JP2022502701A - 屈折力を有する回折光学要素 - Google Patents

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Abstract

頭部搭載型ディスプレイシステムは、カメラと、少なくとも１つの導波管と、光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、少なくとも１つの外部結合要素とを含むことができる。少なくとも１つの外部結合要素は、該導波管内で誘導される光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成されることができる。少なくとも１つの結合要素は、屈折力を有する、回折光学要素を備えてもよい。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）下、それぞれ、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、２０１８年９月２６日に出願され、「ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＯＰＴＩＣＡＬ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ」と題された、米国仮出願第６２／７３７，０４２号の優先権の利益を主張する。
本開示は、拡張現実結像および可視化システムを含む、光学デバイスに関する。
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、デジタル的に再現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、ユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「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、すなわち、「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。複合現実、すなわち、「ＭＲ」シナリオは、一種のＡＲシナリオであって、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオは、実世界内のオブジェクトによって遮断されて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚される、ＡＲ画像コンテンツを含んでもよい。
図１を参照すると、拡張現実場面１０が、描写されている。ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、コンクリートプラットフォーム３０を特徴とする、実世界公園状設定２０が見える。ユーザはまた、実世界プラットフォーム３０上に立っているロボット像４０と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ５０等の「仮想コンテンツ」とが「見える」と知覚する。これらの要素５０、４０は、実世界内には存在しないという点で、「仮想」である。ヒトの視知覚系は、複雑であって、他の仮想または実世界画像要素の中で仮想画像要素の快適で、自然な感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術を生産することは、困難である。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲまたはＶＲ技術に関連する種々の課題に対処する。
偏光ビームスプリッタが、ディスプレイシステムにおいて、偏光を光変調器に指向し、次いで、本光を視認者に指向するために使用されてもよい。概して、ディスプレイシステムのサイズを低減させることの継続的需要が存在し、その結果、偏光ビームスプリッタを利用する構成部分を含む、ディスプレイシステムの構成部分のサイズを低減させる需要もまた存在する。
本明細書に説明される種々の実装は、照明および／または画像投影を眼に提供するように構成される、ディスプレイシステムを含む。加えて、または代替として、ディスプレイシステムは、眼および／または環境を結像することができる。
いくつかの実施形態では、頭部搭載型ディスプレイシステムは、光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される。頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームを含むことができる。ディスプレイシステムはまた、画像をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成される、画像プロジェクタを含むことができる。ディスプレイシステムは、カメラと、少なくとも１つの導波管と、光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、少なくとも１つの外部結合要素とを含むことができる。少なくとも１つの外部結合要素は、該導波管内で誘導される光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成されることができる。カメラは、画像が、該カメラによって捕捉され得るように、結合要素を介して、導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、光の少なくとも一部を受け取るために、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置されることができる。
図１は、ＡＲデバイスを通した拡張現実（ＡＲ）のユーザのビューを図示する。
図２は、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を図示する。
図３は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。
図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。
図５Ａ−５Ｃは、曲率半径と焦点半径との間の関係を図示する。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。
図７は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。
図８は、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度平面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。
図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、スタックされた導波管のセットの実施例の断面側面図を図示する。本明細書で議論されるように、導波管のスタックは、接眼レンズを備えてもよい。
図９Ｂは、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図を図示する。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。
図１０は、接眼レンズと、画像プロジェクタと、眼を照明するための光源と、眼の画像を捕捉するためのカメラとを備える、例示的結像システムの断面側面図を図式的に図示する。
図１１Ａは、眼を照明するための光源および画像を眼内に投入するための画像プロジェクタの両方が、光を接眼レンズの導波管上の内部結合光学要素に向かって放出する様子を図式的に図示する。
図１１Ｂは、光源および画像プロジェクタから投影された光が、導波管の中に結合される様子を図式的に図示する。
図１１Ｃは、内部結合された光が、全内部反射によって導波管を通して伝搬し得る様子を図式的に図示する。
図１１Ｄは、光源および画像プロジェクタからの光が、接眼レンズから外に結合される様子を図式的に図示する。
図１１Ｅは、少なくとも結合光学要素の全次元に沿って（例えば、ｘ−方向に沿って）内部結合された光を伝搬するように構成される、導波管および結合光学要素を図式的に図示する。眼に入射する光は、拡張源から示される（例えば、結像光は、網膜の領域を捕捉するであろう）。
図１２Ａは、眼から出射し、接眼レンズ上に入射する、網膜から反射された光を図式的に示す、断面図である。
図１２Ｂは、接眼レンズの導波管の中に結合される、例示的光を図式的に図示する。
図１２Ｃは、眼からのコリメートされ、内部結合された光が、導波管を通して、結像デバイスに向かって伝搬する様子を図式的に図示する。
図１２Ｄは、眼からの内部結合された光が、１つ以上の外部結合光学要素に伝搬する様子を図式的に示す。
図１２Ｅは、眼の画像（例えば、網膜）がカメラによって捕捉され得るように、眼からの光が、外部結合光学要素によって導波管から外に結合され、カメラに指向される様子を図式的に図示する。
図１３Ａは、結像システムが、眼、例えば、網膜の種々の部分を結像し得る様子を図式的に図示し、これは、眼の配向が決定され、眼位置が追跡されることを可能にすることができる。
図１３Ｂは、眼を種々の異なる方向に指向させるために使用される、順次表示される固定標的のパターンを図示し、その間、網膜は、結像される。結果として生じる画像は、網膜の同じではない部分に対応する。例えば、眼が、種々の方向に指向され、ディスプレイ上の異なるように位置する固定標的を視認すると、カメラによって捕捉された画像は、網膜の異なる部分を含む。これらの画像は、組み立てられ、網膜のより大きいマップまたは合成画像を形成することができる。
図１４Ａは、接眼レンズと、接眼レンズの前方の環境からの光を収集するためのカメラとを備える、結像システムの断面図を図式的に図示する。環境からの光は、環境内の１つ以上の物理的オブジェクトから反射または放出されるように示される。接眼レンズの正面の環境内のオブジェクトからの光の収集は、環境の画像が捕捉されることを可能にすることができる。
図１４Ｂは、環境からの光が、結合光学要素によって接眼レンズの導波管の中に結合される様子を図式的に図示する。
図１４Ｃは、接眼レンズの前方の屈折光学要素（例えば、広角レンズ等のレンズ）等の屈折力型光学要素を使用して環境からの光を収集するための、結像システムを図式的に図示する。
図１５Ａは、光を照明源から受け取り、光を接眼レンズ内の導波管の中に結合するための偏光選択的内部結合光学要素を備える、例示的結像システムを図式的に図示する。接眼レンズはさらに、光を導波管から外に結合するための偏光選択的光結合要素を含む。偏光器が、照明源からの光を偏光させるために使用されてもよく、半波リターダが、偏光選択的内部結合光学要素によって導波管の中に方向転換されるように、線形偏光の配向を回転させるために使用されてもよい。
図１５Ｂは、眼からの（例えば、照明源からの赤外線光で照明された網膜からの）光が、導波管の中に戻るように結合され、画像捕捉のためのカメラに指向される様子を図式的に図示する。
図１６は、眼の前部部分（例えば、角膜）を結像するために構成される、結像システムを図式的に図示する。結像システムは、上記に説明されるような接眼レンズを備える。結像システムはさらに、光学結合要素を介して導波管の中に結合し、画像捕捉のためのカメラに伝搬させるために、眼の前部部分から収集された光をコリメートするための正のレンズを含む。本システムはさらに、正のレンズによって導入される正の屈折力をオフセットし、そうでなければ正のレンズによって生じるであろう、接眼レンズの正面の環境の画像の反転を防止するための負のレンズを備える。
図１７は、眼の前部部分（例えば、角膜）を結像するために構成される、別の例示的結像システムを図式的に図示する。結像システムは、光学結合要素を介して導波管の中に結合し、画像捕捉のためのカメラに伝搬させるために、眼の前部部分からの光をコリメートする、湾曲波長選択的反射体を備える。波長選択的反射体は、眼から反射された赤外線光のために、反射的に動作し、ユーザの正面の環境からの可視光のために、透過的に動作し得る。
図１８は、同様に、光学結合要素を介して導波管の中に結合し、画像捕捉のためのカメラに伝搬させるために、眼の前部部分からの光をコリメートする、湾曲波長選択的反射体を含む、例示的結像システムを図式的に図示する。偏光選択性が、眼から反射された光の経路を制御することを補助するために採用されてもよい。眼の照明は、図１８に示されるように、導波管と眼との間の複数の光源の代わりに、導波管を介して提供される。
図１９は、雑音を取り去るためのプロシージャを補助するためのシャッタを含む、結像システムを図式的に図示する。
図２０Ａ−２０Ｅは、湾曲波長選択的反射体と併せて波長変調を使用して雑音を取り去るための、代替プロシージャを図式的に図示する。 図２０Ａ−２０Ｅは、湾曲波長選択的反射体と併せて波長変調を使用して雑音を取り去るための、代替プロシージャを図式的に図示する。 図２０Ａ−２０Ｅは、湾曲波長選択的反射体と併せて波長変調を使用して雑音を取り去るための、代替プロシージャを図式的に図示する。 図２０Ａ−２０Ｅは、湾曲波長選択的反射体と併せて波長変調を使用して雑音を取り去るための、代替プロシージャを図式的に図示する。 図２０Ａ−２０Ｅは、湾曲波長選択的反射体と併せて波長変調を使用して雑音を取り去るための、代替プロシージャを図式的に図示する。
図２１は、ユーザの眼またはユーザの正面の環境の画像データを受信しながら、同時に、光をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをそこに提供するために使用され得る、例示的接眼レンズを示す。
図２２は、複数の均一キラル構造を有する、コレステリック液晶回折格子（ＣＬＣＧ）の実施例の断面側面図を図示する。
図２３は、コレステリック液晶（ＣＬＣ）軸外ミラーを使用して装着者の眼を結像するように構成される、前向きに向いたカメラを備える、結像システムの実施例を図示する。
図２４は、同時に、光をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをそこに提供しながら、ユーザの眼またはユーザの正面の環境の画像データを受信するために使用され得る、別の例示的接眼レンズを示す。本実施例では、ユーザまたはユーザの正面の環境から光を受け取るように構成される、結合光学要素は、画像コンテンツ外部結合光学要素（例えば、射出瞳エクスパンダ）から側方に変位される。
図２５は、図２４に示されるものに類似する、別の例示的接眼レンズを示しているが、ユーザまたはユーザの正面の環境から光を受け取るように構成される、結合光学要素は、画像コンテンツ外部結合光学要素（例えば、射出瞳エクスパンダ）から側方に離間されていない。
図２６は、その中で誘導されるために、ユーザの眼または環境から受け取られた光を導波管の中に結合するように構成される、第１および第２の結合光学要素と、導波管内で誘導される光を該導波管から外に１つ以上のカメラへと結合するように構成される、第１および第２の外部結合光学要素とを含む、例示的接眼レンズを示す。
図２７は、図２６に示される、導波管、集光光学要素、および外部結合光学要素を通した断面であって、外部結合光学要素のうちの１つとカメラとの間の光学経路内の偏光器を示す。偏光器は、網膜の画像を取得するとき、角膜を形成する望ましくない閃光反射を除去するために使用されてもよい。
図面は、例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。
ここで、同様の参照番号が、全体を通して同様の部分を指す、図を参照する。
図２は、ウェアラブルディスプレイシステム６０の実施例を図示する。ディスプレイシステム６０は、ディスプレイ７０と、そのディスプレイ７０の機能をサポートするための種々の機械的および電子モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０は、フレーム８０に結合されてもよく、これは、ディスプレイシステムユーザまたは視認者９０によって装着可能であって、ディスプレイ７０をユーザ９０の眼の正面に位置付けるように構成される。ディスプレイ７０は、いくつかの実施形態におけるアイウェアと見なされてもよい。いくつかの実施形態では、スピーカ１００が、フレーム８０に結合され、ユーザ９０の外耳道に隣接して位置付けられるように構成される（いくつかの実施形態では、示されない別のスピーカが、随意に、ユーザの他方の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／成形可能音制御を提供してもよい）。ディスプレイシステムはまた、１つ以上のマイクロホン１１０または他のデバイスを含み、音を検出してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンは、ユーザが、入力またはコマンドをシステム６０に提供することを可能にするように構成され（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）、および／または他の人物（例えば、類似ディスプレイシステムの他のユーザ）とのオーディオ通信を可能にしてもよい。マイクロホンはさらに、周辺センサとして構成され、オーディオデータ（例えば、ユーザおよび／または環境からの音）を収集してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムもまた、周辺センサ１２０ａを含んでもよく、これは、フレーム８０と別個であって、ユーザ９０の身体（例えば、ユーザ９０の頭部、胴体、四肢等上）に取り付けられてもよい。周辺センサ１２０ａは、いくつかの実施形態では、ユーザ９０の生理学的状態を特徴付けるデータを取得するように構成されてもよい。例えば、センサ１２０ａは、電極であってもよい。
図２を継続して参照すると、ディスプレイ７０は、有線導線または無線コネクティビティ等の通信リンク１３０によって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合され、これは、フレーム８０に固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホンに内蔵される、または別様にユーザ９０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において）等、種々の構成において搭載されてもよい。同様に、センサ１２０ａは、通信リンク１２０ｂ、例えば、有線導線または無線コネクティビティによって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、ハードウェアプロセッサおよび不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリを備えてもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用され得る。データは、ａ）画像捕捉デバイス（カメラ等）、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ（例えば、フレーム８０に動作可能に結合される、または別様にユーザ９０に取り付けられ得る）から捕捉されるデータ、および／またはｂ）可能性として、処理または読出後にディスプレイ７０への通過のための遠隔処理モジュール１５０および／または遠隔データリポジトリ１６０（仮想コンテンツに関連するデータを含む）を使用して取得および／または処理されるデータを含む。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０に対するリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンクを介して等、通信リンク１７０、１８０によって、遠隔処理モジュール１５０および遠隔データリポジトリ１６０に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、画像捕捉デバイス、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープのうちの１つ以上のものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つ以上のものは、フレーム８０に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール１４０と通信する、独立構造であってもよい。
図２を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール１５０は、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つ以上のプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、デジタルデータ記憶設備を備えてもよく、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、１つ以上の遠隔サーバを含んでもよく、これは、情報、例えば、拡張現実コンテンツをローカル処理およびデータモジュール１４０および／または遠隔処理モジュール１５０に生成するための情報を提供する。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての算出が、ローカル処理およびデータモジュールにおいて実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的な使用を可能にする。
ここで図３を参照すると、「３次元」または「３−Ｄ」としての画像の知覚は、視認者の各眼への画像の若干異なる提示を提供することによって達成され得る。図３は、ユーザに関する３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。眼２１０、２２０毎に１つの２つの明確に異なる画像１９０、２００が、ユーザに出力される。画像１９０、２００は、視認者の視線と平行な光学軸またはｚ−軸に沿って距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０は、単一の遠近調節された状態をとることによって、画像上に合焦し得る。そのような３−Ｄディスプレイシステムは、ヒト視覚系に依拠し、画像１９０、２００を組み合わせ、組み合わせられた画像の深度および／または尺度の知覚を提供する。
しかしながら、ヒト視覚系は、より複雑であって、深度の現実的知覚を提供することは、より困難であることを理解されたい。例えば、従来の「３−Ｄ」ディスプレイシステムの多くの視認者は、そのようなシステムが不快であることを見出す、または深度の感覚を全く知覚しない場合がある。理論によって限定されるわけではないが、オブジェクトの視認者は、輻輳・開散運動（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）と遠近調節（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）の組み合わせに起因して、オブジェクトを「３次元」として知覚し得ると考えられる。相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動（すなわち、瞳孔が、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するための相互に向かった、またはそこから離れる、眼の回転）は、眼の水晶体および瞳孔の集束（または「遠近調節」）と密接に関連付けられる。正常条件下、眼の水晶体の焦点を変化させる、または眼を遠近調節し、１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに焦点を変化させることは、「遠近調節−輻輳・開散運動反射」および散瞳または縮瞳として知られる関係下、同一距離までの輻輳・開散運動における整合変化を自動的に生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動の変化は、正常条件下、水晶体形状および瞳孔サイズの遠近調節の合致する変化を誘起するであろう。本明細書に記載されるように、多くの立体視または「３−Ｄ」ディスプレイシステムは、３次元視点がヒト視覚系によって知覚されるように、各眼への若干異なる提示（したがって、若干異なる画像）を使用して、場面を表示する。しかしながら、そのようなシステムは、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供するが、眼が全画像情報を単一の遠近調節された状態において視認すると、「遠近調節−輻輳・開散運動反射」に対抗して機能するため、多くの視認者にとって不快である。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な合致を提供するディスプレイシステムが、３次元画像のより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し得る。
図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。図４を参照すると、ｚ−軸上の眼２１０、２２０からの種々の距離におけるオブジェクトは、それらのオブジェクトが合焦するように、眼２１０、２２０によって遠近調節される。眼２１０、２２０は、特定の遠近調節された状態をとり、オブジェクトをｚ−軸に沿った異なる距離に合焦させる。その結果、特定の遠近調節された状態は、特定の深度平面におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部が、眼がその深度平面に対して遠近調節された状態にあるときに合焦するように、関連付けられた焦点距離を有する、深度平面２４０のうちの特定の１つと関連付けられると言え得る。いくつかの実施形態では、３次元画像が、眼２１０、２２０毎に画像の異なる提示を提供することによって、また、深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって、シミュレートされてもよい。例証を明確にするために、別個であるものとして示されるが、眼２１０、２２０の視野は、例えば、ｚ−軸に沿った距離が増加するにつれて、重複し得ることを理解されたい。加えて、例証を容易にするために、平坦であるものとして示されるが、深度平面の輪郭は、深度平面内の全ての特徴が特定の遠近調節された状態における眼と合焦するように、物理的空間内で湾曲され得ることを理解されたい。
オブジェクトと眼２１０または２２０との間の距離はまた、その眼によって視認されるようなそのオブジェクトからの光の発散の量を変化させ得る。図５Ａ−５Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼２１０との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図５Ａ−５Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散する。距離が増加するにつれて、光線は、よりコリメートされる。換言すると、点（オブジェクトまたはオブジェクトの一部）によって生成されるライトフィールドは、点がユーザの眼から離れている距離の関数である、球状波面曲率を有すると言え得る。曲率は、オブジェクトと眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。その結果、異なる深度平面では、光線の発散度もまた、異なり、発散度は、深度平面と視認者の眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図５Ａ−５Ｃおよび本明細書の種々の他の図に図示されるが、眼２１０に関する議論は、視認者の両眼２１０および２２０に適用され得ることを理解されたい。
理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼は、典型的には、有限数の深度平面を解釈し、深度知覚を提供することができると考えられる。その結果、知覚された深度の高度に真実味のあるシミュレーションが、眼にこれらの限定数の深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって達成され得る。異なる提示は、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合焦させるために要求される眼の遠近調節に基づいて、および／または焦点がず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ててもよい。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ディスプレイシステム２５０は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を使用して３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ２６０を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、図２のシステム６０であって、図６は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、導波管アセンブリ２６０は、図２のディスプレイ７０の一部であってもよい。ディスプレイシステム２５０は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされてもよいことを理解されたい。加えて、導波管アセンブリ２６０はまた、接眼レンズとも称され得る。
図６を継続して参照すると、導波管アセンブリ２６０はまた、複数の特徴３２０、３３０、３４０、３５０を導波管の間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、１つ以上のレンズであってもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０および／または複数のレンズ３２０、３３０、３４０、３５０は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて、画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度平面と関連付けられてもよく、その深度平面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、導波管のための光源として機能してもよく、画像情報を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するために利用されてもよく、それぞれ、本明細書に説明されるように、眼２１０に向かって出力するために、各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成されてもよい。光は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００の出力表面４１０、４２０、４３０、４４０、４５０から出射し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の対応する入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００の中に投入される。いくつかの実施形態では、入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００はそれぞれ、対応する導波管の縁であってもよい、または対応する導波管の主要表面の一部（すなわち、世界５１０または視認者の眼２１０に直接面する導波管表面のうちの１つ）であってもよい。いくつかの実施形態では、光の単一ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、特定の導波管と関連付けられた深度平面に対応する特定の角度（および発散量）において眼２１０に向かって指向される、クローン化されるコリメートされたビームの全体場を出力してもよい。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの単一の１つは、複数（例えば、３つ）の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。
いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００はそれぞれ、対応する導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への投入のための画像情報をそれぞれ生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、例えば、１つ以上の光学導管（光ファイバケーブル等）を介して、画像情報を画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００によって提供される画像情報は、異なる波長または色（例えば、本明細書に議論されるように、異なる原色）の光を含んでもよいことを理解されたい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光は、光プロジェクタシステム５２０によって提供され、これは、光モジュール５４０を備え、これは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光エミッタを含んでもよい。光モジュール５４０からの光は、ビームスプリッタ５５０を介して、光変調器５３０、例えば、空間光変調器によって指向および修正されてもよい。光変調器５３０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光の知覚される強度を変化させるように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含み、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、図式的に図示され、いくつかの実施形態では、これらの画像投入デバイスは、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の関連付けられたものの中に出力するように構成される、共通投影システム内の異なる光経路および場所を表し得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、光を種々のパターン（例えば、ラスタ走査、螺旋走査、リサジューパターン等）で１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に、最終的には、視認者の眼２１０に投影するように構成される、１つ以上の走査ファイバを備える、走査ファイバディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、光を１つまたは複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するように構成される、単一走査ファイバまたは走査ファイバの束を図式的に表し得る。いくつかの他の実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、複数の走査ファイバまたは走査ファイバの複数の束を図式的に表し得、それぞれ、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの関連付けられた１つの中に投入するように構成される。１つ以上の光ファイバは、光を光モジュール５４０から１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０に透過するように構成されてもよいことを理解されたい。１つ以上の介在光学構造が、走査ファイバまたは複数のファイバと、１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０との間に提供され、例えば、走査ファイバから出射する光を１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に再指向してもよいことを理解されたい。
コントローラ５６０は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００、光源５４０、および光モジュール５３０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ２６０のうちの１つ以上のものの動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ５６０は、ローカルデータ処理モジュール１４０の一部である。コントローラ５６０は、例えば、本明細書に開示される種々のスキームのいずれかに従って、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０への画像情報のタイミングおよびプロビジョニングを調整する、プログラミング（例えば、非一過性媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、単一一体型デバイスであってもよい、または、有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ５６０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール１４０または１５０（図２）の一部であってもよい。
図６を継続して参照すると、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要上部表面および主要底部表面およびそれらの主要上部表面と主要底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、各個別の導波管内で伝搬する光を導波管から外に再指向し、画像情報を眼２１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、外部結合光学要素はまた、光抽出光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内を伝搬する光が光抽出光学要素に衝打する場所において出力され得る。外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、例えば、本明細書にさらに議論されるような回折光学特徴を含む、格子であってもよい。説明を容易にし、図面を明確にするために、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、本明細書にさらに議論されるように、上部主要表面および／または底部主要表面に配置されてもよく、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の容積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、透明基板に取り付けられ、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、材料のモノリシック片であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、その材料片の表面上および／または内部に形成されてもよい。
図６を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、光を出力し、特定の深度平面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管２７０は、眼２１０にコリメートされた光（そのような導波管２７０の中に投入された）を送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管２８０は、眼２１０に到達し得る前に、第１のレンズ３５０（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。そのような第１のレンズ３５０は、眼／脳が、その次の上方の導波管２８０から生じる光を光学無限遠から眼２１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるものとして解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管２９０は、眼２１０に到達する前に、その出力光を第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の両方を通して通過させる。第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管２９０から生じる光が次の上方の導波管２８０からの光であったよりも光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるものとして解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。
他の導波管層３００、３１０およびレンズ３３０、３２０も同様に構成され、スタック内の最高導波管３１０が、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ２６０の他側の世界５１０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ３２０、３３０、３４０、３５０のスタックを補償するために、補償レンズ層６２０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック３２０、３３０、３４０、３５０の集約力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの２つ以上のものは、同一の関連付けられた深度平面を有してもよい。例えば、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０が、同一深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい、または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の複数のサブセットが、深度平面毎に１つのセットを伴う、同一の複数の深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい。これは、それらの深度平面において拡張された視野を提供するようにタイル化された画像を形成する利点を提供し得る。
図６を継続して参照すると、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、導波管と関連付けられる特定の深度平面のために、光をそれらの個別の導波管から再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられる深度平面を有する導波管は、関連付けられる深度平面に応じて、異なる量の発散を伴って光を出力する、異なる構成の外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を有してもよい。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、光を具体的角度で出力するように構成され得る、立体特徴または表面特徴であってもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、立体ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、レンズではなくてもよい。むしろ、それらは、単に、スペーサであってもよい（例えば、空隙を形成するためのクラッディング層および／または構造）。
いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、回折パターンを形成する回折特徴または「回折光学要素」（また、本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみがＤＯＥの各交差部で眼２１０に向かって偏向される一方、残りがＴＩＲを介して導波管を通して移動し続けるように、比較的に低回折効率を有する。画像情報を搬送する光は、したがって、複数の場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼２１０に向かって非常に均一なパターンの出射放出となる。
いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、それらが能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であり得る。例えば、切替可能なＤＯＥは、微小液滴がホスト媒体内に回折パターンを備える、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に合致するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに合致しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。
いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光および赤外線光カメラを含む、デジタルカメラ）が、眼２１０および／または眼２１０の周囲の組織の画像を捕捉し、例えば、ユーザ入力を検出する、および／またはユーザの生理学的状態を監視するために提供されてもよい。本明細書で使用されるように、カメラは、任意の画像捕捉デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、画像捕捉デバイスと、光（例えば、赤外線光）を眼に投影し、次いで、その光が眼によって反射され、画像捕捉デバイスによって検出され得る、光源とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、フレーム８０（図２）に取り付けられてもよく、カメラアセンブリ６３０からの画像情報を処理し得る、処理モジュール１４０および／または１５０と電気通信してもよい。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ６３０が、眼毎に利用され、各眼を別個に監視してもよい。
ここで図７を参照すると、導波管によって出力された出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ２６０（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ２６０は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光６４０が、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって導波管２７０内を伝搬する。光６４０がＤＯＥ５７０上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム６５０として出射する。出射ビーム６５０は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、また、導波管２７０と関連付けられる深度平面に応じて、（例えば、発散出射ビームを形成する）ある角度で眼２１０に伝搬するように再指向されてもよい。略平行出射ビームは、眼２１０からの遠距離（例えば、光学無限遠）における深度平面に設定されるように現れる画像を形成するように光を外部結合する、外部結合光学要素を伴う導波管を示し得ることを理解されたい。他の導波管または他の外部結合光学要素のセットが、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼２１０がより近い距離に遠近調節し、網膜上に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼２１０に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。
