内部結合格子１０７上に投影する。内部結合格子１０７は、プロジェクタ１０１からの画像光を平面導波管の中に結合し、画像光をＯＰＥ領域１０８に向かう方向に伝搬させる。平面導波管は、全内部反射（ＴＩＲ）によって、画像光を水平方向に伝搬させる。接眼レンズ層のＯＰＥ領域１０８は、ＥＰＥ領域１０９に向かって導波管内を伝搬する画像光の一部を結合および再指向する、回折要素を含む。ＥＰＥ領域１０９は、平面導波管内を伝搬する画像光の一部を接眼レンズ層の平面と略垂直方向に視認者の眼１０２に向かって結合および指向する、回折要素を含む。本方式では、プロジェクタ１０１によって投影された画像が、視認者の眼１０２によって視認され得る。
【００６５】
上記に説明されるように、プロジェクタによって生成された画像光は、３つの色、すなわち、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、および赤色（Ｒ）における光を含んでもよい。そのような画像光は、各構成色における画像光が接眼レンズ内の個別の導波管に結合され得るように、構成色に分離されることができる。
【００６６】
図２は、いくつかの実施形態による、プロジェクタを図示する、概略図である。プロジェクタ２００は、例えば、図５Ａ−５Ｃに関連して下記に議論されるように、所定の分布を伴う具体的配向に位置付けられる、空間的に変位された光源のセット２０５（例えば、ＬＥＤ、レーザ等）を含む。光源２０５は、単独で、または、例えば、光パイプまたはミラー等の集光光学を形成し、より多くの光を集光し、下位瞳を光パイプまたは集光ミラーの端部に形成する、下位瞳とともに、使用されることができる。明確性の目的のために、３つのみの光源が、図示される。いくつかの実施形態では、準コリメーション光学２２５が、光がよりコリメートされた様式で偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２１０に進入し、より多くの光がディスプレイパネル２０７に辿り着くように、光源２０５から放出される光をある程度までコリメートするために利用される。他の実施形態では、コリメート要素（図示せず）が、ＰＢＳ２１０の部分を通して伝搬後、光源２０５から放出される光をコリメートするために利用される。いくつかの実施形態では、前置偏光器が、準コリメート光学２２５とＰＢＳ２１０との間にあって、ＰＢＳ２１０の中に進む光を偏光させてもよい。前置偏光器はまた、光の一部を再循環させるために使用されてもよい。ＰＢＳ２１０に進入する光は、反射し、ディスプレイパネル２０７上に入射し、そこで、場面が、形成される。いくつかの実施形態では、時間順次カラーディスプレイが、カラー画像を形成するために使用されることができる。
【００６７】
ディスプレイパネル２０７から反射された光は、ＰＢＳ２１０を通して通過し、結像光学または結像光学のセットとも称される、プロジェクタレンズ２１５を使用して、結像され、場面の画像を遠距離に形成する。プロジェクタレンズ２１５は、ディスプレイパネル２０７のフーリエ変換を接眼レンズ２２０上または中に大まかに形成する。プロジェクタ２００は、光源２０５および集光光学によって形成される下位瞳の反転された画像である、下位瞳を接眼レンズ２２０内に提供する。図２に図示されるように、接眼レンズ２２０は、複数の層を含む。例えば、接眼レンズ２２０は、６つの層または導波管を含み、それぞれ、色（例えば、３つの色）および深度平面（例えば、色毎に２つの深度平面）と関連付けられる。色および深度層の「切替」は、オンにされる光源２０５の切替によって実施される。その結果、シャッタまたはスイッチは、図示されるシステムでは、色と深度平面との間で切り替えるために利用されない。
【００６８】
プロジェクタ２００およびプロジェクタ２００のアーキテクチャに関する変形例に関連する付加的議論が、本明細書で議論される。
【００６９】
図３は、いくつかの実施形態による、プロジェクタを図示する、概略図である。図２は、プロジェクタ３００を図示する。ディスプレイパネル３２０は、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）パネルであるが、本開示は、本実装に限定されない。正面照射型ＬＣＯＳ（ＦＬＣＯＳ）、ＤＬＰ、および同等物を含む、他のディスプレイパネルも、利用されてもよい。いくつかの実施形態では、色順次ＬＣＯＳ設計が、図６に関連して議論される時間順次エンコーディングに関連して議論されるように利用されるが、全ての色（例えば、ＲＧＢ）が並行して表示される、他の設計も、実装されることができる。カラーフィルタの性能が改良され、ピクセルサイズが減少されるにつれて、システム性能が、改良され、本開示の実施形態は、そのような改良から利点を享受するであろう。したがって、いくつかの反射または透過性ディスプレイパネルが、本明細書に開示される分散型下位瞳アーキテクチャと併せて利用されることができる。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【００７０】
いくつかの実施形態では、集光光学を含む、光源３１０によって放出され、前置偏光器３２５によって偏光される、光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３３０を通して伝搬し、１／４波プレート３２７を通して通過し、例えば、ミラーレンズ、反射レンズ、または湾曲反射体として実装され得る、コリメータ３３２上に衝突する。光源３１０間の空間分離は、分散型下位瞳アーキテクチャを可能にする。いくつかの実施形態では、反射コリメータである、コリメータ３３２は、光源３１０によって放出される光をある程度までコリメートまたは集光し、コリメートされた光を、光をディスプレイパネル３２０上に指向するように変化された偏光状態を伴って、１／４波プレート３２７を通して、再び、ＰＢＳ３３０の中に逆指向する。
【００７１】
コリメートされた光が、ＰＢＳ３３０を通して伝搬するにつれて、界面３３１において反射され、ディスプレイパネル３２０に向かって指向される。界面３３１は、偏光フィルム、ワイヤグリッド偏光器、誘電性積層コーティング、それらの組み合わせ、および同等物を使用して、実装されることができる。ディスプレイパネル３２０は、続いて接眼レンズ上に結像され得る、場面または一連の場面を形成する。いくつかの実施形態では、異なる色および深度平面のための時間順次画像形成が、ディスプレイパネル３２０の動作と併せて、光源３１０を順次動作させることによって遂行される。いくつかの実施形態では、補償要素が、ＰＢＳ３３０に設置され、またはディスプレイパネル３２０に取り付けられ、ディスプレイパネル３２０の性能を改良する。ディスプレイパネル３２０から反射後、光は、側面３０３においてＰＢＳ３３０に進入し、界面３３１を通して伝搬し、側面３０４においてＰＢＳ３３０から出射する。プロジェクタレンズ３４０とも称される、光学レンズ３４０が、次いで、利用され、ディスプレイのフーリエ変換を形成し、コリメータ３３２と併せて、光源３１０の下位瞳の反転された画像を接眼レンズまたはその中に形成する。
【００７２】
いくつかの実施形態によると、プロジェクタアセンブリが、提供される。プロジェクタアセンブリは、ＰＢＳ（例えば、ＰＢＳ３３０）を含む。プロジェクタアセンブリはまた、ＰＢＳ３３０に隣接する空間的に変位された光源のセット（例えば、光源３１０）を含む。光源３１０は、異なるカラーＬＥＤ、レーザ、または同等物であることができる。いくつかの実施形態では、光源３１０は、ＰＢＳ３３０の第１の側３０１に隣接する。ＰＢＳ３３０は、第１の通過の間、光源３１０によって放出される光を通過させる。
【００７３】
反射ミラーであり得る、コリメータ３３２は、ＰＢＳ３３０に隣接して配置され、光を受け取り、ＰＢＳ３３０を通した第１の通過をもたらす。コリメータ３３２は、光源３１０に隣接する第１の側３０１と反対のＰＢＳ３３０の第２の側３０２に隣接する。コリメータ３３２は、放出される光をコリメートおよび集光し、コリメートされた光をＰＢＳ３３０の第２の側３０２の中に逆指向する。
【００７４】
プロジェクタアセンブリはまた、第１の側３０１と第２の側３０２との間に位置付けられるＰＢＳ３３０の第３の側３０３に隣接する、ディスプレイパネル３２０を含む。ディスプレイパネル３２０は、ＬＣＯＳパネルであることができる。ＰＢＳ３３０を通した第２の通過の間、コリメートされた光は、二重１／４波プレート３２７を２回通過することによって生じるその偏光状態の変化に起因して、ＰＢＳ３３０内の界面３３１から反射し、ディスプレイパネル３２０に向かって指向される。
【００７５】
プロジェクタアセンブリはさらに、第１の側３０１と第２の側３０２との間かつ第３の側３０３と反対に位置付けられるＰＢＳ３３０の第４の側３０４に隣接する、プロジェクタレンズ３４０を含む。ＰＢＳ３３０と投影ディスプレイアセンブリによって形成される最終的画像との間のプロジェクタレンズ３４０の位置は、図示されるシステムがＰＢＳ３３０をプロジェクタアセンブリの背面で利用することを示す。
【００７６】
プロジェクタアセンブリは、下位瞳の画像およびディスプレイパネル３２０のフーリエ変換を画像場所に形成する。接眼レンズとの内部結合界面は、画像場所の近傍に位置付けられる。光源３１０によって放出される光は、プロジェクタアセンブリ内の異なる経路を通して伝搬するため、光源３１０の各光源と関連付けられた画像は、システムの像面において空間的に変位され、接眼レンズを構成する異なる導波管の中に結合することを可能にする。
【００７７】
図４は、いくつかの実施形態による、各導波管内に配置される内部結合要素を使用して対応する導波管の中に結合されている、複数の色の光を図示する、概略図である。第１の導波管４１０、第２の導波管４２０、および第３の導波管４３０は、並列配列において相互に隣接して位置付けられる。ある実施例では、第１の導波管４１０は、第１の波長範囲４０１（例えば、赤色波長）内の光を受け取り、そして伝搬するように設計されることができ、第２の導波管４２０は、第２の波長範囲４０２（例えば、緑色波長）内の光を受け取り、そして伝搬するように設計されることができ、第３の導波管４３０は、第３の波長範囲４０３（例えば、青色波長）内の光を受け取り、そして伝搬するように設計されることができる。
【００７８】
全３つの波長範囲４０１、４０２、および４０３内の光は、プロジェクタレンズ４４０のフーリエ変換屈折力に起因して、ほぼ同一平面上に集束されるが、大まかに述べると、光モジュール内の下位瞳の間隔と、該当する場合、光学システムの倍率とによって、平面において変位される。個別の導波管４１０、４２０、および４３０の内部結合要素４１２、４２２、および４３２は、光の一部を捕捉し、個別の導波管４１０、４２０、および４３０の中に結合させるように、正しい色の下位瞳に対応する経路内に設置される。
【００７９】
内部結合格子であり得る、内部結合要素４１２、４２２、および４３２は、内部結合回折光学要素（ＤＯＥ）の要素であることができる。所与の光源が、オンにされると、その光源からの光は、対応する平面（例えば、赤色ＬＥＤ＃１の場合、第１の深度平面における第１の導波管４１０）に結像される。これは、単に、光源をオフおよびオンに切り替えることによって、色間の切替を可能にする。
【００８０】
残影画像または他の反射とも称される、アーチファクトの発生および／または影響を低減させるために、本開示のいくつかの実施形態は、吸収性カラーフィルタを利用する。フィルタは、単一瞳システム内で使用されてもよい。
【００８１】
図５Ａ−５Ｃは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳アーキテクチャの上面図である。分散型下位瞳は、異なる下位瞳と関連付けられることができ、異なる波長および異なる位置（すなわち、異なる側方位置）で動作する、異なる光源（例えば、ＬＥＤまたはレーザ）と関連付けられる。図５Ａを参照すると、本第１の配列は、２つの深度平面および深度平面あたり３つの色と関連付けられた６つの下位瞳を有する。例えば、２つの下位瞳５１０および５１２は、第１の色（例えば、赤色下位瞳）と関連付けられ、２つの下位瞳５１４および５１６は、第２の色（例えば、緑色下位瞳）と関連付けられ、２つの下位瞳５１８および５２０は、第３の色（例えば、青色下位瞳）と関連付けられる。これらの下位瞳は、放射平面において空間的にオフセットされる、６つの光源に対応する。図示される６つの下位瞳実施形態は、３色２深度平面アーキテクチャにおいて使用するために好適であり得る。分散型下位瞳アーキテクチャに関連する付加的説明は、２０１６年１１月１０日に公開された米国特許出願公開第２０１６／０３２７７３号（その開示は、あらゆる目的のために、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に提供される。
【００８２】
実施例として、２つの光源が、光学軸に対して相互に反対（すなわち、光学軸を中心として反対）に位置付けられる場合、光源のうちの１つ（すなわち、第１の光源）からの光は、光学システムを通して伝搬し、接眼レンズ、例えば、接眼レンズの内部結合格子または他の表面から反射し、光学システムを通して逆伝搬し、次いで、再び、ディスプレイパネルにおいて反射し、光学軸に対して元の光源画像と反対の場所に再出現し得ることが可能である。別の下位瞳の場所に現れる本二重反射は、光が第１の光源によって元々放出されたため、残影画像を作成するであろう。故に、図５Ａに図示される配列では、下位瞳５１０／５１２、５１４／５１６、および５１８／５２０は、光学軸および下位瞳分布の中心に対して相互に反対に位置付けられないため、これらの下位瞳のセットからの光は、光学システムを通して伝搬後、セット内の他の下位瞳に結合されないであろう。故に、本下位瞳レイアウトは、部分的に、残影画像形成とも称される、アーチファクト形成を防止する。
【００８３】
図５Ａでは、各下位瞳と関連付けられた色および深度平面は、以下、すなわち、第１および第２の深度平面における赤色波長：Ｒ１／Ｒ２、第１およびおよび第２の深度平面における緑色波長：Ｇ１／Ｇ２、および第１および第２の深度平面における青色波長：Ｂ１／Ｂ２のように図示される。回折光学要素は、図４に関連して議論されるように、これらの下位瞳場所に設置されることができる。内部結合格子と称される、回折格子が、本明細書で議論されるが、本開示の実施形態は、回折格子に限定されず、他の回折光学要素も、利用されることができ、バイナリ回折要素、段階式回折要素、および他の好適な回折ベースの構造を含む。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【００８４】
図５Ｂを参照すると、９つの下位瞳実施形態が、図示されており、これは、３色３深度平面アーキテクチャにおいて使用するために好適であろう。本実施形態では、第１の色と関連付けられた下位瞳５４０、５４２、および５４４（例えば、赤色下位瞳）を含む、第１の下位瞳のセットは、相互に対して１２０°に位置付けられる。第２の色（例えば、緑色）と関連付けられた下位瞳５５０、５５２、および５５４を含む、第２の下位瞳のセットは、相互に対して１２０°に位置付けられ、その分布は、第１の下位瞳のセットから６０°回転される。故に、下位瞳４４０からの光が、システム内で反射され、下位瞳５４０と反対の下位瞳５５４に再出現する場合、色の重複は、存在しないであろう。第３の色（例えば、青色）と関連付けられた下位瞳５６０、５６２、および５６４を含む、第３の下位瞳のセットは、第１および第２の下位瞳の分布の内側に位置付けられ、相互に対して１２０°に位置付けられる。
【００８５】
図５Ｃは、６つの下位瞳配列を図示し、第１の色（例えば、赤色）と関連付けられた下位瞳５７０および５７２は、下位瞳分布の２つの角に位置付けられ、第２の色（例えば、緑色）と関連付けられた下位瞳５８０および５８２は、下位瞳分布の他の２つの角に位置付けられ、第３の色（例えば、青色）と関連付けられた下位瞳５９０および５９２は、長方形下位瞳分布の側面に沿って位置付けられる。したがって、図５Ｂ−５Ｃに図示されるような下位瞳配列は、残影画像からの影響を低減させるために利用されることができる。代替下位瞳配列もまた、利用されてもよく、例えば、異なる色の下位瞳が光学軸を横断して相互に反対である、下位瞳配列等である。残影は、色選択的要素（例えば、色選択的回転子）またはカラーフィルタを各個別の内部結合格子において使用することによって、低減されることができる。
【００８６】
図６は、いくつかの実施形態による、複数の深度平面のための色の時間順次エンコーディングを図示する、概略図である。図６に図示されるように、深度平面（本例証では、３つ）は、シェーダを介して、ピクセルあたり最下位ビット（ＬＳＢ）にエンコードされる。本明細書で議論されるプロジェクタアセンブリは、所望の深度平面における色毎のピクセルの精密な設置を提供する。３つの色は、順次、深度平面（平面０のためのＲ０、Ｇ０、Ｂ０）６０２、（平面１のためのＲ１、Ｇ１、Ｂ１）６０４、および（平面２のためのＲ２、Ｇ２、Ｂ２）６０６毎にエンコードされる。１．３９ｍｓにわたる各色の照明は、７２０Ｈｚの照明フレームレート６０８と、８０Ｈｚの全３つの色および３つの深度平面６１０のためのフレームレートとを提供する（全ての色および平面をリフレッシュするための１２．５ｍｓに基づく）。いくつかの実施形態では、フレームあたり単一深度平面のための単色が、その特定の深度平面のための特定の色と関連付けられた光源のみを使用することによって、使用されてもよい。
【００８７】
いくつかの実施形態では、複数の深度平面が、順次コード化される色を受け取る可変焦点レンズの使用を通して、実装されることができる。これらの実施形態では、３つの接眼レンズ層が存在してもよく、内部結合格子は、内部結合格子が光学軸を中心として相互を横断して直接位置付けられないように、さらに離間されてもよい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【００８８】
図７Ａは、いくつかの実施形態による、プロジェクタアセンブリを図示する、概略図である。図７Ｂは、図７Ａに示されるプロジェクタアセンブリを図示する、展開概略図である。図７Ａに図示されるように、プロジェクタアーキテクチャ７００は、照明源７１０を含み、これは、例えば、レーザ等のコリメートされた光ビームのセットを放出することができる。本実施形態では、照明源７１０からの光は、すでにコリメートされているため、コリメータは、光学設計から省略されることができる。照明源７１０は、偏光された、偏光されない、または部分的に偏光された光を放出することができる。図示される実施形態では、照明源７１０は、ｐ−偏光を伴って偏光された光７１２を放出する。第１の光学要素７１５（例えば、前置偏光器）は、ｐ−偏光を伴う光を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７２０に通過させるように整合される。最初に、光は、ＰＢＳ７２０の界面７２２（例えば、偏光界面）を通して通過し、空間光変調器（ＳＬＭ）７３０上に衝突する。ディスプレイパネルとも称される、ＳＬＭ７３０は、空間変調を光上に与え、画像を提供する。オン状態では、ＳＬＭ７３０は、明るい状態（例えば、白色ピクセル）が示されるように、入力光を第１の偏光状態（例えば、ｐ−偏光状態）から第２の偏光状態（例えば、ｓ−偏光状態）に変調する。第２の偏光状態は、９０°変調（例えば、偏移）された第１の偏光状態であってもよい。オン状態では、第２の偏光状態を有する光は、界面７２２によって反射され、流れを辿って、プロジェクタレンズ７４０に進む。オフ状態では、ＳＬＭ７３０は、入力光を第１の偏光状態から回転させず、したがって、暗い状態（例えば、黒色ピクセル）が、示される。オフ状態では、第１の偏光状態を有する光は、界面７２２を通して透過され、照明源７１０の上流に進む。中間状態では、ＳＬＭ７３０は、入力光を第１の偏光からある楕円偏光状態に変調する。中間状態では、楕円偏光状態（例えば、ｐ−偏光状態）を有する光の一部は、界面７２２を通して透過され、照明源７１０の上流に進み、楕円偏光状態（例えば、ｓ−偏光状態）を有する光の一部は、界面７２２によって反射され、流れを辿って、プロジェクタレンズ７４０に進む。
【００８９】
ＳＬＭ７３０から反射後、反射された光７１４は、界面７２２から反射され、ＰＢＳ７２０から出射する。放出された光は、プロジェクタレンズ７４０を通して通過し、接眼レンズ（図示せず）の内部結合格子７５０上に結像される。
【００９０】
図７Ｂは、接眼レンズの内部結合格子７５０上への照明源７１０の第１の下位瞳７１１と関連付けられた光の結像を図示する。第１の下位瞳と関連付けられた光は、ＰＢＳ７２０の中に進入前に、集光され、ＳＬＭ７３０から反射し、ＰＢＳ７２０に進入し、界面７２２（図示せず）から反射後、ＰＢＳ７２０から出射し、プロジェクタレンズ７４０を通して通過し、内部結合格子７５０上に中継される。光学軸７０５は、図７Ｂに図示される。
【００９１】
図８Ａは、いくつかの実施形態による、投影ディスプレイシステム内の接眼レンズの内部結合格子または基板表面からの反射から生じるアーチファクト形成を図示する、概略図である。図８Ｂは、図８Ａに示される投影ディスプレイシステム内の接眼レンズの内部結合格子または基板表面からの反射から生じるアーチファクト形成を図示する、展開概略図である。いくつかの実施形態では、図８Ａに図示されるプロジェクタアセンブリ８００は、円偏光器をＰＢＳ７２０とプロジェクタレンズ７４０との間に含んでもよい。
【００９２】
図８Ａを参照すると、図７Ａにおけるプロジェクタアセンブリ７００の動作に類似する様式において、ディスプレイパネルとも称される、ＳＬＭ７３０からのｓ−偏光状態を伴う光８０２が、ＰＢＳ７２０の内側の界面７２２において反射される。界面７２２からの反射後の光線の傾斜は、単に、明確性の目的のために提供されることに留意されたい。ＰＢＳ７２０から放出される光の大部分は、プロジェクタレンズ７４０を通して通過し、プロジェクタレンズ７４０によって中継され、下位瞳の画像を接眼レンズの内部結合格子７５０に提供する。
【００９３】
内部結合格子７５０上に入射する光の一部は、内部結合格子７５０によって反射される。図８Ａに図示されるように、内部結合格子７５０上に入射する光は、単一偏光状態（例えば、ｓ−偏光状態）にあることができるが、内部結合格子７５０から反射された光は、偏光状態の混合物（Ａ＊ｓ＋Ｂ＊ｐ）８０４を有することができる（式中、ＡおよびＢは、０〜１の係数である）。接眼レンズの平面内にあるステップを伴う、回折光学内部結合格子に関して、反射は、主に、反転円偏光である。しかしながら、内部結合格子ステップが、接眼レンズの平面外に傾けられる場合、他の偏光状態も、反射されるであろう。反射された光８０４は、プロジェクタレンズ７４０を通して通過し、ＰＢＳ７２０に向かって逆伝搬するにつれて、偏光の混合物（Ｃ＊ｓ＋Ｄ＊ｐ）８０６を伴って出現する（式中、ＣおよびＤは、０〜１の係数である）。概して、内部結合格子７５０および／またはプロジェクタレンズ７４０の特性の結果、Ａ＞ＣおよびＢ＞Ｄである。
【００９４】
界面の偏光（Ｃ＊ｓ）８０８と適切に整合される、上流経路内の光は、界面７２２、ＳＬＭ７３０、界面７２２から反射し、プロジェクタレンズ７４０を通して通過し、プロジェクタレンズ７４０によって結像され、単一偏光状態（Ｅ＊ｓ）８１２を有する画像を接眼レンズの第２の内部結合格子７５２に提供する。内部結合格子７５０および７５２の両方における光源は、同一であるため、内部結合格子７５２における光は、ＳＬＭ７３０内で生じるように現れ、それによって、アーチファクトまたは残影画像を生産する。
【００９５】
図８Ｂを参照すると、光学軸７０５の周囲の対称性が、ＰＢＳ７２０およびプロジェクタレンズ７４０を通した第１の通過後の内部結合格子７５０における結像と、反射された光８０４がＳＬＭ７３０から反射された後の内部結合格子７５２における結像とによって実証される。
【００９６】
