JP2018518709A

JP2018518709A - 視標追跡及び走査レーザ投影をウェアラブルヘッドアップディスプレイに統合するシステム、デバイス、及び方法

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Publication number: JP2018518709A
Application number: JP2017561261A
Authority: JP
Inventors: アレクサンダースティーブン; チャペスキージェイク; フレデリックホランドロイド; マホーントーマス
Original assignee: North Inc
Current assignee: North Inc
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-07-12
Also published as: JP2022031715A; KR102474236B1; US10073268B2; US10078220B2; KR20180003629A; US20180067322A1; EP3304172A4; US10180578B2; US10114222B2; EP3304172A1; US20180136469A1; CA2984138A1; WO2016191709A1; US20180067323A1; AU2016267275B2; US10488661B2; US10078219B2; US10534182B2; US20180067321A1; US20160349514A1

Abstract

視標追跡能力を走査レーザプロジェクタ（「ＳＬＰ」）ベースのウェアラブルヘッドアップディスプレイに統合するシステム、デバイス、及び方法が説明されている。赤外レーザダイオードがＲＧＢＳＬＰに追加され、赤外光検出器は、眼の特徴からの赤外光の反射を検出するよう位置調整されている。ホログラフィック光学素子（「ＨＯＥ」）が、可視光、赤外光、及び環境光をユーザの「視野」に組み合わせるために用いられてもよい。ＨＯＥは、異種であってもよく、正の屈折力を可視光に、そして、ゼロ又は負の屈折力を赤外光に印加するよう多重化されてもよい。

Description

本システム、デバイス、及び方法は、一般に、走査レーザに基づく視標追跡技術に関し、特に、視標追跡機能を走査レーザプロジェクタに基づくウェアラブルヘッドアップディスプレイに統合することに関する。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイ
ヘッドマウントディスプレイは、ユーザの頭部に装着され、そのように装着されている場合、ユーザの頭部の位置又は配向に関わらず、少なくとも１つの電子ディスプレイをユーザの眼の少なくとも１つの可視界内部に固定する電子デバイスである。ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、ユーザが表示された内容を見ることを可能にするが、ユーザが彼らの外部環境を見ることができることを妨げないヘッドマウントディスプレイである。ウェアラブルヘッドアップディスプレイの「表示する」内容は、それが、ユーザが彼らの外部環境を見ることができることを完全に妨害しないように、透明か、ユーザの視野の周囲にあるかのどちらか一方である。ウェアラブルヘッドアップディスプレイの例は、幾つか挙げると、ＧｏｏｇｌｅＧｌａｓｓ（登録商標）、ＯｐｔｉｎｖｅｎｔＯｒａ（登録商標）、Ｅｐｓｏｎモベリオ（Ｍｏｖｅｒｉｏ）（登録商標）、及びＳｏｎｙグラストロン（Ｇｌａｓｓｔｒｏｎ）（登録商標）を含む。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイの光学性能は、その意匠において重要な要因である。しかし、それが顔に装着するデバイスとなると、ユーザは美的感覚についても多くを考慮する。これは、広大な（サングラスを含む）眼鏡フレーム産業によって明らかに強調されている。それらの性能限界とは関係なく、ウェアラブルヘッドアップディスプレイの多くの前記例は、少なくとも部分的に、それらがファッションへのアピールを欠いているため、消費者市場における牽引力を見出そうと奮闘している。今日までに発表された大多数のウェアラブルヘッドアップディスプレイは、大型のディスプレイコンポーネントを採用しており、結果として、今日までに発表された大多数のウェアラブルヘッドアップディスプレイは、従来の眼鏡フレームよりも相当にかさばり、洗練されていない。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイの意匠における挑戦は、顔に装着する装置の大きさを最小化しつつも、表示される内容を十分な表示品位で提供することにある。当該技術において、ユーザの外部環境を見る彼らの能力を制限することなく、高品質画像をユーザに提供することができる、より美的にアピールする意匠のウェアラブルヘッドアップディスプレイに対するニーズが存在している。

視標追跡
視標追跡は、それによって眼の位置、向き、及び／又は動きが測定され、検出され、検知され、判断される（総称して、「測定される」）か、及び／又は監視されてもよいプロセスである。眼の位置、向き、及び／又は動きは、異なる様々な方法で測定されてもよく、そのうちの最も侵襲的でないものが、通常、１つ以上の光学センサ（例えば、カメラ）を利用して、光学的に眼を追跡する。共通する技法は、眼全体に一挙に赤外光を当てるか、照らし、赤外光に対して敏感であるように調整された少なくとも１つの光学センサで反射を測定することを含む。赤外光が眼から反射する方法についての情報は、角膜、瞳孔、虹彩、及び／又は網膜血管等の１つ以上の眼の特徴の位置、向き、及び／又は動きを判断するよう分析される。

視標追跡機能は、ウェアラブルヘッドアップディスプレイ用途において高度に有利である。ウェアラブルヘッドアップディスプレイにおける視標追跡の有用性の幾つかの例は、内容がユーザの視野内に表示される場所に影響を及ぼすこと、ユーザの視野の外側にある内容を表示しないことによって電力を保全すること、何の内容がユーザに表示されるかに影響を及ぼすこと、どこをユーザが見ているかを判断すること、ユーザがディスプレイ上の表示されている内容を見ているか、ディスプレイを通して彼らの外部環境を見ているかどうかを判断すること、及び、それを介してユーザが表示された内容を制御／対話できる手段を提供すること、を含む。しかし、視標追跡機能をウェアラブルヘッドアップディスプレイに組み込むことは、従来から、望まない大きさをシステムに加えている。今日利用できる視標追跡システムは、概して、極めて厳しい位置決め要件と共に多数の専用コンポーネントを実装しており、それらは、ウェアラブルヘッドアップディスプレイに組み込まれた場合に、システムの全体の大きさ及びフォームファクタを不必要に増加させる。当該技術において、システムの大きさ及びフォームファクタへの最小効果でウェアラブルヘッドアップディスプレイに統合できる視標追跡のシステム、デバイス、及び方法に対するニーズが存在している。

統合された視標追跡装置を有するレーザプロジェクタは、赤外光を出力する赤外レーザダイオード及び可視光を出力する少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含むレーザモジュールと、赤外光及び可視光の両方を受け、且つ、赤外光及び可視光の両方を制御可能に反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、走査ミラーから反射された赤外光及び可視光の両方を受け、且つ、赤外光及び可視光の両方をユーザの眼に向け直すよう位置調整される波長多重化ホログラフィック光学素子であって、可視光に反応し、赤外光に反応しない第１のホログラムと、赤外光に反応し、可視光に反応しない第２のホログラムとを含む波長多重化ホログラフィック光学素子と、ユーザの眼から反射された赤外光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される赤外検出器と、を含むように要約されてもよい。前記波長多重化ホログラフィック光学素子は、ホログラフィック材料の少なくとも２つの異なる層、第１のホログラムを含むホログラフィック材料の第１の層及び第２のホログラムを含むホログラフィック材料の第２の層を備えていてもよい。代替として、波長多重化ホログラフィック光学素子は、第１のホログラム及び第２のホログラムの両方を含むホログラフィック材料の単一ボリュームを備えていてもよい。レーザモジュールにおける少なくとも１つの可視光レーザダイオードは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び／又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含んでいてもよい。

第１のホログラムは第１の屈折力を可視光に印加してもよく、第２のホログラムは第２の屈折力を赤外光に印加してもよく、第２の屈折力は第１の屈折力とは異なる。第１の屈折力は正の屈折力であってもよく、第１の屈折力は第２の屈折力よりも大きくてもよい。第２の屈折力はゼロ以下であってもよい。

レーザプロジェクタは、更に、一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有する支持フレームを含んでいてもよく、レーザモジュール、走査ミラー、波長多重化ホログラフィック光学素子、及び赤外検出器は全て前記支持フレームによって担持され、波長多重化ホログラフィック光学素子は、環境光に対して略透明であり、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも１つの眼の視野内に位置決めされる。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、使用中、ユーザの頭部に装着される支持フレームと、支持フレームによって担持されるレーザモジュールであって、赤外光を出力する赤外レーザダイオード及び可視光を出力する少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含むレーザモジュールと、支持フレームによって担持され、且つ、レーザモジュールによって出力される赤外光及び可視光の両方を受け、赤外光及び可視光の両方を制御可能に反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、支持フレームによって担持され、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも１つの眼の視野内部に位置決めされる波長多重化ホログラフィック光学素子であって、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合、走査ミラーから反射された赤外光及び可視光の両方を受け、且つ、赤外光及び可視光の両方をユーザの少なくとも１つの眼に向け直すよう位置調整され、可視光に反応し、赤外光に反応しない第１のホログラムと、赤外光に反応し、可視光に反応しない第２のホログラムとを含み、そして、環境光に対して略透明である波長多重化ホログラフィック光学素子と、支持フレームによって担持され、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも１つの眼から反射される赤外光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される赤外検出器と、を含むように要約されてもよい。支持フレームは一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有していてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子は、ホログラフィック材料の少なくとも２つの異なる層、第１のホログラムを含むホログラフィック材料の第１の層及び第２のホログラムを含むホログラフィック材料の第２の層を備えていてもよい。代替として、波長多重化ホログラフィック光学素子は、第１のホログラム及び第２のホログラムの両方を含むホログラフィック材料の単一ボリュームを備えていてもよい。レーザモジュールにおける少なくとも１つの可視光レーザダイオードは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び／又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含んでいてもよい。

画像をユーザの眼に投影し、且つ、ユーザの眼を追跡するようレーザプロジェクタを操作する方法は、レーザプロジェクタの少なくとも第１のレーザダイオードによって可視光を出力することであって、可視光は画像の少なくとも一部を表すことと、レーザプロジェクタの赤外レーザダイオードによって赤外光を出力することと、レーザプロジェクタの走査ミラーによって可視光及び赤外光の両方を制御可能に、且つ、反射して走査することと、波長多重化ホログラフィック光学素子によってユーザの眼に可視光及び赤外光の両方を向け直すことと、赤外光検出器によってユーザの眼からの赤外光の少なくとも一部の反射を検出することと、赤外光検出器によって検出されたユーザの眼からの赤外光の少なくとも一部の反射に基づいて眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することと、を含むように要約されてもよい。

波長多重化ホログラフィック光学素子によってユーザの眼に可視光及び赤外光の両方を向け直すことは、波長多重化ホログラフィック光学素子の第１のホログラムによって第１の屈折力を可視光に印加することと、波長多重化ホログラフィック光学素子の第２のホログラムによって第２の屈折力を赤外光に印加することであって、第２の屈折力は第１の屈折力とは異なることと、を含んでいてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子の第１のホログラムによって第１の屈折力を可視光に印加することは、波長多重化ホログラフィック光学素子の第１のホログラムによって第１の正の屈折力を可視光に印加することを含んでいてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子の第２のホログラムによって第２の屈折力を赤外光に印加することは、波長多重化ホログラフィック光学素子の第２のホログラムによって第１の屈折力よりも小さい第２の屈折力を赤外光に印加することを含んでいてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子の第２のホログラムによって第１の屈折力よりも小さい第２の屈折力を赤外光に印加することは、波長多重化ホログラフィック光学素子の第２のホログラムによってゼロ以下の第２の屈折力を赤外光に印加することを含んでいてもよい。赤外光検出器によって検出されたユーザの眼からの赤外光の反射に基づいて眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することは、プロセッサによってユーザの眼からの赤外光の反射に基づいて眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することを含んでいてもよい。レーザプロジェクタの少なくとも第１のレーザダイオードによって可視光を出力することは、レーザプロジェクタの赤色レーザダイオードによって赤色光を出力すること、レーザプロジェクタの緑色レーザダイオードによって緑色光を出力すること、及び／又は、レーザプロジェクタの青色レーザダイオードによって青色光を出力すること、のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。

