JP7424834B2 - 空間光変調器を照明するための方法、デバイス、およびシステム - Google Patents

空間光変調器を照明するための方法、デバイス、およびシステム Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１７年３月２１日に出願され“ＭＥＴＨＯＤＳ， ＤＥＶＩＣＥＳ， ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＮＧ ＳＰＡＴＩＡＬ ＬＩＧＨＴ ＭＯＤＵＬＡＴＯＲＳ”と題された米国仮出願第６２／４７４，５９１号に対する３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． § １１９（ｅ）のもとでの優先権の利益を主張するものであり、該米国仮出願は、その全体が参照により本明細書中に援用される。
本開示は、拡張現実結像および可視化システムを含む、光学デバイスに関する。
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式でユーザに提示される。仮想現実または「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実または「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実または「ＭＲ」シナリオは、一種のＡＲシナリオであって、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオは、実世界内のオブジェクトによってブロックされて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚される、ＡＲ画像コンテンツを含んでもよい。
図１を参照すると、拡張現実場面１０が、描写されている。ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、コンクリートプラットフォーム３０を特徴とする、実世界公園状設定２０が見える。ユーザはまた、実世界プラットフォーム３０上に立っているロボット像４０と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ５０等の「仮想コンテンツ」を「見ている」と知覚する。これらの要素５０、４０は、実世界には存在しないという点で、「仮想」である。ヒトの視知覚系は、複雑であって、他の仮想または実世界画像要素間における仮想画像要素の快適で、自然のような感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術の生産は、困難である。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲまたはＶＲ技術に関連する種々の課題に対処する。
偏光ビームスプリッタは、ディスプレイシステムにおいて、偏光を光変調器に指向し、次いで、本光を視認者に指向するために使用されてもよい。概して、ディスプレイシステムのサイズを低減させることの継続的需要が存在し、その結果、偏光ビームスプリッタを利用する構成部分を含む、ディスプレイシステムの構成部分のサイズを低減させる需要もまた存在する。
本明細書に説明される種々の実装は、照明（例えば、正面光または背面光）を１つ以上の空間光変調器（例えば、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）デバイス）に提供するように構成される、照明システムを含む。本明細書で検討される照明システムは、第１の偏光状態を有する光を空間光変調器に向かって指向し、第１の偏光と異なる第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光を視認者に向かって指向するように構成される。本明細書で検討される照明システムは、偏光ビームを低減されたサイズを有する成分に分割するように構成されることができる。
頭部搭載型ディスプレイシステムは、光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成されることができる。頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームを含んでもよい。頭部搭載型ディスプレイシステムはまた、フレーム上に配置される、接眼レンズを含んでもよい。接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、および／または透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置されてもよい。接眼レンズは、光をユーザの眼の中に指向するように配置される、１つ以上の導波管を含むことができる。
頭部搭載型ディスプレイシステムはさらに、光を放出するように構成される光源および／または楔形状の光方向転換要素を含んでもよい。楔形状の光方向転換要素は、軸と平行な第１の表面を含んでもよい。楔形状の光方向転換要素はさらに、第１の表面と反対に配置される、および／または楔角度αだけ軸に対して傾角される、第２の表面を含むことができる。第１の表面と第２の表面との間にある、光入力表面は、光源から放出される光を受光するように構成されることができる。楔形状の光方向転換要素は、光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体を含むことができる。楔形状の光方向転換要素の第２の表面は、光入力表面の高さが、端部反射体と反対の光入力表面の高さ未満であるように、および／または楔形状の光方向転換要素の中に結合される光が、端部反射体によって反射され、第２の表面によって、第１の表面に向かって再指向されるように、傾角されてもよい。
頭部搭載型ディスプレイシステムはさらに、楔形状の光方向転換要素に対して配置され、楔形状の光方向転換要素から射出される光を受光し、光を変調させる、空間光変調器を含んでもよい。楔形状の光方向転換要素および空間光変調器は、接眼レンズに対して配置され、変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、変調された光を接眼レンズの１つ以上の導波管の中に指向してもよい。
光学デバイスは、楔形状の光方向転換要素を含んでもよい。光学デバイスは、水平軸と平行な第１の表面と、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第１の表面と反対の第２の表面とを含むことができる。光学デバイスは、複数の光エミッタを含む、光モジュールを含んでもよい。光モジュールは、複数のエミッタのために、光を組み合わせるように構成されることができる。光学デバイスはさらに、第１の表面と第２の表面との間にあって、光モジュールに対して配置され、複数のエミッタから放出される光を受光する、光入力表面を含むことができる。光学デバイスは、光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体を含んでもよい。第２の表面は、光入力表面の高さが光入力表面と反対の側の高さ未満であるように、傾角されてもよい。楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、および／または第２の表面から第１の表面に向かって反射されてもよい。
照明システムは、光を放出するように構成される、光源と、偏光に敏感な光方向転換要素とを含むことができる。偏光に敏感な光方向転換要素は、軸と平行に配置される、第１の表面と、第１の表面と反対の第２の表面とを含むことができる。偏光に敏感な光方向転換要素は、第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面を含んでもよい。偏光に敏感な光方向転換要素はさらに、光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体を含むことができる。偏光に敏感な光方向転換要素の第２の表面は、偏光に敏感な光方向転換要素中に結合される光が、端部反射体によって反射され、および／または第２の表面によって、第１の表面に向かって再指向されるようなものであってもよい。照明システムはさらに、偏光に敏感な光方向転換要素に対して配置され、偏光に敏感な光方向転換要素から射出される光を受光し、光を変調させる、空間光変調器を含むことができる。
図１は、いくつかの実施形態による、ＡＲデバイスを通した拡張現実（ＡＲ）のユーザのビューを図示する。
図２は、いくつかの実施形態による、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を図示する。
