JP7360453B2 - 走査式ミラーと統合されたプロジェクタ - Google Patents
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Description
本願は、2018年9月28日に出願され、「METHOD AND SYSTEM FOR PROJECTOR INTEGRATED WITH A SCANNING MIRROR」と題された、米国仮特許出願第62/738,900号(弁理士整理番号101782-006501US-1090265)、2019年9月5日に出願され、「PROJECTOR INTEGRATED WITH A SCANNING MIRROR」と題された、米国仮特許出願第62/896,138号(弁理士整理番号101782-006502US-1147050)、および2018年9月28日に出願され、「METHOD AND SYSTEM FOR FIBER SCANNING PROJECTOR WITH ANGLED EYEPIECE」と題された、米国仮特許出願第62/738,907号(弁理士整理番号101782-006400US-1090266)の優先権を主張するものであって、全3つの出願は、共同所有され、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。本願は、2018年9月28日に出願され、「METHOD AND SYSTEM FOR FIBER SCANNING PROJECTOR WITH ANGLED EYEPIECE」と題された、米国仮特許出願第62/738,907号の優先権を主張する、「METHOD AND SYSTEM FOR FIBER SCANNING PROJECTOR WITH ANGLED EYEPIECE」と題された、国際特許出願第PCT/US2019/053538号(弁理士整理番号101782-006410WO-1152141)と同日に出願されたものである
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の内部結合DOEに向かって透過される第1の光ビームと、
前記導波管の内部結合DOEを通して通過する前記第1の光ビームを受け取るように構成される第1の反射性光学要素であって、前記第1の反射性光学要素は、第2の光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって反射させるように構成される、第1の反射性光学要素と
を備え、
前記導波管ディスプレイシステムは、
全内部反射(TIR)を通した前記導波管内の外部結合DOEへの前記第1の光ビームの伝搬を防止することと、
TIRを通して、前記第2の光ビームを前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目2)
前記第1および第2の光ビームの入射角ならびに前記内部結合DOEの格子周期は、前記内部結合DOEを通して透過する前記第1の光ビームが、前記第1の光ビームが前記外部結合DOEに伝搬させるためのTIR条件を満たさず、前記内部結合DOEに到達する前記第2の光ビームが、前記外部結合DOEに伝搬させるための前記TIR条件を満たすような回折角度を決定するように構成される、項目1に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目3)
前記内部結合DOEによる前記第1の光ビームの回折は、前記導波管の全内部反射(TIR)条件を欠いている第1の負の一次回折光ビームを生じ、
前記内部結合DOEによる前記第2の光ビームの回折は、前記導波管の前記TIR条件を満たす第2の負の一次回折光ビームを生じる、
項目1に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目4)
前記第1の光ビームは、走査されないコリメートされた画像ビームであり、
前記第1の反射性光学要素は、走査式ミラーである、
項目1に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目5)
前記第1の光ビームは、走査式光源によって提供される発散する光ビームであり、前記第1の反射性光学要素は、コリメート型走査式ミラーである、項目1に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目6)
前記走査式光源は、ファイバスキャナを備える、項目5に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目7)
前記走査式光源は、片持ち状スキャナを備える、項目5に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目8)
前記第1の光ビームは、コリメート型ミラーによって提供されるコリメートされた光ビームであり、
前記第1の反射性光学要素は、非コリメート型走査式ミラーであることができる、
項目1に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目9)
走査式ミラーおよび光源をさらに備え、前記第1の光ビームは、前記走査式ミラーによって提供される走査された発散する光ビームであり、
前記走査式ミラーは、入力光ビームを前記光源から受け取り、前記走査された発散する光ビームを提供するように構成され、前記走査された発散する光ビームは、前記導波管を通して透過され、前記第1の反射性光学要素に到達し、
前記第1の反射性光学要素は、前記走査された発散する光ビームを受け取り、反射されたコリメートされた光ビームを前記導波管に提供するように構成されるコリメート型ミラーである、
項目1に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目10)
前記光源は、ファイバスキャナを備える、項目9に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目11)
前記光源は、片持ち状スキャナを備える、項目9に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目12)
