JP2022549990A - ニアアイディスプレイ用の傾斜度が小さい瞳リレー - Google Patents

Abstract

ニアアイディスプレイ用ビームスキャナは、傾斜可能なリフレクタから反射された光ビームを受光し、反射されたビームのビーム角を維持しながら射出瞳に光ビームを中継するよう構成された、ビーム折曲げ式瞳リレーを含む。ビーム折曲げ瞳リレーは、ビームスプリッタ、たとえばビームを射出瞳に向けて送る湾曲したリフレクタの方へ、ビームの向きを変えるよう構成された、偏光ビームスプリッタを含む。湾曲したリフレクタから反射された光ビームの偏光は、偏光ビームスプリッタと湾曲したリフレクタとの間の光ビームの光路に配置された波長板によって直交偏光に変えられ得、これにより反射された光ビームを、偏光ビームスプリッタを通って射出瞳に向かって伝搬させることが可能になる。瞳複製導波路は、射出瞳の近くに配置され得る。２Ｄ傾斜可能なリフレクタ、または一対の１Ｄ傾斜可能なリフレクタが使用され得る。【選択図】図３

Description

本開示は、装着型ヘッドセットに関し、詳細には、装着型視覚表示ヘッドセット用構成要素およびモジュールに関する。

ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：ｈｅａｄ ｍｏｕｎｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ）、ヘルメットマウントディスプレイ、ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ：ｎｅａｒ－ｅｙｅ ｄｉｓｐｌａｙ）などは、仮想現実（ＶＲ：ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ）コンテンツ、拡張現実（ＡＲ：ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ）コンテンツ、複合現実（ＭＲ：ｍｉｘｅｄ ｒｅａｌｉｔｙ）コンテンツなどの表示向けに、ますます使用されている。かかるディスプレイは、ほんの数例を挙げると、エンターテインメント、教育、訓練、および生物医学を含む様々な分野で、用途が見出されている。表示されるＶＲ／ＡＲ／ＭＲコンテンツは、ユーザのそれぞれの目に個別の画像を供給することによって、３次元（３Ｄ：ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）になり得る。目の位置および視線方向、ならびに／またはユーザの向きをリアルタイムで追跡することができ、表示される映像を、ユーザの頭の向きおよび視線方向に応じて動的に調整し、仮想オブジェクトをユーザが観察する実際のオブジェクトに一致させることができ、また一般に、シミュレーションされた環境または拡張された環境に没頭する体験を可能にする。

ヘッドマウントディスプレイには、小型のディスプレイデバイスが望まれる。ＨＭＤまたはＮＥＤのディスプレイは通常、ユーザの頭に装着されるので、大きい、嵩張る、不均衡な、かつ／または重いディスプレイデバイスは扱いにくく、またユーザが装着するのに不快な場合がある。

プロジェクタベースのディスプレイは、ユーザが中間画面または表示パネルなしに直接観察することができる、角領域における画像を提供する。導波路が、角領域における画像を、ユーザの目まで運ぶために使用され得る。走査型プロジェクタディスプレイには、スクリーンまたは高開口数のコリメート光学系がないため、ディスプレイのサイズおよび重量を減らすことができる。プロジェクタディスプレイ用スキャナは、角領域における画像を形成するために、高速で、広い走査範囲を有し、走査されているビームの光学品質を維持する必要がある。

本発明の第１の態様によれば、光源からの第１の光ビームを受光し、可変の角度で第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、第１の傾斜可能なリフレクタから第１の光ビームを受光し、第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成された、ビーム折曲げ式（ｂｅａｍ－ｆｏｌｄｅｄ）瞳リレーとを備える、ビームスキャナが提供され、ビーム折曲げ式瞳リレーは、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを受光し、第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタと、ビームスプリッタによって反射された第１の光ビームの一部を受光し、第１の光ビームの一部を、ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタとを備え、ビームスプリッタは、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームの一部のうちの少なくとも一部を、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳まで透過するよう構成される。

湾曲したリフレクタは、任意選択で、第１の傾斜可能なリフレクタから湾曲したリフレクタまでの光路長、および湾曲したリフレクタから射出瞳までの光路長に実質的に等しい曲率半径を有する。湾曲したリフレクタは、任意選択で、メニスカスレンズの遠位凸面に、反射コーティングを有するメニスカスレンズを備える、

ビームスプリッタは、任意選択で、第１の偏光状態を有する光を反射し、第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ）を備え、傾斜可能なリフレクタから反射されてＰＢＳへ衝突する第１の光ビームは、第１の偏光状態を有している。ビームスキャナは、任意選択で、ＰＢＳと湾曲したリフレクタとの間の光路に配置された、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ：ｑｕａｒｔｅｒ－ｗａｖｅ ｗａｖｅｐｌａｔｅ）をさらに備え、第１の光ビームが第１のＱＷＰを２度通過するときに、第１のＱＷＰは、第１の光ビームの偏光を、第１の偏光状態から第２の偏光状態に変換するよう構成され、これにより、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームは、動作時に、ＰＢＳを通って伝搬する。ＰＢＳは、任意選択で、２つの正方形の面、および４つの、正方形でない長方形の面を有する直方体の形状を有する。

ビームスキャナは、任意選択で、第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にあり、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを集束させ、ＰＢＳに向かって伝搬させる、第１のレンズ、ＰＢＳと射出瞳との間の光路にあり、ＰＢＳを通って伝搬された第１の光ビームをコリメートする、第２のレンズ、および第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にある第２のＱＷＰをさらに備え、光源から放射される第１の光ビームは、動作時に、第２の偏光状態を有し、第１の傾斜可能なリフレクタに衝突する前に、ＰＢＳを通って伝搬する。第１の傾斜可能なリフレクタは、任意選択で、２Ｄの傾斜可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）のリフレクタを備える。

第１の傾斜可能なリフレクタは、任意選択で、第１の方向に沿って第１の光ビームを走査する１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える。ビームスキャナは、任意選択で、ビームスプリッタを通って伝搬された第１の光ビームを受光し、第１の方向と平行でない第２の方向に沿って第１の光ビームを走査する、射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに備える。

ビームスキャナは、任意選択で、第１の傾斜可能なリフレクタとビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子を備える。ビーム折曲げプリズム素子は、任意選択で、第１および第２の隣り合う表面と、第１の表面における第１の反射偏光子とを備える。ビーム折曲げプリズム素子は、任意選択で、第１の光ビームを、第２の表面を通して、第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、光源から放射された光ビームを、ビーム折曲げプリズム素子内部から、第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される。ビームスキャナは、任意選択で、ＱＷＰであって、ビーム折曲げプリズム素子を出る第１の光ビームを受光し、ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成されたＱＷＰをさらに備え、ＱＷＰを通って伝搬された第１の光ビームは、動作時に、傾斜可能なリフレクタから反射された後、ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する。

ビームスキャナは、任意選択で、第２のプリズム素子であって、ビーム折曲げプリズム素子から出力された第１の光ビームを、第２のプリズム素子を通して伝搬させる、第２のプリズム素子をさらに備え、第２のプリズム素子は、第１の反射偏光子と接合されている。

ビーム折曲げプリズム素子は、任意選択で、ビーム折曲げプリズム素子内での、第２の表面からの反射と第１の表面からの反射との間の、ビーム折曲げプリズム素子内の第１の光ビームの光路に配置された、第２の反射偏光子をさらに備え、ＱＷＰは、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面に光学的に結合されており、第１の光ビームは、動作時に、第２の表面からの第１の反射を経て、第２の反射偏光子を通って伝搬し、ＱＷＰを通る第３の表面からの第２の反射を経て、第１の反射偏光子によって反射され、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面において、ＱＷＰを通って、ビーム折曲げプリズム素子を出て、傾斜可能なリフレクタによって反射され、ＱＷＰを通り、第２の反射偏光子を通って、ビーム折曲げプリズム素子の外へ伝搬して戻る。

ビームスキャナは、任意選択で、ビーム折曲げプリズム素子の第１の表面に結合された、第２のプリズム素子をさらに備え、第２のプリズム素子は、第２のプリズム素子に衝突する第２の光ビームを受光し、第２の光ビームを、第１の反射偏光子を通して、ビーム折曲げプリズム素子に結合する。

本発明の第２の態様によれば、第１の光ビームを供給する第１の光源と、光源からの第１の光ビームを受光し、可変の角度で第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、第１の傾斜可能なリフレクタから第１の光ビームを受光し、第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成されたビーム折曲げ式瞳リレーとを備える、プロジェクタが提供され、ビーム折曲げ式瞳リレーは、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを受光し、第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタと、ビームスプリッタによって反射された第１の光ビームの一部を受光し、第１の光ビームの一部を、ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタとを備え、ビームスプリッタは、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームの一部のうちの少なくとも一部を、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳まで透過するよう構成される。

ビームスプリッタは、任意選択で、第１の偏光状態を有する光を反射し、第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を備え、傾斜可能なリフレクタから反射されてＰＢＳへ衝突する第１の光ビームが、第１の偏光状態を有しており、プロジェクタが、第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にあり、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを集束させ、ＰＢＳに向かって伝搬させる、第１のレンズ、ＰＢＳと射出瞳との間の光路にあり、ＰＢＳを通って伝搬された第１の光ビームをコリメートする、第２のレンズ、ＰＢＳと湾曲したリフレクタとの間の光路に配置された、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ）であって、第１の光ビームが第１のＱＷＰを２度通過するときに、第１のＱＷＰが、第１の光ビームの偏光を、第１の偏光状態から第２の偏光状態に変換するよう構成され、これにより、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームは、動作時に、ＰＢＳを通って伝搬する、第１のＱＷＰ、および第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にある第２のＱＷＰをさらに備え、光源から放射される第１の光ビームは、動作時に、第２の偏光状態を有し、第１の傾斜可能なリフレクタに衝突する前に、ＰＢＳを通って伝搬する。

第１の傾斜可能なリフレクタは、任意選択で、第１の方向に沿って第１の光ビームを走査する１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備え、プロジェクタが、ビームスプリッタを通って伝搬された第１の光ビームを受光し、第１の方向と平行でない第２の方向に沿って第１の光ビームを走査する、射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに備える。

プロジェクタは、任意選択で、第１の傾斜可能なリフレクタとビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、ビーム折曲げプリズム素子が、第１の光ビームを、第２の表面を通して、第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、光源から放射された第１の光ビームを、ビーム折曲げプリズム素子内部から、第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される、ビーム折曲げプリズム素子、ならびにＱＷＰであって、ビーム折曲げプリズム素子を出る第１の光ビームを受光し、ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成されたＱＷＰをさらに備え、ＱＷＰを通って伝搬された第１の光ビームは、動作時に、傾斜可能なリフレクタから反射された後、ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する。

プロジェクタは、任意選択で、第２の光ビームを供給する第２の光源と、ビーム折曲げプリズム素子の第１の表面に結合された、第２のプリズム素子とをさらに備え、第２のプリズム素子は、第２のプリズム素子に衝突する第２の光ビームを受光し、第２の光ビームを、第１の反射偏光子を通して、ビーム折曲げプリズム素子に結合し、ビーム折曲げプリズム素子は、ビーム折曲げプリズム素子内での、第２の表面からの反射と第１の表面からの反射との間の、ビーム折曲げプリズム素子内の第１の光ビームの光路に配置された、第２の反射偏光子をさらに備え、ＱＷＰは、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面に光学的に結合されており、第１の光ビームは、動作時に、第２の表面からの第１の反射を経て、第２の反射偏光子を通って伝搬し、ＱＷＰを通る第３の表面からの第２の反射を経て、第１の反射偏光子によって反射され、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面において、ＱＷＰを通って、ビーム折曲げプリズム素子を出て、傾斜可能なリフレクタによって反射され、ＱＷＰを通り、第２の反射偏光子を通って、ビーム折曲げプリズム素子の外へ伝搬して戻る。

本発明の第３の態様によれば、アイボックスにおいて角領域の画像を供給するニアアイディスプレイが提供され、ニアアイディスプレイは、第１の光ビームを供給する第１の光源と、光源からの第１の光ビームを受光し、可変の角度で第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、第１の傾斜可能なリフレクタから第１の光ビームを受光し、第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成されたビーム折曲げ式瞳リレーであって、ビーム折曲げ式瞳リレーが、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを受光し、第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタ、およびビームスプリッタによって反射された第１の光ビームの一部を受光し、第１の光ビームの一部を、ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタを備え、ビームスプリッタが、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームの一部のうちの少なくとも一部を、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳まで透過するよう構成された、ビーム折曲げ式瞳リレーと、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳の近くに配置された瞳複製（ｐｕｐｉｌ－ｒｅｐｌｉｃａｔｉｎｇ）導波路と、第１の光源および第１の傾斜可能なリフレクタに動作可能に結合されたコントローラであって、コントローラが、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳における、第１の光ビームの一部のうちの一部が、表示されるべき画像の第１の画素に対応するビーム角を有するように、第１の傾斜可能なリフレクタを動作させ、かつ第１の光ビームが第１の画素に対応する明るさを有するように、傾斜可能なリフレクタの動作と連係して第１の光源を動作させるよう構成された、コントローラとを備える。

第１の傾斜可能なリフレクタは、任意選択で、第１の方向に沿って第１の光ビームを走査する１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備え、ニアアイディスプレイは、ビームスプリッタを通って伝搬された第１の光ビームを受光し、第１の方向と平行でない第２の方向に沿って第１の光ビームを走査する、射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに備え、瞳複製導波路は、第２の傾斜可能なリフレクタによって反射された光ビームを受光し、瞳複製導波路内を伝搬させるために光ビームの向きを変えるよう構成された、偏光体積格子（ＰＶＨ）を備え、コントローラは、第２の傾斜可能なリフレクタに動作可能に結合され、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳における第１の光ビームが、表示されるべき画像の第１の画素に対応するビーム角を有するように、第２の傾斜可能なリフレクタを動作させるよう構成される。