図３は、いくつかの実施形態による、ユーザのための３次元画像をシミュレートするためのディスプレイシステムを図示する。
図４は、いくつかの実施形態による、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。
図５Ａ－５Ｃは、いくつかの実施形態による、曲率半径と焦点半径との間の関係を図示する。
図６は、いくつかの実施形態による、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。
図７は、いくつかの実施形態による、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。
図８は、いくつかの実施形態による、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度平面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。
図９Ａは、いくつかの実施形態による、それぞれ、内部結合光学要素を含む、スタックされた導波管のセットの実施例の断面側面図を図示する。
図９Ｂは、いくつかの実施形態による、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図を図示する。
図９Ｃは、いくつかの実施形態による、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。
図１０は、いくつかの実施形態による、例示的楔照明システムを図式的に図示する。
図１１は、いくつかの実施形態による、図１０に図示される照明システムに関連する光線トレースを図示する。
図１２Ａは、いくつかの実施形態による、図１０に図示される照明システムの斜視図を図示する。
図１２Ｂは、いくつかの実施形態による、図１２Ａに図示される照明システムの分解斜視図を図示する。
図１３Ａは、いくつかの実施形態による、偏光に敏感な反射体を製造する方法を図示する。
図１３Ｂは、いくつかの実施形態による、偏光に敏感な反射体を図示する。
図１３Ｃは、いくつかの実施形態による、図１３Ａに示されるように製造される、偏光に敏感な反射体を製造する方法を図示する。
図１３Ｄは、いくつかの実施形態による、図１３Ａ－１３Ｃに図示される方法を使用して製造される、偏光に敏感な反射体を図示する。
図１４Ａは、いくつかの実施形態による、コレステリック液晶格子を伴う偏光コーティングを図示する。
図１４Ｂは、いくつかの実施形態による、コレステリック液晶格子を伴う偏光コーティングを図示する。
図１５は、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタのコーティング場所を図示する。
図１６は、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタの特徴を図示する。
図１７Ａ－１７Ｈは、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタに関連する照明モジュールの種々の例示的構成を図示する。 図１７Ａ－１７Ｈは、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタに関連する照明モジュールの種々の例示的構成を図示する。
図１８Ａ－１８Ｍは、いくつかの実施形態による、照明モジュールの種々の例示的構成を図示する。 図１８Ａ－１８Ｍは、いくつかの実施形態による、照明モジュールの種々の例示的構成を図示する。
図１８Ｎ－１８Ｐは、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタと組み合わせられる、照明モジュールの種々の例示的構成を図示する。
図１８Ｑ－１８Ｖは、いくつかの実施形態による、照明モジュールの種々の例示的構成を図示する。
図１９は、いくつかの実施形態による、照明モジュールとＰＢＳとの間に送達システムを含み得る、照明システムを図示する。
図２０Ａは、いくつかの実施形態による、色源エリアを含む、例示的光パイプ積分器を示す。
図２０Ｂは、いくつかの実施形態による、色源エリアを含む、例示的光パイプ積分器を示す。
図２０Ｃ－２０Ｄは、代替照明モジュールの実施例を示す。 図２０Ｃ－２０Ｄは、代替照明モジュールの実施例を示す。
図２１Ａは、いくつかの実施形態による、統合されたダイクロイックコンバイナおよび光積分器の基本構造を示す。
図２１Ｂは、いくつかの実施形態による、光エミッタおよび組み合わせ要素を伴う、図２１Ａの実施形態の実施例を示す。
図２１Ｃは、いくつかの実施形態による、１つのみの組み合わせ要素および光積分器を伴う、図２１Ａの実施形態の実施例を示す。
図２２Ａは、いくつかの実施形態による、例示的反射照明モジュールの側面図を示す。
図２２Ｂは、いくつかの実施形態による、図２２Ａの例示的反射照明モジュールの等角図を示す。
図２２Ｃは、いくつかの実施形態による、拡張部を含む、例示的反射照明モジュールを示す。
図２３Ａは、いくつかの実施形態による、広帯域光源の実施例を示す。
図２３Ｂは、いくつかの実施形態による、第１の色のセルのオフ状態を示す。
図２３Ｃは、いくつかの実施形態による、第２の色のセルのオフ状態を示す。
図２３Ｄは、いくつかの実施形態による、第３の色のセルのオフ状態を示す。
図２３Ｅは、いくつかの実施形態による、光の各色の透過がもたらされる、オン状態を示す。
図２４は、いくつかの実施形態による、照明システムの斜視図を図示する。
図２５は、いくつかの実施形態による、別の実施例照明システムの斜視図を図示する。
図２６は、いくつかの実施形態による、照明を空間光変調器に提供するように構成される、照明システムを図式的に図示する。
図２７は、いくつかの実施形態による、本明細書で検討されるディスプレイシステムの種々の実施形態と関連付けられる、照明を空間光変調器に提供するように構成される、照明システムを図式的に図示する。図２７における差込図は、いくつかの実施形態による、コリメートされた光を反射させるマイクロ構造を含む、方向転換特徴を示す、照明システムのあるセクションの拡大図を提供する。
図２８Ａは、いくつかの実施形態による、図２７に図示される照明システム内に含まれる、方向転換特徴の例示的実装を図示する。
図２８Ｂは、いくつかの実施形態による、図２７に図示される照明システム内に含まれる、方向転換特徴の例示的実装を図示する。
図２８Ｃは、いくつかの実施形態による、図２７に図示される照明システム内に含まれる、方向転換特徴の例示的実装を図示する。
図２８Ｄは、いくつかの実施形態による、図２７に図示される照明システム内に含まれる、方向転換特徴の例示的実装を図示する。
図２９Ａは、いくつかの実施形態による、屈折力を伴う方向転換特徴を含む、照明システムの例示的実装を図示する。
図２９Ｂは、いくつかの実施形態による、屈折力を伴う方向転換特徴を含む、照明システムの例示的実装を図示する。
図３０は、いくつかの実施形態による、反射ホログラフィックコンポーネントを含む、照明システムの実施形態を図示する。
図３１は、いくつかの実施形態による、本明細書で検討されるコンパクトな偏光ビームスプリッタの実施形態を製造する方法を図式的に図示する。
図３２は、いくつかの実施形態による、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。
図３３は、いくつかの実施形態による、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。
図３４は、いくつかの実施形態による、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。
図３５は、いくつかの実施形態による、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。
図３６は、いくつかの実施形態による、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。
図３７は、いくつかの実施形態による、光再指向要素の中に結合するように光を偏向させる内部結合要素を伴う、照明デバイスを図示する。
図３８は、いくつかの実施形態による、画像をそこに提供するために接眼レンズと組み合わせて使用される、照明モジュールおよび偏光ビームスプリッタを図示する。
図面は、例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。