統合された視標追跡装置を有するレーザプロジェクタは、レーザ光を出力するレーザモジュールであって、レーザモジュールは第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光をレーザモジュールによって出力されるレーザ光に付与する第１のレーザダイオードを含み、第１の可視レーザ光は画像の少なくとも第１の部分を表す、レーザモジュールと、レーザモジュールによって出力されるレーザ光を受け、且つ、レーザモジュールによって出力されるレーザ光を制御可能に反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、走査ミラーから反射されるレーザ光を受け、且つ、レーザ光をユーザの眼に向け直すよう位置調整されるホログラフィック光学素子であって、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯の外側の光に反応しない第１のホログラムを含むホログラフィック光学素子と、ユーザの眼から反射されるレーザ光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される第１の狭周波数帯光検出器であって、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯の外側の光に反応しない第１の狭周波数帯光検出器と、を含むように要約されてもよい。レーザモジュールは、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光をレーザモジュールによって出力されるレーザ光に付与する第２のレーザダイオードを含んでいてもよく、第２の狭周波数帯は第１の狭周波数帯とは異なる。第２の可視レーザ光は画像の少なくとも第２の部分を表してもよい。第１のホログラムは、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光に反応しなくてもよい。ホログラフィック光学素子は、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光に反応しない少なくとも第２のホログラムを含む波長多重化ホログラフィック光学素子であってもよい。レーザプロジェクタは、更に、第２の狭周波数帯光検出器を含んでいてもよく、第２の狭周波数帯光検出器は、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光に反応し、第２の狭周波数帯の外側の光に反応しない。レーザモジュールは、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光をレーザモジュールによって出力されるレーザ光に付与する第３のレーザダイオードを含んでいてもよく、第３の狭周波数帯は、第１の狭周波数帯及び第２の狭周波数帯の両方と異なる。第３の可視レーザ光は画像の少なくとも第３の部分を表してもよい。第１のホログラムは、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応しなくてもよい。第２のホログラムは、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応しなくてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子は、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光及び第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光の両方に反応しない第３のホログラムを含んでいてもよい。レーザプロジェクタは、更に、第３の狭周波数帯光検出器を含んでいてもよく、第３の狭周波数帯光検出器は、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応し、第３の狭周波数帯の外側の光に反応しない。

第１のレーザダイオードは赤色レーザダイオードであってもよく、第１の狭周波数帯は、ユーザの眼に赤色として見える第１の波長範囲に対応してもよい。第２のレーザダイオードは緑色レーザダイオードであってもよく、第２の狭周波数帯は、ユーザの眼に緑色として見える第２の波長範囲に対応してもよい。第３のレーザダイオードは青色レーザダイオードであってもよく、第３の狭周波数帯は、ユーザの眼に青色として見える第３の波長範囲に対応してもよい。

ホログラフィック光学素子は、ホログラフィック材料の少なくとも３つの異なる層：第１のホログラムを含むホログラフィック材料の第１の層、第２のホログラムを含むホログラフィック材料の第２の層、及び第３のホログラムを含むホログラフィック材料の第３の層を備えていてもよい。代替として、ホログラフィック光学素子は、第１のホログラム、第２のホログラム、及び第３のホログラムの３つ全てを含むホログラフィック材料の単一ボリュームを備えていてもよい。

第１のホログラムは第１の屈折力を第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光に印加してもよく、第２のホログラムは同じ第１の屈折力を第２の狭周波数帯内の第２の可視光に印加してもよく、そして、第３のホログラムは同じ第１の屈折力を第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に印加してもよい。

レーザプロジェクタは、更に、一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有する支持フレームを含んでいてもよく、レーザモジュール、走査ミラー、波長多重化ホログラフィック光学素子、及び第１の狭周波数帯光検出器は全て支持フレームによって担持され、波長多重化ホログラフィック光学素子は、環境光に対して略透明であり、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも１つの眼の視野内に位置決めされる。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、使用中、ユーザの頭部に装着される支持フレームと、支持フレームによって担持されるレーザモジュールであって、レーザモジュールは第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光を出力する第１のレーザダイオードを含み、第１の可視レーザ光は画像の少なくとも第１の部分を表す、レーザモジュールと、支持フレームによって担持され、第１の可視レーザ光を受け、且つ、第１の可視レーザ光を制御可能に反射するよう、レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、支持フレームによって担持され、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも１つの眼の視野内部に位置決めされるホログラフィック光学素子であって、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合、走査ミラーから反射された第１の可視レーザ光を受け、且つ、第１の可視レーザ光をユーザの少なくとも１つの眼に向け直すよう位置調整され、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯の外側の光に反応しない第１のホログラムを含み、そして、環境光に対して略透明であるホログラフィック光学素子と、支持フレームによって担持され、支持フレームがユーザの頭部に装着される場合に、ユーザの少なくとも１つの眼から反射される第１の可視レーザ光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される第１の狭周波数帯光検出器であって、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯の外側の光に反応しない第１の狭周波数帯光検出器と、を含むように要約されてもよい。支持フレームは一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有していてもよい。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイのレーザモジュールは、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光を出力する第２のレーザダイオードを含んでいてもよく、第２の狭周波数帯は第１の狭周波数帯とは異なり、第２の可視レーザ光は画像の少なくとも第２の部分を表している。第１のホログラムは、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光に反応しなくてもよい。ホログラフィック光学素子は、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光に反応しない少なくとも第２のホログラムを含む波長多重化ホログラフィック光学素子であってもよい。ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、更に、第２の狭周波数帯光検出器を含んでいてもよく、第２の狭周波数帯光検出器は、第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光に反応し、第２の狭周波数帯の外側の光に反応しない。ウェアラブルヘッドアップディスプレイのレーザモジュールは、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光を出力する第３のレーザダイオードを含んでいてもよく、第３の狭周波数帯は第１の狭周波数帯及び第２の狭周波数帯の両方と異なり、第３の可視レーザ光は画像の少なくとも第３の部分を表している。第１のホログラムは、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応しなくてもよい。第２のホログラムは、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応しなくてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子は、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応し、第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光及び第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光の両方に反応しない第３のホログラムを含んでいてもよい。ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、更に、第３の狭周波数帯光検出器を含んでいてもよく、第３の狭周波数帯光検出器は、第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光に反応し、第３の狭周波数帯の外側の光に反応しない。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイのホログラフィック光学素子は、ホログラフィック材料の少なくとも３つの異なる層：第１のホログラムを含むホログラフィック材料の第１の層、第２のホログラムを含むホログラフィック材料の第２の層、及び第３のホログラムを含むホログラフィック材料の第３の層を備えていてもよい。代替として、ウェアラブルヘッドアップディスプレイのホログラフィック光学素子は、第１のホログラム、第２のホログラム、及び第３のホログラムの３つ全てを含むホログラフィック材料の単一ボリュームを備えていてもよい。

画像をユーザの眼に投影し、且つ、ユーザの眼を追跡するようレーザプロジェクタを操作する方法は、レーザモジュールによって可視レーザ光を出力することであって、レーザモジュールは少なくとも第１のレーザダイオードを含み、レーザモジュールによって可視レーザ光を出力することは、レーザモジュールの第１のレーザダイオードから第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光を出力することを含み、第１の可視レーザ光は画像の少なくとも第１の部分を表すことと、走査ミラーによって可視レーザ光を制御可能に、且つ、反射して走査することと、ホログラフィック光学素子によってユーザの眼に可視レーザ光を向け直すことと、少なくとも第１の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視レーザ光の少なくとも一部の反射を検出することであって、第１の狭周波数帯光検出器は、第１の狭周波数帯内の光に反応し、第１の狭周波数帯の外側の光に実質的に反応せず、少なくとも第１の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視レーザ光の少なくとも一部の反射を検出することは、第１の狭周波数帯光検出器によって画像の第１の部分の反射を検出することを含むことと、第１の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第１の部分の反射に少なくとも基づいて、眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することと、を含むように要約されてもよい。

レーザモジュールは第２のレーザダイオードを含んでいてもよく、レーザモジュールによって可視レーザ光を出力することは、更に、レーザモジュールの第２のレーザダイオードによって第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光を出力することを含んでいてもよく、第２の狭周波数帯は第１の狭周波数帯とは異なる。第２の可視レーザ光は画像の少なくとも第２の部分を表してもよい。走査ミラーによって可視レーザ光を制御可能に、且つ、反射して走査することは、走査ミラーによって画像の第１の部分及び画像の第２の部分の両方を制御可能に、且つ、反射して走査することを含んでいてもよい。ホログラフィック光学素子は、第１の狭周波数帯内の光に反応し、第１の狭周波数帯の外側の光に反応しない第１のホログラムと、第２の狭周波数帯内の光に反応し、第２の狭周波数帯の外側の光に反応しない第２のホログラムとを備える波長多重化ホログラフィック光学素子であってもよい。ホログラフィック光学素子によってユーザの眼に可視レーザ光を向け直すことは、波長多重化ホログラフィック光学素子の第１のホログラムによってユーザの眼に画像の第１の部分を向け直すことと、波長多重化ホログラフィック光学素子の第２のホログラムによってユーザの眼に画像の第２の部分を向け直すこととを含んでいてもよい。少なくとも第１の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視レーザ光の少なくとも一部の反射を検出することは、更に、第２の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの画像の第２の部分の反射を検出することを含んでいてもよく、第２の狭周波数帯光検出器は、第２の狭周波数帯内の光に反応し、第２の狭周波数帯の外側の光に実質的に反応しない。第１の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第１の部分の反射に少なくとも基づいて眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することは、更に、第２の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第２の部分の反射に基づいて眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することを含んでいてもよい。

レーザモジュールは第３のレーザダイオードを含んでいてもよく、レーザモジュールによって可視光を出力することは、更に、レーザモジュールの第３のレーザダイオードによって第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光を出力することを含んでいてもよく、第３の狭周波数帯は第１の狭周波数帯及び第２の狭周波数帯の両方と異なる。第３の可視レーザ光は画像の少なくとも第３の部分を表してもよい。走査ミラーによって可視レーザ光を制御可能に、且つ、反射して走査することは、更に、走査ミラーによって画像の第３の部分を制御可能に、且つ、反射して走査することを含んでいてもよい。波長多重化ホログラフィック光学素子は、更に、第３の狭周波数帯内の光に反応し、第３の狭周波数帯の外側の光に反応しない第３のホログラムを含んでいてもよい。ＨＯＥによってユーザの眼に可視レーザ光を向け直すことは、更に、波長多重化ホログラフィック光学素子の第３のホログラムによってユーザの眼に画像の第３の部分を向け直すことを含んでいてもよい。少なくとも第１の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの可視レーザ光の少なくとも一部の反射を検出することは、更に、第３の狭周波数帯光検出器によってユーザの眼からの画像の第３の部分の反射を検出することを含んでいてもよく、第３の狭周波数帯光検出器は、第３の狭周波数帯内の光に反応し、第３の狭周波数帯の外側の光に実質的に反応しない。第１の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第１の部分の反射に少なくとも基づいて眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することは、更に、第３の狭周波数帯光検出器によって検出されたユーザの眼からの画像の第３の部分の反射に基づいて眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することを含んでいてもよい。

第１のレーザダイオードは赤色レーザダイオードであってもよく、レーザモジュールの第１のレーザダイオードによって第１の狭周波数帯内の第１の可視レーザ光を出力することは、赤色レーザダイオードによって赤色レーザ光を出力することを含んでいてもよい。画像の第１の部分は画像の赤色部分であってもよい。

第２のレーザダイオードは緑色レーザダイオードであってもよく、レーザモジュールの第２のレーザダイオードによって第２の狭周波数帯内の第２の可視レーザ光を出力することは、緑色レーザダイオードによって緑色レーザ光を出力することを含んでいてもよい。画像の第２の部分は画像の緑色部分であってもよい。

第３のレーザダイオードは青色レーザダイオードであってもよく、レーザモジュールの第３のレーザダイオードによって第３の狭周波数帯内の第３の可視レーザ光を出力することは、青色レーザダイオードによって青色レーザ光を出力することを含んでいてもよい。画像の第３の部分は画像の青色部分であってもよい。