前記光源は、ファイバ点光源を備える、項目9に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目13)
前記光源は、片持ち梁上に配置される導波管を備える、項目9に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目14)
前記光源および前記走査式ミラーは、前記導波管の同一側上に配置される、項目9に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目15)
前記光源および前記走査式ミラーは、前記導波管の対向側上に配置される、項目9に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目16)
前記内部結合DOEは、全内部反射(TIR)を通した前記導波管内の外部結合DOEへの前記入力光ビームの伝搬を防止するように構成される、項目15に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目17)
前記導波管ディスプレイシステムは、前記入力光ビームが、前記内部結合DOEを通して進むことなく、前記導波管に入射するように構成される、項目15に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目18)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含み、前記内部結合DOEは、第1の偏光の光ビームを通過させ、第2の偏光の光ビームを回折するように構成される偏光感知DOEである、導波管と、
前記内部結合DOEに向かって、前記内部結合DOEを通る第1の偏光の第1の光ビームを、前記導波管の第1の表面に向かって透過させるための光源と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される第1の反射性光学要素と、
前記導波管の第2の表面に隣接し、前記導波管と前記第1の反射性光学要素との間に配置される波長板と
を備え、
前記第1の反射性光学要素は、前記内部結合DOEおよび前記波長板を通して通過した後、前記第1の光ビームを受け取るように構成され、
前記第1の反射性光学要素は、前記受け取られた第1の光ビームを前記波長板を通して前記導波管に向かって反射させるように構成され、
前記導波管ディスプレイシステムは、
2つが前記波長板を通して通過した後、前記第1の偏光からの前記第1の光ビームを前記第2の偏光に変換することと、
前記内部結合DOEに、前記第1の反射性光学要素および前記波長板から受け取られた前記第1の光ビームを回折させ、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内で前記外部結合DOEへと伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目19)
前記第1の光ビームは、コリメートされた光ビームである、項目18に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目20)
前記第1の反射性光学要素は、走査式ミラーである、項目18に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目21)
前記波長板は、4分の1波長板である、項目18に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目22)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
入力されたコリメートされた光ビームを、前記導波管の第1の表面に向かって、第1の入射角で透過させるためのコリメート型光源と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される走査式ミラーであって、前記走査式ミラーは、前記入力されたコリメートされた光ビームを受け取り、反射されたコリメートされた光ビームを前記導波管に向かって第2の入射角で提供するように構成される、走査式ミラーと
を備え、
前記内部結合DOEは、
前記コリメートされた入力光ビームが、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬することを防止することと、
全内部反射(TIR)を通して、前記反射されたコリメートされた光ビームを前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目23)
内部結合DOEは、前記導波管の第1の表面に隣接して配置される、項目22に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目24)
前記入力されたコリメートされた光ビームおよび前記反射されたコリメートされた光ビームの入射角ならびに前記内部結合DOEの格子周期は、前記内部結合DOEを通して透過する前記入力されたコリメートされた光ビームが前記外部結合DOEに伝搬させるためのTIR条件を満たさず、前記内部結合DOEに到達する前記反射されたコリメートされた光ビームが前記外部結合DOEに伝搬させるための前記TIR条件を満たすような回折角度を決定するように構成される、項目22に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目25)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の第1の表面に隣接して配置される走査式光源であって、前記走査式光源は、発散する入力光ビームを前記内部結合DOEに向かって第1の入射角で走査するように構成される、走査式光源と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される走査式ミラーであって、前記走査式ミラーは、前記走査式光源からの前記発散する入力光ビームを前記導波管を通して受け取り、コリメートされた反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって提供するように構成されるコリメート型光学要素である、走査式ミラーと
