JP2022031270A - 光の異なる波長を導波管に入力するための反射切替デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2016年3月1日に出願され“MEMS Switching Device”と題された米国仮特許出願第62/302,090号の優先権の利益を主張するものであり、該米国仮特許出願の全体は、参照により本明細書中に援用される。
光を出力し、画像を形成するように構成される光学プロジェクタと、
該光を受信し、該光を装着者の眼の中に指向するための複数の導波管と、
導波管を該眼の正面に配置するように構成されるフレームと、
光を該複数の導波管内の異なる導波管の中に選択的に結合するように配置される複数の微小電気機械システム(MEMS)ミラーを備える切替デバイスと
を備える、ウェアラブル頭部搭載型ディスプレイシステム。
導波管と、
光学源からの第1の波長における光ビームを導波管の中に再指向するように構成される内部結合光学要素と、
微小電気機械システム(MEMS)ミラーと、
コントローラであって、MEMSミラーが、光ビームの光学経路内に配置され、光ビームを内部結合光学要素に向かって再指向するように、MEMSミラーを作動させるように構成される、コントローラと、
を備える、ディスプレイデバイス。
第2の導波管と、
第2の波長における第2の光ビームを光学源から第2の導波管の中に再指向する第2の内部結合光学要素と、
第2の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、コントローラは、第2のMEMSミラーが、第2の光ビームの光学経路内に配置され、第2の光ビームを第2の内部結合光学要素に向かって再指向するように、第2のMEMSミラーを作動させるように構成される、実施形態9に記載のディスプレイデバイス。
第3の導波管と、
第3の波長における第3の光ビームを光学源から第3の導波管の中に再指向する第3の内部結合光学要素と、
第3の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、コントローラは、第3のMEMSミラーが、第3の光ビームの光学経路内に配置され、第3の光ビームを第3の内部結合光学要素に向かって再指向するように、第3のMEMSミラーを作動させるように構成される、実施形態9-10のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
第1の深度平面と異なる第2の深度平面と関連付けられる第4の導波管と、
第4の導波管と関連付けられ、第1、第2、または第3の波長のうちの1つにおける光学源からの光を第4の導波管の中に再指向するように構成される第4の内部結合光学要素と、
第4の内部結合光学要素にわたって配置される第4の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、コントローラは、第4のMEMSミラーが、光学源から第4の内部結合光学要素に向かって光の光学経路内に配置されるように、第4のMEMSミラーを作動させるように構成される、実施形態9-12のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
第1の深度平面と関連付けられる第1の複数の導波管であって、該複数の導波管は、第1の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、第1の複数の導波管と、
第1の複数の導波管と関連付けられる第1の複数の内部結合光学要素であって、該複数の内部結合光学要素は、光学源からの光を複数の導波管の中に再指向するように構成される、第1の複数の内部結合光学要素と、
微小電気機械システム(MEMS)ミラーと、
コントローラであって、MEMSミラーが、光学源からの光の光学経路の内に配置され、該光を第1の複数の内部結合光学要素に向かって再指向するように、MEMSミラーを作動させるように構成される、コントローラと
を備える、ディスプレイデバイス。
第2の深度平面と関連付けられる第2の複数の導波管であって、該第2の複数の導波管は、第2の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、第2の複数の導波管と、
第2の複数の導波管と関連付けられる第2の複数の内部結合光学要素であって、該第2の複数の内部結合光学要素は、光学源からの光を第2の複数の導波管の中に再指向するように構成される、第2の複数の内部結合光学要素と、
第2の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、コントローラは、第2のMEMSミラーが、光学源からの光の光学経路内に配置され、該光を第2の複数の内部結合光学要素に向かって再指向するように、第2のMEMSミラーを作動させるように構成される、実施形態15に記載のディスプレイデバイス。
光を出力し、画像を形成するように構成される光学プロジェクタと、
該光を受信し、該光を装着者の眼の中に指向するための複数の導波管と、
導波管を該眼の正面に配置するように構成されるフレームと、
光を該複数の導波管内の異なる導波管の中に選択的に結合するように配置される複数の切替可能な反射要素を備える切替デバイスであって、複数の切替可能な反射要素は、出力光が反射されない第1の状態と、出力光が複数の導波管に向かって反射される第2の状態との間で切り替えるように構成される、切替デバイスと