異種ホログラフィック光学素子はホログラフィック材料の少なくとも１つの層を含むように要約されてもよく、ホログラフィック材料の少なくとも１つの層は、第１の波長を有する光に第１の屈折力を印加する第１のホログラムと、第２の波長を有する光に第２の屈折力を印加する少なくとも第２のホログラムとを含み、第２の屈折力は第１の屈折力とは異なり、第２の波長は第１の波長とは異なる。第１のホログラムは、第１の波長を有する光を向け直し、第１の波長を有する光の向け直し時に、第１の波長を有する光に第１の屈折力を印加してもよい。第２のホログラムは、第２の波長を有する光を向け直し、第２の波長を有する光の向け直し時に、第２の波長を有する光に第２の屈折力を印加してもよい。

第１の屈折力は正の屈折力であってもよく、第１のホログラムは、第１の波長を有する光を第１の集束率で集束させてもよい。第２の屈折力はゼロであってもよい。第２の屈折力は負の屈折力であってもよく、第２のホログラムは、第２の波長を有する光を発散させてもよい。第２の屈折力は正で、第１の屈折力より小さくてもよく、第２のホログラムは、第２の波長を有する光を、第１の集束率よりも小さい第２の集束率で集束させてもよい。第１の屈折力は４０ジオプター以上であってもよく、第２の屈折力は０ジオプター以下であってもよい。

第１の波長は人間の眼で見ることができてもよく、第２の波長は人間の眼で見ることができなくてもよい。第１の波長は３９０ｎｍ〜７００ｎｍの第１の範囲から選択されてもよく、第２の波長は７００ｎｍ〜１０ｕｍの第２の範囲から選択されてもよい。

ホログラフィック材料の少なくとも１つの層はホログラフィック材料の単一層を含んでいてもよく、第１のホログラム及び少なくとも第２のホログラムは、両方、ホログラフィック材料の単一層内に含まれてもよい。代替として、ホログラフィック材料の少なくとも１つの層は、ホログラフィック材料の第１の層と、ホログラフィック材料の少なくとも第２の層とを含んでいてもよく、ホログラフィック材料の第１の層は第１のホログラムを含んでいてもよく、ホログラフィック材料の第２の層は第２のホログラムを含んでいてもよい。

ホログラフィック材料の少なくとも１つの層は、更に、第３の波長を有する光に第１の屈折力を印加する少なくとも第３のホログラムを含んでいてもよく、第３の波長は第１の波長及び第２の波長の両方と実質的に異なる。第１のホログラムは第１の屈折力を赤色光に印加する赤色ホログラムであってもよく、第２のホログラムは第２の屈折力を赤外光に印加する赤外ホログラムであってもよく、第３のホログラムは第１の屈折力を緑色光に印加する緑色ホログラムであってもよく、ホログラフィック材料の少なくとも１つの層は、更に、第１の屈折力を青色光に印加する青色ホログラムであってもよい。

異種ホログラフィック光学素子は、更に、眼鏡レンズを含んでいてもよく、ホログラフィック材料の少なくとも１つの層は眼鏡レンズによって担持される。

図において、同一の参照番号は、同様の構成要素又は行動を特定している。図中の構成要素の大きさ及び相対位置は、必ずしも正確な縮尺で描かれてはいない。例えば、様々な構成要素の形状及び角度は、必ずしも正確な縮尺で描かれてはおらず、これらの構成要素のいくつかは、図面の見やすさを向上するために任意に拡大され、位置決めされている。更に、図示の構成要素の特定の形状は、必ずしも、特定の構成要素の実際の形状に関する何らかの情報を伝達する意図はなく、図面内での認識の容易さのためだけに選択されている。

図１は、走査レーザプロジェクタを採用するウェアラブルヘッドアップディスプレイの側面図を示す例示の線図である。図２は、走査レーザプロジェクタ及び別体の視標追跡システムを採用するウェアラブルヘッドアップディスプレイの側面図を示す例示の線図である。図３は、本システム、デバイス、及び方法による、視標追跡機能を統合するようなされた走査レーザプロジェクタを含むウェアラブルヘッドアップディスプレイを示す例示の線図である。図４は、本システム、デバイス、及び方法による、視標追跡機能を走査レーザ投影システムに統合するようなされているウェアラブルヘッドアップディスプレイの側面図を示す例示の線図である。図５は、本システム、デバイス、及び方法による、最小限のコンポーネント追加により視標追跡及び走査レーザ投影を統合したウェアラブルヘッドアップディスプレイの斜視図である。図６は、本システム、デバイス、及び方法による、走査プロジェクタの出力を３つの角度分離コピーに分離させるために適合させた光学スプリッタの略図である。図７は、本システム、デバイス、及び方法による、ユーザの眼に画像を投影し、ユーザの眼を追跡するよう、レーザプロジェクタを操作する方法を示すフロー図である。図８は、本システム、デバイス、及び方法による、画像投影及び視標追跡機能の両方を可能にする多重化ホログラフィック光学素子を含むウェアラブルヘッドアップディスプレイの側面図を示す例示の線図である。

以下の説明において、ある特定の詳細を、様々な開示する実施形態の完全な理解を提供するために説明する。しかし、当業者は、実施形態が、１つ以上のこれらの特定の詳細が無いか、他の方法、構成部品、材料等により、実施されてもよいことを認識するであろう。他の例では、ポータブル電子デバイス及び頭部着用デバイスに関連する周知の構造は、実施形態の説明を不必要に曖昧にすることを避けるよう、詳細に示されていないか、説明されていなかった。

特に文脈で必要としない限り、以下に続く明細書及び特許請求の範囲全体を通して、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」並びに「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」等のその変形例は、「以下を含むが、それらに限定されない」のような、オープンで、包括的な意味で解釈されるものとする。

本明細書全体を通して、「一実施形態」又は「実施形態」に対する引用は、特定の特徴、構造、又は特性が、１つ以上の実施形態において何らかの適切な方法で組み合わされてもよいことを意味している。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、内容で明確に規定しない限り、複数の指示対象を含んでいる。また、用語「又は」は、一般に、内容で明確に規定しない限り、「及び／又は」の意味と同じその最も幅広い意味で用いられることにも注意されたい。

本明細書中で提供する見出し及び要約書は、便宜のためだけであり、実施形態の適用範囲又はその意味に解釈しない。

本明細書中に説明する様々な実施形態は、視標追跡機能を走査レーザプロジェクタ（「ＳＬＰ」）に統合するためのシステム、デバイス、及び方法を提供する。本明細書の態様は、プロジェクタ及び視標追跡装置のコンポーネントの両方としてＳＬＰを操作することを含む。多くの異なる使用事例に適用できる一方で、本システム、デバイス、及び方法は、少なくとも１つのＳＬＰを既に採用しているウェアラブルヘッドアップディスプレイ（「ＷＨＵＤ」）における使用に特に良好に適している。システム、デバイス、及び方法によれば、ＷＨＵＤ内のＳＬＰは、少数の目立たず、邪魔にならないコンポーネントのみの追加により、表示目的のための可視光と視標追跡目的のための赤外光とを同時に提供し、それによってＷＨＵＤにおける視標追跡機能を可能にするようなされていてもよい。

本システム、デバイス、及び方法は、ＷＨＵＤにおいて、特に、少なくとも１つのＳＬＰを既に採用しているＷＨＵＤにおける使用に良好に適している。かかるディスプレイの実施例は、米国仮特許出願第６２／０１７，０８９号明細書、米国仮特許出願第６２／０５３，５９８号明細書、米国仮特許出願第６２／１１７，３１６号明細書、米国仮特許出願第６２／１３４，３４７号明細書（現在、米国非仮特許出願第１５／０７０，８８７号明細書）、米国仮特許出願第６２／１５６，７３６号明細書、米国仮特許出願第６２／２４２，８４４号明細書、米国特許出願公開第ＵＳ２０１５−０３７８１６４Ａ１号明細書、米国特許出願公開第ＵＳ２０１５−０３７８１６１Ａ１号明細書、米国特許出願公開第ＵＳ２０１５−０３７８１６２Ａ１号明細書、米国非仮特許出願第１５／１４５，５７６号明細書、米国非仮特許出願第１５／１４５，６０９号明細書、米国非仮特許出願第１５／１４５，５８３号明細書、米国非仮特許出願第１５／０４６，２３４号明細書、米国非仮特許出願第１５／０４６，２５４号明細書、及び米国非仮特許出願第１５／０４６，２６９号明細書に説明されている。視標追跡能力を有していないかかるＷＨＵＤアーキテクチャの一般化された例を、図１に提供する。

図１は、ＳＬＰ１１０を採用しているＷＨＵＤ１００の側面図を示す例示の線図である。ＳＬＰ１１０は、赤色レーザダイオード（図１において「Ｒ」と表記）、緑色レーザダイオード（図１において「Ｇ」と表記）、及び青色レーザダイオード（図１において「Ｂ」と表記）、を含むレーザモジュール１１１と、２つの自由軸線を中心として制御可能に回動自在な走査ミラー１１２とを備えている。２つの自由軸線を中心として回動自在な単一の走査ミラー１１２は、本明細書中で例示的な実施例としてのみ用いられ、当業者は、類似の機能が、例えば、２つの直交する自由軸線のそれぞれ１つを中心としてそれぞれ制御可能に回動自在であり、レーザ光１２０の光学経路に対して順にそれぞれ位置決めされる２つの走査ミラー等の異なるミラー構成を用いて実現されてもよいことを正しく認識するであろう。ＳＬＰ１１０によって出力されるレーザ光１２０は、赤色レーザ光（赤色レーザダイオードによって出力）、緑色レーザ光（緑色レーザダイオードによって出力）、及び／又は青色レーザ光（青色レーザダイオードによって出力）の任意に変調された組み合わせを備えていてもよい。走査ミラー１１２から反射したレーザ光１２０は、レーザ光１２０をユーザの眼１９０に戻すよう向け直すホログラフィック光学素子（「ＨＯＥ」）１３０に入射する。概して、本システム、デバイス、及び方法において、用語「ユーザ」とはＳＬＰのユーザを指す。図１の特定の文脈において、用語「ユーザ」とはＷＨＵＤ１００を装着又は使用している人物を指す。当業者は、ＷＨＵＤ１００がユーザの頭部に装着される場合に、少なくともＨＯＥ１３０がユーザの少なくとも１つの眼１９０の視野内に位置決めされるように、ユーザが図１に示す構成要素を装着することを可能にする支持フレーム及び／又は他の支持／位置調整構造を、ＷＨＵＤ１００が含んでいてもよいことを正しく認識するであろう。

ＨＯＥ１３０は、レーザ光１２０と比べて、ＨＯＥ１３０の反対側から入射する環境光１４０に対して略光学的に透明（すなわち、環境光１４０を構成する波長の大部分に対して光学的に透明）であってもよい。ＨＯＥ１３０は投影されたレーザ光１２０と外部環境光１４０とをユーザの視野内で効果的に組み合わせるため、ＨＯＥ１３０は、「コンバイナ」若しくは「透明コンバイナ」、「ホログラフィック光学コンバイナ」、又は類似物等の関連する変形体と称されてもよい。ＷＨＵＤ１００の支持フレーム（図示せず）が眼鏡の一般的形状、外観、及び／又は寸法形状を有している場合、ＨＯＥ１３０は、ＷＨＵＤ１００の１つ以上の透明レンズ（１つ以上の処方レンズ又は１つ以上の非処方レンズ等）上に担持されていてもよい。ＨＯＥ１３０の構成（例えば、ＨＯＥ１３０の例示的な多重化構成を含む）及びＨＯＥ１３０がレーザ光１２０を眼１９０に向け直してもよい方法（例えば、例示的な射出瞳及びアイボックス構成）に関する更なる詳細は、少なくとも上に列挙した特許出願に説明されている。

ＷＨＵＤ１００は、ＳＬＰ１１０を用いるが、いずれかの視標追跡機能も提供しないＷＨＵＤの例である。従来の視標追跡機能がＷＨＵＤ１００に追加されてもよい方法の実施例を、図２に示す。