ニアアイディスプレイは、任意選択で、第１の傾斜可能なリフレクタとビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、ビーム折曲げプリズム素子が、第１の光ビームを、第２の表面を通して、第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、光源から放射された第１の光ビームを、ビーム折曲げプリズム素子内部から、第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される、ビーム折曲げプリズム素子、ならびにＱＷＰであって、ビーム折曲げプリズム素子を出る第１の光ビームを受光し、ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成されたＱＷＰをさらに備え、ＱＷＰを通って伝搬された第１の光ビームは、動作時に、傾斜可能なリフレクタから反射された後、ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する。

ここで、以下の図面と共に、例示的な実施形態を説明することにする。

ビーム折曲げ式瞳リレーおよび２Ｄ傾斜可能なリフレクタを含む、この開示のビームスキャナの概略図である。 図１のビームスキャナを含む、ニアアイディスプレイの概略光線トレース図である。 この開示のビームスキャナの実施形態の、概略断面図である。 図２Ｂのビームスキャナの実施形態の、光線トレース図である。 色収差を補償する、湾曲したリフレクタの実施形態の光線トレース断面図である。 ビーム折曲げ式瞳リレーおよび２つの１Ｄ傾斜可能なリフレクタを含む、ニアアイディスプレイの概略図である。 図３のニアアイディスプレイで使用可能な偏光体積ホログラム（ＰＶＨ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｍ）格子の概略断面図である。 図４ＡのＰＶＨ格子の動作原理を示す概略図である。 ビーム折曲げ素子を含む、ニアアイディスプレイの概略図である。 図５のニアアイディスプレイにおける、ビーム折曲げ素子として使用可能なビーム折曲げプリズム素子の側面断面図である。 図５のニアアイディスプレイにおける、ビーム折曲げ素子として使用可能な、２入力型ビーム折曲げプリズム素子の側面断面図である。 本明細書で開示されているニアアイディスプレイで使用可能な、マルチエミッタ光源の正面図である。 本明細書で開示されているニアアイディスプレイで使用可能な、マルチエミッタ光源の正面図である。 本明細書で開示されているニアアイディスプレイで使用可能な、マルチエミッタ光源の正面図である。 ビーム傾斜度の関数である、走査型プロジェクタディスプレイの視野（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）のアスペクト比のグラフである。 図９Ａのゼロ傾斜度での、ＦＯＶの概略図である。 図９Ａの最大傾斜度での、ＦＯＶの概略図である。 この開示のビームスキャナを含む、ニアアイディスプレイの平面断面図である。 本開示のヘッドマウントディスプレイの等角図である。 図１１Ａのヘッドセットを含む、仮想現実システムの構成図である。

本教示は、様々な実施形態および例と併せて説明されるが、本教示が、かかる実施形態に限定されることを意図するものではない。それどころか、本教示は、当業者によって理解されるように、様々な代替形態および同等物を包含する。この開示の原理、態様、および実施形態、ならびにこの開示の特定の例を列挙する本明細書のすべての記載は、この開示の構造的同等物と機能的同等物との両方を包含することを意図している。さらに、かかる均等物は、現在知られている同等物と、将来開発される同等物、すなわち、構造にかかわらず同じ機能を実行する、開発される任意の要素との両方を含むことを意図している。

本明細書で使用される「第１の」、「第２の」などの用語は、順序付けを示唆することを意図するものではなく、むしろ、特に明記されていない限り、ある要素を別の要素から区別することを意図している。同様に、方法のステップの順序付けは、特に明記されていない限り、方法のステップを実行する順序付けを示唆するものではない。図１、図２Ａ～図２Ｃ、図３、および図５において、同様の参照番号は、同様の要素を示す。

傾斜可能なリフレクタは、光源から放射された光ビームを走査し、ニアアイディスプレイのユーザが観察するように、角領域における画像を形成するために使用され得る。光ビームが走査されると、走査された光ビームの明るさおよび／または色は、表示されるべき画像の対応する画素に応じて、走査に合わせて変化する。光ビームが２次元で、たとえばＸ視野角およびＹ視野角にわたって、ディスプレイのフレーム全体、または視野（ＦＯＶ）全体にわたって走査されると、画像全体が形成される。フレームレートが十分に高い場合、目が、走査された光ビームを積分することにより、ユーザは、表示された映像を実質的にちらつきなく見ることができる。

一部のニアアイディスプレイ用画像スキャナに関連する１つの課題は、スキャナの傾斜可能なリフレクタへの光ビームの斜めの入射角度によって引き起こされる視野（ＦＯＶ）の減少である。斜めの角度は、使用される光学幾何形状によって、たとえば、入ってくる光ビームを、走査される、すなわち反射された光ビームから物理的に分離するために、必要となり得る。ＦＯＶの減少は、傾斜可能なリフレクタにおける光ビームの斜めの入射角度での、走査範囲を表す立体角の歪みによって引き起こされる。

走査された光ビームは、瞳複製導波路の入力格子に結合され得る。入力格子の機能は、入ってくる光ビームを結合して導波路内を、たとえば全内部反射（ＴＩＲ：ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）によって伝搬させることである。一部のニアアイディスプレイ用画像スキャナに関連する別の課題は、走査時に光ビームが入力格子に沿ってシフトすることであり、極端な走査角度で走査された光ビームを取り込むために、入力格子のサイズを大きくする必要がある。残念ながら、大きな入力格子によって向きを変えられた光は、導波路内部をＴＩＲで伝搬するときに、入力格子に数回衝突し、電力損失および輝度損失を引き起こし、ユーザに対して表示されている画像の変調伝達関数（ＭＴＦ：ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を悪化させる可能性がある。

本開示によれば、瞳リレーは、ビームが、ビーム角に関係なく常に、瞳リレーの、様々な角度ではあるが射出瞳の同じ場所を通って伝搬するように、走査されたビームの進行を補償するために使用され得る。瞳リレーの出力光ビームは、偏光によって、入力光ビームから空間的に分離され得る。これにより、斜めの入射角によるビームの幾何学的分離の必要性がなくなり、傾斜可能なリフレクタが中心（傾斜していない）角度位置にあるときに、傾斜可能なリフレクタでのほぼ真っ直ぐな入射角を実現する、小型の構成が得られる。入ってくる光ビームの傾斜度が小さいため、走査範囲をより効率的に利用することができる。同時に、ビームの道のり（ｂｅａｍ ｗａｌｋ）を短くすることにより、瞳複製導波路の入力格子のサイズを小さくすることができ、したがって画像のＭＴＦが向上する。

本開示によれば、光源から第１の光ビームを受光し、可変の角度で第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタを備えるビームスキャナが提供される。ビーム折曲げ式瞳リレーは、第１の傾斜可能なリフレクタから第１の光ビームを受光し、第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成される。ビーム折曲げ式瞳リレーは、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを受光し、第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタと、ビームスプリッタによって反射された第１の光ビームの一部を受光し、第１の光ビームの一部を、ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタとを備える。ビームスプリッタは、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームの一部のうちの少なくとも一部を、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳まで透過するよう構成される。

いくつかの実施形態では、湾曲したリフレクタは、第１の傾斜可能なリフレクタから湾曲したリフレクタまでの光路長、および湾曲したリフレクタから射出瞳までの光路長に実質的に等しい曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、第１の偏光状態を有する光を反射し、第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を備え、傾斜可能なリフレクタから反射されてＰＢＳへ衝突する第１の光ビームは、第１の偏光状態を有している。ビームスキャナは、ＰＢＳと湾曲したリフレクタとの間の光路に配置された、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ）をさらに含むことができ、第１の光ビームが第１のＱＷＰを２度通過するときに、第１のＱＷＰは、第１の光ビームの偏光を、第１の偏光状態から第２の偏光状態に変換するよう構成され、これにより湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームは、動作時に、ＰＢＳを通って伝搬する。ビームスキャナは、第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にあり、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを集束させ、ＰＢＳに向かって伝搬させる、第１のレンズ、ＰＢＳと射出瞳との間の光路にあり、ＰＢＳを通って伝搬された第１の光ビームをコリメートする、第２のレンズ、および第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にある第２のＱＷＰをさらに含むことができる。光源から放射される第１の光ビームは、動作時に、第２の偏光状態を有し、第１の傾斜可能なリフレクタに衝突する前に、ＰＢＳを通って伝搬する。ＰＢＳは、２つの正方形の面、および４つの長方形の、すなわち正方形でない面を有する直方体の形状を有することができる。

いくつかの実施形態では、第１の傾斜可能なリフレクタは、２Ｄ傾斜可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）リフレクタを備える。いくつかの実施形態では、第１の傾斜可能なリフレクタは、第１の方向に沿って第１の光ビームを走査する、１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える。ビームスキャナは、ビームスプリッタを通って伝搬された第１の光ビームを受光し、第１の方向と平行でない第２の方向に沿って第１の光ビームを走査する、射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに含むことができる。湾曲したリフレクタは、メニスカスレンズの遠位凸面に、反射コーティングを有するメニスカスレンズを含むことができる。

いくつかの実施形態では、ビームスキャナは、ビーム折曲げプリズム素子およびＱＷＰを含む。ビーム折曲げプリズム素子は、第１の傾斜可能なリフレクタとビームスプリッタとの間の光路に配置され、ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、第１の表面における第１の反射偏光子とを備える。ビーム折曲げプリズム素子は、第１の光ビームを、第２の表面を通して、第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、光源から放射された第１の光ビームを、ビーム折曲げプリズム素子内部から、第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成され得る。ＱＷＰは、ビーム折曲げプリズム素子を出る第１の光ビームを受光し、ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成され得る。ＱＷＰを通って伝搬された第１の光ビームは、動作時に、傾斜可能なリフレクタから反射された後、ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する。第２のプリズム素子は、ビーム折曲げプリズム素子から出力された第１の光ビームを、第２のプリズム素子を通して伝搬させるために設けられ得、第２のプリズム素子は、第１の反射偏光子と接合されている。

いくつかの実施形態では、ビーム折曲げプリズム素子は、ビーム折曲げプリズム素子内での、第２の表面からの反射と第１の表面からの反射との間の、ビーム折曲げプリズム素子内の第１の光ビームの光路に配置された、第２の反射偏光子をさらに備える。ＱＷＰは、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面に光学的に結合され得る。第１の光ビームは、動作時に、第２の表面からの第１の反射を経て、第２の反射偏光子を通って伝搬し、ＱＷＰを通る第３の表面からの第２の反射を経て、第１の反射偏光子によって反射され、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面において、ＱＷＰを通って、ビーム折曲げプリズム素子を出て、傾斜可能なリフレクタによって反射され、ＱＷＰを通り、第２の反射偏光子を通って、ビーム折曲げプリズム素子の外へ伝搬して戻る。第２のプリズム素子が、ビーム折曲げプリズム素子の第１の表面に結合され、第２のプリズム素子に衝突する第２の光ビームを受光し、第２の光ビームを、第１の反射偏光子を通して、ビーム折曲げプリズム素子に結合することができる。

本開示によれば、第１の光ビームを供給する第１の光源と、光源からの第１の光ビームを受光し、可変の角度で第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、第１の傾斜可能なリフレクタから第１の光ビームを受光し、第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成されたビーム折曲げ式瞳リレーとを備える、プロジェクタが提供される。ビーム折曲げ式瞳リレーは、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを受光し、第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタと、ビームスプリッタによって反射された第１の光ビームの一部を受光し、第１の光ビームの一部を、ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタとを含むことができる。ビームスプリッタは、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームの一部のうちの少なくとも一部を、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳まで透過するよう構成され得る。

ビームスプリッタが、第１の偏光状態を有する光を反射し、第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を備える実施形態では、プロジェクタは、第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にあり、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを集束させ、ＰＢＳに向かって伝搬させる、第１のレンズ、ＰＢＳと射出瞳との間の光路にあり、ＰＢＳを通って伝搬された第１の光ビームをコリメートする、第２のレンズ、ＰＢＳと湾曲したリフレクタとの間の光路に配置された、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ）をさらに含むことができ、第１の光ビームが第１のＱＷＰを２度通過するときに、第１のＱＷＰは、第１の光ビームの偏光を、第１の偏光状態から第２の偏光状態に変換するよう構成される。湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームは、動作時に、ＰＢＳ、および第１の傾斜可能なリフレクタとＰＢＳとの間の光路にある第２のＱＷＰを通って伝搬する。光源から放射される第１の光ビームは、第２の偏光状態を有し、第１の傾斜可能なリフレクタに衝突する前に、ＰＢＳを通って伝搬する。

第１の傾斜可能なリフレクタは、第１の方向に沿って第１の光ビームを走査する、１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを含むことができる。プロジェクタは、ビームスプリッタを通って伝搬された第１の光ビームを受光し、第１の方向と平行でない第２の方向に沿って第１の光ビームを走査する、射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに含むことができる。

いくつかの実施形態では、プロジェクタは、第１の傾斜可能なリフレクタとビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、ビーム折曲げプリズム素子が、第１の光ビームを、第２の表面を通して、第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、光源から放射された第１の光ビームを、ビーム折曲げプリズム素子内部から、第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成されたビーム折曲げプリズム素子、ならびに第１の傾斜可能なリフレクタとビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、ビーム折曲げプリズム素子が、第１の光ビームを、第２の表面を通して、第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、光源から放射された第１の光ビームを、ビーム折曲げプリズム素子内部から、第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成されたビーム折曲げプリズム素子をさらに含む。ＱＷＰを通って伝搬された第１の光ビームは、動作時に、傾斜可能なリフレクタから反射された後、ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する。

いくつかの実施形態では、プロジェクタは、第２の光ビームを供給する第２の光源と、ビーム折曲げプリズム素子の第１の表面に結合された、第２のプリズム素子とをさらに含み、第２のプリズム素子は、第２のプリズム素子に衝突する第２の光ビームを受光し、第２の光ビームを、第１の反射偏光子を通して、ビーム折曲げプリズム素子に結合する。ビーム折曲げプリズム素子は、ビーム折曲げプリズム素子内での、第２の表面からの反射と第１の表面からの反射との間の、ビーム折曲げプリズム素子内の第１の光ビームの光路に配置された、第２の反射偏光子をさらに含むことができ、ＱＷＰは、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面に光学的に結合されている。第１の光ビームは、動作時に、第２の表面からの第１の反射を経て、第２の反射偏光子を通って伝搬し、ＱＷＰを通る第３の表面からの第２の反射を経て、第１の反射偏光子によって反射され、ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面において、ＱＷＰを通って、ビーム折曲げプリズム素子を出て、傾斜可能なリフレクタによって反射され、ＱＷＰを通り、第２の反射偏光子を通って、ビーム折曲げプリズム素子の外へ伝搬して戻る。