ディスプレイシステムは、ある場合には、光の偏光状態を変調させる、空間光変調器を採用し得る。そのような空間光変調器は、例えば、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）等の液晶空間光変調器を含んでもよい。そのような空間光変調器は、ピクセルの状態に応じて、線形偏光状態等の偏光状態を回転させる場合とそうではない場合がある、個々にアクティブ化されるピクセルのアレイを含んでもよい。例えば、そのような空間光変調器は、第１の配向の線形偏光（例えば、ｓ－偏光）を有する光で照明されてもよい。ピクセルの状態（例えば、オンまたはオフ）に応じて、空間光変調器は、第１の配向の線形偏光（ｓ－偏光）を有するそのピクセル上に入射する光を選択的に回転させ、第２の配向を有する線形偏光（例えば、ｐ－偏光）を生産する場合とそうではない場合がある。偏光器または分析器が、偏光状態のうちの１つの光をフィルタリング除去し、それによって、偏光変調を画像を形成し得る強度変調に変換するために使用されてもよい。
そのような空間光変調器は、線形偏光に作用するため、ある照明デバイスは、線形偏光を空間光変調器に指向するように構成される。より具体的には、いくつかのそのような実施例では、空間光変調器は、ある偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を受光するように構成されてもよい。
照明を光の偏光状態を変調させるように構成される空間光変調器に提供するように構成される、従来の照明システムは、厚く、かつ嵩張る、偏光ビームスプリッタを含み得る。照明を空間光変調器に提供する照明システム内の偏光ビームスプリッタのサイズを低減させることが、有利であり得る。これらおよび他の概念は、下記に議論される。
ここで、図面を参照するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。
図２は、ウェアラブルディスプレイシステム６０の実施例を図示する。ディスプレイシステム６０は、ディスプレイ７０と、そのディスプレイ７０の機能をサポートするための種々の機械的および電子モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０は、フレーム８０に結合されてもよく、これは、ディスプレイシステムユーザまたは視認者９０によって装着可能であって、ディスプレイ７０をユーザ９０の眼の正面に位置付けるように構成される。ディスプレイ７０は、いくつかの実施形態におけるアイウェアと見なされてもよい。いくつかの実施形態では、スピーカ１００が、フレーム８０に結合され、ユーザ９０の外耳道に隣接して位置付けられるように構成される（いくつかの実施形態では、示されない別のスピーカが、随意に、ユーザの他方の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／成形可能音制御を提供してもよい）。ディスプレイシステムはまた、１つ以上のマイクロホン１１０または他のデバイスを含み、音を検出してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンは、ユーザが、入力またはコマンドをシステム６０に提供することを可能にするように構成され（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）、および／または他の人物（例えば、類似ディスプレイシステムの他のユーザ）とのオーディオ通信を可能にしてもよい。マイクロホンはさらに、周辺センサとして構成され、オーディオデータ（例えば、ユーザおよび／または環境からの音）を収集してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムもまた、周辺センサ１２０ａを含んでもよく、これは、フレーム８０と別個であって、ユーザ９０の身体（例えば、ユーザ９０の頭部、胴体、四肢等上）に取り付けられてもよい。周辺センサ１２０ａは、いくつかの実施形態では、ユーザ９０の生理学的状態を特徴付けるデータを取得するように構成されてもよい。例えば、センサ１２０ａは、電極であってもよい。
図２を継続して参照すると、ディスプレイ７０は、有線導線または無線コネクティビティ等の通信リンク１３０によって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合され、これは、フレーム８０を固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子を固定して取り付けられる、ヘッドホン内に埋設される、または別様にユーザ９０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成、ベルト結合式構成において）等、種々の構成で搭載されてもよい。同様に、センサ１２０ａは、通信リンク１２０ｂ、例えば、有線導線または無線コネクティビティによって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、ハードウェアプロセッサおよび不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリを備えてもよく、両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用されてもよい。データは、ａ）センサ（画像捕捉デバイス（カメラ等）、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ（例えば、フレーム８０に動作可能に結合される、または別様にユーザ９０に取り付けられ得る）から捕捉された、および／またはｂ）可能性として処理または読出後にディスプレイ７０への通過のための遠隔処理モジュール１５０および／または遠隔データリポジトリ１６０（仮想コンテンツに関連するデータを含む）を使用して取得および／または処理されたデータを含む。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０に対するリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンクを介して等、通信リンク１７０、１８０によって、遠隔処理モジュール１５０および遠隔データリポジトリ１６０に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、画像捕捉デバイス、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープのうちの１つ以上のものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つまたはそれを上回るものは、フレーム８０に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール１４０と通信する、独立構造であってもよい。
図２を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール１５０は、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つ以上のプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であり得る、デジタルデータ記憶設備を備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、１つ以上の遠隔サーバを含んでもよく、これは、情報、例えば、拡張現実コンテンツをローカル処理およびデータモジュール１４０および／または遠隔処理モジュール１５０に生成するための情報を提供する。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての計算は、ローカル処理およびデータモジュール内で行われ、遠隔モジュールからの完全に自律的使用を可能にする。
ここで図３を参照すると、「３次元」または「３－Ｄ」としての画像の知覚は、視認者の各眼への画像の若干異なる提示を提供することによって達成され得る。図３は、ユーザに関する３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。眼２１０、２２０毎に１つの２つの明確に異なる画像１９０、２００が、ユーザに出力される。画像１９０、２００は、視認者の視線と平行な光学またはｚ－軸に沿って距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０は、単一の遠近調節された状態をとることによって、画像上に合焦し得る。そのような３－Ｄディスプレイシステムは、ヒト視覚系に依拠し、画像１９０、２００を組み合わせ、組み合わせられた画像の深度および／または尺度の知覚を提供する。
