JP2023504995A - ビーム折曲げ式の小さい傾斜度のビームスキャナ - Google Patents

Abstract

ビームスキャナ（１００）は、基板（１０２）と、基板（１０２）によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタ（１０４）と、反射偏光子（１０６）とを含む。反射偏光子（１０６）は、傾斜可能なリフレクタ（１０４）上に支持され、かつ光ビーム（１１０）を受光して傾斜可能なリフレクタ（１０４）に向かって向きを変えることで光ビームを走査するように構成される。プロジェクタ（１２０）は、ビームスキャナ（１００）と、光ビーム（１１０）を提供するための光源（１１２）とを含む。光ビーム（１１０）は、リフレクタを傾斜させて明るさ、色、または偏光の変調が同時に行われることによって、瞳複製導波路（１１４）を通して伝搬した後に角領域において画像を形成し得る。光源（１１２）から瞳複製導波路（１１４）の近くに光ビーム（１１０）を向けるための少なくとも１つの折曲げミラー（２０６）が提供されてもよく、それによって小型の全体構成がもたらされる。【選択図】図２

Description

本開示は、光学走査デバイスに関し、とりわけ、走査型プロジェクタおよび走査型プロジェクタディスプレイで使用可能な小型の光学走査デバイスに関する。

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、体験を向上させ、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整合させるため、３次元（３Ｄ：ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）であり得る。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、また表示される映像を、ユーザの頭の向きおよび視線方向に応じて動的に調整することができ、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、中間スクリーンまたは表示パネルなしにユーザの目で直接観測可能である、角領域における画像を提供する。結像導波路は、ディスプレイのアイボックス上で角領域における画像を運ぶ画像光を延在させる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、スクリーンまたは表示パネルがないため、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。プロジェクタベースのディスプレイには、制御可能な明るさおよび／または色の画像光ビームを走査することによって角領域における画像を得る走査型プロジェクタを使用してもよい。走査型プロジェクタおよび光学式スキャナをもっと小型にすることが望ましい。

本発明の第１の態様によると、基板と、基板によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタと、傾斜可能なリフレクタ上に支持され、かつ光ビームを受光して傾斜可能なリフレクタに向かって向きを変えることで光ビームを走査するように構成される反射偏光子と、を含む、ビームスキャナが提供される。

ビームスキャナは、反射偏光子と傾斜可能なリフレクタとの間の光路に４分の１波長板（ＱＷＰ）をさらに備え、ＱＷＰは、光ビームが２度ＱＷＰを通って伝搬すると、光ビームの偏光状態を直交偏光状態に変更するように構成される。ＱＷＰは反射偏光子によって支持され得る。

ビームスキャナは、光ビームを受光して反射偏光子に向かって向きを変えるように構成される折曲げミラーをさらに備えてもよい。

折曲げミラーは基板によって支持され得る。

ビームスキャナは、傾斜可能なリフレクタを取り囲むエンクロージャをさらに備え、該エンクロージャは反射偏光子を支持する。

ビームスキャナは、基板によって支持され、かつ反射偏光子に光学的に結合される折曲げミラーをさらに備えてもよい。

エンクロージャは、折曲げミラーに衝突するように光ビームを受光して透過させる光学窓を備えてもよい。

本発明の第２の態様によると、明るさまたは色のうちの少なくとも１つを含む特性を有する光ビームを提供するための光源と、第１の態様によるビームスキャナと、を備えるプロジェクタが提供される。

ビームスキャナは、折曲げミラーを備えてもよく、折曲げミラーは第１の折曲げミラーであってもよく、プロジェクタは、光ビームを受光して第１の折曲げミラーに向かって向きを変えるように構成される第２の折曲げミラーをさらに備えてもよい。

ビームスキャナは、傾斜可能なリフレクタを取り囲むエンクロージャをさらに備えてもよく、該エンクロージャは反射偏光子を支持する。エンクロージャは、第１の折曲げミラーに衝突するように光ビームを受光して透過させる光学窓を備えてもよい。

プロジェクタは、光源に光学的に結合されるコントローラと、ビームスキャナによって光ビームを走査することと連係して光ビームの特性を変えるためのビームスキャナと、をさらに備えてもよい。

本発明の第３の態様によると、ディスプレイであって、明るさまたは色のうちの少なくとも１つを含む特性を有する光ビームを提供するための光源と、第１の態様のビームスキャナと、傾斜可能なリフレクタから反射される光ビームを受光し、光ビームをディスプレイのアイボックス上に広げるように構成される瞳複製導波路と、を備えるディスプレイが提供される。