いくつかの実施形態では、フルカラー画像が、原色、例えば、３つ以上の原色のそれぞれに画像をオーバーレイすることによって、各深度平面において形成されてもよい。図８は、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度平面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。図示される実施形態は、深度平面２４０ａ−２４０ｆを示すが、より多いまたはより少ない深度もまた、検討される。各深度平面は、第１の色Ｇの第１の画像、第２の色Ｒの第２の画像、および第３の色Ｂの第３の画像を含む、それと関連付けられた３つ以上の原色画像を有してもよい。異なる深度平面は、文字Ｇ、Ｒ、およびＢに続くジオプタ（ｄｐｔ）に関する異なる数字によって図中に示される。単なる実施例として、これらの文字のそれぞれに続く数字は、ジオプタ（１／ｍ）、すなわち、視認者からの深度平面の逆距離を示し、図中の各ボックスは、個々の原色画像を表す。いくつかの実施形態では、異なる波長の光の眼の集束における差異を考慮するために、異なる原色に関する深度平面の正確な場所は、変動してもよい。例えば、所与の深度平面に関する異なる原色画像は、ユーザからの異なる距離に対応する深度平面上に設置されてもよい。そのような配列は、視力およびユーザ快適性を増加させ得、および／または色収差を減少させ得る。
いくつかの実施形態では、各原色の光は、単一専用導波管によって出力されてもよく、その結果、各深度平面は、それと関連付けられた複数の導波管を有してもよい。そのような実施形態では、文字Ｇ、Ｒ、またはＢを含む、図中の各ボックスは、個々の導波管を表すものと理解され得、３つの導波管は、深度平面毎に提供されてもよく、３つの原色画像が、深度平面毎に提供される。各深度平面と関連付けられた導波管は、本図面では、説明を容易にするために相互に隣接して示されるが、物理的デバイスでは、導波管は全て、レベル毎に１つの導波管を伴うスタックで配列されてもよいことを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、複数の原色が、例えば、単一導波管のみが深度平面毎に提供され得るように、同一導波管によって出力されてもよい。
図８を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、Ｇは、緑色であって、Ｒは、赤色であって、Ｂは、青色である。いくつかの他の実施形態では、マゼンタ色およびシアン色を含む、光の他の波長と関連付けられた他の色も、赤色、緑色、または青色のうちの１つ以上のものに加えて使用されてもよい、またはそれらに取って代わってもよい。
本開示全体を通した所与の光の色の言及は、その所与の色として視認者によって知覚される、光の波長の範囲内の１つ以上の波長の光を包含するものと理解されると認識されたい。例えば、赤色光は、約６２０〜７８０ｎｍの範囲内である１つ以上の波長の光を含んでもよく、緑色光は、約４９２〜５７７ｎｍの範囲内である１つ以上の波長の光を含んでもよく、青色光は、約４３５〜４９３ｎｍの範囲内である１つ以上の波長の光を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、光源５４０（図６）は、視認者の視覚的知覚範囲外の１つ以上の波長、例えば、赤外線および／または紫外線波長の光を放出するように構成されてもよい。加えて、ディスプレイ２５０の導波管の内部結合、外部結合、および他の光再指向構造は、例えば、結像および／またはユーザ刺激用途のために、本光をディスプレイからユーザの眼２１０に向かって指向および放出するように構成されてもよい。
ここで図９Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管に衝突する光は、その光を導波管の中に内部結合するために再指向される必要があり得る。内部結合光学要素が、光をその対応する導波管の中に再指向および内部結合するために使用されてもよい。図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、複数またはセット６６０のスタックされた導波管の実施例の断面側面図を図示する。導波管はそれぞれ、１つ以上の異なる波長または１つ以上の異なる波長範囲の光を出力するように構成されてもよい。スタック６６０は、スタック２６０（図６）に対応し得、スタック６６０の図示される導波管は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の一部に対応してもよいが、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの１つ以上のものからの光が、光が内部結合のために再指向されることを要求する位置から導波管の中に投入されることを理解されたい。
スタックされた導波管の図示されるセット６６０は、導波管６７０、６８０、および６９０を含む。各導波管は、関連付けられた内部結合光学要素（導波管上の光入力面積とも称され得る）を含み、例えば、内部結合光学要素７００は、導波管６７０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７１０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７２０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置される。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０のうちの１つ以上のものは、個別の導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい（特に、１つ以上の内部結合光学要素は、反射性偏向光学要素である）。図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、その個別の導波管６７０、６８０、６９０の上側主要表面（または次の下側導波管の上部）上に配置されてもよく、特に、それらの内部結合光学要素は、透過性偏向光学要素である。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、個別の導波管６７０、６８０、６９０の本体内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、他の光の波長を透過しながら、１つ以上の光の波長を選択的に再指向するような波長選択的である。その個別の導波管６７０、６８０、６９０の片側または角に図示されるが、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、いくつかの実施形態では、その個別の導波管６７０、６８０、６９０の他の面積内に配置されてもよいことを理解されたい。
図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、相互から側方にオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、各内部結合光学要素は、その光が別の内部結合光学要素を通して通過せずに、光を受け取るようにオフセットされてもよい。例えば、各内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、図６に示されるように、光を異なる画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、および４００から受け取るように構成されてもよく、光を内部結合光学要素７００、７１０、７２０の他のものから実質的に受け取らないように、他の内部結合光学要素７００、７１０、７２０から分離されてもよい（例えば、側方に離間される）。
各導波管はまた、関連付けられた光分散要素を含み、例えば、光分散要素７３０は、導波管６７０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７４０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７５０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置される。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられた導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられた導波管６７０、６８０、６９０の上部および底部両方の主要表面上に配置されてもよい、または光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、異なる関連付けられた導波管６７０、６８０、６９０内の上部主要表面および底部主要表面の異なるもの上に配置されてもよい。
導波管６７０、６８０、６９０は、例えば、材料のガス、液体、および／または固体層によって離間および分離されてもよい。例えば、図示されるように、層７６０ａは、導波管６７０および６８０を分離してもよく、層７６０ｂは、導波管６８０および６９０を分離してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａおよび７６０ｂは、低屈折率材料（すなわち、導波管６７０、６８０、６９０の直近のものを形成する材料より低い屈折率を有する材料）から形成される。好ましくは、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料の屈折率は、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料の屈折率に対して０．０５以上または０．１０以下である。有利なこととして、より低い屈折率層７６０ａ、７６０ｂは、導波管６７０、６８０、６９０を通して光の全内部反射（ＴＩＲ）（例えば、各導波管の上部主要表面および底部主要表面の間のＴＩＲ）を促進する、クラッディング層として機能してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａ、７６０ｂは、空気から形成される。図示されないが、導波管の図示されるセット６６０の上部および底部は、直近クラッディング層を含んでもよいことを理解されたい。
好ましくは、製造および他の考慮点を容易にするために、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、類似または同一であって、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、類似または同一である。いくつかの実施形態では、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、１つ以上の導波管間で異なってもよい、および／または層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、依然として、前述の種々の屈折率関係を保持しながら、異なってもよい。
図９Ａを継続して参照すると、光線７７０、７８０、７９０が、導波管のセット６６０に入射する。光線７７０、７８０、７９０は、１つ以上の画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００（図６）によって導波管６７０、６８０、６９０の中に投入されてもよいことを理解されたい。
いくつかの実施形態では、光線７７０、７８０、７９０は、異なる色に対応し得る、異なる性質、例えば、異なる波長または異なる波長範囲を有する。内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、光が、ＴＩＲによって、導波管６７０、６８０、６９０のうちの個別の１つを通して伝搬するように、入射光を偏向させる。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、他の波長を下層導波管および関連付けられた内部結合光学要素に透過させながら、１つ以上の特定の光の波長を選択的に偏向させる。
例えば、内部結合光学要素７００は、それぞれ、異なる第２および第３の波長または波長範囲を有する、光線７８０および７９０を透過させながら、第１の波長または波長範囲を有する、光線７７０を偏向させるように構成されてもよい。透過された光線７８０は、第２の波長または波長範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素７１０に衝突し、それによって偏向される。光線７９０は、第３の波長または波長範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素７２０によって偏向される。
図９Ａを継続して参照すると、偏向された光線７７０、７８０、７９０は、対応する導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬するように偏向される。すなわち、各導波管の内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光をその対応する導波管６７０、６８０、６９０の中に偏向させ、光を対応する導波管の中に内部結合する。光線７７０、７８０、７９０は、光をＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬させる角度で偏向される。光線７７０、７８０、７９０は、導波管の対応する光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突するまで、ＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬する。
ここで図９Ｂを参照すると、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図が、図示される。上記に記載されるように、内部結合された光線７７０、７８０、７９０は、それぞれ、内部結合光学要素７００、７１０、７２０によって偏向され、次いで、それぞれ、導波管６７０、６８０、６９０内でＴＩＲによって伝搬する。光線７７０、７８０、７９０は、次いで、それぞれ、光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突する。光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０に向かって伝搬するように、光線７７０、７８０、７９０を偏向させる。
いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）である。いくつかの実施形態では、ＯＰＥは、光を外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向または分散し、いくつかの実施形態ではまた、外部結合光学要素に伝搬するにつれて、本光のビームまたはスポットサイズを増加させ得る。いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、省略されてもよく、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光を直接外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向させるように構成されてもよい。例えば、図９Ａを参照すると、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０と置換されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素８００、８１０、８２０は、光を視認者の眼２１０（図７）に指向させる、射出瞳（ＥＰ）または射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）である。ＯＰＥは、少なくとも１つの軸においてアイボックスの寸法を増加させるように構成されてもよく、ＥＰＥは、ＯＰＥの軸と交差する、例えば、直交する軸においてアイボックスを増加させてもよいことを理解されたい。例えば、各ＯＰＥは、光の残りの部分が導波管を辿って伝搬し続けることを可能にしながら、ＯＰＥに衝打する光の一部を同一導波管のＥＰＥに再指向するように構成されてもよい。ＯＰＥへの衝突に応じて、再び、残りの光の別の部分は、ＥＰＥに再指向され、その部分の残りの部分は、導波管等を辿ってさらに伝搬し続ける。同様に、ＥＰＥへの衝打に応じて、衝突光の一部は、導波管からユーザに向かって指向され、その光の残りの部分は、ＥＰに再び衝打するまで、導波管を通して伝搬し続け、その時点で、衝突する光の別の部分は、導波管から指向される等となる。その結果、内部結合された光の単一ビームは、その光の一部がＯＰＥまたはＥＰＥによって再指向される度に、「複製」され、それによって、図６に示されるように、クローン化された光のビーム野を形成し得る。いくつかの実施形態では、ＯＰＥおよび／またはＥＰＥは、光のビームのサイズを修正するように構成されてもよい。
故に、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管のセット６６０は、原色毎に、導波管６７０、６８０、６９０と、内部結合光学要素７００、７１０、７２０と、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、７４０、７５０と、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００、８１０、８２０とを含む。導波管６７０、６８０、６９０は、各１つの間に空隙／クラッディング層を伴ってスタックされてもよい。内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、（異なる波長の光を受け取る異なる内部結合光学要素を用いて）入射光をその導波管の中に再指向または偏向させる。光は、次いで、個別の導波管６７０、６８０、６９０内にＴＩＲをもたらすであろう角度で伝搬する。示される実施例では、光線７７０（例えば、青色光）は、前述の様式において、第１の内部結合光学要素７００によって偏光され、次いで、導波管を辿ってバウンスし続け、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００と相互作用する。光線７８０および７９０（例えば、それぞれ、緑色および赤色光）は、導波管６７０を通して通過し、光線７８０は、内部結合光学要素７１０上に衝突し、それによって偏向される。光線７８０は、次いで、ＴＩＲを介して、導波管６８０を辿ってバウンスし、その光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７４０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８１０に進むであろう。最後に、光線７９０（例えば、赤色光）は、導波管６９０を通して通過し、導波管６９０の光内部結合光学要素７２０に衝突する。光内部結合光学要素７２０は、光線が、ＴＩＲによって、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７５０、次いで、ＴＩＲによって、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８２０に伝搬するように、光線７９０を偏向させる。外部結合光学要素８２０は、次いで、最後に、光線７９０を視認者に外部結合し、視認者はまた、他の導波管６７０、６８０からの外部結合した光も受け取る。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。図示されるように、導波管６７０、６８０、６９０は、各導波管の関連付けられた光分散要素７３０、７４０、７５０および関連付けられた外部結合光学要素８００、８１０、８２０とともに、垂直に整合されてもよい。しかしながら、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、垂直に整合されない。むしろ、内部結合光学要素は、好ましくは、非重複する（例えば、上下図に見られるように、側方に離間される）。本明細書でさらに議論されるように、本非重複空間配列は、１対１ベースで異なるリソースから異なる導波管の中への光の投入を促進し、それによって、具体的光源が具体的導波管に一意に結合されることを可能にする。いくつかの実施形態では、非重複の空間的に分離される内部結合光学要素を含む、配列は、偏移瞳システムと称され得、これらの配列内の内部結合光学要素は、サブ瞳に対応し得る。
眼結像および環境結像
上記に議論されるように、頭部搭載型ディスプレイは、装着者の正面の世界のビューと統合された、それと併せた、および／またはそれにわたって重畳された、画像コンテンツをユーザに提供するために使用されることができる。そのような頭部搭載型ディスプレイシステムは、光をユーザの眼の中に投影し、拡張現実画像コンテンツを形成し、ユーザの正面の環境からの光をユーザに透過させるように構成されることができる。頭部搭載型ディスプレイシステムは、環境および／またはユーザの眼を結像するために、１つ以上のカメラを含んでもよい。外向きに向いたカメラは、直接、環境を結像し、例えば、拡張現実画像コンテンツを環境内のオブジェクトに対して設置すべき場所を決定するために使用されてもよい。例えば、環境を結像することは、頭部搭載型ディスプレイが、テーブル上またはテーブル内の代わりに、テーブルの隣に立っている人物の画像をレンダリングし得るように、テーブルの場所を提供し得る。内向きに向いたカメラが、直接、眼追跡等のために、眼を結像するために使用されてもよい。本明細書に開示されるものは、同様に、眼および／または環境を結像するように構成され得る、頭部搭載型ディスプレイシステムおよび／または結像システムの実施例である。いくつかの設計では、システムは、直接、それぞれ、眼および／または環境を結像するために、内向きおよび／または外向きに向いたカメラを要求しない。そのようなシステムは、１つ以上のカメラと光学連通する、接眼レンズ内の１つ以上の導波管等の接眼レンズを介して、眼／環境からの光を受け取るように構成される、１つ以上のカメラを採用してもよい。光が導波管によって収集されると、１つ以上のカメラは、眼および／またはユーザの正面の環境の画像を生成することができる。導波管を使用して、眼および／または環境を結像するための光を収集することは、潜在的に、頭部搭載型ディスプレイの形状因子を低減させ、頭部搭載型ディスプレイを可能性としてよりコンパクトおよび／または審美的に望ましいものにし得る。
図１０は、頭部搭載型ディスプレイ上で使用され得る、接眼レンズ９５０と統合される、眼を結像するように構成される、例示的結像システム９００を図示する。ユーザの眼２１０の正面に配置され得る、接眼レンズ９５０は、画像コンテンツを眼の中に投入することと、眼を結像することとの両方のために使用されることができる。図１０は、片眼２１０の正面の一方の接眼レンズ９５０を示す。図２に示されるような種々の頭部搭載型ディスプレイシステムは、個別の左および右眼２１０の正面に配置される、一対の接眼レンズ９５０と、関連付けられたコンポーネントとを含んでもよい。単一導波管９４０が、図１０に示されるが、導波管９４０は、１つ、２つ、３つ、４つ、６つ、７つ、８つ、またはそれよりも多い導波管（例えば、１つ以上の導波管のスタック）を含んでもよい。
結像システム９００は、眼を照明し、画像捕捉を促進する、光源または照明源９６０、光をその中に伝搬するように構成される、導波管９４０を備える、接眼レンズ９５０、および／または画像捕捉のためのカメラ等の結像デバイス９２０を含むことができる。接眼レンズ９５０を介して眼の中に投入され得る、画像を生産するための画像プロジェクタ９３０もまた、示される。接眼レンズ９５０は、照明源９６０および／または画像プロジェクタ９３０からの光を眼に運び、眼からの光をカメラ９２０に運ぶように構成される、１つ以上の導波管９４０を含んでもよい。接眼レンズ９５０はさらに、眼を照明するため、そして画像投入のために、導波管９４０から外に眼へと、および／または画像捕捉のために、眼から導波管の中に、光を結合するために、１つ以上の結合光学要素９４４を備えてもよい。接眼レンズ９５０は、加えて、照明源９６０および／または画像プロジェクタ９３０からの光を導波管９４０の中に結合するための１つ以上の内部結合光学要素９４２と、導波管からの光をカメラ９２０に結合するための１つ以上の外部結合光学要素９５２とを備えてもよい。
接眼レンズ９５０は、頭部上に装着される、フレーム上に配置されてもよい。接眼レンズ９５０は、眼２１０の正面に配置されてもよい。接眼レンズ９５０は、装着者の鼻により近い、内側または鼻側と、装着者のこめかみにより近く、鼻からより遠い、反対の外側またはこめかみ側とを有してもよい。図１０では、結合光学要素９４４は、内部結合光学要素９４２および外部結合光学要素９５２に対して内側または鼻側（結合光学要素９４４に対して外側またはこめかみ側）にある。照明源９６０もまた、画像プロジェクタ９３０に対してより内側または鼻側（または画像プロジェクタは、照明源より外側またはこめかみ側）にある。しかしながら、相対的位置は、異なり得る。例えば、照明源９６０は、いくつかの設計では、画像プロジェクタ９３０より外側またはこめかみ側にあってもよい。
導波管９４０は、相互に反対に配置される、最大表面積を有する、２つの主要表面（前方および後方表面）を有する、シートまたは層を備えてもよい。前方表面は、ユーザが頭部搭載型ディスプレイを装着するとき、ユーザの眼２１０からより遠くあり得（装着者の正面の環境により近い）、後方表面は、ユーザの眼により近い（かつ装着者の正面の環境からより遠い）。導波管９４０は、光が、全内部反射によって、主要表面間でその中で誘導され得るように、１．０を上回る屈折率を伴う透明材料（例えば、ガラス、プラスチック）を含んでもよい。同一番号を伴う要素は、本明細書に説明される実施形態のうちの１つ以上のもののための同一機能性を有し得る。
光を眼２１０に導波管９４０からおよび／または導波管から眼に結合するための結合光学要素９４４が、導波管９４０上または内に配置されてもよい。図１０に示されるように、結合光学要素９４４は、結合光学要素９４４を介して導波管９４０から結合される光が、ユーザの眼２１０上に入射し得るように（例えば、眼を照明するため、および／または画像投入のため）、ユーザの眼２１０と導波管９４０との間の光学経路内に配置されてもよい。結合光学要素９４４は、導波管内で誘導される光を導波管から外に方向転換させる、または全内部反射によってその中で誘導されるように、結合光学要素９４４上に入射する光をある角度で導波管の中に方向転換させるように構成される、複数の方向転換特徴を備えてもよい。結合光学要素９４４および方向転換特徴は、導波管９４０と物理的に係合してもよい。例えば、結合光学要素９４４は、導波管９４０内または上にパターン化された（例えば、エッチングされた）ホログラフィックまたは回折光学要素（例えば、表面レリーフ格子）を備えてもよい。結合光学要素９４４は、導波管９４０上に配置される、層を備えてもよい、または導波管９４０内に形成されてもよい。例えば、体積ホログラフィックまたは他の回折光学要素は、導波管またはその上に配置される層を構成する材料の屈折率を変化させることによって形成されてもよい。故に、結合光学要素９４４は、導波管９４０の体積内に、またはその上に配置される層として、配置されてもよい。
設計に応じて、結合光学要素９４４は、透過性または反射性であってもよく、透過的または反射的に動作してもよい。例えば、結合光学要素９４４は、それぞれ、透過的または反射的に動作し、例えば、それを通して透過された、またはそこから反射された光を方向転換させる、透過性または反射性回折光学要素（例えば、格子）またはホログラフィカル光学要素を含んでもよい。結合光学要素９４４は、偏光選択的方向転換要素（例えば、偏光器）等の偏光光学要素を含むことができる。偏光選択的方向転換要素は、１つ以上の偏光格子、回折光学要素、および／またはホログラフィック光学要素を含んでもよく、液晶偏光格子等の液晶構造を備えてもよい。結合光学要素９４４は、全内部反射（ＴＩＲ）によって導波管９４０内で誘導される、画像プロジェクタ９３０および／または光源９６０からの光を、導波管から外に眼へと射出されるように、臨界角未満の角度（例えば、より垂直である角度）で、ユーザの眼２１０に指向するように構成されてもよい。加えて、または代替として、結合光学要素９４４は、全内部反射によってその中でカメラ９２０に誘導されるように、臨界角を上回る角度（例えば、あまり垂直ではない角度）で、眼２１０からの光を導波管９４０の中に結合するように構成されてもよい。
図１０に示されるように、照明源９６０および／または画像プロジェクタ９３０からの光を導波管９４０の中に結合するための内部結合光学要素９４２が、導波管９４０上または内に配置されてもよい。内部結合光学要素９４２は、内部結合光学要素９４２を介して光源９６０から結合される光が、導波管９４０内で誘導されるように、光源９６０と導波管９４０との間の光学経路に配置されてもよい。内部結合光学要素９４２は、例えば、全内部反射によってその中で誘導されるように、その上に入射する光をある角度で導波管の中に方向転換させるように構成される、複数の方向転換特徴を備えてもよい。内部結合光学要素９４２は、液晶偏光格子等の液晶構造を備えてもよい。加えて、または代替として、内部結合光学要素９４２は、ブレーズド格子を含んでもよい。内部結合光学要素９４２は、導波管９４０上に配置される、層を備えてもよい、または導波管９４０上または内に形成されてもよい（例えば、パターン化される）、または別様にその中に製造されてもよい。例えば、表面ホログラフィックまたは回折光学要素（例えば、表面レリーフ格子）が、導波管またはその上の層の表面をパターン化する（例えば、エッチングする）ことによって、加工されてもよい。体積ホログラフィックまたは回折光学要素はまた、導波管またはその上に配置される層を構成する材料の屈折率を変化させることによって、形成されてもよい。故に、内部結合光学要素９４２は、導波管９４０の体積またはその上に配置される層内に配置されてもよい。設計に応じて、内部結合光学要素９４２は、透過性または反射性であってもよく、透過的または反射的に動作してもよい。例えば、内部結合光学要素９４２は、それぞれ、透過的または反射的に動作し、例えば、それを通して透過された、またはそこから反射された光を方向転換する、透過性または反射性回折光学要素（例えば、格子）またはホログラフィカル光学要素を含んでもよい。
内部結合光学要素９４２は、反射性光学要素（例えば、ミラー）を備えてもよい。例えば、内部結合光学要素９４２は、軸外反射体を備えてもよい。加えて、または代替として、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４は、偏光選択的方向転換要素（例えば、偏光器）等の偏光光学要素を含むことができる。偏光選択的方向転換要素は、１つ以上の偏光格子、回折光学要素、および／またはホログラフィック光学要素を含んでもよく、液晶偏光格子等の液晶構造を備えてもよい。例えば、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４の一方または両方は、液晶偏光格子（ＬＣＰＧ）を含むことができる。ＬＣＰＧは、潜在的に、広波長において、高効率回折を提供することができる。故に、ＬＣＰＧは、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４のために有用であり得る。ＬＣＰＧは、偏光依存であり得る。ＬＣＰＧまたは他のタイプの液晶格子、回折光学要素、または光学要素は、光を導波管の中にまたは導波管から外に方向転換させる等の１つ以上の機能を提供するように構成される、液晶の分子のパターンまたは配列を含んでもよい。故に、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４は、偏光格子を備えてもよい。加えて、または代替として、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４は、液晶を備えることができ、したがって、いくつかの実装では、一方または両方は、液晶格子または液晶回折光学要素であってもよい。加えて、または代替として、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４の一方または両方は、ブレーズド格子を含むことができる。いくつかの設計では、内部結合光学要素９４２は、コレステリック液晶反射性レンズ（例えば、反射性液晶回折レンズ、ブラッグ反射性構造、反射性液晶回折格子等）等の液晶反射体を備える。液晶格子、液晶偏光格子および他の液晶光学要素のいくつかの非限定的実施例は、それぞれ、その全体としておよびあらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる、以下の公開出願、すなわち、「ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＧＲＡＴＩＮＧＳ ＦＯＲ ＲＥＤＩＲＥＣＴＩＮＧ ＬＩＧＨＴ ＯＦ ＷＩＤＥ ＩＮＣＩＤＥＮＴ ＡＮＧＬＥ ＲＡＮＧＥＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３４３８号、「ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３４８５号、「ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＬＩＧＨＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＲ ＵＳＩＮＧ ＣＲＯＳＳＥＤ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３５０９号、「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＰＯＷＥＲ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１４７号、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ−ＦＯＣＵＳ ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＭＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１７７号、および「ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＨＯＬＥＳＴＥＲＩＣ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ」と題され、２０１７年１２月７日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１６４６２７号に議論されている。しかしながら、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４の設計は、これらに限定されず、他のタイプの光学要素、回折光学要素、液晶光学要素、液晶格子、および液晶偏光格子を含んでもよい。反射体等のコレステリック液晶構造の実施例に関するさらなる情報はまた、下記の「コレステリック液晶ミラー」と題された節にも見出され得る。上記に議論されるように、他の液晶光学要素および他の非液晶光学要素が、使用されてもよい。故に、本明細書に説明されるものおよび他のタイプの格子、回折光学要素、液晶要素、および光学要素全般の両方である、多くのタイプの結合光学要素（例えば、内部結合光学要素９４２および／または結合光学要素９４４）、回折光学要素、格子、偏光格子等が、使用されてもよい。種々の実装では、内部結合光学要素９４２は、眼までの全内部反射によってユーザの眼２１０に導波管９４０内で誘導されるように、臨界角を上回る角度で、画像プロジェクタ９３０および／または光源９６０からの光を導波管の中に結合するように構成されてもよい。
導波管９４０は、１つ以上の導波管を備えてもよい。いくつかの実装では、１つ以上の導波管９４０は、導波管のスタックを備える。いくつかの設計では、例えば、導波管のスタックの異なる導波管は、ユーザの眼からの異なる距離から投影されるかのように、異なる波面発散を伴う光を出力するように構成される。例えば、第１の導波管または導波管のグループは、第１の深度から投影されるかのように、コリメートされる、または第１の発散を有する、光を出力するように構成されてもよく、第２の導波管または導波管のグループは、第１の深度より近い第２の深度から投影されるかのように、発散している（コリメートされない）、または第２の発散（第１の発散を上回る）における、光を出力するように構成されてもよい。いくつかの設計では、異なる導波管は、異なる関連付けられた色を有する、光を出力するように構成されてもよい。例えば、第１の導波管は、赤色光を出力するように構成されてもよく、第２の導波管は、緑色光を出力するように構成されてもよく、第３の導波管は、青色光を出力するように構成されてもよい。第４の導波管は、赤外線光を出力および／または入力するように構成されてもよい。
図１０に示されるような導波管９４０からの光をカメラ９２０に結合するための外部結合光学要素９５２は、例えば、その上に入射する光が、導波管内で誘導されず、導波管から外にカメラへと方向転換されるように、ある角度で、光を方向転換させるように構成される、複数の方向転換特徴を備えてもよい。外部結合光学要素９５２は、導波管９４０の内部内に配置されてもよい、または導波管９４０の表面（例えば、主要表面）内または上にパターン化されてもよい（例えば、エッチングされる）。例えば、表面ホログラフィックまたは回折光学要素（例えば、表面レリーフ格子）は、導波管またはその上の層の表面をパターン化する（例えば、エッチングする）ことによって、加工されてもよい。体積ホログラフィックまたは回折光学要素はまた、導波管またはその上に配置される層を構成する材料の屈折率を変化させることによって、形成されてもよい。設計に応じて、外部結合光学要素９５２は、透過性または反射性であってもよく、透過的または反射的に動作してもよい。例えば、外部結合光学要素９５２は、それぞれ、透過的または反射的に動作し、例えば、それを通して透過された、またはそこから反射された光を方向転換する、透過性または反射性回折光学要素（例えば、格子）またはホログラフィカル光学要素を含んでもよい。
外部結合光学要素９４２は、反射性光学要素（例えば、ミラー）を備えてもよい。例えば、外部結合光学要素９５２は、軸外反射体を備えてもよい。いくつかの設計では、外部結合光学要素９５２は、偏光選択的方向転換要素（例えば、偏光器）等の偏光光学要素を含むことができる。故に、偏光選択的方向転換要素は、１つ以上の偏光格子、回折光学要素、および／またはホログラフィック光学要素を含んでもよく、液晶偏光格子等の液晶構造を備えてもよい。いくつかの実装では、例えば、外部結合光学要素９５２は、液晶偏光格子（ＬＣＰＧ）を含むことができる。ＬＣＰＧは、潜在的に、広波長において、高効率回折を提供することができる。同様に、ＬＣＰＧは、外部結合光学要素９５２のために有用であり得る。ＬＣＰＧは、偏光依存であり得る。ＬＣＰＧまたは他のタイプの液晶格子は、光を導波管の中にまたは導波管から外に方向転換させる等の１つ以上の機能を提供するように構成される、液晶の分子のパターンまたは配列を含んでもよい。故に、外部結合光学要素９５２は、偏光格子を備えてもよい。加えて、または代替として、外部結合光学要素９５２は、液晶を備えることができ、したがって、いくつかの実装では、液晶格子または液晶回折光学要素等の他の液晶光学要素であってもよい。加えて、または代替として、外部結合光学要素９５２は、ブレーズド格子を含むことができる。いくつかの設計では、外部結合光学要素９５２は、コレステリック液晶反射性レンズ（例えば、反射性液晶回折レンズ、ブラッグ反射性構造、反射性液晶回折格子等）等の液晶反射体を備える。液晶格子、液晶偏光格子、および他の液晶光学要素のいくつかの非限定的実施例は、それぞれ、その全体としておよびあらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる、以下の公開出願、すなわち、「ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＧＲＡＴＩＮＧＳ ＦＯＲ ＲＥＤＩＲＥＣＴＩＮＧ ＬＩＧＨＴ ＯＦ ＷＩＤＥ ＩＮＣＩＤＥＮＴ ＡＮＧＬＥ ＲＡＮＧＥＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３４３８号、「ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３４８５号、「ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＬＩＧＨＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＲ ＵＳＩＮＧ ＣＲＯＳＳＥＤ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３５０９号、「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＰＯＷＥＲ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１４７号、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ−ＦＯＣＵＳ ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＭＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１７７号、および「ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＨＯＬＥＳＴＥＲＩＣ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ」と題され、２０１７年１２月７日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１６４６２７号に議論されている。しかしながら、外部結合光学要素９５２の設計は、これらに限定されず、他のタイプの光学要素、回折光学要素、液晶光学要素、液晶格子、および液晶偏光格子を含んでもよい。反射体等のコレステリック液晶構造の実施例に関するさらなる情報はまた、下記の「コレステリック液晶ミラー」と題された節にも見出され得る。上記に議論されるように、他の液晶光学要素および他の非液晶光学要素が、使用されてもよい。故に、本明細書に説明されるものおよび他のタイプの格子、回折光学要素、液晶要素、または光学要素全般の両方である、多くのタイプの結合光学要素（例えば、外部結合光学要素９５２）、回折光学要素、格子、偏光格子等が、使用されてもよい。上記で参照されるように、外部結合光学要素９５２は、全内部反射によって導波管内で誘導されないが、カメラ９２０に射出されるように、臨界角未満の角度で、導波管９４０内で誘導される光を再指向されるように構成されてもよい。
種々の設計では、結合光学要素９４４は、ユーザに結合光学要素９４４および接眼レンズ９５０を通してユーザの正面の環境が見えるように、可視スペクトル内では透過性であってもよい。内部結合光学要素９４２はまた、例えば、内部結合光学要素が、画像プロジェクタ９３０からの光を受け取るために使用される場合、および／または照明源９６０が、可視光を出力し、眼２１０を可視光で照明するように構成される場合、可視スペクトル内の光を方向転換させてもよい。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素９４２は、例えば、照明源９６０が赤外線光を出力し、眼２１０を赤外線光で照明するように構成される場合、赤外線光を方向転換させるように構成される。図１０に示されるようないくつかの設計では、内部結合光学要素９４２は、外部結合光学要素９５２より内側または鼻側にあってもよい。しかしながら、他の設計では、内部結合光学要素９４２は、外部結合光学要素９５２より外側またはこめかみ側にあってもよい。図１０に示されるようなある実装では、外部結合光学要素９５２は、内部結合光学要素９４２に隣接してもよいが、非隣接位置付けも、可能性として考えられる。
照明源９６０は、図１０に示されるように、接眼レンズ９５０の眼２１０と同一側（例えば、後方または近位側）上に配置されてもよい（近位は、眼２１０に最も近い側を指し得る）。代替として、照明源９６０は、眼２１０と反対の側（例えば、前方または遠位側）上に配置されてもよい。照明源９６０は、内部結合光学要素９４２を介して、光を導波管９４０の主要表面のうちの少なくとも１つの中に指向するように構成されてもよい。光源９６０は、不可視光（例えば、赤外線）を放出するように構成されてもよい。光源９６０は、１つ以上のＬＥＤを含んでもよい。ＬＥＤは、赤外線ＬＥＤを備えてもよい。光源９６０は、コヒーレント光を放出するように構成されてもよい。いくつかの設計では、光源９６０は、レーザ（例えば、赤外線レーザ）を備える。いくつかの設計では、光源９６０は、パルス発振された光を放出する。例えば、カメラ９２０は、画像を周期的に捕捉するように構成されることができる。故に、照明源９６０は、その間、カメラが画像を取得する、周期と一致するようにパルス発振されることができる。照明源９６０から出力される強度は、カメラが画像を取得していないとき、低減されることができる。照明の総エネルギーを短時間集中させることによって、増加された信号対雑音比が、眼２１０を非安全強度レベルに暴露せずに、取得されることができる。ある場合には、例えば、カメラ９２０は、３０ミリ秒毎に１つの画像を捕捉し、カメラの暴露時間は、数ミリ秒である。照明源９６０は、カメラ９２０のものに合致する類似周期および持続時間を有する、パルスを出力するように構成されることができる。
いくつかの実装では、異なる波長を有する、異なる光源が、代替として、下記に議論されるように、異なる波長照明を異なる時間に提供するようにパルス発振される。
内部結合光学要素９４２は、例えば、該画像プロジェクタ９３０および／または光源９６０からの光をその中に誘導するように、照明源９６０および／または画像プロジェクタ９３０と直接光学連通してもよい。例えば、光源９６０によって放出される光は、結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２のいずれかと光学的に相互作用する前に、内部結合光学要素９４２上に入射してもよい。
図１１Ａ−１１Ｅに示されるように、画像プロジェクタ９３０から投影された光９０２は、画像を網膜上に形成し得る。画像プロジェクタ９３０は、光源、変調器、および／または投影光学系を含んでもよい。画像プロジェクタ９３０のための光源は、１つ以上のＬＥＤ、レーザ、または他の光源を備えてもよく、１つ以上の可視光源を備えてもよい。変調器は、液晶空間光変調器等の空間光変調器を備えてもよい。そのような空間光変調器は、例えば、異なる空間場所における光の強度を変調させるように構成されてもよい。投影光学系は、１つ以上のレンズを備えてもよい。画像を投影および／または形成することが可能な他のタイプの画像プロジェクタ９３０も、採用されてもよい。例えば、画像プロジェクタ９３０は、走査光ファイバを備えてもよい。