しかしながら、ヒト視覚系は、より複雑であって、深度の現実的知覚を提供することは、より困難であることを理解されたい。例えば、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くの視認者は、そのようなシステムが不快であることを見出す、または深度の感覚を全く知覚しない場合がある。理論によって限定されるわけではないが、オブジェクトの視認者は、輻輳・開散運動（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）および遠近調節（ａｃｃｍｍｏｄａｔｉｏｎ）の組み合わせに起因して、オブジェクトを「３次元」として知覚し得ると考えられる。相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動の移動（例えば、瞳孔が、眼の視線を収束させ、オブジェクトに固視させるための相互に向かって、またはそこから離れるように移動する、眼の回転）は、眼の水晶体および瞳孔の集束（または「遠近調節」）と密接に関連付けられる。通常条件下では、眼の水晶体の焦点を変化させる、または眼を遠近調節し、異なる距離における１つのオブジェクトから別のオブジェクトに焦点を変化させることは、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」および瞳孔拡張または収縮として知られる関係下、同一距離までの輻輳・開散運動における整合変化を自動的に生じさせるであろう。同様に、輻輳・開散運動における変化は、正常条件下では、水晶体形状および瞳孔サイズの遠近調節における整合変化を誘起するであろう。本明細書に記載されるように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、３次元視点がヒト視覚系によって知覚されるように、各眼への若干異なる提示（したがって、若干異なる画像）を使用して、場面を表示する。しかしながら、そのようなシステムは、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供するが、眼が全画像情報を単一の遠近調節された状態において視認すると、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に対抗して機能するため、多くの視認者にとって不快である。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより優れた整合を提供するディスプレイシステムは、３次元画像のより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し得る。
図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。図４を参照すると、ｚ－軸上の眼２１０、２２０からの種々の距離におけるオブジェクトは、それらのオブジェクトが合焦するように、眼２１０、２２０によって遠近調節される。眼２１０、２２０は、特定の遠近調節された状態をとり、ｚ－軸に沿って異なる距離においてオブジェクトに合焦させる。その結果、特定の遠近調節された状態は、特定の深度平面におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部が、眼がその深度平面のための遠近調節された状態にあるとき合焦するように、関連付けられた焦点距離を有する、深度平面２４０のうちの特定の１つと関連付けられると言え得る。いくつかの実施形態では、３次元画像は、眼２１０、２２０毎に画像の異なる提示を提供することによって、また、深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによってシミュレートされてもよい。例証を明確にするために、別個であるように示されるが、眼２１０、２２０の視野は、例えば、ｚ－軸に沿った距離が増加するにつれて重複し得ることを理解されたい。加えて、例証を容易にするために、平坦として示されるが、深度平面の輪郭は、深度平面内の全ての特徴が特定の遠近調節された状態における眼と合焦するように、物理的空間内で湾曲され得ることを理解されたい。
オブジェクトと眼２１０または２２０との間の距離はまた、その眼によって視認されるようなそのオブジェクトからの光の発散の量を変化させ得る。図５Ａ－５Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼２１０との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図５Ａ－５Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散する。距離が増加するにつれて、光線は、よりコリメートされる。換言すると、点（オブジェクトまたはオブジェクトの一部）によって生成されるライトフィールドは、点がユーザの眼から離れている距離の関数である、球状波面曲率を有すると言え得る。曲率は、オブジェクトと眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。その結果、異なる深度平面では、光線の発散度もまた、異なり、発散度は、深度平面と視認者の眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図５Ａ－５Ｃおよび本明細書の種々の他の図に図示されるが、眼２１０に関する議論は、視認者の両眼２１０および２２０に適用され得ることを理解されたい。
理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼は、典型的には、有限数の深度平面を解釈し、深度知覚を提供することができると考えられる。その結果、知覚された深度の高度に真実味のあるシミュレーションが、眼にこれらの限定数の深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって達成され得る。異なる提示は、視認者の眼によって別個に集束され、それによって、異なる深度平面上に位置する場面のための異なる画像特徴に合焦させるために要求される眼の遠近調節に基づいて、および／または焦点がずれている異なる深度平面上の異なる画像特徴の観察に基づいて、ユーザに深度合図を提供することに役立ててもよい。
図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ディスプレイシステム２５０は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を使用して３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ２６０を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、図２のシステム６０であって、図６は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に概略的に示す。例えば、導波管アセンブリ２６０は、図２のディスプレイ７０の一部であってもよい。ディスプレイシステム２５０は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされてもよいことを理解されたい。加えて、導波管アセンブリ２６０はまた、接眼レンズとも称され得る。