図９は、いくつかの実施形態による、内部結合格子からの反射を図示する、概略図である。接眼レンズは、カバーガラス９１０と、内部結合格子９２０とを含むことができる。入射光は、左円偏光（ＬＨＣＰ）入力光９０１として図示される。円偏光を伴う入力光が、図示されるが、本開示の実施形態は、円偏光に限定されず、入力光は、所定の長軸および短軸を伴う、楕円偏光であることもできる。接眼レンズからの反射は、カバーガラス９１０の正面表面９１２からの反射９０３と、カバーガラス９１０の背面９１４からの反射９０５とを含むことができる。加えて、内部結合格子９２０からの反射９０７も、図示される。本実施例では、反射９０３および９０５は、右円偏光（ＲＨＣＰ）であって、反射９０７は、ＬＨＣＰである。これらの反射の和は、ＰＢＳ７２０に向かって上流に伝搬する、混合された偏光状態をもたらす。故に、図８Ａでは、内部結合格子７５０からの反射は、Ａ＊ｓ＋Ｂ＊ｐとして図示されるが、反射された光の偏光状態が、線形偏光の組み合わせに限定されず、同様に、楕円偏光も含むことができることが、当業者に明白となるであろう。特に、内部結合格子７５０の回折要素が、ブレーズド格子特徴を含むとき、反射された光の偏光状態は、複雑な楕円偏光によって特徴付けられる。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【００９７】
図１０Ａは、いくつかの実施形態による、カラーフィルタを使用したアーチファクト低減を伴う、プロジェクタアセンブリを図示する、概略図である。図１０Ａに図示されるプロジェクタアセンブリは、いくつかの共通要素を図８Ａに図示されるプロジェクタアセンブリと共有し、図８Ａに提供される説明は、必要に応じて、図１０Ａにおけるプロジェクタアセンブリに適用可能である。本明細書に説明されるように、内部結合格子のスペクトル性質に基づいて選択されたスペクトル性質を伴うカラーフィルタが、内部結合格子に隣接して位置付けられ、実質的に異なるスペクトル特性を伴う光が内部結合格子の中に内部結合しないように遮断する。図１０Ａに図示されるように、本開示の実施形態は、反射型ディスプレイプロジェクタ、スラブ導波管、および／または内部結合回折光学要素の動作と関連付けられた鏡面反射から生じる、光学アーチファクトを低減させる。
【００９８】
アーチファクト防止１０００を伴うプロジェクタアセンブリは、照明源１０１０を含み、これは、例えば、レーザ等のコリメートされた光ビームのセットを放出することができる。照明源１０１０は、偏光された、偏光されない、または部分的に偏光された光を放出することができる。図示される実施形態では、照明源１０１０は、ｐ−偏光を伴って偏光された光を放出する。第１の光学要素１０１５（例えば、前置偏光器）は、ｐ−偏光を伴う光を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２０に通過させるように整合される。最初に、光は、ＰＢＳ１０２０の界面１０２２を通して通過し、空間光変調器（ＳＬＭ）１０３０上に衝突する。ディスプレイパネルとも称される、ＳＬＭ１０３０は、空間変調を光上に与え、画像を提供する。反射をＳＬＭ１０３０からの反射およびｓ−偏光への偏光の変化後、反射された光は、界面１０２２から反射され、ＰＢＳ１０２０から出射する。放出された光は、プロジェクタレンズ１０４０を通して通過し、接眼レンズ（図示せず）の内部結合格子１０５０上に結像される。
【００９９】
２つのみの内部結合格子１０５０および１０５２が、図１０Ａに図示されるが、本開示の実施形態は、本数に限定されず、他の数の内部結合格子も、利用されることができる、例えば、２つの深度平面および３つの色（例えば、赤色、緑色、および青色）のための６つの内部結合格子である。故に、例えば、緑色光が、内部結合格子１０５０から鏡面反射される場合、本光は、赤色または青色カラーフィルタ等、緑色阻止フィルタと称され得る、緑色光を減衰させる、フィルタ１０７２が、内部結合格子１０５２に隣接して位置付けられると、光学システムを横断し、遮断されることになり、したがって、反転された残影を軽減する。加えて、内部結合格子１０５０および１０５２が、図１０Ａに図示されるが、本開示の実施形態は、光を光学システムの中に反射させ、最終的に、反射された光が、流れを辿り、反射を生産した構造に向かって伝搬する結果をもたらす、他の構造にも適用可能である。いくつかのフィルタは、第１の１つ以上の色のセットを通過させ、第２の１つ以上の他の色のセットを減衰させる、フィルタとして図示されるが、他の実施形態は、第１の１つ以上の色のセットを通過させ（例えば、青色および緑色を通過させ）、第２の１つ以上の色（例えば、赤色）のセットを減衰させることができることに留意されたい。例えば、一実施形態では、フィルタは、緑色を通過させてもよく、青色および赤色を減衰させてもよい。例えば、一実施形態では、フィルタは、青色光および赤色光を通過させてもよく、緑色光を減衰させてもよい。
【０１００】
入射光の一部は、内部結合格子１０５０から反射し、プロジェクタレンズ１０４０に向かって逆伝搬するであろう。図１０Ａに図示されるように、内部結合格子１０５０上に入射する光は、単一偏光（例えば、ｓ−偏光）にあることができるが、内部結合格子１０５０から反射された光は、偏光の混合物（Ａ＊ｓ＋Ｂ＊ｐ）１０６２を有することができる（式中、ＡおよびＢは、０〜１の係数である）。反射された光は、プロジェクタレンズ１０４０を通して通過し、ＰＢＳ１０２０に向かって逆伝搬するにつれて、偏光の混合物（Ｃ＊ｓ＋Ｄ＊ｐ）１０６４とともに出現する（式中、ＣおよびＤは、０〜１の係数である）。概して、プロジェクタレンズ１０４０の特性の結果、Ａ＞ＣおよびＢ＞Ｄである。
【０１０１】
界面の偏光（Ｃ＊ｓ）１０６６と適切に整合される、上流経路内の光は、界面１０２２、ＳＬＭ１０３０、界面１０２２から反射し、プロジェクタレンズ１０４０を通して通過する。
【０１０２】
スペクトルフィルタ（例えば、吸収性光学フィルタ）が、プロジェクタレンズ１０４０と接眼レンズの内部結合格子１０５０および１０５２との間の光学経路内に設置される。例えば、図１１Ａに図示されるように、スペクトルフィルタは、対応する内部結合格子のための入射光経路を重複させるようにパターン化される。スペクトルフィルタは、反射（例えば、誘電性コーティング）および／または吸収性であってもよい。吸収性フィルタは、インク、染料、アクリル、フォトレジストを用いて、またはリターダフィルタスタック等の技術を使用して、加工されてもよい。スペクトルフィルタ間の空間は、さらなるアーチファクト低減のために、吸収性（例えば、黒色）材料でコーティングされてもよい。実施例として、Ｋａｏ  Ｃｏｌｌｉｎｓ，  Ｉｎｃ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，  ＯＨ）から利用可能なＤｉｍａｔｉｘ紫外線硬化性インクおよびＩＮＸ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｋ  Ｃｏ．（Ｓｃｈａｕｍｂｅｒｇ，  ＩＬ）から利用可能なＩＮＸＦｌｅｘ（登録商標）  ＵＶフレキソインクおよびＩＮＸＣｕｒｅ（登録商標）  ＵＶ／ＥＢインクが、本開示の実施形態に従って利用されることができる。
【０１０３】
図１０Ａに戻って参照すると、吸収性カラーフィルタ１０７０、１０７２が、それぞれ、内部結合格子１０５０、１０５２に隣接して配置される。したがって、吸収性カラーフィルタ１０７０は、プロジェクタレンズ１０４０と内部結合格子１０５０との間の光学経路内に挿入される。同様に、吸収性カラーフィルタ１０７２は、プロジェクタレンズ１０４０と内部結合格子１０５２との間の光学経路内に挿入される。図１０Ａは、内部結合格子１０５０、１０５２に隣接して設置されたカラーフィルタ１０７０、１０７２を図示するが、カラーフィルタ１０７０、１０７２は、プロジェクタレンズ１０４０と内部結合格子１０５０、１０５２との間の他の位置にも設置されることができる。好ましくは、カラーフィルタ１０７０、１０７２は、カラーフィルタ１０７０、１０７２が、物理的に分離され、明確に異なる面積に位置し得るように、ビーム焦点の近傍に位置付けられる。内部結合格子１０５０、１０５２の上流の光学経路内のカラーフィルタ１０７０、１０７２の設置は、カラーフィルタ１０７０、１０７２が単一平面または異なる平面内にアレイとして配置されるかどうかにかかわらず、反射された光が遮断または減衰されることを可能にする。
【０１０４】
カラーフィルタ１０７０、１０７２の不在下では、プロジェクタレンズ１０４０を通して通過する、光（Ｅ＊ｓ）１０６８は、接眼レンズの第２の内部結合格子１０５２に結像されるであろう。しかしながら、カラーフィルタ１０７２の存在は、内部結合格子１０５２からの反射からの第２の内部結合格子１０５２における画像を減衰または排除し、それによって、アーチファクトまたは残影画像の形成を低減または防止する。
【０１０５】
図１０Ｂは、図１０Ａに示されるプロジェクタアセンブリを図示する、展開概略図である。照明源１０１０からの光は、第１の光学要素１０１５によってコリメートされ、ＰＢＳ１０２０を通して伝搬し、ＳＬＭ１０３０から反射し、ＰＢＳ１０２０を通して再び通過し、界面１０２２（図示せず）から反射し、プロジェクタレンズ１０４０を通して通過する。下流経路内の光は、カラーフィルタ１０７０を通して通過し、内部結合格子１０５０に結像される。
【０１０６】
反射された光は、カラーフィルタ１０７０を通して通過し、プロジェクタレンズ１０４０を通して通過し、ＰＢＳ１０２０を通して通過し、界面１０２２（図示せず）から反射し、ＳＬＭ１０３０から反射する。光は、ＰＢＳ１０２０を通して通過し、界面１０２２から反射し、プロジェクタレンズ１０４０を通して下流経路内を伝搬し、カラーフィルタ１０７２によって遮断または減衰される。
【０１０７】
カラーフィルタのセットのスペクトル的に多様な本質は、対応する下位瞳にアドレス指定される青色／緑色／赤色画像が、その場所に実装される青色／緑色／赤色フィルタを通して通過するが、より高い回折次数の青色／緑色／赤色画像が他の下位瞳に進入しないように遮断することを可能にする。下位瞳間に衝突する、ＳＬＭ１０３０から回折された光は、下位瞳を囲繞する暗色または黒色マトリクスによって吸収され、したがって、最終画像内のコントラストを向上させる。
【０１０８】
図１１Ａに図示されるように、カラーフィルタのための可能性として考えられるレイアウトのうちの１つが、示される。一般に、設計ルールのセットが、カラーフィルタのレイアウトを定義する際に従われ得る。小パッケージ内における高効率のために、全てのゼロ次画像を上位瞳１１１０内に投影させることが望ましい。いくつかの実施形態では、また、光学軸を横断して対称的に対向する相補的カラーフィルタ（すなわち、同一スペクトル帯域を有していないカラーフィルタ）を有し、ゼロ次鏡面反射が、スペクトル帯域の内側の光を回折するように動作可能であって、光学軸を横断して位置付けられる、内部結合格子を通して画像に進入しないように回避することが好ましい。いくつかの実施形態では、より高い次数の１つのタイプのカラー画像と同一色の異なる下位瞳との間の重複面積を最小限にすることが好ましい。これは、図１５に関連してさらに詳細に議論される。異なるカラーフィルタに関する透過率プロファイルが、スペクトル内に重複領域を有する（例えば、緑色フィルタが、５００ｎｍにおける一部の光を透過させる一方、青色フィルタもまた、５００ｎｍにおける一部の有限透過率を有する）場合、より高い次数の緑色画像およびより高い次数の青色画像が上位瞳１１１０内で可能な限りスペクトル的に隣接する色の下位瞳に重複しないように、フィルタおよび内部結合格子を位置させることが好ましい。より高い光学効率のために、カラーフィルタのサイズは、ビームエネルギーの有意な部分（例えば、＞９０％）を通過させるために十分に大きくあるべきである。カラーフィルタはまた、円偏光器等の光学アイソレータと併用され、アーチファクト軽減をさらに向上させてもよい。カラーフィルタおよび／または周囲ガラス基板は、反射防止光学層でコーティングされ、光学効率を向上させ、画像コントラストをさらに改良し、残影を低減させることができる。下位瞳間の面積内の吸収性材料は、迷光が接眼レンズ層に進入しないように遮断することができる。
【０１０９】
図１１Ｂは、いくつかの実施形態による、赤色、緑色、および青色カラーフィルタに関する透過率プロットである。カラーフィルタの透過率スペクトルは、スペクトル帯域内に高透過率値を生産し、２つのスペクトル的に隣接するカラーフィルタ間の透過率スペクトルには、殆ど重複を生産しない、または最小限の重複のみを生産するように選択される。実施例として、実施形態は、スペクトル的に隣接する色間に所定の最小重複を提供するように実装されることができ、青色／緑色および緑色／赤色は、スペクトル的に隣接する。実施例として、隣接する色間のスペクトル重複は、ピーク透過率値の所定のパーセンテージであることができる。例えば、隣接するスペクトルが重複する波長における透過率値は、最大透過率値の１０％未満であってもよい。
【０１１０】
図１１Ｂを参照すると、カラーフィルタＢ１／Ｂ２は、対応する光源の波長と整合され得る、スペクトル帯域のピークにおける、高透過率（例えば、８０％）と、スペクトル的に隣接するカラーフィルタである、カラーフィルタＧ１／Ｇ２との最小限のスペクトル重複とによって特徴付けられる。図１１Ｂに図示されるように、最小限の重複は、例えば、ある波長における１０％未満であることができ、および／またはフィルタ重複は、２つのスペクトルの交点における１０％未満であることができる。
【０１１１】
概して、ガウス透過率プロファイルを伴う、カラーフィルタが、利用されることができるが、ハイパスまたはローパスフィルタも、カラーフィルタのために使用されることができる。実施例として、図１１Ｂでは、カラーフィルタＲ１／Ｒ２は、約５５０ｎｍを上回る波長における高透過率と、約５５０ｎｍ未満の波長における低透過率とを有する、ハイパスフィルタである。カラーフィルタＲ１／Ｒ２に関する透過率プロファイルは、約４５０ｎｍ未満の波長において増加するが、緑色波長を支援する導波管のための内部結合格子は、赤色波長に関する不良回折効率によって特徴付けられることに留意されたい。
【０１１２】
図１１Ｃは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳アーキテクチャと併用される、カラーフィルタの上面図である。本実施形態では、２セットのスペクトル的に隣接する色が、光学軸１１０５を横断して相互に対向する、すなわち、Ｇ２／Ｒ１およびＢ２／Ｇ１である。Ｒ２／Ｂ１は、スペクトル的に隣接する色ではないことに留意されたい。
【０１１３】
図１２は、いくつかの実施形態による、カラーフィルタおよび下位瞳の空間配列を図示する、上面図である。本実施形態では、円形の一部として成形される、カラーフィルタと、対応する波長を支援する導波管のための内部結合格子（ＩＧＲ１／ＩＧＲ２：ＩＧＧ１／ＩＧＧ２：ＩＧＢ１／ＩＧＢ２）との両方が、図示される。実施形態は、カラーフィルタが１つを上回る下位瞳に重複するように提供される。カラーフィルタは、図の平面外に延在する１つを上回る平面内に配置され、内部結合格子は、図の平面内に延在する平面内に配置されることを理解されたい。光学軸１１０５は、本実施形態では、カラーフィルタの交点に位置付けられる。
【０１１４】
図１３は、いくつかの実施形態による、カラーフィルタと接眼レンズ導波管層の統合を図示する、断面図である。いくつかの実施形態では、カラーフィルタは、図１０Ａに図示されるように、投影レンズ１０４０と内部結合格子１０５０／１０５２との間の単一平面内に設置されることができる。いくつかの実施形態では、カラーフィルタは、図１３に図示されるように、接眼レンズの導波管層間に設置されることができる。本実施形態では、接眼レンズは、３つの導波管層１３１０、１３２０、および１３３０によって図示され、これは、それぞれ、３つの異なる色、すなわち、緑色、青色、および赤色と関連付けられることができる。赤色内部結合格子１３３２上に入射する光は、導波管層１３２０の背面上に位置付けられる（例えば、印刷される）、赤色カラーフィルタ１３３４を通して通過する。光は、内部結合格子１３３２に向かって伝搬するにつれて、導波管層１３１０および１３２０を通して通過する。赤色カラーフィルタ１３３４の透過帯域外の光の波長は、赤色カラーフィルタ１３３４によって遮断または減衰される。図１３を参照すると、ｘ−軸およびｙ−軸に沿って測定されたカラーフィルタの位置（すなわち、ｘ−ｙ位置）は、側方位置と称され得る。ｚ−軸に沿って測定されたカバーガラス（すなわち、カバープレート）１３０５に対するカラーフィルタの位置（すなわち、ｚ位置）は、長手方向位置と称され得る。
【０１１５】
同様に、他の色に関しても、青色内部結合格子１３２２上に入射する光は、導波管層１３１０の背面上に位置付けられる（例えば、印刷される）、青色カラーフィルタ１３２４を通して通過する。光は、青色内部結合格子１３２２に向かって伝搬するにつれて、導波管層１３１０を通して通過する。青色カラーフィルタ１３２４の透過帯域外の光の波長は、青色カラーフィルタ１３２４によって遮断または減衰される。
【０１１６】
緑色内部結合格子１３１２は、第１の導波管層１３１０上に配置されるため、緑色波長のためのカラーフィルタは、本実施形態では利用されないが、緑色カラーフィルタは、投影レンズと緑色内部結合格子１３１２との間に実装される、例えば、導波管層１３１０の正面表面上に印刷される、または導波管層１３１０に隣接するカバーガラス１３０５上に印刷されることができる。カラーフィルタは、カバーガラスの正面側および／または背面側、導波管層の正面側および／または背面側、およびそれらの組み合わせを含む、複数の表面上に実装されることができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、カラーフィルタは、プロジェクタレンズ（例えば、プロジェクタレンズ３４０）上に実装（例えば、印刷）されることができる。例えば、カラーフィルタは、接眼レンズ、特に、内部結合格子に最も近いプロジェクタレンズ３４０の要素または表面上に印刷されることができる。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１１７】
代替実施形態では、付加的カラーフィルタが、追加され、フィルタのスペクトル帯域外の色の減衰を増加させることができる。例えば、随意の（例えば、赤色）フィルタ１３３６が、導波管層１３１０の背面上に位置付けられ、青色および緑色アーチファクトの付加的減衰を提供してもよい。さらに、そのような付加的フィルタは、対応するフィルタと異なるスペクトル性質を有することができる。実施例として、随意のフィルタ１３３６は、「黄色」フィルタであって、青色波長を遮断することができる。均一厚カラーフィルタが、図１３に図示されるが、異なる厚さであり得るカラーフィルタも、所望の吸収性質を達成するために利用されることができることに留意されたい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１１８】
図１４Ａは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳のサブセットと併用される、カラーフィルタの上面図である。本上面図では、４つのカラーフィルタＲ１、Ｒ２、Ｇ１、およびＢ１が、図示される。本実装では、第２の緑色および青色深度平面（Ｂ２およびＧ２）に意図される光のためのカラーフィルタは、随意であって、破線で表される。図示されるように、本下位瞳レイアウトにおけるカラーフィルタは、線１４１０によって表される相互に対向するカラーフィルタが、対向カラーフィルタ間に配向され、内部結合格子から反射後、光学システムを通して伝搬する光を減衰させるように配列される。随意のカラーフィルタＧ２に隣接する内部結合格子から反射された光は、対向カラーフィルタＲ１に結合する。同様に、随意のカラーフィルタＢ２に隣接する内部結合格子から反射された光は、対向カラーフィルタＲ２に結合する。カラーフィルタＧ１およびＢ１に隣接する内部結合格子から反射された光は、対向カラーフィルタ（Ｂ１およびＧ１）に結合する。図示されるように、同一色を通過させるフィルタは、光学軸を横断して相互に反対に位置付けられない。故に、Ｇ１およびＢ１は、対向され、Ｒ１およびＲ２は、相互に隣接する。故に、緑色のための内部結合格子を通して通過する、緑色光が、光学システムを通して反射され、青色カラーフィルタＢ１上に衝突する場合、本緑色光は、青色カラーフィルタＢ１によって減衰されるであろう。
【０１１９】
図１４Ｂは、いくつかの実施形態による、図１４Ａに図示されるカラーフィルタと接眼レンズ導波管層の統合を図示する、断面図である。本断面図では、上面図におけるカラーフィルタのレイアウトは、明確にするために重畳される。カラーフィルタＲ２およびＢ１のみが、接眼レンズの前景表面に最も近いため、断面図に図示されるが、カラーフィルタＲ１およびＧ１も存在し、但し、図の平面内に延在する位置に存在することを理解されたい。本実施形態では、カラーフィルタは、カバーガラス１４３０の背面表面上に配置されるが、それらは、他の場所に位置付けられることもできる。カラーフィルタは、隣接する導波管層間の間隙と等しい厚さを有することができる。付加的カバーガラス１４３２もまた、図示される。好ましくは、屈折率整合される、高透明度接着剤１４４０が、導波管層間で利用され、光が導波管層を通して伝搬するにつれて、フレネル反射を低減させることができる。
【０１２０】
赤色導波管層１４５０に意図される光は、内部結合格子１４５２上に入射し、そこで、導波管層１４５０の平面の中に回折されるまで、赤色カラーフィルタＲ２および他の導波管層を通して通過する。青色導波管層１４６０に意図される光は、内部結合格子１４６２上に入射し、そこで、導波管層１４６０の平面の中に回折されるまで、青色カラーフィルタＢ１および他の導波管層を通して通過する。本実施形態では、青色および緑色内部結合格子の中への赤色光の低結合効率は、随意のＧ２／Ｂ２カラーフィルタによって表されるように、カラーフィルタがこれらの内部結合格子に隣接して位置付けられない設計を可能にする。
【０１２１】
図１４Ｃは、いくつかの実施形態による、分散型下位瞳の別のサブセットと併用される、カラーフィルタの上面図である。本実施形態では、スペクトル的に隣接する色は、相互に反対に位置付けられる（Ｇ１／Ｂ１およびＲ１／Ｇ２）。赤色および青色波長は、光学スペクトルの対向端にあって、その結果、青色内部結合格子による赤色光の内部結合効率が、低いため、Ｂ２カラーフィルタは、本実装では利用されない。他の実施形態では、Ｒ２フィルタに対向するＢ２フィルタを含む、６つのフィルタが、利用される。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１２２】
図１４Ｄは、いくつかの実施形態による、図１４Ｃに図示されるカラーフィルタと接眼レンズ導波管層の統合を図示する、断面図である。本断面図では、上面図におけるカラーフィルタのレイアウトは、明確にするために重畳される。カラーフィルタＲ２、Ｂ１、およびＧ２のみが、接眼レンズの前景表面に最も近いため、断面図に図示されるが、カラーフィルタＲ１およびＧ１も存在し、但し、図の平面内に延在する位置に存在することを理解されたい。本実施形態では、カラーフィルタは、カバーガラス１４３０の背面表面上に配置されるが、それらは、他の場所に位置付けられることもできる。カラーフィルタは、隣接する導波管層間の間隙と等しい厚さを有することができる。付加的カバーガラス１４３２もまた、図示される。
【０１２３】
赤色導波管層１４５０に意図される光は、内部結合格子１４５２上に入射し、そこで、導波管層１４５０の平面の中に回折されるまで、赤色カラーフィルタＲ２および他の導波管層を通して通過する。青色導波管層１４６０に意図される光は、内部結合格子１４６２上に入射し、そこで、導波管層１４６０の平面の中に回折されるまで、青色カラーフィルタＢ１および他の導波管層を通して通過する。緑色導波管層１４７０に意図される光は、内部結合格子１４７２上に入射し、そこで、導波管層１４７０の平面の中に回折されるまで、緑色カラーフィルタＧ２および他の導波管層を通して通過する。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、単一カラーフィルタが、２つの内部結合格子にわたって配置される、例えば、Ｒ１およびＲ２と１つを上回る内部結合格子と重複する単一カラーフィルタを置換してもよい。したがって、円形カラーフィルタが、図１４Ａおよび１４Ｃに図示されるが、他の幾何学形状も、他の実施形態では利用されることができる。いくつかの実施形態では、カラーフィルタは、光源（例えば、光源２０５）からの光を集光するために使用される集光器と同一形状であってもよい。例えば、カラーフィルタは、光源からの光を集光するために使用される複合放物集光器の形状に合致する八角形であってもよい。