画像プロジェクタ９３０および内部結合光学要素９４２は、相互に直接光学連通してもよい。画像プロジェクタ９３０は、例えば、その中に画像プロジェクタ９３０からの光が指向される、内部結合光学要素９４２と整合されてもよい。ある場合には、画像プロジェクタ９３０は、対応する内部結合光学要素９４２および／または導波管９４０に隣接して配置される。画像プロジェクタ９３０はまた、内部結合光学要素９４２と、結合光学要素９４４と、眼２１０とを含む、光学経路内に配置されてもよい。
画像プロジェクタ９３０は、図１０および図１１Ａ−１１Ｅに示されるように、照明源９６０と別個の要素であってもよい。しかしながら、ある場合には、画像プロジェクタ９３０が、照明源として使用されてもよい。例えば、画像を眼２１０の中に投入することに加え、画像プロジェクタ９３０は、画像捕捉のために、可視および／または赤外線光を眼の中に指向し、眼を照明するために使用されてもよい。しかしながら、代替として、１つ以上の別個の光源９６０が、画像捕捉のために、眼２１０を照明するために使用されてもよい。
照明源９６０によって放出される光は、例えば、不可視光等の特定の波長範囲の光を備えてもよい。照明源９６０は、眼２１０の１つ以上の部分（例えば、角膜、網膜）を結像するために、不可視（例えば、赤外線）光を眼２１０上に／の中に投影するように構成されてもよい。ある例示的実装では、光源９６０は、約８５０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲内の光を放出するように構成されてもよい。光源９６０は、少なくとも約２０ｎｍの波長範囲にわたって延在する光を放出するように構成されてもよい。他の範囲もまた、可能性として考えられる。放出される波長範囲は、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲であってもよい。光源９６０は、赤外線スペクトル内の任意の範囲等の波長の広帯域を横断して光を放出するように構成されてもよい。
カメラを備え得る、結像デバイス９２０は、検出器アレイと、可能性として、結像光学系とを備えてもよい。検出器アレイは、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ検出器アレイを備えてもよく、結像光学系は、１つ以上のレンズを備えてもよい。１つ以上のレンズは、正の屈折力と、関連付けられた焦点距離とを有してもよい。ある設計では、カメラ９２０は、無限遠に合焦される。例えば、光学系は、焦点距離ｆを有してもよく、検出器アレイは、大距離におけるオブジェクトが検出器アレイ上に結像されるような焦点距離に対応する光学系から離れた距離に配置されてもよい。同様に、コリメートされる、眼または環境内のオブジェクトからの光も、検出器アレイ上に集束され、眼またはオブジェクトの画像をその上に形成するであろう。
結像デバイス９２０は、導波管９４０の照明源９６０および／または眼２１０と反対側上に配置されてもよい。いくつかの設計では、結像デバイス９２０は、導波管９４０の光源９６０および／または眼２１０と同一側上に配置されてもよい。図１０に示されるように、結像デバイス９２０は、接眼レンズ９５０の外側またはこめかみ側縁の近傍に配置されてもよいが、他の場所も、可能性として考えられる。
図１１Ａ−１１Ｅは、図１０の例示的結像システム９００の動作を図示する。図１１Ａは、照明源９６０が、光９０２を導波管９４０上の内部結合光学要素９４２に向かって放出する様子を示す。示されるように、光９０２は、略垂直で接眼レンズ９５０に入射するように指向され得るが、他の角度も、可能性として考えられる。いくつかの設計では、光源９６０は、コリメートされた光を接眼レンズ９５０の中に放出するように構成される。図１１Ｂに示されるように、照明光９０２は、内部結合光学要素９４２を介して、導波管９４０の中に結合されることができる。内部結合光学要素９４２が、回折光学要素（例えば、格子、ホログラフィック要素）を備える、いくつかの設計では、その上に入射する光は、導波管の臨界角を上回る角度で回折され、内部結合される光９０４を全内部反射（ＴＩＲ）によって接眼レンズ９５０内で誘導させる。いくつかの設計では、内部結合光学要素９４２は、光を結合光学要素９４４に向かって指向するように構成されてもよい。内部結合光学要素９４２は、偏光選択的であってもよい。例えば、内部結合光学要素９４２は、液晶偏光格子のような偏光格子等の偏光選択的方向転換要素を含むことができる。図１１Ｃは、内部結合される光９０４が、ＴＩＲによって、導波管９４０を通して伝搬する様子を示す。
図１１Ｄは、光を接眼レンズ９５０から外に結合する、例示的結像システム９００を図示する。内部結合される光９０４が、導波管９４０を通して伝搬するにつれて、光の一部が、結合光学要素９４４上に入射し得る。結合光学要素９４４は、内部結合される光９０４を接眼レンズ９５０から外にユーザの眼２１０に向かって結合するように構成されることができる。結合光学要素９４４は、光をコリメートされた光として眼２１０に向かって結合するように構成されてもよい。結合光学要素９４４は、特定の波長範囲の光に調整されてもよい。例えば、結合光学要素９４４は、赤外線光（例えば、約７００ｎｍ〜１５，０００ｎｍ）を導波管９４０から外に結合するように構成されてもよい。いくつかの設計では、結合光学要素９４４は、光の複数の波長を接眼レンズ９５０から外に結合するように構成されることができる。例えば、結合光学要素９４４は、赤外線および可視光の両方のために調整されてもよい。結合光学要素９４４はまた、下記により完全に説明されるように、光を導波管９４０の中に結合するように構成されることができる。
結合光学要素９４４は、ユーザのための１つ以上のアイボックスの寸法を増加させるように構成されることができる。例えば、１つ以上の寸法は、第１の軸（例えば、ｘ軸）に沿って測定されてもよい。接眼レンズ９５０はさらに、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）を含んでもよい。ＯＰＥは、導波管上または内（例えば、主要表面のうちの１つ上）に配置される、少なくとも１つの光再指向要素を有してもよい、またはＯＰＥは、導波管９４０内に配置されてもよい。ＯＰＥは、上記の光分散要素７３０、７４０、７５０に関して上記に説明されるものと類似または同じである特徴を含んでもよい。いくつかの実装では、光再指向要素は、回折光学要素を備えてもよい。ＯＰＥは、第１の軸に直交する第２の軸（例えば、ｙ軸）に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成されてもよい。
図１１Ｄは、光の一部が、接眼レンズ９５０からユーザの眼２１０に向かって出射する様子を示す。いくつかの設計では、結合光学要素９４４は、第１の軸（例えば、ｘ−軸と平行）に沿った結合光学要素９４４の種々の部分において結合光学要素９４４上に入射する、内部結合される光９０４が、第１の軸に沿った結合光学要素９４４の各部分において接眼レンズ９５０から出射するように構成される。これは、ユーザに、画像を投影させる、または異なる眼位置または場所のために眼を照明するための光を提供し得る。
図１１Ｄ−１１Ｅに示されるように、結合光学要素９４４は、内部結合される光９０４を接眼レンズ９５０から外にコリメートされた光として結合するように構成されてもよい。本光はまた、一般に、接眼レンズ９５０および／または導波管９４０の主要表面に対して略垂直で指向され得る。コリメートされた光は、眼の中に指向され、眼（例えば、眼の角膜および天然水晶体）によって網膜上に集束され得る。網膜上に入射する本光９０８は、網膜を結像し、および／または画像コンテンツを眼に提供するための照明を提供し得る。本光９０８の一部は、例えば、網膜から反射または散乱され、眼から出射し、捕捉されるべき網膜の画像を提供し得る。光源９６０は、光が網膜の領域を照明するであろうように、拡張された光源であってもよい。
図１２Ａ−１２Ｅは、図１１Ａ−１１Ｅの結像システム９００が、加えて、または代替として、眼２１０の画像収集のために使用され得る様子を図示する。図１２Ａは、網膜から反射された光９１０が、眼２１０から出射する様子を示す。示されるように、眼の天然水晶体、眼内の瞳孔、および角膜を通して通過する、網膜から散乱または反射された光９１０は、コリメートされ得る。本光はまた、法線入射（例えば、導波管９４０および／または結合光学要素９４４の主要表面に対して直角）で、接眼レンズ９５０上に入射し得る。結合光学要素９４４は、網膜から反射された光９１０を導波管９４０の中に結合するように構成されてもよい。
図１２Ｂは、光を接眼レンズ９５０の中に結合するにつれた、例示的結像システム９００を図示する。結合光学要素９４４は、導波管９４０内で誘導されるように、光を臨界角を上回る角度で再指向する、回折光学要素または他の構造等の方向転換特徴を含んでもよい。結合光学要素９４４は、内部結合される光９１４を、概して、光源９６０および／または結像デバイス９２０に向かって指向するように構成されてもよい。結合光学要素９４４は、カメラ９２０に向かって伝搬する本光のある割合未満を導波管９４０から外に戻るように結合するように構成されることができる。例えば、部分反射性要素（例えば、半透明ミラー）が、結合光学要素９４４が配置される導波管９４０の部分に沿った導波管９４０から外への内部結合される光９１４の漏出を低減させながら、内部結合される光９１４の一部が、全内部反射によって導波管９４０内を伝搬し続けるように、導波管９４０上または内に配置されてもよい。漏出しない光の部分は、０〜１の任意の割合であってもよい。例えば、その部分は、０．９０であってもよく、結合光学要素９４４に沿って導波管９４０を通して伝搬する、光線の９０％は、光線の各反射において導波管９４０内に維持される。他の部分も、可能性として考えられる（例えば、０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、またはこれらの値のいずれか間の任意の範囲）。そのような部分反射性要素も同様に、下記に説明される実装において使用されることができる。
図１２Ｃに示されるように、コリメートされた内部結合される光９１４は、導波管９４０を通して結像デバイス９２０に向かって伝搬し続け得る。図１２Ｄは、内部結合される光９１４の一部が、１つ以上の外部結合光学要素９５２上に入射するまで、伝搬し続け得る様子を示す。内部結合光学要素９４２から外への内部結合される光９１４の漏出の量を低減させるために、内部結合光学要素９４２は、カメラ９２０に向かって伝搬する本光を導波管から外に戻るように殆ど結合しないように構成されることができる。例えば、部分反射性要素（例えば、半透明ミラー）が、内部結合光学要素９４２が配置される導波管９４０の部分に沿った導波管９４０から外への内部結合される光９１４の漏出を低減させながら、内部結合される光９１４の一部が全内部反射によって導波管９４０内を伝搬し続けるように、導波管９４０上または内に配置されてもよい。漏出しない光の部分は、０〜１の任意の割合であってもよい。例えば、部分は、０．９０であってもよく、導波管９４０を通して結合光学要素９４４に沿って伝搬する、光線の９０％は、光線の各反射において導波管９４０内に維持される。他の部分も、可能性として考えられ得る（例えば、０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、またはこれらの値のいずれか間の任意の範囲）。そのような部分反射性要素も同様に、下記に説明される実装において使用されることができる。
図１２Ｅに示されるように、外部結合光学要素９５２は、導波管９４０内で誘導される光を導波管９４０から外に結像デバイス９２０へと結合するように構成されることができる。その結果、外部結合要素９５２上に入射する、導波管９４０内を伝搬する光は、導波管９４０から外に、例えば、導波管９４０の主要表面から外に（例えば、導波管９４０の前方または後方側）射出され、結像デバイス９２０上に指向されるように、再指向され得る。外部結合光学要素９５２は、導波管９４０の主要表面に対して垂直に（例えば、垂直で）導波管９４０から出射するように、光９２６を指向するように構成されてもよい。いくつかの設計では、外部結合光学要素９５２は、結像デバイス９２０の感光部分に対して法線入射で、コリメートされた光９２４を結像デバイス９２０上に指向するように構成される。上記に議論されるように、カメラ９２０は、無限遠に合焦され得、例えば、結像光学系は、コリメートされた光を検出器アレイ上に集束させるように構成され得る。
故に、導波管９４０は、ユーザの眼２１０の少なくとも一部の画像を捕捉するように、結像デバイス９２０（例えば、カメラ）によって受け取られるように、ユーザの眼２１０から結合される光を導波管９４０の中に誘導するように構成されてもよい。同一導波管９４０は、画像プロジェクタ９３０からの画像がユーザの視野内にあるように、画像プロジェクタ９３０からの光がユーザの眼２１０に指向され得るように、画像プロジェクタ９３０から結合される光を誘導するように構成されてもよい。いくつかの実装では、同一導波管は、眼の画像がカメラ９２０によって捕捉され得るように、照明源からの光が、ユーザの眼２１０に指向され、眼を照明し得るように、照明源９６０から結合される光を誘導するように構成される。
いくつかの実装では、同一結合光学要素９４４は、（ｉ）結像デバイス９２０によって受け取られるように、ユーザの眼２１０からの光を導波管９４０の中に結合し、（ｉｉ）画像プロジェクタ９３０からの光を導波管９４０から外にユーザの眼２１０へと結合し、画像コンテンツをユーザの視野の中に投影するように構成されることができる。いくつかの実装では、同一結合光学要素９４４は、照明源からの光が眼を照明し得るように、照明源９６０からの光を導波管から外にユーザの眼２１０へと結合するように構成されることができる。
他の設計では、異なる導波管が、使用されることができ、および／または異なる結合光学要素９４４が、使用されることができる。いくつかの設計では、例えば、第１の導波管９４０は、ユーザの眼２１０の少なくとも一部の画像を捕捉するように、カメラ９２０によって受け取られるように、ユーザの眼２１０から結合される光を誘導するように構成されてもよく、第２の導波管は、画像プロジェクタ９３０からの光がユーザの眼２１０に指向されるように、画像プロジェクタ９３０から結合される光を誘導するように構成されてもよい。第１および第２の導波管は、相互の上部にスタックされてもよい。別の導波管は、加えて、または代替として、照明源からの光が、ユーザの眼２１０に指向され、眼を照明し得るように、照明源９６０から結合される光を誘導するように構成されてもよい。
また、いくつかの実装では、第１の結合光学要素９４４は、（ｉ）結像デバイス９２０によって受け取られるように、ユーザの眼２１０からの光を導波管９４０の中に結合し、（ｉｉ）画像プロジェクタ９３０からの光を導波管９４０から外にユーザの眼２１０へと結合し、画像コンテンツをユーザの視野の中に投影するように構成されることができる。別の結合光学要素は、加えて、または代替として、照明源からの光が眼を照明し得るように、照明源９６０からの光を導波管から外にユーザの眼２１０へと結合するように構成されてもよい。
いくつかの設計では、結合光学要素９４４は、複数の回折光学要素（ＤＯＥ）を含むことができる。例えば、第１のＤＯＥは、ユーザの眼２１０からの光を結像デバイス９２０によって受け取られるように、導波管９４０の中に結合するように構成されることができる。第２のＤＯＥは、画像プロジェクタ９３０からの光を導波管９４０から外にユーザの眼２１０へと結合し、画像コンテンツをユーザの視野の中に投影するように構成されることができる。随意に、第３のＤＯＥは、光源９６０からの光を導波管９４０から外にユーザの眼２１０へと結合し、眼を照明するように構成されることができる。第１および第２の（および可能性として、第３の）ＤＯＥは、例えば、いくつかの実装では、ユーザの正面の環境からの光が、第１のＤＯＥを通して通過し、次いで、第２のＤＯＥ上に入射し、次いで、第３のＤＯＥ上に入射し、ユーザの眼上に入射するように、スタックされることができる。しかしながら、順序は、異なり得る。
いくつかの設計では、第１および第２のＤＯＥは、導波管９４０の単一要素または体積内に統合される。いくつかの実装では、例えば、第１および第２のＤＯＥは両方とも、導波管２１０２内で相互の上に重畳される（例えば、同一またはほぼ同一体積を占有する）。例えば、第１および第２のＤＯＥは、同一媒体内に記録されてもよい。
上記に説明されるように、眼、例えば、網膜の画像捕捉は、眼追跡を促進することができる。図１３Ａは、例えば、眼が異なる位置にあるときの異なる時間において、例えば、眼２１０の種々の部分（例えば、網膜）を結像するように構成される、結像システム９００を図示する。段階ＡおよびＢは、異なる眼の配向の間の眼２１０の画像を指し得る。図１３Ａは、段階Ａおよび段階Ｂの結像の両方の間の眼２１０の画像およびその結果を示す。
いくつかの実装では、光放出９２８（例えば、上記に説明されるような照明源９６０から、または異なるように構成される、および／または位置する、１つ以上の照明源から）が、図１３Ａによって示されるように、網膜９６２の１つ以上の画像を取得するために使用されることができる。網膜９６２の画像は、眼２１０の異なる配向の間に結像される、１つ以上の領域９６４、９６６を備え得る。図１３Ａは、網膜９６２の画像の２つの領域９６４、９６６を示す。例えば、段階Ａにおいて結像される網膜の領域９６４は、眼２１０が導波管９４０に対して垂直の角度で指向される間に結像され得る。段階Ｂにおいて結像される領域９６６に関する画像データは、眼２１０が導波管９４０とある鋭角で配向される間に取得され得る。結像の１つ以上の段階の間、眼２１０の１つ以上の配向を使用して、網膜９６２の合成画像またはマップが、取得され得る。データモジュール１４０（図２参照）等の処理電子機器またはプロセッサが、２つの近傍領域間の重複画像データを見出すために使用されてもよい。重複領域の画像データを使用して、網膜９６２の合成画像が、決定されることができる。ユーザの網膜のより大きいサイズ（例えば、フルサイズ）の合成画像またはマップが、記憶されることができる。
本明細書に説明されるように、頭部搭載型ディスプレイは、ユーザの眼が指向される方向に基づいて、ユーザの眼の網膜をマッピングするために使用されることができる。眼視線を使用して、ユーザの環境内のオブジェクトとの現実的かつ直感的相互作用を提供し、および／または頭部搭載型ディスプレイデバイスの装着者を識別するために、頭部搭載型ディスプレイシステムは、網膜マッピングを使用して、ユーザの眼特徴の一意性および眼測定にある影響を及ぼし得る他の条件を組み込むことができる。例えば、画像は、対応する網膜画像内の血管の位置に基づいて、識別されてもよい。
網膜マッピングは、コンピューティングデバイスが、ユーザの眼視線（例えば、網膜画像内で識別されるように）と２Ｄまたは３Ｄ空間内の視線点を関連付ける方法を学習することを可能にするためのプロセスを伴い得る。眼視線は、２Ｄまたは３Ｄ空間内の単一点と関連付けられてもよい。眼視線はまた、空間内の複数の点と関連付けられることができ、これは、仮想オブジェクトの移動（例えば、一連の点、移動する画像の場所）を説明することができる。
頭部搭載型ディスプレイシステムは、網膜画像に基づいて、ユーザの眼視線を決定することができる。頭部搭載型ディスプレイシステムは、センサ（例えば、結像デバイス９２０等の眼カメラ）を使用して、網膜画像を取得することができる。頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザがその眼視線を変化させる間（例えば、ユーザが、移動または偏移する較正標的または固定標的を追従するように見回しているとき等）、ユーザの片眼または両眼を結像することができる。ユーザの網膜をマッピングするために、頭部搭載型ディスプレイシステムは、仮想標的、例えば、固定標的を、ユーザが見るために提示することができる。仮想標的は、２Ｄまたは３Ｄ空間内の視線の１つ以上の既知の点と関連付けられてもよい。ユーザが標的を見ている間、頭部搭載型ディスプレイシステムは、網膜画像を入手し、画像と視線点を関連付けることができる。頭部搭載型ディスプレイシステムは、個別の網膜画像と標的と関連付けられた視線の点の関連付けに基づいて、マッピング行列を計算および／または生成することができる。
網膜マッピング結果は、各人物の眼内の一意性を反映させることができる。例えば、頭部搭載型ディスプレイシステムは、具体的個人の片眼または両眼にカスタマイズされる、マッピング行列を生成することができる。例えば、ユーザは、具体的標的に応答した異なる眼移動の量または眼視線を有し得る。加えて、または代替として、ユーザは、網膜内に血管の異なる位置、サイズ、形状、および／または配向を有し得る。その結果、個々のユーザに特有の較正結果を生成することによって、頭部搭載型ディスプレイシステムは、眼視線とのより正確なユーザ相互作用を可能にし得、および／または特定のユーザの識別を可能にし得る。
故に、ユーザが、頭部搭載型ディスプレイデバイスを装着すると、システムは、ユーザが前のユーザであるかまたは新しいユーザであるかを検出することができる。混乱行列が、計算されることができ、システムメモリ内に記憶される特定の眼視線画像に関するスコアが、現在のユーザの対応する画像と比較される。混乱行列は、複数の眼視線および関連付けられた網膜画像に関する比較スコアを含むことができる。比較スコアに基づいて、システムは、ユーザの識別（例えば、ユーザが、記憶された網膜画像または合成マップが関連付けられた個人と同一であるかどうか）および／または決定に関する信頼度レベルに関して決定を行うことが可能であり得る。信頼度レベルは、例えば、識別係数を含み得る。記憶される画像、例えば、合成画像またはマップは、現在のユーザに関して取得される瞬間またはリアルタイム画像と称される、後に取得された画像と比較されてもよい。システムは、システムが、ユーザが新しいユーザであることを検出する場合、アラートを提供してもよい、または他のアクションを行なってもよい。
システムは、デジタルフィルタリングまたは画像処理等のフィルタリングをカメラによって捕捉された網膜の画像に適用してもよい。そのようなフィルタリングまたは結像処理は、例えば、識別、スティッチング、合成画像の組立、眼追跡等のために使用され得る、特徴を強調させ得る。そのようなフィルタリングまたは画像処理は、縁強調を備えてもよい。そのようなフィルタは、例えば、Ｆｒａｎｇｉフィルタを備えてもよいが、他のタイプのフィルタが、使用されてもよい。そのようなフィルタまたは処理（例えば、縁強調またはＦｒａｎｇｉフィルタ）は、網膜画像内の血管または管状構造または線維等の画像特徴を向上および／または検出するために使用されることができる。
図１３Ｂは、網膜マッピングプロセスにおいて使用され得る、順次表示される固定標的のパターンを図示する。その上にユーザの眼がその視線を指向させるであろう、これらの仮想標的は、眼の視線を種々の異なる方向に再指向させることができ、その間、網膜は、結像されることができる。異なる視線方向と関連付けられた結果として生じる画像は、網膜の同じではない部分に対応する。上記に議論されるように、眼が、異なる方向を注視し、ディスプレイ上の異なるように位置する固定標的を視認するとき、カメラによって捕捉された画像は、網膜の異なる部分を含む。これらの画像は、組み立てられ、網膜のより大きいマップまたは合成画像を形成することができる。
図１３Ｂは、ユーザの視野（ＦＯＶ）１２００内の１６の異なる場所における仮想標的を示す。種々の実装では、仮想標的は、所与の時間において、所与の場所に提示されるであろう。１つ以上の網膜画像が、仮想標的がその特定の場所においてユーザに提示される時間の間、取得されるであろう。本画像またはこれらの画像は、標的位置および／または対応する視線方向と関連付けられてもよい。より多いまたはより少ない標的場所が、使用されてもよい。図１３Ｂに示される実施例では、１６の標的場所１２０２ａ−１２０２ｐが、示される。より多いまたはより少ない標的場所が、使用されてもよい。標的場所はまた、異なり得る。標的が異なる場所に提示される順序は、変動し得る。例えば、標的は、ラスタパターンにおいて、ユーザの視野の左から右側に、今度は逆に、右から左側に、再び、左から右側に移動し、視野内の標的の位置を低下させてもよく、各側方通過は、視野を横断する。しかしながら、他のパターンおよびアプローチも、可能性として考えられる。同様に、標的は、同じようにまたは異なるように、異なる場所においてレンダリングされることができる。例えば、レンダリングされた標的は、サイズ、形状、色等が異なり得る。標的は、眼追跡較正プロセスの間、順次、ユーザにレンダリングされることができる。例えば、上記に議論されるように、頭部搭載型ディスプレイシステムは、蛇行パターンにおいて、標的をレンダリングしてもよい。例えば、標的１２０２ａの後に、１２０２ｂ、次いで、１２０２ｃ、次いで、１２０２ｄ、次いで、１２０２ｈ、次いで、１２０２ｇ等が続いてもよい。他のパターンも、可能性として考えられる。例えば、標的は、よりランダムまたは非シーケンシャルパターンで表示され得る。いくつかの実施形態では、単一標的が、ユーザに表示され、標的は、ユーザの視野を動き回る（例えば、標的の移動の間、位置１２０２ａ−１２０２ｐを通過する、またはそこで一時的に停止する）。頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザがこれらの標的を見ている間、ユーザの網膜の画像を入手することができる。例えば、頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザが第１の場所１２０２ａにおける標的を見ているとき、第１の画像を入手し、ユーザが第２の場所１２０２ｂにおける標的を見ているとき、第２の画像を入手し、ユーザが第３の場所１２０２ｃにおける標的を見ているとき、第３の画像を入手する等と続くことができる。ウェアラブルシステムは、第１の画像と第１の位置１２０２ａを関連付け、第２の画像と第２の位置１２０２ｂを関連付け、第３の画像と第３の位置１２０２ｃを関連付ける等と続くことができる。近傍画像は、データベース内でともにスティッチングされ、完全または部分的網膜マップを作成してもよい。例えば、２つの画像が、複数の画像に共通の特徴または特徴の一部（例えば、血管またはその一部）を使用して、適切な位置合わせにおいて、ともにスティッチングされることができる。種々の実装では、隣接する標的位置は、位置合わせされ、ともにスティッチングされ得る、重複画像を生産するであろう。例えば、標的位置１２０２ａおよび標的位置１２０２ｂならびに標的位置１２０２ｂおよび標的位置１２０２ｃは、相互にスティッチングされ得る、重複および隣接する網膜画像を生産し得る。故に、いくつかの異なる網膜画像が、網膜のより大きい画像（例えば、合成画像またはマップ）を組み立てるように、異なる眼視線を用いて取得され得る。
上記に議論されるように、眼追跡が、合成網膜画像またはマップを使用して、実施されることができる。例えば、標的がもはや表示されなくなった後、ユーザは、ユーザが、ユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の異なる実オブジェクトまたは頭部搭載型ディスプレイによって表示される拡張現実（仮想）画像コンテンツを見るにつれて、その眼視線を移動させ得る。１つ以上の網膜画像が、これらの時間において取得され得る。用語「瞬間」または「リアルタイム」画像は、本明細書では、眼追跡（またはバイオメトリックデータを取得する等の他の目的）のために使用され得る、較正に続いて取得されるこれらの画像を説明するために使用されてもよい。これらの「瞬間」または「リアルタイム」画像は、合成網膜画像またはマップの一部に対応する可能性が高い。システムは、本「瞬間」または「リアルタイム」網膜画像と合成網膜画像または網膜マップの一部を十分に合致させるように構成されてもよい。そのような合致は、「瞬間」または「リアルタイム」網膜画像および合成網膜画像またはマップの一部の両方に共通の特徴または特徴の一部（血管またはその一部）に基づいてもよい。これに対して本「瞬間」または「リアルタイム」網膜画像が一致する、合成網膜画像またはマップの部分の場所に基づいて、視線方向が、推測され得る。異なる視線方向は、網膜マップの異なる部分に対応する、網膜画像をもたらすであろう。故に、合成網膜画像またはマップ上の「瞬間」または「リアルタイム」網膜画像の場所を識別することは、ユーザの視線の方向に関する情報を提供するであろう。眼追跡、例えば、眼の移動および眼視線の変化を追跡することは、そのようなまたは類似方法を使用して、実施されてもよい。上記に議論されるように、縁強調、縁検出、または他のデジタルフィルタリングおよび／または処理が、異なる画像の特徴を強調させる、および／または合成網膜画像または網膜マップと相関させるために使用されてもよい。
種々の実装では、仮想標的または固定標的が、表示され（例えば、複数の場所において）、合成網膜画像またはマップを組み立てる、初期較正プロセスの完了後、合成網膜画像またはマップは、依然として、精緻化されることができる。例えば、付加的網膜画像が、取得されるにつれて、合成網膜画像またはマップは、付加的画像を使用して、さらに精緻化または改良されることができる。故に、付加的「瞬間」または「リアルタイム」網膜画像が、例えば、眼追跡を提供する目的のために、取得されるにつれて、合成網膜画像またはマップは、「瞬間」または「リアルタイム」を使用して、さらに精緻化または改良されることができる。ユーザが、ディスプレイ内の種々の位置を見続けるにつれて（較正標的の補助の有無にかかわらず）、網膜合成画像またはマップは、仮想標的または固定標的が表示された初期較正に続いて入手された付加的画像を使用して、さらに精緻化されてもよい。合成網膜画像またはマップの品質は、したがって、増加され得る。
眼追跡が、遂行され得、および／または合成網膜画像またはマップが、生産され得、網膜画像が使用される方法の付加的非限定的実施例は、「ＥＹＥ ＩＭＡＧＥ ＣＯＬＬＥＣＴＩＯＮ」と題され、２０１７年１月１７日に出願された、米国特許公開第２０１７／０２０５８７５号（本開示は、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）に説明される。
故に、上記に議論されるように、網膜のより大きい部分が、本明細書に説明されるような結像システムを使用して、網膜画像および／または眼の他の画像を取得することによって、記録およびマッピングされ得、そのような画像は、眼追跡を促進し得る。例えば、図１３Ａに示される眼２１０の画像は、眼が恣意的位置にあるときに捕捉されてもよい。処理電子機器またはプロセッサ（合成画像を形成するものとして上記に説明されるものと同一または異なるもの等）が、次いで、ユーザの網膜のリアルタイムで捕捉された画像とユーザの網膜の記憶された合成またはより大きいサイズ（例えば、フルサイズ）画像を比較し、眼移動を追跡し得る。リアルタイムで捕捉されたユーザの網膜の所与の画像は、ユーザの網膜の具体的部分を示し得る。上記に説明されるように、そのような捕捉された画像とユーザの網膜のより大きい部分のユーザのマッピングの記憶された画像を比較することによって、システムは、捕捉された画像内に示されるユーザの網膜の部分を決定することができ、それによって、そのような画像を生産するであろう、眼の位置／配向を決定することができる。例えば、眼が２つの異なる位置および／または配向にあるときに生産される、網膜の部分の２つの異なる画像を示す、図１３Ａを参照されたい。故に、眼の位置および／または配向は、網膜の異なる画像を捕捉し、可視である網膜の部分を決定することによって決定され得る。そのような決定は、合成画像が形成されない場合でも、実施され得、むしろ、異なる眼位置／配向に関する網膜の複数の画像が、データベース内に記録および記憶される。網膜の将来的画像が、取得されると、その画像は、記憶される画像のデータベース内の画像と比較され、最近取得された眼の画像に類似する、データベース内の画像を決定し得る。最近の画像を、関連付けられた位置および／またはそれらと関連付けられた配向を有する、データベース内の画像のうちの１つ以上のものに合致することは、より最近の画像の配向および／または位置の決定を可能にすることができる。眼追跡の他のアプローチも、本明細書に説明される設計を使用して捕捉された画像に基づいて、使用されてもよい。
本明細書に説明されるように、網膜画像は、同様に、他の目的のために採用されてもよい。例えば、網膜画像は、ユーザが、合成網膜画像またはマップが取得された同一ユーザであることを照合するために使用されてもよい。ユーザが頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているときに（例えば、較正プロセスの間および／または後の使用の間に）取得される、網膜の画像は、記憶される、以前に取得された（例えば、前日または頭部搭載型ディスプレイが以前にブートアップされたときに作成された）合成網膜画像またはマップと比較されてもよい。最近取得された網膜画像が、合成網膜画像またはマップの一部に十分に合致しない場合、現在のユーザが前のユーザ（例えば、合成仮想画像またはマップが作成された）と異なると結論付けられてもよい。そのような方法は、セキュリティのために、例えば、頭部搭載型ディスプレイデバイスの現在のユーザが、デバイスの所有者または典型的ユーザであることを照合するために使用されてもよい。故に、網膜結像を介して取得されるバイオメトリックデータは、セキュリティ目的のために使用されてもよい。
網膜結像は、同様に、ユーザの健康を監視するために、バイオメトリックデータを収集するために使用されてもよい。医療関連データが、網膜画像から取得されてもよい。そのような医療データは、ユーザの健康を監視するために有用であり得る。
眼追跡、健康監視、およびセキュリティのためのバイオメトリックデータの収集等の眼結像の種々の用途は、網膜結像のコンテキストにおいて本明細書で議論されるが、ユーザの他の部分、例えば、ユーザの眼の結像も、これらおよび他の目的のために採用されてもよい。
接眼レンズ９５０は、眼の結像を促進するために利用されることが可能であるように上記に説明されるが、接眼レンズはまた、ユーザの正面の世界を結像するために使用されることができる。図１４Ａ−１４Ｂは、例えば、ユーザの正面の環境の一部および／または環境の一部内のオブジェクトを結像するために使用され得る、例示的結像システム９００を図示する。使用される結像システム９００は、光が、接眼レンズ９５０によって、接眼レンズおよびユーザの前方の環境から収集されることを除き、図１１Ａ−１１Ｅおよび／または図１２Ａ−１２Ｅに関して説明されるものの類似システムであり得る。図１４Ａは、例えば、ユーザおよび接眼レンズ９５０の前方の環境内の１つ以上の物理的オブジェクト９７２から反射される、および／またはそれによって放出される、環境からの光９７０を図示する。示されるように、環境からの光９７０は、例えば、環境内の物理的オブジェクト９７２が、結像システム９００に到達する光線がコリメートまたはほぼコリメートされるために、結像システム９００から十分に長距離に位置し得るため、ほぼコリメートされ得る（例えば、無限遠に）。いくつかの実装では、結像システム９００は、結像システム９００内で屈折力を有する任意の光学要素（例えば、レンズ、ミラー）を使用せずに、環境および／または環境内のオブジェクトを結像するように構成されてもよい。
図１４Ａおよび１４Ｂに示される結像システム９００は、上記に説明される結像システムに類似する。結像システムは、画像プロジェクタ９３０（図示せず）からの光を眼２１０の中に指向し、画像をその中に形成するように構成される、結合光学要素９４４を含む、１つ以上の導波管９４０を備える、接眼レンズ９５０を含む。１つ以上の導波管は、複数の対応する色／波長を内部結合／外部結合するように構成される、複数の導波管（例えば、導波管のスタック）を含んでもよい。導波管のスタック内の各導波管は、特定の色（例えば、赤色、緑色、青色）の光を指向するように構成されてもよい。例えば、最遠位導波管（例えば、導波管のスタック）は、導波管が可視光の同一波長を内部結合および外部結合するように構成されるように、可視光（例えば、赤色、青色、緑色）のために構成されてもよい。加えて、または代替として、不可視（例えば、赤外線）光を内部結合および外部結合するように構成される、導波管が、眼２１０の近位に配置されてもよい。導波管９４０に対応するそのような複数の導波管は、本明細書に説明される任意の他の実装において使用されてもよい。結像システム９００はまた、結像デバイス（例えば、カメラ）９２０と、導波管９４０内でカメラに伝搬される、眼２１０から反射された光を方向転換させるように構成される、外部結合光学要素９５２とを含んでもよい。図１４Ａおよび１４Ｂでは、照明源９６０は、照明源がユーザの正面の環境を結像するために必要とされ得ないため、除外される。しかしながら、照明源（例えば、上記に説明される光源９６０）が、ある設計では、使用されてもよい。
接眼レンズ９５０、導波管９４０、結合光学要素９４４、外部結合光学要素９５２、およびカメラ９２０は、上記に説明されるものと同一であってもよいまたは類似してもよい。例えば、結合光学要素９４４は、導波管９４０と物理的に係合してもよい。例えば、結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、環境からの光が、結合光学要素９４４を介して、導波管９４０の中に結合され、カメラ２１０上に入射するように（例えば、環境の少なくとも一部の画像を形成するため）、外部結合光学要素を介して、導波管から外に結合されるように、接眼レンズ９５０の正面の環境とカメラ９２０との間の光学経路内に配置されてもよい。結合光学要素９４４は、導波管内で誘導される光を導波管から外に方向転換させる、または全内部反射によってその中で誘導されるように、結合光学要素９４４上に入射する光をある角度で導波管の中に方向転換させるように構成される、複数の方向転換特徴を備えてもよい。外部結合光学要素９５２は、光が、全内部反射によって導波管内で誘導されないが、カメラに向かって外に指向されるように、導波管内である角度で誘導される、光（環境から）を方向転換させるように構成される、複数の方向転換特徴を備えてもよい。結合光学要素９４４、外部結合光学要素９５２、およびそれぞれと関連付けられた方向転換特徴は、導波管９４０と物理的に係合してもよい。例えば、結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、導波管９４０内または上にパターン化された（例えば、エッチングされた）１つ以上のホログラフィックまたは回折光学要素（例えば、表面レリーフ格子）を備えてもよい。結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、導波管９４０上に配置される層を備えてもよい、または導波管９４０内に形成されてもよい。例えば、体積ホログラフィックまたは回折光学要素は、導波管またはその上に配置される層を構成する材料の屈折率を変化させることによって形成されてもよい。故に、結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、導波管９４０またはその上に配置される層の体積内に配置されてもよい。設計に応じて、結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、透過性または反射性であってもよく、透過的または反射的に動作してもよい。例えば、結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、それぞれ、透過的または反射的に動作し、例えば、それを通して透過された、またはそこから反射された光を方向転換する、透過性または反射性回折光学要素（例えば、格子）またはホログラフィカル光学要素を含んでもよい。結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、偏光選択的方向転換要素（例えば、偏光器）等の偏光光学要素を含むことができる。偏光選択的方向転換要素は、１つ以上の偏光格子、回折光学要素、および／またはホログラフィック光学要素を含んでもよく、液晶偏光格子等の液晶構造を備えてもよい。いくつかの実装では、反射性光学要素は、反射体（例えば、ミラー）を含んでもよい。例えば、導波管９４０等の他の要素も、同様に、上記に説明されるものに類似してもよい。
図１４Ｂは、図１４Ａに示される結像システム９００の動作を図示する。環境からの光９７０は、結合光学要素９４４によって導波管９４０の中に結合される。結合光学要素９４４は、コリメートされた光の少なくとも一部が、導波管内で全内部反射によってカメラ９２０に向かって誘導されるように、導波管９４０の臨界角を上回る角度で、本コリメートされた光を方向転換させるように構成されてもよい。外部結合光学要素９５２は、結合光学要素９４４を介して、導波管９４０の中に結合され、その中で誘導される、ユーザの正面の環境からの光の少なくとも一部を受け取るように構成されることができる。外部結合光学要素９５２は、環境の画像がカメラ９２０によって捕捉され得るように、内部結合される光を導波管９４０から外にカメラ９２０へと結合するように構成されてもよい。環境の画像は、データモジュール１４０（図２参照）等の処理電子機器（例えば、１つ以上のプロセッサ）に通過されてもよい。データモジュール１４０は、拡張現実コンテキスト内の環境の修正された画像を再現するように構成されてもよい。処理電子機器は、有線または無線電子信号を介して、カメラ９２０と通信してもよい。加えて、または代替として、処理電子機器は、１つ以上の遠隔受信機を使用して、カメラ９２０と通信してもよい。処理電子機器は、遠隔に常駐してもよい（例えば、クラウドコンピューティングデバイス、遠隔サーバ等）。
本結像システム９００は、したがって、直接、環境を結像するために使用されてもよく、これは、種々の理由から、有用であり得る。例えば、環境を結像することは、拡張現実画像コンテンツを環境内のオブジェクトに対して設置すべき場所を決定するために使用されることができる。例えば、環境を結像することは、頭部搭載型ディスプレイが、テーブル上またはテーブル内の代わりに、テーブルの隣に立っている人物の画像をレンダリングし得るように、テーブルの場所を提供し得る。環境を結像することに関して説明される結像システム９００はまた、図１０、１１Ａ−１１Ｅ、および／または１２Ａ−１２Ｅに関して説明されるような眼２１０を結像するために使用されてもよい。
結像システム９００を使用して、環境の広視野を結像することが望ましくあり得る。図１４Ｃは、接眼レンズの前方の屈折光学要素９８０（例えば、広角レンズ）等の屈折力型光学要素またはレンズを使用して、環境からの光を収集するための結像システム９００を図式的に図示する。屈折光学要素９８０は、正の屈折力を有してもよい。屈折光学要素９８０（例えば、正のレンズ）は、環境からコリメートされた光９７０を導波管９４０に向かって収束させる。図１４Ｃに示されるレンズ以外のタイプのレンズが、採用されてもよい。透過される光（図示せず）は、屈折光学要素９８０の等しいが反対の負の屈折力のために構成される、屈折光学要素９９０（例えば、負のレンズ）等の屈折力型光学要素またはレンズを通して通過し得る。負のレンズ９９０は、正のレンズ９８０と類似または同一屈折力を有し、正のレンズの屈折力またはその一部をオフセットまたは相殺し得る。このように、環境（例えば、導波管９４０の遠位）からの光は、負のレンズ９９０、接眼レンズ９５０、および正のレンズ９８０を通して通過し得、実質的に、これらの２つのレンズによって眼に導入される屈折力に正味の変化を及ぼさない。負のレンズ９９０は、ユーザが、接眼レンズ９５０の正面の環境を視認するとき、正のレンズの屈折力を被らないであろうように、正のレンズ９８０の屈折力をオフセットまたは相殺するように構成されてもよい。負のレンズ９９０はまた、正のレンズ９８０の効果を相殺し、装着者の正面の環境内のオブジェクトの画像を反転させるであろう。環境からの一部の光９７０は、光線の一部が収束するにもかかわらず、結合光学要素９４４によって、導波管９４０の中に内部結合され得る。外部結合光学要素９５２上に入射する内部結合される光は、導波管９４０から外に射出され得る。
実装（例えば、図１４Ａ−１４Ｃによって説明されるもの）は、拡張現実コンテキスト外で使用されてもよい。例えば、環境を結像するように構成される、結像システム９００は、例えば、眼鏡（非屈折力型眼鏡を含む）または遠近両用眼鏡等のウェアラブルデバイス内に実装されることが意図される。そのような結像システム９００は、画像プロジェクタ９３０および／または光源９６０を要求しなくてもよい。加えて、または代替として、そのような結像システム９００は、対応する画像プロジェクタ９３０および／または光源９６０のために構成される、内部結合光学要素を要求しなくてもよい。
環境をハンドヘルドデバイス（例えば、携帯電話、タブレット）等の視認画面（例えば、テレビ画面、コンピュータ画面）上に結像するために、そのような結像システム９００を実装することが有利であり得る。結像システム９００は、ビデオチャット能力を改良し得る。例えば、チャットパートナが見えている視認者が、画面を見ると、直接、視認者を見ているように現れ得る。これは、結像システム９００によって捕捉された光線が、ユーザが見ている同一領域内で捕捉されるであろうため、可能となるであろう（例えば、異なる場所に位置付けられる別個の外向きに向いたカメラによって捕捉された光線を有する、画面の視認とは対照的）。
図１４Ｃの結像システム９００がまた、眼２１０を結像するために使用される実装では、光源９６０および／または画像プロジェクタ９３０は、光を導波管９４０の中に投入するように構成されてもよい。導波管の中に内部結合される、眼から反射された光は、屈折光学要素９９０（例えば、負のレンズ）を通して通過するであろうため、正の屈折力型屈折光学要素が、光源９６０および／または画像プロジェクタ９３０と導波管９４０との間に配置されてもよい。正のレンズは、光源および／または光プロジェクタからの内部結合される光が、眼２１０上に入射する前に、屈折光学要素９９０によって提供される任意の屈折力をオフセットまたは相殺するように構成されることができる。図１４Ｃに示されるもの以外のタイプのレンズも、光学要素９９０として使用されてもよい。代替として、または加えて、光源および／または画像プロジェクタと通信する処理電子機器が、光が屈折光学要素９９０を通して通過後、ユーザに歪曲されていない画像を提示するために十分な画像を改変するように構成されることができる。対応する内部結合光学要素、外部結合光学要素、および／または結合光学要素は、いくつかの設計では、コリメートされていない光（例えば、発散、収束光）に作用するように構成されてもよい。
種々の実装では、同一導波管９４０は、（ｉ）接眼レンズ９５０およびユーザの正面の環境からの光をカメラ９４０に伝搬し、（ｉｉ）画像プロジェクタ９３０からの光を眼２１０に伝搬し、画像コンテンツをその中に形成するために使用されてもよい。同一導波管９４０を使用することは、システムおよび／または接眼レンズを簡略化し得、システムおよび／または接眼レンズをよりコンパクトにし、可能性として、低減された形状因子を提供し得る。導波管９４０の数を低減させることによって、接眼レンズ９５０の厚さを低減させることは、同様に、他の理由のためにも有利であり得る。より低いコストおよびより簡略化された製造プロセスは、いくつかのそのような利点であり得る。
また、種々の設計では、同一または異なる結像システムが、同一頭部搭載型ディスプレイ内で使用され、例えば、上記に説明されるように、眼からの光を接眼レンズ９５０内の導波管を介してカメラ９４０に伝搬することによって、眼を結像してもよい。そのようなシステムはまた、接眼レンズを使用して、照明源からの光を眼２１０に転送し、眼を照明してもよい。いくつかの設計では、接眼レンズは、加えて、画像プロジェクタ９３０からの光を眼２１０に伝搬し、画像コンテンツをその中に形成するために使用されてもよい。接眼レンズを使用して、環境を結像し、眼を結像する（および可能性として、眼を照明する）ことを補助することは、システムを簡略化し得、および／またはシステムをよりコンパクトにし、可能性として、低減された形状因子を提供し得る。