を備え、
前記内部結合DOEは、
前記発散する入力光ビームが、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬することを防止することと、
全内部反射(TIR)を通して、前記コリメートされた反射された光ビームを前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目26)
前記内部結合DOEは、異なる入射角の光ビームを選択的に内部結合するように構成されるピッチを有する周期的格子である、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目27)
前記内部結合DOEは、前記発散する入力光ビームを回折し、前記導波管の全内部反射(TIR)条件を欠いている第1の負の一次回折光ビームを生じるように構成される、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目28)
前記内部結合DOEは、前記コリメートされた反射された光ビームを回折し、前記導波管の全内部反射(TIR)条件を満たす第2の負の一次回折光ビームを生じるように構成される、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目29)
前記走査式光源は、ファイバスキャナを備え、前記ファイバスキャナは、
光ファイバと、
前記光ファイバの先端が軌道に沿って走査するように構成されるように、前記光ファイバを線形方向に走査するように構成される走査式機構であって、前記軌道は、第1の光学軸を画定する、走査式機構と
を含む、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目30)
前記走査式光源は、片持ち状スキャナを備え、前記片持ち状スキャナは、
導波管を含む片持ち状光学部材と、
前記片持ち状光学部材の先端が軌道に沿って走査するように構成されるように、前記片持ち状光学部材を線形方向に走査するように構成される走査式機構であって、前記軌道は、第1の光学軸を画定する、走査式機構と
を含む、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目31)
前記第1の入射角は、前記発散する入力光ビームの光学軸と前記導波管の第1の表面の法線との間に形成される、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目32)
前記走査式ミラーは、コリメートされた反射された光ビームを第2の光学軸に沿って前記導波管に向かって第2の入射角で提供するように構成され、前記第2の入射角は、第2の光学軸と、前記導波管の第1の表面の法線とによって画定される、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目33)
前記走査式ミラーは、前記走査式光源の走査方向に直交する方向に走査する、1軸走査式ミラーである、項目25に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目34)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の第1の表面に隣接して配置される走査式光源であって、前記走査式光源は、発散する入力光ビームを前記導波管の内部結合DOEへと第1の入射角で走査するように構成される、走査式光源と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される走査式ミラーであって、前記走査式ミラーは、前記走査式光源からの前記発散する入力光ビームを前記導波管を通して受け取り、発散する反射された光ビームを前記内部結合DOEに向かって第2の入射角で提供するように構成される、走査式ミラーと、
前記導波管の第1の表面に隣接して位置付けられるコリメート型光学要素であって、前記コリメート型光学要素は、前記走査式ミラーから放出される前記発散する反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEを通して受け取り、コリメートされた光ビームを前記導波管に向かって生じるように構成される、コリメート型光学要素と
を備え、
前記内部結合DOEは、
前記走査式光源からの前記発散する入力光ビームが、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬することを防止することと、
前記走査式ミラーからの前記発散する反射された光ビームが、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬することを防止することと、
全内部反射(TIR)を通して、前記コリメートされた光ビームを前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目35)
前記内部結合DOEは、前記導波管の第1の表面に隣接して配置される、項目34に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目36)
前記内部結合DOEは、異なる入射角の光ビームを選択的に内部結合するように構成されるピッチを有する周期的格子である、項目34に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目37)
前記走査式光源は、ファイバスキャナを備え、前記ファイバスキャナは、
光ファイバと、
前記光ファイバの先端が軌道に沿って走査するように構成されるように、前記光ファイバを線形方向に走査するように構成される走査式機構であって、前記軌道は、第1の光学軸を画定する、走査式機構と
を含む、項目34に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目38)
前記走査式光源は、片持ち状スキャナを備え、前記片持ち状スキャナは、
導波管を含む片持ち状光学部材と、
前記片持ち状光学部材の先端が軌道に沿って走査するように構成されるように、前記片持ち状光学部材を線形方向に走査するように構成される走査式機構であって、前記軌道は、第1の光学軸を画定する、走査式機構と