図２は、ＳＬＰ２１０及び別体の視標追跡システムを採用しているＷＨＵＤ２００の側面図を示す例示の線図である。ＷＨＵＤ２００は、ＷＨＵＤ２００がＷＨＵＤ２００における視標追跡機能を可能にするよう追加コンポーネント２４０及び２５０を備える視標追跡システムを含むことを除いて、図１によるＷＨＵＤ１００に略類似している。ＷＨＵＤ２００の視標追跡システムは、赤外光源２４０及び赤外光検出器２５０を含んでいる。使用中、赤外光源２４０は、単一で大きなスポットの赤外光２２２（赤外光２２２が眼２９０に見えないことを意味し、ＳＬＰ２１０によって出力される可視光２２１とは区別するために破線で描く）を眼２９０に完全に当てるか、「照らす」。赤外光検出器２５０は、ユーザの眼２９０からの赤外光２２２の反射を検出する。眼２９０の異なる特徴（例えば、角膜、瞳孔、虹彩、及び／又は網膜血管）は、単一で大きなスポットの入射赤外光２２２の一部を眼２９０から異なる方向に反射させることができ、従って、赤外光源２４０及び光検出器２５０に対する眼２９０のかかる特徴の位置は、光検出器２５０によって検出された赤外光２２２の強度に影響を及ぼす可能性がある。赤外光源２４０が眼２９０を赤外光で照らす際に、光検出器２５０は、眼２９０の位置／向きによって決まる反射赤外光２２２の強度パターン又はマップを検出する。すなわち、光検出器２５０によって検出される赤外光２２２の強度は、眼２９０の位置／向き（又は、角膜、瞳孔、等のような眼２９０の特徴の位置／向き）によって決まる。光検出器２５０によって検出される強度パターン／マップは、眼２９０が見ている場所によって決まる。このようにして、ＷＨＵＤ２００の視標追跡システムにおける単品コンポーネントの組み合わせ（赤外光源２４０及び赤外光検出器２５０）は、眼２９０の注視方向及び動きの両方が測定され、追跡されることを可能にする。

ＷＨＵＤ２００は、ＳＬＰ２１０及び（赤外光源２４０及び赤外光検出器２５０を備える）視標追跡システムが完全に別体で、独立したサブシステムとして両方含まれている構築例を示している。かかる実装は幾つかのシステムに対して許容されてもよいが、一般に、ＷＨＵＤにとって、フォームファクタ及び処理／電力要件の両方の観点から、可能な限りコンパクトで、スリム化されることが有利である。本明細書中に説明する様々な実施形態は、視標追跡機能をＳＬＰに統合して、フォームファクタ及び処理／電力要件の両方の観点から、より効率的なシステムを提供するためのシステム、デバイス、及び方法を提供する。

図３は、本システム、デバイス、及び方法による統合された視標追跡機能を有するＳＬＰ３１０を含むＷＨＵＤ３００を示す例示の線図である。ＷＨＵＤ３００は、ＷＨＵＤ３００において、走査レーザ投影及び視標追跡が単一のパッケージ／モジュール３１０に両方統合されていることを除いて、図２によるＷＨＵＤ２００に略類似している。特に、ＳＬＰ３１０は、赤色レーザダイオード（図３において「Ｒ」と表記）、緑色レーザダイオード（図３において「Ｇ」と表記）、及び青色レーザダイオード（図３において「Ｂ」と表記）を含むレーザモジュール３１１と、図１のＷＨＵＤ１００のために説明したものと類似の構成における走査ミラー３１２とを備えている。しかし、加えて、レーザモジュール３１１は、また、ＷＨＵＤ２００において赤外光源２４０のために説明したものと類似の方法で視標追跡において用いるための赤外レーザダイオード（図３において「ＩＲ」と表記）も含んでいる。走査ミラー３１２は、（図１のＷＨＵＤ１００による走査ミラー１１２と類似の方法での）レーザ投影用の走査ミラー及び視標追跡用の走査ミラーの両方としての役割を同時に果たし、それによって、走査ミラー３１２は、眼３９０の全域を順次照明するよう（例えば、ＩＲ光のラスター走査を介して）眼３９０の領域にわたって赤外レーザ光（図３において破線３２２で表す）を走査する。ＷＨＵＤ２００がプロジェクタレーザモジュール２１１から切り離された赤外光源２４０を含む一方で、ＷＨＵＤ３００において、赤外レーザダイオード３４１はＳＬＰ３１０のレーザモジュール３１１に統合され、走査ミラー３１２は、可視（Ｒ、Ｇ、及び／又はＢ）並びに赤外（ＩＲ）レーザ光の両方を眼３９０の上で走査するのに役立つ。

走査ミラー３１２は、１つ又は多数の（例えば、ＤＬＰ構成における）デジタル微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）ミラーを有利に含んでいてもよい。一般的な操作において、ＳＬＰ３１０の走査ミラー３１２は、その全体の位置範囲にわたって繰り返し走査し、ディスプレイの視野全体にわたって効果的に走査する。画像／ピクセルが各走査位置に投影されるか否かは、レーザモジュール３１１の制御された変調及び走査ミラー３１２とのその同期によって決まる。走査ミラー３１２が、概して、レーザプロジェクタとして操作中にその範囲全体にわたって走査するという事実は、ＳＬＰ３１０の走査ミラー３１２を視標追跡目的のための使用に適合させる。ＳＬＰ３１０は、その動作をＳＬＰとして妥協、修正する必要なく、視標追跡機能を提供するよう適合する。動作において、走査ミラー３１２はその全体の位置範囲にわたって繰り返し走査する一方で、ＲＧＢレーザダイオードは、走査された画像のピクセルに対応する可視光３２１を提供するよう変調される。同時に、赤外レーザダイオードは、ユーザの眼３９０（１度に１つのスポット又はピクセル、それぞれはそれぞれの走査ミラー位置に対応する）を視標追跡目的のために赤外レーザ光３２２で照明するよう作動させてもよい。実装に応じて、赤外レーザダイオードは、単純に、常に、赤外レーザ光３２２で眼３９０を完全に照明する（すなわち、その領域全体にわたって走査する）ようにしてもよいか、若しくは、赤外レーザダイオードは、照明パターン（例えば、グリッド、１組の平行線、十字線、又はその他の形状／パターン）を眼３９０の上に提供するよう変調されてもよい。赤外レーザ光３２２はユーザの眼３９０に見えないため、赤外レーザ光３２２は、ＳＬＰ３１０によって投影される走査画像を妨げない。

眼３９０から反射する赤外レーザ光３２２（例えば、その一部）を検出するために、ＷＨＵＤ３００は、図２のＷＨＵＤ２００による光検出器２５０と類似した少なくとも１つの赤外光検出器３５０を含んでいる。１つだけの光検出器３５０が図３に示されているが、代替の実施形態において、任意の数の光検出器３５０が用いられ（例えば、光検出器３５０のアレイ、又は、赤外波長域内の光に反応する電荷結合素子ベースのカメラ）、任意の編成内に位置決めされ、実装に応じて任意の所望位置にあってもよい。

走査ミラー３１２が、Ｒ、Ｇ、及び／又はＢレーザダイオードの変調に基づいて表示画像を生成するために眼３９０の上で変調されたＲ、Ｇ、及び／又はＢ光３２１を走査する際に、走査ミラー３１２は、また、ＩＲレーザダイオードの変調に基づいて眼３９０の上で赤外レーザ光３２２も走査する。光検出器３５０は、眼３９０の位置／向きによって決まる反射された赤外レーザ光３２２の強度パターン又はマップを検出する。すなわち、走査ミラー３１２のそれぞれ別個の位置は、結果として、眼３９０の位置／向き（又は、角膜、虹彩、瞳孔、等のような眼３９０の特徴の位置／向き）によって決まる、光検出器３５０によって検出される赤外レーザ光３２２のそれぞれの強度を生じてもよい。光検出器３５０によって検出される強度パターン／マップは、眼３９０が見ている場所によって決まる。このようにして、ＷＨＵＤ３００内の同じＳＬＰ３１０は、ｉ）画像投影、及びｉｉ）眼３９０の注視方向及び動きが測定され、追跡されることの両方を可能にする。

視標追跡機能をＳＬＰ３１０に統合する目的のためのＷＨＵＤ２００と比較したＷＨＵＤ３００への別の適合は、ＨＯＥ３３０の波長多重化である。ＷＨＵＤ１００のＨＯＥ１３０のために説明したものと同じように、ＷＨＵＤ３００も、ＳＬＰ３１０のレーザモジュール３１１から出力されたレーザ光を眼３９０に向け直すＨＯＥ３３０を含んでいるが、しかし、ＷＨＵＤ３００において、ＨＯＥ３３０は、少なくとも２つの波長多重化ホログラム：少なくとも、レーザモジュール３１１によって出力される可視光３２１に反応し（すなわち、第１のホログラムの再生効率に応じた部分の大きさの少なくとも一部を向け直し）、レーザモジュール３１１によって出力される赤外光３２２に反応しない（すなわち、透過させる）第１のホログラム３３１と、レーザモジュール３１１によって出力される赤外光３２２に反応し（すなわち、第２のホログラムの再生効率に応じた部分の大きさの少なくとも一部を向け直し）、レーザモジュール３１１によって出力される可視光３２１に反応しない（すなわち、透過させる）第２のホログラム３３２とを含むよう（図１のＨＯＥ１３０と比較して）なされている。図３は、第１のホログラム３３１を単一のホログラムとして示す一方で、実際には、レーザモジュール３１１によって出力される可視光３２１に反応するＨＯＥ３３０の態様は、波長多重化（すなわち、レーザモジュール３１１の赤色レーザダイオードからの赤色光にのみ反応する「赤色」ホログラム、レーザモジュール３１１の緑色レーザダイオードからの緑色光にのみ反応する「緑色」ホログラム、レーザモジュール３１１の青色レーザダイオードからの青色光にのみ反応する「青色」ホログラム）、角度多重化（例えば、アイボックス拡張／複製の目的のため）、位相多重化、空間多重化、時間多重化、等を含むが、これらに限定されない様々な異なる方法で多重化されてもよい任意の数のホログラムを含んでいてもよい。可視光３２１の向け直し時、第１のホログラム３３１は第１の屈折力を可視光３２１に印加してもよい。有利に、第１のホログラム３３１によって（又は、実装が可視光３２１を向け直すために多重化ホログラムのセットを採用していた場合、多重化ホログラムの第１のセットによって）印加される第１の屈折力は、可視光３２１を、例えば、広い視野を有する明瞭で焦点の合った画像を提供する目的のため、ユーザの眼３９０において１センチメートル未満（例えば、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ）の直径を有する射出瞳に焦点を合わせるか、集束させる正の屈折力であってもよい。赤外光３２２の向け直し時、第２のホログラム３３２は第２の屈折力を赤外光３２２に印加してもよく、ここで第２のホログラム３３２によって印加される第２の屈折力は第１のホログラム３３１によって印加される第１の屈折力とは異なっている。有利に、第２のホログラム３３２が、眼３９０における可視光３２１の射出瞳よりも大きい眼３９０の領域の上に赤外光３２２を向け直すように、第１の屈折力は第２の屈折力より大きくてもよく（及び、従って、第２の屈折力は第１の屈折力より小さくてもよい）。例えば、第２のホログラム３３２の第２の屈折力は、第１のホログラム３３１の第１の屈折力によって可視光３２１に印加される集束率よりも小さい集束率を赤外光３２２に印加してもよいか、又は、第２の屈折力は、第２のホログラム３３２が何の集束もそれらに加えることなく赤外光３２２を眼３９０に向け直すように、ゼロであってもよいか、又は、第２のホログラム３３２の第２の屈折力が、眼３９０の領域全体を照明し、その照明された領域内部の全ての眼の位置／動きを追跡する目的のために、赤外光３２２を集束させて（すなわち、集束率をそれらに加えて）、例えば、眼３９０の領域全体を（及び、必要に応じて、それを超えて）覆う覆うように、第２の屈折力は負（すなわち、ゼロ未満）であってもよい。