さらに、いくつかの実装では、同一導波管９４０は、（ｉ）接眼レンズ９５０の正面の環境からの光をカメラ９４０に伝搬し、（ｉｉ）眼２１０からの光をカメラに伝搬し、眼の画像を捕捉するために使用されてもよい。同一導波管は、画像プロジェクタ９３０からの光を眼２１０に伝搬し、画像コンテンツをその中に形成し、および／または画像捕捉のために、照明源９６０からの光を眼２１０に伝搬し、眼を照明するために使用されてもよい。同一導波管９４０を使用することは、システムおよび／または接眼レンズを簡略化し得、システムおよび／または接眼レンズをよりコンパクトにし、可能性として、低減された形状因子を提供し得る。導波管９４０の数を低減させることによって、接眼レンズ９５０の厚さを低減させることは、同様に、他の理由のためにも利点であり得る。より低いコストおよびより簡略化された製造プロセスは、いくつかのそのような利点であり得る。
同様に、環境からの光を導波管９４０の中に結合することに加え、同一結合光学要素９４４は、画像プロジェクタ９３０からの光を眼２１０に指向し、画像コンテンツをその中に形成し、および／またはその中でカメラ９２０に誘導されるように、眼からの光を導波管９４０の中に指向するように構成されてもよい。加えて、または代替として、同一結合光学要素９４４は、導波管９４０内で誘導される照明源９６０からの光を導波管から外にユーザの眼２１０へと結合するように構成されてもよい。
上記に議論されるように、結合光学要素９４４、内部結合光学要素９４２、または外部結合光学要素９５２のうちの１つ以上のものは、偏光選択的結合要素を備えてもよい。故に、種々の設計では、接眼レンズ９５０または導波管９４０の中に入力される光は、偏光選択的方向転換要素によって適切に作用されるように偏光される。
故に、いくつかの実施形態では、照明源９６０は、偏光選択的結合／方向転換要素によって適切に作用されるように、好適な偏光の偏光源を備える。
１つ以上の偏光特有光学フィルタおよび偏光修正要素が、画像プロジェクタ９３０および／または光源９６０が、導波管９４０を通して相互に正対して配置されるもの等の種々の結像システム９００内に含まれてもよい。偏光感知要素は、結像デバイス９２０の中への指向性光放出を低減させ、および／または、例えば、これらの要素が同一側方位置において導波管９４０の反対側上に整合される構成では、結像デバイス９２０の飽和を低減させる際に有用であり得る。図１５Ａ−１５Ｂは、そのような構成を示す。図１５Ａに示されるような光源９６０は、偏光器（例えば、線形偏光器）等の偏光特有光学フィルタ９８２を通して、および／または偏光回転子等の入射光の偏光状態を改変するように構成される、偏光修正要素９８６を通して、光を指向するように構成されることができる。半波リターダ等のリターダは、例えば、線形偏光を回転させ得る。故に、適切に配向された半波リターダまたは半波長板は、ｓ−偏光をｐ−偏光にまたはその逆に回転させ得る。故に、種々の実装では、偏光特有光学フィルタ９８２および／または偏光修正要素９８６が、適切に配向された偏光を内部結合光学要素に提供するように、光源９６０と内部結合光学要素９４２との間の光学経路内に配置される。いくつかの実装では、結像システム９００は、偏光修正要素を含まないが、偏光器等の適切に配向された偏光光学フィルタを含む。
光源９６０によって放出される光は、特定の順序において、光学要素の配列を通して通過し得る。例えば、図１５Ａに示されるように、光は、最初に、光源９６０から、偏光特有光学フィルタ９８２（例えば、偏光器）を通して、次いで、偏光修正要素９８６（例えば、回転子）を通して通過し得る。光が、偏光修正要素９８６を通して通過後、光は、内部結合光学要素９４２上に入射してもよく、これは、その中で誘導されるように、光を導波管９４０の中に指向し得る。
例えば、光源９６０は、混合偏光（例えば、ｓ−偏光およびｐ−偏光）の光を放出するように構成されてもよい。偏光特有光学フィルタ９８２は、第１の偏光状態の光（例えば、ｐ−偏光）のみを透過させるように構成されてもよい。光が継続するにつれて、偏光修正要素９８６は、（例えば、ｐ−偏光からｓ−偏光に）光の偏光状態を変化させるように構成されてもよい。内部結合光学要素は、ｓ−偏光が導波管内で誘導されるように、導波管の臨界角を上回る角度に、ｓ−偏光を方向転換させるように構成されてもよい。内部結合される光９０４は、導波管９４０を通して伝搬するにつれて、第２の偏光（ｓ−偏光）内で実質的に偏光され得る。結合光学要素９４４は、第２の偏光状態（ｓ−偏光）の光のみを方向転換させるように構成されてもよい。結合光学要素９４４は、内部結合される光９０４を導波管９４０から外に眼２１０へと結合し、画像捕捉のために、照明を提供するように構成されてもよい。
結像デバイス９２０の直接照明（例えば、飽和）を防止するために、偏光修正要素９５８および／または偏光特有光学フィルタ９８４が、ある偏光状態（例えば、ｐ−偏光）の光のみが、偏光特有光学フィルタ９８４を通して結像デバイス９２０に通過し得るように、導波管９４０内または上に配置されてもよい。偏光修正要素９５８（例えば、半波長板）は、（例えば、ｓ−偏光からｐ−偏光に）偏光の状態を変化させるように構成されてもよい。偏光特有光学フィルタ９８４は、ある偏光の光（例えば、ｐ−偏光）のみをそれを通して透過させるように構成されてもよい。このように、偏光特有光学フィルタ９８２を通して通過する光は、直接、偏光特有光学フィルタ９８４を通して透過するように構成されないであろう。上記の実装（例えば、画像プロジェクタ９３０および／または光源９６０は、図１５Ａに示されるように、同一光学軸上にある）のいずれかでは、図１０、１１Ａ−１１Ｅ、および１２Ａ−１２Ｅにおけるように、偏光特有光学フィルタ９８２、偏光修正要素９８６、内部結合光学要素９４２、偏光修正要素９５８、および／または偏光特有光学フィルタ９８４の構成は、図１５Ａの設計に従って実装されてもよい。偏光特有光学フィルタ９８４は、第１の偏光の光を透過させ、第１のものと異なる第２の偏光の光を再指向または反射させるように構成される、透過性−反射性偏光器（例えば、偏光器ビームスプリッタ）であってもよい。
部分反射性要素（例えば、半透明ミラー）が、内部結合される光９０４を結像デバイス９２０に方向転換させるために含まれてもよい。部分反射性要素は、内部結合される光９１４の一部が、導波管９４０から外への内部結合される光９１４の漏出を低減させながら、結像デバイス９２０に向かって反射されるように、内部結合光学要素９４２と偏光修正要素９８６との間に配置されてもよい。漏出しない光の部分は、０〜１の任意の割合であってもよい。例えば、部分は、０．９０であってもよく、結合光学要素９４４に沿って導波管９４０を通して伝搬する光線の９０％は、光線の各反射において、導波管９４０内で維持される。他の部分も、可能性として考えられる（例えば、０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、またはこれらの値の間の範囲内の任意の値）。
図１５Ｂは、網膜から反射または散乱する光の伝搬を図示する。第２の偏光（ｓ−偏光）を有する、結合光学要素９４４上に入射する、網膜から反射された光９１０の一部は、結合光学要素９４４によって、導波管９４０の臨界角を上回る角度で方向転換され、したがって、その中で誘導され得る。光の一部は、導波管９４０の中に結合され得ず、内部結合されない光９１２として、それを通して透過するであろう。内部結合される光９０４は、導波管９４０を通してカメラに向かって伝搬し得る。
他の実装も、光源およびカメラの近位の偏光選択的要素の使用から利点を享受し得る。例えば、種々のシステムは、第１の偏光を有する照明を提供し、異なる偏光を有する光を使用して、カメラで画像を捕捉するように構成されることができる。例えば、そのような構成は、網膜を結像するとき、角膜等からの望ましくない反射を低減させるために使用されてもよい。角膜からの反射は、鏡面反射性となるであろう。故に、第１の偏光の光が、角膜上に入射する場合、角膜から反射された光は、その第１の偏光を留保するであろう。対照的に、網膜は、拡散性である。第１の偏光の光が、網膜上に入射する場合、網膜から反射された光は、第１の偏光のみを留保しないであろう。拡散反射は、非偏光をもたらす可能性がより高い。故に、第１の偏光と異なる第２の偏光が、反射された光内に存在するであろう。同様に、第１の偏光で照明し、第２の異なる偏光で結像することによって、網膜は、角膜からの低減されたグレアを伴って、結像されることができる。
故に、種々の実装では、偏光特有光学フィルタ９８２、９８４はともに、眼２１０から（例えば、角膜から）反射された望ましくない光を低減させるために使用されてもよい。例えば、結像デバイス９２０によって捕捉された画像を飽和させ得る、望ましくない光、グレア、または閃光が、角膜から反射され得る。角膜から反射された光は、鏡面反射性であって、その偏光を維持し得る。対照的に、網膜から反射された光は、より拡散反射され得、あまり均質に偏光され得ない。同様に、偏光器の組み合わせが、望ましくない反射された光の一部または大部分を除去するために使用されてもよい。最初に、偏光は、眼２１０を照明するために使用されることができる。いくつかの設計では、偏光された照明源（例えば、光源９６０）が、使用されてもよい。加えて、または代替として、第１の偏光器（例えば、偏光特有光学フィルタ９８２）が、照明源の光学経路の開始時に位置付けられ、光の初期偏光を提供してもよい。第２の偏光器（例えば、偏光特有光学フィルタ９８４）が、光が結像デバイス９２０に入射する前に、光学経路に位置付けられてもよい。第２の偏光器は、第１の偏光器から９０ｏ回転されてもよい（例えば、偏光器９８２、９８４は、「交差」してもよい）。その結果、眼は、第１の偏光で照明され、第１の偏光の一部の光は、角膜から反射されるであろう。本光は、カメラの近位の偏光器９８４を通して通過しないであろう。しかしながら、網膜から反射された光は、第２の偏光を含むであろう。同様に、網膜から拡散反射された光は、カメラの近位の偏光器９８４を通して通過し、網膜の画像がカメラによって捕捉されることを可能にするであろう。したがって、そのような構成では、結像デバイス９２０に入射し得る、眼から（例えば、角膜から）受け取られた望ましくない光は、低減または排除され得る。他の構成も、可能性として考えられる。例えば、光源９６０からの光を導波管９４０の中に結合するための偏光選択的内部結合光学要素９４２と、光を導波管から外にカメラ９２０へと結合するための偏光選択的外部結合光学要素とが、異なる偏光選択性性質を有するように採用されてもよい。例えば、偏光選択的内部結合光学要素は、第１の偏光を有する照明源からの光を導波管の中に選択的に方向転換させ得る一方、外部結合光学要素は、第２の異なる偏光の光を導波管から外にカメラへと選択的に方向転換させ得る。効果は、再び、結像デバイス９２０に入射する前に、眼から（例えば、角膜から）受け取られた望ましくない光を低減または除去することになり得る。
接眼レンズ９５０を使用して、光を収集し、網膜を結像することが可能な種々の結像システム９００が、本明細書で議論される。しかしながら、結像システム９００は、眼の前部部分等の眼の他の部分を結像するようにも構成されることができる。図１６は、結像システム９００が、眼２１０の前部部分（例えば、角膜）を結像するために使用され得る様子を図示する。結像システム９００は、上記に説明される例示的結像システム９００の１つ以上の要素を含んでもよい。加えて、例示的結像システム９００は、屈折力を有する、屈折力型屈折光学要素９８０、９９０等の１つ以上の屈折力型光学要素またはレンズを含んでもよい。例えば、正の屈折力レンズまたは正のレンズ９８０が、眼２１０と接眼レンズとの間の接眼レンズ９５０の近位側（例えば、眼２１０により近い）上に配置されてもよい。負の屈折力レンズまたは負のレンズ９９０が、接眼レンズとユーザの前方の環境との間の接眼レンズ９５０の遠位側上に配置されてもよい。レンズ９８０、９９０の一方または両方は、可変焦点要素（例えば、可変焦点レンズ）であってもよい、および／または液晶要素を含んでもよい。いくつかの設計では、レンズ９８０、９９０の一方または両方は、フレネルレンズを含む。レンズ９８０、９９０は、液晶を組み込み、フレネルレンズ機能性を生産し得る。そのような機能性は、レンズ９８０、９９０の一方または両方の可変焦点を可能にし得る。いくつかの設計では、レンズ９８０、９９０のうちの１つ以上のものは、接眼レンズ９５０と統合される、および／またはその上または中に製造されてもよい（例えば、形成される）。
種々の実施形態では、結合光学要素９４４は、その中で誘導されるように、眼２１０から反射されたコリメートされた光を光導波路の中に方向転換させるように構成される。故に、正のレンズ９８０は、眼の前部部分（例えば、角膜）等の眼２１０から反射された光をコリメートするように構成されてもよい。正のレンズ９８０は、したがって、結像されるべき眼２１０の部分、例えば、角膜までのレンズの距離と等しいまたは実質的に等しい焦点距離を有してもよい。
負のレンズ９９０は、正のレンズ９８０と類似または同一屈折力を有し、正のレンズの屈折力をオフセットまたは相殺してもよい。このように、環境（例えば、導波管９４０の遠位）からの光は、負のレンズ９９０、接眼レンズ９５０、および正のレンズ９８０を通して通過し得、実質的にこれらの２つのレンズによって導入される屈折力に正味の変化を及ぼさない。したがって、負のレンズ９９０は、ユーザが、接眼レンズ９５０の正面の環境を視認するとき、正のレンズの屈折力を被らないであろうように、正のレンズ９８０の屈折力をオフセットまたはキャンセルするように構成され得る。負のレンズ９９０はまた、正のレンズ９８０の効果を相殺し、装着者の正面の環境内のオブジェクトの画像を反転させるであろう。
図１６は、角膜上に入射し、そこから散乱する、光９２８を図示する。結像システム９００は、角膜から反射された本光９８８を捕捉するように構成されてもよい。例えば、正のレンズ９８０は、角膜から散乱された光９８８の一部を収集し、本光９８８をコリメートしてもよい。正のレンズ９８０によってコリメートされた本光９８８は、結合光学要素９４４上に入射し、これは、光がＴＩＲによってその中で誘導されるように、導波管の臨界角より大きい角度で、コリメートされた光を導波管９４０の中に方向転換させるように構成される。結合光学要素９４４、外部結合光学要素９５２、および／または導波管９４０は、上記に説明されるようなものであってもよい。結果として生じる外部結合される光９０６は、外部結合光学要素９５２によって導波管９４０から外にカメラ（図示せず）へと指向され得る。
図１６は、上記に説明されるような接眼レンズ９５０から生じ得る、コリメートされた光等の光９２８を示す。照明源９６０は、光を導波管９４０の中に結合し得、結合要素９４４は、照明源９６０からの本光を導波管から外に結合し得る。結合要素９４４は、光を導波管９４０から外にコリメートされた光として結合するように構成されてもよい。本光は、眼の前部部分（例えば、角膜）を照明し、そこから散乱する。上記に議論されるように、本散乱された光９８８は、正のレンズ９８０および結像システム９００によって収集され、眼２１０の前部部分の画像を形成することができる。また、上記に議論されるように、眼２１０上に指向される本照明９２８は、不可視（例えば、赤外線）光であってもよい。
図１６はまた、眼２１０を照明するための代替配列を示す。いくつかの設計では、ＬＥＤまたはエミッタ等の１つ以上の光源９３４が、眼２１０に対して配置され、ＴＩＲによって導波管９４０を通して誘導され、眼２１０上に指向されずに、光をその上に指向してもよい。いくつかの実装では、接眼レンズ９５０または導波管９４０は、１つ以上の光源９３４と眼２１０との間の光学経路内にない。いくつかの設計では、複数のそのような光源９３４は、眼の近傍および／または周囲において、あるパターン（例えば、円形またはリング状パターン）で配列されてもよい。いくつかの設計では、光源９３４のパターンは、１つ以上のレンズ９８０、９９０の光学軸と平行（例えば、同軸）の照明軸を画定し得る。１つ以上の光源９３４は、上記に説明される、１つ以上の光源９６０に類似してもよく、例えば、パルス発振されもよい。同様に、１つ以上の光源９３４は、赤外線ＬＥＤ等の赤外線光源または別のタイプの不可視光を備えてもよい。代替として、１つ以上の光源は、可視光を放出する、可視光源を備えてもよい。または、１つ以上の光源は、可視および不可視（例えば、赤外線）光の両方を放出してもよい。
図１７は、眼の前部部分（例えば、角膜）等の眼２１０の一部を結像するように構成される、別の例示的結像システム９００を図示する。図１７に示される結像システム９００は、図１６に示される透過性光学要素（レンズ）９８０と対照的に、眼からの光をコリメートするように構成される、反射性光学要素９９６を採用する。反射性光学要素は、色収差が、概して、図１７に示される反射体９９６等の反射性光学要素に適用可能ではないため、透過性光学要素より少ない収差を有するであろう。故に、眼２１０からの光を収集する際に反射性表面を使用することによって、より少ない（例えば、色）収差が、眼の捕捉された画像内に導入される。
図１７は、例えば、波長依存反射性コーティング９９８を有する、湾曲透過性光学要素９９６を含む、結像システム９００を図示する。湾曲透過性光学要素９９６は、導波管９４０の遠位（接眼レンズ９５０の環境側）に配置されてもよい。故に、湾曲透過性光学要素９９６は、装着者の前方の環境と導波管９４０および／または結合光学要素９４４との間に配置されてもよい。同様に、導波管９４０および／または結合光学要素９４４は、湾曲透過性光学要素９９６と眼２１０との間に配置されてもよい。
波長依存反射性コーティング９９８は、ある波長または波長の範囲の光を反射させるように構成されてもよい。いくつかの実装では、例えば、波長依存反射性コーティング９９８は、ある波長の範囲内の不可視光（例えば、赤外線光）を反射させるように構成されてもよい一方、波長依存反射性コーティング９９８は、可視光を透過させるように構成されてもよい。波長依存反射性コーティング９９８は、ある場合には、湾曲透過性光学要素９９６の表面上に配置されてもよい。
上記に議論されるように、種々の設計では、結合光学要素９４４は、その中で誘導されるように、眼２１０から反射されたコリメートされた光を導波管９４０の中に方向転換させるように構成される。故に、反射性光学要素９９６は、眼の前部部分（例えば、角膜）等の眼２１０から反射された光をコリメートするように構成されてもよい。湾曲反射性光学要素９９６は、したがって、波長依存反射性コーティング９９８から反射されたその近位側上に入射する光に関して正の屈折力を有し得る。特に、種々の設計では、反射性光学要素９９４は、反射性光学要素９９６から結像されるべき眼２１０の部分、例えば、角膜、虹彩等までの距離と等しいまたは実質的に等しい焦点距離を有してもよい。焦点距離の例示的値は、例えば、２ｃｍ〜８ｃｍであってもよい。いくつかの実装では、焦点距離は、４ｃｍ〜６ｃｍである。いくつかの設計では、焦点距離は、約５ｃｍである。焦点距離は、これらの値のいずれかによって形成される任意の範囲内であってもよい、または異なる設計では、そのような範囲外であってもよい。
種々の実装では、反射性光学要素９９６は、接眼レンズの前方の接眼レンズ９５０の遠位側上に配置される。故に、反射性光学要素９９６は、接眼レンズ９５０とユーザの前方の環境との間に配置される。同様に、接眼レンズ９５０は、反射性光学要素９９６と眼２１０との間に配置される。
湾曲透過性光学要素９９６は、任意の形状の曲率を有する、湾曲反射性表面を有してもよい。いくつかの実装では、表面は、回転対称である。いくつかの実装では、表面は、球状または非球面（例えば、放物線）であってもよい。非回転対称形状もまた、可能性として考えられる。しかしながら、種々の設計では、反射性表面は、正の屈折力を有する。反射性光学要素９９６は、例えば、少なくとも、ある波長および／または偏光のために、凹面ミラーを備えてもよい。
湾曲透過性光学要素９９６は、透過では、無視可能な屈折力を有するように構成されてもよい。同様に、湾曲透過性光学要素９９６は、収束または発散を導入せずに、光を透過させるように構成されてもよい。一実施例では、湾曲透過性光学要素９９６は、外側半径の曲率と実質的に同一である内側半径の曲率を有してもよい。薄型光学要素９９６は、例えば、それを通して透過される光に関して、光学収差を低減させ得、より軽量であり得、および／またはよりコンパクトであり得る。
種々の設計では、反射性光学要素９９６は、ユーザに装着者の正面の環境が見え得るように、可視光に対して透過性の材料を含む。ある場合には、透過を向上させるために、湾曲透過性光学要素９９６は、外面（例えば、遠位表面）上を反射防止性コーティングでコーティングされてもよい。反射防止性コーティングは、例えば、赤色、緑色、および／または青色光等の可視光の反射を低減させるように構成されてもよい。しかしながら、反射性光学要素９９６は、眼２１０から散乱された光の一部を反射させ、眼の画像を形成するように構成されてもよい。故に、反射性光学要素９９６は、異なる光に異なるように作用し得る。例えば、反射性光学要素９９６は、異なる波長に異なるように作用し得る。反射性光学要素９９６は、赤外線光を反射させ、可視光を透過させるように構成されてもよい。
上記に議論されるように、１つ以上の光源９３４は、眼２１０を赤外線光で照明するように構成されてもよい。眼２１０（例えば、角膜）から反射された結果として生じる光９８８は、図１７に図式的に図示されるように、発散し得る。湾曲透過性光学要素９９６は、眼（例えば、角膜、虹彩）から反射された本光９８８を受け取るように配置されてもよい。波長依存反射性コーティング９９８は、眼を照明するために使用される波長照明が、湾曲透過性光学要素９９６上の反射性コーティングによって反射された同一波長（例えば、８５０ｎｍ）であるため、眼から反射された光９８８を反射させるように構成され得る。例えば、眼は、赤外線光（例えば、８５０ｎｍ）で照明されてもよく、湾曲透過性光学要素９９６は、赤外線光（例えば、８５０ｎｍ）を反射させ、可視光を通過させるように構成されてもよい。湾曲透過性光学要素９９６の形状もまた、眼から反射された光９８８をコリメートし、ＴＩＲによってその中で誘導されるように、コリメートされた光を導波管９４０の中に方向転換させる、光を結合光学要素９４４に反射させるように構成されてもよい。
図１７では、ある他の設計におけるように、ＬＥＤまたはエミッタ等の１つ以上の光源９３４が、眼２１０に対して配置され、ＴＩＲによって導波管９４０を通して誘導され、眼２１０上に指向されずに、光をその上に指向してもよい。いくつかの実装では、接眼レンズ９５０または導波管９４０は、１つ以上の光源９３４と眼２１０との間の光学経路内にない。いくつかの設計では、複数のそのような光源９３４は、眼の近傍および／または周囲において、あるパターン（例えば、円形またはリング状パターン）で配列されてもよい。いくつかの設計では、光源９３４のパターンは、１つ以上のレンズ９８０、９９０の光学軸と平行（例えば、同軸）の照明軸を画定してもよい。１つ以上の光源９３４は、上記に説明される１つ以上の光源９６０に類似してもよく、例えば、パルス発振されてもよい。同様に、１つ以上の光源９３４は、赤外線ＬＥＤ等の赤外線光源または別のタイプの不可視光を備えてもよい。しかしながら、他のタイプの光源も、使用されることができる。
図１８は、眼の前部部分（例えば、角膜）等の眼２１０の一部を結像するように構成される、別の例示的結像システム９００を図示する。図１８に示される実装では、偏光選択性が、眼から反射された光の経路を制御することを補助するために採用される。特に、種々の設計では、結合光学要素９４４は、偏光選択的である。例えば、第１の偏光を有する、光は、結合光学要素９４４を通して透過される一方、第２の異なる偏光の光は、ＴＩＲによってその中に結合されるように、結合光学要素９４４によって導波管９４０の中に方向転換される。故に、種々の実装では、眼２１０は、偏光で照明される、または導波管上に入射する眼からの光が偏光されるように、偏光器（図示せず）が、眼と導波管９４０との間に配置される。例えば、エミッタ９３４が、偏光を放出してもよい、または眼２１０が偏光で照明されるように、偏光器が、エミッタ９３４の正面に配置されてもよい。故に、種々の設計では、光学結合要素９４４によって受け取られる、眼２１０に入射し、および／またはそこから反射された偏光の偏光は、該光が反射体９９６に指向されるような第１の偏光であってもよい。
同様に、種々の実装では、結合光学要素９４４（および／または外部結合光学要素９５２）は、それぞれ、第１の線形、円形、または楕円偏光状態（例えば、ｐ−偏光、左旋円、または楕円偏光等）等の第１の偏光状態の光を透過させ、第２の線形、円形、または楕円形（例えば、ｓ−偏光、右旋円、または楕円偏光等）等の第２の偏光状態の光を導波管の中および／またはそこから外に方向転換させるように構成される。いくつかの実装では、眼照明器９３４は、第１の偏光（例えば、ｐ偏光）のみまたはそれを主に放出してもよい、または第１の偏光状態の光（例えば、ｐ−偏光）のみを透過させるように構成される、偏光修正要素（例えば、偏光器）をさらに含んでもよい。加えて、結合光学要素９４４および／または外部結合光学要素９５２は、それぞれ、第２の偏光の光（例えば、ｓ−偏光）を導波管の中および／またはそこから外に方向転換させるように構成されてもよい。
図１７に示される結像システム９００と同様に、図１７に示される湾曲反射体９９８は、波長依存反射性コーティング９９８を有する、湾曲透過性光学要素９９６を備える。波長依存反射性コーティング９９８は、ある波長または波長の範囲の光を反射させるように構成されてもよい。いくつかの実装では、例えば、波長依存反射性コーティング９９８は、ある波長の範囲内の不可視光（例えば、赤外線光）を反射させるように構成されてもよい一方、波長依存反射性コーティング９９８は、可視光を透過させるように構成されてもよい。波長依存反射性コーティング９９８は、ある場合には、湾曲透過性光学要素９９６の表面上に配置されてもよい。
種々の実装では、湾曲透過性光学要素９９６は、接眼レンズの前方の接眼レンズ９５０の遠位側上に配置される。故に、反射性光学要素９９６は、接眼レンズ９５０とユーザの前方の環境との間に配置される。同様に、接眼レンズ９５０は、反射性光学要素９９６と眼２１０との間に配置される。
故に、眼２１０からの第１の偏光（例えば、ｐ−偏光）を有する光は、結合光学要素９４４上に入射し、それを通して湾曲透過性光学要素９９６に通過する。結像システム９００はさらに、リターダ（例えば、４分の１波リターダ）等の偏光修正光学要素９７８を含む。本リターダ９７８は、透過性であって、４分の１波の位相差をそれを通して透過される光上に付与する。本光は、湾曲透過性光学要素９９６上に入射し、そこから反射される。波長依存反射性コーティング９９８は、眼から反射されたある波長の光を反射させるように構成されてもよい。その結果、本光は、湾曲透過性光学要素９９６の湾曲表面から反射され、コリメートされる。本コリメートされた光は、再び、リターダ９７８を通して通過し、それによって、別の４分の１波の位相差をそれを通して透過される光上に付与する。リターダを通したこれらの２回の通過において導入される位相差（例えば、全波の位相差）は、偏光を回転させる。故に、１回目の通過で偏光選択的結合光学要素９４４を通して透過される第１の偏光（例えば、ｐ−偏光）は、第２の偏光（ｓ−偏光）に変換され、ＴＩＲによってカメラ９２０に誘導されるように、導波管９４０の中に方向転換される。上記に議論されるように、種々の設計では、結合光学要素９４４は、その中で誘導されるように、眼２１０から反射されたコリメートされた光を導波管９４０の中に方向転換させるように構成される。故に、反射性光学要素９９６は、眼の前部部分（例えば、角膜）等の眼２１０から反射された光をコリメートするように構成されてもよい。湾曲反射性光学要素９９６は、したがって、正の屈折力を有し得る。特に、種々の設計では、反射性光学要素９９４は、反射性光学要素９９６から、例えば、角膜、虹彩等の結像されるべき眼２１０の部分までの距離と等しいまたは実質的に等しい焦点距離を有してもよい。焦点距離の例示的値は、例えば、２ｃｍ〜８ｃｍであってもよい。いくつかの実装では、焦点距離は、４ｃｍ〜６ｃｍである。いくつかの設計では、焦点距離は、約５ｃｍである。
種々の設計では、反射性光学要素９９６は、光を反射させるように構成される、湾曲表面を備えてもよい。湾曲表面は、ある場合には、球状または回転対称であってもよい。反射性光学要素９９６は、例えば、少なくとも、ある波長および／または偏光のために、凹面ミラーを備えてもよい。
種々の設計では、反射性光学要素９９６は、ユーザに装着者の正面の環境が見え得るように、可視光に対して透過性の材料を含む。湾曲透過性光学要素９９６の表面上に配置される波長依存反射性コーティング９９８は、したがって、可視光または可視光の少なくともある波長に対して透過性であり得る。湾曲透過性光学要素９９６はまた、外面（例えば、遠位表面）上を反射防止性コーティングでコーティングされてもよい。反射防止性コーティングは、赤色、緑色、および／または青色光の反射を低減させるように構成されてもよい。しかしながら、反射性光学要素９９４は、眼２１０から散乱された光の一部を反射させ、眼の画像を形成するように構成されてもよい。故に、反射性光学要素９９６は、異なる光に異なるように作用し得る。例えば、反射性光学要素９９６は、異なる偏光状態（および／または波長）の光に異なるように作用し得る。反射性光学要素９９６は、可視光を透過させ、赤外線光を反射させるように構成されてもよい。
図１７に示されるように、図１８におけるＬＥＤまたはエミッタ等の１つ以上の光源９３４は、眼２１０に対して配置され、ＴＩＲによって導波管９４０を通して誘導され、眼２１０の上に指向されずに、光をその上に指向してもよい。故に、いくつかの実装では、接眼レンズ９５０または導波管９４０は、１つ以上の光源９３４と眼２１０との間の光学経路内にない。いくつかの設計では、複数のそのような光源９３４は、眼の近傍および／または周囲において、あるパターン（例えば、円形またはリング状パターン）で配列されてもよい。１つ以上の光源９３４は、上記に説明される１つ以上の光源９６０に類似してもよく、例えば、パルス発振されてもよい。同様に、１つ以上の光源９３４は、赤外線ＬＥＤ等の赤外線光源または別のタイプの不可視光を備えてもよい。特に、種々の実装では、光源９３４は、波長依存反射性コーティング９９８および／または湾曲透過性光学要素９９６によって反射された光を放出してもよい。しかしながら、他のタイプの光源も、使用されることができる。
偏光選択的結合光学要素９４４は、その上に入射する線形偏光のタイプに応じて、偏光選択的であるように構成されるが、他の偏光選択的結合光学要素は、異なるタイプの円形または楕円偏光等の他のタイプの偏光状態に対して偏光選択的であってもよい。偏光選択的結合光学要素９４４は、例えば、第１の円または楕円偏光（例えば、左旋偏光またはＬＨＰ−偏光）等の第１の偏光が、偏光選択的結合光学要素９４４を通して透過され、第２の円または楕円偏光（例えば、右旋偏光またはＲＨＰ）等の第２の偏光が、光導波路の中に方向転換される、またはその逆であるように構成されてもよい。そのような偏光選択的結合光学要素９４４は、コレステリック液晶等の液晶を備えてもよい。いくつかの液晶光学要素の実施例は、下記の「コレステリック液晶ミラー」と題された節、「ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＨＯＬＥＳＴＥＲＩＣ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ」と題され、２０１７年１２月７日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１６４６２７号、「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＰＯＷＥＲ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１４７号、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ−ＦＯＣＵＳ ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＭＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１７７号（それぞれ、その全体としておよびあらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる）に議論されている。
円偏光器等の偏光修正要素またはリターダが、眼と偏光選択的結合光学要素９４４との間に配置され、眼から反射された光を第１の偏光（例えば、ＬＨＰ）に変換してもよい。ＬＨＰ光は、偏光選択的結合光学要素９４４を通して通過し、反射体９９８から反射し、偏光をＲＨＰに変化させ、偏光選択的結合光学要素９４４によって導波管の中にカメラへと方向転換されるであろう。
いくつかの実装では、反射体９９６は、ある偏光状態の光のみが、反射され、および／または異なる偏光状態の光が、透過されるように、その反射率において偏光選択的であってもよい。そのような光学要素は、コレステリック液晶等の液晶を備えてもよい。そのような光学要素の実施例は、下記の「コレステリック液晶ミラー」と題された節、「ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＨＯＬＥＳＴＥＲＩＣ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ」と題され、２０１７年１２月７日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１６４６２７号、「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＰＯＷＥＲ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１４７号、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ−ＦＯＣＵＳ ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＭＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１７７号（それぞれ、その全体としておよびあらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる）に議論されている。そのような光学要素は、第１の円または楕円偏光状態（左旋円または楕円偏光）等の第１の偏光状態の光を反射させ、第２の円または楕円偏光状態（例えば、右旋円または楕円偏光）等の第２の偏光状態の光を透過させる、またはその逆であってもよい。いくつかの実施形態では、液晶が、反射では、反射体が、正の屈折力等の屈折力を有するように、反射体９９６の湾曲表面上に配置される。種々の他の実装では、液晶光学要素は、平坦または平面であってもよい。例えば、液晶は、平坦または平面基板または層上に配置されてもよい。平坦であるにもかかわらず、屈折力が、液晶光学要素内に含まれ得る。そのような要素は、コレステリック液晶反射性レンズと称され得る。故に、眼からの光は、コリメートされ、結合光学要素９９８に反射され得る。反射体は、例えば、第１の偏光状態の光（例えば、左旋円または楕円偏光）を反射させ、第２の偏光の光（例えば、右旋円または楕円偏光）を透過させてもよい。故に、眼２１０は、左旋円偏光で照明される、または眼から反射された光は、第１の偏光（例えば、左旋円または楕円偏光）を有する光を透過させる、偏光器（例えば、円または楕円偏光器）を通して透過される。結合光学要素９４４もまた、偏光選択的であってもよく、ＬＨＰ光を透過させ、ＲＨＰ光を導波管の中に方向転換させてもよい。眼からのＬＨＰ光は、結合光学要素９４４を通して通過する。本透過されるＬＨＰ光はまた、波長選択的液晶反射体９９６上に入射し、そこから反射される。ある設計では、波長選択的液晶反射体９９６は、反射に応じて、第１の偏光状態（例えば、ＬＨＰ）を第２の偏光状態（例えば、ＲＨＰ）に変換する。本第２の偏光状態の光（例えば、ＲＨＰ光）は、結合光学要素９４４に指向され、これは、第２の偏光状態（ＲＨＰ）の光を導波管９４０の中にカメラ９２０へと方向転換させる。
いくつかの設計では、結合光学要素９４４は、液晶格子を備えないが、代わりに、例えば、表面レリーフ回折格子またはホログラフィック格子を備える。上記に議論されるように、コレステリック液晶を備えない、これらの結合光学要素９４４はまた、体積回折またはホログラフィック光学要素または格子を備えてもよい。
故に、眼から散乱された光は、結合要素９４４によって導波管の中に結合するために、反射性光学要素９９６によって導波管９４０に戻るように反射される。しかしながら、対照的に、第２の偏光状態（例えば、ＲＨＰ）に対応する、装着者の正面の環境からの非偏光の一部は、反射性光学要素９９６を通して透過されるであろう。したがって、装着者には、反射性光学要素９９６を通してオブジェクトが見え得る。
しかしながら、種々の設計では、反射性光学要素９９６は、透過では、無視可能な屈折力を有するであろう。例えば、反射性光学要素９９６は、光学要素の両側上に、それを通して透過される光のための光学要素の総屈折力が無視可能であろうように、同一曲率を有する湾曲表面を有してもよい。
上記に議論されるように、種々の実装では、反射性光学要素９９６は、下記の「コレステリック液晶ミラー」と題された節、「ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＨＯＬＥＳＴＥＲＩＣ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ」と題され、２０１７年１２月７日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１６４６２７号、「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＰＯＷＥＲ ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１４７号、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ−ＦＯＣＵＳ ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＭＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１７７号（それぞれ、その全体としておよびあらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる）に議論されるようなコレステリック液晶反射性要素である、コレステリック液晶反射性レンズを備える。そのような光学要素は、特定の波長または波長範囲に作用し得る。故に、眼から反射された赤外線光等の光は、コレステリック液晶反射性要素によって作用され得る。しかしながら、環境からの可視光等のその波長範囲内にない光は、コレステリック液晶反射性要素によって作用されずに、コレステリック液晶反射性要素を通して通過され得る。故に、コレステリック液晶反射性要素は、それを通して通過する環境からの本可視光のための無視可能な屈折力を有し得る。
上記に議論されるように、ある実装では、照明源９６０は、導波管から外に方向転換される、光を導波管９４０の中に結合し、眼２１０を照明する。そのような実施形態では、結合光学要素９４４は、偏光選択的であってもよい。例えば、結合光学要素９４４は、第１の偏光（ｐ−偏光）を透過させ、第２の偏光（ｓ−偏光）を透過させてもよい。
故に、照明源９０６からの光が、導波管９４０を通して伝搬し、結合光学要素９４４によって方向転換される場合、本照明は、ｓ−偏光となるであろう。偏光修正光学要素（例えば、４分の１波リターダ）が、眼から反射された偏光の回転を生じさせるように、導波管９４０と眼２１０との間に配置されてもよい。眼２１０から反射された光源９６０からの光は、４分の１波リターダを通して、２回通過し、その結果、眼を照明するために結合要素９４４によって導波管から射出されるｓ−偏光は、ｐ−偏光に変換されるであろう。
本ｐ−偏光は、結合光学要素９４４および導波管を通して透過され、反射性光学要素９９６上に入射するであろう。
結像システム９００はさらに、第２の偏光修正要素９７８を備えてもよく、これは、例えば、上記に議論されるように、リターダまたは波長板を備えてもよい。本リターダは、例えば、４分の１波リターダを備えてもよい。第２の偏光修正要素９７８が、導波管９４０の遠位、すなわち、導波管と反射体９９６との間に配置されてもよい。第２の偏光修正要素９７８はまた、結合要素光９４４と反射体９９６との間に配置されてもよい。結合要素光９４４を通して透過された眼２１０からの光（ｐ−偏光）は、第２の偏光修正要素９７８を通して通過し、円偏光に変換される。反射体９９６が、円偏光を反射させる場合、本光は、再び、偏光修正要素９７８を通して通過後、導波管９４０に戻るように反射されるであろう。本偏光修正要素（例えば、４分の１波リターダ）９７８を通した２回の通過は、光をｓ−偏光に変換され、その中でカメラ（図示せず）に誘導されるように、結合要素９４４によって導波管の中に方向転換されるであろう。
図１８に図示されるように、眼２１０から反射された光９８８は、発散する。本光は、湾曲される、または別様に正の屈折力を有する、反射体９９６上に入射し、それによってコリメートされ得る。コリメートされた光を導波管９４０の中に方向転換させるように構成される、結合光学要素９４４は、したがって、湾曲反射性光学要素９９６からの本コリメートされた光を結像デバイス９２０（図示せず）に向かって指向するであろう。故に、湾曲反射性光学要素９９６によってコリメートされた眼２１０から反射された光は、導波管９４０の中に結合され、その中で外部結合光学要素９５２に向かって誘導される。外部結合光学要素９５２は、光を接眼レンズ９５０から外にカメラ（図示せず）へと指向するように構成されてもよい。
様々な変形例が、結像システムの構成において可能性として考えられる。異なるタイプの反射体９９６および結合要素９４４が、採用されてもよい。反射体９９６および結合要素９４４は、例えば、線形偏光または円または楕円偏光に作用するように構成されてもよい。議論されるように、反射体９９６は、屈折力を有する。反射体９９６および結合要素９４４は、屈折力の有無にかかわらず、コレステリック液晶格子反射体および／またはレンズを備えてもよい。リターダ等の偏光修正要素９７８が、結合要素９４４と反射体との間および／または結合要素９４４と眼との間に含まれてもよい。いくつかの実施形態では、円偏光器または線形偏光器等の偏光器が、眼と結合要素９４４との間に配置されてもよい。例えば、非偏光が、眼から反射される場合、偏光器（例えば、円偏光器または線形偏光器）が、眼と結合要素９４４との間に配置されてもよい。いくつかのそのような場合では、結合要素９４４は、偏光選択的である。
眼から反射された光が、導波管９４０を通して湾曲反射性光学要素９９６に通過し、コリメートされ、導波管に戻るように再指向される、図１７および１８に示されるような構成では、背景雑音が、導入される。本背景雑音は、最初に眼から結合光学要素９４４を通して通過する光から生じる。上記に議論されるように、結合光学要素９４４は、その中で画像が形成されるカメラ９２０に誘導されるように、コリメートされた光を導波管９４０の中に方向転換させるように構成されてもよい。しかしながら、結合光学要素９４４は、その上に入射する一部のコリメートされていない光を方向転換させるであろう。故に、結合光学要素９４４および導波管９４０を通した湾曲反射性光学要素９９６への初期通過において、眼から反射されたコリメートされていない（発散する）光の一部が、結合光学要素９４４によって導波管の中に結合され、カメラ９２０によって形成される眼の画像に対する背景雑音に寄与するであろう。本雑音は、その中でカメラ９２０に誘導されるように結合光学要素９４４によって導波管の中に結合される、湾曲反射性光学要素９９６によって逆反射されたコリメートされた光によって形成される画像上に重畳されるであろう。
ある設計では、本雑音は、画像から取り去れられることができる。雑音を信号から取り去るためのプロセスは、（ａ）方向転換され、カメラ９２０に到達する、結合光学要素９４４を通した湾曲反射性光学要素９９６への初期通過における、結合光学要素９４４によって結合される光の量（Ｎと称される）を測定するステップと、（ｂ）光が、結合光学要素９４４および導波管９４０を通して湾曲反射性光学要素９９６に通過し、コリメートされ、結合光学要素に戻るように反射され、カメラに方向転換されるときの、カメラ９２０における総信号を測定するステップとを伴い得る。本総信号もまた、眼から反射されたコリメートされていない光は、結合光学要素９４４を通して通過し、湾曲反射性光学要素９９６に到達し、したがって、コリメートされていない光の一部は、結合光学要素９４４によってカメラ９２０に方向転換されるであろうため、ある雑音Ｎを含むであろう。雑音Ｎが、眼の画像にわたって重畳される雑音を含む、総信号Ｔから別個に測定され得る場合、雑音Ｎは、下記の式によって表されるように、総信号Ｔから取り去られることができる。
Ｉ＝Ｔ−Ｎ
式中、Ｉは、雑音成分Ｎが除去された画像を表す。
上記の２つの測定（ａ）および（ｂ）は、種々の方法において取得されることができる。例えば、図１９に示されるように、シャッタ９３６が、湾曲反射性光学要素９９６と導波管９４０および結合光学要素９４４との間に配置されることができる。本シャッタ９３６は、シャッタが第１の状態にあるとき、光を遮断し、シャッタが第２の状態にあるとき、光を透過させるように構成され得る。本シャッタ９３６は、例えば、液晶シャッタを備えてもよい。
故に、雑音成分Ｎは、シャッタ９３６が、眼２１０から反射された光が、結合光学要素９４４上に入射し、それを通して湾曲反射性光学要素９９６に向かって通過する、第１の状態にあるとき、測定されることができるが、しかしながら、閉鎖されたシャッタによって、湾曲反射性光学要素に到達しないように防止される。上記に議論されるように、眼２１０から反射された光の一部は、大部分はコリメートされないが、結合光学要素９４４の中に結合し、導波管の中に方向転換され、その中でカメラ９２０に誘導される。上記で参照されるように、本光は、画像の形成に寄与しないが、背景雑音となるであろう。カメラ９２０は、シャッタ９３６が閉鎖されると、本雑音Ｎを記録してもよい。
雑音Ｎおよび画像の両方を含む、総信号Ｔは、シャッタ９３６が、シャッタが開放される、第２の状態にあるときに測定されることができる。眼２１０から反射された光は、再び、結合光学要素９４４上に入射する。眼２１０から反射された本光の一部は、大部分はコリメートされないが、結合光学要素９４４の中に結合し、導波管の中に方向転換され、その中でカメラ９２０に誘導される。しかしながら、眼２１０から反射された本光の大部分は、結合光学要素９４４を通して、開放シャッタ９３６を通して、湾曲反射性光学要素９９６に通過する。湾曲反射性光学要素９９６は、本光をコリメートし、その少なくとも一部を結合光学要素９４４に戻るように反射させ、これは、眼２１０の画像を形成するためにカメラ９２０に誘導されるように、本コリメートされた光を導波管９２０の中に方向転換させる。カメラ９２０は、眼２１０の本画像を捕捉することができる。
カメラ９２０と通信する処理電子機器（処理電子機器１４０等）は、シャッタ９３６が第１の閉鎖状態にあるときに測定される、雑音成分Ｎと、シャッタが第２の開放状態にあるときに測定される、総信号Ｔとを受信することができ、その２つを減算（Ｔ−Ｎ）することができる。このように、それを通した初期通過において、結合光学要素９４４の中に結合される、眼２１０から反射されたコリメートされていない光によって寄与される、雑音Ｎは、総画像信号Ｔから減算されることができる。処理電子機器は、有線電子信号を介して、カメラ９２０と通信してもよい。加えて、または代替として、処理電子機器は、１つ以上の遠隔受信機を使用して、カメラ９２０と通信してもよい。処理電子機器は、遠隔に常駐してもよい（例えば、クラウドコンピューティングデバイス、遠隔サーバ等）。