を含む、項目34に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目39)
前記走査式ミラーは、前記走査式光源の走査方向に直交する方向に走査する1軸走査式ミラーである、項目34に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目40)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の第1の表面に隣接して配置される走査式光源であって、前記走査式光源は、発散する入力光ビームを前記導波管に第1の入射角で投影するように構成される、走査式光源と、
前記導波管の第1の表面に隣接して位置付けられるコリメート型光学要素であって、前記コリメート型光学要素は、前記走査式光源から放出される前記発散する入力光ビームを受け取り、コリメートされた反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって第1の入射角で生じるように構成される、コリメート型光学要素と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される走査式ミラーであって、前記走査式ミラーは、前記コリメート型光学要素からの前記コリメートされた反射された光ビームを受け取り、コリメートされた走査された光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって第2の入射角で提供するように構成される、走査式ミラーと
を備え、
前記内部結合DOEは、
前記コリメート型光学要素からの前記コリメートされた反射された光ビームが、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬することを防止することと、
全内部反射(TIR)を通して、前記走査式ミラーからの前記コリメートされた走査された光ビームを前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目41)
前記内部結合DOEは、前記導波管の第1の表面に隣接して配置される、項目40に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目42)
前記内部結合DOEは、異なる入射角の光ビームを選択的に内部結合するように構成されるピッチを有する周期的格子である、項目40に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目43)
前記走査式光源は、ファイバスキャナを備え、前記ファイバスキャナは、
光ファイバであって、前記光ファイバは、前記光ファイバの先端から放出される光ビームが、前記光ファイバの軸に対してある角度で屈折されるように角度付けられたファセットを有する、光ファイバと、
前記光ファイバの先端が軌道に沿って走査するように構成されるように、前記光ファイバを線形方向に走査するように構成される走査式機構であって、前記軌道は、第1の光学軸を画定する、走査式機構と
を含む、項目40に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目44)
前記走査式光源は、片持ち状スキャナを備え、前記片持ち状スキャナは、
導波管を含む片持ち状光学部材と、
前記片持ち状光学部材の先端が軌道に沿って走査するように構成されるように、前記片持ち状光学部材を線形方向に走査するように構成される走査式機構であって、前記軌道は、第1の光学軸を画定する、走査式機構と
を含む、項目40に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目45)
前記コリメート型光学要素は、凹面コリメート型ミラーのある断面を構成する、項目40に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目46)
前記コリメート型光学要素の法線は、前記コリメート型光学要素からの前記コリメートされた反射された光ビームが前記走査式光源から離れるように指向されるように、前記走査式光源に対してある角度で配置される、項目45に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目47)
前記走査式ミラーは、前記走査式光源の走査方向に直交する方向に走査する1軸走査式ミラーである、項目40に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目48)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される点光源であって、前記点光源は、発散する入力光ビームを前記内部結合DOEの外側の前記導波管の一部に提供するように構成される、点光源と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される走査式ミラーであって、前記走査式ミラーは、前記発散する入力光ビームを前記点光源から受け取り、発散する反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって提供するように構成される、走査式ミラーと、
前記導波管の第2の表面に隣接して、前記走査式ミラーと前記導波管との間に位置付けられるコリメート型レンズであって、前記コリメート型レンズは、前記走査式ミラーから放出される前記発散する反射された光ビームを受け取り、コリメートされた反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって生じるように構成される、コリメート型レンズと
を備え、
前記内部結合DOEは、前記コリメートされた反射された光ビームを回折し、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させるように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目49)