瞳複製導波路は、ビームスキャナの基板に実質的に平行であってもよい。

ディスプレイは、光ビームを受光して反射偏光子に向かって向きを変えるように構成される第１の折曲げミラーをさらに備えてもよい。

ディスプレイは、光ビームを受光して第１の折曲げミラーに向かって瞳複製導波路の近くに向きを変えるように構成される第２の折曲げミラーをさらに備えてもよい。

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。

反射偏光子を含むビームスキャナの側面断面図である。 反射偏光子およびビーム折曲げミラーを含むビームスキャナの側面断面図である。 光ビームを画像複製導波路の近くに経路設定するための反射偏光子および一対のビーム折曲げミラーを含むビームスキャナの側面断面図である。 ビーム折曲げミラーを含むゼロ以外の傾斜度のビームスキャナの側面断面図である。 図３Ａのビームスキャナの視野（ＦＯＶ）の図表である。 図３Ｂのビームスキャナの視野（ＦＯＶ）の図表である。 ２Ｄ走査型微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーの平面図である。 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査型プロジェクタディスプレイの概略図である。 アレイ光源の個々のエミッタによって提供される視野の間の関係を示す、アレイ光源を有する走査型プロジェクタディスプレイの概略上面図である。 図３Ａのパッケージ化されたビームスキャナの３次元の図である。 本開示のビームスキャナを使用するニアアイディスプレイの概略上面図である。 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９Ａ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２および図３Ａ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、ディスプレイのユーザが直接観察するように、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、走査に合わせて変化する場合がある。光ビームの明るさおよび／または色は、光ビームによって現在強調表示されているまたは「表現されている」画像画素の明るさおよび／または色に対応するように設定される。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、またはユーザの視野（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。

ビームスキャナに関連する１つの問題は、ビーム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。斜めの入射角度は、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、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。

本開示によれば、出力（走査された）光ビームは、偏光によって、入力光学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。

本開示によると、基板と、基板によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタと、傾斜可能なリフレクタ上に支持され、かつ光ビームを受光して傾斜可能なリフレクタに向かって向きを変えることで光ビームを走査するように構成される反射偏光子と、を含むビームスキャナが提供される。反射偏光子と傾斜可能なリフレクタとの間の光路に４分の１波長板（ＱＷＰ）が提供され得る。ＱＷＰは、光ビームが２度ＱＷＰを通って伝搬すると、光ビームの偏光状態を直交偏光状態に変更するように構成され得る。ＱＷＰは反射偏光子によって支持され得る。

いくつかの実施形態では、ビームスキャナは、光ビームを受光して反射偏光子に向かって向きを変えるように構成される折曲げミラーをさらに含んでよい。折曲げミラーは基板によって支持され得る。傾斜可能なリフレクタを取り囲むエンクロージャが提供され得る。該エンクロージャは反射偏光子を支持し得る。折曲げミラーが、基板によって支持され、かつ反射偏光子に光学的に結合される実施形態では、エンクロージャは光学窓を含んでよく、光学窓は、折曲げミラーに衝突するように光ビームを受光して光学窓を通して透過させる。

本開示によると、光源およびビームスキャナを備えるプロジェクタが提供される。光源は、明るさまたは色のうちの少なくとも１つを含む特性を有する光ビームを提供するように構成されてもよい。ビームスキャナは、基板と、基板によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタと、傾斜可能なリフレクタ上に支持され、かつ光ビームを受光して傾斜可能なリフレクタに向かって向きを変えることで光ビームを走査するように構成される反射偏光子と、を含んでよい。

いくつかの実施形態では、プロジェクタは、反射偏光子と傾斜可能なリフレクタとの間の光路にＱＷＰをさらに含んでよい。ＱＷＰは、光ビームが２度ＱＷＰを通って伝搬すると、光ビームの偏光状態を直交偏光状態に変更するように構成され得る。第１の折曲げミラーは、光ビームを受光して反射偏光子に向かって向きを変えるように構成されてもよい。第１の折曲げミラーは基板によって支持され得る。第２の折曲げミラーは、光ビームを受光して第１の折曲げミラーに向かって向きを変えるように構成されてもよい。傾斜可能なリフレクタを取り囲むエンクロージャが提供されてもよい。エンクロージャは反射偏光子を支持し、かつ第１の折曲げミラーに衝突するように光ビームを受光して透過させる光学窓を含んでよい。コントローラは、光源およびビームスキャナに動作可能に結合されて、ビームスキャナによって光ビームを走査することと連係して光ビームの特性を変えてもよい。

本開示によると、ディスプレイであって、光ビームを提供するための光源と、上述されるビームスキャナと、傾斜可能なリフレクタから反射される光ビームを受光し、光ビームをディスプレイのアイボックス上に広げるように構成される瞳複製導波路と、を備えるディスプレイがさらに提供される。瞳複製導波路は、ビームスキャナの基板に実質的に平行に配置されてもよい。第１の折曲げミラーは、光ビームを受光して反射偏光子に向かって向きを変えるように構成されてもよい。第２の折曲げミラーは、光ビームを受光して第１の折曲げミラーに向かって瞳複製導波路の近くに向きを変えるように構成されてもよい。