他の方法が、（ａ）および（ｂ）の測定を実施し、ＮおよびＴを取得し、ＮをＴから減算するために採用されてもよい。例えば、湾曲反射性光学要素９９６が、図１８に示されるような波長選択的である場合、眼は、異なる時間において、異なる波長の光で照明されることができる。例えば、測定（ａ）を実施し、雑音Ｎを定量化するために、眼は、湾曲反射性光学要素９９６によって反射されない波長で照明されることができる。しかしながら、測定（ｂ）を実施し、総信号Ｔを定量化するために、眼は、湾曲反射性光学要素９９６によって反射された波長で照明されることができる。雑音Ｎは、次いで、上記に議論されるように、総Ｔから減算されることができる（例えば、Ｔ−Ｎ）。
図２０−２０Ｅは、波長変調を使用して、測定を行い、上記に議論されるような雑音成分Ｎを取り去るように構成される、例示的結像システム９００を図示する。図２０Ａ−２０Ｅにおける結像システム９００は、波長選択的（上記の図１７および１８を参照して説明されるもの等）である、湾曲透過性光学要素９９６を含む。例えば、湾曲透過性光学要素９９６は、波長依存反射性コーティング９９８をその湾曲表面上に有する。結像システム９００はまた、眼２１０を照明するように構成される、１つ以上の光源または照明源（図示せず）を含んでもよい。１つ以上の光源は、赤外線光を放出するように構成されてもよい。しかしながら、１つ以上の光源は、異なる時間において、異なる色または波長光を放出するように構成されることができる。そのような波長変調は、総信号Ｔから取り去られるように、Ｎの測定を別個に可能にすることができる。
種々の実装では、例えば、１つ以上の照明源９６０、９３４は、第１の状態では、湾曲反射性光学要素によって反射される１つ以上の波長λＲｅｆｌｅｃｔを、第２の状態では、反射されない１つ以上の波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔを放出するように構成されてもよい。第２の状態では、湾曲反射性光学要素によって反射される無視可能な量以下の波長λＲｅｆｌｅｃｔが、放出される。同様に、第１の状態では、反射されない無視可能な量以下の波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔが、放出される。
いくつかの実施例では、反射される波長λＲｅｆｌｅｃｔは、約８００ｎｍ〜９５０ｎｍであってもよい。反射される波長λＲｅｆｌｅｃｔは、約８３５ｎｍ〜９１５ｎｍであってもよい。反射される波長λＲｅｆｌｅｃｔは、約８４０ｎｍ〜８７０ｎｍであってもよい。いくつかの設計では、反射される波長λＲｅｆｌｅｃｔは、約８５０ｎｍである。１つ以上の光源９６０からの光放出９２８は、眼を照明し得る。
図２０Ｂに示されるように、湾曲反射性光学要素９４４によって反射されない波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔを有する光９８８（および湾曲反射性光学要素９４４によって反射された無視可能な量以下の光λＲｅｆｌｅｃｔ）は、眼２１０の一部（例えば、角膜）から反射される。本光は、湾曲反射性光学要素９４４によって反射されない波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔを備えるため、光線９１６は、湾曲反射性光学要素９９６を通してユーザの前方の環境に伝搬するように示される。
結合光学要素９４４上に入射する光９８８は、コリメートされないが、結合光学要素は、それにもかかわらず、カメラ９２０に誘導されるように、少なくとも一部の光９１４を導波管９４０の中に結合する。故に、カメラ９２０は、湾曲反射性光学要素９９６への初期通過において結合光学要素９４４によって方向転換されたコリメートされない光から生じる、雑音成分Ｎに対応する、画像（画像＃１）を捕捉し得る。本画像（画像＃１）は、背景雑音であって、眼の認識可能画像ではない。処理電子機器１４０は、本第１の画像（画像＃１）を受信するように示される。
図２０Ｃ−２０Ｅでは、照明源（図示せず）が、湾曲反射性光学要素によって反射される、１つ以上の波長λＲｅｆｌｅｃｔおよび反射されない無視可能な量以下の波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔを放出する。本波長λＲｅｆｌｅｃｔは、例えば、８５０ｎｍであり得る。
図２０Ｃに示されるように、結合光学要素９４４を通した１回目の通過において、結合光学要素９４４上に入射する、眼２１０から反射された光９８８の一部が、結合光学要素９４４によって、導波管９４０の中に結合され（図２０Ｂにおけるように）、カメラ９２０に向かって指向される。加えて、波長λＲｅｆｌｅｃｔの光を選択的に反射させる、湾曲透過性光学要素９９６が、湾曲透過性光学要素上に入射する、眼２１０から反射された内部結合されない光９１８を反射およびコリメートする。図２０Ｅに図示されるように、結合光学要素９４４は、本コリメートされた反射された光を方向転換し、導波管９４０の中にカメラ９２０に向かって結合する。図２０Ｅは、カメラ９２０に到達する両成分、すなわち、結合光学要素によって導波管９４０の中に結合される、結合光学要素９４４を通した１回目の通過において、結合光学要素９４４上に入射し、眼２１０から反射される光９８８と、結合光学要素によって導波管の中に結合される、湾曲透過性光学要素９９６によって反射およびコリメートされる光とを示す。カメラ９２０は、本総画像成分Ｔに対応する、画像（画像＃２）を捕捉し得る。処理電子機器１４０は、本第２の画像（画像＃２）を受信するように示される。
上記に議論されるように、処理電子機器は、雑音を画像から減算Ｔ−Ｎし得る。本実施例では、画像＃１は、画像＃２から減算されることができる。故に、処理電子機器１４０は、第１の画像に基づいて、第２の画像を修正するように構成されてもよい。しかしながら、他のアプローチも、可能性として考えられる。例えば、処理電子機器１４０は、低減された光学雑音を伴う、第２の画像のバージョンを表す、新しい画像を作成するように構成されてもよい。雑音を画像から減算するための実装は、上記に説明される実装において使用されてもよい。例えば、図１０、１１Ａ−１１Ｅ、および／または図１２Ａ−１２Ｅに示される実装は、内部結合されない光９１２を選択的に反射させ、光を結像デバイス９２０に指向するように構成される、波長依存反射性コーティング９９８を有する、シャッタ９３６および／または湾曲透過性光学要素９９６を含むことができる。
上記に議論されるように、画像＃１は、光が湾曲反射性光学要素によって反射されない１つ以上の波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔおよび反射される無視可能な量以下の波長λＲｅｆｌｅｃｔで照明される場合に関して取得された。画像＃２は、光が湾曲反射性光学要素によって反射される１つ以上の波長λＲｅｆｌｅｃｔおよび反射されない無視可能な量以下の波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔで照明される場合に関して取得された。故に、１つ以上の照明源９６０、９３４は、波長を変調させるように構成されてもよい。例えば、ある設計では、１つ以上の照明源９６０、９３４は、湾曲反射性光学要素によって反射されない１つ以上の波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔおよび反射される無視可能な量以下の波長λＲｅｆｌｅｃｔを出力するように構成される、第１の照明源を備えてもよい。１つ以上の照明源はさらに、湾曲反射性光学要素によって反射される１つ以上の波長λＲｅｆｌｅｃｔおよび反射されない無視可能な量以下の波長λＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔを出力するように構成される、第２の照明源を備えてもよい。第１および第２の照明源の強度は、代替として、増加および減少され、オンおよびオフにされ、減衰されおよび減衰されず、通過および遮断され、光の波長の変調を提供し、眼を照明することができる。例えば、第１の時間インターバルの間、第１の照明源は、遮断され得る一方、第２の照明源は、遮断されない。後続の第２の時間インターバルの間、第２の照明源は、遮断され得る一方、第１の照明源は、遮断されない。本プロセスは、光の波長の変調を提供し、眼を照明するために、繰り返されることができる。他の設計では、光源の波長は、λＲｅｆｌｅｃｔとλＮｏｔ Ｒｅｆｌｅｃｔとの間で往復して波長を偏移させるように調整および調整解除されてもよい。他の配列も、可能性として考えられる。
上記に説明されるように、結像システム９００は、加えて、接眼レンズ９５０で光を収集することによって、眼を結像する能力を提供する、拡張現実ディスプレイ等の頭部搭載型ディスプレイ内に含まれてもよい。そのような結像システム９００は、眼追跡のために使用されてもよい。眼の網膜または前部部分の複数の画像が、取得されてもよい。眼の移動および／または再位置付けが、これらの画像から確認され、眼位置および／または配向を追跡することができる。これらの結像システムはまた、バイオメトリック結像のため、および／またはユーザを識別するために使用されてもよい。例えば、網膜または虹彩等のユーザの眼の結像が、取得および記録されてもよい。装着者の眼（例えば、網膜、または虹彩）の後続画像が、後の時間に取得されてもよい。２つの画像は、比較され、その後のインスタンスにおける装着者が第１のインスタンスにおける装着者であるかどうかを決定してもよい。しかしながら、結像システムのための他の使用も、可能性として考えられる。
照明システムは、導波管ベースであって、１つ以上の導波管を備えるように上記に説明され得るが、他のタイプの光方向転換光学要素が、導波管の代わりに、採用されてもよい。そのような光方向転換光学要素は、方向転換特徴を含み、光を光方向転換光学要素から、例えば、空間光変調器上に射出してもよい。故に、本明細書に説明される実施例のいずれかおよび下記の実施例のいずれかでは、導波管の任意の言及は、導波管の代わりに、光方向転換光学要素と置換されてもよい。そのような光方向転換光学要素は、例えば、偏光ビーム分割プリズム等の偏光ビームスプリッタを備えてもよい。
上記に議論されるように、本明細書に説明されるシステムは、バイオメトリックデータの収集および／またはバイオメトリック識別を可能にすることができる。例えば、眼またはその一部（例えば、網膜）が、結像され、そのようなバイオメトリックデータおよび／またはバイオメトリック識別を提供することができる。網膜等の眼の画像が、頭部搭載型ディスプレイシステムが、ユーザ、おそらく、同一ユーザによって装着されているときの種々の時間に取得されてもよい。そのような画像の収集は、例えば、データベース内に記録されることができる。これらの画像は、バイオメトリックデータを収集するために分析されてもよい。そのようなバイオメトリックデータは、ユーザの健康または医療ステータスを監視するために有用であり得る。異なる医療パラメータは、患者、例えば、患者の眼（例えば、網膜）を結像することによって監視されることができる。医療パラメータは、ユーザが頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているときに取得される後続測定とともに、記録および比較されることができる。
加えて、人物が、頭部搭載型ディスプレイシステムの装着を開始し、データベース内に記憶される画像に合致しない、ユーザの眼の画像が捕捉される場合、頭部搭載型ディスプレイシステムを現在装着している人物が前のユーザと異なるという結論が、導き出され得る。これは、意図されるユーザがヘッドセットを装着しているかどうか、または新しいユーザによって装着されているかどうかを決定する際に有用であり得る。そのような特徴は、ある医療、セキュリティ、および／または使い易い用途または機能性を可能にし得る。例えば、頭部搭載型ディスプレイは、装着者の眼の特性に基づいて、装着者を識別するように構成されてもよい。例えば、システムは、装着者の網膜（例えば、血管）、角膜の特徴、または他の眼特徴に基づいて、個人を決定するように構成されることができる。いくつかの実装では、例えば、一連のマーカが、特定の装着者に関して決定されてもよい。一連のマーカに基づいて、システムは、前のユーザがヘッドセットを装着している、または代替として、別のユーザがヘッドセットを装着していることを決定することが可能であり得る。マーカは、ユーザの角膜の形状または中心、ユーザの網膜内の血管の構成、角膜からの光の反射の強度および／または位置、眼の側面の形状、および／または任意の他のバイオメトリックマーカを含んでもよい。ある実装では、混乱行列が、決定されることができる。上記に議論されるように、例えば、種々の場所における仮想／固定標的を使用して網膜マップを展開する議論（例えば、図１３Ｂ参照）では、システムは、ユーザに所定の方向または眼姿勢のセットを見させ、各方向または眼姿勢と関連付けられた眼または眼の一部（例えば、角膜、網膜等）の特性の行列を展開してもよい。そのような行列を使用して、システムは、個人の識別を決定することができる。他の方法も、可能性として考えられる。
同様に、上記に議論されるように、システムの様々な構成も、可能性として考えられる。例えば、図２１は、同時に、ユーザの眼を結像しながら、光をユーザの眼の中に投影するために使用され得る、例示的接眼レンズ９００を示す。示される接眼レンズ９００は、内部結合光学要素２１０４と、光分散要素２１０８と、集光要素２１１６と、結合光学要素２１１２の反対側上で外部結合光学要素２１２０とを含む。これらの光学要素はそれぞれ、導波管２１０２内または上に配置されてもよい。導波管２１０２は、例えば、本明細書に説明される導波管６７０、６８０、６９０（例えば、図９Ａ−９Ｃ参照）のうちの１つに対応してもよい。内部結合光学要素２１０４は、本明細書に説明される内部結合光学要素７００、７１０、７２０のうちの１つおよび／または内部結合光学要素９４２（例えば、図１０参照）に対応し得、画像コンテンツをプロジェクタから導波管の中に投入し、および／または光源９６０からの照明を投入するように構成されてもよい。光分散要素２１０８は、本明細書に説明される光分散要素７３０、７４０、７５０（例えば、図９Ａ−９Ｃ参照）のうちの１つに対応し得、光を所与の方向に拡散し、内部結合光学要素２１０４からの光を結合光学要素２１１２に再指向するために使用されてもよい。結合光学要素２１１２は、本明細書に説明される結合光学要素９４４（例えば、図１０参照）に対応してもよい。いくつかの設計では、結合光学要素２１１２は、外部結合光学要素８００、８１０、８２０（図９Ａ−９Ｃ参照）に対する、本明細書に説明される機能性を含む。集光要素２１１６は、結合光学要素２１１２から受け取られた光の側方空間範囲を低減させ、該光を外部結合光学要素２１２０に向かって再指向するように構成されてもよい。外部結合光学要素２１２０は、本明細書に説明される外部結合光学要素９５２（例えば、図１０参照）に対応してもよい。
内部結合光学要素２１０４は、プロジェクタ（例えば、画像プロジェクタ９３０）および／または照明器（例えば、光源９６０）から等の光を受け取るように、導波管２１０２内または上に配置されてもよい。光は、導波管２１０２を介して、関連付けられた光分散光学要素２１０８に通過されてもよい。内部結合光学要素２１０４、光分散型光学要素２１０８、または結合光学要素２１１２のいずれかは、導波管の主要表面上（例えば、上部表面または底部表面上）または導波管内に配置されてもよい。同様に、集光要素２１１６および／または外部結合光学要素２１２０の任意の１つまたは組み合わせも、導波管２１０２の主要表面上（例えば、上部または両主要表面上）または導波管内に配置されてもよい。
結合光学要素２１１２は、光分散要素２１０８からの光を受け取り（例えば、ＴＩＲを介して）、光を拡張させ、ユーザの眼に入射させ得る。したがって、結合光学要素２１１２は、ユーザの眼の正面に配置され、画像コンテンツをその中に投影し得る。加えて、または代替として、結合光学要素２１１２は、照明光をユーザの眼上および／または中に提供するように構成されてもよい。
眼から反射された光（例えば、照明源からの照明光）は、反射され、結合光学要素２１１２によって捕捉され得る。したがって、いくつかの実施形態では、結合光学要素２１１２は、光分散要素２１０８から受け取られた光を外部結合することと、眼から受け取られた光を導波管２１０２の中に内部結合することとの両方の役割を果たし得る。
いくつかの実施形態では、結合光学要素２１１２は、結合光学要素２１１２が二重機能性を有するように、１つ以上の回折光学要素（ＤＯＥ）を含んでもよい。第１のＤＯＥ（例えば、格子、ホログラフィック領域）は、同様に、光を外部結合するように構成されてもよく、第２のＤＯＥは、眼から反射された光を導波管２１０２の中に内部結合するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１および第２のＤＯＥは両方とも、導波管２１０２内で重畳される（例えば、同一またはほぼ同一体積を占有する）。
代替として、いくつかの実施形態では、結合光学要素２１１２は、他方にわたって、またはその正面にスタックされる、少なくとも２つのＤＯＥを含む。例えば、図２１を参照すると、結合光学要素２１１２の第１のＤＯＥは、第２の回折要素にわたって配置される一方、第２の回折要素は、第１のＤＯＥ下に配置されてもよい。各ＤＯＥの順序は、他の実装では、逆転されてもよい。

コレステリック液晶ミラー
いくつかの液晶は、キラル位相またはコレステリック位相と称される、位相内にある。コレステリック位相では、液晶は、配向子と垂直な軸に沿って、分子の捻転を呈し得、分子軸は、配向子と平行である。本明細書に説明されるように、コレステリック液晶（ＣＬＣ）層は、コレステリック位相内に、ある方向、例えば、層深度方向等の配向子と垂直な方向に延在し、ある回転方向、例えば、時計回りまたは反時計回りに連続的に回転または捻転される、複数の液晶分子を備える。キラル構造内の液晶分子の配向子は、螺旋ピッチ（ｐ）を有する渦巻として特徴付けられ得、これは、第１の回転方向における１回転によるキラル構造の液晶分子の正味回転角度に対応する、層深度方向における長さに対応する。換言すると、螺旋ピッチは、それにわたって液晶分子が完全３６０°捻転を受ける、距離を指す。キラリティを示す液晶はまた、例えば、層法線方向における連続液晶分子間の相対的方位角回転を指し得る、捻転角度または回転角度（φ）を有し、例えば、規定された長さ、例えば、キラル構造の長さまたは液晶層の厚さを横断した最上液晶分子と最下液晶分子との間の相対的方位角回転を指し得る、正味捻転角度または正味回転角度を有すると説明され得る。本明細書に説明されるように、キラル構造は、ある方向に、例えば、層深度方向等の配向子と垂直な方向に延在し、ある回転方向、例えば、時計回りまたは反時計回りに連続的に回転または捻転される、コレステリック位相内の複数の液晶分子を指す。一側面では、キラル構造内の液晶分子の配向子は、螺旋ピッチを有する渦巻として特徴付けられ得る。
図２２は、実施形態による、複数の均一キラル構造を備える、コレステリック液晶（ＣＬＣ）層１００４の断面側面図を図示する。ＣＬＣ層１００４では、側方方向、例えば、ｘ−方向に隣接する、キラル構造は、同様に配列される液晶分子を有する。図示される実施形態では、キラル構造１０１２−１、１０１２−２、…１０１２−ｉは同様に、ほぼ同一深度における異なるキラル構造の液晶分子、例えば、光入射表面１００４Ｓに最も近い液晶分子が、同一回転角度、およびほぼ同一深度における連続液晶分子の連続回転角度、および各キラル構造の液晶分子の正味回転角度を有するように構成される。
ＣＬＣ１００４は、複数のキラル構造１０１２−１、１０１２−２、…１０１２−ｉとして配列される液晶分子を備える、ＣＬＣ層１００８を備え、各キラル構造は、複数の液晶分子を備え、ｉは、２を上回る任意の好適な整数である。動作時、左旋円偏光を有する光ビームと右旋円偏光を有する光ビームの組み合わせを有する、入射光が、ブラッグ反射によって、ＣＬＣ層１００８の表面１００４Ｓ上に入射すると、円偏光掌性のうちの１つを伴う光は、ＣＬＣ層１００４によって反射される一方、反対偏光掌性を伴う光は、実質的干渉を伴わずに、ＣＬＣ層１００８を通して透過される。本明細書および本開示全体を通して説明されるように、掌性は、伝搬方向において視認されるように定義される。実施形態によると、光ビーム１０１６−Ｌ、１０１６−Ｒの偏光の方向または偏光の掌性が、キラル構造１０１２−１、１０１２−２、…１０１２−ｉの液晶分子と同一回転方向を有するように、合致されると、入射光は、反射される。図示されるように、表面１００４Ｓ上の入射は、左旋円偏光を有する光ビーム１０１６−Ｌおよび右旋円偏光を有する光ビーム１０１６−Ｒとなる。図示される実施形態では、キラル構造１０１２−１、１０１２−２、…１０１２−ｉの液晶分子は、時計回り方向に連続的に回転され、その方向に、入射光ビーム１０１６−Ｌ、１０１６−Ｒが、進行する、すなわち、正のｘ−方向であって、これは、右旋円偏光を有する光チーム１０１６−Ｒと同一回転方向である。その結果、右旋円偏光を有する光ビーム１０１６−Ｒは、実質的に反射される一方、左旋円偏光を有する光ビーム１０１６−Ｌは、実質的にＣＬＣ層１００４を通して透過される。
上記に説明されるように、入射楕円または円偏光の偏光の掌性をＣＬＣ層のキラル構造の液晶分子の回転方向に合致することによって、ＣＬＣ層は、ブラッグ反射体として構成されることができる。さらに、異なる螺旋ピッチを有する、１つ以上のＣＬＣ層は、高帯域幅を伴う、波長選択的ブラッグ反射体として構成されることができる。種々の実施形態に関して本明細書に説明される概念に基づいて、ＣＬＣ層は、第１の波長の範囲、例えば、赤外線波長（例えば、近赤外線）を選択的に反射させる一方、別の波長の範囲、例えば、可視波長を透過させるように構成される、軸外または軸上ミラーとして構成されることができる。
図２３は、種々の実施形態による、視認者の眼３０２を結像するように構成される、コレステリック液晶反射体（ＣＬＣＲ）、例えば、波長選択的ＣＬＣＲ１１５０を採用する、眼追跡システム２３００の実施例を図示する。図２２に関して上記に説明されるＣＬＣ層１００４と異なり、側方方向、例えば、ｘ−方向に隣接する波長選択的ＣＬＣＲ１１５０内のキラル構造は、異なるように配列される液晶分子を有する。すなわち、キラル構造は、ほぼ同一深度における異なるキラル構造の液晶分子、例えば、光入射表面１００４Ｓに最も近い液晶分子が、異なる回転角度を有するように構成される。その結果、ＣＬＣＲ１１５０上に入射する光は、眼追跡システム２３００のコンテキストにおいて下記にさらに説明されるように、層深度方向に対して角度（θＲ）で反射される。
眼追跡は、他の用途の中でもとりわけ、仮想／拡張／複合現実ディスプレイ用途のための、本明細書のいずれかに説明されるウェアラブルディスプレイシステムを含む、双方向視覚または制御システムにおいて有用な特徴であり得る。効果的眼追跡を達成するために、眼３０２の画像を低目線角度で取得することが望ましくあり得、これに関して、ひいては、眼追跡カメラ７０２ｂを視認者の眼の中心位置の近傍に配置することが望ましくあり得る。しかしながら、カメラ７０２ｂのそのような位置は、ユーザのビューに干渉し得る。代替として、眼追跡カメラ７０２ｂは、より低い位置または側に配置されてもよい。しかしながら、カメラのそのような位置は、眼画像がより急峻な角度で捕捉されるため、ロバストかつ正確な眼追跡を取得する困難を増加させ得る。赤外線（ＩＲ）光２３０８（例えば、８５０ｎｍの波長を有する）を眼３０２から選択的に反射させる一方、世界からの可視光２３０４を透過させるように、ＣＬＣＲ１１５０を構成することによって、カメラ７０２ｂは、眼画像を垂直または低目線角度において捕捉する間、ユーザのビューから離れるように設置されることができる。そのような構成は、可視光が反射されないため、ユーザのビューに干渉しない。同一ＣＬＣＲ１１５０はまた、図示されるように、ＩＲ源、例えば、ＩＲ ＬＥＤからのＩＲ光を眼３０２の中に反射させることによって、ＩＲ照明源２３２０としても構成されることができる。ＩＲ照明器の低目線角度は、例えば、睫毛からのより少ないオクルージョンをもたらし得、これは、鏡面反射のよりロバストな検出を可能にする構成であって、現代の眼追跡システムにおける有用な特徴であり得る。
依然として、図２３を参照すると、種々の実施形態によると、ＣＬＣＲ１１５０は、それぞれ、複数のキラル構造を備える、１つ以上のコレステリック液晶（ＣＬＣ）層を備え、各キラル構造は、上記に説明されるように、層深度方向（例えば、ｚ−方向）に延在し、第１の回転方向に連続的に回転される、複数の液晶分子を備える。キラル構造の液晶分子の配列は、１つ以上のＣＬＣ層が、第１の波長（λ１）を有する第１の入射光を実質的にブラッグ反射させる一方、第２の波長（λ２）を有する第２の入射光を実質的に透過させるように構成されるように、層深度方向と垂直な側方方向において周期的に変動する。上記に説明されるように、１つ以上のＣＬＣ層はそれぞれ、層深度方向において視認されるとき、第１の回転方向に合致される偏光の掌性を有する、楕円または円偏光の第１および第２の入射光を実質的にブラッグ反射させるように構成される一方、層深度方向において視認されるとき、第１の回転方向と反対の偏光の掌性を有する、楕円または円偏光の第１および第２の入射光を実質的に透過させるように構成される。実施形態によると、側方方向において周期的に変動する、液晶分子の配列は、第１の波長と周期との間の比率が、約０．５〜約２．０であるような側方方向における周期を有するように配列される。実施形態によると、第１の波長は、約６００ｎｍ〜約１．４μｍの近赤外線範囲内、例えば、約８５０ｎｍであって、第２の波長は、本明細書の他の場所で説明されるような１つ以上の色を有する、可視範囲内にある。種々の実施形態による、キラル構造の液晶分子は、層深度方向に対して垂直の方向に対して事前に傾斜される。構成されるように、１つ以上のＣＬＣ層は、第１の入射光が、層深度方向に対して約５０ｏ、約６０ｏ、約７０ｏ、または約８０ｏ度を超える、層深度方向（ｚ−方向）に対する角度（θＲ）で反射されるように構成される。
したがって、構成される、波長選択的ＣＬＣＲ１１５０は、それぞれ、層深度方向に延在し、第１の回転方向に連続的に回転される、複数の液晶分子を備える、１つ以上のコレステリック液晶（ＣＬＣ）層を備え、キラル構造の液晶分子の配列は、１つ以上のＣＬＣ層が、第１の波長、例えば、ＩＲ波長を有する第１の入射光を実質的にブラッグ反射させる一方、第２の波長、例えば、可視波長を有する第２の入射光を実質的に透過させるように構成されるように、層深度方向と垂直な側方方向に周期的に変動する。
類似液晶層および構造が、図１７−２０Ｅに関連して上記に説明される反射体９９６およびコーティング９９８のために使用されてもよい。コーティング９９８は、例えば、液晶コーティングを備えてもよく、ある実装では、波長および／または偏光選択的であってもよい。しかしながら、他のタイプのコーティング９９８および反射体９９６が、採用されてもよい。
例えば、図１６に関連して上記に議論されるように、レンズ９８０が、結合光学要素９４４に指向される光の伝搬を改変する（例えば、コリメートする）ために使用されてもよい。本光は、例えば、ユーザの眼の前部表面（例えば、角膜表面）等のユーザの眼から反射された光であってもよい。眼、例えば、前部表面（例えば、角膜表面）から結合光学要素９４４までの距離は、例えば、約２０ｍｍであり得る。約２０ｍｍの焦点距離を有するレンズ等の正のレンズ９８０は、眼の前部部分（例えば、角膜）等の眼２１０から反射された光をコリメートするように構成されてもよい。眼の前部表面から反射された光は、導波管９４０の中に結合され、その中でカメラへと誘導されてもよい。眼の前部表面までの距離に設定された焦点距離を用いることで、カメラは、そのような表面を結像することができる。故に、種々の実装では、正のレンズ９８０は、したがって、レンズから結像されるべき眼２１０の部分、例えば、角膜までの距離に等しいまたは実質的に等しい、焦点距離を有してもよい。
屈折光学要素が、示されるが、正の屈折力等の屈折力を伴う、他のタイプのレンズまたは光学要素が、使用されてもよい。例えば、レンズは、回折レンズまたはホログラム等の回折光学要素を備えてもよい。そのようなレンズは、いくつかの実装では、眼と結合光学要素９４４との間に配置されてもよい。
種々の実装では、結合光学要素９４４は、屈折力を含んでもよい。結合光学要素９４４は、例えば、屈折力を有する、回折光学要素を備えてもよい。回折光学要素は、例えば、回折格子を備えてもよい。回折光学要素は、ホログラフィック光学要素またはホログラムを備えてもよい。回折光学要素は、例えば、光を導波管の中に方向転換させることと、屈折力を提供することとの両方を行うように構成される、表面特徴等の回折特徴を有してもよい。他のタイプの回折光学要素も、可能性として考えられる。種々の実装では、回折光学要素は、液晶を備えてもよく、液晶格子を備えてもよい。回折光学要素はまた、偏光格子を備えてもよい。加えて、回折光学要素は、液晶偏光格子を備えてもよい。液晶格子、液晶偏光格子、および他の液晶光学要素のいくつかの非限定的実施例は、それぞれ、その全体として、かつあらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる、以下の公開出願、すなわち、「ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＧＲＡＴＩＮＧＳ ＦＯＲ ＲＥＤＩＲＥＣＴＩＮＧ ＬＩＧＨＴ ＯＦ ＷＩＤＥ ＩＮＣＩＤＥＮＴ ＡＮＧＬＥ ＲＡＮＧＥＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３４３８号、「ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３４８５号、「ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＬＩＧＨＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＲ ＵＳＩＮＧ ＣＲＯＳＳＥＤ ＧＲＡＴＩＮＧＳ」と題され、２０１７年１１月１６日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１４３５０９号、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ−ＦＯＣＵＳ ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＭＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ」と題され、２０１８年２月２２日に出願された、米国特許公開第２０１８／０２３９１７７号、および「ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＶＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＨＯＬＥＳＴＥＲＩＣ ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ」と題され、２０１７年１２月７日に出願された、米国特許公開第２０１８／０１６４６２７号に議論されている。
本回折光学要素は、その上に入射する光の伝搬上で改変する、屈折力を有してもよい。回折光学要素は、例えば、回折光学要素の焦点距離に対応する、該回折光学要素からの距離を有する、表面として、反射された光をコリメートしてもよい。そのような距離は、例えば、約１５〜２０ｍｍ（例えば、２０ｍｍまたはその近似値）であってもよい。そのような焦点距離は、角膜表面（例えば、角膜）等の眼の前部表面から反射された光のコリメートを提供し得る。
図２４は、接眼レンズ９５０の導波管２１０２上に配置される、結合光学要素（例えば、結合格子）２１１１の実施例を示す。結合光学要素２１１１は、その上に入射する光を導波管２１０２の中に結合するように構成される、回折光学要素を備える。回折光学要素もまた、屈折力を含む。例えば、回折光学要素は、屈折力を提供する、例えば、眼の前部表面（例えば、角膜表面）からその上に入射する光をコリメートするように構成される、表面回折特徴等の回折特徴を含む。集光要素２１１６および外部結合光学要素２１２０もまた、導波管２１０２上に配置されて示される。集光要素２１１６は、結合要素２１１１によって、導波管２１０２の中に結合される光を受け取るように配置される。集光要素２１１６は、結合光学要素２１１１からその上に入射する光を外部結合光学要素２１２０に再指向するように構成される。集光要素２１１６は、該少なくとも１つの外部結合光学要素２１２０に到達することに先立って、該少なくとも１つの結合要素からの光（例えば、光ビーム）の側方空間範囲を低減させるように構成される。ある構成では、より少ない光学要素が、可能性として、例えば、コストおよび／または光学損失を低減させるために、または他の理由から、使用されてもよい。例えば、集光要素２１１６は、ある実施形態では、省略されてもよい。そのような実施形態では、光は、入力結合要素２１１１から内部結合され（例えば、眼２１０から反射された後）、直接、外部結合光学要素２１２０に結合されてもよい。光は、入力結合要素２１１１と外部結合光学要素２１２０との間の接眼レンズ９５０を通して伝搬してもよい。他の構成も、可能性として考えられる。カメラが、外部結合光学要素２１２０に対して配置され、そこから光を受け取る。外部結合光学要素２１２０は、画像を捕捉するために、集光要素２１１６から受け取られた光をカメラに指向するように構成される。
図２４はまた、導波管２１０２上に配置される、内部結合光学要素２１０４、光分散要素２１０８、および画像コンテンツ外部結合光学要素２１１０を示す。内部結合光学要素２１０４は、画像プロジェクタから受け取られた光を導波管２１０２の中に結合するように構成されてもよい。配光要素２１０８は、内部結合光学要素２１０４から受け取られた光を外部結合光学要素２１１０に再指向し、加えて、上記に議論されるように、光の空間範囲を増加させるように構成されてもよい。外部結合光学要素２１１０は、プロジェクタからの画像コンテンツを視認するために、導波管２１０２内で誘導される光を導波管から外に結合し、そのような光を眼に指向するように構成されてもよい。
種々の実装では、これらの光学要素２１１１、２１１６、２１２０、２１１０、２１０８、２１０４のうちの１つ以上のものは、導波管２１０２内または上に配置されてもよい。同様に、上記に議論されるように、これらの光学要素２１１１、２１１６、２１２０、２１１０、２１０８、２１０４のうちの１つ以上のものは、回折光学要素を備えてもよい。
図２４に図示される実装では、結合光学要素（例えば、結合格子）２１１１は、導波管２１０２上で外部結合光学要素２１１０から側方に変位されてもよい。示される実装では、空間は、結合光学要素２１１１を外部結合光学要素２１１０から側方に分離する。
図２５は、結合光学要素（例えば、結合格子）２１１１が、導波管２１０２上で外部結合光学要素２１１０から側方に変位される、別の類似実装を示す。しかしながら、図２５に示される実装では、空間は、結合光学要素２１１１を外部結合光学要素２１１０から側方に分離しない。
結合光学要素（例えば、結合格子）２１１１を導波管２１０２上で外部結合光学要素２１１０から側方に変位させることは、結合光学要素が、例えば、屈折力が、眼への外部結合光学要素２１１０からのおよび／またはそれを通した光の伝搬に影響を及ぼさないように、眼の前部表面（例えば、角膜表面）から受け取られた光をコリメートする、屈折力を含むことを可能にすることができる。画像プロジェクタから眼に提示される画像およびユーザおよび頭部搭載型ディスプレイの正面の環境のビューは、したがって、結合光学要素２１１１の屈折力によって影響される（例えば、歪曲または焦点ぼけされる等）必要はない。
図２６は、眼の複数の部分を結像するように構成される、結像システム９００の実装を図示する。例えば、図２６に示されるような結像システム９００は、眼の前部表面（例えば、角膜表面）および網膜の両方を結像するように構成されてもよい。結像システム９００は、接眼レンズの導波管２１０２上に配置される、一対の内部結合光学要素、すなわち、第１の内部結合光学要素２１１１ａと、第２の内部結合光学要素とを含む。結像システム９００は、加えて、導波管２１０２上に配置される、一対の集光要素、すなわち、第１の集光光学要素２１１６ａと、第２の集光要素２１１６ｂとを含む。ある構成では、より少ない光学要素が、可能性として、例えば、コストおよび／または光学損失を低減させるために、または他の理由から、使用されてもよい。例えば、集光要素２１１６ａ、２１１６ｂは、ある実施形態では、省略されてもよい。そのような実施形態では、光は、第１および第２の入力結合要素２１１１ａ、２１１１ｂ（例えば、網膜および／または角膜等の眼２１０の一部から反射された後）から内部結合され、直接、対応する第１および第２の外部結合光学要素２１２０ａ、２１２０ｂに結合されてもよい。光は、第１および第２の入力結合要素２１１１ａ、２１１１ｂと対応する外部結合光学要素２１２０ａ、２１２０ｂとの間の接眼レンズ９５０（例えば、導波管２１０２等の導波管を介して）を通して伝搬してもよい。他の構成も、可能性として考えられる。加えて、結像システム９００は、加えて、導波管２１０２上に配置される、一対の光外部結合光学要素、すなわち、第１の外部結合光学要素２１２０ａと、第２の外部結合光学要素２１２０ｂとを含む。
第１の結合光学要素２１１１ａは、その上に入射する光を導波管２１０２の中に結合するように構成される。第１の集光要素２１１６ａは、第１の結合要素２１１１ａによって、導波管２１０２の中に結合される、光を受け取るように配置される。第１の集光要素２１１６ａは、第１の結合光学要素２１１１ａからその上に入射する光を第１の外部結合光学要素２１２０ａに再指向するように構成される。第１の集光要素２１１６ａはまた、第１の外部結合光学要素２１２０ａに到達することに先立って、第１の結合要素２１１１ａからの光（例えば、光ビーム）の側方空間範囲を低減させるように構成される。カメラが、第１の外部結合光学要素２１２０ａに対して配置され、そこから光を受け取る。カメラは、図２６に示されないが、カメラの検出面積２１３０に対応する面積が、示される。第１の外部結合光学要素２１２０ａは、画像を捕捉するために、第１の集光要素２１１６ａから受け取られた光をカメラ、特に、図２６に示される検出面積２１３０に指向するように構成される。
同様に、第２の結合光学要素２１１１ｂは、その上に入射する光を導波管２１０２の中に結合するように構成される。第２の集光要素２１１６ｂは、第２の結合要素２１１１ｂによって、導波管２１０２の中に結合される、光を受け取るように配置される。第２の集光要素２１１６ｂは、第２の結合光学要素２１１１ｂからその上に入射する光を第２の外部結合光学要素２１２０ｂに再指向するように構成される。第２の集光要素２１１６ｂはまた、第２の外部結合光学要素２１２０ａに到達することに先立って、第２の結合要素２１１１ａからの光（例えば、光ビーム）の側方空間範囲を低減させるように構成される。カメラが、第２の外部結合光学要素２１２０ｂに対して配置され、そこから光を受け取る。カメラは、図２６に示されないが、カメラの検出面積２１３０に対応する面積が、示される。第２の外部結合光学要素２１２０ｂは、画像を捕捉するために、第２の集光要素２１１６ｂから受け取られた光をカメラ、特に、図２６に示される検出面積２１３０に指向するように構成される。
図２６はまた、導波管２１０２上に配置される、内部結合光学要素２１０４、光分散要素２１０８、および画像コンテンツ外部結合光学要素２１１０を示す。内部結合光学要素２１０４は、画像プロジェクタから受け取られた光を導波管２１０２の中に結合するように構成されてもよい。配光要素２１０８は、内部結合光学要素２１０４から受け取られた光を外部結合光学要素２１１０に再指向し、加えて、上記に議論されるように、光の空間範囲を増加させるように構成されてもよい。外部結合光学要素２１１０は、プロジェクタからの画像コンテンツを視認するために、導波管２１０２内で誘導される光を導波管から外に結合し、そのような光を眼に指向するように構成されてもよい。
図２６に図示される実装では、第１および第２の結合光学要素（例えば、結合格子）２１１１ａ、２１１１ｂは、導波管２１０２上で外部結合光学要素２１１０から側方に変位される。示される実装では、空間は、第１および第２の結合光学要素２１１１ａ、２１１１ｂを外部結合光学要素２１１０から側方に分離する。さらに、図２６の実施例では、第１および第２の結合光学要素２１１１ａ、２１１１ｂは、導波管２１０２上で相互から側方に変位される。他の実装では、第１の結合光学要素（例えば、結合格子）２１１１ａ、第２の結合光学要素２１１１ｂ、および外部結合光学要素２１１０のうちの２つ以上のものは、導波管２１０２上で相互から側方に変位される必要はない。
種々の実装では、これらの光学要素２１１１ａ、２１１１ｂ、２１１６ａ、２１１６ｂ、２１２０ａ、２１２０ｂ、２１１０、２１０８、２１０４のうちの１つ以上のものは、導波管２１０２内または上に配置されてもよい。同様に、上記に議論されるように、これらの光学要素２１１１ａ、２１１１ｂ、２１１６ａ、２１１６ｂ、２１２０ａ、２１２０ｂ、２１１０、２１０８、２１０４のうちの１つ以上のものは、回折光学要素を備えてもよい。
図２６の結像システム９００は、眼の複数の部分を結像するように構成されることができる。例えば、結像システム９００は、眼の前部表面（例えば、角膜表面）および網膜の両方を結像するように構成されてもよい。第１の内部結合光学要素２１１１ａは、例えば、屈折力を有する、または屈折力を伴う、その正面に配置されるレンズを有してもよい。第１の結合光学要素２１１１ａは、例えば、光を導波管２１０２の中に結合するように構成されるが、また、屈折力をそこに付与するように構成される、回折光学要素を備えてもよい。加えて、または代替として、屈折力を有するレンズは、第１の結合光学要素２１１１ａの正面に配置されてもよい。屈折力は、眼の特定の部分が結像され得るように、第１の内部結合光学要素２１１１ａによって受け取られた光の伝搬を改変するように構成されてもよい。いくつかの実施例では、屈折力は、正の屈折力であってもよい。さらに、屈折力は、眼の前部表面が結像され得るようなものであってもよい。屈折力は、例えば、約１５〜２５ｍｍ（例えば、約２０ｍｍ）の焦点距離に対応してもよい。結果として、第１の結合光学要素２１１１ａから約１５〜２５ｍｍ（例えば、約２０ｍｍ）にあり得る、眼の前部表面から反射された光は、コリメートされ、導波管の中に結合され得る。
対照的に、種々の実装では、第２の結合光学要素２１１１ｂは、屈折力を有せず、かつその正面に配置されるレンズを含まなくてもよい。第２の結合光学要素２１１１ｂと関連付けられる屈折力の欠如は、眼の前部部分（例えば、角膜表面）からの光が、コリメートされず、カメラによって結像されない結果をもたらすであろう。しかしながら、網膜から反射された光は、ユーザの眼の天然水晶体を通して通過することに応じて、コリメートされ得る。眼の天然水晶体によってコリメートされた本光は、第２の結合光学要素２１１１ｂによって、導波管２１０２の中に結合され、カメラによって結像されてもよい。このように、第１の結合光学要素２１１１ａによって収集された光は、眼の前部表面（例えば、眼の角膜表面）を結像してもよく、第２の結合光学要素２１１１ｂは、ユーザの眼の網膜を結像してもよい。いくつかの実装では、そのような構成は、第１の結合光学要素２１１１ａによって収集された光が、眼上、例えば、眼の前部表面（例えば、眼の角膜表面）上の閃光の画像を形成することを可能にする。第２の結合光学要素２１１１ｂは、上記に議論されるように、ユーザの眼の網膜を結像してもよい。いくつかの実施例では、第２の結合光学要素２１１１ｂおよび／またはその正面に配置されるレンズは、第１の結合光学要素２１１１ａおよび／または第１の結合光学要素２１１１ａの正面に配置されるレンズのものより弱い、ある量の正味屈折力（例えば、非ゼロ量の正味屈折力）を有してもよい。
いくつかの実装では、第１の結合光学要素２１１１ａによって収集された光によって形成される画像は、第２の結合光学要素２１１１ｂによって収集された光によって形成される画像に隣接する（例えば、それにわたって重畳されない）。例えば、ユーザの眼の前部表面（例えば、角膜）の画像は、網膜の画像に隣接して（例えば、それにわたって重畳されずに）形成されてもよい。
偏光技法が、第２の結合光学要素２１１１ｂによって収集された光によって形成される画像に影響を及ぼさないように、前部表面（例えば、角膜表面）からの光を減衰または除去するために使用されることができる。例えば、眼は、第１の偏光を有する偏光で照明されることができ、カメラは、第２の異なる偏光の光を使用する第２の外部結合光学要素２１２０ｂからの光を使用して、画像を形成することができる。例えば、第２の外部結合光学要素２１１１ｂは、第１の偏光と異なる第２の偏光の光を選択的に外部結合する、偏光選択的結合要素であってもよい。加えて、または代替として、第１の偏光をフィルタリング除去する（例えば、第２の偏光を選択的に透過させる）、偏光器２１４０が、図２６に示される、導波管９５０、２１０２、集光光学要素２１１６ａ、２１１６ｂ、および外部結合光学要素２１２０ａ、２１２０ｂを通した断面である、図２７に図示されるように、第２の外部結合光学要素２１２０ｂとカメラ９２０との間に含まれてもよい。
そのような構成は、網膜を結像するとき、角膜等からの望ましくない反射（例えば、閃光）を低減させるために使用されてもよい。角膜からの反射は、鏡面反射となるであろう。故に、第１の偏光の光が、角膜上に入射する場合、角膜から反射された光は、第１の偏光を留保するであろう。対照的に、網膜は、拡散性である。第１の偏光の光が、網膜上に入射する場合、網膜から反射された光は、単に、第１の偏光を留保することはない。拡散反射は、非偏光をもたらす可能性がより高い。故に、第１の偏光と異なる、第２の偏光が、網膜から反射された光内に存在するであろう。結果として、第２の偏光の光を使用する第２の外部結合光学要素２１２０ｂから外に結合される光を用いて画像を形成することによって、網膜の画像が、取得されるであろう一方、角膜または閃光の画像は、抑制されるであろう。同様に、第１の偏光を用いて照明し、第２の異なる偏光を用いて結像することによって、網膜は、角膜からの低減されたグレアを伴って結像されることができる。
故に、種々の実装では、偏光特有光学フィルタまたは偏光選択的光学要素（例えば、結合格子）が、眼２１０（例えば、角膜）から反射された望ましくない光を低減させるために使用されてもよい。例えば、望ましくない光、グレア、または閃光が、カメラによって捕捉された画像を飽和させ得るように、角膜から反射され得る。上記に議論されるように、角膜から反射された光は、鏡面反射であって、その偏光を維持し得る。対照的に、網膜から反射された光は、より拡散反射され得、あまり均質に偏光され得ない。同様に、偏光器の組み合わせが、角膜から反射された望ましくない光の一部または大部分を除去するために使用されてもよい。最初に、偏光が、ユーザの眼を照明するために使用されることができる。いくつかの設計では、偏光された照明源（例えば、光源）が、使用されてもよい。加えて、または代替として、第１の偏光器（例えば、照明光を照明導波管の中に結合する、偏光特有光学フィルタまたは偏光選択的光学結合要素）が、照明源の光学経路の開始点に位置付けられ、光の初期偏光を眼に提供してもよい。第２の偏光器（例えば、偏光特有光学フィルタまたは偏光選択的結合要素）が、光がカメラに入射する前に、光学経路に位置付けられてもよい。第２の偏光器は、第１の偏光器から９０ｏ回転されてもよい（例えば、偏光器は、「交差」されてもよい）。結果として、眼は、角膜から反射された第１の偏光のある光を伴う、第１の偏光で照明されるであろう。本光は、カメラの近位に位置する、（第２の偏光の光を優先的に通過させる）交差偏光器を通して通過しないであろう。しかしながら、網膜から反射された光は、第２の偏光を含むであろう。同様に、網膜から拡散反射された光は、カメラの近位の偏光器２１４０を通して通過し、網膜の画像がカメラによって捕捉されることを可能にするであろう。したがって、そのような構成では、眼（例えば、角膜）から受け取られ、カメラに入射する、望ましくない光は、第２の結合光学要素２１１１ｂからの光を使用した画像捕捉から低減または排除され得る。他の構成も、可能性として考えられる。例えば、偏光選択的結合要素２１１１ｂおよび／または偏光選択的外部結合光学要素２１２０ｂが、カメラの近位の偏光器２１４０等の偏光器に加えて、またはその代替として、使用されてもよい。その効果は、再び、結像デバイス９２０に入射する前に、眼（例えば、角膜）から受け取られた望ましくない光を低減または除去することとなり得る。