本開示によれば、アイボックスにおいて角領域の画像を供給するニアアイディスプレイがさらに提供される。ニアアイディスプレイは、第１の光ビームを供給する第１の光源と、光源からの第１の光ビームを受光し、可変の角度で第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、第１の傾斜可能なリフレクタから第１の光ビームを受光し、第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成されたビーム折曲げ式瞳リレーとを含む。ビーム折曲げ式瞳リレーは、第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された第１の光ビームを受光し、第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタと、ビームスプリッタによって反射された第１の光ビームの一部を受光し、第１の光ビームの一部を、ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタとを含むことができる。ビームスプリッタは、湾曲したリフレクタによって反射された第１の光ビームの一部のうちの少なくとも一部を、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳まで透過するよう構成され得る。プロジェクタは、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳の近くに配置された瞳複製導波路と、第１の光源および第１の傾斜可能なリフレクタに動作可能に結合されたコントローラとをさらに含むことができる。コントローラは、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳における、第１の光ビームの一部のうちの一部が、表示されるべき画像の第１の画素に対応するビーム角を有するように、第１の傾斜可能なリフレクタを動作させ、かつ第１の光ビームが第１の画素に対応する明るさを有するように、傾斜可能なリフレクタの動作と連係して第１の光源を動作させるよう構成され得る。

第１の傾斜可能なリフレクタが、第１の方向に沿って第１の光ビームを走査する１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える実施形態では、ニアアイディスプレイが、ビームスプリッタを通って伝搬された第１の光ビームを受光し、第１の方向と平行でない第２の方向に沿って第１の光ビームを走査する、射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、瞳複製導波路は、第２の傾斜可能なリフレクタによって反射された光ビームを受光し、瞳複製導波路内を伝搬させるために光ビームの向きを変えるよう構成された、偏光体積格子（ＰＶＨ）を含むことができる。コントローラは、第２の傾斜可能なリフレクタに動作可能に結合され、ビーム折曲げ式瞳リレーの射出瞳における第１の光ビームが、表示されるべき画像の第１の画素に対応するビーム角を有するように、第２の傾斜可能なリフレクタを動作させるよう構成され得る。

いくつかの実施形態では、ニアアイディスプレイは、第１の傾斜可能なリフレクタとビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、ビーム折曲げプリズム素子が、第１の光ビームを、第２の表面を通して、第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、光源から放射された第１の光ビームを、ビーム折曲げプリズム素子内部から、第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される、ビーム折曲げプリズム素子、ならびにＱＷＰであって、ビーム折曲げプリズム素子を出る第１の光ビームを受光し、ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成されたＱＷＰをさらに含むことができる。ＱＷＰを通って伝搬された第１の光ビームは、動作時に、傾斜可能なリフレクタから反射された後、ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する。

ここで、この開示のビームスキャナのいくつかの実施形態を詳細に説明することにする。図１を参照すると、ビームスキャナ１００は、光源１０６から光ビーム１０４（簡単にするために主光線のみが示されている）を受光し、傾斜可能なリフレクタ１０２が上下、および任意選択で左から右に傾斜するとき、光ビーム１０４を可変の角度で反射する、傾斜可能なリフレクタ１０２を含む。ビーム折曲げ式瞳リレー１０８は、傾斜可能なリフレクタ１０２から光ビーム１０４を受光し、光ビーム１０４をビーム折曲げ式瞳リレー１０８の射出瞳１１０に中継するよう構成される。

図示されている実施形態では、ビーム折曲げ式瞳リレー１０８は、傾斜可能なリフレクタ１０２によって反射された光ビーム１０４を受光し、湾曲したリフレクタ１１４に向かって光ビーム１０４の少なくとも一部を反射するよう構成された、ビームスプリッタ１１２を含む。湾曲したリフレクタ１１４は、ビームスプリッタ１１２によって反射された光ビーム１０４の一部を受光し、光ビーム１０４の一部をビームスプリッタ１１２に向かって反射して戻すよう構成される。図示されている実施形態では、光ビーム１０４は反射され、入ってくる光ビームの光路に沿って実質的に戻る方向に伝搬する。再帰反射は、傾斜可能なリフレクタ１０２の傾斜角度に関係なく生じる。

たとえば、図１では、第１の反射ビーム１０４Ａ（上向きに傾斜した傾斜可能なリフレクタ１０２において）は、ビームスプリッタ１１２によって少なくとも部分的に反射され、第１の光路１０５Ａを通って伝搬して戻り、第２の反射ビーム１０４Ｂ（下向きに傾斜した傾斜可能なリフレクタ１０２において）は、ビームスプリッタ１１２によって少なくとも部分的に反射され、第２の光路１０５Ｂを通って伝搬して戻る。湾曲したリフレクタ１１４は、光ビーム１０４の主光線の再帰反射を実現させるために、第１の傾斜可能なリフレクタ１０２から湾曲したリフレクタ１１４までの光路長に実質的に等しい曲率半径を有することができる。この状態では、傾斜可能なリフレクタ１０２の中心から反射された光ビーム１０４の主光線は、常に湾曲したリフレクタ１１４の曲率半径に沿って伝搬し、したがって、常に湾曲したリフレクタ１１４において法線（ゼロ）の入射角度であり（またはゼロに近い）、再帰反射されることになる。湾曲したリフレクタ１１４から射出瞳１１０までの光路長もまた、湾曲したリフレクタ１１４の曲率半径と同等であり得る。これにより、光ビーム１０４は、図示のように、傾斜可能なリフレクタ１０２から反射した後の伝搬角度に関係なく、常に確実に射出瞳１１０の中心に当たるようになる。傾斜可能なリフレクタ１０２から射出瞳１１０までの光路に沿った倍率は、２つの光路が等しい場合、１に等しい。

いくつかの実施形態では、２つの経路は等しくない。言い換えれば、一方では湾曲したリフレクタ１１４と傾斜可能なリフレクタ１０２との間の経路長、および他方では湾曲したリフレクタ１１４と射出瞳との間の経路長が、異なっている場合がある。したがって、倍率は、１より大きくまたは小さくなる。射出瞳の拡大は、走査範囲の縮小をもたらし、逆もまた同様であることに留意されたい。

スキャナの光源は、光ビームの光パワーを維持するために、偏光を放射するよう構築され得、ビームスプリッタは、偏光選択性であるように作製され得る。光ビームの偏光状態は、波長板などの偏光変換光学素子を使用することによって、所望の通り折り曲げられた光路を確保するよう処理され得る。図２を参照すると、ニアアイディスプレイ２００Ａは、光源２０６からの光ビーム２０４を受光するよう構成されたビームスキャナ２３０Ａに光学的に結合された、瞳複製導波路組立体２４０を含む。瞳複製導波路組立体２４０は、１つ、２つ（図示のように）、３つ、または４つ以上の導波路を有することができる。ビームスキャナ２３０Ａは、ビーム折曲げ式瞳リレー２０８Ａに光学的に結合された傾斜可能なリフレクタ２０２を含む。傾斜可能なリフレクタ２０２は、微小電気機械（ＭＥＭＳ）の傾斜可能なリフレクタであり得、透明な窓２０３を有する気密パッケージ内に配置され得る。コントローラ２５０は、傾斜可能なリフレクタ２０２および光源２０６に動作可能に結合され得る。

ビーム折曲げ式瞳リレー２０８Ａは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２１２および湾曲したリフレクタ２１４を含み、この実施形態では、メニスカスレンズの遠位の（すなわち、ＰＢＳ２１２から最も遠い）凸面に反射コーティングを有するメニスカスレンズを含む。非限定的な例として、湾曲したリフレクタ２１４はまた、メニスカスレンズおよび湾曲したミラー、または単に湾曲したミラーを含むことができるが、反射コーティングを有するメニスカスレンズは、より小型の構成をもたらすことができる。ＰＢＳ２１２は、この例では、図２の平面に垂直に偏光された第１の偏光状態を有する光を反射し、図２の平面に偏光された第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成される。第２の偏光状態は、第１の偏光状態に直交する。

ビーム折曲げ式瞳リレー２０８Ａは、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ）２２１および第２の４分の１波長板２２２をさらに含むことができる。第１のＱＷＰ２２１は、ＰＢＳ２１２と湾曲したリフレクタ２１４との間の光路に配置されている。第１のＱＷＰ２２１は、光ビームの偏光状態を、第１のＱＷＰ２２１を２度通過すると直交偏光状態に、すなわち、第１の偏光状態から第２の偏光状態に変化させるよう配向され得る。第２のＱＷＰ２２２は、傾斜可能なリフレクタ２０２とＰＢＳ２１２との間の光路に配置され、やはり２度通過すると、２つの直交偏光状態間を変換するよう配向され得る。第１のレンズ２３１は、傾斜可能なリフレクタ２１２とＰＢＳ２１２との間の光路に配置され得、入ってくる発散光ビーム２０４をコリメートするばかりでなく、傾斜可能なリフレクタ２０２によって反射された光ビーム２０４を集束させ、ＰＢＳ２１２に向かって伝搬させる。第２のレンズ２３２は、ＰＢＳ２１２とビーム折曲げ瞳リレー２０８Ａの射出瞳２１０との間の光路に配置され得、ＰＢＳ２１２を通って伝搬された光ビーム２０４をコリメートする。

光源２０６は、動作時に、第２の偏光状態を有する、すなわち図２の平面にある光ビーム２０４を放射する。光ビーム２０４の発散は、たとえばレンズなどの、任意選択のビーム成形光学素子２０７によって調整され得る。成形光学素子２０７は、負または正の光（すなわちフォーカスまたはデフォーカス）パワーを有することができる。成形光学素子２０７は、屈折、反射、回折素子など、または上記の組合せを含むことができる。光ビーム２０４は、第２の偏光状態を有しているので、実質的に反射損失なしにＰＢＳ２１２を通って伝搬する。光ビーム２０４は、次いで、第２のＱＷＰ２２２を通って伝搬し、円偏光になり、窓２０３を通って伝搬し、可変の角度で、たとえば図示のように上向きに、光ビーム２０４を反射する傾斜可能なリフレクタ２０２に衝突する。光ビーム２０４は、次いで、窓２０３を通って再び伝搬する。

傾斜可能なリフレクタ２０２から反射され、ＰＢＳ２１２に衝突する光ビーム２０４は、第１の偏光状態、すなわち、図２の平面に垂直な偏光状態を有する。これにより、光ビーム２０４は、ＰＢＳ２１２によって反射され、光ビーム２０４の偏光状態を円偏光に変化させる第１のＱＷＰ２２１を通って伝搬した後、湾曲したリフレクタ２１４に衝突する。第１のＱＷＰ２２１を２度目に通過すると、光ビーム２０４は第２の偏光状態で直線偏光になり、したがって、ＰＢＳ２１２を通って伝搬し、瞳複製導波路組立体２４０に衝突する前に、第２のレンズ２３２によってコリメートされる。コリメートされた光ビーム２０４は、傾斜可能なリフレクタ２０２の傾斜角に関係なく、射出瞳２１０から出る。

上記のように、傾斜可能なリフレクタ２０２は、ＭＥＭＳの傾斜可能なリフレクタを含むことができる。ＭＥＭＳリフレクタは、２次元で、たとえば図２の上下および左右、すなわち図２の平面内および平面外の両方に、傾斜可能であり得る。第１のレンズ２３１および第２のレンズ２３２、ならびに湾曲したリフレクタ２１４のメニスカス反射レンズは、傾斜可能なリフレクタ２０２の走査の全範囲にわたって、光学収差を低減するよう最適化され得る。第２のＱＷＰ２２２は、第１のレンズ２３１の反対側に配置されてもよい。すなわち、第２のＱＷＰ２２２は、窓２０３上に積層されてもよく、または窓２０３と置き換わってもよい。

ニアアイディスプレイ２００Ａのコントローラ２５０は、ビーム折曲げ式瞳リレー２０８Ａの射出瞳２１０における光ビーム２０４が、ニアアイディスプレイ２００Ａによって表示されるべき角領域における画像の個々の画素に対応するビーム角を有するように、傾斜可能なリフレクタ２０２を動作させるよう構成され得る。コントローラ２５０は、光ビーム２０４が、表示されている画素に対応する明るさ、色などを有するように、傾斜可能なリフレクタ２０２の動作と連係して光源２０６を動作させる。光ビーム２０４が２次元で、たとえばＸ視野角およびＹ視野角にわたって、ニアアイディスプレイ２００Ａのフレーム全体、または視野（ＦＯＶ）全体にわたって走査されると、角領域における画像全体が形成される。フレームレートが十分に高い場合、ユーザの目が、走査された光ビーム２０４を積分することにより、ユーザは、表示された映像を実質的にちらつきなく見ることができる。

図２Ｂおよび図２Ｃを参照すると、ビームスキャナの変形例２３０Ｂは、傾斜可能なリフレクタ２０２、ＰＢＳ２１２、第１のＱＷＰ２２１および第２のＱＷＰ２２２、湾曲したリフレクタ２７４、インカップリングレンズ２７７、およびフォーカスレンズ２７１を含む。インカップリングレンズ２７７およびフォーカスレンズ２７１は、ＰＢＳ２１２の両側に配置されている。湾曲したリフレクタ２７４は、ＰＢＳ２１２の、導波路組立体２４０に対して反対側に配置されている。この構成では、傾斜可能なリフレクタ２０２に入射する光ビーム２０４はコリメートされないため、第２のＱＷＰ２２２および／または傾斜可能なリフレクタのカバーガラスと傾斜可能なリフレクタ２０２との間の反射によって引き起こされるゴースト画像は、フォーカスが合っていない。