【０１２５】
画像が、上位瞳に投影されるにつれて、任意の１つのフィールド周期の間、導波管を通して送光される画像の深度および色を制御するために、光を一度に１つのみの内部結合格子だけに進入させることが望ましい。光学システムは、高回折効率を有し得るが、より高い回折次数が、依然として、光学システムの投影された瞳内に存在し得る。これらのより高い次数の画像は、意図されない内部結合格子に結合し、アーチファクトを作成し得る。
【０１２６】
図１５は、一実施形態による、分散型下位瞳アーキテクチャ内の回折次数の上面図である。上位瞳１５０５は、６つの下位瞳Ｂ１、Ｂ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｒ１、およびＲ２を含む。ゼロ次光は、下位瞳Ｒ２が赤色内部結合格子に重複するため、赤色内部結合格子の中に通過後、結像するために下位瞳Ｒ２上に入射する。より高い次数の回折次数もまた、図示されており、１次回折次数は、ゼロ次数を囲繞し、２次回折次数は、１次回折次数を囲繞する。例えば、図１５に図示されるように、３次回折次数１５１０は、下位瞳Ｂ１と重複することができる。本より高い次数における光が、青色内部結合格子によって接眼レンズの中に結合される場合、偏移され、直立したアーチファクトが、導波管から抽出された画像内に存在するであろう。
【０１２７】
故に、本開示の実施形態は、より高い次数の回折次数が、同一色のフィルタまたはスペクトル的に隣接する色のフィルタと殆どまたは全く重複しないように、カラーフィルタを整合させる。特に、実施形態は、１次回折次数および／または２次回折次数の場所を考慮して、カラーフィルタを位置付ける。したがって、カラーフィルタの配列は、波長、回折次数の位置、内部結合格子の場所、およびレンズの光学軸の場所の関数として選択される。
【０１２８】
図１６Ａは、いくつかの実施形態による、光学フィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。図１６Ａに図示される接眼レンズ１６００は、図１に図示されるＶＯＡの要素であって、画像を視認者の眼（例えば、視認者の眼１０２）に投影するために使用されることができる。接眼レンズ１６００は、第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管１６１０を含む。本実施例では、第１の側方平面は、図１６Ａの平面内に延在し、ｘ−ｙ平面と見なされ得る。ｚ−方向に沿って接眼レンズ１６００上に入射する光は、側方平面に対して法線に衝突するであろう。本明細書に説明されるように、種々の光学要素は、側方平面内の所定の位置に配置され、本明細書に説明される方法およびシステムによって提供される性能を達成する。
【０１２９】
第１の平面導波管１６１０は、第１の側方位置（すなわち、ｘ−ｙ座標位置）に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）１６１８を含む。第１の平面導波管１６１０は、第１の表面１６１４と、第１の表面１６１４と反対の第２の表面１６１６とを有する。光は、分割器１６０１の左側の第１の領域１６０５内の第１の平面導波管１６１０上に入射する。第１の領域１６０５は、第１の側方位置と、平面導波管のそれぞれと関連付けられた回折光学要素とを含む。第１の領域１６０５は、接眼レンズ、例えば、第１の平面導波管１６１０の第１の表面１６１４上に入射する画像光を受け取るように構成される。画像光は、１つ以上の波長、例えば、赤色（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）、緑色（５００ｎｍ〜６００ｎｍ）、および青色（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）と関連付けられた３つの波長範囲内の画像光を含む。本開示は、これらの波長範囲または３つの色および他の範囲および３つを上回る色（例えば、ＲＢＧＹ）または３つ未満の色に限定されない。したがって、これらの波長範囲は、単に、例示的であって、特定の用途の必要に応じて、修正されることができる。
【０１３０】
第１の平面導波管１６１０はまた、分割器１６０１の右側の第２の領域１６０７を含む。第１の領域１６０５上に入射する光は、第１の平面導波管１６１０の平面の中に回折さ、第１の平面導波管１６１０の第２の領域１６０７に向かって誘導される。故に、画像光の一部は、第１の平面導波管１６１０を通して透過される。図１６Ａを参照すると、緑色入射ビーム１６４２は、第１のＤＯＥ１６１８上に入射する。緑色入射ビーム１６４２の一部は、誘導光線１６１９によって図示されるように、回折され、第１の平面導波管１６１０の第２の領域１６０７の中に誘導される。
【０１３１】
第２の平面導波管１６２０は、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる。図１６Ａに図示される実施例では、第２の側方平面は、ｘ−ｙ平面の第１の側方平面より小さいｚ−次元値を有する場所にある。第２の平面導波管１６２０は、第２の側方位置（すなわち、ｘ−ｙ座標位置）に配置される、第２のＤＯＥ１６２８を含む。
【０１３２】
第１の平面導波管１６１０に関連して提供される説明は、必要に応じて、第２の平面導波管１６２０に適用可能である。例えば、第２の平面導波管１６２０は、第１の表面１６２４と、第１の表面１６２４と反対の第２の表面１６２６とを有する。第２の平面導波管１６２０は、第２の側方位置を含む、第１の領域１６０５と、第２の領域１６０７とを有する。第１の平面導波管１６１０と同様に、第１の領域１６０５は、画像光を受け取るように構成される。入射ビーム１６４４によって図示される、第２の平面導波管１６２０上に衝突する画像光は、第２の波長範囲内の光（例えば、青色光）を含む。第２の平面導波管１６２０はまた、第２の波長範囲内の画像光を、第２の平面導波管１６２０の第２の領域１６０７に向かって誘導されるように、第２の平面導波管１６２０の中に回折するように構成される、第２のＤＯＥ１６２８を含む。第２の領域１６０７内で誘導される光は、誘導光線１６２９によって表される。
【０１３３】
第３の平面導波管１６３０は、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる。図１６Ａに図示される実施例では、第３の側方平面は、ｘ−ｙ平面の第２の側方平面より小さいｚ−次元値を有する場所にある。第３の平面導波管１６３０は、第１の側方位置および第２の側方位置の両方と異なり得る、第３の側方位置（すなわち、ｘ−ｙ座標位置）に配置される、第３のＤＯＥ１６３８を含む。図１６Ａに図示される実施形態では、第１の側方位置は、第２の側方位置および第３の側方位置と異なり、第２の側方位置は、第１の側方位置および第３の側方位置と異なり、入射ビーム１６４２、１６４４、１６４６、および１６４８のためのＤＯＥのそれぞれへの独立アクセスを提供する。第１の平面導波管１６１０および第２の平面導波管１６１０に関連して提供される説明は、必要に応じて、第３の平面導波管１６３０に適用可能である。
【０１３４】
図１６Ａに図示されるように、第３の平面導波管１６３０は、第１の表面１６３４と、第１の表面１６３４と反対の第２の表面１６３６とを有する。第３の平面導波管１６３０は、第３の側方位置を含む、第１の領域１６０５と、第２の領域１６０７とを有する。第１の領域１６０５は、第３の波長範囲（例えば、赤色波長範囲）内の画像光を受け取るように構成される。第３の平面導波管１６３０と関連付けられた第３のＤＯＥ１６３８は、入射ビーム１６４８によって表される第３の波長範囲内の画像光（例えば、赤色光）を、第３の平面導波管１６３０の第２の領域１６０７に向かって誘導されるように、第３の平面導波管１６３０の中に回折するように構成される。第２の領域１６０７内で誘導される光は、誘導光線１６３９によって表される。
【０１３５】
図１６Ａを参照すると、光学フィルタ１６５０（例えば、ダイクロイックフィルタまたは吸収フィルタ）が、第２の平面導波管１６２０と第３の平面導波管１６３０との間に位置付けられる。光学フィルタ１６５０は、第３のＤＯＥ１６３８と整合されるように、第３の側方位置に配置される。
【０１３６】
本明細書に説明されるように、光学フィルタ１６５０は、波長交差結合を低減させることによって、システム性能を改良する。波長交差結合は、入射光がＤＯＥ（例えば、内部結合格子）によって反射されるときに生じ得る。図１を参照すると、プロジェクタ１０１は、ＬＣＯＳからの画像光を接眼レンズ１００の接眼レンズ層内の内部結合格子１０７上に投影する。画像光の一部は、内部結合格子１０７によって反射され得る。反射された光は、ＬＣＯＳを照明することができる。ある場合には、ＬＣＯＳ内のピクセルは、ミラーのように作用し、偏光状態変化を伴わずに、光を内部結合格子１０７に反射させ得る。反射された光は、残影を生じさせ得る。吸収タイプ光学フィルタ１６５０は、望ましくない光をフィルタリングし（例えば、反射させる）、残影を排除または低減させることができる。例えば、光学フィルタ１６５０が、ダイクロイックフィルタである場合、青色光を反射させることができる。この場合、青色ＤＯＥおよび赤色ＤＯＥは、直列に配置されることができる。本配列では、青色光は、図１８Ａに関連してさらに説明されるように、再循環されることができる。ＤＯＥ（例えば、内部結合格子）を直列に設置することは、具体的上位瞳サイズの内側において、より多くの瞳または深度を可能にすることができる。ある場合には、ＤＯＥ回折が、残影画像を生成し得、これは、カラーフィルタによって吸収されることができる。
【０１３７】
図１６Ａに図示されるように、第３のＤＯＥ１６３８は、第３の波長範囲内の光（例えば、赤色光）を第３の平面導波管１６３０の中に回折するように設計される。実際は、第３のＤＯＥ１６３８はまた、ある量（例えば、小量）の他の色（例えば、青色光または緑色光）の光も第３の平面導波管１６３０の中に回折し得る（すなわち、交差結合する）。そのような交差結合は、本交差結合された光が、続いて、第３の波長範囲内の所望の光とともにユーザに指向される場合、ユーザ体験に悪影響を及ぼし得る。
【０１３８】
図１６Ａでは、第３のＤＯＥ１６３８上に入射する光は、第３の波長範囲内であって、第３の平面導波管１６３０の中に結合されるように意図される、入射ビーム１６４８だけではなく、また、第３の波長範囲内ではない、入射ビーム１６４６も含む。本実施例は、第１の波長範囲および／または第２の波長範囲内の光が第３のＤＯＥ１６３８上に入射し得る様子を図示する。第１の波長範囲および／または第２の波長範囲からの光が、第３の平面導波管１６３０の中に交差結合されないように遮断するために、本開示の実施形態は、光学フィルタ１６５０を利用して、望ましくない波長における光を反射または吸収する。
【０１３９】
図１６Ｂは、いくつかの実施形態による、光学フィルタの透過率／反射率曲線を図示する、プロットである。図１６Ｂに図示されるダイクロイック性質は、本明細書に説明される光学フィルタのうちの１つ以上のものに適用可能である。図１６Ａに図示される実施形態では、光学フィルタは、第３の波長範囲（例えば、６００ｎｍ〜７００ｎｍ等の赤色波長）内の光を透過させ、第２の波長範囲（例えば、４００ｎｍ〜５００ｎｍ等の青色波長）内の光を反射させるように動作可能である、ロングパスフィルタである。光学フィルタはまた、第１の波長範囲（例えば、５００ｎｍ〜６００ｎｍ等の緑色波長）内の波長を反射させることができる。
【０１４０】
図１６Ａに図示される接眼レンズの設計は、緑色入力ビームと赤色入力ビームとの間の側方方向における空間分離を提供し、フィルタ設計が、可視スペクトルの対向端にある、赤色および青色波長のために最適化されることを可能にする。故に、空間分離は、１つ以上の光学フィルタと併用され、交差結合を低減または防止することができる。第３のＤＯＥおよび第３の平面導波管と関連付けられた波長範囲における透過率は、約９０％またはそれを上回り、例えば、９５％またはより高く、最大１００％であることができる。第２のＤＯＥおよび第２の平面導波管と関連付けられた第１の波長範囲における反射率は、約１０％以下、例えば、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下であることができる。
【０１４１】
反射光学フィルタが、いくつかの実施形態では利用されることができるが、他の実施形態は、吸収性光学フィルタを利用して、波長選択性を提供することができる。実施例として、光学フィルタ１６５０は、第３の波長範囲内の光を透過させ、第３の波長範囲未満の波長における光を吸収するように動作可能である、ロングパスフィルタであることができる。
【０１４２】
図１６Ａに図示されるように、光学フィルタ１６５０は、第３の平面導波管１６３０の第１の表面１６３４上に配置され、第３のＤＯＥ１６３８は、第３の平面導波管１６３０の第２の表面１６３６上に配置される。しかしながら、本配列は、本開示によって要求されず、光学フィルタ１６５０を第１の平面導波管１６１０の第１の表面１６１４または第２の表面１６１６または第２の平面導波管１６２０の第１の表面１６２４または第２の表面１６２６上に設置することを含む、他の配列も、利用されることができる。第１のＤＯＥ１６１８は、第１の平面導波管１６１０の第２の表面１６１６上に配置され、第２のＤＯＥ１６２８は、第２の平面導波管１６２０の第２の表面１６２６上に配置され、第３のＤＯＥ１６３８は、第３の平面導波管１６３０の第２の表面１６３６上に配置されるが、これは、要求されず、ＤＯＥは、個別の導波管に対してｚ−軸に沿って異なる位置に位置付けられることができる。
【０１４３】
図１７Ａは、いくつかの実施形態による、吸収カラーフィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズ１７００が、図示される。接眼レンズは、基板側方平面内に位置付けられる、基板１７１０を含む。第１のカラーフィルタ１７１２と、第２のカラーフィルタ１７１４と、第３のカラーフィルタ１７１６とを含む、カラーフィルタ（例えば、吸収カラーフィルタ）のセットが、基板１７１０上に配置される。第１のカラーフィルタ１７１２は、第１の波長範囲（例えば、青色光、すなわち、４００ｎｍ〜５００ｎｍ）を通過させるように動作可能である、第１の側方位置に配置され、第２のカラーフィルタ１７１４は、第２の波長範囲（例えば、赤色光、すなわち、６００ｎｍ〜７００ｎｍ）を通過させるように動作可能である、第２の側方位置に配置され、第３のカラーフィルタ１７１６は、第３の波長範囲（例えば、緑色光、すなわち、５００ｎｍ〜６００ｎｍ）を通過させるように動作可能である、第３の側方位置に配置される。
【０１４４】
接眼レンズ１７００はまた、基板側方平面に隣接する第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管１７２０を含む。第１の平面導波管１７２０は、第１のカラーフィルタ１７１２の下方の第１の側方位置に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）１７１３を含む。接眼レンズ１７００はまた、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる、第２の平面導波管１７３０と、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる、第３の平面導波管１７４０とを含む。第２の平面導波管１７３０は、第２のカラーフィルタ１７１４の下方の第２の側方位置に配置される、第２のＤＯＥ１７１５を含み、第３の平面導波管１７４０は、第３のカラーフィルタ１７１６の下方の第３の側方位置に配置される、第３のＤＯＥ１７１７を含む。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、カラーフィルタは、フォトレジストを使用して加工され、これは、例えば、液晶ディスプレイの加工において使用されるものに類似する、フォトリソグラフィプロセスを使用して、基板１７１０上に形成されることができる。カラーフィルタの厚さは、約数ミクロンであることができる。実施例として、第１のカラーフィルタ１７１２は、第１の波長範囲を透過させ、第２の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である、第１のフォトレジストを使用して形成されてもよく、第２のカラーフィルタ１７１４は、第２の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である、第２のフォトレジストを使用して形成されてもよく、第３のカラーフィルタ１７１６は、第３の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第２の波長範囲を減衰させるように動作可能である、第３のフォトレジストを使用して形成されてもよい。
【０１４６】
カラーフィルタは、基板１７１０の両側上に位置付けられることができる。一実施形態では、基板１７１０は、第１の側１７０５と、第２の側１７０７とを有し、基板１７１０の第２の側１７０７は、第１の平面導波管に面する。カラーフィルタのセットは、図１７Ａに図示されるように、基板１７１０の第１の側１７０５上に配置されることができる。いくつかの実施形態では、カラーフィルタのセットは、第１の平面導波管１７２０に面した基板１７１０の第２の側１７０７上に配置される。
【０１４７】
フォトレジストに加え、紫外線インクを含む、吸収率を使用した他の適切なカラーフィルタも、使用されることができる。インクは、屈折率整合のために、間隙を充填し、フレネル反射を低減させることができる。吸収カラーフィルタに加え、例えば、多層コーティングに基づく、反射カラーフィルタもまた、本明細書に説明される実施形態において使用されることができる。
【０１４８】
図１７Ｂは、図１７Ａに図示される接眼レンズ１７００の平面図である。図１７Ｂの平面図に図示されるように、異なるカラーフィルタが、例えば、光学軸を横断して相互に反対に位置付けられることができる。図１７Ｂでは、赤色および緑色吸収カラーフィルタが、光学システムの反対側に鏡映され得る、システムを通して反射された光が、吸収されるであろうように、相互に反対に位置付けられる。実施例として、緑色ＤＯＥから反射された光は、赤色カラーフィルタ上に入射し、吸収され、赤色ＤＯＥの中に結合されないであろう。本実施形態では、カラーフィルタは、カラーフィルタによって通過された特定の色と関連付けられたＤＯＥの上方に位置付けられる。したがって、図１７Ｂに図示されるように、本開示の実施形態は、導波管層に意図される光が、カラーフィルタを通して通過し、導波管の中に結合されるように、カラーフィルタの側方位置と関連付けられたＤＯＥの側方位置を相関させる。そうでなければ（部分的に）ＤＯＥの中に結合するであろう、他の波長範囲内の光は、吸収される。所望の波長範囲内の光が、ＤＯＥから反射される場合、光学システムを通して通過し、接眼レンズ１７００に戻った後、本光は、所望の波長範囲を吸収する対向カラーフィルタ上に衝突すると、吸収されるであろう。いくつかの実施形態では、同一色のフィルタ、例えば、２つの青色カラーフィルタが、相互に対向することができる。本配列は、残影画像を低減させることに役立ち得る。内部結合格子反射は、２回、青色フィルタを通して通過し、これは、反射強度（すなわち、残影強度）を若干劣化させるであろう。
【０１４９】
本開示の実施形態は、複数の深度平面を伴う、接眼レンズを提供する。これらの実施形態では、接眼レンズ１７００はまた、第４の側方位置において基板上に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である、第４のカラーフィルタと、第５の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である、第５のカラーフィルタとを含む。平面図において、第２のカラーフィルタは、第４のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。接眼レンズはまた、第３の側方平面に隣接する第４の側方平面内に位置付けられる、第４の平面導波管と、第４の側方平面に隣接する第５の側方平面内に位置付けられる、第５の平面導波管と、第５の側方平面に隣接する第６の側方平面内に位置付けられる、第６の平面導波管とを含むことができる。第４の平面導波管は、第４の側方位置に配置される、第４のＤＯＥを含み、第５の平面導波管は、第５の側方位置に配置される、第５のＤＯＥを含み、第６の平面導波管は、第６の側方位置に配置される、第６のＤＯＥを含む。随意に、接眼レンズは、第６の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である、第６のカラーフィルタを含むことができる。青色ＤＯＥの中への赤色光の低レベルの結合のため、本第６のカラーフィルタは、随意であることができる。第６のカラーフィルタが、使用される場合、第５のカラーフィルタは、平面図において、第６のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。
【０１５０】
図１７Ｃは、いくつかの実施形態による、吸収カラーフィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。本実施形態では、カラーフィルタ１７１２、１７１４、および１７１６は、カバーガラスを使用して実装され得る、基板１７１０上ではなく、平面導波管層（例えば、第１の平面導波管１７２０）のうちの１つ上に形成される。変形例も、本開示の範囲内に含まれ、１つ以上のカラーフィルタを基板上に、１つ以上のカラーフィルタを平面導波管のうちの１つ以上のもの上に位置付けることを含む。カラーフィルタが平面導波管間に位置付けられる、実施形態では、導波管の全内部反射性質の維持が、望ましい。加えて、複数の基板（すなわち、カバーガラス層）が、基板間に位置付けられるカラーフィルタと併用されることができる。そのような配列は、屈折率整合を促進し、フレネル反射を低減させることができる。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１５１】
図１８Ａは、いくつかの実施形態による、整合された回折光学要素および光学フィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。図１８Ｂは、図１８Ａに図示される接眼レンズの要素の斜視図である。図１８Ａおよび１８Ｂでは、接眼レンズは、整合されたＤＯＥを利用するように図示される。図１８Ａおよび１８Ｂに図示される接眼レンズは、いくつかの類似点を図１６Ａに図示される接眼レンズと共有し、図１６Ａに関連して提供される説明は、必要に応じて、図１８Ａおよび１８Ｂに適用可能である。
【０１５２】