前記点光源は、ファイバ点光源または片持ち状点光源を備える、項目48に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目50)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の第1の表面に隣接して配置される点光源であって、前記点光源は、発散する入力光ビームを前記内部結合DOEの外側の前記導波管の一部に提供するように構成される、点光源と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される走査式ミラーであって、前記走査式ミラーは、前記発散する入力光ビームを前記点光源から前記導波管を通して受け取り、発散する反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって提供するように構成される、走査式ミラーと、
前記導波管の第1の表面に隣接して位置付けられるコリメート型走査式光学要素であって、前記コリメート型光学要素は、前記走査式ミラーから放出される前記発散する反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEを通して受け取り、コリメートされた反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって生じるように構成される、コリメート型走査式光学要素と
を備え、
前記内部結合DOEは、
前記走査式ミラーからの前記発散する反射された光ビームが、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬することを防止することと、
全内部反射(TIR)を通して、前記コリメートされた反射された光ビームを前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目51)
前記内部結合DOEは、前記導波管の第1の表面に隣接して配置される、項目50に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目52)
前記内部結合DOEは、異なる入射角の光ビームを選択的に内部結合するように構成されるピッチを有する周期的格子である、項目50に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目53)
前記内部結合DOEは、
前記走査式ミラーからの前記発散する反射された光ビームを通過させることと、
前記コリメート型光学要素からの前記コリメートされた反射された光ビームを内部結合し、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、項目52に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目54)
前記点光源は、ファイバ点光源を備え、前記ファイバ点光源は、角度付けられたファセットを伴う先端を有する光ファイバを含み、前記光ファイバは、光ビームをある方向に前記光ファイバの軸に対してある角度で放出するように構成される、項目50に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目55)
前記点光源は、導波管を伴う片持ち状スキャナを備える、項目50に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目56)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の第1の表面に隣接して位置付けられるコリメート型走査式光学要素と、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される走査式ミラーと、
前記導波管の第2の表面に隣接して配置される点光源であって、前記点光源は、発散する入力光ビームを前記走査式ミラーに提供するように構成される、点光源と
を備え、
前記走査式ミラーは、前記発散する入力光ビームを前記点光源から受け取り、発散する反射された光ビームを前記導波管に向かって第1の入射角で提供するように構成され、
前記コリメート型走査式光学要素は、前記走査式ミラーから放出される前記発散する反射された光ビームを前記導波管の内部結合DOEを通して受け取り、コリメートされた反射された光ビームを前記導波管に向かって生じるように構成され、
前記内部結合DOEは、
前記走査式ミラーからの前記発散する反射された光ビームが、全内部反射(TIR)を通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬することを防止することと、
全内部反射(TIR)を通して、前記コリメートされた反射された光ビームを前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。
(項目57)
前記内部結合DOEは、前記導波管の第1の表面に隣接して配置される、項目56に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目58)
前記内部結合DOEは、異なる入射角の光ビームを選択的に内部結合するように構成されるピッチを有する周期的格子である、項目56に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目59)
前記内部結合DOEは、
前記走査式ミラーからの前記発散する反射された光ビームを通過させることと、
前記コリメート型走査式光学要素からの前記コリメートされた反射された光ビームを内部結合し、TIRを通して、前記導波管内の外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、項目56に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目60)
前記点光源は、ファイバ点光源を備え、前記ファイバ点光源は、角度付けられたファセットを伴う先端を有する光ファイバを含み、前記光ファイバは、光ビームをある方向に前記光ファイバの軸に対してある角度で放出するように構成される、項目56に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目61)