図２７に図示されるように、種々の実装では、そのような偏光器は、第１の結合光学要素２１１１ａおよびカメラからの光学経路内または第１の外部結合光学要素２１２０ａとカメラとの間では使用されない。結果として、角膜および閃光の画像は、第１の結合光学要素２１１１ａによって導波管の中に結合される光および／または第１の外部結合光学要素２１２０ａから導波管から外に結合される光から取得され得る。上記に議論されるように、本第１の結合光学要素２１１１ａは、角膜および／または閃光を結像するために具体的に使用される、屈折力またはそれと関連付けられるレンズを有してもよい。同様に、第１の偏光の光をフィルタリング除去する、偏光選択的結合光学要素２１１１ａまたは偏光選択的外部結合光学要素２１２０ａも、それぞれ、第１の結合光学要素２１１１ａおよび外部結合光学要素２１２０ａとして使用されないであろう。加えて、第１の偏光の光をフィルタリング除去する、結合光学要素２１１１ａとカメラ９２０との間または外部結合光学要素２１１１ａとカメラ９２０との間の偏光器２１４０も、使用されないであろう。
様々な変形例が、可能性として考えられる。例えば、第１および第２の外部結合光学要素２１２０ａ、２１２０ｂは、上記では、光を結合し、画像を単一カメラ（例えば、単一検出面積２１３０）上に形成するように説明されるが、他の実装では、第１および第２の外部結合光学要素２１２０ａ、２１２０ｂは、光を結合し、画像を個別の第１および第２のカメラ上に形成することができる。他の変形例も、可能性として考えられる。
いくつかの実装では、図２４−２７を参照して上記に説明される接眼レンズのうちの１つ以上のもの（例えば、接眼レンズ９５０）は、専用結像接眼レンズ層（例えば、内部結合光学要素２１０４、光分散要素２１０８、および／または外部結合要素２１１０を省略する）であってもよい。そのような実装では、結像接眼レンズ層は、導波管のスタック内の層として含まれてもよい。導波管のスタック内の１つ以上の他の層は、内部結合光学要素２１０４、光分散要素２１０８、および／または外部結合要素２１１０を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、専用結像接眼レンズ層は、環境の画像を捕捉するように構成されることができる。いくつかのそのような実施形態では、結像接眼レンズ層は、頭部搭載型ディスプレイ内に配設されるとき、環境の最も近位に配置されてもよい。いくつかのそのような構成では、専用結像接眼レンズ層は、他の層（例えば、導波管）と環境との間に位置付けられるように、導波管スタック内の最外層であってもよい。いくつかの実施形態では、専用結像接眼レンズ層は、ユーザの眼２１０の画像を捕捉するように構成されることができる。いくつかのそのような実施形態では、結像接眼レンズ層は、頭部搭載型ディスプレイ内に配設されるとき、ユーザの最も近位に配置されてもよい。いくつかの実装では、専用結像接眼レンズ層は、他の層（例えば、導波管）とユーザとの間に位置付けられるように、導波管スタック内の最内層であってもよい。他の構成も、可能性として考えられる。
ある実施形態では、第１および第２の結合要素２１１１ａ、２１１１ｂは、側方に整合されるが、深度において（例えば、ｚ−軸に沿って、すなわち、図２６のページの向こう側に向けて）変位されてもよい。例えば、そのような実施形態では、第１および第２の結合要素２１１１ａ、２１１１ｂは、同一導波管の対向側上に位置付けられてもよい。ある実施形態では、第１の入力結合要素２１１１ａは、第１の導波管上または内に配置されてもよく、第２の入力結合要素２１１１ｂ。加えて、または代替として、第１および第２の集光要素２１１６ａ、２１１６ｂおよび／または第１および第２の外部結合光学要素２１２０ａ、２１２０ｂは、同一導波管の対向側上に配置されてもよく、および／または対応する別個の導波管上または内に配置されてもよい。
図２４−２７を参照して上記に説明される結合光学要素２１１１、２１１１ａ、２１１１ｂのうちの１つ以上のものは、光学要素がある波長または波長の帯域とのみ相互作用するように構成されるように、波長選択的であってもよい。波長または波長の帯域は、不可視光（例えば、赤外線光またはその具体的帯域）を含んでもよい。いくつかの実装では、第１の入力結合要素２１１１ａは、第２の入力結合要素２１１１ｂのためのものより低い波長に作用する（またはその逆である）ように構成されてもよい。例えば、第１の結合光学要素２１１１ａは、約８００ｎｍ光と相互作用するように構成されてもよく、および／または第２の結合光学要素２１１１ｂは、約９５０ｎｍ光と相互作用する（またはその逆である）ように構成されてもよい。光学フィルタもまた、類似波長選択をもたらすために使用されてもよい。種々の実装では、したがって、少なくとも１つに到達する、第１の結合光学要素によって導波管の中に結合される光は、少なくとも１つのカメラに到達する、第２の光学要素によって導波管の中に結合される光と異なる波長であることができる。他の構成も、可能性として考えられる。
前述の明細書では、本発明は、その具体的実施形態を参照して説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなくそこに行われ得ることが明白となるであろう。明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証と見なされるべきである。
実際、本開示のシステムおよび方法は、それぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されないことを理解されたい。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用され得る、または種々の方法で組み合わせられ得る。全ての可能な組み合わせおよび副次的組み合わせが、本開示の範囲内に該当することが意図される。
別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一実施形態における組み合わせにおいて実装されてもよい。逆に、単一実施形態の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されてもよい。さらに、特徴がある組み合わせにおいて作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に例示され得るが、例示される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから削除されてもよく、例示される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴のグループも、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
とりわけ、「〜できる（ｃａｎ）」、「〜し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「〜し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「〜し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、および同等物等、本明細書で使用される条件文は、別様に具体的に記載されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態がある特徴、要素、および／またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることが意図されることを理解されたい。したがって、そのような条件文は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つ以上の実施形態に対していかようにも要求されること、または１つ以上の実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるべきかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを合意することを意図されない。用語「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「〜を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、その包括的意味において使用され（およびその排他的意味において使用されず）、したがって、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」は、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味する。加えて、本願および添付される実施例で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つ以上の」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示される特定の順序で、または連続的順序で実施される、または全ての図示される動作が実施される必要はないと認識されるべきである。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つ以上の例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれることができる。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施されることができる。加えて、動作は、他の実施形態において再配列される、または再順序付けられ得る。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実施形態におけるそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品においてともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実装も、以下の実施例の範囲内である。いくつかの場合では、実施例に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成することができる。
故に、本開示は、本明細書に示される実装に限定されることを意図されず、本明細書に開示される本開示、原理、および新規の特徴と一貫する最も広い範囲を与えられるべきである。種々の例示的システムおよび方法が、下記に提供される。
（実施例）
（実施例１）光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
画像をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成される、画像プロジェクタと、
カメラと、
少なくとも１つの導波管と、
光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、
該導波管内で誘導される光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備え、カメラは、画像が、該カメラによって捕捉され得るように、結合要素を介して、導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、光の少なくとも一部を受け取るために、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例２）該少なくとも１つの結合光学要素は、該環境の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの正面の環境からの光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、実施例１に記載のシステム。
（実施例３）該少なくとも１つの結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４）該少なくとも１つの結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、該システムは、該眼の前部部分を結像するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５）該少なくとも１つの結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、該システムは、該眼の角膜表面を結像するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６）該少なくとも１つの結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、該システムは、該ユーザの眼の網膜を結像するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７）フレーム上に配置される、接眼レンズをさらに備え、該接眼レンズは、光を該ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野に表示するように構成され、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８）該接眼レンズは、該画像プロジェクタからの光を受け取り、該光を該ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野に表示するように構成される、実施例７に記載のシステム。
（実施例９）該接眼レンズは、該少なくとも１つの導波管を備える、実施例７−８のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０）該画像プロジェクタは、光を該接眼レンズの縁の中に指向するように構成される、実施例７−９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１）該画像プロジェクタは、光を該少なくとも１つの導波管の縁の中に指向するように構成される、実施例９または１０に記載のシステム。
（実施例１２）該画像コンテンツを該ユーザの眼に提供するために、該画像プロジェクタからの光を誘導するように、該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管の中に内部結合するように構成される、少なくとも１つの内部結合光学要素をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３）該少なくとも１つの結合光学要素はまた、画像コンテンツが、ユーザの眼によって視認され得るように、該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に結合するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４）同結合光学要素は、画像コンテンツが、ユーザの眼によって視認され得るように、該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該導波管から外に結合し、その中で該カメラへと誘導されるように、光を該少なくとも１つの導波管の中に結合するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５）画像コンテンツが、ユーザの眼によって視認され得るように、該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に結合するように構成される、少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素をさらに備える、実施例１−１２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６）該少なくとも１つの結合光学要素は、頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの眼に向いており、該眼からの光を受け取る、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７）該少なくとも１つの結合光学要素は、該環境の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの正面の環境からの光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８）該少なくとも１つの結合光学要素は、頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの正面の環境に向いており、該環境からの光を受け取る、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９）該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に結合するように構成される、該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素と、光が、該導波管の中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成される、該少なくとも１つの結合光学要素は、相互の上に重畳される、実施例１５に記載のシステム。
（実施例２０）該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に結合するように構成される、該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素と、光が、該導波管の中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成される、該少なくとも１つの結合光学要素は、他方にわたってスタックされる、実施例１５に記載のシステム。
（実施例２１）該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に結合するように構成される、該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素と、光が、該導波管の中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成される、該少なくとも１つの結合光学要素は、同一回折光学要素内に統合される、実施例１５に記載のシステム。
（実施例２２）該少なくとも１つの結合光学要素は、光が、第１の導波管の中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成され、該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素は、第２の導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該第２の導波管から外に結合するように構成される、実施例１５に記載のシステム。
（実施例２３）該少なくとも１つの結合光学要素は、光が、第１の導波管の中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成され、該画像プロジェクタは、光を第２の導波管の中に結合し、画像コンテンツを該眼に提供するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２４）該画像プロジェクタは、光源と、変調器と、投影光学系とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２５）画像プロジェクタは、走査光ファイバを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２６）変調器は、光変調器を備える、実施例２４または２５のいずれかに記載のシステム。
（実施例２７）光変調器は、空間光変調器を備える、実施例２６に記載のシステム。
（実施例２８）該カメラは、検出器アレイと、結像光学系とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２９）該結像光学系は、コリメートされた光を該検出器アレイ上に集束させるように構成される、実施例２８に記載のシステム。
（実施例３０）該少なくとも１つの導波管は、全内部反射によって光を該導波管内で誘導するために十分な屈折率を有する、可視光に対して透過性の材料を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３１）該少なくとも１つの導波管は、導波管のスタックを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３２）導波管のスタックの異なる導波管は、ユーザの眼からの異なる距離から投影されるかのように、異なる波面発散を伴う光を出力するように構成される、実施例３１に記載のシステム。
（実施例３３）導波管のスタックの異なる導波管は、異なる色を伴う光を出力するように構成される、実施例３１または３２に記載のシステム。
（実施例３４）異なる導波管は、第１、第２、および第３の導波管を備え、該システムは、第１の導波管が、赤色光のためのものであって、第２の導波管が、緑色光のためのものであって、第３の導波管が、青色光のためのものであるように構成される、実施例３１、３２、または３３のいずれかに記載のシステム。
（実施例３５）内部結合光学要素は、回折光学要素または反射体を備える、実施例１２−３４のいずれかに記載のシステム。
（実施例３６）内部結合光学要素は、回折光学要素を備える、実施例１２−３４のいずれかに記載のシステム。
（実施例３７）結合光学要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３８）結合光学要素は、液晶を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３９）結合光学要素は、液晶偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４０）外部結合光学要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４１）結合光学要素は、液晶を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４２）結合光学要素は、液晶偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４３）結合要素は、少なくとも１つの軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４４）該少なくとも１つの導波管内または上に、少なくとも１つの軸に直交する軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、少なくとも１つの光再指向要素を備える、直交瞳エクスパンダをさらに備える、実施例４３に記載のシステム。
（実施例４５）該少なくとも１つの光再指向要素は、回折光学要素を備える、実施例４４に記載のシステム。
（実施例４６）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４７）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、該環境からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４８）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、該眼からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４９）該接眼レンズを通して通過する、ユーザの眼から反射された光を受け取り、該光を該接眼レンズに戻るように指向するように配置される、屈折力を有する、反射性表面をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５０）該少なくとも１つの結合要素は、少なくとも１つの導波管を通して通過し、反射性表面から少なくとも１つの導波管に戻るように反射される、ユーザの眼からの光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、実施例４９に記載のシステム。
（実施例５１）カメラは、反射性表面から反射され、結合要素を介して、該導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、ユーザの眼からの光の少なくとも一部を受け取るために、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置される、実施例４９−５０のいずれかに記載のシステム。
（実施例５２）反射性表面は、赤外線光を反射させるが、可視光を透過させる、実施例４９−５１のいずれかに記載のシステム。
（実施例５３）反射性表面は、湾曲される、実施例４９−５２のいずれかに記載のシステム。
（実施例５４）反射性表面は、湾曲光学要素上に配置される、実施例４９−５３のいずれかに記載のシステム。
（実施例５５）反射性表面は、凹面ミラー上に配置される、実施例４９−５４のいずれかに記載のシステム。
（実施例５６）反射性表面は、反射の際、正の屈折力を、透過の際、無視可能な屈折力を有する、実施例４９−５５のいずれかに記載のシステム。
（実施例５７）反射性表面は、ユーザの眼からの光をコリメートするように構成される、実施例４９−５６のいずれかに記載のシステム。
（実施例５８）反射性表面は、ユーザの眼の網膜からの光をコリメートするように構成される、実施例４９−５７のいずれかに記載のシステム。
（実施例５９）反射性表面は、ユーザの眼の前部領域からの光をコリメートするように構成される、実施例４９−５８のいずれかに記載のシステム。
（実施例６０）反射性表面は、ユーザの眼の角膜からの光をコリメートするように構成される、実施例４９−５９のいずれかに記載のシステム。
（実施例６１）反射性表面は、湾曲光学要素上に形成され、赤外線反射性コーティングを備える、実施例４９−６０のいずれかに記載のシステム。
（実施例６２）湾曲光学要素は、それを通して透過される光に対して無視可能な屈折力を有する、実施例６１に記載のシステム。
（実施例６３）湾曲光学要素は、第１および第２の湾曲表面を湾曲光学要素の対向側上に有し、該第１および第２の湾曲表面は、同一曲率を有する、実施例６１または６２に記載のシステム。
（実施例６４）少なくとも１つの導波管を通して通過し、少なくとも１つの導波管および結合光学要素に戻るように反射性表面から反射される、光の偏光を回転させるように、反射性表面および結合光学要素に対して配置される、リターダをさらに備える、実施例４９−６３のいずれかに記載のシステム。
（実施例６５）少なくとも１つの結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６６）少なくとも１つの結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６７）少なくとも１つの結合要素は、ユーザの眼に指向されるコリメートされた光として少なくとも１つの導波管内で誘導される光を導波管から外に眼へと方向転換させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６８）少なくとも１つの結合要素は、反射性表面からのコリメートされた光を少なくとも１つの導波管の中に方向転換させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６９）少なくとも１つの外部結合要素は、軸外反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７０）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７１）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７２）少なくとも１つの外部結合要素は、液晶を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７３）少なくとも１つの外部結合要素は、液晶偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７４）円偏光器をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７５）内部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７６）内部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７７）少なくとも１つの内部結合要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７８）少なくとも１つの内部結合要素は、回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７９）内部結合要素は、軸外反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８０）反射性表面は、液晶反射体を備える、実施例４９−７９のいずれかに記載のシステム。
（実施例８１）反射性表面は、コレステリック液晶反射性レンズを備える、実施例４９−８０のいずれかに記載のシステム。
（実施例８２）同導波管は、（ａ）ユーザの眼の少なくとも一部の画像を捕捉するように、該カメラによって受け取られるために、ユーザの眼から結合される光を該少なくとも１つの導波管の中に誘導し、（ｂ）該プロジェクタからの光が、該ユーザの眼に指向され得、該画像プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、該画像プロジェクタから結合される光を誘導する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８３）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、該ユーザの眼からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８４）反射性表面から反射された光が遮断されるとき、カメラに、第１の画像を捕捉させるように構成される、電子機器をさらに備える、実施例４９−８３のいずれかに記載のシステム。
（実施例８５）該電子機器は、反射性表面から反射された光が遮断されないとき、カメラに、第２の画像を捕捉させるように構成される、実施例８４に記載のシステム。
（実施例８６）該電子機器は、第１の画像を使用して、第２の画像を修正するように構成される、実施例８５に記載のシステム。
（実施例８７）該電子機器は、第１の画像に基づいて、第２の画像から減算するように構成される、実施例８５または８６に記載のシステム。
（実施例８８）該システムは、該眼の画像に基づいて、眼追跡を実施するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８９）該眼の該画像に基づいて、眼追跡を実施するステップは、該眼の網膜の画像を記憶するステップを含む、実施例８８に記載のシステム。
（実施例９０）該システムは、
該カメラを使用して、該眼の該網膜の一部の画像を取得し、
該網膜の１つ以上の記憶された画像と該網膜の該部分の画像を比較し、
１つ以上の記憶された画像とカメラから取得された網膜の一部の画像の比較に基づいて、ユーザの視線を決定する、
ように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９１）ユーザの視線を決定するステップは、網膜の該部分の画像に対応する網膜の部分を決定するステップを含む、実施例９０に記載のシステム。
（実施例９２）ユーザの視線を決定するステップは、眼の配向を決定するステップを含む、実施例９０−９１のいずれかに記載のシステム。
（実施例９３）該システムは、該カメラを用いて取得されたユーザの眼の１つ以上の画像に基づいて、バイオメトリックデータを取得するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９４）該システムは、該カメラを用いて取得された該眼の１つ以上の画像に基づくバイオメトリック感知を介して、ユーザを識別するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９５）該システムは、第１の偏光の照明を提供し、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を使用して、該カメラを用いて、画像を優先的に捕捉するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９６）該システムは、該ユーザの眼を第１の偏光の光を用いて照明し、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を使用して、該カメラを用いて、該ユーザの眼の画像を優先的に捕捉するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９７）該第１および第２の偏光は、直交する、実施例９５または９６に記載のシステム。
（実施例９８）該カメラを用いて画像を捕捉するように、照明を提供するように配置される、光源をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９９）ユーザの眼を照明するように配置される、光源をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１００）該光源は、１つ以上の赤外線光源を備える、実施例９８または９９に記載のシステム。
（実施例１０１）該光源は、１つ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例９８−１００のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０２）該光源は、パルス発振される、実施例９８−１０１のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０３）該光源からの光を受け取り、該ユーザの眼を該光を用いて照明するように配置される、軸外反射体をさらに備える、実施例９８−１０２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０４）該光源は、光を導波管の中に入力し、該照明を提供するように構成される、実施例９８−１０３のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０５）該光源は、光を該眼に対して配置される導波管の中に入力し、照明を該眼に提供するように構成される、実施例９８−１０４のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０６）該光源からの光を該導波管の中に結合するように構成される、照明内部結合光学要素をさらに備える、実施例１０４または１０５に記載のシステム。
（実施例１０７）該光源は、光を該少なくとも１つの導波管の中に入力し、照明を提供するように構成される、実施例９８−１０３のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０８）該光源からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、照明を提供するように構成される、照明内部結合光学要素をさらに備える、実施例１０７に記載のシステム。
（実施例１０９）該光源は、光を画像コンテンツをユーザの眼に投影するために使用されるものと同一導波管の中に入力するように構成される、実施例９８−１０３のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１０）該光源は、照明をユーザの眼に提供するために、光を光をカメラに誘導するために使用されるものと同一導波管の中に入力するように構成される、実施例９８−１０４のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１１）該光源は、光をユーザの眼からの光をカメラに誘導するために使用されるものと同一導波管の中に入力するように構成される、実施例９８−１０５のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１２）該光源からの光を該導波管の中に結合するように構成される、照明内部結合光学要素をさらに備える、実施例１０９−１１１のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１３）該照明内部結合光学要素は、偏光選択的であって、第１の偏光の光を内部結合する、実施例１０６、１０８、または１１２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１４）該光源は、第１の偏光を有する偏光を出力するように構成される、偏光源である、実施例９８−１１３に記載のシステム。
（実施例１１５）該光源は、第１の偏光を有する偏光を該眼上に指向するように構成される、実施例９８−１１４のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１６）該光源と該眼との間の光学経路内に配置され、該眼に指向される光を偏光させる、第１の偏光を有する、照明偏光器をさらに備える、実施例９８−１１５に記載のシステム。
（実施例１１７）照明偏光器は、照明を提供するように構成される、該光源と該導波管との間の光学経路内に配置される、実施例１１６に記載のシステム。
（実施例１１８）画像入手偏光器を該眼と該カメラとの間の光学経路内にさらに備える、実施例９８−１１７のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１９）該画像入手偏光器は、該カメラの近位にある、実施例１１８に記載のシステム。
（実施例１２０）該画像入手偏光器は、（ａ）光を該カメラに誘導するように構成される、該少なくとも１つの導波管と（ｂ）該カメラとの間の光学経路内に配置される、実施例１１８または１１９に記載のシステム。
（実施例１２１）該画像入手偏光器は、該カメラに到達する、該第１の偏光の光の量を低減させる、実施例１１８−１２０のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２２）該画像入手偏光器は、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を該カメラに選択的に結合するように構成される、偏光器を備える、実施例１１８−１２１に記載のシステム。
（実施例１２３）該少なくとも１つの結合要素と該少なくとも１つの外部結合光学要素との間の光学経路内に配置され、該少なくとも１つの外部結合光学要素に到達することに先立って、該少なくとも１つの結合要素からの光の側方空間範囲を低減させる、少なくとも１つの集光要素をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２４）該少なくとも１つの集光要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２５）該少なくとも１つの集光要素は、ホログラムまたは回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２６）該少なくとも１つの導波管は、全内部反射によって該導波管内で赤外線光を誘導するために十分な屈折率を有する、赤外線光に対して透過性の材料を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２７）該少なくとも１つの結合光学要素は、射出瞳エクスパンダを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２８）システムは、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼から反射された光のコリメーションを増加させるための屈折力を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２９）システムは、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の前部部分から反射された光のコリメーションを増加させるための屈折力を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３０）システムは、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の角膜から反射された光のコリメーションを増加させるための屈折力を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３１）屈折力は、正の屈折力を備える、実施例１２８−１３０のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３２）屈折力は、レンズによって提供される、実施例１２８−１３１のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３３）眼の網膜の１つ以上の記憶された画像は、眼の網膜の異なる部分の複数の画像を使用して生成された眼の網膜の合成画像を備える、実施例８８−１３２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３４）網膜の合成画像は、ともにスティッチングされた網膜の複数の画像を備える、実施例８８−１３３のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３５）ともにスティッチングされた網膜の複数の画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例８８−１３４のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３６）網膜の１つ以上の記憶された画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例８８−１３５のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３７）システムはさらに、眼の網膜の一部の取得された画像を使用して、合成画像を更新するように構成される、実施例８８−１３６のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３８）網膜の一部の取得された画像を使用して、網膜の合成画像を更新するステップは、取得された画像を取得された画像に示される網膜の部分に対応する合成画像のセクションの中にスティッチングするステップを含む、実施例８８−１３７のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３９）システムはさらに、デジタルフィルタを眼の網膜の一部の取得された画像に適用し、網膜の一部のフィルタリングされた画像を取得するように構成される、実施例８８−１３８のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４０）システムはさらに、網膜の１つ以上の記憶された画像と網膜の一部のフィルタリングされた画像を比較するように構成される、実施例１３９に記載のシステム。
（実施例１４１）デジタルフィルタは、Ｆｒａｎｇｉフィルタを備える、実施例１３９−１４０のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４２）システムは、縁を適用し、網膜の一部の取得された画像を強調させるように構成される、実施例８８−１３９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４３）該システムは、網膜の画像を使用して、ユーザ識別照合を実施するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４４）該システムは、
該カメラを使用して、該眼の該網膜の一部の画像を取得し、
該網膜の１つ以上の記憶された画像と該網膜の該部分の画像を比較する、
ように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４５）眼の網膜の１つ以上の記憶された画像は、眼の網膜の異なる部分の複数の画像を使用して生成された眼の網膜の合成画像を備える、実施例１４４に記載のシステム。
（実施例１４６）網膜の合成画像は、ともにスティッチングされた網膜の複数の画像を備える、実施例１４４−１４５のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４７）ともにスティッチングされた網膜の複数の画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例１４４−１４６のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４８）網膜の１つ以上の記憶された画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例１４４−１４６のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４９）システムはさらに、眼の網膜の一部の取得された画像を使用して、合成画像を更新するように構成される、実施例１４４−１４８のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５０）網膜の一部の取得された画像を使用して、網膜の合成画像を更新するステップは、取得された画像を取得された画像に示される網膜の部分に対応する合成画像のセクションの中にスティッチングするステップを含む、実施例１４４−１４９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５１）システムはさらに、デジタルフィルタを眼の網膜の一部の取得された画像に適用し、網膜の一部のフィルタリングされた画像を取得するように構成される、実施例１４４−１５０のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５２）システムはさらに、網膜の１つ以上の記憶された画像と網膜の一部のフィルタリングされた画像を比較するように構成される、実施例１５１に記載のシステム。