インカップリングレンズ２７７は、動作時に、図２Ｃの平面に直線偏光された光ビーム２０４をわずかに集束させる。光ビーム２０４は、ＰＢＳ２１２を通って伝搬し、フォーカスレンズ２７１によって集束される。傾斜可能なリフレクタ２０２は、光ビーム２０４を受光し、可変の角度で光ビーム２０４を反射する。光ビーム２０４は、２度第２のＱＷＰ２２２を通って伝搬すると、図２Ｃの平面に垂直に偏光され、これにより、ＰＢＳ２１２によって反射されて、湾曲したリフレクタ２７４に衝突し、湾曲したリフレクタ２７４は、光ビーム２０４をコリメートし、光ビーム２０４をＰＢＳ２１２の方に戻るように方向付ける。光ビーム２０４は、２度第１のＱＷＰ２２１を通って伝搬すると、図２Ｃの平面に偏光され、したがって、ＰＢＳ２１２を通って射出瞳２１０まで伝搬する。ＰＢＳ２１２は立方体の形状を有することができるが、ＰＢＳ２１２の形状は、ビームスキャナ２３０Ｂ（および、この点においては、図２Ａのビームスキャナ２３０Ａ）によって生成されているＦＯＶの形状によって画定され得ることに、さらに留意されたい。言い換えれば、ＦＯＶが正方形である場合、ＰＢＳ２１２の形状は立方体であり得る。ただし、ＦＯＶが、たとえば６０度×４０度の長方形である場合、ＰＢＳ２１２の形状は、２つの正方形の側面（図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃの平面に平行な面）および正方形でない（この例では６：４の）長方形の上面および下面を有する直方体であり、結果的により小型の構成になり得る。

光ビームがカラーチャネル成分、たとえば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）のカラーチャネル成分を含む実施形態では、色収差の影響を低減するために、第１の湾曲したリフレクタ２１４および／または第２の湾曲したリフレクタ２６４が最適化され得る。図２Ｄを参照すると、光ビーム２０４は、Ｒチャネル成分２０４Ｒ、Ｇチャネル成分２０４Ｇ、およびＢチャネル成分２０４Ｂを含む。第１の湾曲したリフレクタ２１４は、遠位の凸状リフレクタ面２８４（図２Ｄの上部）および近位の凹状屈折面２８５を含む。本明細書で、「遠位の」および「近位の」という用語は、ＰＢＳ２１２に関するものである。図２Ｄの下部に示されているように、凸状リフレクタ面２８４は、それぞれがダイクロイックコーティング自体のカラーチャネル成分を反射し、任意選択で他のチャネル成分を透過する、複数のダイクロイックコーティングを含むことができる。たとえば、Ｂチャネルダイクロイックコーティング２８４Ｂは、ＲおよびＧチャネル成分を透過しながらも、Ｂチャネル成分を反射することができ、Ｇチャネルダイクロイックコーティング２８４Ｇは、Ｒチャネル成分を透過しながらも、Ｇチャネル成分を反射することができ、Ｒチャネルコーティング２８４Ｒは、Ｒチャネル成分を反射することができる。Ｒチャネルコーティング２８４Ｒは、２色性であってもよいが、残りのすべての光を反射するので、２色性である必要はない。Ｒ、Ｇ、およびＢチャネルコーティング２８４Ｒ、２８４Ｇ、および２８４Ｂは、第１の湾曲したリフレクタ２１４の近位の凹状屈折面２８５とは異なる距離に配置され、ニアアイディスプレイ２００に存在し得る色収差をオフセットまたは低減することができる。Ｒ、Ｇ、およびＢチャネルコーティング２８４Ｒ、２８４Ｇ、および２８４Ｂの順序は、図示されたものとは異なる場合がある。

ここで図３を参照すると、ニアアイディスプレイ３００は、１つまたは複数の瞳複製導波路を含む瞳複製導波路組立体３４０を含む。瞳複製導波路組立体２４０は、光源３０６からの光ビーム３０４を受光するよう構成されたビームスキャナ３３０に、光学的に結合されている。ビームスキャナ３３０は、ビーム折曲げ式瞳リレー３０８に光学的に結合された、たとえば１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタである、第１の１Ｄ傾斜可能なリフレクタ３０２および第２の１Ｄ傾斜可能なリフレクタ３５２を含む。第１の１Ｄ傾斜可能なリフレクタ３０２は、第１の方向に沿って光ビーム３０４を走査するよう構成され、第２の１Ｄ傾斜可能なリフレクタ３５２は、第１の方向に平行でない、たとえば第１の方向に垂直な、第２の方向に沿って光ビーム３０４を走査するように構成される。コントローラ３５０は、第１の１Ｄ傾斜可能なリフレクタ３０２および第２の１Ｄ傾斜可能なリフレクタ３５２、ならびに光源３０６に、動作可能に結合されている。

ビーム折曲げ式瞳リレー３０８は、図２Ａのビーム折曲げ式瞳リレー２０８Ａに類似しており、類似の素子を含む。簡単に言えば、ビーム折曲げ式瞳リレー３０８（図３）は、第１のＱＷＰ３２１および第２のＱＷＰ３２２を含む。第１のＱＷＰ３２１は、ＰＢＳ３１２と湾曲したリフレクタ３１４との間の光路に配置されている。第２のＱＷＰ３２２は、傾斜可能なリフレクタ３０２、窓３０３、およびＰＢＳ３１２の間の光路に配置されている。第３のＱＷＰ３２３が設けられている。第３のＱＷＰ３２３は、ＰＢＳ３１２と瞳複製導波路組立体３４０との間の光路に配置されている。第１のＱＷＰ３２１および第２のＱＷＰ３２２は、２度通過すると、２つの直交偏光状態間を変換するよう配向され得る。第３のＱＷＰ３２３は、直線偏光を円偏光に変換するよう配向され得る。第３のＱＷＰ３２３を２度通過することはない。第１のレンズ３３１は、傾斜可能なリフレクタ３１２とＰＢＳ３１２との間の光路に配置され、第２のレンズ３３２は、ＰＢＳ３１２とビーム折曲げ瞳リレー３０８の射出瞳３１０との間の光路に配置されている。

光源３０６は、動作時に、第２の偏光状態を有する光ビーム３０４を放射し、したがって、光ビーム３０４は、実質的に反射損失なしに、すなわち、小さいまたは無視できる反射損失で、ＰＢＳ３１２を通って伝搬する。光ビーム３０４は、第１の傾斜可能なリフレクタ３０２に衝突し、第１の傾斜可能なリフレクタ３０２は、光ビーム３０４を垂直面の可変の角度で、すなわち、図３において上向きおよび下向きに反射する。光ビーム３０４は、次いで、ＰＢＳ３１２によって反射され、第１のＱＷＰ３２１を通って伝搬した後、湾曲したリフレクタ３１４に衝突する。この実施形態では、湾曲したリフレクタ３１４は、遠位側に反射コーティングを有するメニスカスレンズを含む。第２の偏光状態を有する光ビーム３０４は、ＰＢＳ３１２を通って伝搬し、光ビーム３０４を円偏光にする第３のＱＷＰ３２３を通って伝搬する前に、第２のレンズ３３２によってコリメートされる。円偏光ビーム３０４は、瞳複製導波路組立体３４０を通って伝搬する。瞳複製導波路組立体３４０は、偏光選択性入力格子３６０を含むことができる。たとえば、瞳複製導波路組立体３４０の各導波路は、偏光選択性入力格子３６０を含むことができる。偏光選択性入力格子３６０は、円偏光の一方の掌性（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）の光を回折し、円偏光のもう一方の掌性の光を、実質的に回折なしに透過するよう構成される。この実施形態では、光ビーム３０４は、入力格子３６０が、最初の通過で、すなわち、図３において上方に、瞳複製導波路組立体３４０に衝突する光ビーム３０４を回折しないような偏光を有する。偏光選択性入力格子３６０の例示的な実施形態を、以下でさらに考察することにする。

第２の傾斜可能なリフレクタ３５２は、ビーム折曲げ式瞳リレー３０８の射出瞳３１０の近くで、瞳複製導波路組立体３４０の上方に配置されている。上記のように、第２の傾斜可能なリフレクタ３５２は、第２の方向に沿って、たとえば図３の左から右および右から左に、光ビーム３０４を走査する。光ビーム３０４は、第２の傾斜可能なリフレクタ３５２によって反射され、瞳複製導波路組立体３４０に向かって戻る。反射されると、光ビーム３０４の円偏光の掌性が変化し、したがって光ビーム３０４は、図示のように、偏光選択性入力格子３６０によって回折され、瞳複製導波路組立体３４０内を伝搬する。ビーム折曲げ式瞳リレー３０８は、第１の傾斜可能なリフレクタ３０２の傾斜角に関係なく、光ビーム３０４を、第２の傾斜可能なリフレクタ３５２のほぼ中央に配置することを理解されたい。これにより、第２の傾斜可能なリフレクタ３５２の幾何学的サイズを縮小することができる。さらに、第１の傾斜可能なリフレクタ３０２は、１つの平面内だけで光ビーム３０４の向きを変えるかまたは走査するので、ビーム折曲げ式瞳リレー３０８全体の、走査方向に垂直な方向のサイズ、すなわちビーム折曲げ式瞳リレー３０８の外形を、小さくすることができる。これは図３に見られ、たとえば、ＰＢＳ３１２は立方体ではなく、むしろ薄型の平行四辺形であり、第１のレンズ３３１および第２のレンズ３３２は切り詰められている。

ニアアイディスプレイ３００のコントローラ３５０は、瞳複製導波路組立体３４０の入力格子３６０における光ビーム３０４が、ニアアイディスプレイ３００によって表示されるべき角領域における画像の個々の画素に対応するビーム角を有するように、第１の傾斜可能なリフレクタ３０２および第２の傾斜可能なリフレクタ３５２を動作させるよう構成され得る。コントローラ３５０は、光ビーム３０４が、表示されている画素に対応する明るさを有するように、傾斜可能なリフレクタ３０２および３５２の動作と連係して光源３０６を動作させる。光ビーム３０４が２次元で、たとえばＸ視野角およびＹ視野角にわたって、ニアアイディスプレイ３００のフレーム全体、またはＦＯＶ全体にわたって走査されると、角領域における画像全体が形成される。

前述のように、光ビーム３０４が最初に瞳複製導波路組立体３４０を通過するとき、光ビーム３０４は、偏光選択性入力格子３６０が光をインカップリングしない偏光状態である。光ビーム３０４は、この段階では一次元で走査されているので、角度空間において、輝線を掃き出す。第２の傾斜可能なリフレクタ３５２は、この輝線を掃引して、視野錐台（ほぼ長方形）全体を満たす。瞳複製導波路組立体３４０の最初の通過に戻ると、明るい走査ビーム（線を掃き出す）が、最初の通過で、偏光選択性入力格子３６０を通過するときに、光のごく一部が導波路にインカップリングし、目にアウトカップリングした後に、角度空間に線として表示される可能性がある。アーティファクトの一軽減策は、最初に通過する輝線が、サポートされる視野の外側の角度で、偏光選択性入力格子３６０を通過するように、瞳複製導波路組立体３４０に対して光学組立体全体を傾斜させることである。次いで、走査された視野を導波路の軸に対して中心に戻すために、第２の傾斜可能なリフレクタ３５２を偏らせる必要がある。これは、第２の傾斜可能なリフレクタ３５２上の照射の傾斜度を増加させるが、輝線のアーティファクトを軽減する。

ここで、偏光選択性格子３６０の例示的な実施形態を考察することにする。図４Ａを参照すると、偏光体積ホログラム（ＰＶＨ）格子４００は、向かい合う上部４０５と下部４０６との平行な表面によって縁取られたＬＣ層４０４を含む。ＬＣ層４０４は、正の誘電異方性を有する棒状のＬＣ分子４０７、たとえばネマチックＬＣ分子を含有する、ＬＣ流体を含むことができる。キラルドーパントをＬＣ流体に添加して、ＬＣ流体中のＬＣ分子を、ＬＣ層４０４の上部４０５と下部４０６との平行な表面間に延在する螺旋構造４０８を含む、周期性螺旋構成に自己組織化させることができる。本明細書でコレステリック構成と呼ばれるＬＣ分子４０７のかかる構成は、ＬＣ層４０４の上部４０５と下部４０６との平行な表面間に複数の、たとえば、少なくとも２つ、少なくとも５つ、少なくとも１０、少なくとも２０、または少なくとも５０の螺旋周期ｐを含む。ＬＣ層４０４の上面４０５における境界ＬＣ分子４０７ｂは、上面４０５に対してある角度をなして配向され得る。境界ＬＣ分子４０７ｂは、空間的に変化する、たとえば、図４Ａに示されているように、上面４０５に平行なＸ軸に沿って線形に変化する、方位角を有することができる。このために、ＬＣ層４０４の上面４０５に、配向層４１２が設けられ得る。配向層４１２は、Ｘ座標に対する方位角の線形依存性など、境界ＬＣ分子４０７ｂの所望の配向パターンを実現するよう構成され得る。ＵＶ光の空間的に変化する偏光方向のパターンは、ＬＣ層４０４の上面４０５および／または下面４０６における境界ＬＣ分子４０７ａの所望の配向パターンに一致するように選択され得る。配向層４１２がコレステリックＬＣ流体でコーティングされると、境界ＬＣ分子４０７ａは、配向層４１２の光重合鎖に沿って配向され、したがって、所望の表面配向パターンを取り入れる。隣り合うＬＣ分子は、図示のように、ＬＣ層４０４の上面４０５から下面４０６まで延在する螺旋パターンを取り入れる。