を備える、ウェアラブル頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目1)
眼を有する装着者によって使用されるように構成されるウェアラブル頭部搭載型ディスプレイシステムであって、上記ウェアラブル頭部搭載型ディスプレイシステムは、
光を出力し、画像を形成するように構成される光学プロジェクタと、
上記光を受信し、上記光を上記装着者の眼の中に指向するための複数の導波管と、
上記導波管を上記眼の正面に配置するように構成されるフレームと、
光を上記複数の導波管内の異なる導波管の中に選択的に結合するように配置される複数の微小電気機械システム(MEMS)ミラーを備える切替デバイスと
を備える、ウェアラブル頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目2)
上記光学プロジェクタは、異なる色の光を選択的に出力する、項目1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目3)
上記MEMSミラーに対して配置された複数の内部結合光学要素をさらに備え、上記複数の内部結合光学要素は、上記光が全内部反射によって上記導波管に沿って伝搬するように、上記MEMSミラーから反射された上記プロジェクタからの光を受信し、内部結合光学要素によって受信された光を内部結合光学要素と関連付けられた上記導波管のうちの1つの中に結合する、項目1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目4)
上記複数の導波管と関連付けられた複数の外部結合光学要素をさらに備え、上記複数の外部結合光学要素は、上記複数の導波管からの光を上記複数の導波管から再指向するように構成される、項目3に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目5)
上記複数のMEMSミラーの数は、上記複数の導波管の数と等しい、項目1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目6)
上記複数のMEMSミラーの数は、上記複数の導波管の数未満である、項目1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目7)
上記複数のMEMSミラーは、約30度~約60度の値を有する角度θだけ、上記複数の導波管の表面と平行な表面の平面から反転されるように構成される、項目1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目8)
上記複数のMEMSミラーは、出力光の光経路の内外に摺動するように構成される、項目1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目9)
ディスプレイデバイスであって、
導波管と、
光学源からの第1の波長における光ビームを上記導波管の中に再指向するように構成される内部結合光学要素と、
微小電気機械システム(MEMS)ミラーと、
コントローラであって、上記MEMSミラーが、上記光ビームの光学経路内に配置され、上記光ビームを上記内部結合光学要素に向かって再指向するように、上記MEMSミラーを作動させるように構成される、コントローラと
を備える、ディスプレイデバイス。
(項目10)
第2の導波管と、
第2の波長における第2の光ビームを上記光学源から上記第2の導波管の中に再指向する第2の内部結合光学要素と、
第2の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、上記コントローラは、上記第2のMEMSミラーが、上記第2の光ビームの光学経路内に配置され、上記第2の光ビームを上記第2の内部結合光学要素に向かって再指向するように、上記第2のMEMSミラーを作動させるように構成される、項目9に記載のディスプレイデバイス。
(項目11)
第3の導波管と、
第3の波長における第3の光ビームを上記光学源から上記第3の導波管の中に再指向する第3の内部結合光学要素と、
第3の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、上記コントローラは、上記第3のMEMSミラーが、上記第3の光ビームの光学経路内に配置され、上記第3の光ビームを上記第3の内部結合光学要素に向かって再指向するように、上記第3のMEMSミラーを作動させるように構成される、項目10に記載のディスプレイデバイス。
(項目12)
上記第1の導波管、上記第2の導波管、および上記第3の導波管は、第1の深度平面と関連付けられ、上記第1、第2、および第3の導波管からの光は、上記第1の深度平面から生じるように現れる画像を生成するように構成される、項目11に記載のディスプレイデバイス。
(項目13)
上記第1の深度平面と異なる第2の深度平面と関連付けられる第4の導波管と、
上記第4の導波管と関連付けられ、上記第1、第2、または第3の波長のうちの1つにおける上記光学源からの光を上記第4の導波管の中に再指向するように構成される第4の内部結合光学要素と、
上記第4の内部結合光学要素にわたって配置される第4の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと、
をさらに備え、上記コントローラは、上記第4のMEMSミラーが、上記光学源から上記第4の内部結合光学要素に向かって上記光の光学経路内に配置されるように、上記第4のMEMSミラーを作動させるように構成される、項目12に記載のディスプレイデバイス。