ここで、本開示のビームスキャナのいくつかの実施形態について考察する。図１を参照すると、ビームスキャナ１００は、基板１０２、たとえば、半導体基板と、基板１０２によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタ１０４、たとえば、傾斜可能なミラーおよび／または格子とを含む。反射偏光子１０６は、傾斜可能なリフレクタ１０４上に支持され、かつ傾斜可能なリフレクタ１０４に光学的に結合される。反射偏光子１０６は、特定の所定の偏光状態の光ビーム１１０を傾斜可能なリフレクタ１０４に向かって反射し、かつ直交偏光状態の光を透過するように構成されてもよい。傾斜可能なリフレクタ１０４に衝突する光ビーム１１０は、さらにまた、１つまたは２つの軸を中心に走査され得る。４分の１波長板（ＱＷＰ）１０８は、反射偏光子１０６と傾斜可能なリフレクタ１０４との間の光路に配置されてもよい。ＱＷＰ１０８は、光ビーム１１０が２度ＱＷＰ１０８を通って伝搬すると、光ビーム１１０の偏光状態を直交偏光状態に変更するように構成されてもよい。たとえば、ＱＷＰ１０８は、この光軸が、直線偏光される光ビーム１１０の偏光方向に対して４５度に向けられ得ることで、２度通って伝搬する時、ＱＷＰ１０８は、光ビーム１１０の直線偏光を、直交配向された直線偏光に回転させる２分の１波長板の機能を果たす。ＱＷＰ１０８は、離れて立っていてもよい、または、示されるように、反射偏光子１０６によって支持されてもよく、後者の構成はより小型になる傾向がある。

プロジェクタ１２０は、ビームスキャナ１００と、ビームスキャナ１００に光学的に結合される光源１１２とを含む。動作時に、光源１１２は、明るさ、色などの制御可能な特性を有する光ビーム１１０を放射する。光ビーム１１０は円偏光され得る。光源１１２から放射された光ビーム１１０は、ＱＷＰ１０８に衝突する。ＱＷＰ１０８は円偏光状態を、反射偏光子１０６によって反射される直線偏光状態に変換するように配置されかつ向けられる。反射される直線偏光された光ビーム１１０は、再びＱＷＰ１０８を通って伝搬して円偏光されることになる。円偏光された光ビーム１１０は、ＱＷＰ１０８に向かって傾斜可能なリフレクタ１０４に反射して戻る。この反射は円偏光の掌性を反転させる。光ビーム１１０が３度ＱＷＰ１０８を通って伝搬すると、光ビーム１１０は、反射偏光子１０６を通した光ビーム１１０の透過を確実にする偏光ベクトルの向きで直線偏光されることになる。透過した光ビーム１１０は瞳複製導波路１１４に向かって伝搬する。複製導波路１１４は、単一の導波路素子、または導波路素子の積層体を含んでよい。瞳複製導波路１１４は、光ビーム１１０をニアアイディスプレイ１４０のアイボックス１１８上に広げるため、角領域における画像をアイボックス１１８に運ぶ。基板１０２と瞳複製導波路１１４との実質的に平行な配置によって、ニアアイディスプレイ１４０のサイズをさらに減らすことが可能になり得る。

コントローラ１１６は、光源１１２およびビームスキャナ１００に動作可能に結合されてもよく、かつビームスキャナ１００によって光ビーム１１０を走査することと連係して光ビーム１１０の明るさおよび／または色を変えるように構成されてもよい。瞳複製導波路１１４、光源１１２、およびビームスキャナ１００を合わせて、ニアアイディスプレイ１４０を形成する。

図２に目を向けると、プロジェクタ２２０はビームスキャナ２００を含む。プロジェクタ２２０およびビームスキャナ２００は、それぞれ、図１のプロジェクタ１２０およびビームスキャナ１００と同様である。図２のビームスキャナ２００は、光源１１２と傾斜可能なリフレクタ１０４との間の光ビーム１１０の光路に第１の折曲げミラー２０６をさらに含む。第１の折曲げミラー２０６は、基板１０２によって支持されてもよく、基板１０２から延在してもよく、または別個に取り付けられてもよい。第１の折曲げミラー２０６は、たとえば、鏡面プリズムまたは薄い鏡面基板であってもよい。第１の折曲げミラー２０６を利用する１つの利点は、反射偏光子１０６が図１のビームスキャナ１００より浅い角度で配置されることによりビームスキャナ２００のサイズをさらに減らすことである。ビームスキャナ２００のさらなる利点は、光源１１２が瞳複製導波路１１４の反対側に配置され得ることでニアアイディスプレイ２４０の省サイズが提供されることである。基板１０２と瞳複製導波路１１４との実質的に平行な配置によって、ニアアイディスプレイ２４０のサイズをさらに減らすことが可能になり得る。本明細書において、かつ本開示の残り全体を通して、「実質的に平行な」という用語は、確実には、１０～１５度以内で平行であるという意味に取られる。

図３Ａを参照すると、ビームスキャナ３００Ａは図２のビームスキャナ２００と同様である。プロジェクタ３２０Ａは、光源１１２と傾斜可能なリフレクタ１０４との間の光ビーム１１０の光路における第２の折曲げミラー３０６によってビームスキャナ３００Ａに光学的に結合される光源１１２を含む。２つの折曲げミラー、すなわち、第１の折曲げミラー２０６および第２の折曲げミラー３０６を利用する１つの利点は、ビームスキャナ３００Ａのサイズをさらに減らすことが可能であることである。２つの折曲げミラー２０６および３０６によって、瞳複製導波路１１４の近くに光ビーム１１０の向きを変えることが可能になる。