前記点光源は、導波管を伴う片持ち状スキャナを備える、項目56に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目62)
前記走査式ミラーは、前記発散する反射された光ビームを前記導波管に向かって第1の入射角で提供するように構成され、
前記コリメート型走査式光学要素は、コリメートされた反射された光ビームを前記導波管に向かって第2の入射角で生じるように構成される、
項目56に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目63)
2次元走査式光源であって、
走査光ビームを提供するように構成される片持ち状スキャナと、
反射性光学要素であって、前記反射性光学要素は、前記片持ち状スキャナに隣接して配置され、前記走査光ビームを受け取り、反射された走査光ビームを提供するように構成される、反射性光学要素と、
コリメート型光学要素であって、前記コリメート型光学要素は、前記反射性光学要素に隣接して配置され、前記反射された走査光ビームを前記反射性光学要素から受け取り、コリメートされた走査光ビームを提供するように構成される、コリメート型光学要素と、
走査式光学要素であって、前記走査式光学要素は、前記コリメート型光学要素に隣接して配置され、前記コリメートされた走査光ビームを受け取り、コリメートされた2次元走査光ビームを提供するように構成される、走査式光学要素と
を備える、2次元走査式光源。
(項目64)
前記片持ち状スキャナは、
基部部分と、
前記基部部分から突出する片持ち状光学部材であって、前記片持ち状光学部材は、光源に結合するための導波管を含む、片持ち状光学部材と、
変換器アセンブリであって、前記変換器アセンブリは、1つ以上の圧電アクチュエータを備え、前記1つ以上の圧電アクチュエータは、前記片持ち状光学部材に結合され、前記片持ち状光学部材の運動を第1の走査平面において誘発し、前記走査光ビームを提供するように構成される、変換器アセンブリと
を備える、項目63に記載の2次元走査式光源。
(項目65)
前記片持ち状スキャナの基部部分は、単結晶シリコンの層を備え、前記片持ち状光学部材は、前記単結晶シリコンの層と一体的に形成され、そこから突出する片持ち梁を備える、項目64に記載の2次元走査式光源。
(項目66)
前記1つ以上の圧電アクチュエータはそれぞれ、前記片持ち状光学部材の縦軸と略平行方向に配向される、項目64に記載の2次元走査式光源。
(項目67)
前記走査式光学要素は、前記片持ち状スキャナの第1の走査平面に直交する第2の平面において走査する1軸走査式ミラーである、項目64に記載の2次元走査式光源。
(項目68)
前記コリメート型光学要素は、正の屈折力を伴うミラーを備える、項目63に記載の2次元走査式光源。
(項目69)
前記コリメート型光学要素は、凹面ミラーである、項目68に記載の2次元走査式光源。
(項目70)
前記片持ち状スキャナ、前記反射性光学要素、前記コリメート型光学要素、および前記走査式光学要素は、シリコンMEMSデバイス内に統合される、項目63に記載の2次元走査式光源。
(項目71)
導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合DOE(回折光学要素)と、外部結合DOEとを含む、導波管と、
前記導波管の第1の表面に隣接して配置される片持ち状スキャナであって、前記片持ち状スキャナは、走査光ビームを提供するように構成される、片持ち状スキャナと、
反射性光学要素であって、前記反射性光学要素は、前記片持ち状スキャナに隣接して配置され、前記走査光ビームを受け取り、反射された走査光ビームを提供するように構成される、反射性光学要素と、
コリメート型光学要素であって、前記コリメート型光学要素は、前記反射性光学要素に隣接して配置され、前記反射された走査光ビームを前記反射性光学要素から受け取り、コリメートされた走査光ビームを提供するように構成される、コリメート型光学要素と、
走査式光学要素であって、前記走査式光学要素は、前記コリメート型光学要素に隣接して配置され、前記コリメートされた走査光ビームを受け取り、コリメートされた2次元走査光ビームを提供するように構成される、走査式光学要素と
を備え、
前記片持ち状スキャナ、前記反射性光学要素、前記コリメート型光学要素、および前記走査式光学要素は、前記第1の表面に隣接して、前記導波管の同一側上に配置され、
前記導波管は、前記コリメートされた2次元走査光ビームを前記内部結合DOEにおいて受け取り、全内部反射(TIR)を通して、前記コリメートされた2次元走査光ビームを前記外部結合DOEに伝搬させるように構成される、
導波管ディスプレイシステム。
(項目72)
前記片持ち状スキャナは、
基部部分と、
前記基部部分から突出する片持ち状光学部材であって、前記片持ち状光学部材は、光源に結合するための導波管を含む、片持ち状光学部材と、
変換器アセンブリであって、前記変換器アセンブリは、1つ以上の圧電アクチュエータを備え、前記1つ以上の圧電アクチュエータは、前記片持ち状光学部材に結合され、前記片持ち状光学部材の運動を第1の走査平面において誘発し、前記走査光ビームを提供するように構成される、変換器アセンブリと
を備える、項目71に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目73)
前記片持ち状スキャナの基部部分は、単結晶シリコンの層を備え、前記片持ち状光学部材は、前記単結晶シリコンの層と一体的に形成され、そこから突出する、片持ち梁を備える、項目72に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目74)
前記1つ以上の圧電アクチュエータはそれぞれ、前記片持ち状光学部材の縦軸と略平行方向に配向される、項目72に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目75)
前記コリメート型光学要素は、正の屈折力を伴うミラーを備える、項目71に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目76)