特定の実装に応じて、ＨＯＥ３３０は、第１のホログラム３３１及び第２のホログラム３３２の両方を符号化するか、担持するか、その内部又はその上に埋め込まれたか、概して含む単一ボリュームのホログラフィック材料（例えば、フォトポリマー又はハロゲン化銀化合物）を備えていてもよいか、又は、代替として、ＨＯＥ３３０は、第１のホログラム３３１を含むホログラフィック材料の第１の層及び第２のホログラム３３２を含むホログラフィック材料の第２の層を、積層されるか、概して共に層状に積み重ねられるホログラフィック材料（例えば、フォトポリマー及び／又はハロゲン化銀化合物）の少なくとも２つの異なる層を備えていてもよい。例示的な多重化ＨＯＥの詳細は、図８を参照して後に説明する。

この明細書及び添付特許請求の範囲全体を通して、用語「赤外」は、「近赤外」を含み、一般に、平均的な人間の眼で通常見ることのできる光の最大波長よりも大きい光の波長を指す。平均的な人間の眼で見ることのできる光（すなわち、本明細書において「可視光」）は、一般に、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にあり、本明細書中で用いるように、用語「赤外」とは、７００ｎｍより大きく、最大１ｍｍの波長を指す。本明細書中及び特許請求の範囲において用いられるように、可視とは、光が通常、略４００ｎｍ（青紫）から略７００ｎｍ（赤色）までの電磁スペクトルの人間への可視部内の波長を含むことを意味する。

赤外光は（平均的な）人間の眼に見えず、そのため、ユーザに表示される他の光学的内容を邪魔するか、干渉しないため、赤外光の使用は視標追跡システムにおいて有利である。赤外レーザダイオードをＳＬＰに統合することは、本システム、デバイス、及び方法によれば、可視のレーザ投影及び不可視の視標追跡がＷＨＵＤの実質的に同じハードウェアによって同時に行われることを可能にし、それによって、システムの全体の大きさ及び処理／電力要件を最小化している。しかし、本明細書中に説明する様々な実施形態は、また、可視スペクトルで（すなわち、赤外光無しで）完全に動作するＳＬＰに視標追跡機能を統合するシステム、デバイス、及び方法も含んでいる。

図４は、本システム、デバイス、及び方法による、視標追跡機能を走査レーザ投影システムに統合するようなされているＷＨＵＤ４００の側面図を示す例示の線図である。ＷＨＵＤ４００は、ＷＨＵＤ４００がユーザの眼４９０から反射された可視レーザ光４２０を検出し（赤外レーザ光を検出する少なくとも１つの赤外光検出器３５０とは対照的な）、結果として生じる強度パターン／マップを用いて眼４９０の位置及び／又は動きを判断する少なくとも３つの狭周波数帯光検出器４５１、４５２、及び４５３を含むことを除いて、図１によるＷＨＵＤ１００に略類似している。

ＷＨＵＤ４００は、３つの狭周波数帯光源：赤色レーザダイオード（図４において「Ｒ」と表記）、緑色レーザダイオード（図４において「Ｇ」と表記）、及び青色レーザダイオード（図４において「Ｂ」と表記）を含むＳＬＰ４１０を備えている。この明細書及び添付特許請求の範囲全体を通して、用語「狭周波数帯」とは、特定の文脈を与える比較的小さい範囲の波長（又は波長帯域幅）を指す。レーザダイオード等の光源の文脈において、狭周波数帯光は約１０ｎｍ以下の帯域幅内の光であり、光検出器の文脈において、狭周波数帯光検出器は約２００ｎｍ以下の帯域幅内の光に反応する。ＳＬＰ４１０からのレーザ光４２０は、図１のＷＨＵＤ１００のために説明したように、変調されて画像をユーザの眼４９０に投影する。しかし、ＷＨＵＤ４００は、また、ＳＬＰ４１０の赤色レーザダイオードによって出力される光に対応する狭周波数帯内のレーザ光４２０に反応する第１の狭周波数帯光検出器４５１と、ＳＬＰ４１０の緑色レーザダイオードによって出力される光に対応する狭周波数帯内のレーザ光４２０に反応する第２の狭周波数帯光検出器４５２と、ＳＬＰ４１０の青色レーザダイオードによって出力される光に対応する狭周波数帯内のレーザ光４２０に反応する第３の狭周波数帯光検出器４５３とを含んでいる。光検出器４５１、４５２、及び４５３のそれぞれは、眼４９０の位置及び／又は動きが判断されることを可能にするよう、ユーザの眼４９０から反射したレーザ光４２０を受けるために位置調整されている。各光検出器は、１つ以上の光学帯域フィルタ等のもう１つの光学フィルタを用いて光のそれぞれの「狭周波数帯」に反応するようなされていてもよい。光検出器４５１、４５２、及び４５３は、検出された環境光からのノイズを最小化する有利な「狭周波数帯」である。

ＷＨＵＤ４００は、ＳＬＰ４１０からユーザの眼４９０に投影される画像／ピクセルにも対応する同じ可視レーザ光４２０を用いるレーザ視標追跡を実装している。このスキームの利点は、何の赤外レーザダイオードも必要とせず、ＳＬＰ４１０が変更なく原則的に用いられてもよい点にあるが、しかし、欠点は、眼の位置／動きを、赤外光によって与えられる完全な不可視の照明を用いる代わりに、投影された画像／ピクセルからの光に曝して判断しなければならないという点にある。本システム、デバイス、及び方法によれば、ＳＬＰの画像生成システム（すなわち、レーザ光４２０の変調を走査ミラーの位置に同期させて制御するシステム）と、狭周波数帯光検出器４５１、４５２、及び４５３によって検出された反射光に基づいて眼４９０の位置／動きを判断する視標追跡システムとの間の通信が利点である。かかる通信は、例えば、どのレーザダイオードが各ミラー位置においてアクティブなのかについての情報を含んでいてもよい。この情報を用いて、視標追跡システムは、現在の走査ミラー位置及びレーザ変調パターンに基づいて、眼４９０の様々な位置及び／又は動きに対する光検出器４５１、４５２、及び／又は４５３からの検出した強度情報をマッピングすることが可能である。

本明細書中に説明する視標追跡システム及びデバイスの様々な実施形態は、幾つかの実装において、「グリント」及び／又は「プルキニエ像」を利用してもよく、及び／又は、米国仮特許出願第６２／２４５，７９２号明細書に説明されている視標追跡の「角膜影に基づく（ｃｏｒｎｅａｌｓｈａｄｏｗｂａｓｅｄ）」方法を採用してもよい。

本システム、デバイス、及び方法によれば、視標追跡システム（又は「視標追跡装置」）は、１つ以上の（狭周波数帯）光検出器に、及び、１つ以上のプロセッサ読取可能ストレージ媒体又はメモリに通信可能に結合される１つ以上のデジタルプロセッサを含んでいてもよい。メモリは、プロセッサ実行可能命令、及び／又は、プロセッサによって実行される場合、プロセッサが、１つ以上の光検出器によって提供される情報（例えば、強度パターン／マップ等の強度情報）に基づいて、ユーザの眼の位置及び／又は動きを判断することを可能にするデータを格納してもよい。

図５は、本システム、デバイス、及び方法による、最小限のコンポーネント追加により視標追跡及び走査レーザ投影を統合したＷＨＵＤ５００の斜視図である。ＷＨＵＤ５００は、図１、２、３、及び４に示した構成要素の多く、すなわち、可視レーザ光５２１（例えば、少なくとも第１の狭周波数帯での）及び赤外レーザ光５２２を出力するようなされたレーザモジュール５１１と、レーザモジュールから出力されたレーザ光を受け、レーザ光を制御可能に反射（すなわち、走査）するよう位置調整された走査ミラーと、レーザ光５２１及び５２２をユーザの眼５９０に向け直すよう位置調整された波長多重化ＨＯＥ５３０と、赤外レーザ光５２２に反応する少なくとも１つの赤外光検出器５５０とを含んでいる。実装に応じて、可視レーザ光５２１は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び／又は青色レーザ光のいずれか、単独又は何らかの組み合わせのいずれか一方に対応してもよい。ＷＨＵＤ５００は、また、支持フレーム５８０がユーザの頭部に装着される場合に、ＨＯＥ５３０がユーザの眼５９０の視野内に位置決めされるような、一般的形状及び外観を有する支持フレーム５８０又は一対の眼鏡レンズも含んでいる。

ＷＨＵＤ５００は、更に、光検出器５５０に通信可能に結合されるデジタルプロセッサ５６０と、デジタルプロセッサ５７０に通信可能に結合される非一時的プロセッサ読取可能ストレージ媒体又はメモリ５７０とを含んでいる。メモリ５７０は、プロセッサ実行可能命令、及び／又は、プロセッサ５６０によって実行される場合、光検出器５５０からプロセッサ５６０に通信される眼５９０から反射された赤外光５２２についての情報に基づいて、プロセッサ５６０に眼５９０の１つ以上の位置及び／又は運動を判断させるデータを格納する。

本明細書中に説明する様々な実施形態は、概して、ユーザの単一の眼（すなわち、単眼用途）を参照し、図示しているが、当業者は、本システム、デバイス、及び方法が、ユーザの両眼（すなわち、双眼用途）のための走査レーザ投影及び走査レーザ視標追跡を提供するために、ＷＨＵＤにおいて重複してもよいことを容易に正しく認識するであろう。

幾つかのＷＨＵＤ（例えば、ある特定のアイボックス複製／拡張スキームを実装するもの）は、ＳＬＰによって出力されるレーザ光の経路内に様々な光学素子を含んでもよい。本システム、デバイス、及び方法によれば、視標追跡目的のために赤外レーザダイオードをＳＬＰに統合するＷＨＵＤは、可視及び赤外レーザのそれぞれの経路を位置調整／分離させるために、必要に応じて、ホット光学素子及び／又はコールド光学素子を有利に採用してもよい。実施例を図６に示す。

図６は、米国仮特許出願第６２／１５６，７３６号明細書及び米国仮特許出願第６２／２４２，８４４号明細書（現在、米国非仮特許出願第１５／０４６，２５４号明細書）に説明されているようなＳＬＰの出力を３つの角度分離コピーに分離させるために適合させた光学スプリッタ６００の略図である。スプリッタ６００は、それぞれ異なる角度で配向される２つの反射面６７１及び６７２とその間の透過範囲６７３とを有する光学構造６７０を含んでいる。ＳＬＰ６１０（図３によるＳＬＰ３１０と略類似していてもよい）は、図６に示すようなサブレンジＡ、Ｂ、及びＣを含む走査範囲を有する。ＳＬＰ６１０は、３つの画像コピー：走査範囲Ａ内の第１のコピー、走査範囲Ｂ内の第２のコピー、及び走査範囲Ｃ内の第３のコピーにわたって可視光を走査するよう操作されてもよい。走査範囲Ａにわたって投影される第１の画像コピーは、光学構造６７０の透過範囲６７３を通って透過されて、例えば、角度多重化ホログラフィックコンバイナに衝突する。走査範囲Ｂにわたって投影される第２の画像コピーは、光学構造６７０の第１の反射面６７１によって反射され、次いで、第２のリフレクタ（例えば、ミラー）６８１によって再度反射される。第２のリフレクタ６８１は、走査範囲Ｂに対応する光をホログラフィックコンバイナ（混乱を減らすため、図６に図示せず）に向け直すよう配向される。走査範囲Ｃにわたって投影される第３の画像コピーは、光学構造６７０の第２の反射面６７２によって反射され、次いで、第３のリフレクタ（例えば、ミラー）６８２によって再度反射される。第３のリフレクタ６８２は、走査範囲Ｃに対応する光をホログラフィックコンバイナに向け直すよう配向される。レーザ光の同じ変調パターン（例えば、時間、強度、及び／又は空間）が、範囲Ａ、Ｂ、及びＣのそれぞれにわたってＳＬＰ６１０によって繰り返されてもよく、このように、３つの画像コピーは、ＳＬＰ６１０によって生成され、それぞれ異なる角度で角度多重化ホログラフィックコンバイナに向けられてもよい。光学スプリッタ６００は、射出瞳複製によって網膜走査ディスプレイシステムのアイボックスを拡張するために、それに応じて適合されるＳＬＰ動作モード及び角度多重化ホログラフィックコンバイナと併用して用いられてもよい光学スプリッタの構成例を表している。赤外レーザ光を視標追跡目的のためにかかるスプリッタを用いるシステムに統合するために、スプリッタは、例えば、赤外光が、スプリッタを「見ること」又はそれに影響されることなく、本質的にそれを通って透過されるように、コールド光学素子から構成されてもよい。この場合、赤外光（図６において破線で表現）はＡ＋Ｂ＋Ｃの範囲全体にわたって走査されてもよい。代替として、スプリッタ６００は、赤外光がそれによって反射されるように、ホット光学素子から構成されてもよい。この場合、赤外光は、３つの走査範囲Ａ、Ｂ、又はＣのうちの１つのためにオンに変調され、他の２つの走査範囲のためにオフに変調される必要だけがあってもよい。