図６を継続して参照すると、導波管アセンブリ２６０はまた、複数の特徴３２０、３３０、３４０、３５０を導波管間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、１つ以上のレンズであってもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０および／または複数のレンズ３２０、３３０、３４０、３５０は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度平面と関連付けられてもよく、その深度平面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、導波管のための光源として機能してもよく、画像情報を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するために利用されてもよく、それぞれ、本明細書に説明されるように、眼２１０に向かって出力のために各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成されてもよい。光は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００の出力表面４１０、４２０、４３０、４４０、４５０から出射し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の対応する入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００の中に投入される。いくつかの実施形態では、入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００はそれぞれ、対応する導波管の縁であってもよい、または対応する導波管の主要表面の一部（すなわち、世界５１０または視認者の眼２１０に直接面する導波管表面のうちの１つ）であってもよい。いくつかの実施形態では、光の単一ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、クローン化されたコリメートビームの全体場を出力してもよく、これは、特定の導波管と関連付けられた深度平面に対応する特定の角度（および発散量）において眼２１０に向かって指向される。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの単一の１つは、複数（例えば、３つ）の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。
いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００はそれぞれ、それぞれ対応する導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への投入のために画像情報を生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、例えば、画像情報を１つ以上の光学導管（光ファイバケーブル等）を介して画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００によって提供される画像情報は、異なる波長または色（例えば、本明細書に議論されるように、異なる原色）の光を含んでもよいことを理解されたい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光は、光プロジェクタシステム５２０によって提供され、これは、光モジュール５４０を備え、これは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光エミッタを含んでもよい。光モジュール５４０からの光は、ビームスプリッタ５５０を介して、光変調器５３０、例えば、空間光変調器によって指向および修正されてもよい。光変調器５３０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光の知覚される強度を変化させるように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含み、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、図式的に図示され、いくつかの実施形態では、これらの画像投入デバイスは、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の関連付けられたものの中に出力するように構成される、共通投影システム内の異なる光経路および場所を表し得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、光を種々のパターン（例えば、ラスタ走査、螺旋走査、リサジューパターン等）で１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に、最終的には、視認者の眼２１０に投影するように構成される、１つ以上の走査ファイバを備える、走査ファイバディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、光を１つまたは複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するように構成される、単一走査ファイバまたは走査ファイバの束を図式的に表し得る。いくつかの他の実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、複数の走査ファイバまたは走査ファイバの複数の束を図式的に表し得、それぞれ、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの関連付けられた１つの中に投入するように構成される。１つ以上の光ファイバは、光を光モジュール５４０から１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０に透過するように構成されてもよいことを理解されたい。１つ以上の介在光学構造が、走査ファイバまたは複数のファイバと、１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０との間に提供され、例えば、走査ファイバから出射する光を１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に再指向してもよいことを理解されたい。
コントローラ５６０は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００、光源５４０、および光変調器５３０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ２６０のうちの１つ以上のものの動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ５６０は、ローカルデータ処理モジュール１４０の一部である。コントローラ５６０は、例えば、本明細書に開示される種々のスキームのいずれかに従って、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０への画像情報のタイミングおよびプロビジョニングを調整する、プログラミング（例えば、非一過性媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、単一一体型デバイスまたは有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ５６０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール１４０または１５０（図２）の一部であってもよい。
図６を継続して参照すると、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要な上部および底部表面およびそれらの主要上部表面と底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、各個別の導波管内で伝搬する光を導波管から再指向し、画像情報を眼２１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、外部結合光学要素はまた、光抽出光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内を伝搬する光が光抽出光学要素に衝打する場所において出力され得る。外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、例えば、本明細書にさらに議論されるような回折光学特徴を含む、格子であってもよい。説明の容易性および図面の明確性のために、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、本明細書にさらに議論されるように、上部および／または底部主要表面に配置されてもよい、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の容積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、透明基板に取り付けられ、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、材料のモノリシック部品であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、材料のその部品の表面上および／またはその内部に形成されてもよい。