画像を視認者の眼に投影するために使用され得る、接眼レンズ１８００は、第１の側方平面（すなわち、第１の長手方向位置）に位置付けられる、第１の平面導波管１８１０を含む。第１の平面導波管１８１０は、第１の側方位置（すなわち、第１のｘ−ｙ座標位置）に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）１８１２を含む。第１の光学フィルタ１８１４は、第１の側方位置と異なる第２の側方位置（すなわち、第２のｘ−ｙ座標位置）において、第１の平面導波管１８１０に結合される。第１のＤＯＥ１８１２は、第１の波長範囲と関連付けられ、第１の光学フィルタ１８１４は、第１の波長範囲外の波長を吸収するように動作可能である、吸収フィルタとして実装されることができる。その結果、第１のＤＯＥ１８１２が、緑色光を第１の平面導波管１８１０の中に回折するが、また、入射青色および赤色光の一部を第１の平面導波管１８１０の中に結合するように動作可能である場合、第１の光学フィルタ１８１４は、回折された青色および赤色光を吸収し、第１の平面導波管１８１０の色性能を改良することができる。導波管層の色構成に応じて、第１の光学フィルタ１８１４は、第１の平面導波管１８１０が青色光を伝搬するように設計される場合、ショートパスフィルタ、または第１の平面導波管１８１０が赤色光を伝搬するように設計される場合、ロングパスフィルタであることができる。緑色／青色／赤色導波管を伴う、図示される実施形態では、第１のカラーフィルタは、ノッチフィルタである。
【０１５３】
第１の光学フィルタ１８１４は、第１の領域１８０５から第１の平面導波管１８１０内を伝搬する光を吸収するように、第１の平面導波管１８１０の第２の領域１８０７の内側に配置されることができる。加えて、第１の光学フィルタ１８１４は、第１の平面導波管１８１０の内側の空洞内に配置される、または第１の平面導波管１８１０の第１の表面（例えば、上部表面）または第２の表面（例えば、底部表面）上に配置されることができる。
【０１５４】
接眼レンズ１８００はまた、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面（すなわち、第２の長手方向位置）に位置付けられる、第２の平面導波管１８２０を含む。第２の平面導波管１８２０は、第１のＤＯＥ１８１２の下方の第１の側方位置に配置される、第２のＤＯＥ１８２２を含む。接眼レンズ１８００はまた、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面（すなわち、第３の長手方向位置）に位置付けられる、第３の平面導波管１８３０を含む。第３の平面導波管１８３０は、第１のＤＯＥ１８１２および第２のＤＯＥ１８２２の下方の第１の側方位置に配置され、長手方向に沿って整合される（すなわち、ｚ−軸と整合される）、第３のＤＯＥ１８３２を含む。いくつかの実施形態では、第３のＤＯＥ１８３２は、より高い回折効率のためのミラーコーティングを伴う、反射格子であってもよく、第１のＤＯＥ１８１２および第２のＤＯＥ１８２２は、透過タイプ格子であってもよい。
【０１５５】
第２の光学フィルタ１８４０は、第２の平面導波管１８２０と第３の平面導波管１８３０との間に位置付けられる。第２の光学フィルタ１８４０は、第１の側方位置に配置される。
【０１５６】
全３つのＤＯＥ（例えば、第１のＤＯＥ１８１２、第２のＤＯＥ１８２２、および第３のＤＯＥ１８３２）は、図１８Ａに図示される実施形態では整合されるが、これは、本開示によって要求されず、ＤＯＥは、異なる側方位置において空間的に分離されることができる。実施例として、第１のＤＯＥ１８１２（例えば、緑色光を回折するため）は、整合され得る、第２のＤＯＥ１８２２および第３のＤＯＥ１８３２から空間的に分離されることができる。本実施例では、緑色光は、可視スペクトルの中央にあるため、青色および赤色光から空間的に分離され、これは、他の色のためのＤＯＥ内で著しく回折されず、青色および赤色ＤＯＥ（例えば、第２のＤＯＥ１８２２および第３のＤＯＥ１８３２）が空間的に整合されることを可能にする。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１５７】
本開示の実施形態は、１つ以上のダイクロイック反射体を利用して、光を再循環させ、より明るい画像をもたらし得る。図１８Ａを参照すると、第３の入力ビーム１８０２（例えば、赤色入力ビーム）は、第２のＤＯＥ１８２２（例えば、青色光を回折するように構成される、ＤＯＥ）の中に著しく結合されない。故に、第３の入力ビーム１８０２は、回折に起因して、殆ど損失を伴わずに、第２のＤＯＥ１８２２を通して通過する。第２のＤＯＥ１８２２によって回折されない、第２の入力ビーム１８０４（例えば、青色入力ビーム）内の画像光は、第２の光学フィルタ１８４０から反射され、今回は、第２のＤＯＥ１８２２上への青色光による第１の衝突と反対方向から、２回目として、第２のＤＯＥ１８２２上に衝突する。第２のＤＯＥ１８２２は、第２の光学フィルタ１８４０によって反射された第２の波長範囲内の画像光を、第２の平面導波管１８２０の第２の領域１８０７に向かって誘導されるように、第２の平面導波管１８２０の中に回折し、それによって、ユーザのための明度を改良することができる。
【０１５８】
図１９は、いくつかの実施形態による、接眼レンズの導波管の中に統合される光学フィルタを伴う、接眼レンズの側面図である。図１９に図示される実施形態では、典型的には、約３０μｍである、基板と導波管との間の分離距離より厚いプロファイルを有する、カラーフィルタが、色選択性を提供するために利用されることができる。
【０１５９】
図１９を参照すると、接眼レンズ１９００が、画像を視認者の眼に投影させるために使用されることができ、カバーガラス１９１０と、基板側方平面内に位置付けられる、基板１９２０とを含む。基板１９２０は、第１の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である、第１のカラーフィルタ１９２２（例えば、赤色光を通過させるように動作可能である、ロングパスフィルタ）を含む。第１のカラーフィルタは、本実施形態では、第１の波長範囲を透過させ、第２の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である。基板１９２０はまた、第２の側方位置に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である、第２のカラーフィルタ１９２４（例えば、緑色光を通過させるように動作可能である、ノッチフィルタ）を含む。第２の側方位置は、第１の側方位置と異なる。第２のカラーフィルタ１９２４は、第２の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である。
【０１６０】
基板１９２０は、第１のカラーフィルタ１９２２が配置される、第１の陥凹と、第２のカラーフィルタ１９２４が配置される、第２の陥凹とを含むことができる。
【０１６１】
接眼レンズ１９００はまた、基板側方平面に隣接する第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管１９３０を含む。第１の平面導波管１９３０は、第１のカラーフィルタ１９２２の下方の第１の側方位置に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）１９３２を含む。第１のＤＯＥ１９３２は、第１の波長範囲内の光を第１の平面導波管１９３０の中に回折するように動作可能である。第１の平面導波管１９３０はまた、第３の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である、第３のカラーフィルタ１９３４（例えば、青色光を通過させるように動作可能である、ショートパスフィルタ）を含む。第３の側方位置は、第１の側方位置および第２の側方位置と異なる。第１の平面導波管１９３０は、第３のカラーフィルタ１９３４が配置される、陥凹を含むことができる。第３のカラーフィルタ１９３４は、第３の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第２の波長範囲を減衰させるように動作可能である。
【０１６２】
接眼レンズ１９００はまた、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる、第２の平面導波管１９４０と、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる、第３の平面導波管１９５０とを含む。第２の平面導波管１９４０は、第３のカラーフィルタ１９３４の下方の第３の側方位置に配置される、第２のＤＯＥ１９４２を含み、第３の平面導波管１９５０は、第２のカラーフィルタ１９２４の下方の第２の側方位置に配置される、第３のＤＯＥ１９５２を含む。図示される実施形態では、第１の平面導波管１９３０は、赤色光を結合および伝搬し（すなわち、第１の波長範囲は、６００ｎｍ〜７００ｎｍを含む）、第２の平面導波管１９４０は、青色光を結合および伝搬し（すなわち、第３の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍを含む）、第３の平面導波管１９５０は、緑色光を結合および伝搬する（すなわち、第２の波長範囲は、５００ｎｍ〜６００ｎｍを含む）。平面図において、第２のカラーフィルタ１９２４は、第３のカラーフィルタ１９３４と反対に位置付けられることができる。
【０１６３】
いくつかの実施形態では、第１のカラーフィルタ１９２２、第２のカラーフィルタ１９２４、または第３のカラーフィルタ１９３４のうちの少なくとも１つは、カラーフィルタシートまたはプレートから切り出され、それらは、基板１９２０または平面導波管（例えば、第１の平面導波管１９３０、第２の平面導波管１９４０、および／または第３の平面導波管１９５０）上にラミネートされることができる、基板１９２０または平面導波管内に形成される陥凹の中に降下されることができる、または同等物であることができる。カラーフィルタ（例えば、第１のカラーフィルタ１９２２、第２のカラーフィルタ１９２４、および／または第３のカラーフィルタ１９３４）は、厚さ約数百ミクロンを有することができ、これは、基板１９２０および／または平面導波管間の分離距離（例えば、約５０μｍ未満）を上回ることができるため、陥凹または開口が、より厚いカラーフィルタを収容するために基板１９２０または平面導波管内に形成されることができる。陥凹は、基板１９２０または平面導波管の厚さのある割合に延在することができ、開口は、基板１９２０または平面導波管を通して完全に通過することができる。カラーフィルタを基板１９２０および／または平面導波管内に嵌め込む、またはカラーフィルタを基板１９２０および／または平面導波管を通して通過する開口内に位置付けることによって、基板１９２０および／または平面導波管間の分離距離は、所望の値に維持されることができる。
【０１６４】
第２の深度平面を提供するために、接眼レンズ１９００は、第４の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である、第４のカラーフィルタと、第５の側方位置に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である、第５のカラーフィルタとを含むことができる。平面図において、第４のカラーフィルタは、第５のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。接眼レンズ１９００はまた、第３の側方平面に隣接する第４の側方平面内に位置付けられる、第４の平面導波管と、第４の側方平面に隣接する第５の側方平面内に位置付けられる、第５の平面導波管と、第５の側方平面に隣接する第６の側方平面内に位置付けられる、第６の平面導波管とを含むことができる。第４の平面導波管は、第４の側方位置に配置される、第４のＤＯＥを含み、第５の平面導波管は、第５の側方位置に配置される、第５のＤＯＥを含み、第６の平面導波管は、第６の側方位置に配置される、第６のＤＯＥを含む。いくつかの実装では、第６のカラーフィルタは、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である、第６の側方位置に配置されることができ、例えば、赤色光を遮断し得、青色ＤＯＥの中に著しく結合されない、青色フィルタである。第６のカラーフィルタは、第１のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。
【０１６５】
図２０は、いくつかの実施形態による、成形された導波管を伴う、接眼レンズの斜視図である。接眼レンズ２０００は、接眼レンズ表面からのフレネル反射の強度を低減させ、それによって、光学システム内で生じ得る、残影反射を減少させる。接眼レンズ２０００は、画像を視認者の眼に投影させるために使用されることができ、１つ以上の平面導波管を含む。第１の平面導波管２０１０は、第１の側方平面内に位置付けられる。第１の平面導波管２０１０は、第１の側方位置に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）２０１２を含む。第１の平面導波管２０１０は、側方平面において測定される第１の表面積を包囲する、第１の境界２０１４を有する。
【０１６６】
第２の平面導波管２０２０は、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる。第２の平面導波管２０２０は、第１の境界外の第２の側方位置に配置される、第２のＤＯＥ２０２２を含む。第２の平面導波管２０２０は、側方平面において測定される第２の表面積を包囲する、第２の境界２０２４を有する。第２のＤＯＥ２０２２は、第１の平面導波管２０１０と関連付けられた第１の境界２０１４外に位置付けられるため、第２のＤＯＥ２０２２上に入射する光は、第１の平面導波管２０１０と相互作用せず、第１の平面導波管２０１０から反射しない。
【０１６７】
第３の平面導波管２０３０は、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる。第３の平面導波管２０３０は、第１の境界２０１４外および第２の境界２０２４外の第３の側方位置に配置される、第３のＤＯＥ２０３２を含む。第３のＤＯＥ２０３２は、第１の平面導波管２０１０と関連付けられた第１の境界２０１４および第２の平面導波管２０２０と関連付けられた第２の境界２０２４外に位置付けられるため、第３のＤＯＥ２０２４上に入射する光は、第１の平面導波管２０１０または第２の平面導波管２０２０と相互作用せず、第１の平面導波管２０１０または第２の平面導波管２０２０のいずれかからも反射しない。
【０１６８】
第１のＤＯＥ２０１２は、第１の境界２０１４の周辺領域に配置され、これは、１つ以上の周辺カットアウトを第１のＤＯＥ２０１２の両側上に含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の境界２０１４は、１つ以上の中心オリフィスを含むことができ、それを通して、第２の平面導波管２０２０および第３の平面導波管２０３０に指向される光が、通過することができる。したがって、導波管毎に意図される光が、他の導波管の部分を通して通過せずに、適切なＤＯＥに到達することを可能にする種々の方法が、そうでなければ導波管毎に意図される入射光を反射させるであろう、他の導波管の部分を除去することによって、本開示の実施形態によって提供される。図２０は、接眼レンズ２０００の中心面積からの半島状突出部上に位置付けられる、ＤＯＥを図示するが、これは、本開示によって要求されず、他の導波管形状も、本開示の範囲内に含まれる。
【０１６９】
図２１は、いくつかの実施形態による、１つ以上の平面導波管を含む接眼レンズを動作させる方法を図示する、フローチャートである。方法２１００は、光を１つ以上の平面導波管を含む接眼レンズの中に結合する能力を提供する。方法２１００は、第１の波長を含む第１のビームを指向し、接眼レンズ上に衝突させるステップ（２１１０）と、第１のビームの少なくとも一部を１つ以上の平面導波管の第１の平面導波管の中に結合するステップ（２１１２）とを含む。方法２１００はまた、第２の波長を含む第２のビームを指向し、接眼レンズ上に衝突させるステップ（２１１４）と、第２のビームの少なくとも一部を１つ以上の平面導波管の第２の平面導波管の中に結合するステップ（２１１６）とを含む。方法２１００はさらに、第３の波長を含む第３のビームを指向し、接眼レンズ上に衝突させるステップ（２１１８）と、第３のビームの透過された部分を光学フィルタを通して通過させるステップ（２１２０）と、第３のビームの透過された部分の少なくとも一部を１つ以上の平面導波管の第３の平面導波管の中に結合するステップ（２１２２）とを含む。
【０１７０】
図２１に図示される具体的ステップは、いくつかの実施形態による、１つ以上の平面導波管を含む接眼レンズを動作させる、特定の方法を提供することを理解されたい。ステップの他のシーケンスもまた、代替実施形態に従って実施されてもよい。例えば、代替実施形態は、上記に概略されたステップを異なる順序で実施してもよい。さらに、図２１に図示される個々のステップは、個々のステップの必要に応じて、種々のシーケンスで実施され得る、複数のサブステップを含んでもよい。さらに、付加的ステップが、特定の用途に応じて、追加または除去されてもよい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１７１】
図２２は、いくつかの実施形態による、接眼レンズを動作させる方法を図示する、フローチャートである。方法２２００は、光が、１つ以上の平面導波管のそれぞれと関連付けられた回折光学要素を有する、１つ以上の平面導波管を含む、接眼レンズの中に結合されることを可能にする。方法２２００は、第１の波長を含む第１のビーム、第２の波長を含む第２のビーム、および第３の波長を含む第３のビームを指向し、第１の側方位置（例えば、入力ポート）において接眼レンズ上に衝突させるステップ（２２１０）を含む。方法２２００はまた、第１のビームの少なくとも一部、第２のビームの少なくとも一部、および第３のビームの少なくとも一部を、１つ以上の平面導波管の第１の平面導波管の中に結合するステップ（２２１２）と、第２のビームの少なくとも一部および第３のビームの少なくとも一部を減衰させるステップ（２２１４）とを含む。
【０１７２】
本方法２２００はさらに、第２のビームの少なくとも第２の部分を１つ以上の平面導波管の第２の平面導波管の中に結合するステップ（２２１６）と、第３のビームの透過された部分を光学フィルタを通して通過させるステップ（２２１８）と、第３のビームの透過された部分の少なくとも一部を１つ以上の平面導波管の第３の平面導波管の中に結合するステップ（２２２０）とを含む。
【０１７３】
いくつかの実施形態によると、１つ以上の平面導波管のそれぞれと関連付けられた回折光学要素はそれぞれ、第１の側方位置において整合される。方法２２００は、第３のビームの反射された部分を光学フィルタから反射させるステップを含むことができる。方法２２００は、加えて、第３のビームの反射された部分の少なくとも一部を第２の平面導波管の中に結合するステップを含むことができる。
【０１７４】
図２２に図示される具体的ステップは、いくつかの実施形態による、接眼レンズを動作させる、特定の方法を提供することを理解されたい。ステップの他のシーケンスもまた、代替実施形態に従って実施されてもよい。例えば、代替実施形態は、上記に概略されたステップを異なる順序で実施してもよい。さらに、図２２に図示される個々のステップは、個々のステップの必要に応じて、種々のシーケンスで実施され得る、複数のサブステップを含んでもよい。さらに、付加的ステップが、特定の用途に応じて、追加または除去されてもよい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１７５】
図２３は、いくつかの実施形態による、接眼レンズの側面図を図示する、概略図である。図２３は、図１６Ａに類似する。図２３に示されるように、接眼レンズ２３００は、図１に図示されるＶＯＡの要素であって、画像を視認者の眼に投影するために使用されることができる。接眼レンズ２３００は、第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管層２３１０を含む。本実施例では、第１の側方平面は、図２３の平面内に延在し、ｘ−ｙ平面と見なされ得る。ｚ−方向に沿って接眼レンズ２３００上に入射する光は、側方平面に対して法線に衝突するであろう。本明細書に説明されるように、種々の光学要素が、側方平面内の所定の位置に配置され、本明細書に説明される方法およびシステムによって提供される性能を達成する。
【０１７６】
第１の平面導波管層２３１０は、第１の側方位置（すなわち、ｘ−ｙ座標位置）に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）２３１８を含む。第１の平面導波管層２３１０は、第１の表面２３１４と、第１の表面２３１４と反対の第２の表面２３１６とを有する。光は、分割器２３０１の左側の第１の領域２３０５内の第１の平面導波管層２３１０上に入射する。第１の領域２３０５は、第１の側方位置と、平面導波管層のそれぞれと関連付けられた回折光学要素（ＤＯＥ）とを含む。第１の領域２３０５は、接眼レンズ２３００、例えば、第１の平面導波管層２３１０の第１の表面２３１４上に入射する画像光を受け取るように構成される。画像光は、１つ以上の波長、例えば、赤色（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）、緑色（５００ｎｍ〜６００ｎｍ）、および青色（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）と関連付けられた３つの波長範囲内の画像光を含む。本開示は、これらの波長範囲または３つの色および他の範囲および３つを上回る色（例えば、ＲＢＧＹ）または３つ未満の色に限定されない。したがって、これらの波長範囲は、単に、例示的であって、特定の用途の必要に応じて、修正されることができる。
【０１７７】
第１の平面導波管層２３１０はまた、分割器２３０１の右側の第２の領域２３０７を含む。第１の領域２３０５上に入射する光は、第１の平面導波管層２３１０の平面の中に回折され、第１の平面導波管層２３１０の第２の領域２３０７に向かって誘導される。故に、画像光の一部は、第１の平面導波管層２３１０を通して透過される。緑色入射ビーム２３４２は、第１のＤＯＥ２３１８上に入射する。緑色入射ビーム２３４２の一部は、誘導光線２３１９によって図示されるように、回折され、第１の平面導波管層２３１０の第２の領域２３０７の中に誘導される。
【０１７８】
第２の平面導波管層２３２０は、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる。図２３に図示される実施例では、第２の側方平面は、ｘ−ｙ平面の第１の側方平面より小さいｚ−次元値を有する場所にある。第２の平面導波管層２３２０は、第２の側方位置（すなわち、ｘ−ｙ座標位置）に配置される、第２のＤＯＥ２３２８を含む。図２３に図示される実施形態では、第２の側方位置は、第１の側方位置と異なり、入射ビーム２３４２、２３４４、および２３４８のためのＤＯＥのそれぞれへの独立アクセスを提供する。
【０１７９】
第１の平面導波管層２３１０に関連して提供される説明は、必要に応じて、第２の平面導波管層２３２０に適用可能である。例えば、第２の平面導波管層２３２０は、第１の表面２３２４と、第１の表面２３２４と反対の第２の表面２３２６とを有する。第２の平面導波管層２３２０は、第２の側方位置を含む、第１の領域２３０５と、第２の領域２３０７とを有する。第１の平面導波管層２３１０のように、第１の領域２３０５は、画像光を受け取るように構成される。入射ビーム２３４４によって図示される、第２の平面導波管層２３２０上に衝突する画像光は、第２の波長範囲内の光（例えば、青色光）を含む。第２の平面導波管層２３２０はまた、第２の波長範囲内の画像光を、第２の平面導波管層２３２０の第２の領域２３０７に向かって誘導されるように、第２の平面導波管層２３２０の中に回折するように構成される、第２のＤＯＥ２３２８を含む。第２の領域２３０７内で誘導される光は、誘導光線２３２９によって表される。
【０１８０】
第３の平面導波管層２３３０は、第３の側方平面（第２の側方平面より小さいｚ−次元における位置）内に位置付けられる。第３の平面導波管層２３３０は、第１の側方位置および第２の側方位置の両方と異なり得る、第３の側方位置に配置される、第３のＤＯＥ２３３８を含む。第１の平面導波管層２３１０および第２の平面導波管層２３２０に関連して提供される説明は、必要に応じて、第３の平面導波管層２３３０に適用可能である。