ビームスキャナ３００Ａは、光学窓３４４をさらに含んでよい。反射偏光子１０６と共に、光学窓３４４は、傾斜可能なリフレクタ１０４および第１の折曲げミラー２０６のエンクロージャを提供することで、必要に応じて、傾斜可能なリフレクタ１０４を気密パッケージ化することができる。プロジェクタ３２０Ａにおいて、光ビーム１１０は、傾斜可能なリフレクタ１０４が傾斜されない時、ゼロの入射角で、またはゼロ以外の小さい入射角で、傾斜可能なリフレクタ１０４に衝突する。

ニアアイディスプレイ３４０Ａは、瞳複製導波路１１４と、瞳複製導波路１１４に光学的に結合されるプロジェクタ３２０Ａとを含む。動作時に、傾斜可能なリフレクタ１０４は１つまたは２つの傾斜軸を中心に走査される。図３Ａでは、傾斜可能なリフレクタ１０４は図３Ａの平面に垂直な軸を中心に光ビーム１１０を走査する。扇状に広がる３つの走査されたビーム１１０Ａ、１１０Ｂ、および１１０Ｃは、走査を例示するために示される。

図３Ｂは、内部の折曲げミラーまたは反射偏光子を含まないビームスキャナ３００Ｂを示す。ビームスキャナ３００Ｂはここでは、光ビーム１１０の傾斜可能なリフレクタ１０４への斜めの入射角度対通常の入射角度の、後者が公称配向である、すなわち基板１０２に平行である時の効果を示すために、図３００Ａのビームスキャナ３００Ａと比較して考察される。図３Ｂのビームスキャナ３００Ｂは、基板１０２上にヒンジ式に支持されかつ窓３４６によって保護される傾斜可能なリフレクタ１０４を含む。外側折曲げミラー３４８は、光源１１２から放射された光ビーム１１０の向きを変えて、斜めの入射角度で、窓３４６を通して傾斜可能なリフレクタ１０４に衝突させる。

プロジェクタ３２０Ｂは、光源１１２と傾斜可能なリフレクタ１０４との間の光ビーム１１０の光路に配置される外側折曲げミラー３４８によってビームスキャナ３００Ｂに光学的に結合される光源１１２を含む。ニアアイディスプレイ３４０Ｂは、傾斜可能なリフレクタ１０４および瞳複製導波路３５０を含む。傾斜可能なリフレクタ１０４は、異なる入射角度で瞳複製導波路３５０に衝突するように光ビーム１１０を反射する。プロジェクタ３２０Ｂにおいて、光ビーム１１０は、斜めの入射角度で、すなわち、通常の入射角度から離れるように傾斜可能なリフレクタ１０４に衝突する。

図４Ａおよび図４Ｂは、傾斜可能なリフレクタ１０４への通常の入射角度（図４Ａ）の効果対斜めの入射角度（図４Ｂ）の効果を示す。図４Ａは、傾斜度ゼロの走査角度エリア４００Ａ、および対応する光線角度θｘおよびθｙの接線の単位、ＴａｎＸおよびＴａｎＹそれぞれでの関連する内接長方形のＦＯＶ４０２Ａ（影付きの長方形）を示している。傾斜角ゼロのＦＯＶ４０２Ａの立体角は、角度エリア４００Ａの大部分をカバーしている。図４Ｂは、比較すると、斜めの入射角度の走査角度エリア４００Ｂ、および関連する内接長方形ＦＯＶ４０２Ｂ（影付きの長方形）を示している。ＦＯＶ４０２Ｂの立体角は、角度エリア４００Ｂのより小さい割合しか占めておらず、アスペクト比が異なる。たとえば、図３Ａのニアアイディスプレイ３４０ＡのＦＯＶを確実にするために、傾斜可能なリフレクタ１０４はＸ軸およびＹ軸を中心としたある特定の傾斜範囲内で傾斜される必要がある。ゼロ以外の傾斜度の図３Ｂのニアアイディスプレイ３４０Ｂの同じＦＯＶを確実にするために、傾斜可能なリフレクタ１０４はＸ軸およびＹ軸を中心としたより大きい傾斜範囲を有する必要がある。よって、傾斜可能なリフレクタ１０４への光ビーム１１０のゼロのまたは小さい傾斜度での結合により、傾斜可能なリフレクタ１０４の走査範囲の利用率が高まり、傾斜可能なリフレクタ１０４のより小さい走査範囲、および／または傾斜可能なリフレクタ１０４の同じ走査範囲におけるより広い視野が可能になる。本明細書に開示される構成および利点が、様々なタイプのプロジェクタベースのディスプレイに適用可能であり得、必ずしもニアアイディスプレイでなくてもよいことは留意されたい。

いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるプロジェクタのビームスキャナは微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャナを含み得る。図５を参照すると、２次元（２Ｄ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャナ５００は、リフレクタ５１０をＸ軸を中心として傾斜させることを可能にする一対の第１のトーションヒンジ５０１によって支持されるリフレクタ５１０、たとえば、ミラーまたは回析格子を含む。第１のトーションヒンジ５０１は、リフレクタ５１０からジンバルリング５２０まで延在し、ジンバルリング５２０は、ジンバルリング５２０から固定台５２２まで延在する一対の第２のトーションヒンジ５０２によって支持されて、ジンバルリング５２０およびリフレクタ５１０をｙ軸を中心に傾斜させる。アクチュエータ５５１、５５２は、Ｘ軸およびＹ軸を中心としたリフレクタ５１０の傾斜を作動させるための力を与えるために、リフレクタ５１０および／またはジンバルリング５２０の真下に配置されてもよい。アクチュエータ５５１、５５２は、静電気的、電磁気的、圧電性などのものであってもよい。静電ミラーの作動のために、櫛型駆動部はトーションヒンジ部材上に位置し得る。たとえば、図５に示される実施形態では、第１のアクチュエータ５５１は、リフレクタ５１０をＸ軸を中心として傾斜させるためにリフレクタ５１０の縁部の下に配置されてもよい。第２のアクチュエータ５５２は、ジンバルリング５２０およびリフレクタ５１０をＹ軸を中心として傾斜させるためにジンバルリング５２０の下に配置されてもよい。リフレクタ５１０が、必要に応じて、対応する基板の中央からオフセットされてもよいことは留意されたい。

フィードバック回路５５４は、リフレクタ５１０のＸおよびＹの傾斜角を判断するために設けられ得る。フィードバック回路５５４は、Ｘ傾斜を判断するために第１の静電アクチュエータ５５１とリフレクタ５１０との間の電気容量を測定し、かつＹ傾斜を判断するために第２の静電アクチュエータ５５２とジンバルリング５２０との間の電気容量を測定してもよい。特にフィードバック回路５５４には別個の電極も設けられてもよい。いくつかの実施形態では、フィードバック回路５５４は、リフレクタ５１０がゼロ度を含んで、ある特定のＸ角度および／またはＹ角度で傾斜する時に同期パルスまたはトリガパルスを提供してもよい。図５のリフレクタ５１０は、図１、図２、図３Ａ、および図３Ｂの傾斜可能なリフレクタ１０４に対応する。

図６Ａに目を向けると、走査型プロジェクタディスプレイ６００は、発散光ビーム６０４Ｄを提供するための光源組立体６０２を含む。光コリメータ６５０は、光源組立体６０２に光学的に結合されて発散光ビーム６０４Ｄをコリメートし、コリメートされた光ビーム６０４を提供する。図５の２Ｄ ＭＥＭＳスキャナ５００などのスキャナは、コリメータ６５０に光学的に結合される。コントローラ６１２は、光源組立体６０２に結合される電子ドライバ６０６に動作可能に結合可能である。コントローラ６１２はまた、２Ｄ ＭＥＭＳスキャナ５００のリフレクタ５１０を傾斜させるために２Ｄ ＭＥＭＳスキャナ５００に結合される。

コリメータ６５０、たとえば、レンズ、ミラーなどは、パルス光源６０２に光学的に結合されて発散光ビーム６０４Ｄをコリメートして、コリメートされた光ビーム６０４を得る。凹面ミラー、回析レンズ、ビーム折曲げ式の自由形状の光学素子など、光学的パワー、すなわち集束力またはコリメートパワーを有する任意の光学部品は、コリメータ６０５において使用されてもよい。２Ｄ ＭＥＭＳスキャナ５００のリフレクタ５１０は、コリメートされた光ビーム６０４を受光し角度走査するためにコリメータ６５０に光学的に結合される。

電子ドライバ６０６は、光源組立体６０２に電圧を加えるために電気パルスによる給電を提供するように構成される。コントローラ６１２は、角領域における画像を「表現する」または画像にラスタを施すために、２Ｄ ＭＥＭＳスキャナ５００を傾斜させることと連係して光源組立体６０２に電圧を加えるためのコマンドを電子ドライバ６０６に送る。人間の目で見ると、角領域における画像は、目の角膜およびレンズに投影されて目の網膜上で空間領域画像になる。

いくつかの実施形態では、プロジェクタディスプレイのスキャナは１Ｄの傾斜可能なミラーを含んでよく、光源組立体６０２は、走査方向に垂直な方向に複数の画像画素を提供するための光源の直線アレイを含んでよい。光源の直線アレイはまた、２Ｄスキャナにおいても使用されてもよい。いくつかの実施形態では、２Ｄ ＭＥＭＳスキャナ５００は、１つがＸ軸を中心とした走査用、もう１つはＹ軸を中心とした走査用の一対の１Ｄの傾斜可能なミラーと置き換えられてもよい。２つの１Ｄの傾斜可能なミラーは、たとえば、瞳リレーを介して光学的に結合され得る。他のタイプのスキャナ、たとえば、回析または音響光学スキャナが使用されてもよい。

光源組立体６０２は、１つまたは複数のシングルモードもしくはマルチモードの光源、たとえば、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、高輝度発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、または発光ダイオードを含み得る。光パルスのパルスエネルギーは、光源の閾値の光学的パワーを乗算した画素時間間隔に等しい閾値エネルギーを下回るように選択され得る。ＳＬＥＤ光源について、ＳＬＥＤの閾値の光学的パワーは、ＳＬＥＤのレージング閾値光学的パワーであってもよい。