境界ＬＣ分子４０７ｂは、螺旋周期ｐを有する螺旋構造４０８の相対位相を画定する。螺旋構造４０８は、図４Ａに示されているように、角度φで傾斜した螺旋縞４１４を備える体積格子を形成する。傾斜角φの急峻さは、上面４０５における境界ＬＣ分子４０７ｂの方位角の変化率およびｐによって変わる。したがって、傾斜角φは、配向層４１２での境界ＬＣ分子４０７Ａの表面配列パターンによって決まる。体積格子の周期は、Ｘ軸に沿ってΛ_ｘ、Ｙ軸に沿ってΛ_ｙである。いくつかの実施形態では、ＬＣ分子４０７の周期性螺旋構造４０８は、安定化ポリマーをＬＣ流体に混合し、安定化ポリマーを硬化（重合）することにより、高分子安定化され得る。

体積格子の縞４１４の螺旋状の性質により、ＰＶＨ格子４００は、好ましくは、特定の一方の掌性、たとえば左円偏光または右円偏光を有する偏光の光に応答するのに対して、逆の掌性の偏光の光には実質的に応答しない。したがってＰＶＨ格子４００は、螺旋縞４１４により、偏光選択性である。これは、ＰＶＨ格子４００に衝突する光ビーム４２０を示す図４Ｂに示されている。光ビーム４２０は、左円偏光（ＬＣＰ：ｌｅｆｔ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）ビーム成分４２１および右円偏光（ＲＣＰ：ｒｉｇｈｔ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）ビーム成分４２２を含んでいる。ＬＣＰビーム成分４２１は、実質的に回折なしにＰＶＨ格子４００を通って伝搬する。本明細書において、「実質的に回折なしに」という用語は、ビーム（この場合はＬＣＰビーム成分４２１）のわずかな部分が回折する可能性があっても、回折光エネルギーの部分が非常に小さいため、ＰＶＨ格子４００の所期の性能に影響を与えるものではないことを意味する。光ビーム４２０のＲＣＰビーム成分４２２は、回折を経て、回折ビーム４２２’を生じさせる。ＰＶＨ格子４００の偏光選択性は、格子の実効屈折率が、入ってくる光ビームの掌性、すなわちキラリティと、格子縞４１４の掌性、すなわちキラリティとの間の関係に依存することに起因する。右円偏光に対するＰＶＨ４００の感応性は、具体的に、説明に役立つ例としてのみ意図されていることに、さらに留意されたい。螺旋縞４１４の掌性が逆の場合、ＰＶＨ４００は、左円偏光に対して感応性があり得る。

図２Ａのニアアイディスプレイ２００Ａおよび図３の３００において、光ビームは、傾斜可能なミラーに衝突する前に、ＰＢＳ２１２を通って伝搬する。たとえば、図２では、光源２０６から放射された光ビーム２０４は、傾斜可能なリフレクタ２０２に衝突する前に、ＰＢＳ２１２を通って伝搬する。光ビーム２０４が偏光されて完全にＰＢＳ２１２を透過しても、ごく一部がＰＢＳ２１２によって上方に反射され、表示される画像のコントラストを低下させる可能性のある、発散ゴーストビームを生み出す場合がある。ゴーストビームによるコントラストの低下を回避するために、傾斜可能なリフレクタは、傾斜可能なリフレクタへの最初の衝突の前に、ビーム折曲げ式瞳リレーのＰＢＳを通って伝搬する光ビームに関係しない構成の光ビームによって照射され得る。

図５を参照すると、ニアアイディスプレイ５００は、図２Ａのニアアイディスプレイ２００Ａと類似している。簡単に言えば、ニアアイディスプレイ５００は、ビームスキャナ５３０に光学的に結合された瞳複製導波路組立体５４０を含む。瞳複製導波路組立体５４０は、１つまたは複数の個別の瞳複製導波路を含むことができる。ビームスキャナ５３０は、ビーム折曲げプリズム素子５７０を介して、第１の光源５０６から第１の光ビーム５０４を受光し、また任意選択で、第２の光源５５６から第２の光ビーム５５４を受光するよう構成される。ビーム折曲げプリズム素子５７０の実施形態を、以下でさらに考察することにする。ビームスキャナ５３０は、ビーム折曲げ式瞳リレー５０８に光学的に結合された傾斜可能なリフレクタ５０２を含む。コントローラ５５０は、傾斜可能なリフレクタ５０２、ならびに第１の光源５０６および第２の光源５５６に動作可能に結合されている。

ビーム折曲げ式瞳リレー５０８は、ＰＢＳ５１２、およびメニスカスレンズの遠位凸面に反射コーティングを有するメニスカスレンズを含む、湾曲したリフレクタ５１４を含む。ＰＢＳ５１２は、図５の平面に垂直に偏光された第１の偏光状態を有する光を反射し、この例では図５の平面に偏光された第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成される。

ビーム折曲げ式瞳リレー５０８は、第１のＱＷＰ５２１および第２のＱＷＰ５２２をさらに含む。第１のＱＷＰ５２１は、ＰＢＳ２１２と湾曲したリフレクタ５１４との間の光路に配置されている。第２のＱＷＰ５２２は、傾斜可能なリフレクタ５０２とＰＢＳ５１２との間の光路に配置されている。ＱＷＰ５２１および５２２の両方が、２度通過すると、２つの直交偏光状態間を変換するよう配向されている。第１のレンズ５３１は、傾斜可能なリフレクタ５０２とＰＢＳ５１２との間の光路に配置され、第２のレンズ５３２は、ＰＢＳ５１２と瞳複製導波路組立体５４０との間の光路に配置されている。

光源５０６および５５６は、動作時に、第１の光ビーム５０４および第２の光ビーム５５４を放射する。ビーム折曲げプリズム素子５７０は、光ビーム５０４、５５４を傾斜可能なリフレクタ５０２に伝え、可変の角度で傾斜可能なリフレクタ５０２によって反射された光ビーム５０４、５５４を透過する。光ビーム５０４、５５４は、次いで、図２Ａのニアアイディスプレイ２００Ａのビーム折曲げ式瞳リレー２０８Ａを参照して上記で説明されたものと同様に、ビーム折曲げ式瞳リレー５０８を通って伝搬する。

ここで、図６および図７を参照して、ビーム折曲げ式瞳リレー５０８の実施形態を考察することにする。最初に図６を参照すると、ビーム折曲げプリズム素子６７０は、第１の隣り合う表面６１１および第２の隣り合う表面６１２、ならびに第１の表面６１１に配置された反射偏光子（ＲＰ：ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）６０４を有する。ＱＷＰ６０６は、ビーム折曲げプリズム素子６７０の第２の表面６１２に配置されている。傾斜可能なリフレクタ６０２は、ＱＷＰ６０６の隣に配置されている。

光ビーム６１０は、動作時に、ビーム折曲げプリズム素子６７０に衝突する。入ってくる光ビーム６１０は、光学構成に応じて様々に偏光され得るが、この例では図６の平面に垂直に直線偏光される。ビーム折曲げプリズム素子６７０内を伝搬する光ビーム６１０は、第２の表面６１２によって第１の表面６１１に向かって反射される。反射偏光子６０４は、図６の平面に垂直に直線偏光された光を反射し、図６の平面に偏光された光を透過するよう構成される。したがって、反射偏光子６０４は、光ビーム６１０を反射して第１の表面６１１に伝搬して戻すが、入射角が、第２の表面６１２への光ビーム６１０の最初の入射角とは異なる。したがって、ビーム折曲げプリズム素子６７０は、ビーム折曲げプリズム素子６７０の第２の表面６１２を通して、ビーム折曲げプリズム素子６７０の外へ光ビーム６１０の向きを変える前に、入ってくる光ビーム６１０を、ビーム折曲げプリズム素子６７０内部から、反射偏光子６０４からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される。

ＱＷＰ６０６は、ビーム折曲げプリズム素子６７０を出る光ビーム６１０を受光し、通過して伝搬させる。光ビーム６１０は、ＱＷＰ６０６を通って伝搬すると、円偏光、たとえばこの例では、右円偏光になる。傾斜可能なリフレクタ６０２は、光ビーム６１０を受光し、光ビーム６１０を反射してＱＷＰ６０６に向かって戻す。傾斜可能なリフレクタ６０２が光ビーム６１０を反射する角度は、傾斜可能なリフレクタ６０２を傾斜させることによって変えられ（走査され）得る。

反射された光ビーム６１０は、左円偏光になる。これは、反射された光ビーム６１０の伝搬方向が変化する一方で、傾斜可能なリフレクタ６０２に衝突する光ビーム６１０のライトフィールドでのｘ成分とｙ成分との間の位相関係が、実質的に同じままであるためである。円偏光の掌性は伝搬方向によって決まるので、反射された光ビーム６１０の掌性も同様に変化する。光ビーム６１０は、傾斜可能なリフレクタ６０２からの反射後、再びＱＷＰを通って伝搬し、図６の平面に偏光されるようになる。これにより、ビーム折曲げプリズム素子６７０を通って伝搬する光ビーム６１０（図６では上向き）は、反射偏光子６０４を通ってさらに伝搬し、出力光ビーム６１４を形成する。より全体的には、入ってくる光ビーム６１０は、第１の偏光状態を有することができ、反射偏光子６０４は、第１の偏光状態を有する光を反射し、第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成され、これにより、２度ＱＷＰ６０６を通って伝搬された光ビーム６１０は、反射偏光子６０４を通ってビーム折曲げプリズム素子６７０を出る。出力光ビーム６１４の角度は、傾斜可能なリフレクタ６０２の傾斜角度によって変わる。傾斜可能なリフレクタ６０２は、２つの軸で、すなわち、図６の平面と図６の平面に対して垂直との両方で、傾斜可能であり得ることを理解されたい。

ビーム折曲げプリズム素子６７０は、ガラス、プラスチックなどの光学的に透明な材料で作製され得る。第１の表面６１１および第２の表面６１２は、４５度未満、たとえば、より小型の構成では３０度以下の角度をなすことができる。いくつかの実施形態では、ビーム折曲げプリズム素子６７０は、第２の表面６１２で、全内部反射（ＴＩＲ）で光ビーム６１０を反射するよう構成される。このために、ビーム折曲げプリズム素子６７０は、ビーム折曲げプリズム素子６７０内部から第２の表面６１２への光ビーム６１０の入射角が、屈折率によって決まるＴＩＲ臨界角よりも大きくなるような、十分に高い屈折率を有することができる。第２の表面６１２からの光ビーム６１０のＴＩＲを容易にするために、ＱＷＰ６０６は、薄い空隙によって、ビーム折曲げプリズム素子６７０の第２の表面６１２から分離され得る。ＱＷＰ６０６は、ビーム折曲げプリズム素子６７０の第２の表面６１２に実質的に平行に延在し得る。いくつかの実施形態では、ＱＷＰ６０６は、第２の表面６１２に積層されている。

ＱＷＰ６０６は、好適な複屈折を有する材料、たとえば、複屈折ポリマーシート、またはたとえば結晶性石英などの硬質結晶性材料で作製され得る。ＱＷＰ６０６は、ゼロ次ＱＷＰであり得るか、かつ／または、互いにゼロ以外の角度の光軸を有する、薄い結晶性材料の積層体または複屈折ポリマーシートの積層体を含むことができる。ビーム折曲げプリズム素子６７０のいくつかの実施形態では、ビーム折曲げプリズム素子６７０から出力された光ビーム６１０を通過して伝搬させる、第２のプリズム素子６１８（破線で示されている）が設けられ得、第２のプリズム素子６１８は、第１の反射偏光子６０４と接合されている。

図７に目を向けると、ビーム折曲げプリズム素子７７０は、第１の隣り合う表面７１１および第２の隣り合う表面７１２、ならびに第１の表面７１１に配置された第１の反射偏光子（ＲＰ）７０４を有する。図示の実施形態では、ビーム折曲げプリズム素子７７０は、第１の部分７７０Ａおよび第２の部分７７０Ｂ、ならびにビーム折曲げプリズム素子７７０の第１の部分７７０Ａと第２の部分７７０Ｂとの間に挟まれた、第２の反射偏光子７２４を含む。したがって、第２の反射偏光子７２４は、ビーム折曲げプリズム素子７７０内の第１の光ビーム７１０の光路に配置され、光路は、ビーム折曲げプリズム素子７７０内の、第２の表面７１２からの反射と第３の表面７１３からの反射との間に延在する。第１の光ビーム７１０は、図７に示されていない第１の光源から供給され得る。

ビーム折曲げプリズム素子７７０の第３の表面７１３は、ビーム折曲げプリズム素子７７０の第２の表面７１２と隣り合っている。ＱＷＰ７０６は、ビーム折曲げプリズム素子７７０の第３の側面７１３に光学的に結合されている。いくつかの実施形態では、ＱＷＰ７０６は、第３の側面７１３に積層されている。傾斜可能なリフレクタ７０２は、ＱＷＰ７０６の隣に配置されている。傾斜可能なリフレクタ７０２は、１つまたは２つの平行でない傾斜軸を中心に傾斜され得る。図７では、傾斜可能なリフレクタ７０２は、傾斜可能なリフレクタ７０２の基準位置、すなわち傾斜されていない位置で示されている。

この例では、図７の平面で直線偏光された第１の光ビーム７１０は、動作時に、第２の表面７１２からの第１の反射を経て、この偏光で光を透過するよう構成された第２の反射偏光子７２４を通って伝搬し、ＱＷＰ７０６を通る第３の表面７１３からの第２の反射を経る。ＱＷＰ７０６は、第１の光ビーム７１０がＱＷＰ７０６を２度通って伝搬するので、第１の光ビーム７１０の偏光を、図７の平面に垂直な直線偏光に変える。