(項目14)
上記第1の導波管、上記第2の導波管、および上記第3の導波管は、上記第1の導波管、上記第2の導波管、および上記第3の導波管から光を出力するように構成される外部結合光学要素を備える、項目12に記載のディスプレイデバイス。
(項目15)
ディスプレイデバイスであって、
第1の深度平面と関連付けられる第1の複数の導波管であって、上記複数の導波管は、上記第1の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、第1の複数の導波管と、
上記第1の複数の導波管と関連付けられる第1の複数の内部結合光学要素であって、上記複数の内部結合光学要素は、上記光学源からの光を上記複数の導波管の中に再指向するように構成される、第1の複数の内部結合光学要素と、
微小電気機械システム(MEMS)ミラーと、
コントローラであって、上記MEMSミラーが、上記光学源からの光の光学経路の内に配置され、上記光を上記第1の複数の内部結合光学要素に向かって再指向するように、上記MEMSミラーを作動させるように構成される、コントローラと
を備える、ディスプレイデバイス。
(項目16)
第2の深度平面と関連付けられる第2の複数の導波管であって、上記第2の複数の導波管は、上記第2の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、第2の複数の導波管と、
上記第2の複数の導波管と関連付けられる第2の複数の内部結合光学要素であって、上記第2の複数の内部結合光学要素は、上記光学源からの光を上記第2の複数の導波管の中に再指向するように構成される、第2の複数の内部結合光学要素と、
第2の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、上記コントローラは、上記第2のMEMSミラーが、上記光学源からの光の光学経路内に配置され、上記光を上記第2の複数の内部結合光学要素に向かって再指向するように、上記第2のMEMSミラーを作動させるように構成される、項目15に記載のディスプレイデバイス。
VRおよびAR体験は、複数の深度平面に対応する画像が視認者に提供されるディスプレイを有する、ディスプレイシステムによって提供されることができる。画像は、深度平面毎に異なり得(例えば、場面またはオブジェクトの若干異なる提示を提供する)、視認者の眼によって別個に集束され、それによって、異なる深度平面上に位置する場面のための異なる画像特徴に焦点を合わせるために要求される、眼の遠近調節に基づいて、および/または焦点から外れている異なる深度平面上の異なる画像特徴の観察に基づいて、ユーザに深度キューを提供することに役立ち得る。本明細書に議論されるように、そのような深度キューは、深度の真実味のある知覚を提供する。
Claims (15)
- 眼を有する装着者によって使用されるように構成されたウェアラブル頭部搭載型ディスプレイシステムであって、前記ウェアラブル頭部搭載型ディスプレイシステムは、
光を出力し、画像を形成するように構成された光学プロジェクタと、
前記光を受信し、前記光を前記装着者の眼の中に指向するための複数の平面導波管と、
前記複数の平面導波管を前記眼の正面に配置するように構成されたフレームと、
光を前記複数の平面導波管内の異なる導波管の中に選択的に結合するように配置される切替デバイスと
を備える、頭部搭載型ディスプレイシステム。 - 前記光学プロジェクタは、異なる色の光を選択的に出力する、請求項1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
- 前記切替デバイスに対して配置された複数の内部結合光学要素をさらに備え、前記複数の内部結合光学要素は、前記光が全内部反射によって前記内部結合光学要素と関連付けられた前記複数の平面導波管のうちの1つの導波管に沿って伝搬するように、前記切替デバイスから反射された変調された光を受信し、前記内部結合光学要素によって受信された前記変調された光を前記1つの導波管の中に結合する、請求項1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
- 前記複数の平面導波管と関連付けられた複数の外部結合光学要素をさらに備え、前記複数の外部結合光学要素は、前記複数の平面導波管からの光を前記複数の平面導波管から再指向するように構成される、請求項3に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
- 前記切替デバイスは、複数の微小電気機械システム(MEMS)ミラーを備え、前記複数のMEMSミラーの数は、前記複数の平面導波管の数と等しい、請求項1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
- 前記切替デバイスは、複数の微小電気機械システム(MEMS)ミラーを備え、前記複数のMEMSミラーの数は、前記複数の平面導波管の数未満である、請求項1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
- 前記切替デバイスは、複数の微小電気機械システム(MEMS)ミラーを備え、前記複数のMEMSミラーは、約30度~約60度の値を有する角度θだけ、前記複数の平面導波管の表面と平行な表面の平面から反転されるように構成される、請求項1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