【０１８１】
図２３に図示されるように、第３の平面導波管層２３３０は、第１の表面２３３４と、第１の表面２３３４と反対の第２の表面２３３６を有する。第３の平面導波管層２３３０は、第３の側方位置を含む、第１の領域２３０５と、第２の領域２３０７とを有する。第１の領域２３０５は、第３の波長範囲（例えば、赤色波長範囲）内の画像光を受け取るように構成される。第３の平面導波管層２３３０と関連付けられた第３のＤＯＥ２３３８は、入射ビーム２３４８によって表される第３の波長範囲内の画像光を、第３の平面導波管層２３３０の第２の領域２３０７に向かって誘導されるように、第３の平面導波管層２３３０の中に回折するように構成される。第２の領域２３０７内で誘導される光は、誘導光線２３３９によって表される。
【０１８２】
図２４Ａは、いくつかの実施形態による、ＬＣＯＳベースの（シリコン上液晶ベースの）画像プロジェクタを図示する、概略図である。画像プロジェクタ２４００は、光源２４１０と、第１のレンズ２４２０と、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）デバイス２４３０と、光学要素２４４０と、第２のレンズ２４５０とを含む。図２４Ｂは、光学経路を展開するためのＬＣＯＳベースの画像プロジェクタ２４００内の光学経路の拡大図を図示する、概略図である。図２４Ａは、図７Ａに類似し、図２４Ｂは、図７Ｂに類似する。
【０１８３】
画像プロジェクタ２４００は、３つの原色、すなわち青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、および赤色（Ｒ）における光を含んでもよい。そのような画像光は、各構成色における画像光が接眼レンズ内の個別の導波管層に結合され得るように、構成色に分離されることができる。いくつかの実施形態では、光源２４１０は、赤色ＬＥＤ群と、緑色ＬＥＤ群と、青色ＬＥＤ群とを含んでもよい。例えば、光源２４１０は、図２４Ａおよび２４Ｂに示される実施形態によると、１つの赤色ＬＥＤと、１つの緑色ＬＥＤと、１つの青色ＬＥＤとを含んでもよい。他の実施形態では、光源２４１０は、画像が２つの深度平面上に提示されるために、２つの赤色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤとを含んでもよい。ＬＥＤはそれぞれ、ＬＥＤ光放射を標的に転送するために、関連付けられたＣＰＣ（複合放物集光器）または類似光学要素を有することができる。図２４Ａおよび２４Ｂでは、画像プロジェクタ２４００は、赤色ＬＥＤ２４１１と、緑色ＬＥＤ２４１２と、青色ＬＥＤ２４１３とを含み、それぞれ、個別のＣＰＣを含む。平面２４０１におけるＬＥＤ光源２４１０の正面表面は、本明細書では、ＣＰＣ平面と称される。
【０１８４】
画像プロジェクタ２４００は、第１のレンズ２４２０と、ＬＣＯＳデバイス２４３０と、光学要素２４４０と、第２のレンズ２４５０とを含む。光学要素２４４０は、プリズム、ミラー、および同等物を含むことができ、これは、入射光をＬＣＯＳデバイス２４３０に指向し、ＬＣＯＳデバイス２４３０から反射された光を画像プロジェクタ２４００の出力に指向するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２４３０は、色順次画像光を瞳面２４５１内の瞳面２４６０に送達するように構成される。瞳２４６０は、３つの下位瞳、すなわち、赤色における画像のための下位瞳２４６１と、緑色における画像のための下位瞳２４６２と、青色における画像のための下位瞳２４６３とを含む。例えば、カラー画像のフレームにおいて、第１の時間周期では、赤色ＬＥＤ２４１１からの光２４１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２４３０が、画像フレーム内のピクセルのサブセットを選択し、赤色光を受け取る。第２の時間周期では、緑色ＬＥＤ２４１２からの光２４１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２４３０が、ピクセルの別のサブセットを選択し、緑色光を受け取る。同様に、第３の時間周期では、青色ＬＥＤ２４１３からの光２４１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２４３０が、ピクセルのさらに別のサブセットを選択し、青色光を受け取る。カラー画像光は、色順次様式において、下位瞳２４６１、２４６２、および２４６３に送達される。
【０１８５】
画像プロジェクタ２４００は、画像光を接眼レンズ２４９０に投影するように構成される。図２３における接眼レンズ２３００と同様に、接眼レンズ２４９０は、３つの平面導波管層を含み、各導波管層は、個別の回折光学要素（ＤＯＥ）２４９１、２４９２、および２４９３を有し、これは、内部結合格子（ＩＣＧ）として機能し、画像光を受け取ることができる。したがって、用語「ＤＯＥ」および「ＩＣＧ」は、同義的に使用されるであろう。図２４Ｂに示されるように、それぞれ、下位瞳２４６１、２４６２、および２４６３に送達される、赤色、緑色、および青色カラー画像光は、接眼レンズ２４９０内の対応する導波管層の中のＤＯＥによって受け取られる。接眼レンズ２４９０はまた、カラー画像をユーザに送達するために、ＯＰＥ２４９５およびＥＰＥ２４９７を導波管層のそれぞれに含む。
【０１８６】
図２３におけるＤＯＥ２３１８、２３２８、および２３３８と同様に、別個の導波管層上に配置され、また、空間的に変位される、図２４Ｂにおける３つの下位瞳２４６１、２４６２、および２４６３は、接眼レンズ２４９０内の各導波管層に指向される入射画像光の干渉を低減させる。
【０１８７】
図２５Ａ−２５Ｂは、いくつかの実施形態による、ＬＥＤ光源を図示する、略図である。図２５Ａは、図５Ａに類似する。図２５Ａは、２つの深度平面のための接眼レンズ内の６つの導波管層のための６つのＬＥＤ源を伴う、光源からの光照明を図示する。２つの赤色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤとが存在する。光照明は、ＣＰＣ平面（例えば、図２４Ｂにおける平面２４０１）上またはＬＥＤ光源（例えば、ＬＥＤ２４１１、２４１２、２４１３）の正面に示される。代替として、図２５Ａはまた、出力瞳（例えば、図２４Ｂにおける瞳面２４６０）における光照明を表すことができる。図２５Ａに図示される光源は、利用可能な空間の約３６％を利用することが分かる。言い換えると、本光源配列は、約３６％の充填率を有する。
【０１８８】
図２５Ｂは、３つの深度平面のための接眼レンズ内の３つの導波管層のための９つのＬＥＤ源を伴う、別の光源からの光照明を図示する。３つの赤色ＬＥＤと、３つの緑色ＬＥＤと、３つの青色ＬＥＤとが存在する。再び、光照明は、ＣＰＣ平面（例えば、図２４Ｂにおける平面２４０１）上またはＬＥＤ光源（例えば、ＬＥＤ２４１１、２４１２、２４１３）の正面に示される。本配列もまた、限定された光源充填率を呈する。
【０１８９】
図２６Ａ−２６Ｃは、いくつかの実施形態による、ＬＥＤ光源を図示する、概略図である。図２６Ａは、２つの深度平面のための接眼レンズ内の２つの導波管層のための３つのＬＥＤ源を伴う、光源２６１０からの光照明を図示する。１つの赤色ＬＥＤ光源２６１１と、１つの緑色ＬＥＤ光源２６１２と、１つの青色ＬＥＤ光源２６１３とが存在する。各ＬＥＤ光源は、長方形であって、３つのＬＥＤ光源２６１１、２６１２、２６１３は、相互に隣接して配置される。光照明は、図２４Ｂにおける平面２４０１（例えば、ＣＰＣ平面）上またはＬＥＤ光源２６１１、２６１２、２６１３の正面に示される。代替として、図２６Ａはまた、図２４Ｂにおける瞳面２４６０内の光照明を表すことができる。ＬＥＤ光源２６１１、２６１２、２６１３は、利用可能な空間の実質的に１００％を利用することが分かる。言い換えると、本ＬＥＤ光源配列は、約１００％の充填率を有する。より高い充填率は、明るい画像光をディスプレイ内に提供することができる。光源２６１０では、各ＬＥＤ光源は、１つ以上のＬＥＤダイと、光集光器、例えば、ＣＰＣとを含むことができる。いくつかの実施形態では、光源２６１０は、他のタイプの光源を含んでもよい。これらの実施形態では、ＬＥＤ光源２６１１、２６１２、および２６１３は、他のタイプの光源であってもよい。
【０１９０】
図２６Ｂは、２つの深度平面のための接眼レンズ内の２つの導波管層のための６つのＬＥＤ源を伴う、光源２６２０からの光照明を図示する。２つの赤色ＬＥＤ光源２６２１および２６２５と、２つの緑色ＬＥＤ光源２６２２および２６２４と、２つの青色ＬＥＤ光源２６２３および２６２６とが存在する。光照明は、図２４Ｂにおける平面２４０１上またはＬＥＤ光源の正面に示される。代替として、図２６Ｂはまた、図２４Ｂにおける瞳面２４６０内の光照明を表すことができる。図２６Ｂでは、６つのＬＥＤ光源２６２１、２６２２、２６２３、２６２４、２６２５、２６２６は、それぞれ、円形形状の光源２６２０の６つの扇形内に配置される。各ＬＥＤ光源は、楔状またはパイ状形状を有する。光源２６２１、２６２２、２６２３、２６２４、２６２５、２６２６は、利用可能な空間の実質的に１００％を利用することが分かる。言い換えると、本光源配列は、約１００％の充填率を有する。より高い充填率は、明るい画像光をディスプレイ内に提供することができる。光源２６２０では、各ＬＥＤ光源は、１つ以上のＬＥＤダイと、光集光器、例えば、ＣＰＣとを含むことができる。
【０１９１】
図２６Ｃは、２つの深度平面のための接眼レンズ内の２つの導波管層のための６つのＬＥＤ源を伴う、光源２６３０からの光照明を図示する。２つの赤色ＬＥＤ光源２６３１および２６３３と、２つの緑色ＬＥＤ光源２６３２および２６３５と、２つの青色ＬＥＤ光源２６３４および２６３６とが存在する。光照明は、図２４Ｂにおける平面２４０１上またはＬＥＤ光源の正面に示される。代替として、図２６Ｃはまた、図２４Ｂにおける瞳面２４６０内の光照明を表すことができる。図２６Ｃでは、６つの長方形ＬＥＤ光源２６３１、２６３２、２３３３、２６３４、２６３５、２６３６は、それぞれ、長方形形状の光源２６３０の６つの領域内に配置される。光源２６３１、２６３２、２３３３、２６３４、２６３５、２６３６は、利用可能な空間の実質的に１００％を利用することが分かる。言い換えると、本光源配列は、約１００％の充填率を有する。より高い充填率は、明るい画像光をディスプレイ内に提供することができる。光源２６３０では、各ＬＥＤ光源は、１つ以上のＬＥＤダイと、光集光器、例えば、ＣＰＣとを含むことができる。
【０１９２】
図２６Ａ−２６Ｃに図示される幾何学的形状は、本開示の実施形態を限定することを意図するものではなく、単に、いくつかの実施形態による、利用され得るＬＥＤ幾何学形状の実施例を提供する。いくつかの実施形態では、正方形、三角形、六角形、および同等物を含む、他の幾何学的形状も、充填率を増加させながら、１つ以上の深度平面と併用するために好適な源を提供するために利用されることができる。ＲＧＢ  ＬＥＤレイアウトの他の幾何学形状はまた、恣意的であることができ、これは、対応するＩＣＧレイアウトが光源の幾何学形状に合致することを要求し得る。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０１９３】
図２７Ａは、いくつかの実施形態による、画像表示システムを図示する、概略図である。画像表示システム２７００は、白色光源２７１０と、ＬＣＯＳベースの（シリコン上液晶ベースの）画像プロジェクタ２７０１とを含む。白色光源２７１０は、白色ＬＥＤ光源２７１０であってもよい。画像プロジェクタ２７０１は、第１のレンズ２７２０と、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）デバイス２７３０と、光学要素２７４０と、第２のレンズ２７２１とを含む。図２４Ｂと同様に、図２７Ａは、光学経路を展開するためのＬＣＯＳベースの画像プロジェクタ内の光学経路の拡大図を図示する、概略図である。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、白色光源２７１０は、１つ以上の白色ＬＥＤ光エミッタを含むことができる。いくつかの実施形態では、各白色ＬＥＤ光エミッタは、白色光を放出するために、黄色蛍光体層でコーティングされた青色ＬＥＤチップを含むことができる。いくつかの実施形態では、白色ＬＥＤ光エミッタは、白色光を放出するために、赤色、緑色、および青色の組み合わせを有することができる。白色光源２７１０はまた、白色光を送達するために、ＣＰＣ等の集光器を有してもよい。いくつかの実施形態では、白色光源２７１０は、正方形または長方形の形状で構成されるが、他の幾何学的形状も、用途に応じて使用されることができる。平面２７１１における、白色光源２７１０の正面表面は、本明細書では、ＣＰＣ平面２７１１と称される。
【０１９５】
画像表示システム２７００は、第１のレンズ２７２０と、ＬＣＯＳデバイス２７３０と、光学要素２７４０と、第２のレンズ２７２１とを含む。光学要素２７４０は、プリズム、ミラー、および同等物を含んでもよく、これは、入射光をＬＣＯＳデバイス２７３０に指向し、ＬＣＯＳデバイス２７３０から反射された光を画像プロジェクタ２７０１の出力に指向するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２７３０は、時間順次画像光を上位瞳面２７５１上の瞳２７５０に送達するように構成される。瞳２７５０は、３つの基本色毎にグレースケール画像光を順次含む。例えば、第１の時間周期では、白色光源２７１０からの光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、赤色光のための画像フレーム内のピクセルのサブセットを選択するように構成される。第２の時間周期では、白色光源２７１０からの光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、緑色光のピクセルの別のサブセットを選択するように構成される。同様に、第３の時間周期では、光２７１５からの白色光源２７１０が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、青色光のためのピクセルのさらに別のサブセットを選択するように構成される。グレースケール画像光は、色順次様式において、上位瞳とも称される、瞳２７５０に送達される。
【０１９６】
いくつかの実施形態では、画像表示システム２７００はまた、シャッタ２７６０と、色順次様式において、カラー画像光を下位瞳２７８０を通して接眼レンズ２７９０に投影させるためのカラーフィルタ（ＣＦ）２７７０とを含んでもよい。図２７Ａの実施形態では、画像表示システム２７００は、単一深度平面のために構成される。図２３における接眼レンズ２３００と同様に、図２７Ａにおける接眼レンズ２７９０は、３つの平面導波管層を含み、各導波管層は、個別の回折光学要素（ＤＯＥ）を有し、これは、内部結合格子として機能し、画像光を受け取ることができる。図２７Ａでは、図面を簡略化するために、１つのみの導波管層が、ＤＯＥ２７９１、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）２７９５、および射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）２７９７を用いて標識される。
【０１９７】
図２７Ｂ−２７Ｄは、図２７Ａにおける画像表示システム２７００内のシャッタ２７６０およびカラーフィルタ２７７０の動作を図示する、概略図である。いくつかの実施形態では、シャッタ２７６０は、液晶シャッタであってもよい。図２７Ｂに示されるように、単一深度平面を伴うディスプレイシステムに関して、シャッタ２７６０は、３つの領域、すなわち、第１のシャッタ領域２７６１と、第２のシャッタ領域２７６２と、第３のシャッタ領域２７６３とを含む。同様に、カラーフィルタ２７７０は、３つの領域、すなわち、赤色のための第１のフィルタ領域２７７１と、青色のための第２のフィルタ領域２７７２と、緑色のための第３のフィルタ領域２７７３とを含む。各カラーフィルタ領域は、個別のシャッタ領域と整合される。さらに、瞳または上位瞳２７８０は、３つの下位瞳２７８１、２７８２、および２７８３を含む。
【０１９８】
シャッタ２７６０およびカラーフィルタ２７７０は、時間順次様式において、原色のそれぞれを提示するように構成される。例えば、図２７Ｂに示されるように、第１の時間周期Ｔ１では、白色光源２７１０からの白色光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、赤色光のための画像フレーム内のピクセルのサブセットを選択するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２７３０からのグレースケール画像は、瞳２７５０において投影される。時間周期Ｔ１の間、第１のシャッタ領域２７６１は、開放され、第２のシャッタ領域２７６２および第３のシャッタ領域２７６３は、閉鎖され、グレースケール画像光がフィルタ２７７０の第１のフィルタ領域２７７１に到達することを可能にする。その結果、赤色画像光が、下位瞳２７８１内に存在し、これは、赤色画像のための導波管層内の対応するＩＣＧまたはＤＯＥに投影される。
【０１９９】
図２７Ｃに示されるように、第２の時間周期Ｔ２では、白色光源２７１０からの白色光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、緑色光のためのピクセルの第２のサブセットを選択するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２７３０からのグレースケール画像は、瞳２７５０において投影される。時間周期Ｔ２の間、第２のシャッタ領域２７６２は、開放され、第１のシャッタ領域２７６１および第３のシャッタ領域２７６３は、閉鎖され、グレースケール画像光がフィルタ２７７０の第２のフィルタ領域２７７２に到達することを可能にする。その結果、青色画像光が、下位瞳２７８２内に存在し、これは、青色画像のための導波管層内の対応するＩＣＧまたはＤＯＥに投影される。
【０２００】
同様に、図２７Ｄに示されるように、第３の時間周期Ｔ３では、白色光源２７１０からの白色光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、青色光のためのピクセルの第３のサブセットを選択するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２７３０からのグレースケール画像光は、瞳２７５０に送達される。時間周期Ｔ３の間、第３のシャッタ領域２７６３は、開放され、第１のシャッタ領域２７６１および第２のシャッタ領域２７６２は、閉鎖され、グレースケール画像光がフィルタ２７７０の第３のフィルタ領域２７７３に到達することを可能にする。その結果、緑色光画像光が、下位瞳２７８３内に存在し、これは、緑色画像のための導波管層内の対応するＩＣＧまたはＤＯＥに投影される。
【０２０１】
上記に説明されるように、画像表示システム２７００では、シャッタ２７６０およびカラーフィルタ２７７０は、ＬＣＯＳデバイス２７３０と同期して動作し、赤色、緑色、および青色カラー画像光を、それぞれ、下位瞳２７８１、２７８２、および２７９３に提示するように構成される。カラー画像光は、カラー画像をユーザに送達するために、接眼レンズ２７９０内の対応する導波管層内のＩＣＧまたはＤＯＥ２７９１によって受け取られる。下位瞳２７８１、２７８２、および２７８３は、空間的に変位され、接眼レンズ２７９０内の個別のＩＣＧまたはＤＯＥ２７９１と整合される。さらに、下位瞳２７８１、２７８２、および２７８３は、下位瞳２７８０を充填するように構成され、充填率は、実質的に１００％である。
【０２０２】
図２８は、いくつかの実施形態による、図２７の画像表示システム２７００内の導波管層の中に結合される画像光の動作を図示する、概略図である。図２８は、側面図２８１０および上面図２８２０において、導波管層２８００を図示する。導波管層２８００は、図２７における画像表示システム２７００内の接眼レンズ２７９０の中の導波管層のうちの１つであることができる。ＬＣＯＳ画像プロジェクタからの出力瞳は、２８３０として示され、これは、下位瞳２８３１、２８３２、および２８３２を含む。シャッタおよびカラーフィルタを通して通過後、下位瞳は、図２７Ａにおける下位瞳２７８０と同様に選択され、回折光学要素（ＤＯＥ）または入力結合格子（ＩＣＧ）２８０５によって、導波管層２８００の中に結合される。側面図２８１０に示されるように、画像光２８０３は、導波管層２８００の中に内部結合され、全内部反射（ＴＩＲ）によって、導波管層２８００のｘ−方向２８０９に伝搬する。
【０２０３】
導波管層２８００の上面図２８２０に示されるように、ＩＣＧ２８０５は、長方形形状で構成され、下位瞳２８３１、２８３２、２８３３に提供される画像光の形状に合致する。ＩＣＧ２８０５は、伸長され、導波管層２８００内の画像光の伝搬方向２８０９と垂直方向に延在することが分かる。したがって、伸長ＩＣＧ２８０５は、より明るいディスプレイのために、より大量の画像光を導波管層２８００の中に内部結合することができる。ＩＣＧ２８０５が、光伝搬に沿って延在された寸法を有する場合、ＴＩＲを受ける光の一部は、ＩＣＧ２８０５上に衝突し、導波管層２８００から外に回折し、光強度の損失を生じさせ得る。図２８から分かるように、ＩＣＧ２８０５は、伝搬方向２８０９において細くなる。したがって、ＴＩＲを受ける光を回折せず、これは、光損失を生じさせ得る。さらに、伸長ＩＣＧ２８０５は、より光強度を受け取り得る。
【０２０４】
図２９Ａは、画像表示システム内のＬＣＯＳによるより高い次数の回折を図示する、写真画像である。図２９Ａでは、画像は、図２７Ａにおける上位瞳面２７５１において撮影され、緑色光２９１０、赤色光２９２０、および青色光２９３０は、ＬＥＤ光源を表すことができる。代替として、それらはまた、接眼レンズの個別の導波管層上の対応するＩＣＧの設置を表すことができる。図２９Ａは、ＬＣＯＳデバイスによる緑色光２９１０のより高い次数の回折画像２９１１、２９１２、および２９１３、および同等物（全て標識されるわけではない）を示す。より高い次数の回折画像は、光源から水平および垂直方向に整合されることが分かる。接眼レンズでは、緑色からのより高い次数の回折画像は、赤色および青色のためのＩＣＧ上に衝突し得、これは、残影としても知られる、干渉を生じさせ得る。図２９Ａは、図１５に類似する。
【０２０５】
図２９Ｂは、いくつかの実施形態による、画像表示システム内の内部結合格子（ＩＣＧ）を配列するための方法を図示する、概略図である。図２９Ｂの左部分では、緑色、赤色、および青色のためのＩＣＧは、垂直に整合され、ＲＧＢ  ＬＥＤレイアウトに合致し、これは、図２９Ａに図示されるように、ＬＣＯＳからの高次数の回折が垂直または水平方向に沿ってある傾向にあるため、干渉を生じさせ得る。したがって、いくつかの実施形態では、ＩＣＧは、図２９Ｂの右部分に示されるように、互い違いまたは回転様式で配列され、ＬＣＯＳのより高い次数の回折によって生じる干渉を回避する。故に、本開示の実施形態は、液晶シャッタおよび所定の角度のＩＣＧの空間回転を利用して、ＬＣＯＳによる回折から生じる残影のレベルを低減させる。
【０２０６】
図２９Ｃは、いくつかの実施形態による、内部結合格子（ＩＣＧ）を画像表示システム内に配列するための別の方法を図示する、概略図である。図２９Ｃの左部分では、緑色、赤色、および青色のための６つのＩＣＧは、緑色ＩＣＧおよび青色ＩＣＧが、垂直に整合される、対称配列に配置され、これは、図２９Ａに図示されるように、干渉を生じさせ得る。したがって、いくつかの実施形態では、ＩＣＧのパターンは、図２９Ｂの右部分に示されるように、例えば、１５°傾斜され、ＬＣＯＳのより高い次数の回折によって生じる干渉および／またはクロストークを回避する。
【０２０７】