前記コリメート型光学要素は、凹面ミラーである、項目75に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目77)
前記走査式光学要素は、前記片持ち状スキャナの走査方向に直交する方向に走査する1軸走査式ミラーである、項目71に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目78)
前記片持ち状スキャナ、前記反射性光学要素、前記コリメート型光学要素、および前記走査式光学要素は、前記導波管の第1の表面に隣接して、その同一側に配置される、項目71に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目79)
前記片持ち状スキャナ、前記反射性光学要素、前記コリメート型光学要素、および前記走査式光学要素は、半導体MEMSデバイス内に統合される、項目71に記載の導波管ディスプレイシステム。
(項目80)
前記内部結合DOEは、前記導波管の第1の表面に隣接して配置される、項目71に記載の導波管ディスプレイシステム。
Claims (16)
- 導波管ディスプレイシステムであって、
第1の表面と、第2の表面とを有する導波管であって、前記導波管は、内部結合回折光学要素(DOE)と、外部結合DOEとを含み、前記導波管の内部結合DOEは、前記導波管の内部結合DOEに向かって透過される発散する第1の光ビームを受け取るように構成される、導波管と、
前記導波管の内部結合DOEを通して通過した後の前記発散する第1の光ビームを受け取るように構成される第1の反射性光学要素であって、前記第1の反射性光学要素は、コリメートされた第2の光ビームを前記導波管の内部結合DOEに向かって反射させるように構成される、第1の反射性光学要素と
を備え、
前記導波管ディスプレイシステムは、
全内部反射(TIR)を通した前記導波管内の前記外部結合DOEへの前記発散する第1の光ビームの伝搬を防止することと、
TIRを通して、前記コリメートされた第2の光ビームを前記導波管内の前記外部結合DOEに伝搬させることと
を行うように構成される、導波管ディスプレイシステム。 - 前記発散する第1の光ビームおよび前記コリメートされた第2の光ビームの入射角ならびに前記内部結合DOEの格子周期は、前記内部結合DOEを通して透過される前記発散する第1の光ビームが、前記発散する第1の光ビームが前記外部結合DOEに伝搬させるためのTIR条件を満たさず、前記内部結合DOEに到達する前記コリメートされた第2の光ビームが、前記外部結合DOEに伝搬させるための前記TIR条件を満たすような回折角度を決定するように構成される、請求項1に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記内部結合DOEによる前記発散する第1の光ビームの回折は、前記導波管の全内部反射(TIR)条件を欠いている第1の負の一次回折光ビームを生じ、
前記内部結合DOEによる前記コリメートされた第2の光ビームの回折は、前記導波管の前記TIR条件を満たす第2の負の一次回折光ビームを生じる、
請求項1に記載の導波管ディスプレイシステム。 - 前記発散する第1の光ビームは、走査されないコリメートされた画像ビームであり、
前記第1の反射性光学要素は、走査式ミラーである、
請求項1に記載の導波管ディスプレイシステム。 - 前記発散する第1の光ビームは、走査式光源によって提供され、前記第1の反射性光学要素は、コリメート型走査式ミラーである、請求項1に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記走査式光源は、ファイバスキャナを備える、請求項5に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記走査式光源は、片持ち状スキャナを備える、請求項5に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 走査式ミラーおよび光源をさらに備え、前記発散する第1の光ビームは、前記走査式ミラーによって提供される走査された発散する光ビームであり、
前記走査式ミラーは、入力光ビームを前記光源から受け取り、前記走査された発散する光ビームを提供するように構成され、前記走査された発散する光ビームは、前記導波管を通して透過され、前記第1の反射性光学要素に到達し、
前記第1の反射性光学要素は、前記走査された発散する光ビームを受け取り、反射されたコリメートされた光ビームを前記導波管に提供するように構成されるコリメート型ミラーである、
請求項1に記載の導波管ディスプレイシステム。 - 前記光源は、ファイバスキャナを備える、請求項8に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記光源は、片持ち状スキャナを備える、請求項8に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記光源は、ファイバ点光源を備える、請求項8に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記光源は、片持ち梁上に配置される導波管を備える、請求項8に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記光源および前記走査式ミラーは、前記導波管の同一側上に配置される、請求項8に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記光源および前記走査式ミラーは、前記導波管の対向側上に配置される、請求項8に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記内部結合DOEは、全内部反射(TIR)を通した前記導波管内の前記外部結合DOEへの前記入力光ビームの伝搬を防止するように構成される、請求項14に記載の導波管ディスプレイシステム。
- 前記導波管ディスプレイシステムは、前記入力光ビームが、前記内部結合DOEを通して進むことなく、前記導波管に入射するように構成される、請求項14に記載の導波管ディスプレイシステム。
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