- 前記切替デバイスは、複数の微小電気機械システム(MEMS)ミラーを備え、前記複数のMEMSミラーは、出力光の光経路の内外に摺動するように構成される、請求項1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
- ディスプレイデバイスであって、
第1の平面導波管と、
光学源からの第1の波長における光ビームを前記第1の平面導波管の中に再指向するように構成された第1の内部結合光学要素と、
第1の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記第1のMEMSミラーが、前記光ビームの光学経路内に配置され、かつ、前記光ビームを前記第1の内部結合光学要素に向かって再指向するように、前記第1のMEMSミラーを作動させるように構成される、コントローラと、
第2の平面導波管と、
第2の波長における第2の光ビームを前記光学源から前記第2の平面導波管の中に再指向するように構成された第2の内部結合光学要素と、
第2の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
を備え、
前記コントローラは、前記第2のMEMSミラーが、前記第2の光ビームの光学経路内に配置され、かつ、前記第2の光ビームを前記第2の内部結合光学要素に向かって再指向するように、前記第2のMEMSミラーを作動させるように構成される、ディスプレイデバイス。 - 第3の平面導波管と、
第3の波長における第3の光を前記光学源から前記第3の平面導波管の中に再指向するように構成された第3の内部結合光学要素と、
第3の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、
前記コントローラは、前記第3のMEMSミラーが、前記第3の光ビームの光学経路内に配置され、かつ、前記第3の光ビームを前記第3の内部結合光学要素に向かって再指向するように、前記第3のMEMSミラーを作動させるように構成される、請求項9に記載のディスプレイデバイス。 - 前記第1の平面導波管、前記第2の平面導波管、および前記第3の平面導波管は、第1の深度平面と関連付けられ、前記第1、第2、および第3の平面導波管からの光は、前記第1の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、請求項10に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の深度平面と異なる第2の深度平面と関連付けられた第4の平面導波管と、
前記第4の平面導波管と関連付けられ、前記第1、第2、または第3の波長のうちの1つにおける前記光学源からの光を前記第4の平面導波管の中に再指向するように構成された第4の内部結合光学要素と、
第4の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、
前記コントローラは、前記第4のMEMSミラーが、前記光学源から前記第4の内部結合光学要素に向かう前記光の光学経路内に配置されるように、前記第4のMEMSミラーを作動させるように構成される、請求項11に記載のディスプレイデバイス。 - 前記第1の平面導波管、前記第2の平面導波管、および前記第3の平面導波管は、前記第1の平面導波管、前記第2の平面導波管、および前記第3の平面導波管から光を出力するように構成された外部結合光学要素を備える、請求項10に記載のディスプレイデバイス。
- ディスプレイデバイスであって、
第1の深度平面と関連付けられた第1の複数の平面導波管であって、前記第1の複数の平面導波管は、前記第1の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、第1の複数の平面導波管と、
前記第1の複数の平面導波管と関連付けられた第1の複数の内部結合光学要素であって、前記複数の内部結合光学要素は、光源からの光を前記第1の複数の平面導波管の中に再指向するように構成される、第1の複数の内部結合光学要素と、
微小電気機械システム(MEMS)ミラーと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記MEMSミラーが、前記光源からの光の光学経路の内に配置され、かつ、前記光を前記第1の複数の内部結合光学要素に向かって再指向するように、前記MEMSミラーを作動させるように構成される、コントローラと
を備える、ディスプレイデバイス。 - 第2の深度平面と関連付けられた第2の複数の平面導波管であって、前記第2の複数の平面導波管は、前記第2の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、第2の複数の平面導波管と、
前記第2の複数の平面導波管と関連付けられた第2の複数の内部結合光学要素であって、前記第2の複数の内部結合光学要素は、前記光源からの前記光を前記第2の複数の平面導波管の中に再指向するように構成される、第2の複数の内部結合光学要素と、
第2の微小電気機械システム(MEMS)ミラーと
をさらに備え、
前記コントローラは、前記第2のMEMSミラーが、前記光源からの光の光学経路内に配置され、かつ、前記光を前記第2の複数の内部結合光学要素に向かって再指向するように、前記第2のMEMSミラーを作動させるように構成される、請求項14に記載のディスプレイデバイス。
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