（実施例１５３）デジタルフィルタは、Ｆｒａｎｇｉフィルタを備える、実施例１４４−１５２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５４）システムは、縁を適用し、網膜の一部の取得された画像を強調させるように構成される、実施例１４４−１５３のいずれかに記載のシステム。
（実施例１）光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示し、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの正面の環境の少なくとも一部を結像するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
画像を投影するように構成される、画像プロジェクタと、
カメラと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、光を該ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野に表示するように構成され、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、
（ａ）少なくとも１つの導波管と、
（ｂ）該画像プロジェクタからの光をその中で誘導するように、該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管の中に内部結合するように構成される、少なくとも１つの内部結合光学要素と、
（ｃ）該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該導波管から外に結合し、該光をユーザの眼に指向するように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、
（ｄ）該導波管内の光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備える、接眼レンズと、
を備え、
画像プロジェクタは、該光が、該少なくとも１つの結合要素によって、該導波管から外に該ユーザの眼へと結合され、該プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、その中で誘導されるために、該少なくとも１つの内部結合光学要素に対して光学経路内に配置され、該画像プロジェクタからの光を該導波管の中に結合し、
該結合要素は、頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの正面の環境からの光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、
カメラは、該環境の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置され、結合要素を介して、導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、ユーザの正面の環境からの光の少なくとも一部を受け取り、
同導波管は、（ａ）ユーザの正面の環境の少なくとも一部の画像を捕捉するように、該カメラによって受け取られるために、該環境から結合される光を該導波管の中に誘導し、（ｂ）該プロジェクタからの光が、該ユーザの眼に指向され得、該プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、該プロジェクタから結合される光を誘導する、
頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例２）該画像プロジェクタは、光源と、変調器と、投影光学系とを備える、実施例１に記載のシステム。
（実施例３）画像プロジェクタは、走査光ファイバを備える、実施例１または２に記載のシステム。
（実施例４）変調器は、光変調器を備える、実施例２または３のいずれかに記載のシステム。
（実施例５）光変調器は、空間光変調器を備える、実施例４に記載のシステム。
（実施例６）該カメラは、検出器アレイと、結像光学系とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７）該結像光学系は、コリメートされた光を該検出器アレイ上に集束させるように構成される、実施例６に記載のシステム。
（実施例８）該少なくとも１つの導波管は、全内部反射によって光を該導波管内で誘導するために十分な屈折率を有する、可視光に対して透過性の材料を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９）該少なくとも１つの導波管は、導波管のスタックを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０）導波管のスタックの異なる導波管は、ユーザの眼からの異なる距離から投影されるかのように、異なる波面発散を伴う光を出力するように構成される、実施例９に記載のシステム。
（実施例１１）導波管のスタックの異なる導波管は、異なる色を伴う光を出力するように構成される、実施例９または１０に記載のシステム。
（実施例１２）異なる導波管は、第１、第２、および第３の導波管を備え、該システムは、第１の導波管が、赤色光のためのものであって、第２の導波管が、緑色光のためのものであって、第３の導波管が、青色光のためのものであるように構成される、実施例９、１０、または１１のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３）内部結合光学要素は、回折光学要素または反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４）結合光学要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５）外部結合光学要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６）結合要素は、少なくとも１つの軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７）該少なくとも１つの導波管内または上に、少なくとも１つの軸に直交する軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、少なくとも１つの光再指向要素を備える、直交瞳エクスパンダをさらに備える、実施例１６に記載のシステム。
（実施例１８）該少なくとも１つの光再指向要素は、回折光学要素を備える、実施例１７に記載のシステム。
（実施例１９）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、該環境からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２０）該接眼レンズを通して通過する、ユーザの眼から反射された光を受け取り、該光を該接眼レンズに戻るように指向するように配置される、屈折力を有する、反射性表面をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２１）該少なくとも１つの結合要素は、接眼レンズを通して通過し、接眼レンズに戻るように反射性表面から反射される、ユーザの眼からの光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、実施例２０に記載のシステム。
（実施例２２）カメラは、反射性表面から反射され、結合要素を介して、該導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、ユーザの眼からの光の少なくとも一部を受け取るために、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置される、実施例２０−２１のいずれかに記載のシステム。
（実施例２３）反射性表面は、赤外線光を反射させるが、可視光を透過させる、実施例２０−２２のいずれかに記載のシステム。
（実施例２４）反射性表面は、湾曲される、実施例２０−２３のいずれかに記載のシステム。
（実施例２５）反射性表面は、湾曲光学要素上に配置される、実施例２０−２４のいずれかに記載のシステム。
（実施例２６）反射性表面は、凹面ミラー上に配置される、実施例２０−２５のいずれかに記載のシステム。
（実施例２７）反射性表面は、反射の際、正の屈折力を、透過の際、無視可能な屈折力を有する、実施例２０−２６のいずれかに記載のシステム。
（実施例２８）反射性表面は、ユーザの眼からの光をコリメートするように構成される、実施例２０−２７のいずれかに記載のシステム。
（実施例２９）反射性表面は、ユーザの眼の網膜からの光をコリメートするように構成される、実施例２０−２８のいずれかに記載のシステム。
（実施例３０）反射性表面は、ユーザの眼の前部領域からの光をコリメートするように構成される、実施例２０−２９のいずれかに記載のシステム。
（実施例３１）反射性表面は、ユーザの眼の角膜からの光をコリメートするように構成される、実施例２０−３０のいずれかに記載のシステム。
（実施例３２）反射性表面は、赤外線反射性コーティングを該反射性表面上に有する、湾曲光学要素上に形成される、実施例２０−３１のいずれかに記載のシステム。
（実施例３３）湾曲光学要素は、それを通して透過される光に対して無視可能な屈折力を有する、実施例３３に記載のシステム。
（実施例３４）湾曲光学要素は、第１および第２の湾曲表面を湾曲光学要素の対向側上に有し、該第１および第２の湾曲表面は、同一曲率を有する、実施例３２または３３に記載のシステム。
（実施例３５）接眼レンズを通して通過し、接眼レンズおよび結合光学要素に戻るように反射性表面から反射される、光の偏光を回転させるように、反射性表面および結合光学要素に対して配置される、リターダをさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３６）少なくとも１つの結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３７）少なくとも１つの結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３８）少なくとも１つの結合要素は、ユーザの眼に指向されるコリメートされた光として少なくとも１つの導波管内で誘導される光を導波管から外に眼へと方向転換させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３９）少なくとも１つの結合要素は、反射性表面からのコリメートされた光を少なくとも１つの導波管の中に方向転換させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４０）少なくとも１つの外部結合要素は、軸外反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４１）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４２）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４３）円偏光器をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４４）内部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４５）内部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４６）内部結合要素は、軸外反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４７）反射性表面は、液晶反射体を備える、実施例２０−３４のいずれかに記載のシステム。
（実施例４８）反射性表面は、コレステリック液晶反射性レンズを備える、実施例２０−３４または４７のいずれかに記載のシステム。
（実施例４９）同導波管は、（ａ）ユーザの眼の少なくとも一部の画像を捕捉するように、該カメラによって受け取られるために、ユーザの眼から結合される光を該少なくとも１つの導波管の中に誘導し、（ｂ）該プロジェクタからの光が、該ユーザの眼に指向され得、該画像プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、該画像プロジェクタから結合される光を誘導する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５０）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、該ユーザの眼からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５１）反射性表面から反射された光が遮断されるとき、カメラに、第１の画像を捕捉させるように構成される、電子機器をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５２）該電子機器は、反射性表面から反射された光が遮断されないとき、カメラに、第２の画像を捕捉させるように構成される、実施例５１に記載のシステム。
（実施例５３）該電子機器は、第１の画像を使用して、第２の画像を修正するように構成される、実施例５２に記載のシステム。
（実施例５４）該電子機器は、第１の画像に基づいて、第２の画像から減算するように構成される、実施例５３に記載のシステム。
（実施例５５）該システムは、該眼の該画像に基づいて、眼追跡を実施するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５６）該眼の該画像に基づいて、眼追跡を実施するステップは、該眼の網膜の画像を記憶するステップを含む、実施例５５に記載のシステム。
（実施例５７）該システムは、
該眼の網膜の画像を記憶し、
該眼の該網膜の一部の画像を捕捉し、
該網膜の記憶された画像と該網膜の該部分の画像を比較し、
記憶された画像と網膜の画像の一部の比較に基づいて、ユーザの視線を決定する、
ように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５８）ユーザの視線を決定するステップは、網膜の該部分の画像に対応する網膜の部分を決定するステップを含む、実施例５７に記載のシステム。
（実施例５９）ユーザの視線を決定するステップは、眼の配向を決定するステップを含む、実施例５７−５８のいずれかに記載のシステム。
（実施例６０）ユーザの眼を照明するように配置される、光源をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６１）該光源は、赤外線光をユーザの眼に指向するように構成される、１つ以上の赤外線光源を備える、実施例６０に記載のシステム。
（実施例６２）該光源は、１つ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例６０または６１に記載のシステム。
（実施例６３）該光源は、パルス発振される、実施例６０−６２のいずれかに記載のシステム。
（実施例６４）該光源からの光を受け取り、該眼を該光を用いて照明するように配置される、軸外反射体をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６５）頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの正面の環境の少なくとも一部を結像するように構成される、頭部搭載型結像システムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
カメラと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型結像システムを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、
（ａ）少なくとも１つの導波管と、
（ｂ）頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの正面の環境からの光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、
（ｃ）該導波管内の光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備える、接眼レンズと、
を備え、カメラは、該環境の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置され、結合要素を介して、導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、ユーザの正面の環境からの光の少なくとも一部を受け取る、頭部搭載型結像システム。
（実施例６６）該カメラは、検出器アレイと、結像光学系とを備える、実施例６５に記載のシステム。
（実施例６７）該結像光学系は、コリメートされた光を該検出器アレイ上に集束させるように構成される、実施例６６に記載のシステム。
（実施例６８）該少なくとも１つの導波管は、全内部反射によって光を該導波管内で誘導するために十分な屈折率を有する、可視光に対して透過性の材料を含む、実施例６５−６７のいずれかに記載のシステム。
（実施例６９）該少なくとも１つの導波管は、導波管のスタックを備える、実施例６５−６８のいずれかに記載のシステム。
（実施例７０）導波管のスタックの異なる導波管は、ユーザの眼からの異なる距離から投影されるかのように、異なる波面発散を伴う光を出力するように構成される、実施例６９に記載のシステム。
（実施例７１）導波管のスタックの異なる導波管は、異なる色を伴う光を出力するように構成される、実施例６９または７０に記載のシステム。
（実施例７２）異なる導波管は、第１、第２、および第３の導波管を備え、該システムは、第１の導波管が、赤色光のためのものであって、第２の導波管が、緑色光のためのものであって、第３の導波管が、青色光のためのものであるように構成される、実施例６９−７１のいずれかに記載のシステム。
（実施例７３）結合光学要素は、回折光学要素を備える、実施例６５−７２のいずれかに記載のシステム。
（実施例７４）外部結合光学要素は、回折光学要素を備える、実施例６５−７３のいずれかに記載のシステム。
（実施例７５）結合要素は、少なくとも１つの軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、実施例６５−７４のいずれかに記載のシステム。
（実施例７６）該少なくとも１つの導波管内または上に、少なくとも１つの軸に直交する軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、少なくとも１つの光再指向要素を備える、直交瞳エクスパンダをさらに備える、実施例７５に記載のシステム。
（実施例７７）該少なくとも１つの光再指向要素は、回折光学要素を備える、実施例７６に記載のシステム。
（実施例１）光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示し、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼の少なくとも一部を結像するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
画像を投影するように構成される、画像プロジェクタと、
カメラと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、光を該ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野に表示するように構成され、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、
（ａ）少なくとも１つの導波管と、
（ｂ）該画像プロジェクタからの光をその中で誘導するように、該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管の中に内部結合するように構成される、少なくとも１つの内部結合光学要素と、
（ｃ）該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該導波管から外に結合し、該光をユーザの眼に指向するように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、
（ｄ）該導波管内で誘導される光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備える、接眼レンズと、
該接眼レンズを通して通過する、ユーザの眼から反射された光を受け取り、該光を該接眼レンズに戻るように指向するように配置される、屈折力を有する、反射性表面と、
を備え、
画像プロジェクタは、該光が、該少なくとも１つの結合要素によって、該導波管から外に該ユーザの眼へと結合され、該プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、その中で誘導されるために、該少なくとも１つの内部結合光学要素に対して光学経路内に配置され、該画像プロジェクタからの光を該導波管の中に内部結合し、
該少なくとも１つの結合要素は、接眼レンズを通して通過し、接眼レンズに戻るように反射性表面から反射される、ユーザの眼からの光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、
カメラは、反射性表面から反射され、結合要素を介して、該導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、ユーザの眼からの光の少なくとも一部を受け取るために、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置される、
頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例２）ユーザの眼を照明するように配置される、光源をさらに備える、実施例１に記載のシステム。
（実施例３）該光源は、赤外線光をユーザの眼に指向するように構成される、１つ以上の赤外線光源を備える、実施例２に記載のシステム。
（実施例４）該光源は、１つ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例２または３に記載のシステム。
（実施例５）該光源は、パルス発振される、実施例２−４のいずれかに記載のシステム。
（実施例６）該光源からの光を受け取り、該眼を該光を用いて照明するように配置される、軸外反射体をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７）反射性表面は、赤外線光を反射させるが、可視光を透過させる、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８）反射性表面は、湾曲される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９）反射性表面は、湾曲光学要素上に配置される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０）反射性表面は、凹面ミラー上に配置される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１）反射性表面は、反射の際、正の屈折力を、透過の際、無視可能な屈折力を有する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２）反射性表面は、ユーザの眼からの光をコリメートするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３）反射性表面は、ユーザの眼の網膜からの光をコリメートするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４）反射性表面は、ユーザの眼の前部領域からの光をコリメートするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５）反射性表面は、ユーザの眼の角膜からの光をコリメートするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６）反射性表面は、赤外線反射性コーティングを該反射性表面上に有する、湾曲光学要素上に形成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７）湾曲光学要素は、それを通して透過される光に対して無視可能な屈折力を有する、実施例９または１６に記載のシステム。
（実施例１８）湾曲光学要素は、第１および第２の湾曲表面を湾曲光学要素の対向側上に有し、該第１および第２の湾曲表面は、同一曲率を有する、実施例９または１６または１７のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９）接眼レンズを通して通過し、接眼レンズおよび結合光学要素に戻るように反射性表面から反射される、光の偏光を回転させるように、反射性表面および結合光学要素に対して配置される、リターダをさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２０）少なくとも１つの結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２１）少なくとも１つの結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２２）少なくとも１つの結合要素は、ユーザの眼に指向されるコリメートされた光として少なくとも１つの導波管内で誘導される光を導波管から外に眼へと方向転換させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２３）少なくとも１つの結合要素は、反射性表面からのコリメートされた光を少なくとも１つの導波管の中に方向転換させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２４）少なくとも１つの外部結合要素は、軸外反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２５）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２６）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２７）円偏光器をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２８）内部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２９）内部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３０）内部結合要素は、軸外反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３１）反射性表面は、液晶反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３２）反射性表面は、コレステリック液晶反射性レンズを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３３）該画像プロジェクタは、光源と、変調器と、投影光学系とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３４）画像プロジェクタは、走査光ファイバを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３５）変調器は、光変調器を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３６）光変調器は、空間光変調器を備える、実施例３４に記載のシステム。
（実施例３７）該カメラは、検出器アレイと、結像光学系とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３８）該結像光学系は、コリメートされた光を検出器アレイ上に集束させるように構成される、実施例３６に記載のシステム。
（実施例３９）該少なくとも１つの導波管は、全内部反射によって該導波管内で光を誘導するために十分な屈折率を有する、可視光に対して透過性の材料を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４０）該少なくとも１つの導波管は、導波管のスタックを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４１）導波管のスタックの異なる導波管は、ユーザの眼からの異なる距離から投影されるかのように、異なる波面発散を伴う光を出力するように構成される、実施例４０に記載のシステム。
（実施例４２）導波管のスタックの異なる導波管は、異なる色を伴う光を出力するように構成される、実施例４０または４１に記載のシステム。
（実施例４３）異なる導波管は、第１、第２、および第３の導波管を備え、該システムは、該第１の導波管が、赤色光のためのものであって、第２の導波管が、緑色光のためのものであって、第３の導波管が、青色光のためのものであるように構成される、実施例４０、４１、または４２のいずれかに記載のシステム。
（実施例４４）内部結合光学要素は、回折光学要素または反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４５）結合光学要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４６）外部結合光学要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４７）結合要素は、少なくとも１つの軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４８）該少なくとも１つの導波管内または上に、少なくとも１つの軸に直交する軸に沿ってアイボックスの寸法を増加させるように構成される、少なくとも１つの光再指向要素を備える、直交瞳エクスパンダをさらに備える、実施例４７に記載のシステム。
（実施例４９）該少なくとも１つの光再指向要素は、回折光学要素を備える、実施例４８に記載のシステム。
（実施例５０）同導波管は、（ａ）ユーザの眼の少なくとも一部の画像を捕捉するように、該カメラによって受け取られるために、ユーザの眼から結合される光を該少なくとも１つの導波管の中に誘導し、（ｂ）該プロジェクタからの光が、該ユーザの眼に指向され得、該画像プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、該画像プロジェクタから結合される光を誘導する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５１）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、該ユーザの眼からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５２）反射性表面から反射された光が遮断されるとき、カメラに、第１の画像を捕捉させるように構成される、電子機器をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５３）該電子機器は、反射性表面から反射された光が遮断されないとき、カメラに、第２の画像を捕捉させるように構成される、実施例５２に記載のシステム。
（実施例５４）該電子機器は、第１の画像を使用して、第２の画像を修正するように構成される、実施例５３に記載のシステム。
（実施例５５）該電子機器は、第１の画像に基づいて、第２の画像から減算するように構成される、実施例５４に記載のシステム。
（実施例５６）該システムは、該眼の該画像に基づいて、眼追跡を実施するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５７）該眼の該画像に基づいて、眼追跡を実施するステップは、該眼の網膜の画像を記憶するステップを含む、実施例５６に記載のシステム。
（実施例５８）該システムは、
該眼の網膜の画像を記憶し、
該眼の該網膜の一部の画像を捕捉し、
該網膜の記憶された画像と該網膜の該部分の画像を比較し、
記憶された画像と網膜の画像の一部の比較に基づいて、ユーザの視線を決定する、
ように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５９）ユーザの視線を決定するステップは、網膜の該部分の画像に対応する網膜の部分を決定するステップを含む、実施例５８に記載のシステム。
（実施例６０）ユーザの視線を決定するステップは、眼の配向を決定するステップを含む、実施例５８−５９のいずれかに記載のシステム。
（実施例６１）該結合要素は、頭部搭載型ディスプレイを装着しているユーザの正面の環境からの光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６２）カメラは、該環境の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置され、結合要素を介して、導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、ユーザの正面の環境からの光の少なくとも一部を受け取る、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６３）同導波管は、（ａ）ユーザの正面の環境の少なくとも一部の画像を捕捉するように、該カメラによって受け取られるために、該環境から結合される光を該導波管の中に誘導し、（ｂ）該プロジェクタからの光が、該ユーザの眼に指向され得、該プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、該プロジェクタから結合される光を誘導する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６４）同結合要素は、（ａ）該カメラによって受け取られるために、該環境からの光を該少なくとも１つの導波管の中に結合し、（ｂ）該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に該ユーザの眼へと結合する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６５）光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示し、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼の少なくとも一部を結像するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
画像を投影するように構成される、画像プロジェクタと、
カメラと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズは、光を該ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野に表示するように構成され、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、
（ａ）少なくとも１つの導波管と、
（ｂ）該画像プロジェクタからの光をその中で誘導するように、該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管の中に内部結合するように構成される、少なくとも１つの内部結合光学要素と、
（ｃ）該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該導波管から外に結合し、該光をユーザの眼に指向するように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、
（ｄ）該導波管内で誘導される光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備える、接眼レンズと、
ユーザの眼から反射された光が、該レンズを通して該接眼レンズへと透過されるように、ユーザの眼と該接眼レンズとの間の光学経路内に配置される、正の屈折力を有する、正のレンズと、
接眼レンズの正のレンズとの反対側上に配置され、ユーザの正面の環境からの光に対して該正のレンズの屈折力を相殺する、負の屈折力を有する、負のレンズと、
を備え、
画像プロジェクタは、該光が、該少なくとも１つの結合要素によって、該導波管から外に該ユーザの眼へと結合され、該画像プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、その中で誘導されるために、該少なくとも１つの内部結合光学要素に対して光学経路内に配置され、該画像プロジェクタからの光を該導波管の中に結合し、
該少なくとも１つの結合要素は、レンズを通して接眼レンズへと通過する、ユーザの眼からの光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、
カメラは、反射性表面から反射され、結合要素を介して、該導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、ユーザの眼からの光の少なくとも一部を受け取るために、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置される、
頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例６６）該正のレンズは、フレネルレンズを備える、実施例６５に記載のシステム。
（実施例６７）該正のレンズは、該ユーザの眼の前部領域からの光をコリメートするように構成される、実施例６５または６６に記載のシステム。
（実施例６８）該正のレンズは、該ユーザの眼の角膜からの光をコリメートするように構成される、実施例６５、６６、または６７のいずれかに記載のシステム。
（実施例６９）該システムは、該眼の該画像に基づいて、眼追跡を実施するように構成される、実施例６５−６８のいずれかに記載のシステム。
（実施例７０）ユーザの眼を照明するように配置される、光源をさらに備える、実施例６５−６９のいずれかに記載のシステム。
（実施例７１）該光源は、赤外線光をユーザの眼に指向するように構成される、１つ以上の赤外線光源を備える、実施例７０に記載のシステム。
（実施例７２）該光源は、１つ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例７０または７１に記載のシステム。
（実施例７３）該システムは、該眼の画像に基づくバイオメトリック感知を介して、ユーザを識別するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１）光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
画像をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成される、画像プロジェクタと、
少なくとも１つのカメラと、
少なくとも１つの導波管と、
光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、少なくとも１つの結合光学要素であって、屈折力を有する、回折光学要素を備える、少なくとも１つの結合光学要素と、
該導波管内で誘導される光を該導波管から外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備え、カメラは、画像が、該カメラによって捕捉され得るように、結合光学要素を介して、該導波管の中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該導波管から外に結合される、光の少なくとも一部を受け取るために、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例２）該少なくとも１つの結合光学要素は、該眼の画像が、該少なくとも１つのカメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３）該少なくとも１つの結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得、該少なくとも１つのカメラが、該眼の該前部部分の画像を捕捉するように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼の前部部分から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４）該少なくとも１つの結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得、該少なくとも１つのカメラが、該眼の該角膜表面の画像を捕捉し得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの該眼の角膜表面から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５）該結合光学要素の屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６）該結合光学要素の屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の前部部分から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例７）該結合光学要素の屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の角膜から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８）屈折力は、正の屈折力を備える、実施例１または７のいずれかに記載のシステム。
（実施例９）該少なくとも１つの結合光学要素は、該網膜の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼の網膜から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０）フレーム上に配置される、接眼レンズをさらに備え、該接眼レンズは、光を該ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野に表示するように構成され、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１）該接眼レンズは、該画像プロジェクタからの光を受け取り、該光を該ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野に表示するように構成される、実施例１０に記載のシステム。
（実施例１２）該接眼レンズは、該少なくとも１つの導波管を備える、実施例１０−１１のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３）該画像プロジェクタは、光を該接眼レンズの縁の中に指向するように構成される、実施例１０−１２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４）該画像プロジェクタは、光を該少なくとも１つの導波管の縁の中に指向するように構成される、実施例１２または１３に記載のシステム。
（実施例１５）該画像コンテンツを該ユーザの眼に提供するために、該画像プロジェクタからの光を誘導するように、該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管の中に内部結合するように構成される、少なくとも１つの内部結合光学要素をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６）画像コンテンツが、ユーザの眼によって視認され得るように、該導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該少なくとも１つの導波管から外に結合するように構成される、少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素をさらに備える、実施例１−１５のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７）該少なくとも１つの結合光学要素は、頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの眼に向いており、該眼からの光を受け取る、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８）該少なくとも１つの結合光学要素は、該環境の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの正面の環境からの光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９）該少なくとも１つの結合光学要素は、頭部搭載型結像システムを装着しているユーザの正面の環境に向いており、該環境からの光を受け取る、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２０）該少なくとも１つの結合光学要素は、光が、第１の導波管の中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成され、該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素は、第２の導波管内で誘導される該画像プロジェクタからの光を該第２の導波管から外に結合するように構成される、実施例１６に記載のシステム。
（実施例２１）該少なくとも１つの結合光学要素は、光が、第１の導波管の中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成され、該画像プロジェクタは、光を第２の導波管の中に結合し、画像コンテンツを該眼に提供するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２２）該画像プロジェクタは、光源と、変調器と、投影光学系とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２３）画像プロジェクタは、走査光ファイバを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２４）変調器は、光変調器を備える、実施例２２のいずれかに記載のシステム。
（実施例２５）光変調器は、空間光変調器を備える、実施例２４に記載のシステム。
（実施例２６）該カメラは、検出器アレイと、結像光学系とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２７）該結像光学系は、コリメートされた光を該検出器アレイ上に集束させるように構成される、実施例２６に記載のシステム。
（実施例２８）該少なくとも１つの導波管は、全内部反射によって光を該導波管内で誘導するために十分な屈折率を有する、可視光に対して透過性の材料を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例２９）該少なくとも１つの導波管は、全内部反射によって該導波管内で光を誘導するために十分な屈折率を有する、赤外線光に対して透過性の材料を含む、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３０）該少なくとも１つの導波管は、導波管のスタックを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３１）導波管のスタックの異なる導波管は、ユーザの眼からの異なる距離から投影されるかのように、異なる波面発散を伴う光を出力するように構成される、実施例３０に記載のシステム。