第１の反射偏光子７０４は、図７の平面に垂直な直線偏光で光を反射するよう構成される。したがって、第１の光ビーム７１０は、第１の反射偏光子７０４によって反射され、第３の表面７１３でＱＷＰ７０６を通って、ビーム折曲げプリズム素子７７０の第２の部分７７０Ｂを出る。第３の表面７１３を出ると、第１の光７１０は円偏光されている（たとえば、右回りの円偏光）。第１の光ビーム７１０は、次いで、傾斜可能なリフレクタ７０２によって可変の角度で、傾斜可能なリフレクタ７０２の現在の傾斜角に応じて反射される。反射された光ビーム７１０は円偏光のままであるが、掌性は反転されている（たとえば、左回り円偏光になる）。反射された光ビーム７１０は、ＱＷＰ７０６を通って伝搬して戻り、ＱＷＰ７０６は、第１の光ビーム７１０の偏光を、図７の平面の直線偏光に戻す。第２の直線偏光子７２４は、この偏光で光を透過するよう構成されており、第１の光ビーム７１０は、第２の反射偏光子７２４を通って（または傾斜可能なリフレクタ７０２の角度に応じて、第１の反射偏光子７０３を通って）、出力光ビーム７１４を形成するビーム折曲げプリズム素子７７０の第１の部分７７０Ａ（または傾斜可能なリフレクタ７０２の傾斜角に応じて、７１６）の外へ伝搬する。出力光ビーム７１４のビーム角は、傾斜可能なリフレクタ７０２の傾斜角（ｘおよびｙ平面における）によって変わる。

いくつかの実施形態では、ビーム折曲げプリズム素子７７０は、第１の反射偏光子７０４を介して、ビーム折曲げプリズム素子７７０の第１の表面７１１に結合された、第２のプリズム素子７１６をさらに含むことができ、第１の反射偏光子７０４は、ビーム折曲げプリズム素子７７０の第２の部分７７０Ｂと第２のプリズム素子７１６との間に挟まれ得る。第２のプリズム素子７１６は、ビーム折曲げプリズム素子７７０の第１の部分７７０Ａと同じ形状を有することができ、これによりビーム折曲げプリズム素子７７０の構造は、ビーム折曲げプリズム素子７７０の中央を通り、図７の平面に垂直である、垂直面７５０を中心にして対称になる。図示されていない第２の光ビームが、第２のプリズム素子７１６を通して導入され得る。対称であるため、第２の光ビームの光路は、第１の光ビーム７１０の光路の鏡像となる。

図１の光源１０６、図２の２０６、図３の３０６、ならびに図５の５０６および５５６はそれぞれ、複数の個別に制御可能なエミッタ、たとえば、スーパールミネッセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ：ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。カラーチャネルごとに、複数のエミッタが設けられ得る。図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃを参照すると、４つの赤色エミッタ８００Ｒが赤（Ｒ）カラーチャネル（暗い影付きの円）用に設けられ得、４つの緑色エミッタ８００Ｇが緑（Ｇ）カラーチャネル（中程度の影付きの円）用に設けられ得、４つの青色エミッタ８００Ｂが青（Ｂ）カラーチャネル（明るい影付きの円）用に設けられ得る。エミッタ８００Ｒ、８００Ｇ、および８００Ｂはそれぞれ、共通の半導体基板を共有するリッジエミッタであり得る。エミッタ８００Ｒ、８００Ｇ、および８００Ｂは、ほんの数例を挙げると、直線パターン（図８Ａ）、ジグザグパターン（図８Ｂ）、またはハニカムパターン（図８Ｃ）に配置され得る。

同じ傾斜可能なリフレクタを照射する複数のエミッタを有することにより、エミッタによって生成された光ビームの走査が、グループとして一体に実行され得る。光源が複数の個別のエミッタを含む場合、照射する光ビームは、互いにわずかな角度で共伝搬する複数のサブビームを含む。サブビームの最大角度をなす円錐は、いくつかの実施形態では、５度未満、２度未満、または１度未満であり得る。複数のエミッタ、場合によっては複数の光源は、一部の光源が故障した場合の冗長性をもたらす、画像の解像度を上げる、全体的な画像の明るさを上げる、などのために使用され得る。複数の光源がそれぞれ、それぞれの光源自体のコリメータを装備され得る。

図２Ａのニアアイディスプレイ２００Ａ、図３の３００、および図５の５００は、光ビームの傾斜可能なリフレクタへの小さい傾斜度での結合を可能にする。本明細書において、「小さい傾斜度」という用語は、基準の、たとえば中心またはゼロ度の傾斜角のときの、傾斜可能なリフレクタにおける小さい入射角、すなわち、法線入射を意味する。傾斜度が小さいことの１つの利点が、図９Ａから図９Ｃに示されている。最初に図９Ａを参照すると、傾斜可能なリフレクタを使用するプロジェクタのＦＯＶのアスペクト比が、傾斜度、すなわち、傾斜可能なリフレクタが基準位置または中心位置にあるときの入射角の関数としてプロットされている。アスペクト比は、以下の４つの場合についてプロットされている。軸上７５度×５０度でのＦＯＶ、軸上６０度×４０度でのＦＯＶ、軸上４５度×３０度でのＦＯＶ、および軸上３０度×２０度でのＦＯＶ。アスペクト比は、傾斜度ゼロ、すなわち法線入射での１．５から、傾斜角度４０度での約１．１まで低くなる。

図９Ｂは、傾斜度ゼロでの走査角度エリア９００Ｂ、および関連する内接長方形のＦＯＶ９０２Ｂを示している。傾斜角ゼロのＦＯＶ９０２Ｂの立体角は、角度エリア９００Ｂの大部分をカバーしている。図９Ｃは、比較すると、傾斜度４０度での走査角度エリア９００Ｃ、および関連する内接長方形ＦＯＶ９０２Ｃを示している。ＦＯＶ９０２Ｃの立体角は、角度エリア９００Ｃのより小さい割合しか占めておらず、傾斜度ゼロのＦＯＶ９０２Ｂのほぼ２分の１であり、アスペクト比が異なる。したがって、小さい傾斜度での結合により、傾斜可能なリフレクタの走査範囲の利用率が高まり、傾斜可能なリフレクタの同じ走査範囲で、より広い視野が可能になる。

図１０を参照すると、ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）１０００は、一対の眼鏡の形状素子を有するフレーム１００１を含む。フレーム１００１は、目ごとに、角領域の画像を運ぶ表示光を供給するプロジェクタ１００２、プロジェクタ１００２へ給電するためにプロジェクタ１００２に動作可能に結合された電子ドライバ１００４、およびプロジェクタ１００２に光学的に結合された瞳レプリケータ１０３２を支持することができる。

各プロジェクタ１００２は、本明細書で説明されているビームスキャナおよび光源を含むことができる。図１のビームスキャナ１３０、図２の２３０Ａ、図２Ｂの２３０Ｂ、図３の３３０、および／または図５の５３０が、プロジェクタ１００２として使用され得る。これらのプロジェクタ用の光源は、シングルモードまたはマルチモードの半導体光源のアレイを支持する基板を含むことができる。たとえば、図１の光源１０６、図２の２０６、図４の３０６、図５の５０６または５５６は、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃを参照して上記で説明されたように、複数の光ビームを供給する、側面発光レーザダイオード、垂直共振器型面発光レーザダイオード、ＳＬＥＤ、または発光ダイオードを含むことができる。光源用のコリメータは、凹面鏡、バルクレンズ、フレネルレンズ、ホログラフィックレンズ、パンケーキレンズなどを含むことができる。瞳レプリケータ１０３２は、複数の表面レリーフ型および／または体積ホログラフィック格子を装備された導波路を含むことができる。瞳レプリケータ１０３２の機能は、それぞれのアイボックス１０１２でプロジェクタ１００２によって供給される、表示光ビームの複数の横方向にオフセットされたコピーを供給することである。

コントローラ１００５は、プロジェクタ１００２の光源および傾斜可能なリフレクタに動作可能に結合されている。コントローラ１００５は、プロジェクタ１００２の傾斜可能なリフレクタのＸ傾斜角およびＹ傾斜角を決定するよう構成され得る。コントローラ１００５は、表示されるべき画像のどの１つまたは複数の画素が、決定されたＸ傾斜角およびＹ傾斜角に対応するかを決定する。コントローラ１００５は、次いで、これらの画素の明るさおよび／または色を決定し、これに応じて電子ドライバ１００４を動作させ、プロジェクタ１００２の光源に給電用電気パルスを供給し、決定された画素の明るさおよび色に対応する電力レベルでの光パルスを作り出す。

いくつかの実施形態では、コントローラ１００５は、目ごとに、傾斜可能なリフレクタを動作させ、これにより傾斜可能なリフレクタから反射され、それぞれのビーム折曲げ式瞳リレーを通って伝搬される光ビームが、表示されるべき画像の画素に対応するビーム角を有するよう構成され得る。コントローラ１００５はさらに、光ビームが、表示されている画素に対応する明るさおよび／または色を有するように、傾斜可能なリフレクタの動作と連係して対応する光源を動作させるよう構成され得る。マルチ光源／マルチエミッタの実施形態では、コントローラ１００５は、対応する光源／エミッタを連係して動作させ、より大きなＦＯＶ、高い走査解像度、ディスプレイの明るさの増加などを実現するよう構成され得る。たとえば、ユーザの両眼のプロジェクタが、それぞれ２つの光源を含む実施形態では、コントローラ１００５は、傾斜可能なリフレクタを動作させ、これにより傾斜可能なリフレクタから反射され、ビーム折曲げ式瞳リレーを通って伝搬される２つの光ビームが、表示されるべき画像の２つの画素それぞれに対応するビーム角を有するよう、かつ傾斜可能なリフレクタの動作と連係して光源を動作させ、これにより２つの光ビームが、２つの画素それぞれに対応する明るさおよび／または色を有するよう、構成され得る。表示されている画像の１つまたは複数のカラーチャネル用に、各光源が１つまたは複数のエミッタを含む、３つ以上の光源が設けられ得る。

本開示の実施形態は、人工現実システムを含むか、または人工現実システムと組み合わせて実施され得る。人工現実システムは、視覚情報、音声、触覚（体性感覚）情報、加速度、バランスなどの感覚を通して得られる外界に関する感覚情報を、ユーザに提示する前に何らかのやり方で調整する。人工現実は、非限定的な例として、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、またはこれらの何らかの組合せおよび／もしくは派生物を含むことができる。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、または取り込まれた（たとえば、実世界の）コンテンツと組み合わされて生成されたコンテンツを含むことができる。人工現実コンテンツは、ビデオ、音声、体性もしくは触覚フィードバック、またはこれらの何らかの組合せを含むことができる。このコンテンツはいずれも、単一のチャネル、または観察者に対して３次元効果を作り出すステレオビデオなど、複数のチャネルで提示され得る。さらに、いくつかの実施形態では、人工現実はまた、アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはこれらの何らかの組合せに付随する場合もあり、これらはたとえば、人工現実内でコンテンツを作成するために使用されるか、かつ／またはさもなければ、人工現実内で使用される（たとえば、活動を行う）。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたＨＭＤ、独立型ＨＭＤ、眼鏡の形状要素を有するニアアイディスプレイ、携帯デバイスもしくはコンピュータ処理システム、または１人もしくは複数人の観察者に人工現実コンテンツを提供することができる他の任意のハードウェアプラットフォームなどの、装着型ディスプレイを含む、様々なプラットフォーム上に実装され得る。

図１１Ａを参照すると、ＨＭＤ１１００は、ＡＲ／ＶＲ環境により深く没頭させるようにユーザの顔を取り囲む、ＡＲ／ＶＲ装着型ディスプレイシステムの例である。ＨＭＤ１１００は、たとえば、図２Ａのニアアイディスプレイ２００Ａ、図３の３００、または図５のニアアイディスプレイ５００の実施形態である。ＨＭＤ１１００の機能は、物理的な実世界の環境での光景を、コンピュータで生成された映像を使って補強するか、かつ／または完全に仮想の３Ｄ映像を生成することである。ＨＭＤ１１００は、前部本体１１０２およびバンド１１０４を含むことができる。前部本体１１０２は、信頼性が高く快適なやり方でユーザの目の前に配置されるよう構成され、バンド１１０４は、前部本体１１０２をユーザの頭に固定するよう引き伸ばされ得る。ディスプレイシステム１１８０は、ＡＲ／ＶＲ映像をユーザに提示するために、前部本体１１０２に配置され得る。前部本体１１０２の側面１１０６は、不透明または透明であり得る。

いくつかの実施形態では、前部本体１１０２は、ＨＭＤ１１００の加速度を追跡するためのロケータ１１０８および慣性測定ユニット（ＩＭＵ：ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）１１１０、ならびにＨＭＤ１１００の位置を追跡するための位置センサ１１１２を含む。ＩＭＵ１１１０は、１つまたは複数の位置センサ１１１２から受信した測定信号に基づいて、ＨＭＤ１１００の位置を示すデータを生成する電子デバイスであり、ＨＭＤ１１００の動きに応答して、１つまたは複数の測定信号を生成する。位置センサ１１１２の例は、１つまたは複数の加速度計、１つまたは複数のジャイロスコープ、１つまたは複数の磁力計、動きを検出する別の好適な種類のセンサ、ＩＭＵ１１１０の誤差補正に使用される種類のセンサ、またはこれらの何らかの組合せを含む。位置センサ１１１２は、ＩＭＵ１１１０の外部、ＩＭＵ１１１０の内部、またはこれらの何らかの組合せに配置され得る。

ロケータ１１０８は、仮想現実システムがＨＭＤ１１００全体の位置および向きを追跡できるように、仮想現実システムの外部撮像デバイスによってトレースされる。ＩＭＵ１１１０および位置センサ１１１２によって生成された情報は、ＨＭＤ１１００の位置および向きの追跡精度を高めるために、ロケータ１１０８を追跡することによって得られた位置および向きと比較され得る。正確な位置および向きは、ユーザが３Ｄ空間内で移動および回転するときに、ユーザに適切な仮想風景を提示するために重要である。

ＨＭＤ１１００は、ＨＭＤ１１００の一部または全部を取り巻く局所エリアの深度情報を表すデータを取り込む、深度カメラ組立体（ＤＣＡ：ｄｅｐｔｈ ｃａｍｅｒａ ａｓｓｅｍｂｌｙ）１１１１をさらに含むことができる。ＤＣＡ１１１１は、このために、レーザレーダ（ＬＩＤＡＲ：ｌａｓｅｒ ｒａｄａｒ）または同様のデバイスを含むことができる。深度情報は、３Ｄ空間におけるＨＭＤ１１００の位置および向きをよりよい精度で判断するために、ＩＭＵ１１１０からの情報と比較され得る。