走査型プロジェクタディスプレイ６００の動作が図６Ｂにさらに示されている。この例では、光源組立体６０２は、（主光線のみ示される）３つのビーム６２１（点線）、６２２（実線）、および６２３（破線）を提供する３つのエミッタを含むマルチエミッタ組立体である。コリメータ６５０は、ビーム６２１、６２２、および６２３をコリメートする。適した幾何学的配置、たとえば、コリメータ６５０の距離および焦点距離を選択することによって、後者はまた、ビーム６２１、６２２、および６２３をわずかに異なる入射角度でリフレクタ５１０の中心に衝突させることで３つのビーム６２１、６２２、および６２３全てを合わせて走査してもよい。ビーム６２１、６２２、および６２３の傾斜可能なリフレクタ５１０への入射角度は異なっているため、ビーム６２１、６２２、および６２３の各走査エリア６３１（点線）、６３２（実線）、および６３３（破線）はそれぞれ、示されるように相互にオフセットされる。コントローラ６１２は、マルチエミッタ光源組立体６０２の３つのエミッタの駆動信号に対応する遅延を提供することによってこれらの空間オフセットを考慮に入れる場合がある。個々のエミッタに電圧を加える際の遅延と組み合わせた空間オフセットは、たとえば、単一のエミッタの場合と比較して、共通の走査エリア６３０における走査型プロジェクタディスプレイ６００の空間解像度を効果的に３倍にするなどのために提供されてもよい。

ここで図７を参照すると、パッケージ化されたＭＥＭＳスキャナ７００は、図３Ａのビームスキャナ３００Ａの光学構成を有し、かつビームスキャナ３００Ａと同様に動作する。パッケージ化されたＭＥＭＳスキャナ７００（図７）は、反射偏光子１０６、光学窓３４４、および側壁７０４によって形成される気密パッケージまたはエンクロージャ７０２を含む。エンクロージャ７０２は、傾斜可能なリフレクタ１０４および第１の折曲げミラー２０６をカプセル化する。エンクロージャ７０２は、傾斜可能なリフレクタ１０４に安定した環境を提供するために、真空封止されていてもよい、またはアルゴンなどの不活性ガスが充填されていてもよい。

図８に目を向けると、ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）８００は、一対のガラスの形状因子を有するフレーム８０１を含む。フレーム８０１は、目ごとに、角領域の画像を運ぶ表示光を提供するプロジェクタ８０２、プロジェクタ８０２へ給電するためにプロジェクタ８０２に動作可能に結合された電子ドライバ８０４、およびプロジェクタ８０２に光学的に結合された瞳レプリケータ８３２、たとえば、瞳複製導波路組立体を支持し得る。

それぞれのプロジェクタ８０２は、本明細書で説明されたビームスキャナ、たとえば、限定されるものではないが、図１のビームスキャナ８０、図２のビームスキャナ２００、図３Ａのビームスキャナ３００Ａ、図３Ｂのビームスキャナ３００Ｂ、図７のビームスキャナ７００などを含み得る。このようなビームスキャナの傾斜可能なリフレクタは、たとえば、ＭＥＭＳの傾斜可能なリフレクタを含み得る。いくつかの実施形態では、それぞれのプロジェクタ８０２は、図１のプロジェクタ１２０、図２のプロジェクタ２２０、図３Ａのプロジェクタ３２０Ａ、図３Ｂのプロジェクタ３２０Ｂなどを含む。これらのプロジェクタ用の光源は、たとえば、複数の光ビームを提供する、シングルエミッタまたはマルチエミッタの半導体光源のアレイ、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支持する基板を含み得る。光源のコリメータは、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、自由形状プリズムなどを含み得る。瞳レプリケータ８３２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８３２の機能は、それぞれのアイボックス８１２でプロジェクタ８０２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８０５は、プロジェクタ８０２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８０５は、プロジェクタ８０２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８０５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８０５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８０４を動作させ、プロジェクタ８０２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８０５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８０５はさらに、光ビームが、表示されている第１の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８０５は、対応する光源／エミッタを連係して動作させ、本明細書で説明されるように、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、コントローラは、傾斜可能なリフレクタから反射される第２の光ビームが、表示されるべき画像の第２の画素に対応するビーム角を有するように、２つの傾斜可能なリフレクタそれぞれを動作させ、第２の光ビームが第２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２の光源を動作させるよう構成され得る。

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９Ａを参照すると、ＨＭＤ９００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。ＨＭＤ９００は、たとえば、図１のニアアイディスプレイ１４０、図２のニアアイディスプレイ２４０、図３Ａのニアアイディスプレイ３４０Ａ、図３Ｂのニアアイディスプレイ３４０Ｂ、または図６Ａおよび図６Ｂの走査型プロジェクタディスプレイ６００の一実施形態である。ＨＭＤ９００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。ＨＭＤ９００は、前部本体９０２およびバンド９０４を含むことができる。前部本体９０２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９０４は、前部本体９０２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９８０は、ＡＲ／ＶＲ映像をユーザに提示するために、前部本体９０２に配置され得る。前部本体９０２の側面９０６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９０２は、ＨＭＤ９００の加速度を追跡するためのロケータ９０８および慣性測定ユニット（ＩＭＵ：ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）９１０、ならびにＨＭＤ９００の位置を追跡するための位置センサ９１２を含む。ＩＭＵ９１０は、１つまたは複数の位置センサ９１２から受信した測定信号に基づいて、ＨＭＤ９００の位置を示すデータを生成する電子デバイスであり、ＨＭＤ９００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９１２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、ＩＭＵ９１０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９１２は、ＩＭＵ９１０の外部、ＩＭＵ９１０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９０８は、仮想現実システムがＨＭＤ９００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。ＩＭＵ９１０および位置センサ９１２によって生成された情報は、ＨＭＤ９００の位置および向きの追跡精度を高めるために、ロケータ９０８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。