図６を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、光を出力し、特定の深度平面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管２７０は、眼２１０にコリメートされた光（そのような導波管２７０の中に投入された）を送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管２８０は、眼２１０に到達し得る前に、第１のレンズ３５０（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。そのような第１のレンズ３５０は、眼／脳が、その次の上方の導波管２８０から生じる光を光学無限遠から眼２１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるように解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管２９０は、眼２１０に到達する前に、その出力光を第１の３５０および第２の３４０レンズの両方を通して通過させる。第１の３５０および第２の３４０レンズの組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管２９０から生じる光が次の上方の導波管２８０からの光であった光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるように解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。
他の導波管層３００、３１０およびレンズ３３０、３２０も同様に構成され、スタック内の最高導波管３１０は、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ２６０の他側の世界５１０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ３２０、３３０、３４０、３５０のスタックを補償するために、補償レンズ層６２０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック３２０、３３０、３４０、３５０の集約力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。
いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの２つ以上のものは、同一の関連付けられた深度平面を有してもよい。例えば、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０が、同一深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい、または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の複数のサブセットが、深度平面毎に１つのセットを伴う、同一の複数の深度平面に設定される画像を出力するように構成されてもよい。これは、それらの深度平面において拡張された視野を提供するようにタイル化された画像を形成する利点を提供し得る。
図６を継続して参照すると、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、導波管と関連付けられた特定の深度平面のために、光をその個別の導波管から再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられた深度平面を有する導波管は、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０の異なる構成を有してもよく、これは、関連付けられた深度平面に応じて、異なる量の発散を伴う光を出力する。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、体積または表面特徴であってもよく、これは、具体的角度において光を出力するように構成されてもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、体積ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、レンズではなくてもよい。むしろ、それらは、単に、スペーサ（例えば、クラッディング層および／または空隙を形成するための構造）であってもよい。
いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、回折パターンを形成する回折特徴または「回折光学要素」（また、本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみがＤＯＥの各交差点を用いて眼２１０に向かって偏向される一方、残りがＴＩＲを介して導波管を通して移動し続けるように、十分に低回折効率を有する。画像情報を搬送する光は、したがって、様々な場所において導波管から出射するいくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼２１０に向かって非常に均一パターンの出射放出となる。
いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であってもよい。例えば、切替可能なＤＯＥは、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、その中で微小液滴は、ホスト媒体中に回折パターンを備え、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に整合するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに整合しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。
いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光および赤外線光カメラを含む、デジタルカメラ）が、眼２１０および／または眼２１０の周囲の組織の画像を捕捉し、例えば、ユーザ入力を検出する、および／またはユーザの生理学的状態を監視するために提供されてもよい。本明細書で使用されるように、カメラは、任意の画像捕捉デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、画像捕捉デバイスと、光（例えば、赤外線光）を眼に投影し、次いで、眼によって反射され、画像捕捉デバイスによって検出され得る、光源とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、フレーム８０（図２）に取り付けられてもよく、カメラアセンブリ６３０からの画像情報を処理し得る、処理モジュール１４０および／または１５０と電気通信してもよい。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ６３０が、眼毎に利用され、各眼を別個に監視してもよい。
ここで図７を参照すると、導波管によって出力された出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ２６０（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ２６０は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光６４０が、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって導波管２７０内を伝搬する。光６４０がＤＯＥ５７０上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム６５０として出射する。出射ビーム６５０は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、また、導波管２７０と関連付けられた深度平面に応じて、ある角度（例えば、発散出射ビームを形成する）において眼２１０に伝搬するように再指向されてもよい。略平行出射ビームは、眼２１０からの遠距離（例えば、光学無限遠）における深度平面に設定されるように現れる画像を形成するように光を外部結合する、外部結合光学要素を伴う導波管を示し得ることを理解されたい。他の導波管または他の外部結合光学要素のセットは、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼２１０がより近い距離に遠近調節し、網膜に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼２１０に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。