図７は、本システム、デバイス、及び方法によって、ユーザの眼に画像を投影し、ユーザの眼を追跡するよう、レーザプロジェクタを操作する方法７００を示すフロー図である。方法７００は、６つの行動７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、及び７０６を含んでいるが、当業者は、代替の実施形態において、ある特定の行動が省略されてもよく、及び／又は、追加行動が追加されてもよいことを正しく認識するであろう。当業者は、また、図示の順序の行動が、例示的な目的のためだけに示されており、代替の実施形態において変更してもよいことを正しく認識するであろう。方法７００の目的のために、用語「ユーザ」とは、レーザプロジェクタによって投影された画像を観察している人物を指す。

７０１において、レーザプロジェクタの少なくとも第１のレーザダイオードは可視光を出力する。可視光は、画像の少なくとも一部を表すか、具現化するか、又はそうでなければ、それに対応する。例えば、可視光は、完全な画像又は画像の１つ以上のピクセルを表すか、具現化するか、又はそうでなければ、それに対応してもよい。可視光は、レーザ光の完全な変調されたパターン（完全な画像を符号化する）、レーザ光の変調されたパターンの一部、又は、レーザ光の変調されたパターンの単一要素のみを含んでいてもよい。レーザプロジェクタは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び青色レーザダイオードを含んでいてもよく、７０１において出力される可視光は、赤色レーザダイオードによって出力される赤色レーザ光、緑色レーザダイオードによって出力される緑色レーザ光、青色レーザダイオードによって出力される青色レーザ光、又はそれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。

７０２において、レーザプロジェクタの赤外レーザダイオードは赤外光を出力する。特定の実装に応じて、赤外レーザダイオードは赤外レーザ光のパターンを出力するよう変調しても、しなくてもよい。

７０３において、レーザプロジェクタの走査ミラーは、可視光（すなわち、７０１においてレーザプロジェクタによって出力された可視光）及び赤外光（すなわち、７０２においてレーザプロジェクタによって出力された赤外光）の両方を制御可能に、反射して走査する。

７０４において、波長多重化ＨＯＥは７０３において走査ミラーから反射した可視光及び赤外光の両方を受け、ＨＯＥは可視光及び赤外光の両方をユーザの眼に向け直す。可視光はユーザに投影／表示されるビジュアルコンテンツを表す一方で、赤外光は視標追跡目的のために用いられる。先に説明したように、少なくとも、可視光の波長に反応し、赤外光に反応しない波長多重化ＨＯＥの第１のホログラムは、可視光をユーザの眼に向け直してもよく、赤外光に反応し、可視光の波長に反応しない波長多重化ＨＯＥの第２のホログラムは、赤外光をユーザの眼に向け直してもよい。かかる実装において、少なくとも、波長多重化ＨＯＥの第１のホログラムは、それによる又はそれからの可視光の向け直し時に、第１の屈折力を可視光に印加する一方で、波長多重化ＨＯＥの第２のホログラムは、それによる又はそれからの赤外光の向け直し時に、第２の屈折力を赤外光に印加する。第２の屈折力は第１の屈折力よりも小さくてもよい。例えば、第１の屈折力は正の屈折力であってもよい一方で、第２の屈折力はゼロ以下であってもよい。

７０５において、赤外光検出器は、ユーザの眼からの赤外光の少なくとも一部の反射を検出する。赤外光検出器によって検出された赤外光の強度は、赤外光が反射される眼の１つ以上の特徴の位置、向き、及び／又は運動によって決まってもよい。

７０６において、眼の少なくとも１つの特徴の位置は、７０５において赤外光検出器によって検出された赤外光の少なくとも一部の少なくとも反射に基づいて判断される。眼の少なくとも１つの特徴は、眼の瞳孔、虹彩、角膜、又は網膜血管を含んでいてもよいが、これらに限定されない。この文脈において、用語「位置」は、光検出器の空間位置及び／又は向き、若しくは、少なくとも１つの特徴の前もって公知の空間位置及び／又は向き等の、基準点に対する眼の少なくとも１つの特徴の一般的な空間位置及び／又は向きを指すために大まかに用いられる。従って、７０６において判断される眼の少なくとも１つの特徴の位置は、眼自体の位置、向き、及び／又は動きを表すものであってもよい（及び／又は、その後判断されるために用いられてもよい）。幾つかの実装において、眼の少なくとも１つの特徴の位置（及び／又は、眼自体の対応する位置、向き、及び／又は動き）は、赤外光検出器と通信するプロセッサによって判断されてもよい。

幾つかの実装において、多数の赤外光検出器が、ユーザの眼からの赤外光の少なくとも一部（又は複数部分）の反射を検出するために用いられてもよく、多数の赤外光検出器は、共に物理的にクラスター化されるか、ＷＨＵＤの支持フレームを中心として空間的に分離されてもよい（例えば、ＨＯＥの全周）。

赤外光が視標追跡目的のために眼の全て又は一部を照明するために用いられる場合、眼の全領域は全面ラスター走査を介して完全に照明されてもよいか、又は、（プロジェクタは各フレームを素早くリフレッシュし、全視標追跡はユーザへの顕著な遅延無しに多数のフレームにわたって広げることができるため）眼の一部は様々なパターンのいずれかで照明されてもよい。例えば、グリッド又は１組の平行線等の受動パターンが採用されてもよいか、又は、能動パターンが採用されてもよい。能動的照明パターンの例は、眼の領域がバイナリ範囲に分割され、視標追跡装置が、２つの範囲のうちのどちらが特徴（例えば、瞳孔又は角膜）を含んでいるかを判断し、その範囲が、その後、バイナリ範囲に分割され、特徴の位置が所望の解像度で識別されるまで、処理がより小さな範囲で継続される「バイナリスタイル検索」；信頼できる眼の位置が見つかると、後続の走査が既知の眼の位置の位置を含む全走査領域のサブセットに限定され、そのサブセットは、信頼できる眼の位置が特定されてからの時間内に眼が動く可能性に基づいている「最新領域焦点合わせ」；及び／又は、眼の領域が連続して走査されるくさび形又はパイ状の一片に分割される「回転走査」を含む。

赤外光の使用は、かかる光がレーザプロジェクタによって提供される可視光と容易に区別できるため、有利である。しかし、赤外光は環境内でも一般的であるため、赤外光に反応するよう最適化されている狭周波数帯光検出器は、それでもやはり、環境赤外ノイズを検出する可能性がある。この効果を軽減することを補助するために（赤外レジームにおいて、及び、例えば、図４に示すような、可視光が視標追跡のために用いられる実装において）、視標追跡目的のために用いられるレーザ光は、かかる光が類似波長の環境光と区別されることを可能にするよう、様々な異なる方法のいずれかで符号化されてもよい。例えば、視標追跡目的のために用いられる狭周波数帯光（赤外又は可視）は意図的に偏光されてもよく、対応する偏光フィルタは、光検出器が、狭周波数帯内にあり、適正な偏光の光のみに反応するように、狭周波数帯（例えば、赤外）光検出器に適用されてもよい。別の実施例として、視標追跡目的のために用いられる狭周波数帯光は意図的な変調パターンで変調されてもよく、このパターンを提供する光は、光検出器出力の信号処理及び解析中に光検出器によって提供される強度マップから抽出することができる。幾つかの実装において、赤外フィルタがＷＨＵＤのレンズ（透明コンバイナ）に適用されるか、又はそうでなければ、それに統合されて、ユーザの外部環境からの赤外光がレンズ／透明コンバイナを通過せず、ユーザの眼に当たらないように妨害してもよく、その結果、眼から反射し、赤外光検出器によって検出される環境赤外光の量が低減される。

先に説明したように、視標追跡目的のために赤外レーザ光をＷＨＵＤのＳＬＰに統合することは、それが可視レーザ光に付与する光学機能から赤外レーザ光に異なる光学機能（例えば、屈折力）を付与するよう設計されるＨＯＥを有利に用いてもよい。

図８は、本システム、デバイス、及び方法による、画像投影及び視標追跡機能の両方を可能にする波長多重化ＨＯＥ８３０を含むＷＨＵＤ８００の側面図を示す例示の線図である。ＷＨＵＤ８００は図３によるＷＨＵＤ３００と略類似しており、ＨＯＥ８３０の幾つかの詳細が説明のために強調されている。簡単に説明すると、ＷＨＵＤ８００は、視標追跡目的のための赤外レーザダイオード（図８において「ＩＲ」と表記）を含むようなされたＳＬＰ８１０と、眼鏡レンズ８６０と統合される（例えば、積層されるか、又はそうでなければ、層状に積み重ねられるか、若しくは、内部に注型される）波長多重化ＨＯＥ８３０を備える透明コンバイナとを含んでいる。レンズ８６０とのＨＯＥ８３０の統合は、米国仮特許出願第６２／２１４，６００号明細書及び／又は米国仮特許出願第６２／２６８，８９２号明細書に説明されているシステム、デバイス、及び方法を含むか、及び／又は、採用してもよい。

ＨＯＥ８３０は、それに入射する光の異なる波長に異なって反応する（すなわち、異なる屈折力を印加する）よう波長多重化されている。より詳細には、ＨＯＥ８３０は、第１の波長（例えば、少なくとも第１の可視波長）を有する光８２１に第１の屈折力を印加する第１のホログラムと、第２の波長（例えば、赤外波長）を有する光８２２に第２の屈折力を印加する第２のホログラムとを少なくとも含む異種ＨＯＥである。第２の屈折力は第１の屈折力とは異なり、第２の波長は第１の波長とは異なっている。ＨＯＥ８３０は、幾つものホログラムを担持するか、符号化するか、包含するか、又はそうでなければ含むホログラフィック材料（例えば、フォトポリマー、ハロゲン化銀化合物）の幾つもの層を含んでいてもよい。ホログラフィック材料の単一層は多数のホログラムを含んでもよいか、及び／又は、個々のホログラムはホログラフィック材料のそれぞれ個々の層上又はその中に含まれていてもよい。