ＨＭＤ１１００は、リアルタイムでユーザの目の向きおよび位置を判断する、目線追跡システム１１１４をさらに含むことができる。取得した目の位置および向きによって、ＨＭＤ１１００がユーザの視線方向を判断し、これに応じて、ディスプレイシステム１１８０で生成される画像を調整することもできる。一実施形態では、輻輳、すなわち、ユーザの視線の収斂角度が判断される。判断された視線方向および輻輳角は、画角および目の位置に応じて視覚上のアーティファクトをリアルタイムで補償するためにも使用され得る。さらに、判断された輻輳角および視線角度は、ユーザとの相互作用、オブジェクトの強調表示、オブジェクトの最前面への移動、追加のオブジェクトまたはポインタ作成などに使用され得る。たとえば、前部本体１１０２内に構築された１組の小さなスピーカを含む、音声システムも設けられ得る。

図１１Ｂを参照すると、ＡＲ／ＶＲシステム１１５０は、図２Ａのニアアイディスプレイ２００Ａ、図３の３００、または図５のニアアイディスプレイ５００の例示的な実施態様である。ＡＲ／ＶＲシステム１１５０は、図１１ＡのＨＭＤ１１００、様々なＡＲ／Ｖアプリケーション、設定および較正手順、３Ｄビデオなどを記憶する外部コンソール１１９０、ならびにコンソール１１９０を動作させるか、かつ／またはＡＲ／ＶＲ環境と相互作用するための入力／出力（Ｉ／Ｏ：ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ）インタフェース１１１５を含む。ＨＭＤ１１００は、物理ケーブルでコンソール１１９０に「繋留」されるか、またはブルートゥース（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉなどの無線通信リンクを介してコンソール１１９０に接続され得る。複数のＨＭＤ１１００が存在してもよく、それぞれが関連するＩ／Ｏインタフェース１１１５を有し、各ＨＭＤ１１００およびＩ／Ｏインタフェース１１１５は、コンソール１１９０と通信する。代替構成では、相異なる、かつ／または追加の構成要素が、ＡＲ／ＶＲシステム１１５０に含まれてもよい。さらに、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されている１つまたは複数の構成要素と併せて説明されている機能は、いくつかの実施形態において、図１１Ａおよび図１１Ｂと併せて説明されているものとは別のやり方で、構成要素間で分散されてもよい。たとえば、ＨＭＤ１１００が、コンソール１１１５の機能の一部またはすべてを備えてもよく、逆も可能である。ＨＭＤ１１００には、かかる機能を実現させることができる、処理モジュールが設けられ得る。

図１１Ａを参照して上記で説明されたように、ＨＭＤ１１００は、目の位置および向きを追跡する、視線角度および収斂角度を判断する、などのための目線追跡システム１１１４（図１１Ｂ）、３Ｄ空間におけるＨＭＤ１１００の位置および向きを判断するためのＩＭＵ１１１０、外部環境を取り込むためのＤＣＡ１１１１、ＨＭＤ１１００の位置を単独で判断するための位置センサ１１１２、およびＡＲ／ＶＲコンテンツをユーザに表示するためのディスプレイシステム１１８０を含むことができる。ディスプレイシステム１１８０は、電子ディスプレイ１１２５（図１１Ｂ）、たとえば、限定されるものではないが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ）、無機発光ディスプレイ（ＩＬＥＤ：ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙ）、アクティブマトリックス式有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ：ａｃｔｉｖｅ－ｍａｔｒｉｘ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、透明有機発光ダイオード（ＴＯＬＥＤ：ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、プロジェクタ、またはこれらの組合せを含む。ディスプレイシステム１１８０は、光学ブロック１１３０をさらに含み、光学ブロック１１３０の機能は、電子ディスプレイ１１２５によって生成された画像をユーザの目に伝えることである。光学ブロックは、たとえば屈折レンズ、フレネルレンズ、回折レンズ、能動または受動パンチャラトナム－ベリー位相（ＰＢＰ：Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ－Ｂｅｒｒｙ ｐｈａｓｅ）レンズ、液体レンズ、液晶レンズなどの様々なレンズ、瞳複製導波路、格子構造、コーティングなどを含むことができる。ディスプレイシステム１１８０は、光学ブロック１１３０の一部であり得る、可変焦点モジュール１１３５をさらに含むことができる。可変焦点モジュール１１３５の機能は、光学ブロック１１３０の焦点を調整し、たとえば、輻輳と調節との競合を補償すること、特定のユーザの視力障害を補正すること、光学ブロック１１３０の収差をオフセットすることなどである。

Ｉ／Ｏインタフェース１１１５は、ユーザがアクション要求を送信し、コンソール１１９０から応答を受信することを可能にするデバイスである。アクション要求は、特定のアクションを実行するための要求である。アクション要求は、たとえば、画像またはビデオデータの取込みを開始または終了するための命令、またはアプリケーション内で特定のアクションを実行するための命令であり得る。Ｉ／Ｏインタフェース１１１５は、キーボード、マウス、ゲームコントローラ、またはアクション要求を受信し、アクション要求をコンソール１１９０に伝達する、他の任意の好適なデバイスなどの、１つまたは複数の入力デバイスを含むことができる。Ｉ／Ｏインタフェース１１１５によって受信されたアクション要求は、コンソール１１９０に伝達され、コンソール１１９０は、アクション要求に対応するアクションを実行する。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース１１１５は、Ｉ／Ｏインタフェース１１１５の初期位置に対するＩ／Ｏインタフェース１１１５の推定位置を示す、較正データを取り込むＩＭＵを含む。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース１１１５は、コンソール１１９０から受信した指示に従って、ユーザに触覚フィードバックを与えることができる。触覚フィードバックは、たとえば、アクション要求が受信されたときに与えられるか、またはコンソール１１９０が、命令をＩ／Ｏインタフェース１１１５に伝達し、コンソール１１９０がアクションを実行するときに、Ｉ／Ｏインタフェース１１１５に触覚フィードバックを生成させることができる。

コンソール１１９０は、ＨＭＤ１１００に、ＩＭＵ１１１０、ＤＣＡ１１１１、目線追跡システム１１１４、およびＩ／Ｏインタフェース１１１５のうちの１つまたは複数から受信した情報に従って処理する、コンテンツを供給する。図１１Ｂに示されている例では、コンソール１１９０は、アプリケーション記憶部１１５５、追跡モジュール１１６０、および処理モジュール１１６５を含む。コンソール１１９０のいくつかの実施形態は、図１１Ｂに関連して説明されたものとは相異なるモジュールまたは構成要素を有してもよい。同様に、以下でさらに説明される機能は、図１１Ａおよび図１１Ｂに関連して説明されるものとは別のやり方で、コンソール１１９０の構成要素間に分散されてもよい。

アプリケーション記憶部１１５５は、コンソール１１９０によって実行される、１つまたは複数のアプリケーションを記憶することができる。アプリケーションは、プロセッサによって実行されると、ユーザに提示するコンテンツを生成する１群の命令である。アプリケーションによって生成されたコンテンツは、ＨＭＤ１１００またはＩ／Ｏインタフェース１１１５の動きを通して、ユーザから受信された入力に応答することができる。アプリケーションの例は、ゲームアプリケーション、プレゼンテーションおよび会議アプリケーション、ビデオ再生アプリケーション、または他の好適なアプリケーションを含む。

追跡モジュール１１６０は、１つまたは複数の較正パラメータを使用してＡＲ／ＶＲシステム１１５０を較正することができ、１つまたは複数の較正パラメータを調整して、ＨＭＤ１１００またはＩ／Ｏインタフェース１１１５の位置判断における誤差を低減することができる。追跡モジュール１１６０によって実行される較正はまた、ＨＭＤ１１００内のＩＭＵ１１１０、および／またはもしあれば、Ｉ／Ｏインタフェース１１１５に含まれるＩＭＵから受信した情報も考慮に入れる。さらに、ＨＭＤ１１００の追跡が失われた場合、追跡モジュール１１６０は、ＡＲ／ＶＲシステム１１５０の一部または全部を再較正することができる。

追跡モジュール１１６０は、ＨＭＤ１１００もしくはＩ／Ｏインタフェース１１１５の動き、ＩＭＵ１１１０、またはこれらの何らかの組合せを追跡することができる。追跡モジュール１１６０は、たとえば、ＨＭＤ１１００からの情報に基づいて、局所エリアのマッピングにおけるＨＭＤ１１００の基準点の位置を判断することができる。追跡モジュール１１６０はまた、ＩＭＵ１１１０からのＨＭＤ１１００の位置を示すデータを使用して、またはＩ／Ｏインタフェース１１１５に含まれるＩＭＵからの、Ｉ／Ｏインタフェース１１１５の位置を示すデータを使用して、それぞれ、ＨＭＤ１１００の基準点またはＩ／Ｏインタフェース１１１５の基準点の位置を判断することができる。さらに、いくつかの実施形態では、追跡モジュール１１６０は、ＨＭＤ１１００の今後の場所を予測するために、ＩＭＵ１１１０からの位置またはＨＭＤ１１００を示すデータの一部ばかりでなく、ＤＣＡ１１１１からの局所エリアの描写も使用することができる。追跡モジュール１１６０は、ＨＭＤ１１００またはＩ／Ｏインタフェース１１１５の推定または予測される今後の位置を、処理モジュール１１６５に供給する。

処理モジュール１１６５は、ＨＭＤ１１００から受信した情報に基づいて、ＨＭＤ１１００の一部または全部を取り巻くエリア（「局所エリア」）の３Ｄマッピングを生成することができる。いくつかの実施形態では、処理モジュール１１６５は、ＤＣＡ１１１１から受信した、深度の計算に使用される技法に関連する情報に基づいて、局所エリアの３Ｄマッピングのための深度情報を決定する。様々な実施形態において、処理モジュール１１６５は、深度情報を使用して、局所エリアのモデルを更新し、更新されたモデルに部分的に基づいてコンテンツを生成することができる。

処理モジュール１１６５は、ＡＲ／ＶＲシステム１１５０内でアプリケーションを実行し、追跡モジュール１１６０から、ＨＭＤ１１００の位置情報、加速度情報、速度情報、予測される今後の位置、またはこれらの何らかの組合せを受信する。処理モジュール１１６５は、受信した情報に基づいて、ＨＭＤ１１００に供給する、ユーザに提示するためのコンテンツを決定する。たとえば、受信した情報が、ユーザが左を向いたことを示している場合、処理モジュール１１６５は、仮想環境における、または追加コンテンツを使って局所エリアを拡張する環境における、ユーザの動きを反映するＨＭＤ１１００用コンテンツを生成する。さらに、処理モジュール１１６５は、Ｉ／Ｏインタフェース１１１５から受信したアクション要求に応答して、コンソール１１９０上で実行しているアプリケーション内でアクションを実行し、アクションが実行されたことをユーザにフィードバックする。与えられるフィードバックは、ＨＭＤ１１００による視覚的または聴覚的フィードバック、またはＩ／Ｏインタフェース１１１５による触覚フィードバックであり得る。

いくつかの実施形態では、処理モジュール１１６５は、目線追跡システム１１１４から受信した目線追跡情報（たとえば、ユーザの目の向き）に基づいて、ＨＭＤ１１００に供給される、電子ディスプレイ１１２５上でユーザに提示するコンテンツの解像度を決定する。処理モジュール１１６５は、電子ディスプレイ１１２５上で、ユーザの視線の中心窩の区域において最大画素解像度を有するコンテンツを、ＨＭＤ１１００に供給することができる。処理モジュール１１６５は、電子ディスプレイ１１２５の他の区域に、より低い画素解像度を与え、これにより、ＡＲ／ＶＲシステム１１５０の電力消費を低減し、ユーザの視覚上の体験を損なうことなく、コンソール１１９０のコンピュータ処理リソースを節約することができる。いくつかの実施形態では、処理モジュール１１６５はさらに、目線追跡情報を使用し、オブジェクトが電子ディスプレイ１１２５上のどこに表示されるかを調整して、輻輳－調節の競合を回避し、かつ／または光学歪みおよび収差をオフセットすることができる。

本明細書で開示されている態様に関連して説明された様々な例示的な論理回路、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するために使用されるハードウェアは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）もしくは他のプログラム可能な論理デバイス、ディスクリートのゲートもしくはトランジスタ論理回路、ディスクリートのハードウェア構成要素、または本明細書で説明された機能を実行するよう設計された、これらの任意の組合せを使って実装されるか、または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代わりに、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピュータ処理デバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わされた１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または他の任意のかかる構成で実装されてもよい。別法として、いくつかのステップまたは方法は、所与の機能に固有の回路によって実行されてもよい。

本開示は、本明細書で説明された特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではない。実際、本明細書で説明されたものに加えて、他の様々な実施形態および修正形態が、前述の説明および添付図面から、当業者には明らかであろう。したがって、かかる他の実施形態および修正形態は、本開示の範囲に包含されることを意図している。さらに本開示は、本明細書で、特定の目的のために、特定の環境における特定の実施形態の文脈で説明されているが、当業者は、本開示の有用性がこれに限定されるものではなく、また本開示が、いくつもの目的のために、いくつもの環境で有益に実施され得ることを認識されよう。したがって、下記に示される特許請求の範囲は、本明細書で説明されている本開示の最大限の広がりおよび精神を考慮して解釈されるべきである。

Claims (15)