図３０は、いくつかの実施形態による、別の画像表示システムを図示する、概略図である。画像表示システム３０００は、図２７Ａにおける画像表示システム２７００に類似し、図２７Ａに関連して提供される議論は、必要に応じて、図３０に適用可能である。図２７Ａ−２７Ｄに関連して上記に説明されるように、画像表示システム２７００は、３つのカラー画像を単一深度平面のための接眼レンズの３つの導波管層に提供するように構成される。対照的に、画像表示システム３０００は、６つのカラー画像を２つの深度平面のための接眼レンズの６つの導波管層に提供するように構成される。
【０２０８】
図３０に示されるように、画像表示システム３０００は、いくつかの実施形態によると、白色光源３０１０と、シリコン上液晶ベースの（ＬＣＯＳベースの）画像プロジェクタ３００１とを含む。画像プロジェクタ３００１は、第１のレンズ３０２０と、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）デバイス３０３０と、光学要素３０４０と、第２のレンズ３０２１とを含む。図２７Ａと同様に、図３０は、光学経路を展開するためのＬＣＯＳベースの画像プロジェクタ３００１内の光学経路の拡大図を図示する、概略図である。
【０２０９】
画像表示システム３０００では、白色光源３０１０、第１のレンズ３０２０、光学要素３０４０、および第２のレンズ３０２１は、図２７Ａにおける画像表示システム２７００内の対応するコンポーネントに類似する。光学要素３０４０は、プリズム、ミラー、および同等物を含んでもよく、これは、入射光をＬＣＯＳデバイス３０３０に指向し、ＬＣＯＳデバイス３０３０から反射された光を画像プロジェクタ３００１の出力に指向するように構成される。ＬＣＯＳデバイス３０３０は、時間順次画像光を瞳面３０５１上の瞳３０５０に送達するように構成される。画像プロジェクタ３００１は、６つのグレースケールまたは白黒画像を瞳３０５０に順次投影するように構成される。各画像は、３つの基本色毎に、ピクセルを選択するように構成される。例えば、第１の時間周期では、白色ＬＥＤ光源３０１０からの光３０１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス３０３０は、第１の深度平面のための赤色光のための画像フレーム内のピクセルのサブセットを選択するように構成される。第２の時間周期では、白色ＬＥＤ光源３０１０からの光３０１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス３０３０は、第１の深度平面のための緑色光のためのピクセルの別のサブセットを選択するように構成される。同様に、第３の時間周期では、白色ＬＥＤ光源３０１０からの光３０１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス３０３０は、第１の深度平面のための青色光のためのピクセルのさらに別のサブセットを選択するように構成される。同様に、第４、第５、および第６の時間周期では、ＬＣＯＳデバイス３０３０は、それぞれ、第２の深度平面のための赤色、緑色、および青色光のためのピクセルのサブセットを選択するように構成される。したがって、グレースケール画像光は、色順次様式において、瞳３０５０に送達される。
【０２１０】
いくつかの実施形態では、画像表示システム３０００はまた、シャッタ３０６０と、接眼レンズ（図示せず）に投影させるために、色順次様式において、カラー画像光を下位瞳３０８０を通して投影させるためのカラーフィルタ３０７０とを含む。図３０における実施形態では、画像表示システム３０００は、２つの深度平面を有する接眼レンズのために構成される。したがって、接眼レンズは、６つの平面導波管層を含み、各導波管層は、個別の回折光学要素（ＤＯＥ）を有し、これは、内部結合格子として機能し、画像光を受け取ることができる。図３０では、図面を簡略化するために、接眼レンズは、示されない。
【０２１１】
２つの深度平面を伴うディスプレイシステムに関して、シャッタ３０６０は、６つの領域を含み、各領域は、色のうちの１つのためのシャッタを有する。同様に、カラーフィルタ３０７０は、６つの領域を含み、各領域は、色のうちの１つのためのフィルタを有する。各フィルタ領域は、個別のシャッタ領域と整合される。さらに、瞳３０５０および／または下位瞳３０８０、は、６つの下位瞳を含む。
【０２１２】
上記に説明されるように、画像表示システム３０００では、シャッタ３０６０およびカラーフィルタ３０７０は、ＬＣＯＳデバイス３０３０と同期して動作し、赤色、緑色、および青色カラー画像光を、それぞれ、６つの下位瞳のうちの１つに提示するように構成される。カラー画像光は、カラー画像をユーザに送達するために、接眼レンズ内の対応する導波管層の中のＩＣＧまたはＤＯＥによって受け取られる。
【０２１３】
図３１Ａ−３１Ｃは、いくつかの実施形態による、別の画像表示システムを図示する、概略図である。図３１Ａに示されるように、画像表示システム３１００は、図２７Ａにおける画像表示システム２７００に類似する。図２７Ａ−２７Ｄに関連して上記に説明されるように、画像表示システム２７００は、単一白色光源２７１０を用いて構成される。対照的に、画像表示システム３１００は、複数の白色光源を用いて構成される。
【０２１４】
図３１Ａに示されるように、画像表示システム３１００は、いくつかの実施形態によると、白色光源３１１０と、シリコン上液晶ベースの（ＬＣＯＳベースの）画像プロジェクタ３１０１とを含む。画像プロジェクタ３１０１は、第１のレンズ３１２０と、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）デバイス３１３０と、光学要素３１４０と、第２のレンズ３１２１とを含む。図２７Ａと同様に、図３１Ａは、光学経路を展開するためのＬＣＯＳベースの画像プロジェクタ内の光学経路の拡大図を図示する、概略図である。
【０２１５】
画像表示システム３１００では、第１のレンズ３１２０、光学要素３１４０、および第２のレンズ３１２１は、図２７における画像表示システム２７００内の対応するコンポーネントに類似する。ある実施形態では、白色光源３１１０は、２つのＬＥＤ白色光源３１１１および３１１２を含む。光学要素３１４０は、プリズム、ミラー、および同等物を含むことができ、これは、入射光をＬＣＯＳデバイス３１３０に指向し、ＬＣＯＳデバイス３１３０から反射された光を画像プロジェクタ３１０１の出力に指向するように構成される。ＬＣＯＳデバイス３１３０は、時間順次画像光を瞳面３１５１上の瞳３１５０に送達するように構成される。画像プロジェクタ３１０１は、グレースケールまたは白黒画像を瞳３１５０に順次投影するように構成される。各画像は、３つの基本色毎に、ピクセルを選択するように構成される。本実施形態では、ＬＥＤ白色光源３１１１および３１１２は、順次オンにされる。
【０２１６】
いくつかの実施形態では、画像表示システム３１００はまた、シャッタ３１６０と、色順次様式において、カラー画像光を下位瞳３１８０を通して接眼レンズ３１９０に投影させるためのカラーフィルタ（ＣＦ）３１７０とを含む。実施形態に応じて、シャッタおよびカラーフィルタの異なる組み合わせが、画像表示システム内で使用されることができる。例えば、図３１Ｂは、２つの白色ＬＥＤ光源３１１１および３１１２を有する、画像プロジェクタの一部を図示し、単一シャッタは、３つのシャッタ領域を有する。さらに、カラーフィルタ３１７１は、ＬＥＤ光源毎に整合される、赤色、青色、および緑色のための色領域を有することができる。対照的に、カラーフィルタ３１７２では、赤色、青色、および緑色カラーフィルタは、互い違いにされることができ、これは、回折に起因する残影を殆どもたらし得ない。いくつかの実施形態では、図３１Ｃに示されるように、画像プロジェクタは、２つの白色ＬＥＤ光源３１１１および３１１２と、それぞれ、３つのシャッタ領域を伴う、２つのシャッタ３１６２および３１６３とを有する。さらに、カラーフィルタ３１７３は、ＬＥＤ光源３１１１、３１１２毎に整合される、赤色、青色、および緑色のための色領域を有することができる。対照的に、カラーフィルタ３１７４では、赤色、青色、および緑色カラーフィルタは、互い違いにされることができる。
【０２１７】
上記に説明されるように、画像表示システム３１００は、接眼レンズ３１９０のために、単一深度平面のための３つの下位瞳を提供するか、または２つの深度平面のための６つの下位瞳を提供するかのいずれかであるように構成されることができる。したがって、接眼レンズ３１９０は、単一深度平面のための３つの導波管層または２つの深度平面のための６つの導波管層のいずれかを含むことができる。図面を簡略化するために、１つのみの導波管層が、回折光学要素（ＤＯＥ）３１９１、ＯＰＥ３１９５、およびＥＰＥ３１９７を用いて示される。
【０２１８】
図３２は、いくつかの実施形態による、別の画像表示システムを図示する、概略図である。画像表示システム３２００は、図２７Ａにおける画像表示システム２７００に類似する。図２７Ａ−２７Ｄに関連して上記に説明されるように、画像表示システム２７００は、白色光源と、色順次ＬＣＯＳデバイスを伴う画像プロジェクタを用いて構成される。対照的に、画像表示システム３２００は、白色光源と、非色順次ＬＣＯＳデバイスを伴う画像プロジェクタとを用いて構成される。
【０２１９】
図３２に示されるように、画像表示システム３２００は、いくつかの実施形態によると、白色光源３２１０と、シリコン上液晶ベースの（ＬＣＯＳベースの）画像プロジェクタ３２０１とを含む。画像プロジェクタ３２０１は、第１のレンズ３２２０と、非色順次シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）デバイス３２３０と、光学要素３２４０と、第２のレンズ３２２１とを含む。図２７Ａと同様に、図３２は、光学経路を展開するためのＬＣＯＳベースの画像プロジェクタ内の光学経路の拡大図を図示する、概略図である。
【０２２０】
画像表示システム３２００内のあるコンポーネントは、図２７Ａにおける画像表示システム２７００内の対応するコンポーネントに類似し、白色光源３２１０と、第１のレンズ３２２０と、光学要素３２４０と、第２のレンズ３２２１とを含む。しかしながら、非色順次ＬＣＯＳデバイス３２３０は、白色照明光を受け取り、フルカラー画像を瞳面３２５１上の瞳３２５０に投影するように構成される、非色順次ＬＣＯＳデバイスである。いくつかの実施形態では、非色順次ＬＣＯＳデバイス３２３０は、３つの原色における画像を処理し、組み合わせられたフルカラー画像を提供する、カラーフィルタとともに構成される。いくつかの実施形態では、非色順次ＬＣＯＳデバイス３２３０は、３つのＬＣＯＳパネルを含み、３つの原色における画像を処理し、組み合わせられたフルカラー画像を提供してもよい。いくつかの実施形態では、非色順次ＬＣＯＳデバイス３２３０は、単一の統合されたＬＣＯＳパネルを含み、３つの原色における画像を処理し、組み合わせられたフルカラー画像を提供してもよい。
【０２２１】
いくつかの実施形態では、画像表示システム３２００はまた、シャッタ３２６０と、フルカラー画像を瞳３２５０において受け取り、色順次様式において、カラー画像光を下位瞳３２８０を通して接眼レンズ３２９０に投影させるためのカラーフィルタ（ＣＦ）３２７０とを含む。図３２の実施形態では、画像表示システム３２００は、単一深度平面のために構成される。しかしながら、システムはまた、複数の深度平面に適用されることもできる。図２７Ａにおける接眼レンズ２７９０と同様に、図３２における接眼レンズ３２９０は、３つの平面導波管層を含み、各導波管層は、個別の回折光学要素（ＤＯＥ）を有し、これは、内部結合格子として機能し、画像光を受け取ることができる。図３２では、図面を簡略化するために、１つのみの導波管層が、ＤＯＥ３２９１、ＯＰＥ（直交瞳エクスパンダ）３２９５、およびＥＰＥ（射出瞳エクスパンダ）３２９７を用いて標識される。
【０２２２】
いくつかの実施形態では、シャッタ３２６０は、液晶シャッタであることができる。図３２に示されるように、単一深度平面を伴うディスプレイシステムに関して、シャッタ３２７０は、３つのシャッタ領域を含む。同様に、カラーフィルタ３２７０は、３つのフィルタ領域、すなわち、赤色のための第１のフィルタ領域と、青色のための第２のフィルタ領域と、緑色のための第３のフィルタ領域とを含む。各フィルタ領域は、個別のフィルタ領域と整合される。さらに、瞳または上位瞳３２５０は、３つの下位瞳を含み、１つのみの下位瞳３２８０が、図３２に示される。
【０２２３】
シャッタ３２６０およびカラーフィルタ３２７０は、フルカラー画像を瞳３２５０において受け取り、時間順次様式において、原色のそれぞれの画像を接眼レンズ３２９０に提示するように構成される。例えば、第１の時間周期では、赤色カラーフィルタ領域に整合されるシャッタ領域は、開放され、フルカラー画像内の赤色画像が、通過し、赤色画像の下位瞳を形成することを可能にし、これは、赤色のための導波管層のＤＯＥにおいて受け取られる。第２の時間周期では、緑色フィルタ領域に整合されるシャッタ領域が、開放され、フルカラー画像内の緑色画像が、通過し、緑色画像の下位瞳を形成することを可能にし、これは、緑色のための導波管層のＤＯＥにおいて受け取られる。同様に、第３の時間周期では、青色フィルタ領域に整合されるシャッタ領域が、開放され、フルカラー画像内の青色画像が、通過し、青色画像の下位瞳を形成することを可能にし、これは、青色のための導波管層のＤＯＥにおいて受け取られる。上記に説明されるように、各導波管層内のＩＣＧは、空間的に変位されてもよい。したがって、ＩＣＧ反射からの残影結像は、低減され得る。
【０２２４】
上記に説明されるように、画像表示システム３２００では、シャッタ３２６０およびカラーフィルタ３２７０は、非色順次ＬＣＯＳデバイス３２３０と同期して動作し、ＬＣＯＳデバイス３２３０からのフルカラー画像を受け取り、それぞれ、赤色、緑色、および青色カラー画像光を提示するように構成される。カラー画像光は、カラー画像をユーザに送達するために、接眼レンズ３２９０内の対応する導波管層の中のＩＣＧまたはＤＯＥ３２９１によって受け取られる。したがって、ＬＣＯＳデバイス３２３０によって提供される各フルカラー画像は、それぞれ、赤色、緑色、および青色における３つの単一カラー画像の色順次様式において、接眼レンズ３２９０の中に投影される。本実施形態では、ＬＣＯＳデバイス３２３０のフレームレート、例えば、１８０フレーム／秒が、接眼レンズ３２９０内で完全に利用され得る。対照的に、上記に説明される色順次ＬＣＯＳデバイスに基づく画像表示システムでは、ＬＣＯＳデバイスの３つのフレームの持続時間は、単一フレームを接眼レンズ内に投影するために使用される。その結果、ＬＣＯＳデバイスのフレームレート３分の１のみ、例えば、６０フレーム／秒が、接眼レンズ内の投影された画像において利用されることができる。
【０２２５】
上記は、具体的ハードウェア特徴の観点から図示されたが、多くの変動、代替、および修正が、存在し得ることが認識されるであろう。例えば、ハードウェア特徴のいずれかは、さらに組み合わせられる、またはさらに分離されることができる。特徴はまた、部分的に、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組み合わせを通して、実装されることができる。ハードウェアおよびソフトウェアは、用途に応じて、さらに統合される、または殆ど統合されないこともできる。本開示によるある方法のさらなる詳細は、下記の本明細書全体を通してより具体的に見出されることができる。
【０２２６】
図３３は、いくつかの実施形態による、画像を表示するための方法を図示する、フローチャートである。画像を表示するための方法３３００は、白色光源および画像プロジェクタを提供するステップ（３３１０）を含む。白色光源の実施例は、図２７Ａに示され、白色光源２７１０は、１つ以上の白色ＬＥＤ光エミッタを含むことができる。各白色ＬＥＤ光エミッタは、白色光を放出するために、黄色蛍光体層でコーティングされた青色ＬＥＤチップを含んでもよい。代替として、白色ＬＥＤ光エミッタは、白色光を放出するために、赤色、緑色、および青色の組み合わせを有してもよい。白色光源２７１０はまた、白色光を送達するために、ＣＰＣ等の集光器を有してもよい。いくつかの実施形態では、白色ＬＥＤ光源は、正方形または長方形の形状に構成される。平面２７１１における白色ＬＥＤ光源の正面表面は、本明細書では、ＣＰＣ平面と称される。
【０２２７】
いくつかの実施形態では、画像プロジェクタ２７０１は、ＬＣＯＳベースの画像プロジェクタ２７０１である。画像プロジェクタ２７０１は、ＬＣＯＳデバイス２７３０と、入射光をＬＣＯＳデバイス２７３０に指向し、ＬＣＯＳデバイス２７３０から反射された光を画像プロジェクタ２７０１の出力に指向するための種々の光学コンポーネントとを有する。
【０２２８】
本方法３３００はまた、白色光源からの白色光を画像プロジェクタにおいて受け取るステップ（３３２０）と、光学瞳においてグレースケール画像を順次投影させるステップ（３３３０）とを含む。ＬＣＯＳデバイス２７３０は、時間順次画像光を瞳面２７５１上の瞳２７５０に送達するように構成される。瞳２７５０は、３つの基本色毎にグレースケール画像光を順次含む。各グレースケール画像は、３つの色（例えば、原色）毎にピクセルを選択するために構成される。
【０２２９】
本方法３３００はまた、シャッタと、光学瞳を３つの原色のための３つの下位瞳に分割するためのカラーフィルタとを提供するステップ（３３４０）を含む。いくつかの実施形態では、シャッタ２７６０は、液晶シャッタであることができる。図２７Ｂに示されるように、単一深度平面を伴うディスプレイシステムに関して、シャッタ２７６０は、３つの領域、すなわち、第１のシャッタ領域２７６１と、第２のシャッタ領域２７６２と、第３のシャッタ領域２７６３とを含む。同様に、カラーフィルタ２７７０は、３つの領域、すなわち、赤色のための第１のフィルタ領域２７７１と、青色のための第２のフィルタ領域２７７２と、緑色のための第３のフィルタ領域２７７３とを含む。各フィルタ領域は、個別のフィルタ領域と整合される。シャッタ領域およびフィルタ領域は、整合され、瞳２７５０（例えば、上位瞳）を３つの原色、すなわち、赤色、緑色、および青色のための３つの下位瞳２７８１、２７８２、および２７８３に分割する。
【０２３０】
本方法３３００はさらに、シャッタおよびカラーフィルタとＬＣＯＳベースの画像プロジェクタからのグレースケール画像を同期させ、対応する下位瞳において３つの原色のそれぞれにおける画像を順次投影するステップ（３７５０）を含む。図２７Ｂに図示されるように、第１の時間周期Ｔ１では、白色光源２７１０からの光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、赤色光のための画像フレーム内のピクセルのサブセットを選択するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２７３０からのグレースケール画像は、瞳２７５０において投影される。第１の時間周期Ｔ１の間、シャッタ領域２７６１は、開放され、第２のシャッタ領域２７６２および第３のシャッタ領域２７６３は、閉鎖され、グレースケール画像光がカラーフィルタ２７７０の第１のフィルタ領域２７７１に到達することを可能にする。その結果、赤色画像光が、下位瞳２７８１内に存在する。
【０２３１】
図２７Ｃに示されるように、第２の時間周期Ｔ２では、白色光源２７１０から光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、緑色光のためのピクセルの第２のサブセットを選択するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２７３０からのグレースケール画像は、瞳２７５０において投影される。時間周期Ｔ２の間、第２のシャッタ領域２７６２は、開放され、第１のシャッタ領域２７６１および第３のシャッタ領域２７６３は、閉鎖され、グレースケール画像光がカラーフィルタ２７７０の第２のフィルタ領域２７７２に到達することを可能にする。その結果、青色画像光が、下位瞳２７８２内に存在する。
【０２３２】
同様に、図２７Ｄに示されるように、第３の時間周期Ｔ３では、白色光源２７１０からの光２７１５が、オンにされ、ＬＣＯＳデバイス２７３０は、青色光のためのピクセルの第３のサブセットを選択するように構成される。ＬＣＯＳデバイス２７３０からのグレースケール画像光は、瞳２７５０に送達される。時間周期Ｔ３の間、第３のシャッタ領域２７６３は、開放され、第１のシャッタ領域２７６１および第２のシャッタ領域２７６２は、閉鎖され、グレースケール画像光がカラーフィルタ２７７０の第３のフィルタ領域２７７３に到達することを可能にする。その結果、緑色光画像光が、下位瞳２７８３内に存在する。
【０２３３】
本方法３３００はまた、３つの導波管層を有する接眼レンズを提供するステップ（３３６０）を含む。例えば、図２７Ａに示されるように、接眼レンズ２７９０は、３つの平面導波管層を含み、各導波管層は、個別の回折光学要素（ＤＯＥ）を有し、これは、内部結合格子として機能し、画像光を受け取ることができる。図２７Ａでは、図面を簡略化するために、１つのみの導波管層が、ＤＯＥ２７９１、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）２７９５、および射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）２７９７を用いて標識される。各導波管層は、３つの色（例えば、原色）のうちの１つにおける画像を表示するように構成される。
【０２３４】
本方法３３００はまた、画像を視認者に投影させるために、対応する導波管層において３つの色（例えば、原色）のそれぞれにおける画像を順次受け取るステップ（３３７０）を含む。図２７Ｂ−２７Ｄに戻って参照すると、時間Ｔ１の間、赤色画像光は、下位瞳２７８１内に存在し、これは、赤色画像のために、導波管層内の対応するＩＣＧまたはＤＯＥに投影される。時間Ｔ２の間、青色画像光は、下位瞳２７８２内に存在し、これは、青色画像のために、導波管層内の対応するＩＣＧまたはＤＯＥに投影される。時間Ｔ３の間、緑色光画像光は、下位瞳２７８３内に存在し、これは、緑色画像のために、導波管層内の対応するＩＣＧまたはＤＯＥに投影される。３つの導波管層を伴う接眼レンズ２７９０は、カラー画像を視認者に表示するように構成される。
【０２３５】
図３４は、いくつかの実施形態による、画像を表示するための別の方法を図示する、フローチャートである。画像を表示するための方法３４００は、白色光源および画像プロジェクタを提供するステップ（３４１０）と、白色光源からの白色光を画像プロジェクタにおいて受け取るステップ（３４２０）と、光学瞳において画像を投影させるステップ（３４３０）と、シャッタと、光学瞳を複数の下位瞳に分割するためのカラーフィルタとを提供するステップ（３４４０）と、シャッタおよびカラーフィルタと画像プロジェクタからの画像を同期させ、対応する下位瞳において３つの原色のそれぞれにおける画像を順次投影するステップ（３４５０）と、複数の導波管層を有する接眼レンズを提供するステップ（３４６０）と、カラー画像を視認者に投影させるために、対応する導波管層において３つの原色のそれぞれにおける画像を順次受け取るステップ（３４７０）とを含む。
【０２３６】
本方法３４００は、図３３に関連して上記に説明される方法３３００に類似する、ステップを含む。しかしながら、方法３４００は、付加的特徴を含む。例えば、図２７Ａ−３２に図示されるように、ステップ３４１０における白色光源は、別個に制御されるか、または統合されるかのいずれかである、１つ以上の白色光源を含んでもよい。さらに、ステップ３４１０における画像プロジェクタは、グレースケールまたは白黒画像を光学瞳に投影させるための色順次ＬＣＯＳベースの画像プロジェクタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、画像プロジェクタは、フルカラー画像を光学瞳に投影させるための非色順次ＬＣＯＳベースの画像プロジェクタであることができる。さらに、光学瞳は、３つの下位瞳に限定されない。実施形態に応じて、光学瞳は、単一深度平面を有する接眼レンズのための３つの下位瞳、２つの深度平面を有する接眼レンズのための６つの下位瞳、または３つの深度平面を有する接眼レンズのための９つのサブピクセル、または３つを上回る深度平面を有する接眼レンズのためのそれを上回るサブピクセルに分割されることができる。接眼レンズおよびサブピクセルの数に応じて、シャッタは、対応する数のシャッタ領域を有することができ、カラーフィルタは、対応する数のフィルタ領域を有することができる。シャッタおよびカラーフィルタは、色順次または非色順次のいずれかのＬＣＯＳベースのプロジェクタと同期するように構成される。