ＨＭＤ９００は、ＨＭＤ９００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）９１１をさらに含むことができる。ＤＣＡ９１１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ＨＭＤ９００の位置および向きをよりよい精度で判断するために、ＩＭＵ９１０からの情報と比較され得る。

ＨＭＤ９００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９１４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、ＨＭＤ９００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９８０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９０２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９Ｂを参照すると、ＡＲ／ＶＲシステム９５０は、図９ＡのＨＭＤ９００、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９９０、ならびにコンソール９９０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９１５を含む。ＨＭＤ９００は、物理ケーブルでコンソール９９０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９９０に接続され得る。複数のＨＭＤ９００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９１５を有し、各ＨＭＤ９００およびＩ／Ｏインタフェース９１５は、コンソール９９０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９５０に含まれてもよい。さらに、図９Ａおよび図９Ｂ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９Ａおよび図９Ｂ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、ＨＭＤ９００が、コンソール９１５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。ＨＭＤ９００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９Ａを参照して上記で説明されたように、ＨＭＤ９００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９１４（図９Ｂ）、３Ｄ空間におけるＨＭＤ９００の位置および向きを判断するためのＩＭＵ９１０、外部環境を取り込むためのＤＣＡ９１１、ＨＭＤ９００の位置を単独で判断するための位置センサ９１２、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９８０を含むことができる。ディスプレイシステム９８０は、電子ディスプレイ９２５（図９Ｂ）、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９８０は、光学ブロック９３０をさらに含み、光学ブロック９３０の機能は、電子ディスプレイ９２５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９８０は、光学ブロック９３０の一部であり得る、可変焦点モジュール９３５をさらに含むことができる。可変焦点モジュール９３５の機能は、光学ブロック９３０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９３０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９１５は、ユーザがアクション要求を送信し、コンソール９９０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９１５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９９０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９１５によって受信されたアクション要求は、コンソール９９０に伝達され、コンソール９９０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９１５は、Ｉ／Ｏインタフェース９１５の初期位置に対するＩ／Ｏインタフェース９１５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９１５は、コンソール９９０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９９０が、命令をＩ／Ｏインタフェース９１５に伝達し、コンソール９９０がアクションを実行するときに、Ｉ／Ｏインタフェース９１５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９９０は、ＨＭＤ９００に、ＩＭＵ９１０、ＤＣＡ９１１、目線追跡システム９１４、およびＩ／Ｏインタフェース９１５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９Ｂに示されている例では、コンソール９９０は、アプリケーション記憶部９５５、追跡モジュール９６０、および処理モジュール９６５を含む。コンソール９９０のいくつかの実施形態は、図９Ｂ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９Ａおよび図９Ｂ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９９０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９５５は、コンソール９９０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、ＨＭＤ９００またはＩ／Ｏインタフェース９１５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９６０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９５０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、ＨＭＤ９００またはＩ／Ｏインタフェース９１５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９６０によって実行される較正はまた、ＨＭＤ９００内のＩＭＵ９１０、および／またはもしあれば、Ｉ／Ｏインタフェース９１５に含まれるＩＭＵから受信した情報も考慮に入れる。さらに、ＨＭＤ９００の追跡が失われた場合、追跡モジュール９６０は、ＡＲ／ＶＲシステム９５０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９６０は、ＨＭＤ９００もしくはＩ／Ｏインタフェース９１５の動き、ＩＭＵ９１０、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９６０は、たとえば、ＨＭＤ９００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ＨＭＤ９００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９６０はまた、ＩＭＵ９１０からのＨＭＤ９００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９１５に含まれるＩＭＵからの、Ｉ／Ｏインタフェース９１５の位置を示すデータを使用して、それぞれ、ＨＭＤ９００の基準点またはＩ／Ｏインタフェース９１５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９６０は、ＨＭＤ９００の今後の場所を予測するために、ＩＭＵ９１０からの位置またはＨＭＤ９００を示すデータの一部ばかりでなく、ＤＣＡ９１１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９６０は、ＨＭＤ９００またはＩ／Ｏインタフェース９１５の推定または予測される今後の位置を、処理モジュール９６５に供給する。