図８に示す実施例において、「第１の波長を有する光」及び「第２の波長を有する光」は、それぞれ、両方ともＳＬＰ８１０によって出力される可視レーザ光８２１及び赤外レーザ光８２２に対応する。ＳＬＰ８１０は、画像投影の目的のための可視レーザ光８２１（図８において実線で表現）と視標追跡の目的のための赤外レーザ光８２２（図８において破線で表現）とを出力する。実施例のように、可視レーザ光８２１は、約３９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲の少なくとも１つの波長を有する光（例えば、赤色、緑色、又はそれ未満；若しくは、赤色、緑色、及び／又は青色の任意の組み合わせ）を含んでいてもよく、赤外レーザ光８２２は、約７００ｎｍから約１０ｕｍの範囲の少なくとも１つの波長を有する光を含んでいてもよい。可視レーザ光８２１及び赤外レーザ光８２２の両方は、波長多重化ＨＯＥ８３０に入射し、それによって、ＷＨＵＤ８００のユーザの眼８９０に向け直されるが、しかし、画像投影及び視標追跡の要件が異なるため、波長多重化ＨＯＥ８３０は、波長多重化ＨＯＥ８３０が赤外レーザ光８２２を眼８９０に向け直す方法とは異なる方法で、可視レーザ光８２１を眼に向け直す。波長多重化ＨＯＥ８３０は、ｉ）眼８９０に向かう可視レーザ光８２１（すなわち、可視スペクトル内の少なくとも第１の波長を有する光）に反応する（すなわち、向け直し、第１の屈折力を印加する）少なくとも第１のホログラムと、及びｉｉ）眼８９０に向かう赤外レーザ光８２２（すなわち、赤外スペクトル内の第２の波長を有する光）に反応する（すなわち、向け直し、第２の屈折力を印加する）第２のホログラムと含んでいる。第１の屈折力（すなわち、波長多重化ＨＯＥ８３０の少なくとも第１のホログラムによって可視レーザ光８２１に印加される屈折力）は、波長多重化ＨＯＥ８３０における少なくとも第１のホログラムが、可視レーザ光８２１をユーザの眼８９０において又はその近傍で第１の射出瞳に集束させるように、正である。この集束は、ユーザが表示された内容を適度な視野で見ることを可能にするために有利である。波長多重化ＨＯＥがレンズ８６０と統合されているため、波長多重化ＨＯＥ８３０は、眼８９０に近接して位置決めされてもよく、第１の屈折力は、必要な集束を提供するために、比較的高くてもよい（例えば、約４０ジオプター以上）。同時に、第２の屈折力（すなわち、波長多重化ＨＯＥ８３０の第２のホログラムによって赤外レーザ光８２２に印加される屈折力）は、波長多重化ＨＯＥ８３０の少なくとも第１のホログラムによって可視光に印加された第１の屈折力よりも小さい。波長多重化ＨＯＥ８３０の第２のホログラムによって印加される第２の屈折力は、赤外光８２２が可視光８２１の射出瞳よりも大きい直径を眼８９０において有する射出瞳に集束するように、正であってもよく、波長多重化ＨＯＥ８３０の少なくとも第１のホログラムによって印加された第１の屈折力より小さくてもよい（例えば、その発散を低減するか、視準するか、又は集束するために十分な、約４０ジオプター未満）。代替として、第２のホログラムによって印加される第２の屈折力は、ゼロであってもよいか、又は、波長多重化ＨＯＥ８３０の第２のホログラムが赤外レーザ光８２２を集束無しに（すなわち、平面ミラーからのように）８９０に向け直させるか、又は、発散させるように、負であってもよい。言い換えれば、第２の屈折力は約０ジオプター以下であってもよい。眼８９０において可視光８２１よりも大きい射出瞳を赤外光８２２のために提供することは、ＳＬＰ８１０が視標追跡目的のために赤外レーザ光８２２で眼８９０の全領域を照明することを可能にするために有利である。

本システム、デバイス、及び方法によれば、可視光に反応する波長多重化ＨＯＥ８３０における少なくとも第１のホログラムは、幾つもの波長多重化ホログラムを含んでいてもよく、そのぞれぞれは、それぞれの波長又は可視光の波長のそれぞれの範囲に反応してもよい。例えば、可視光に反応する波長多重化ＨＯＥ８３０における少なくとも第１のホログラムは、ＳＬＰ８１０によって提供される赤色光に反応する赤色ホログラム、ＳＬＰ８１０によって提供される緑色光に反応する緑色ホログラム、及び／又は、ＳＬＰ８１０によって提供される青色光に反応する青色ホログラムを含んでいてもよい。有利に、波長多重化ＨＯＥ８３０の少なくとも第１のホログラムに含まれる可視光に反応する各ホログラムは、その同じ第１の屈折力をホログラムが反応する特定の可視光に印加してもよい。

表示目的のためにＳＬＰ及びホログラフィックコンバイナを用いるＷＨＵＤへの視標追跡機能の統合は、本システム、デバイス、及び方法によれば、多くの新規コンポーネントの大半を追加することとは対照的に、既存のハードウェアコンポーネントの大部分を目立たないように適合させることによって達成されてもよい。特に、ｉ）赤外レーザダイオードはＳＬＰに対してであってもよく（赤外ダイオードはプロジェクタにおいて可視光ダイオードとは無関係に変調される）、ｉｉ）赤外ホログラムは、ホログラフィックコンバイナに追加されてもよく（赤外ホログラムは、ホログラフィックコンバイナによって可視レーザ光に印加される比較的大きい屈折力とは対照的に、眼の全領域をカバーするために低い屈折力（ゼロ又は負の屈折力を含む）を赤外レーザ光に印加する）、そして、ｉｉｉ）少なくとも１つの赤外光検出器が、ユーザの眼からの赤外レーザ光の反射を監視するためにＷＨＵＤに追加されてもよい。

先に説明したように、波長多重化ＨＯＥ８３０の第１のホログラム及び第２のホログラムの両方は、ホログラフィック材料（例えば、フィルム）の単一層内に、又は、その上に含まれていてもよく、若しくは、代替として、第１のホログラムはホログラフィック材料の第１の層内に、又は、その上に含まれていてもよく、第２のホログラムはホログラフィック材料の第２の層内に、又は、その上に含まれていてもよい。後者の場合、ホログラフィック材料の第１の層及びホログラフィック材料の第２の層は、直接若しくは幾つもの介在層／材料を介してのどちらか一方で、積層されるか、又はそうでなければ、共に層状に積み重ねられてもよい。

幾つかの実装において、波長多重化ＨＯＥ８３０は、幾つもの層の上に分散される幾つもの追加ホログラムを含んでもよい。例えば、波長多重化ＨＯＥ８３０は、可視レーザ光８２１の赤色成分に反応する第１のホログラムと、赤外レーザ光８２２に反応する第２のホログラムと、可視レーザ光８２１の緑色成分に反応する第３のホログラムと、可視レーザ光８２１の青色成分に反応する第４のホログラムとを含んでもよい。この構成において、第１、第３、及び第４のホログラムは、それぞれ、同じ第１の屈折力を各ホログラムが反応するそれぞれの可視光に印加してもよく、第２のホログラムは第２の屈折力を赤外光に印加してもよい。

本明細書中に説明した様々な実施形態は、視標追跡以外にも他の検知用途に対して用いられてもよい。例えば、本明細書中で可能にした高解像度及び高感度視標追跡は、眼の衝動性運動及び／又はユーザの心拍及び／又はユーザの血圧等の眼の運動の微妙な要因を抽出するために処理されてもよい。

視標追跡をＳＬＰに統合することに対する１つの結果は、結果として生じる視標追跡能力が、ＳＬＰ自体が動作している場合にのみ、動作することである。幾つかの状況において、ＳＬＰの電源がオフにされた場合でさえも、粗い視標追跡機能を提供することが望まれるかもしれない。この目的を達成するために、本明細書中に説明した様々な実施形態（例えば、図３、４、及び５に示した構成）は、ユーザが１つ以上の特定位置に視線を向けることによってＳＬＰを起動することを可能にするよう、別体の視標追跡システム（図２に示したもの等）を任意選択的に含んでもよい。本システム、デバイス、及び方法のＳＬＰに基づく視標追跡を用いてＷＨＵＤに組み合わせられてもよい適切な粗い、補助的な、若しくは、第２の視標追跡システムの例は、米国仮特許出願第６２／２８１，０４１号明細書に説明されている。

本明細書及び添付の特許請求の範囲全体を通して、レーザモジュールを備えるレーザプロジェクタ（ＳＬＰ又はその他）のように「レーザモジュール」に対して、参照が頻繁に行われている。特に特定の文脈が要求しない限り、用語「レーザモジュール」は、「少なくとも１つのレーザモジュール」を意味するよう大まかに解釈すべきであり、本明細書中に説明され、主張された様々な実装は、用いられた別個のレーザモジュールの多くに対して一般的なものである。例えば、ＳＬＰは幾つものレーザダイオードを含む単一のレーザモジュールを採用してもよく、又は、ＳＬＰは、それぞれが幾つものレーザダイオードを含む多数のレーザモジュール(又は、マルチチップレーザモジュール等のマルチチップモジュールに相当するレーザ）を採用してもよい。

本明細書及び添付の特許請求の範囲全体を通して、用語「約」は場合によっては特定の値又は量に関係して用いられる。例えば、「約１０ｎｍ以下の帯域幅内の光」。特に特定の文脈が要求しない限り、用語約は概して±１５％を意味する。

本明細書中に説明するＷＨＵＤは、ユーザの環境からデータを収集するための１つ以上のセンサ（例えば、マイクロフォン、カメラ、温度計、コンパス、及び／又はその他）を含んでいてもよい。例えば、１つ以上のカメラが用いられて、ウェアラブルヘッドアップディスプレイのプロセッサにフィードバックを提供し、透明ディスプレイ上のどこに任意の画像が表示されるべきかに影響を及ぼしてもよい。

本明細書中に説明するＷＨＵＤは、１つ以上のオンボード電源（例えば、１つ以上のバッテリ）、無線通信を送信／受信するための無線送受信機、及び／又は、コンピュータに結合及び／又は１つ以上のオンボード電源を充電するための有線式コネクタポートを含んでいてもよい。

本明細書及び添付の特許請求の範囲全体を通して、「通信経路」、「通信結合」内のような、及び、「通信可能に結合」等の変形内の用語「通信」は、情報を転送及び／又は交換するための何らかの工学的な配置を指すよう概して用いられる。例示の通信経路は、導電性経路（例えば、導電性ワイヤ、導電性トレース）、磁気経路（例えば、磁気媒体）、及び／又は光学経路（例えば、光ファイバ）を含むが、これらに限定されず、例示の通信結合は、電気結合、磁気結合、及び／又は光学的結合を含むが、これらに限定されない。

本明細書及び添付の特許請求の範囲全体を通して、不定動詞形を頻繁に使用する。例には、「ｔｏｄｅｔｅｃｔ（検出する）」、「ｔｏｐｒｏｖｉｄｅ（提供する）」、「ｔｏｔｒａｎｓｍｉｔ（送信する）」、「ｔｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ（通信する）」、「ｔｏｐｒｏｃｅｓｓ（処理する）」、「ｔｏｒｏｕｔｅ（ルーティングする）」等を含むが、これらに限定されない。特定の文脈が特に必要としない限り、かかる不定動詞形は、すなわち、「少なくとも検出する」、「少なくとも提供する」、「少なくとも送信する」等のオープンな、包含的な感覚で用いられる。

要約書で説明されるものを含む図示の実施形態の上記説明は、開示する精確な形態に対して網羅又は制限する意図は無い。特定の実施形態及び実施例は、実例となる目的のために本明細書中で説明され、種々の同等の修正は、当業者によって認識されるように、開示の精神及び適用範囲から逸脱すること無く行うことができる。様々な実施形態の本明細書中で提供する教示は、上記で概して説明した例示のウェアラブル電子デバイスに限らず、他のポータブル及び／又はウェアラブル電子デバイスに適用することができる。

例えば、前記の詳細な説明は、ブロック図、略図、及び実施例を用いることにより、デバイス及び／又はプロセスの様々な実施形態を説明してきた。かかるブロック図、略図、及び実施例が１つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、かかるブロック図、フロー図、及び実施例内の各機能及び／又は動作が、幅広いハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は、実質的にそれらの組み合わせによって、個々に、及び／又は、総体的に、実装できることは、当業者によって理解されるであろう。一実施形態において、本主題は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）により実装されてもよい。しかし、当業者は、本明細書中で開示した実施形態が、全体又は一部として、１つ以上のコンピュータによって実行される１つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１つ以上のコンピュータシステム上で動作する１つ以上のプログラムとして）、１つ以上のコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）によって実行される１つ以上のプログラムとして、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット、グラフィック処理ユニット）によって実行される１つ以上のプログラムとして、ファームウェアとして、又は実質的な何らかのそれらの組み合わせとして、標準の集積回路において同等に実装できること、及び、回路を設計すること及び／又はソフトウェア及び／又はファームウェアのためのコードを記述することは、本開示の教示を踏まえて、当業者の技能により良好に行われることを認識するであろう。