いくつかの実施形態では、フルカラー画像が、原色、例えば、３つ以上の原色のそれぞれに画像をオーバーレイすることによって、各深度平面において形成されてもよい。図８は、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度平面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。図示される実施形態は、深度平面２４０ａ－２４０ｆを示すが、より多いまたはより少ない深度もまた、検討される。各深度平面は、第１の色Ｇの第１の画像、第２の色Ｒの第２の画像、および第３の色Ｂの第３の画像を含む、それと関連付けられた３つ以上の原色画像を有してもよい。異なる深度平面は、文字Ｇ、Ｒ、およびＢに続くジオプタ（ｄｐｔ）に関する異なる数字によって図に示される。単なる実施例として、これらの文字のそれぞれに続く数字は、ジオプタ（１／ｍ）、すなわち、視認者からの深度平面の逆距離を示し、図中の各ボックスは、個々の原色画像を表す。いくつかの実施形態では、異なる波長の光の眼の集束における差異を考慮するために、異なる原色に関する深度平面の正確な場所は、変動してもよい。例えば、所与の深度平面に関する異なる原色画像は、ユーザからの異なる距離に対応する深度平面上に設置されてもよい。そのような配列は、視力およびユーザ快適性を増加させ得、および／または色収差を減少させ得る。
いくつかの実施形態では、各原色の光は、単一専用導波管によって出力されてもよく、その結果、各深度平面は、それと関連付けられた複数の導波管を有してもよい。そのような実施形態では、文字Ｇ、Ｒ、またはＢを含む、図中の各ボックスは、個々の導波管を表すものと理解され得、３つの導波管は、深度平面毎に提供されてもよく、３つの原色画像が、深度平面毎に提供される。各深度平面と関連付けられた導波管は、本図面では、説明を容易にするために相互に隣接して示されるが、物理的デバイスでは、導波管は全て、レベル毎に１つの導波管を伴うスタックで配列されてもよいことを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、複数の原色が、例えば、単一導波管のみが深度平面毎に提供され得るように、同一導波管によって出力されてもよい。
図８を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、Ｇは、緑色であって、Ｒは、赤色であって、Ｂは、青色である。いくつかの他の実施形態では、マゼンタ色およびシアン色を含む、光の他の波長と関連付けられた他の色も、赤色、緑色、または青色のうちの１つ以上のものに加えて使用されてもよい、またはそれらに取って代わってもよい。
本開示全体を通した所与の光の色の言及は、その所与の色として視認者によって知覚される、光の波長の範囲内の１つ以上の波長の光を包含するものと理解されると理解されたい。例えば、赤色光は、約６２０～７８０ｎｍの範囲内である１つ以上の波長の光を含んでもよく、緑色光は、約４９２～５７７ｎｍの範囲内である１つ以上の波長の光を含んでもよく、青色光は、約４３５～４９３ｎｍの範囲内である１つ以上の波長の光を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、光源５４０（図６）は、視認者の視覚的知覚範囲外の１つ以上の波長、例えば、赤外線および／または紫外線波長の光を放出するように構成されてもよい。加えて、ディスプレイ２５０の導波管の内部結合、外部結合、および他の光再指向構造は、例えば、結像および／またはユーザ刺激用途のために、本光をディスプレイからユーザの眼２１０に向かって指向および放出するように構成されてもよい。
ここで図９Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管に衝突する光は、その光を導波管の中に内部結合するために再指向される必要があり得る。内部結合光学要素が、光をその対応する導波管の中に再指向および内部結合するために使用されてもよい。図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、複数またはセット６６０のスタックされた導波管の実施例の断面側面図を図示する。導波管はそれぞれ、１つまたはそれを上回る異なる波長または１つまたはそれを上回る異なる波長範囲の光を出力するように構成されてもよい。スタック６６０は、スタック２６０（図６）に対応してもよく、スタック６６０の図示される導波管は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の一部に対応してもよいが、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの１つ以上のものからの光が、光が内部結合のために再指向されることを要求する位置から導波管の中に投入されることを理解されたい。
スタックされた導波管の図示されるセット６６０は、導波管６７０、６８０、および６９０を含む。各導波管は、関連付けられた内部結合光学要素（導波管上の光入力面積とも称され得る）を含み、例えば、内部結合光学要素７００は、導波管６７０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７１０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、内部結合光学要素７２０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置される。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０のうちの１つ以上のものは、個別の導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい（特に、１つ以上の内部結合光学要素は、反射性偏向光学要素である）。図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、その個別の導波管６７０、６８０、６９０の上側主要表面（または次の下側導波管の上部）上に配置されてもよく、特に、それらの内部結合光学要素は、透過性偏向光学要素である。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、個別の導波管６７０、６８０、６９０の本体内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、他の光の波長を透過しながら、１つ以上の光の波長を選択的に再指向するような波長選択的である。その個別の導波管６７０、６８０、６９０の片側または角に図示されるが、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、いくつかの実施形態では、その個別の導波管６７０、６８０、６９０の他の面積内に配置されてもよいことを理解されたい。
図示されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、相互から側方にオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、各内部結合光学要素は、その光が別の内部結合光学要素を通して通過せずに、光を受信するようにオフセットされてもよい。例えば、各内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、図６に示されるように、光を異なる画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、および４００から受信するように構成されてもよく、光を内部結合光学要素７００、７１０、７２０の他のものから実質的に受信しないように、他の内部結合光学要素７００、７１０、７２０から分離されてもよい（例えば、側方に離間される）。