処理モジュール９６５は、ＨＭＤ９００から受信した情報に基づいて、ＨＭＤ９００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９６５は、ＤＣＡ９１１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９６５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９６５は、ＡＲ／ＶＲシステム９５０内でアプリケーションを実行し、追跡モジュール９６０から、ＨＭＤ９００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９６５は、受信した情報に基づいて、ＨＭＤ９００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９６５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ＨＭＤ９００用コンテンツを生成する。さらに、処理モジュール９６５は、Ｉ／Ｏインタフェース９１５から受信したアクション要求に応答して、コンソール９９０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、ＨＭＤ９００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９１５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９６５は、目線追跡システム９１４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、ＨＭＤ９００に供給される、電子ディスプレイ９２５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９６５は、電子ディスプレイ９２５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、ＨＭＤ９００に供給することができる。処理モジュール９６５は、電子ディスプレイ９２５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９５０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９９０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９６５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９２５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、特許請求の範囲の最大限の広がりを考慮して解釈されるべきである。したがって、下記に示される特許請求の範囲は、本明細書に説明される本開示の最大限の広がりを考慮して解釈されるべきである。

Claims (15)

1. 基板と、
   前記基板によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタと、
   前記傾斜可能なリフレクタ上に支持され、かつ光ビームを受光して前記傾斜可能なリフレクタに向かって向きを変えることで前記光ビームを走査するように構成される反射偏光子と、
   を備える、ビームスキャナ。
2. 前記反射偏光子と前記傾斜可能なリフレクタとの間の光路に４分の１波長板（ＱＷＰ）をさらに備え、前記ＱＷＰは、前記光ビームが２度前記ＱＷＰを通って伝搬すると、前記光ビームの偏光状態を直交偏光状態に変更するように構成されている、請求項１に記載のビームスキャナ。
3. 前記ＱＷＰは前記反射偏光子によって支持される、請求項２に記載のビームスキャナ。
4. 前記光ビームを受光して前記反射偏光子に向かって向きを変えるように構成される折曲げミラーをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のビームスキャナ。
5. 前記折曲げミラーは前記基板によって支持される、請求項４に記載のビームスキャナ。
6. 前記傾斜可能なリフレクタを取り囲むエンクロージャをさらに備え、前記エンクロージャは前記反射偏光子を支持し、好ましくは、前記基板によって支持され、かつ前記反射偏光子に光学的に結合される折曲げミラーをさらに備え、好ましくは、前記エンクロージャは、前記折曲げミラーに衝突するように前記光ビームを受光して透過させる光学窓を備える、請求項１に記載のビームスキャナ。
7. 明るさまたは色のうちの少なくとも１つを含む特性を有する光ビームを提供するための光源と、
   基板と、
   前記基板によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタと、
   前記傾斜可能なリフレクタ上に支持され、かつ前記光ビームを受光して前記傾斜可能なリフレクタに向かって向きを変えることで前記光ビームを走査するように構成される反射偏光子と、
   を含む、ビームスキャナと、
   を備える、プロジェクタ。
8. 前記反射偏光子と前記傾斜可能なリフレクタとの間の光路に４分の１波長板（ＱＷＰ）をさらに備え、前記ＱＷＰは、前記光ビームが２度前記ＱＷＰを通って伝搬すると、前記光ビームの偏光状態を直交偏光状態に変更するように構成され、好ましくは、前記光ビームを受光して前記反射偏光子に向かって向きを変えるように構成される第１の折曲げミラーをさらに備える、請求項７に記載のプロジェクタ。
9. 前記第１の折曲げミラーは前記基板によって支持される、請求項８に記載のプロジェクタ。
10. 前記光ビームを受光して前記第１の折曲げミラーに向かって向きを変えるように構成される第２の折曲げミラーをさらに備える、請求項８または９に記載のプロジェクタ。
11. 前記傾斜可能なリフレクタを取り囲むエンクロージャをさらに備え、前記エンクロージャは前記反射偏光子を支持し、好ましくは、前記エンクロージャは、前記第１の折曲げミラーに衝突するように前記光ビームを受光して透過させる光学窓を備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
12. 前記光源および前記ビームスキャナに動作可能に結合されて、前記ビームスキャナによって前記光ビームを走査することと連係して前記光ビームの前記特性を変えるコントローラをさらに備える、請求項７から１１のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
13. ディスプレイであって、
    明るさまたは色のうちの少なくとも１つを含む特性を有する光ビームを提供するための光源と、
    基板と、
    前記基板によってヒンジ式に支持される傾斜可能なリフレクタと、
    前記傾斜可能なリフレクタ上に支持され、かつ前記光ビームを受光して前記傾斜可能なリフレクタに向かって向きを変えることで前記光ビームを走査するように構成される反射偏光子と、
    を含む、ビームスキャナと、
    前記傾斜可能なリフレクタから反射される前記光ビームを受光し、前記光ビームを前記ディスプレイのアイボックス上に広げるように構成される瞳複製導波路と、
    を備える、ディスプレイ。
14. 前記瞳複製導波路は、前記ビームスキャナの前記基板に実質的に平行である、請求項１３に記載のディスプレイ。
15. 前記光ビームを受光して前記反射偏光子に向かって向きを変えるように構成される第１の折曲げミラーをさらに備え、好ましくは、前記光ビームを受光して前記第１の折曲げミラーに向かって前記瞳複製導波路の近くに向きを変えるように構成される第２の折曲げミラーをさらに備える、請求項１３または１４に記載のディスプレイ。

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