ロジックがソフトウェアとして実装され、メモリに格納される場合、ロジック又は情報は、何らかのプロセッサ関連システム又は方法によって、又は、それに関連して使用するために何らかのプロセッサ読取可能媒体に格納できる。本開示の文脈において、メモリは、コンピュータ及び／又はプロセッサプログラムを含むか、格納する電子的、磁気的、光学的、又は他の物理的デバイス又は手段であるプロセッサ読取可能媒体である。ロジック及び／又は情報は、コンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、又は、命令実行システム、装置、又はデバイスからの命令を取り出し、ロジック及び／又は情報に関連する命令を実行することができる他のシステム等の命令実行システム、装置、又はデバイスによって、又は、それに関連して使用するために、何らかのプロセッサ読取可能媒体において具現化できる。

本明細書の文脈において、「非一時的プロセッサ読取可能媒体」は、命令実行システム、装置、及び／又はデバイスによって、又は、それに関連して使用するために、ロジック及び／又は情報に関連するプログラムを格納できる何らかの構成要素であってもよい。プロセッサ読取可能媒体は、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外光、又は半導体システム、装置、又はデバイスであってもよいが、これらに限定されない。コンピュータ読取可能媒体のより詳細な実施例（限定的リスト）は以下を含む：ポータブルコンピュータディスケット（磁気、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、セキュアデジタル等）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリ）、ポータブルコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）、デジタルテープ、及び他の非一時的媒体。

上記で説明した様々な実施形態は、更なる実施形態を提供するために組み合わされてもよい。本明細書中の特定の教示及び定義と一致しない程度に対して、ＴｈａｌｍｉｃＬａｂｓＩｎｃ．が所有する、本明細書に引用し、及び／又は、出願データシートに挙げられた、以下を含むが、これらに限定されない米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、及び非特許文献：米国仮特許出願第６２／１６７，７６７号明細書；米国仮特許出願第６２／２７１，１３５号明細書；米国仮特許出願第６２／０１７，０８９号明細書；米国仮特許出願第６２／０５３，５９８号明細書；米国仮特許出願第６２／１１７，３１６号明細書；米国仮特許出願第６２／１３４，３４７号明細書（現在、米国非仮特許出願第１５／０７０，８８７号明細書）；米国仮特許出願第６２／１５６，７３６号明細書；米国仮特許出願第６２／２４２，８４４号明細書；米国特許出願公開ＵＳ２０１５−０３７８１６４Ａ１号明細書；米国特許出願公開ＵＳ２０１５−０３７８１６１Ａ１号明細書；米国特許出願公開ＵＳ２０１５−０３７８１６２Ａ１号明細書；米国非仮特許出願第１５／１４５，５７６号明細書；米国非仮特許出願第１５／１４５，６０９号明細書；米国非仮特許出願第１５／１４５，５８３号明細書；米国非仮特許出願第１５／０４６，２３４号明細書；米国非仮特許出願第１５／０４６，２５４号明細書；米国非仮特許出願第１５／０４６，２６９号明細書；米国仮特許出願第６２／２４５，７９２号明細書；米国仮特許出願第６２／２１４，６００号明細書；米国仮特許出願第６２／２６８，８９２号明細書；及び米国仮特許出願第６２／２８１，０４１号明細書は、その全てを引用して、本明細書に組み込む。実施形態の態様は、必要であれば、更なる実施形態を提供するために、種々の特許、出願、及び公報のシステム、回路、及び概念を採用するよう変更してもよい。

これら及び他の変更は、上記詳細な説明を踏まえて、実施形態に行うことができる。一般に、以下の特許請求の範囲において、使用する用語は、特許請求の範囲を明細書及び特許請求の範囲に開示する特定の実施形態に制限するものと解釈すべきではないが、かかる特許請求の範囲が権利を受ける均等物の完全な適用範囲と共にすべての可能な実施形態を含むものと解釈すべきである。従って、特許請求の範囲は、開示によって制限されない。

Claims

統合された視標追跡装置を有するレーザプロジェクタであって、
赤外光を出力する赤外レーザダイオード及び可視光を出力する少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含むレーザモジュールと、
前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、且つ、前記赤外光及び前記可視光の両方を制御可能に反射するよう、前記レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、
前記走査ミラーから反射された前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、且つ、前記赤外光及び前記可視光の両方をユーザの眼に向け直すよう位置調整される波長多重化ホログラフィック光学素子（「ＨＯＥ」）であって、前記可視光に反応し、前記赤外光に反応しない第１のホログラムと、前記赤外光に反応し、前記可視光に反応しない第２のホログラムとを含む波長多重化ＨＯＥと、
前記ユーザの前記眼から反射された赤外光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される赤外検出器と、を備える、
レーザプロジェクタ。
前記波長多重化ＨＯＥは、ホログラフィック材料の少なくとも２つの異なる層、前記第１のホログラムを含むホログラフィック材料の第１の層及び前記第２のホログラムを含むホログラフィック材料の第２の層を備える、請求項１に記載のレーザプロジェクタ。
前記波長多重化ＨＯＥは、前記第１のホログラム及び前記第２のホログラムの両方を含むホログラフィック材料の単一ボリュームを備える、請求項１に記載のレーザプロジェクタ。
前記レーザモジュールにおける前記少なくとも１つの可視光レーザダイオードは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び／又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含む、請求項１に記載のレーザプロジェクタ。
前記第１のホログラムは第１の屈折力を前記可視光に印加し、前記第２のホログラムは第２の屈折力を前記赤外光に印加し、前記第２の屈折力は前記第１の屈折力とは異なる、請求項１に記載のレーザプロジェクタ。
前記第１の屈折力は正の屈折力であり、前記第１の屈折力は前記第２の屈折力よりも大きい、請求項５に記載のレーザプロジェクタ。
前記第２の屈折力はゼロ以下である、請求項６に記載のレーザプロジェクタ。
更に、一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有する支持フレームを備え、前記レーザモジュール、前記走査ミラー、前記波長多重化ＨＯＥ、及び前記赤外検出器は全て前記支持フレームによって担持され、前記波長多重化ＨＯＥは、環境光に対して略透明であり、前記支持フレームが前記ユーザの頭部に装着される場合に、前記ユーザの少なくとも１つの眼の視野内に位置決めされる、請求項１に記載のレーザプロジェクタ。
ウェアラブルヘッドアップディスプレイ（「ＷＨＵＤ」）であって、
使用中、ユーザの頭部に装着される支持フレームと、
前記支持フレームによって担持されるレーザモジュールであって、赤外光を出力する赤外レーザダイオード及び可視光を出力する少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含むレーザモジュールと、
前記支持フレームによって担持され、且つ、前記レーザモジュールによって出力される前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、前記赤外光及び前記可視光の両方を制御可能に反射するよう、前記レーザモジュールの出力と位置調整される走査ミラーと、
前記支持フレームによって担持され、前記支持フレームが前記ユーザの前記頭部に装着される場合に、前記ユーザの少なくとも１つの眼の視野内部に位置決めされる波長多重化ＨＯＥであって、前記支持フレームが前記ユーザの頭部に装着される場合、前記走査ミラーから反射された前記赤外光及び前記可視光の両方を受け、且つ、前記赤外光及び前記可視光の両方を前記ユーザの前記少なくとも１つの眼に向け直すよう位置調整され、前記可視光に反応し、前記赤外光に反応しない第１のホログラムと、前記赤外光に反応し、前記可視光に反応しない第２のホログラムとを含み、そして、環境光に対して略透明である波長多重化ＨＯＥと、
前記支持フレームによって担持され、前記支持フレームが前記ユーザの前記頭部に装着される場合に、前記ユーザの前記少なくとも１つの眼から反射される赤外光の少なくとも一部を受けるよう位置調整される赤外検出器と、を備える、
ウェアラブルヘッドアップディスプレイ。
前記支持フレームは一対の眼鏡レンズの一般的形状及び外観を有する、請求項９に記載のＷＨＵＤ。
前記波長多重化ＨＯＥは、ホログラフィック材料の少なくとも２つの異なる層、前記第１のホログラムを含むホログラフィック材料の第１の層及び前記第２のホログラムを含むホログラフィック材料の第２の層を備える、請求項９に記載のＷＨＵＤ。
前記波長多重化ＨＯＥは、前記第１のホログラム及び前記第２のホログラムの両方を含むホログラフィック材料の単一ボリュームを備える、請求項９に記載のＷＨＵＤ。
前記レーザモジュールにおける前記少なくとも１つの可視光レーザダイオードは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオード、及び、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、及び／又は青色レーザダイオードの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの可視光レーザダイオードを含む、請求項９に記載のＷＨＵＤ。
前記第１のホログラムは第１の屈折力を前記可視光に印加し、前記第２のホログラムは第２の屈折力を前記赤外光に印加し、前記第２の屈折力は前記第１の屈折力とは異なる、請求項９に記載のＷＨＵＤ。
前記第１の屈折力は正の屈折力であり、前記第１の屈折力は前記第２の屈折力よりも大きい、請求項１４に記載のＷＨＵＤ。
前記第２の屈折力はゼロ以下である、請求項１５に記載のＷＨＵＤ。
画像をユーザの眼に投影し、且つ、前記ユーザの前記眼を追跡するようレーザプロジェクタを操作する方法であって、
前記レーザプロジェクタの少なくとも第１のレーザダイオードによって可視光を出力することであって、前記可視光は前記画像の少なくとも一部を表すことと、
前記レーザプロジェクタの赤外レーザダイオードによって赤外光を出力することと、
前記レーザプロジェクタの走査ミラーによって前記可視光及び前記赤外光の両方を制御可能に、且つ、反射して走査することと、
波長多重化ＨＯＥによって前記ユーザの前記眼に前記可視光及び前記赤外光の両方を向け直すことと、
赤外光検出器によって前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の少なくとも一部の反射を検出することと、
前記赤外光検出器によって検出された前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の少なくとも一部の反射に基づいて前記眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することと、を含む、
方法。
波長多重化ＨＯＥによって前記ユーザの前記眼に前記可視光及び前記赤外光の両方を向け直すことは、
前記波長多重化ＨＯＥの第１のホログラムによって第１の屈折力を前記可視光に印加することと、
前記波長多重化ＨＯＥの第２のホログラムによって第２の屈折力を前記赤外光に印加することであって、前記第２の屈折力は前記第１の屈折力とは異なることと、を含む、請求項１７に記載の方法。
前記波長多重化ＨＯＥの第１のホログラムによって第１の屈折力を前記可視光に印加することは、前記波長多重化ＨＯＥの前記第１のホログラムによって第１の正の屈折力を前記可視光に印加することを含み、前記波長多重化ＨＯＥの第２のホログラムによって第２の屈折力を前記赤外光に印加することは、前記波長多重化ＨＯＥの前記第２のホログラムによって前記第１の屈折力よりも小さい第２の屈折力を前記赤外光に印加することを含む、請求項１８に記載の方法。
前記波長多重化ＨＯＥの前記第２のホログラムによって前記第１の屈折力よりも小さい第２の屈折力を前記赤外光に印加することは、前記波長多重化ＨＯＥの前記第２のホログラムによってゼロ以下の第２の屈折力を前記赤外光に印加することを含む、請求項１９に記載の方法。
前記赤外光検出器によって検出された前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の前記反射に基づいて前記眼の少なくとも１つの特徴の位置を判断することは、プロセッサによって前記ユーザの前記眼からの前記赤外光の前記反射に基づいて前記眼の少なくとも１つの特徴の前記位置を判断することを含む、請求項１９に記載の方法。
前記レーザプロジェクタの少なくとも第１のレーザダイオードによって可視光を出力することは、
前記レーザプロジェクタの赤色レーザダイオードによって赤色光を出力すること、
前記レーザプロジェクタの緑色レーザダイオードによって緑色光を出力すること、及び／又は、
前記レーザプロジェクタの青色レーザダイオードによって青色光を出力すること、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の方法。