1. 光源からの第１の光ビームを受光し、可変の角度で前記第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、
   前記第１の傾斜可能なリフレクタから前記第１の光ビームを受光し、前記第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成されたビーム折曲げ式瞳リレーと
   を備える、ビームスキャナであって、前記ビーム折曲げ式瞳リレーが、
   前記第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された前記第１の光ビームを受光し、前記第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタによって反射された前記第１の光ビームの前記一部を受光し、前記第１の光ビームの前記一部を、前記ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタと
   を備え、前記ビームスプリッタが、前記湾曲したリフレクタによって反射された前記第１の光ビームの前記一部のうちの少なくとも一部を、前記ビーム折曲げ式瞳リレーの前記射出瞳まで透過するよう構成された、ビームスキャナ。
2. 前記湾曲したリフレクタが、前記第１の傾斜可能なリフレクタから前記湾曲したリフレクタまでの光路長、および前記湾曲したリフレクタから前記射出瞳までの光路長に実質的に等しい曲率半径を有し、かつ／または前記湾曲したリフレクタが、メニスカスレンズの遠位凸面に反射コーティングを有する前記メニスカスレンズを備える、請求項１に記載のビームスキャナ。
3. 前記ビームスプリッタが、第１の偏光状態を有する光を反射し、前記第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を備え、前記傾斜可能なリフレクタから反射されて前記ＰＢＳへ衝突する前記第１の光ビームが、前記第１の偏光状態を有しており、前記ビームスキャナが、
   前記ＰＢＳと前記湾曲したリフレクタとの間の光路に配置された、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ）であって、前記第１の光ビームが前記第１のＱＷＰを２度通過するときに、前記第１のＱＷＰが、前記第１の光ビームの偏光を、前記第１の偏光状態から前記第２の偏光状態に変換するよう構成され、これにより、前記湾曲したリフレクタによって反射された前記第１の光ビームが、動作時に、前記ＰＢＳを通って伝搬する、第１のＱＷＰ
   をさらに備える、請求項１に記載のビームスキャナ。
4. 前記第１の傾斜可能なリフレクタと前記ＰＢＳとの間の光路にあり、前記第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された前記第１の光ビームを集束させ、前記ＰＢＳに向かって伝搬させる、第１のレンズ、
   前記ＰＢＳと前記射出瞳との間の光路にあり、前記ＰＢＳを通って伝搬された前記第１の光ビームをコリメートする、第２のレンズ、および
   前記第１の傾斜可能なリフレクタと前記ＰＢＳとの間の光路にある第２のＱＷＰ
   をさらに備え、前記光源から放射される前記第１の光ビームが、動作時に、前記第２の偏光状態を有し、前記第１の傾斜可能なリフレクタに衝突する前に、前記ＰＢＳを通って伝搬する、請求項３に記載のビームスキャナ。
5. 前記第１の傾斜可能なリフレクタが、２Ｄ傾斜可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）リフレクタを備えるか、または
   前記第１の傾斜可能なリフレクタが、第１の方向に沿って前記第１の光ビームを走査する１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備え、前記ビームスキャナが、前記ビームスプリッタを通って伝搬された前記第１の光ビームを受光し、前記第１の方向と平行でない第２の方向に沿って前記第１の光ビームを走査する、前記射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに備える、請求項１に記載のビームスキャナ。
6. 前記第１の傾斜可能なリフレクタと前記ビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、前記ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、前記第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、前記ビーム折曲げプリズム素子が、前記第１の光ビームを、前記第２の表面を通して、前記傾斜可能なリフレクタに向けて、前記ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、前記光源から放射された前記第１の光ビームを、前記ビーム折曲げプリズム素子内部から、前記第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される、ビーム折曲げプリズム素子、ならびに
   ＱＷＰであって、前記ビーム折曲げプリズム素子を出る前記第１の光ビームを受光し、前記ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成されたＱＷＰ
   をさらに備え、前記ＱＷＰを通って伝搬された前記第１の光ビームが、動作時に、前記傾斜可能なリフレクタから反射された後、前記ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する、請求項１に記載のビームスキャナ。
7. 第２のプリズム素子であって、前記ビーム折曲げプリズム素子から出力された前記第１の光ビームを、前記第２のプリズム素子を通して伝搬させる、第２のプリズム素子をさらに備え、前記第２のプリズム素子が、前記第１の反射偏光子と接合されており、かつ／または
   前記ビーム折曲げプリズム素子が、前記ビーム折曲げプリズム素子内での、前記第２の表面からの反射と前記第１の表面からの反射との間の、前記ビーム折曲げプリズム素子内の前記第１の光ビームの光路に配置された、第２の反射偏光子をさらに備え、前記ＱＷＰが、前記ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面に光学的に結合されており、
   前記第１の光ビームが、動作時に、前記第２の表面からの第１の反射を経て、前記第２の反射偏光子を通って伝搬し、前記ＱＷＰを通る前記第３の表面からの第２の反射を経て、前記第１の反射偏光子によって反射され、前記ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面において、前記ＱＷＰを通って、前記ビーム折曲げプリズム素子を出て、前記傾斜可能なリフレクタによって反射され、前記ＱＷＰを通り、前記第２の反射偏光子を通って、前記ビーム折曲げプリズム素子の外へ伝搬して戻る、請求項６に記載のビームスキャナ。
8. 前記ビーム折曲げプリズム素子の前記第１の表面に結合された、第２のプリズム素子をさらに備え、前記第２のプリズム素子が、前記第２のプリズム素子に衝突する第２の光ビームを受光し、前記第２の光ビームを、前記第１の反射偏光子を通して、前記ビーム折曲げプリズム素子に結合する、請求項７に記載のビームスキャナ。
9. 第１の光ビームを供給する第１の光源と、
   前記光源からの前記第１の光ビームを受光し、可変の角度で前記第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、
   前記第１の傾斜可能なリフレクタから前記第１の光ビームを受光し、前記第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成されたビーム折曲げ式瞳リレーと
   を備えるプロジェクタであって、前記ビーム折曲げ式瞳リレーが、
   前記第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された前記第１の光ビームを受光し、前記第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタによって反射された前記第１の光ビームの前記一部を受光し、前記第１の光ビームの前記一部を、前記ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタと
   を備え、前記ビームスプリッタが、前記湾曲したリフレクタによって反射された前記第１の光ビームの前記一部のうちの少なくとも一部を、前記ビーム折曲げ式瞳リレーの前記射出瞳まで透過するよう構成された、プロジェクタ。
10. 前記ビームスプリッタが、第１の偏光状態を有する光を反射し、前記第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する光を透過するよう構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を備え、前記傾斜可能なリフレクタから反射されて前記ＰＢＳへ衝突する前記第１の光ビームが、前記第１の偏光状態を有しており、前記プロジェクタが、
    前記第１の傾斜可能なリフレクタと前記ＰＢＳとの間の光路にあり、前記第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された前記第１の光ビームを集束させ、前記ＰＢＳに向かって伝搬させる、第１のレンズ、
    前記ＰＢＳと前記射出瞳との間の光路にあり、前記ＰＢＳを通って伝搬された前記第１の光ビームをコリメートする、第２のレンズ、
    前記ＰＢＳと前記湾曲したリフレクタとの間の光路に配置された、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ）であって、前記第１の光ビームが前記第１のＱＷＰを２度通過するときに、前記第１のＱＷＰが、前記第１の光ビームの偏光を、前記第１の偏光状態から前記第２の偏光状態に変換するよう構成され、これにより、前記湾曲したリフレクタによって反射された前記第１の光ビームが、動作時に、前記ＰＢＳを通って伝搬する、第１のＱＷＰ、および
    前記第１の傾斜可能なリフレクタと前記ＰＢＳとの間の光路にある第２のＱＷＰ
    をさらに備え、前記光源から放射される前記第１の光ビームが、動作時に、前記第２の偏光状態を有し、前記第１の傾斜可能なリフレクタに衝突する前に、前記ＰＢＳを通って伝搬し、かつ／または
    前記第１の傾斜可能なリフレクタが、第１の方向に沿って前記第１の光ビームを走査する１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備え、前記プロジェクタが、前記ビームスプリッタを通って伝搬された前記第１の光ビームを受光し、前記第１の方向と平行でない第２の方向に沿って前記第１の光ビームを走査する、前記射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに備える、請求項９に記載のプロジェクタ。
11. 前記第１の傾斜可能なリフレクタと前記ビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、前記ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、前記第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、前記ビーム折曲げプリズム素子が、前記第１の光ビームを、前記第２の表面を通して、前記第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、前記ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、前記光源から放射された前記第１の光ビームを、前記ビーム折曲げプリズム素子内部から、前記第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される、ビーム折曲げプリズム素子、ならびに
    ＱＷＰであって、前記ビーム折曲げプリズム素子を出る前記第１の光ビームを受光し、前記ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成されたＱＷＰ
    をさらに備え、前記ＱＷＰを通って伝搬された前記第１の光ビームが、動作時に、前記傾斜可能なリフレクタから反射された後、前記ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する、請求項９に記載のプロジェクタ。
12. 第２の光ビームを供給する第２の光源と、
    前記ビーム折曲げプリズム素子の前記第１の表面に結合された、第２のプリズム素子と
    をさらに備え、前記第２のプリズム素子が、前記第２のプリズム素子に衝突する前記第２の光ビームを受光し、前記第２の光ビームを、前記第１の反射偏光子を通して、前記ビーム折曲げプリズム素子に結合し、
    前記ビーム折曲げプリズム素子が、前記ビーム折曲げプリズム素子内での、前記第２の表面からの反射と前記第１の表面からの反射との間の、前記第１の光ビームの光路内の前記ビーム折曲げプリズム素子内に配置された、第２の反射偏光子をさらに備え、前記ＱＷＰが、前記ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面に光学的に結合されており、
    前記第１の光ビームが、動作時に、前記第２の表面からの第１の反射を経て、前記第２の反射偏光子を通って伝搬し、前記ＱＷＰを通る前記第３の表面からの第２の反射を経て、前記第１の反射偏光子によって反射され、前記ビーム折曲げプリズム素子の第３の表面において、前記ＱＷＰを通って、前記ビーム折曲げプリズム素子を出て、前記傾斜可能なリフレクタによって反射され、前記ＱＷＰを通り、前記第２の反射偏光子を通って、前記ビーム折曲げプリズム素子の外へ伝搬して戻る、請求項１１に記載のプロジェクタ。
13. アイボックスにおいて角領域の画像を提供するニアアイディスプレイであって、前記ニアアイディスプレイが、
    第１の光ビームを供給する第１の光源と、
    前記光源からの前記第１の光ビームを受光し、可変の角度で前記第１の光ビームを反射する、第１の傾斜可能なリフレクタと、
    前記第１の傾斜可能なリフレクタから前記第１の光ビームを受光し、前記第１の光ビームを射出瞳に中継するよう構成されたビーム折曲げ式瞳リレーであって、前記ビーム折曲げ式瞳リレーが、
    前記第１の傾斜可能なリフレクタによって反射された前記第１の光ビームを受光し、前記第１の光ビームの少なくとも一部を反射するよう構成されたビームスプリッタ、および
    前記ビームスプリッタによって反射された前記第１の光ビームの前記一部を受光し、前記第１の光ビームの前記一部を、前記ビームスプリッタに向かって反射して戻すよう構成された湾曲したリフレクタ
    を備え、前記ビームスプリッタが、前記湾曲したリフレクタによって反射された前記第１の光ビームの前記一部のうちの少なくとも一部を、前記ビーム折曲げ式瞳リレーの前記射出瞳まで透過するよう構成された、ビーム折曲げ式瞳リレーと、
    前記ビーム折曲げ式瞳リレーの前記射出瞳の近くに配置された瞳複製導波路と、
    前記第１の光源および前記第１の傾斜可能なリフレクタに動作可能に結合されたコントローラであって、前記コントローラが、
    前記ビーム折曲げ式瞳リレーの前記射出瞳における、前記第１の光ビームの前記一部のうちの前記一部が、表示されるべき画像の第１の画素に対応するビーム角を有するように、前記第１の傾斜可能なリフレクタを動作させ、かつ
    前記第１の光ビームが前記第１の画素に対応する明るさを有するように、前記傾斜可能なリフレクタの動作と連係して前記第１の光源を動作させる
    よう構成された、コントローラと
    を備える、ニアアイディスプレイ。
14. 前記第１の傾斜可能なリフレクタが、第１の方向に沿って前記第１の光ビームを走査する１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備え、前記ニアアイディスプレイが、前記ビームスプリッタを通って伝搬された前記第１の光ビームを受光し、前記第１の方向と平行でない第２の方向に沿って前記第１の光ビームを走査する、前記射出瞳の近くに配置された１Ｄ傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタを備える、第２の傾斜可能なＭＥＭＳリフレクタをさらに備え、
    前記瞳複製導波路が、第２の傾斜可能なリフレクタによって反射された前記光ビームを受光し、前記瞳複製導波路内を伝搬させるために前記光ビームの向きを変えるよう構成された、偏光体積格子（ＰＶＨ）を備え、
    前記コントローラが、前記第２の傾斜可能なリフレクタに動作可能に結合され、前記ビーム折曲げ式瞳リレーの前記射出瞳における前記第１の光ビームが、表示されるべき画像の前記第１の画素に対応するビーム角を有するように、前記第２の傾斜可能なリフレクタを動作させるよう構成される、請求項１３に記載のニアアイディスプレイ。
15. 前記第１の傾斜可能なリフレクタと前記ビームスプリッタとの間の光路にあるビーム折曲げプリズム素子であって、前記ビーム折曲げプリズム素子が、第１および第２の隣り合う表面と、前記第１の表面における第１の反射偏光子とを備え、前記ビーム折曲げプリズム素子が、前記第１の光ビームを、前記第２の表面を通して、前記第１の傾斜可能なリフレクタに向けて、前記ビーム折曲げプリズム素子の外へ向きを変える前に、前記光源から放射された前記第１の光ビームを、前記ビーム折曲げプリズム素子内部から、前記第１の反射偏光子からの１度の反射を含め、少なくとも２度反射するよう構成される、ビーム折曲げプリズム素子、ならびに
    ＱＷＰであって、前記ビーム折曲げプリズム素子を出る前記第１の光ビームを受光し、前記ＱＷＰを通して伝搬させるよう構成されたＱＷＰ
    をさらに備え、前記ＱＷＰを通って伝搬された前記第１の光ビームが、動作時に、前記傾斜可能なリフレクタから反射された後、前記ビーム折曲げプリズム素子を通って伝搬する、請求項１３に記載のニアアイディスプレイ。
    

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