（実施例３２）導波管のスタックの異なる導波管は、異なる色を伴う光を出力するように構成される、実施例３０または３１に記載のシステム。
（実施例３３）異なる導波管は、第１、第２、および第３の導波管を備え、該システムは、第１の導波管が、赤色光のためのものであって、第２の導波管が、緑色光のためのものであって、第３の導波管が、青色光のためのものであるように構成される、実施例３０、３１、または３２のいずれかに記載のシステム。
（実施例３４）少なくとも１つの内部結合光学要素は、回折光学要素を備える、実施例１５−３３のいずれかに記載のシステム。
（実施例３５）少なくとも１つの内部結合光学要素は、回折格子を備える、実施例１５−３３のいずれかに記載のシステム。
（実施例３６）内部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３７）内部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３８）少なくとも１つの結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例３９）少なくとも１つの結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４０）結合光学要素は、液晶を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４１）結合光学要素は、液晶偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４２）外部結合光学要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４３）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光選択的方向転換要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４４）少なくとも１つの外部結合要素は、偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４５）少なくとも１つの外部結合要素は、液晶を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４６）少なくとも１つの外部結合要素は、液晶偏光格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４７）少なくとも１つの外部結合要素は、軸外反射体を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４８）同導波管は、（ａ）ユーザの眼の少なくとも一部の画像を捕捉するように、該カメラによって受け取られるために、ユーザの眼から結合される光を該少なくとも１つの導波管の中に誘導し、（ｂ）該プロジェクタからの光が、該ユーザの眼に指向され得、該画像プロジェクタからの該画像が、該ユーザの視野内にあるように、該画像プロジェクタから結合される光を誘導する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例４９）該システムは、該眼の画像に基づいて、眼追跡を実施するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５０）該眼の該画像に基づいて、眼追跡を実施するステップは、該眼の網膜の画像を記憶するステップを含む、実施例４９に記載のシステム。
（実施例５１）該システムは、
該カメラを使用して、該眼の該網膜の一部の画像を取得し、
該網膜の１つ以上の記憶された画像と該網膜の該部分の画像を比較し、
１つ以上の記憶された画像とカメラから取得された網膜の一部の画像の比較に基づいて、ユーザの視線を決定する、
ように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５２）ユーザの視線を決定するステップは、網膜の該部分の画像に対応する網膜の部分を決定するステップを含む、実施例５１に記載のシステム。
（実施例５３）ユーザの視線を決定するステップは、眼の配向を決定するステップを含む、実施例５１−５２のいずれかに記載のシステム。
（実施例５４）該システムは、該カメラを用いて取得されたユーザの眼の１つ以上の画像に基づいて、バイオメトリックデータを取得するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５５）該システムは、該カメラを用いて取得された該眼の１つ以上の画像に基づくバイオメトリック感知を介して、ユーザを識別するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５６）該システムは、第１の偏光の照明を提供し、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を使用して、該カメラを用いて、画像を優先的に捕捉するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５７）該システムは、該ユーザの眼を第１の偏光の光を用いて照明し、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を使用して、該カメラを用いて、該ユーザの眼の画像を優先的に捕捉するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例５８）該第１および第２の偏光は、直交する、実施例６０または６１に記載のシステム。
（実施例５９）該カメラを用いて画像を捕捉するように、照明を提供するように配置される、光源をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６０）ユーザの眼を照明するように配置される、光源をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例６１）該光源は、１つ以上の赤外線光源を備える、実施例５９または６０に記載のシステム。
（実施例６２）該光源は、１つ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例５９−６１のいずれかに記載のシステム。
（実施例６３）該光源は、パルス発振される、実施例５９−６３のいずれかに記載のシステム。
（実施例６４）該光源は、光を導波管の中に入力し、該照明を提供するように構成される、実施例５９−６３のいずれかに記載のシステム。
（実施例６５）該光源は、光を該眼に対して配置される導波管の中に入力し、照明を該眼に提供するように構成される、実施例５９−６４のいずれかに記載のシステム。
（実施例６６）該光源からの光を該導波管の中に結合するように構成される、照明内部結合光学要素をさらに備える、実施例６４または６５に記載のシステム。
（実施例６７）該光源は、光を該少なくとも１つの導波管の中に入力し、照明を提供するように構成される、実施例６０−６６のいずれかに記載のシステム。
（実施例６８）該光源は、光を画像コンテンツをユーザの眼に投影するために使用されるものと同一導波管の中に入力するように構成される、実施例５９−６８のいずれかに記載のシステム。
（実施例６９）該光源は、照明をユーザの眼に提供するために、光を光をカメラに誘導するために使用されるものと同一導波管の中に入力するように構成される、実施例５９−６９のいずれかに記載のシステム。
（実施例７０）該光源は、光をユーザの眼からの光をカメラに誘導するために使用されるものと同一導波管の中に入力するように構成される、実施例５９−７０のいずれかに記載のシステム。
（実施例７１）該光源からの光を該導波管の中に結合し、照明を提供するように構成される、照明内部結合光学要素をさらに備える、実施例６４−７０のいずれかに記載のシステム。
（実施例７２）該照明内部結合光学要素は、偏光選択的であって、第１の偏光の光を内部結合する、実施例７１に記載のシステム。
（実施例７３）該光源は、第１の偏光を有する偏光を出力するように構成される、偏光源である、実施例５９−７７に記載のシステム。
（実施例７４）該光源は、第１の偏光を有する偏光を該眼上に指向するように構成される、実施例５９−７８のいずれかに記載のシステム。
（実施例７５）該光源と該眼との間の光学経路内に配置され、該眼に指向される光を偏光させる、第１の偏光を有する、照明偏光器をさらに備える、実施例５９−７９に記載のシステム。
（実施例７６）照明偏光器は、照明を提供するように構成される、該光源と該導波管との間の光学経路内に配置される、実施例７５に記載のシステム。
（実施例７７）画像入手偏光器を該眼と該カメラとの間の光学経路内にさらに備える、実施例５９−７６のいずれかに記載のシステム。
（実施例７８）該画像入手偏光器は、該カメラの近位にある、実施例７７に記載のシステム。
（実施例７９）該画像入手偏光器は、（ａ）光を該カメラに誘導するように構成される、該少なくとも１つの導波管と（ｂ）該カメラとの間の光学経路内に配置される、実施例７７または７８に記載のシステム。
（実施例８０）該画像入手偏光器は、該カメラに到達する、該第１の偏光の光の量を低減させる、実施例７７−７９のいずれかに記載のシステム。
（実施例８１）該画像入手偏光器は、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を該カメラに選択的に結合するように構成される、偏光器を備える、実施例７７−８０に記載のシステム。
（実施例８２）該少なくとも１つの結合要素と該少なくとも１つの外部結合光学要素との間の光学経路内に配置され、該少なくとも１つの外部結合光学要素に到達することに先立って、該少なくとも１つの結合要素からの光の側方空間範囲を低減させる、少なくとも１つの集光要素をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８３）該少なくとも１つの集光要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８４）該少なくとも１つの集光要素は、ホログラムまたは回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例８５）眼の網膜の１つ以上の記憶された画像は、眼の網膜の異なる部分の複数の画像を使用して生成された眼の網膜の合成画像を備える、実施例５１に記載のシステム。
（実施例８６）網膜の合成画像は、ともにスティッチングされた網膜の複数の画像を備える、実施例５１−８５のいずれかに記載のシステム。
（実施例８７）ともにスティッチングされた網膜の複数の画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例５１−８６のいずれかに記載のシステム。
（実施例８８）網膜の１つ以上の記憶された画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例５１−８７のいずれかに記載のシステム。
（実施例８９）システムはさらに、眼の網膜の一部の取得された画像を使用して、合成画像を更新するように構成される、実施例５１−８８のいずれかに記載のシステム。
（実施例９０）網膜の一部の取得された画像を使用して、網膜の合成画像を更新するステップは、取得された画像を取得された画像に示される網膜の部分に対応する合成画像のセクションの中にスティッチングするステップを含む、実施例５１−８９のいずれかに記載のシステム。
（実施例９１）システムはさらに、デジタルフィルタを眼の網膜の一部の取得された画像に適用し、網膜の一部のフィルタリングされた画像を取得するように構成される、実施例５１−９０のいずれかに記載のシステム。
（実施例９２）システムはさらに、網膜の１つ以上の記憶された画像と網膜の一部のフィルタリングされた画像を比較するように構成される、実施例９１に記載のシステム。
（実施例９３）デジタルフィルタは、Ｆｒａｎｇｉフィルタを備える、実施例９１−９２のいずれかに記載のシステム。
（実施例９４）システムは、縁を適用し、網膜の一部の取得された画像を強調させるように構成される、実施例５１−９３のいずれかに記載のシステム。
（実施例９５）該システムは、網膜の画像を使用して、ユーザ識別照合を実施するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９６）該システムは、
該カメラを使用して、該眼の該網膜の一部の画像を取得し、
該網膜の１つ以上の記憶された画像と該網膜の該部分の画像を比較する、
ように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例９７）眼の網膜の１つ以上の記憶された画像は、眼の網膜の異なる部分の複数の画像を使用して生成された眼の網膜の合成画像を備える、実施例９６に記載のシステム。
（実施例９８）網膜の合成画像は、ともにスティッチングされた網膜の複数の画像を備える、実施例９６−９７のいずれかに記載のシステム。
（実施例９９）ともにスティッチングされた網膜の複数の画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例９６−９８のいずれかに記載のシステム。
（実施例１００）網膜の１つ以上の記憶された画像は、それぞれ、固定標的が種々の場所におけるユーザの視野内に表示されたときに取得された画像を備える、実施例９６−９９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０１）システムはさらに、眼の網膜の一部の取得された画像を使用して、合成画像を更新するように構成される、実施例９６−１００のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０２）網膜の一部の取得された画像を使用して、網膜の合成画像を更新するステップは、取得された画像を取得された画像に示される網膜の部分に対応する合成画像のセクションの中にスティッチングするステップを含む、実施例９６−１０１のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０３）システムはさらに、デジタルフィルタを眼の網膜の一部の取得された画像に適用し、網膜の一部のフィルタリングされた画像を取得するように構成される、実施例９６−１０２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０４）システムはさらに、網膜の１つ以上の記憶された画像と網膜の一部のフィルタリングされた画像を比較するように構成される、実施例１０３に記載のシステム。
（実施例１０５）デジタルフィルタは、Ｆｒａｎｇｉフィルタを備える、実施例９６−１０４のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０６）システムは、縁強調を網膜の一部の取得された画像に適用するように構成される、実施例９６−１０５のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０７）屈折力は、眼から結合光学要素までの距離についての焦点距離に対応する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０８）屈折力は、１５ｍｍ〜２５ｍｍの焦点距離に対応する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１０９）光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
少なくとも１つの導波管と、
画像をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをユーザの視野内に表示するための画像プロジェクタであって、その中で誘導されるために、光を該少なくとも１つの導波管のうちの少なくとも１つの中に入力するように構成される、画像プロジェクタと、
画像コンテンツが、ユーザの眼によって視認され得るように、該少なくとも１つの導波管のうちの該少なくとも１つ内で誘導される該画像プロジェクタからの光をそこから外に結合するように構成される、少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素と、
カメラと、
光が、該少なくとも１つの導波管のうちの少なくとも１つの中に結合され、その中で該カメラへと誘導されるように構成される、少なくとも１つの結合光学要素と、
該少なくとも１つの導波管のうちの該少なくとも１つ内で誘導される光をそこから外に結合し、該光を該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素であって、該カメラは、画像が、該カメラによって捕捉され得るように、該少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置され、結合光学要素を介して、該少なくとも１つの導波管のうちの該少なくとも１つの中に結合され、その中で誘導され、該外部結合結合要素によって、該少なくとも１つの導波管のうちの該少なくとも１つから外に結合される、光の少なくとも一部を受け取る、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備え、該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素および該少なくとも１つの結合光学要素は、相互に対して側方に配置される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例１１０）該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素は、該少なくとも１つの外部結合要素より鼻側に配置される、実施例１０９に記載のシステム。
（実施例１１１）該少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素は、該少なくとも１つの外部結合要素よりこめかみ側に配置される、実施例１１０に記載のシステム。
（実施例１１２）該少なくとも１つの結合要素と該少なくとも１つの外部結合光学要素との間の光学経路内に配置され、該少なくとも１つの外部結合光学要素に到達することに先立って、該少なくとも１つの結合要素からの光の側方空間範囲を低減させる、少なくとも１つの集光要素をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１３）該少なくとも１つの集光要素は、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１４）該少なくとも１つの集光要素は、ホログラムまたは回折格子を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１５）該結合光学要素は、屈折力を有する、回折光学要素を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１６）該結合光学要素に対して配置され、屈折力を該結合光学要素によって受け取られた光に提供する、レンズをさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１７）屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１８）屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の前部部分から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１１９）屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の角膜から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２０）屈折力は、正の屈折力を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２１）屈折力は、眼から結合光学要素までの距離についての焦点距離に対応する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２２）屈折力は、１５ｍｍ〜２５ｍｍの焦点距離に対応する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２３）該結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、該システムは、該眼の前部部分を結像するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２４）該結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、該システムは、該眼の角膜表面を結像するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２５）該第２の結合光学要素は、該眼の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、該システムは、該ユーザの眼の網膜を結像するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２６）該システムは、第１の偏光の照明を提供し、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を使用して、該カメラを用いて、画像を優先的に捕捉するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２７）該システムは、該ユーザの眼を第１の偏光の光を用いて照明し、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を使用して、該カメラを用いて、該ユーザの眼の画像を優先的に捕捉するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１２８）該第１および第２の偏光は、直交する、実施例１２６または１２７に記載のシステム。
（実施例１２９）光源からの光を該導波管の中に結合し、照明を提供するように構成される、照明内部結合光学要素をさらに備える、実施例１２６−１２８のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３０）該照明内部結合光学要素は、偏光選択的であって、第１の偏光の光を内部結合する、実施例１２９に記載のシステム。
（実施例１３１）第１の偏光を有する偏光を出力するように構成される、偏光源である、光源をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３２）該光源は、第１の偏光を有する偏光を該眼上に指向するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３３）該光源と該眼との間の光学経路内に配置され、該眼に指向される光を偏光させる、第１の偏光を有する、照明偏光器をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３４）照明偏光器は、照明を提供するように構成される、該光源と該導波管との間の光学経路内に配置される、実施例１３３に記載のシステム。
（実施例１３５）画像入手偏光器を該眼と該カメラとの間の光学経路内にさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３６）該画像入手偏光器は、該カメラの近位にある、実施例１３５に記載のシステム。
（実施例１３７）該画像入手偏光器は、（ａ）光を該カメラに誘導するように構成される、該少なくとも１つの導波管と（ｂ）該カメラとの間の光学経路内に配置される、実施例１３５または１３６に記載のシステム。
（実施例１３８）該画像入手偏光器は、該カメラに到達する、該第１の偏光の光の量を低減させる、実施例１３５−１３７のいずれかに記載のシステム。
（実施例１３９）該画像入手偏光器は、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を該カメラに選択的に結合するように構成される、偏光器を備える、実施例１３５−１３８に記載のシステム。
（実施例１４０）光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
画像をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成される、画像プロジェクタと、
少なくとも１つのカメラと、
少なくとも１つの導波管と、
光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で該少なくとも１つのカメラのうちの少なくとも１つへと誘導されるように構成される、第１の結合光学要素と、
光が、該少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で該少なくとも１つのカメラのうちの少なくとも１つへと誘導されるように構成される、第２の結合光学要素と、
該第１および第２の結合光学要素によって該少なくとも１つの導波管の中に結合され、該少なくとも１つの導波管内で誘導される、光を該少なくとも１つの導波管から外に結合し、該光を該少なくとも１つの該カメラに指向するように構成される、少なくとも１つの外部結合要素と、
を備え、第１の結合光学要素および該第２の結合光学要素は、相互に対して側方に配置される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例１４１）該第１の結合光学要素は、屈折力を有する、回折光学要素を備える、実施例１４０に記載のシステム。
（実施例１４２）該第１の結合光学要素に対して配置され、屈折力を該第１の結合光学要素によって受け取られた光に提供する、レンズをさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４３）該屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４４）該屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の前部部分から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４５）該屈折力は、導波管の中に結合され、カメラに誘導される、眼の角膜から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４６）屈折力は、正の屈折力を備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４７）屈折力は、眼から第１の結合光学要素までの距離についての焦点距離に対応する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４８）屈折力は、１５ｍｍ〜２５ｍｍの焦点距離に対応する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１４９）該第１の結合光学要素は、該眼の該前部部分の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼の前部部分から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５０）該第１の結合光学要素は、該眼の角膜表面の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼の角膜表面から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５１）該第２の結合光学要素は、該眼の網膜の画像が、該カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼の網膜から反射された光が、該導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５２）該第２の結合光学要素は、屈折力を含まない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５３）該第２の結合光学要素は、眼と該第２の結合光学要素との間の光学経路内にレンズを含まない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５４）該第１および第２の結合光学要素は、その中で単一カメラへと誘導されるように、光を該導波管の中に結合する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５５）該少なくとも１つのカメラは、第１および第２のカメラを備え、該第１の結合光学要素は、その中で該第１のカメラへと誘導されるように、光を該導波管の中に結合するように構成され、該第２の結合光学要素は、その中で第２のカメラへと誘導されるように、光を該導波管の中に結合するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５６）該少なくとも１つのカメラは、単一カメラを備え、該第１および第２の結合光学要素は、その中で該単一カメラへと誘導されるように、光を該導波管の中に結合するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５７）少なくとも１つの外部結合要素は、該第１の結合光学要素を通して該少なくとも１つの導波管の中に入力される、光を外部結合するための第１の外部結合要素と、該第２の結合光学要素を通して該少なくとも１つの導波管の中に入力される、誘導される光を外部結合するための第２の外部結合要素とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５８）該システムは、第１の偏光の照明を提供するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１５９）該システムは、該第２の結合光学要素によって受け取られた光が、該第１の偏光と異なる第２の偏光を有する光を用いて、画像を捕捉するために優先的に使用されるように構成される、実施例１５８に記載のシステム。
（実施例１６０）該システムは、該ユーザの眼を第１の偏光の光を用いて照明するように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６１）該システムは、該第２の結合光学要素によって受け取られた光が、該第１の偏光と異なる第２の偏光を有する光を用いて、該眼の画像を捕捉するために優先的に使用されるように構成される、実施例１６０に記載のシステム。
（実施例１６２）該システムは、該第１の結合光学要素によって受け取られた光が、該第１または第２の偏光のいずれかを有する光を用いて、該眼の画像の捕捉を可能にするように構成される、実施例１５８−１６１のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６３）該第１および第２の偏光は、直交する、実施例１５８−１６２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６４）光源からの光を該導波管の中に結合し、照明を提供するように構成される、照明内部結合光学要素をさらに備える、実施例１５８−１６３のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６５）該照明内部結合光学要素は、偏光選択的であって、第１の偏光の光を内部結合する、実施例１６４に記載のシステム。
（実施例１６６）第１の偏光を有する偏光を出力するように構成される、偏光源である、光源をさらに備える、実施例１５８−１６５のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６７）該光源は、第１の偏光を有する偏光を該眼上に指向するように構成される、実施例１５８−１６６のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６８）該光源と該眼との間の光学経路内に配置され、該眼に指向される光を偏光させる、第１の偏光を有する、照明偏光器をさらに備える、実施例１５８−１６７のいずれかに記載のシステム。
（実施例１６９）照明偏光器は、照明を提供するように構成される、該光源と該導波管との間の光学経路内に配置される、実施例１６８に記載のシステム。
（実施例１７０）画像入手偏光器を該眼と該カメラとの間の光学経路内にさらに備える、実施例１５８−１６９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７１）該画像入手偏光器は、該第２の結合光学要素からの光を受け取る、該第２の結合光学要素と該少なくとも１つのカメラとの間の光学経路内に配置される、実施例１５８−１６９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７２）少なくとも１つの外部結合要素は、該第１の結合光学要素を通して該少なくとも１つの導波管の中に入力される、光を外部結合するための第１の外部結合要素と、該第２の結合光学要素を通して該少なくとも１つの導波管の中に入力される、誘導される光を外部結合するための第２の外部結合要素とを備える、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７３）該画像入手偏光器は、第２の外部結合結合光学要素と該カメラとの間の光学経路内に配置される、実施例１５８−１６９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７４）該画像入手偏光器は、該カメラの近位にある、実施例１７０に記載のシステム。
（実施例１７５）該画像入手偏光器は、（ａ）光を該カメラに誘導するように構成される、該少なくとも１つの導波管と（ｂ）該カメラとの間の光学経路内に配置される、実施例１７０または１７１に記載のシステム。
（実施例１７６）該画像入手偏光器は、該カメラに到達する、該第１の偏光の光の量を低減させる、実施例１７０−１７２のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７７）該画像入手偏光器は、該第１の偏光と異なる第２の偏光の光を該カメラに選択的に結合するように構成される、偏光器を備える、実施例１７０−１７３に記載のシステム。
（実施例１７８）該第２の外部結合光学要素は、偏光選択的であって、該少なくとも１つの導波管からの該第２の偏光の光を選択的に外部結合する、実施例１５８−１６９のいずれかに記載のシステム。
（実施例１７９）該第１の偏光と比較して、該第２の偏光を該少なくとも１つのカメラに選択的に指向する、偏光選択的光学要素は、第１の結合光学要素とそこから光を受け取る該少なくとも１つのカメラとの間の経路内に含まれない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８０）該第１の結合光学要素は、該第１の偏光と比較して、該第２の偏光を選択的に該少なくとも１つの導波管の中に結合する、偏光選択的結合器ではない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８１）第１の外部結合光学要素は、該第１の偏光と比較して、該第２の偏光を該少なくとも１つのカメラに選択的に結合する、選択的結合光学要素ではない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８２）該第１の偏光と比較して、該第２の偏光を該少なくとも１つのカメラに選択的に指向する、偏光選択的光学要素は、第１の外部結合光学要素とそこから光を受け取る該少なくとも１つのカメラとの間の経路内に含まれない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８３）該第１の偏光と比較して、該第２の偏光を該少なくとも１つのカメラに選択的に指向する、偏光選択的光学要素は、第１の結合光学要素と該第１の外部結合光学要素との間の経路内に含まれない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８４）屈折力を有する光学要素が、該第１の結合光学要素の中に結合される、光の伝搬が、該屈折力によって改変される、または該第１の結合光学要素が、屈折力を有するように、該第１の結合光学要素に対して配置される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８５）屈折力を有する光学要素が、該導波管の中に結合される光が、該屈折力を有する光学要素を通して通過する、または該第１の結合光学要素が、屈折力を有するように、該第１の結合光学要素への光学経路内に配置される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８６）屈折力を有する光学要素が、該導波管の中に結合される該眼からの光が、該屈折力を有する光学要素を通して通過する、または該第１の結合光学要素が、屈折力を有するように、該眼から該第１の結合光学要素への光学経路内に配置される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８７）屈折力を有する光学要素は、眼から該第２の結合光学要素への光学経路内に配置されない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８８）屈折力を有する光学要素は、該第２の結合光学要素への光の伝搬が、屈折力を有する光学要素によって改変されないように、該第２の結合光学要素に対して配置されない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１８９）該第２の結合光学要素は、屈折力を有していない、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９０）該システムは、該第１の結合要素からの該光が、眼の前部表面の画像を該少なくとも１つのカメラ上に形成し、それによって、該前部表面の画像が捕捉されることを可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９１）該システムは、該第１の結合光学要素からの該光が、閃光の画像を該少なくとも１つのカメラ上に形成し、それによって、該閃光の画像が捕捉されることを可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９２）該システムは、該第２の結合光学要素からの該光が、網膜の画像を該少なくとも１つのカメラ上に形成し、それによって、該網膜の画像が捕捉されることを可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９３）該システムは、該第１の結合光学要素からの光が、閃光の画像が該少なくとも１つのカメラによって捕捉されることを優先的に可能にし、該第２の結合光学要素からの光が、網膜の画像が該少なくとも１つのカメラによって捕捉されることを優先的に可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９４）該システムは、該第１の結合光学要素からの光が、眼の前部表面の画像が該少なくとも１つのカメラによって捕捉されることを優先的に可能にし、該第２の結合光学要素からの光が、網膜の画像が該少なくとも１つのカメラによって捕捉されることを優先的に可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９５）該システムは、該第１の結合光学要素からの光が、角膜表面の画像が該少なくとも１つのカメラによって捕捉されることを優先的に可能にし、該第２の結合光学要素からの光が、網膜の画像が該少なくとも１つのカメラによって捕捉されることを優先的に可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載のシステム。
（実施例１９６）該第１および第２の結合光学要素は、相互に接触する、上記実施例のいずれかに記載のシステム。

Claims (19)

  1. 光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを前記ユーザの視野内に表示するように構成される頭部搭載型ディスプレイシステムであって、前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、
    ユーザの頭部上に支持されるように構成されるフレームと、
    画像をユーザの眼の中に投影し、画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成される画像プロジェクタと、
    少なくとも１つのカメラと、
    少なくとも１つの導波管と、
    少なくとも１つの結合光学要素であって、前記少なくとも１つの結合光学要素は、光が、前記導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成され、前記少なくとも１つの結合光学要素は、屈折力を有する回折光学要素を備える、少なくとも１つの結合光学要素と、
    導波管内で誘導される光を前記導波管から外に結合し、前記光を前記カメラに指向するように構成される少なくとも１つの外部結合要素と
    を備え、
    カメラは、画像が、前記カメラによって捕捉され得るように、前記結合光学要素を介して、前記導波管の中に結合され、その中で誘導され、外部結合結合要素によって、導波管から外に結合される光の少なくとも一部を受け取るために、前記少なくとも１つの外部結合光学要素に対して光学経路内に配置される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
  2. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、前記眼の画像が、前記少なくとも１つのカメラによって捕捉され得るように、前記頭部搭載型ディスプレイシステムを装着しているユーザの眼から反射された光が、前記少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、前記眼の画像が、前記カメラによって捕捉され得、前記少なくとも１つのカメラが、前記眼の前部部分の画像を捕捉するように、前記頭部搭載型ディスプレイシステムを装着している前記ユーザの眼の前部部分から反射された光が、前記導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、前記眼の画像が、前記カメラによって捕捉され得、前記少なくとも１つのカメラが、前記眼の角膜表面の画像を捕捉し得るように、前記頭部搭載型ディスプレイシステムを装着している前記ユーザの眼の角膜表面から反射された光が、前記導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記結合光学要素の屈折力は、前記導波管の中に結合され、前記カメラに誘導される前記眼から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記結合光学要素の屈折力は、前記導波管の中に結合され、前記カメラに誘導される前記眼の前部部分から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記結合光学要素の屈折力は、前記導波管の中に結合され、前記カメラに誘導される前記眼の角膜から反射された光のコリメーションを増加させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記屈折力は、正の屈折力を備える、請求項１に記載のシステム。
  9. フレーム上に配置される接眼レンズをさらに備え、前記接眼レンズは、光を前記ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツを前記ユーザの視野に表示するように構成され、前記接眼レンズの少なくとも一部は、透明であり、前記透明部分が、前記ユーザの正面の環境からの光を前記ユーザの眼に透過させ、前記ユーザの正面の環境のビューを提供するように、前記ユーザが前記頭部搭載型ディスプレイを装着すると、前記ユーザの眼の正面の場所に配置される、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記接眼レンズは、前記画像プロジェクタからの光を受け取り、前記光を前記ユーザの眼の中に指向し、前記拡張現実画像コンテンツを前記ユーザの視野に表示するように構成される、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記接眼レンズは、前記少なくとも１つの導波管を備える、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記画像プロジェクタは、光を前記接眼レンズの縁の中に指向するように構成される、請求項９に記載のシステム。
  13. 前記画像コンテンツを前記ユーザの眼に提供するために、前記画像プロジェクタからの光を誘導するように、前記画像プロジェクタからの光を前記少なくとも１つの導波管の中に内部結合するように構成される少なくとも１つの内部結合光学要素をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  14. 画像コンテンツが、前記ユーザの眼によって視認され得るように、前記導波管内で誘導される前記画像プロジェクタからの光を前記少なくとも１つの導波管から外に結合するように構成される少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  15. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、頭部搭載型結像システムを装着している前記ユーザの眼に向いており、前記眼からの光を受け取る、請求項１に記載のシステム。
  16. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、前記環境の画像が、前記カメラによって捕捉され得るように、頭部搭載型結像システムを装着している前記ユーザの正面の環境からの光が、前記少なくとも１つの導波管の中に結合され、その中で誘導されるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  17. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、頭部搭載型結像システムを装着している前記ユーザの正面の環境に向いており、前記環境からの光を受け取る、請求項１に記載のシステム。
  18. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、光が、第１の導波管の中に結合され、その中で前記カメラへと誘導されるように構成され、前記少なくとも１つの画像コンテンツ外部結合光学要素は、第２の導波管内で誘導される画像プロジェクタからの光を前記第２の導波管から外に結合するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
  19. 前記少なくとも１つの結合光学要素は、光が、第１の導波管の中に結合され、その中で前記カメラへと誘導されるように構成され、前記画像プロジェクタは、光を第２の導波管の中に結合し、画像コンテンツを前記眼に提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
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