【０２３７】
図３３および３４に図示される具体的ステップは、いくつかの実施形態による、接眼レンズを動作させる特定の方法を提供することを理解されたい。ステップの他のシーケンスもまた、いくつかの実施形態に従って実施されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、上記に概略されたステップを異なる順序で実施してもよい。さらに、図３３および３４に図示される個々のステップは、個々のステップの必要に応じて、種々のシーケンスで実施され得る、複数のサブステップを含んでもよい。さらに、付加的ステップは、特定の用途に応じて、追加または除去されてもよい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。
【０２３８】
本開示のある側面によると、光学フィルタを含む、接眼レンズユニットが、提供される。接眼レンズユニットは、第１の導波管層と、第２の導波管層とを含む、導波管層のセットを含む。第１の導波管層は、第１の側方平面内に配置され、第１の側方位置に配置される第１の内部結合回折要素と、第１の内部結合回折要素に光学的に結合される第１の導波管と、第１の導波管に光学的に結合される第１の外部結合回折要素とを含む。第２の導波管層は、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に配置され、第２の側方位置に配置される第２の内部結合回折要素と、第２の内部結合回折要素に光学的に結合される第２の導波管と、第２の導波管に光学的に結合される第２の外部結合回折要素とを含む。接眼レンズはまた、第１の光学フィルタと、第２の光学フィルタとを含む、光学フィルタのセットを含む。第１の光学フィルタは、第１の側方位置に位置付けられ、第１のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能であって、第２の光学フィルタは、第２の側方位置に位置付けられ、第２のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である。
【０２３９】
ある側面では、導波管層のセットは、第３の導波管層を含み、光学フィルタのセットは、第３の光学フィルタを含む。第３の導波管層は、第３の側方平面内に配置され、第３の側方位置に配置される第３の内部結合回折要素と、第３の内部結合回折要素に光学的に結合される第３の導波管と、第３の導波管に光学的に結合される第３の外部結合回折要素とを含む。第３の光学フィルタは、第３の側方位置に位置付けられ、第３のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である。
【０２４０】
ある側面では、第１のスペクトル帯域は、赤色波長を含み、第２のスペクトル帯域は、緑色波長を含み、第３のスペクトル帯域は、青色波長を含む。第１の光学フィルタは、緑色波長または青色波長のうちの少なくとも１つを透過させることができ、第２の光学フィルタは、赤色波長または青色波長のうちの少なくとも１つを透過させることができる。光学フィルタのセットは、第１の側方平面に隣接する第３の側方平面内に配置されるカバープレートの表面に配置されることができる。
【０２４１】
カバープレートは、低透過率媒体を光学フィルタのセット間に含むことができる。第１の光学フィルタは、カバープレートと第１の導波管層との間に配置されることができる。カバープレートは、第１の側方平面に隣接する第３の側方平面内に配置されることができる。第２の光学フィルタは、第１の導波管層と第２の導波管層との間に配置されることができる。第１の側方位置および第２の側方位置は、同一側方位置であることができる。接眼レンズユニットは、投影レンズに隣接して配置されることができ、光学フィルタのセットは、投影レンズと導波管層のセットとの間に配置されることができる。第１の側方位置は、第２の側方位置に対して側方に変位されることができる。第１の内部結合回折要素は、第１のスペクトル帯域内の光を内部結合するように構成されることができる。第２の内部結合回折要素は、第２のスペクトル帯域内の光を内部結合するように構成されることができる。
【０２４２】
本開示のある側面によると、アーチファクト軽減システムが、提供される。アーチファクト軽減システムは、プロジェクタアセンブリと、プロジェクタアセンブリに光学的に結合される、結像光学のセットと、結像光学のセットに光学的に結合される、接眼レンズとを含む。接眼レンズは、内部結合界面を含む。アーチファクト軽減システムはまた、第１のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である、第１の光学フィルタと、第２のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である、第２の光学フィルタと、第３のスペクトル帯域外の光を減衰させるように動作可能である、第３の光学フィルタとを含む、光学フィルタのセットを含む。
【０２４３】
ある側面では、第１のスペクトル帯域は、赤色波長を含み、第２のスペクトル帯域は、緑色波長を含み、第３のスペクトル帯域は、青色波長を含む。内部結合界面は、光学軸の周囲にアレイ状にされた複数の内部結合回折要素を含むことができる。プロジェクタアセンブリはさらに、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、ＰＢＳに隣接して配置される、空間的に変位された光源のセットと、ＰＢＳに隣接して配置される、ディスプレイパネルとを含むことができる。結像光学のセットは、ＰＢＳに隣接して配置されることができる。
【０２４４】
プロジェクタアセンブリはさらに、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、ＰＢＳの第１の側に隣接して配置される、空間的に変位された光源のセットと、ＰＢＳの第２の側に隣接して配置される、コリメータと、ＰＢＳの第３の側に隣接して配置される、ディスプレイパネルとを含むことができる。結像光学のセットは、ＰＢＳの第４の側に隣接して配置されることができる。第４の側は、第１の側と第２の側との間、かつ第３の側と反対に位置付けられることができる。ディスプレイパネルは、反射ディスプレイまたはＬＣＯＳディスプレイのうちの少なくとも１つを含むことができる。結像光学のセットは、画像を内部結合界面に形成するように構成されることができる。内部結合界面は、偏光フィルム、ワイヤグリッド偏光器、または誘電性積層コーティングのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【０２４５】
本開示のある側面によると、画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズが、提供される。接眼レンズは、第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管を含む。第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。接眼レンズはまた、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる、第２の平面導波管を含む。第２の平面導波管は、第１の側方位置と異なる第２の側方位置に配置される、第２のＤＯＥを含む。接眼レンズはさらに、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる、第３の平面導波管を含む。第３の平面導波管は、第１の側方位置および第２の側方位置と異なる第３の側方位置に配置される、第３のＤＯＥを含む。接眼レンズは、加えて、第２の平面導波管と第３の平面導波管との間に位置付けられる、光学フィルタを含む。光学フィルタは、第３の側方位置に配置される。
【０２４６】
光学フィルタは、第１の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲未満の第２の波長範囲を反射させるように動作可能である、ロングパスフィルタを含むことができる。ある側面では、第１の波長範囲は、６００ｎｍ〜７００ｎｍを含み、第２の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍを含む。第１の波長範囲における透過率は、約９０％以上のことができる。第２の波長範囲における反射率は、約１０％以下であることができる。光学フィルタは、第１の波長範囲を透過させ、第２の波長範囲を吸収するように動作可能である、ロングパスフィルタを含むことができる。
【０２４７】
ある側面では、第１の平面導波管は、第１の表面と、第１の表面と反対の第２の表面とを有し、第１の平面導波管は、第１の側方位置を含む、第１の領域と、第２の領域とを有し、第１の領域は、その第１の表面上に入射する画像光を受け取るように構成され、画像光は、第１の波長範囲内の画像光を含む。第１のＤＯＥは、第１の領域内に配置され、第１の波長範囲内の画像光を、第１の平面導波管の第２の領域に向かって誘導されるように第１の平面導波管の中に回折するように構成されることができる。画像光の一部は、第１の平面導波管を通して透過されることができる。
【０２４８】
第２の平面導波管は、第１の表面と、第１の表面と反対の第２の表面とを有することができる。第２の平面導波管は、第２の側方位置を含む、第１の領域と、第２の領域とを有することができ、第１の領域は、第２の波長範囲内の画像光を受け取るように構成される。第２のＤＯＥは、第１の領域内に配置されることができ、第２の波長範囲内の画像光を、第２の平面導波管の第２の領域に向かって誘導されるように第２の平面導波管の中に回折するように構成されることができる。
【０２４９】
ある側面では、第３の平面導波管は、第１の表面と、第１の表面と反対の第２の表面とを有し、第３の平面導波管は、第３の側方位置を含む、第１の領域と、第２の領域とを有し、第１の領域は、第３の波長範囲内の画像光を受け取るように構成される。第３のＤＯＥは、第１の領域内に配置されることができ、第３の波長範囲内の画像光を、第３の平面導波管の第２の領域に向かって誘導されるように第３の平面導波管の中に回折するように構成されることができる。光学フィルタは、第３の平面導波管の第１の表面上に配置されることができる。第３のＤＯＥは、第３の平面導波管の第２の表面上に配置されることができる。光学フィルタは、第１の平面導波管の第１の表面または第２の表面または第２の平面導波管の第１の表面または第２の表面上に配置されることができる。
【０２５０】
本開示のある側面によると、画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズが、提供される。接眼レンズは、基板側方平面内に位置付けられる、基板と、基板上に配置される、カラーフィルタのセットとを含む。カラーフィルタのセットは、第１の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である、第１のカラーフィルタと、第２の側方位置に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である、第２のカラーフィルタと、第３の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である、第３のカラーフィルタとを含む。接眼レンズはまた、基板側方平面に隣接する第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管を含む。第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。接眼レンズはさらに、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる、第２の平面導波管を含む。第２の平面導波管は、第２の側方位置に配置される、第２のＤＯＥを含む。接眼レンズは、加えて、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる、第３の平面導波管を含む。第３の平面導波管は、第３の側方位置に配置される、第３のＤＯＥを含む。
【０２５１】
第１のカラーフィルタは、第１の波長範囲を透過させ、第２の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である、第１のフォトレジストを含むことができる。第２のカラーフィルタは、第２の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能である、第２のフォトレジストを含むことができる。第３のカラーフィルタは、第３の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第２の波長範囲を減衰させるように動作可能である、第３のフォトレジストを含むことができる。第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、または第３のカラーフィルタのうちの少なくとも１つは、紫外線インクを含むことができる。ある側面では、平面図において、第１のカラーフィルタは、光学軸を中心として第３のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。
【０２５２】
ある側面では、基板は、第１の側と、第２の側とを有し、カラーフィルタのセットは、基板の第１の側上に配置されることができ、基板の第２の側は、第１の平面導波管に面する。別の側面では、基板は、第１の側と、第２の側とを有し、カラーフィルタのセットは、基板の第２の側上に配置されることができ、基板の第２の側は、第１の平面導波管に面する。
【０２５３】
接眼レンズはさらに、第４の側方位置において基板上に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である、第４のカラーフィルタと、第５の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である、第５のカラーフィルタとを含むことができる。平面図において、第２のカラーフィルタは、光学軸を中心として第４のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。加えて、接眼レンズは、第３の側方平面に隣接する第４の側方平面内に位置付けられる、第４の平面導波管と、第４の側方平面に隣接する第５の側方平面内に位置付けられる、第５の平面導波管と、第５の側方平面に隣接する第６の側方平面内に位置付けられる、第６の平面導波管とを含むことができる。第４の平面導波管は、第４の側方位置に配置される、第４の回折光学要素（ＤＯＥ）を含むことができ、第５の平面導波管は、第５の側方位置に配置される、第５のＤＯＥを含むことができ、第６の平面導波管は、第６の側方位置に配置される、第６のＤＯＥを含むことができる。
【０２５４】
接眼レンズはさらに、第６の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である、第６のカラーフィルタを含むことができる。平面図において、第５のカラーフィルタは、光学軸を中心として第６のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。ある側面では、第１の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍ（青色）を含み、第２の波長範囲は、６００ｎｍ〜７００ｎｍ（赤色）を含み、第３の波長範囲は、５００ｎｍ〜６００ｎｍ（緑色）を含む。
【０２５５】
本開示のある側面によると、画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズが、提供される。接眼レンズは、第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管を含む。第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。接眼レンズはまた、第１の側方位置と異なる第２の側方位置において第１の平面導波管に結合される、第１の光学フィルタと、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる、第２の平面導波管とを含む。第２の平面導波管は、第１の側方位置に配置される、第２のＤＯＥを含む。接眼レンズはさらに、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる、第３の平面導波管を含む。第３の平面導波管は、第１の側方位置に配置される、第３のＤＯＥを含む。加えて、接眼レンズは、第２の平面導波管と第３の平面導波管との間に位置付けられる、第２の光学フィルタを含む。第２の光学フィルタは、第１の側方位置に配置される。
【０２５６】
ある側面では、第１のＤＯＥは、第１の波長範囲を伴う光を回折するように構成され、第１の光学フィルタは、第１の波長範囲外の波長を吸収するように動作可能である、吸収フィルタを含む。第１の光学フィルタは、第１の波長範囲内の光を透過させ、第１の波長範囲外の光の少なくとも一部を吸収するように構成される、フィルタを含むことができる。第１の光学フィルタはさらに、第３の波長範囲内の光の少なくとも一部を吸収するように構成されることができる。第２の光学フィルタは、ダイクロイック反射体を含むことができる。第２のＤＯＥは、第２の波長範囲を伴う光を回折するように構成されることができ、第２の光学フィルタは、第２の平面導波管の中への回折のために、第２の波長範囲を伴う光を第２のＤＯＥに向かって反射させるように構成されることができる。
【０２５７】
第１のＤＯＥは、第１の側方位置に配置される第１の領域内に配置されることができ、第１の光学フィルタは、第１の平面導波管の第２の領域内に配置されることができる。第１の光学フィルタは、第１の平面導波管の内側の空洞内に配置されることができる。第１の光学フィルタは、第１の平面導波管の第１の表面上に配置されることができる。第１のＤＯＥは、４００ｎｍ〜５００ｎｍ（緑色）を含む、第１の波長範囲内の光を回折するように構成されることができ、第２のＤＯＥは、４００ｎｍ〜５００ｎｍ（青色）を含む、第２の波長範囲内の光を回折するように構成されることができ、第３のＤＯＥは、６００ｎｍ〜７００ｎｍ（赤色）を含む、第３の波長範囲内の光を回折するように構成されることができる。
【０２５８】
本開示のある側面によると、画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズが、提供される。接眼レンズは、基板側方平面内に位置付けられる、基板を含む。基板は、第１の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である、第１のカラーフィルタと、第２の側方位置に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である、第２のカラーフィルタとを含む。基板はさらに、第４の側方位置に配置され、第１の波長範囲を通過させるように動作可能である、第４のカラーフィルタと、第５の側方位置に配置され、第２の波長範囲を通過させるように動作可能である、第５のカラーフィルタとを含むことができる。平面図において、第４のカラーフィルタは、第５のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。
【０２５９】
接眼レンズはまた、基板側方平面に隣接する第１の側方平面内に位置付けられる、第１の平面導波管を含む。第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置される、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）と、第３の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である、第３のカラーフィルタとを含む。接眼レンズはさらに、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる、第２の平面導波管を含む。第２の平面導波管は、第３の側方位置に配置される、第２のＤＯＥを含む。接眼レンズは、加えて、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる、第３の平面導波管を含む。第３の平面導波管は、第２の側方位置に配置される、第３のＤＯＥを含む。
【０２６０】
ある側面では、基板は、第１のカラーフィルタが配置され得る、第１の陥凹と、第２のカラーフィルタが配置され得る、第２の陥凹とを含む。第１の平面導波管は、第３のカラーフィルタが配置され得る、陥凹を含むことができる。第１のカラーフィルタは、第１の波長範囲を透過させ、第２の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能であることができる。第２のカラーフィルタは、第２の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第３の波長範囲を減衰させるように動作可能であることができる。第３のカラーフィルタは、第３の波長範囲を透過させ、第１の波長範囲および第２の波長範囲を減衰させるように動作可能であることができる。
【０２６１】
ある側面では、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、または第３のカラーフィルタのうちの少なくとも１つは、吸収性カラーフィルタを含む。平面図において、第２のカラーフィルタは、光学軸を中心として第３のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。接眼レンズはさらに、第３の側方平面に隣接する第４の側方平面内に位置付けられる、第４の平面導波管と、第４の側方平面に隣接する第５の側方平面内に位置付けられる、第５の平面導波管と、第５の側方平面に隣接する第６の側方平面内に位置付けられる、第６の平面導波管とを含むことができる。第４の平面導波管は、第４の側方位置に配置される、第４の回折光学要素（ＤＯＥ）を含むことができ、第５の平面導波管は、第５の側方位置に配置される、第５のＤＯＥを含むことができ、第６の平面導波管は、第６の側方位置に配置される、第６のＤＯＥを含むことができる。接眼レンズはまた、第６の側方位置に配置され、第３の波長範囲を通過させるように動作可能である、第６のカラーフィルタを含むことができる。平面図において、第６のカラーフィルタは、光学軸を中心として第１のカラーフィルタと反対に位置付けられることができる。第１の波長範囲は、６００ｎｍ〜７００ｎｍを含むことができ、第２の波長範囲は、５００ｎｍ〜６００ｎｍを含むことができ、第３の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍを含むことができる。
【０２６２】
本開示のある側面によると、画像を視認者の眼に投影させるための接眼レンズが、提供される。接眼レンズは、第１の平面導波管内に位置付けられる、第１の側方平面を含む。第１の平面導波管は、第１の側方位置に配置され、第１の表面積を包囲する第１の境界を画定する、第１の回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。接眼レンズはまた、第１の側方平面に隣接する第２の側方平面内に位置付けられる、第２の平面導波管を含む。第２の平面導波管は、第１の境界外の第２の側方位置に配置される、第２のＤＯＥを含む。第２の平面導波管は、第２の表面積を包囲する第２の境界を画定する。接眼レンズはさらに、第２の側方平面に隣接する第３の側方平面内に位置付けられる、第３の平面導波管を含む。第３の平面導波管は、第１の境界外および第２の境界外の第３の側方位置に配置される、第３のＤＯＥを含む。第１のＤＯＥは、第１の境界の周辺領域に配置されることができる。第１の境界は、１つ以上の周辺カットアウトを含むことができる。第１の境界は、１つ以上の中心オリフィスを含むことができる。
【０２６３】
本開示のある側面によると、光を複数の平面導波管を含む接眼レンズの中に結合する方法が、提供される。本方法は、第１の波長を含む第１のビームを指向し、接眼レンズ上に衝突させるステップと、第１のビームの少なくとも一部を複数の平面導波管の第１の平面導波管の中に結合するステップと、第２の波長を含む第２のビームを指向し、接眼レンズ上に衝突させるステップと、第２のビームの少なくとも一部を複数の平面導波管の第２の平面導波管の中に結合するステップとを含む。本方法はまた、第３の波長を含む第３のビームを指向し、接眼レンズ上に衝突させるステップと、第３のビームの透過された部分を光学フィルタを通して通過させるステップと、第３のビームの透過された部分の少なくとも一部を複数の平面導波管の第３の平面導波管の中に結合するステップとを含む。
【０２６４】
本開示のある側面によると、光を複数の平面導波管のそれぞれと関連付けられた回折光学要素を有する複数の平面導波管を含む接眼レンズの中に結合する方法が、提供される。本方法は、第１の波長を含む第１のビーム、第２の波長を含む第２のビーム、および第３の波長を含む第３のビームを指向し、第１の側方位置において接眼レンズ上に衝突させるステップと、第１のビームの少なくとも一部、第２のビームの少なくとも一部、および第３のビームの少なくとも一部を複数の平面導波管の第１の平面導波管の中に結合するステップと、第２のビームの少なくとも一部および第３のビームの少なくとも一部を減衰させるステップとを含む。本方法はまた、第２のビームの少なくとも第２の部分を複数の平面導波管の第２の平面導波管の中に結合するステップと、第３のビームの透過された部分を光学フィルタを通して通過させるステップと、第３のビームの透過された部分の少なくとも一部を複数の平面導波管の第３の平面導波管の中に結合するステップとを含む。
【０２６５】
ある側面では、複数の平面導波管のそれぞれと関連付けられた回折光学要素はそれぞれ、第１の側方位置において整合される。本方法はさらに、第３のビームの反射された部分を光学フィルタから反射させるステップを含むことができる。本方法はまた、第３のビームの反射された部分の少なくとも一部を第２の平面導波管の中に結合するステップを含むことができる。
【０２６６】
本開示のある側面によると、画像表示システムが、提供される。画像表示システムは、照明白色光を提供するための単一白色光源と、照明白色光を受け取り、光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成される、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスとを含む。各グレースケール画像は、３つの色毎にピクセルを選択するために構成される。画像表示システムはまた、光学瞳を３つの色のための３つの下位瞳に分割するために構成される、３つのシャッタ領域を有するシャッタと、３つのシャッタ領域に整合される３つのフィルタ領域を有する、フィルタとを含む。各フィルタ領域は、色のうちの１つのためのカラーフィルタを有する。シャッタおよびフィルタは、ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、対応する下位瞳において３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影することができる。画像表示システムはさらに、３つの導波管層を有する、接眼レンズを含み、各導波管層は、対応する下位瞳に整合され、色のうちの１つにおける画像光を受け取るために構成される、回折光学要素（ＤＯＥ）を含み、接眼レンズは、カラー画像を視認者に投影させるために構成されることができる。
【０２６７】
ある側面では、単一白色光源は、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を含むことができる。単一白色光源は、正方形または長方形の照明光ビームを投影するように構成されることができる。シャッタは、液晶（ＬＣ）シャッタを含むことができる。３つのシャッタ領域は、相互に隣接する長方形領域であることができる。３つのフィルタ領域は、相互に隣接する長方形領域であることができる。３つの下位瞳は、相互に隣接する長方形領域であることができる。
【０２６８】
各導波管層内のＤＯＥは、色のうちの１つにおける画像光を受け取り、画像光を導波管層の中に回折し、全内部反射（ＴＩＲ）によって、導波管層内を伝搬方向に伝搬させるように構成されることができる。各導波管層内のＤＯＥは、色のうちの１つにおける画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合されることができる。導波管層内のＤＯＥは、相互から空間的に変位されることができる。各導波管層内のＤＯＥは、長方形形状を有し、伝搬方向と垂直方向に伸長される。
【０２６９】
本開示のある側面によると、画像表示システムが、提供される。画像表示システムは、色順次照明を提供するための光源を含む。光源は、複数のカラーＬＥＤ光源を有する。画像表示システムはまた、照明を複数のカラーＬＥＤ光源から受け取り、３つの色毎に光学瞳においてカラー画像光を順次投影するように構成される、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスを含む。光学瞳は、瞳面積によって特徴付けられ、複数の非重複下位瞳を含む。複数の非重複瞳はそれぞれ、下位瞳面積によって特徴付けられる。複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、複数の非重複下位瞳のうちの１つを照明するように構成されることができる。下位瞳面積の和は、瞳面積と実質的に等しくあることができる。下位瞳面積の和は、瞳面積と等しくあることができる。
【０２７０】
ある側面では、光学瞳は、円形形状を有し、複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、光学瞳の扇形であり得る、下位瞳を照明するように構成されることができる。ある側面では、光学瞳は、正方形または長方形の形状を有し、複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、光学瞳の長方形部分であり得る、下位瞳を照明するように構成されることができる。ある側面では、光学瞳は、正方形または長方形の形状を有し、複数のＬＥＤ光源は、赤色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤとを含むことができ、各ＬＥＤは、光学瞳の長方形部分であり得る、下位瞳を照明するように構成されることができる。ある側面では、光学瞳は、円形形状を有し、複数のＬＥＤ光源は、２つの赤色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤとを含むことができ、各ＬＥＤは、光学瞳の扇形であり得る、下位瞳を照明するように構成されることができる。ある側面では、光学瞳は、正方形または長方形の形状を有し、複数のＬＥＤ光源は、２つの赤色ＬＥＤと、２つの青色ＬＥＤと、２つの緑色ＬＥＤとを含むことができ、各ＬＥＤは、光学瞳の長方形部分であり得る、下位瞳を照明するように構成されることができる。
【０２７１】
３つの色は、３つの原色であることができ、複数のＬＥＤ光源は、３つの原色のそれぞれにおける１つ以上のＬＥＤ光源を備える。複数のＬＥＤ光源はそれぞれ、ＬＥＤチップと、集光器、例えば、複合放物集光器（ＣＰＣ）とを含むことができる。
【０２７２】
本開示のある側面によると、画像表示システムが、提供される。画像表示システムは、色順次照明を提供するための光源であって、複数のＬＥＤ光源を有する、光源と、照明を複数のカラーＬＥＤ光源から受け取り、３つの色毎に光学瞳においてカラー画像光を順次投影するように構成される、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスとを含む。光学瞳は、複数のＬＥＤ光源に対応する、複数の非重複下位瞳を含む。画像表示システムはまた、複数の導波管層を有する、接眼レンズを含む。各導波管層は、対応するＬＥＤ光源からの画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される、回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、高回折次数を複数のＬＥＤ光源のそれぞれから生成し、各導波管内のＤＯＥは、高回折次数からの画像から変位される場所に配置される。
【０２７３】
本開示のある側面によると、画像表示システムが、提供される。画像表示システムは、照明白色光を提供するための白色光源と、照明白色光を受け取り、３つの色毎に光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成される、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスと、光学瞳を色毎に１つの対応する複数の下位瞳に分割するために構成される、複数のシャッタ領域を有するシャッタとを含む。画像表示システムはまた、複数のフィルタ領域を有する、フィルタを含む。各フィルタ領域は、色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、複数のフィルタ領域はそれぞれ、複数のシャッタ領域のうちの対応する１つに整合される。シャッタは、ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、複数の下位瞳のうちの１つにおいて３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影する。
【０２７４】
白色光源は、単一白色光源を含むことができる。シャッタは、６つのシャッタ領域を含むことができ、フィルタは、６つのフィルタ領域を含むことができ、シャッタおよびフィルタは、整合され、６つの下位瞳を形成する。画像表示システムはさらに、６つの導波管層を有する、接眼レンズを含むことができ、各導波管層は、色のうちの１つにおける画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される、回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。接眼レンズは、カラー画像を２つの深度平面において投影させるために構成されることができる。
【０２７５】
本開示のある側面によると、画像表示システムが、提供される。画像表示システムは、照明白色光を提供するための複数の白色ＬＥＤ光源と、照明白色光を受け取り、３つの色毎に光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成される、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスとを含む。画像表示システムはまた、光学瞳を色毎に１つの対応する複数の下位瞳に分割するために構成される、複数のシャッタ領域を有するシャッタデバイスを含む。画像表示システムはさらに、複数のフィルタ領域を有する、フィルタを含み、各フィルタ領域は、色のうちの１つのためのカラーフィルタを有する。複数のフィルタ領域はそれぞれ、複数のシャッタ領域のうちの対応する１つに整合される。シャッタは、ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、複数の下位瞳のうちの１つにおいて３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影する。
【０２７６】
複数の白色ＬＥＤ光源は、第１の白色ＬＥＤ光源と、第２の白色ＬＥＤ光源とを含むことができる。シャッタデバイスは、３つのシャッタ領域を有することができる。フィルタは、６つのカラーフィルタ領域、すなわち、２つの赤色カラーフィルタ領域と、２つの緑色カラーフィルタ領域と、２つの青色カラーフィルタ領域とを有することができる。第１の赤色カラーフィルタ領域、第１の緑色カラーフィルタ領域、および第１の青色カラーフィルタ領域は、第１の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成されることができる。第２の赤色カラーフィルタ領域、第２の緑色カラーフィルタ領域、および第２の青色カラーフィルタ領域は、第２の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成されることができる。光学瞳は、３つのサブピクセルを含むことができる。光学瞳は、６つのサブピクセルを含むことができる。第１および第２の赤色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合されることができ、第１および第２の緑色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合されることができ、第１および第２の青色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合されることができる。
【０２７７】
複数の白色ＬＥＤ光源は、第１の白色ＬＥＤ光源と、第２の白色ＬＥＤ光源とを含むことができる。シャッタデバイスは、第１のシャッタと、第２のシャッタとを有することができ、各シャッタは、３つのシャッタ領域を含む。ある側面では、フィルタは、６つのカラーフィルタ領域、すなわち、２つの赤色カラーフィルタ領域と、２つの緑色カラーフィルタ領域と、２つの青色カラーフィルタ領域と有することができる。第１の赤色カラーフィルタ領域、第１の緑色カラーフィルタ領域、および第１の青色カラーフィルタ領域は、第１の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成されることができる。第２の赤色カラーフィルタ領域、第２の緑色カラーフィルタ領域、および第２の青色カラーフィルタ領域は、第２の白色ＬＥＤ光源からの光を受け取るように構成されることができる。光学瞳は、３つのサブピクセルを含むことができる。光学瞳は、６つのサブピクセルを含むことができる。第１および第２の赤色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合されることができ、第１および第２の緑色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合されることができ、第１および第２の青色カラーフィルタ領域は、２つの異なるシャッタ領域に整合されることができる。
【０２７８】
本開示のある側面によると、画像表示システムが、提供される。画像表示システムは、照明白色光を提供するための単一白色光源と、照明白色光を受け取り、光学瞳においてフルカラー画像を投影するように構成される、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスとを含む。画像表示システムはまた、光学瞳を３つの下位瞳に分割するために構成される、３つのシャッタ領域を有するシャッタを含む。それぞれ３つの下位瞳は、３つの色のうちの１つと関連付けられる。画像表示システムはさらに、３つのフィルタ領域を有する、フィルタであって、各フィルタ領域は、３つの色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、３つのフィルタ領域は、それぞれ、３つのシャッタ領域に整合される、フィルタを含む。画像表示システムは、個別の下位瞳において３つの色のそれぞれで画像を順次投影するように構成される。
【０２７９】
ある側面では、画像表示システムはさらに、３つの導波管層を有する、接眼レンズを含む。各導波管層は、色のうちの１つにおける画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される、回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。接眼レンズは、カラー画像を視認者に投影させるために構成されることができる。単一白色光源は、正方形または長方形の照明光ビームを投影するように構成されることができる。３つのシャッタ領域は、相互に隣接する長方形領域であることができる。ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、３つのＬＣＯＳパネルを含み、３つの色における画像を処理し、組み合わせられたフルカラー画像を提供することができる。
【０２８０】
本開示のある側面によると、画像表示システムが、提供される。画像表示システムは、照明白色光を提供するための白色光源と、照明白色光を受け取り、光学瞳において画像を投影するように構成される、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）ベースの画像投影デバイスと、光学瞳を複数の色毎に１つの複数の下位瞳に分割するために構成される、複数のシャッタ領域を有するシャッタとを含む。画像表示システムはまた、複数のフィルタ領域を有する、フィルタであって、各フィルタ領域は、複数の色のうちの１つのためのカラーフィルタを有し、複数のフィルタ領域はそれぞれ、複数のシャッタ領域のうちの対応する１つに整合される、フィルタを含む。シャッタは、ＬＣＯＳ画像投影デバイスと同期され、複数の下位瞳のうちの１つにおいて複数の色のそれぞれにおける画像を順次投影する。
【０２８１】
複数の下位瞳は、光学瞳を充填するように構成されることができる。画像表示システムはさらに、複数の導波管層を有する、接眼レンズを含むことができ、各導波管層は、複数の色のうちの１つにおける画像光を受け取るための対応する下位瞳に整合される、回折光学要素（ＤＯＥ）を含む。接眼レンズは、カラー画像を視認者に投影させるために構成されることができる。複数の色は、３つの原色であることができ、ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、照明白色光を受け取り、３つの原色毎に光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成されることができる。ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、３つのＬＣＯＳパネルを含むことができ、３つのＬＣＯＳパネルはそれぞれ、３つの原色のうちの１つと関連付けられる。ＬＣＯＳ画像投影デバイスは、照明白色光を受け取り、光学瞳においてフルカラー画像を投影するように構成されることができる。
【０２８２】
本開示のある側面によると、画像を表示するための方法が、提供される。本方法は、白色光源および画像プロジェクタを提供するステップと、白色光源からの白色光を画像プロジェクタにおいて受け取るステップと、光学瞳においてグレースケール画像を順次投影させるステップとを含む。各グレースケール画像は、３つの色のうちの対応する１つのためのピクセルを選択するために構成される。本方法はまた、シャッタと、光学瞳を３つの色のための３つの下位瞳に分割するためのカラーフィルタとを提供するステップと、シャッタおよびカラーフィルタとグレースケール画像を同期させ、対応する下位瞳において３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影するステップと、３つの導波管層を有する接眼レンズを提供するステップと、画像を視認者に投影させるために、対応する導波管層において３つの色のそれぞれにおける画像を順次受け取るステップとを含む。
【０２８３】
ある側面では、白色光源は、単一白色ＬＥＤ光源を含む。本方法はさらに、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）画像投影デバイスを使用して、白色光を受け取り、光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するステップを含むことができる。シャッタは、光学瞳を３つの下位瞳に分割するための３つのシャッタ領域を有する、液晶（ＬＣ）シャッタを含むことができる。カラーフィルタは、３つのフィルタ領域を含むことができ、各フィルタ領域は、３つの色のうちの１つのためのカラーフィルタを含む。
【０２８４】
本開示のある側面によると、画像を表示するための方法が、提供される。本方法は、白色光源および画像プロジェクタを提供するステップと、白色光源からの白色光を画像プロジェクタにおいて受け取るステップと、光学瞳において画像を投影させるステップとを含む。本方法はまた、シャッタと、光学瞳を複数の下位瞳に分割するためのカラーフィルタとを提供するステップと、シャッタおよびカラーフィルタと画像プロジェクタからの画像を同期させ、対応する下位瞳において３つの色のそれぞれにおける画像を順次投影させるステップと、複数の導波管層を有する接眼レンズを提供するステップと、カラー画像を視認者に投影させるために、対応する導波管層において３つの色のそれぞれにおける画像を順次受け取るステップとを含む。
【０２８５】
画像プロジェクタは、光学瞳においてグレースケール画像を順次投影するように構成されることができ、各グレースケール画像は、３つの色毎にピクセルを選択するために構成される。ある側面では、シャッタをカラーフィルタともにグレースケール画像と同期させるステップは、グレースケール画像毎のサブピクセルのための単一カラー画像を投影させるステップを含むことができる。画像プロジェクタは、光学瞳においてフルカラー画像を投影するように構成されることができる。ある側面では、シャッタおよびカラーフィルタと画像プロジェクタからの画像を同期させるステップは、画像プロジェクタからのフルカラー画像毎の３つの対応するサブピクセルのための３つの単一カラー画像を投影させるステップを含むことができる。
【０２８６】
本明細書に説明される実施例および実施形態は、例証的目的のためだけのものであって、それに照らした種々の修正または変更が、当業者に示唆され、本願の精神および権限および添付の請求項の範囲内に含まれることになることを理解されたい。
【０２８７】
本開示の熟読に応じて、当業者は、依然として、本明細書の開示される原理を通した運動ベースのコンテンツナビゲーションのためのシステムおよびプロセスに関する付加的代替構造および機能設計を理解するであろう。したがって、特定の実施形態および用途が図示および説明されたが、開示される実施形態は、本明細書に開示される精密な構造およびコンポーネントに限定されないことを理解されたい。当業者に明白となるであろう、種々の修正、変更、および変動が、添付の請求項に定義される精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示される方法および装置の配列、動作、および詳細に行われることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７−１】
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【図２７−２】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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