各導波管はまた、関連付けられた光分散要素を含み、例えば、光分散要素７３０は、導波管６７０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７４０は、導波管６８０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置され、光分散要素７５０は、導波管６９０の主要表面（例えば、上部主要表面）上に配置される。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられた導波管６７０、６８０、６９０の底部主要表面上に配置されてもよい。いくつかの他の実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、関連付けられた導波管６７０、６８０、６９０の上部および底部両方の主要表面上に配置されてもよい、または光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、異なる関連付けられた導波管６７０、６８０、６９０内の上部および底部主要表面の異なるもの上に配置されてもよい。
導波管６７０、６８０、６９０は、例えば、材料のガス、液体、および／または固体層によって離間および分離されてもよい。例えば、図示されるように、層７６０ａは、導波管６７０および６８０を分離してもよく、層７６０ｂは、導波管６８０および６９０を分離してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａおよび７６０ｂは、低屈折率材料（すなわち、導波管６７０、６８０、６９０の直近のものを形成する材料より低い屈折率を有する材料）から形成される。好ましくは、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料の屈折率は、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料の屈折率を０．０５またはそれを上回って、または０．１０またはそれを下回る。有利には、より低い屈折率層７６０ａ、７６０ｂは、導波管６７０、６８０、６９０を通して光の全内部反射（ＴＩＲ）（例えば、各導波管の上部および底部主要表面間のＴＩＲ）を促進する、クラッディング層として機能してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａ、７６０ｂは、空気から形成される。図示されないが、導波管の図示されるセット６６０の上部および底部は、直近クラッディング層を含んでもよいことを理解されたい。
好ましくは、製造および他の考慮点を容易にするために、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、類似または同一であって、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、類似または同一である。いくつかの実施形態では、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料は、１つ以上の導波管間で異なってもよい、および／または層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、依然として、前述の種々の屈折率関係を保持しながら、異なってもよい。
図９Ａを継続して参照すると、光線７７０、７８０、７９０が、導波管のセット６６０に入射する。光線７７０、７８０、７９０は、１つ以上の画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００（図６）によって導波管６７０、６８０、６９０の中に投入されてもよいことを理解されたい。
いくつかの実施形態では、光線７７０、７８０、７９０は、異なる色に対応し得る、異なる性質、例えば、異なる波長または異なる波長範囲を有する。内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、光が、ＴＩＲによって、導波管６７０、６８０、６９０のうちの個別の１つを通して伝搬するように、入射光を偏向させる。いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、７２０はそれぞれ、他の波長を下層導波管および関連付けられた内部結合光学要素に透過させながら、１つ以上の特定の光の波長を選択的に偏向させる。
例えば、内部結合光学要素７００は、それぞれ、異なる第２および第３の波長または波長範囲を有する、光線７８０および７９０を透過させながら、第１の波長または波長範囲を有する、光線７７０を選択的に偏向させるように構成されてもよい。透過された光線７８０は、第２の波長または波長範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素７１０に衝突し、それによって偏向される。光線７９０は、第３の波長または波長範囲の光を選択的に偏向させるように構成される、内部結合光学要素７２０によって偏向される。
図９Ａを継続して参照すると、偏向された光線７７０、７８０、７９０は、対応する導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬するように偏向される。すなわち、各導波管の内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光をその対応する導波管６７０、６８０、６９０の中に偏向させ、光を対応する導波管の中に内部結合する。光線７７０、７８０、７９０は、光をＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬させる角度で偏向される。光線７７０、７８０、７９０は、導波管の対応する光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突するまで、ＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬する。
ここで図９Ｂを参照すると、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図が、図示される。前述のように、内部結合された光線７７０、７８０、７９０は、それぞれ、内部結合光学要素７００、７１０、７２０によって偏向され、次いで、それぞれ、導波管６７０、６８０、６９０内でＴＩＲによって伝搬する。光線７７０、７８０、７９０は、次いで、それぞれ、光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突する。光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０に向かって伝搬するように、光線７７０、７８０、７９０を偏向させる。
いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、直交瞳エクスパンダ（ＯＰＥ）である。いくつかの実施形態では、ＯＰＥは、光を外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向または分散し、いくつかの実施形態では、また、外部結合光学要素に伝搬するにつれて、本光のビームまたはスポットサイズを増加させ得る。いくつかの実施形態では、光分散要素７３０、７４０、７５０は、省略されてもよく、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、光を直接外部結合光学要素８００、８１０、８２０に偏向させるように構成されてもよい。例えば、図９Ａを参照すると、光分散要素７３０、７４０、７５０は、それぞれ、外部結合光学要素８００、８１０、８２０と置換されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素８００、８１０、８２０は、光を視認者の眼２１０（図７）に指向させる、射出瞳（ＥＰ）または射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）である。ＯＰＥは、少なくとも１つの軸においてアイボックスの寸法を増加させるように構成されてもよく、ＥＰＥは、ＯＰＥの軸と交差する、例えば、直交する軸においてアイボックスを増加させてもよいことを理解されたい。例えば、各ＯＰＥは、光の残りの部分が導波管を辿って伝搬し続けることを可能にしながら、ＯＰＥに衝打する光の一部を同一導波管のＥＰＥに再指向するように構成されてもよい。ＯＰＥへの衝突に応じて、再び、残りの光の別の部分は、ＥＰＥに再指向され、その部分の残りの部分は、導波管等を辿ってさらに伝搬し続ける。同様に、ＥＰＥへの衝打に応じて、衝突光の一部は、導波管からユーザに向かって指向され、その光の残りの部分は、ＥＰに再び衝打するまで、導波管を通して伝搬し続け、その時点で、衝突する光の別の部分は、導波管から指向される等となる。その結果、内部結合された光の単一ビームは、その光の一部がＯＰＥまたはＥＰＥによって再指向される度に、「複製」され、それによって、図６に示されるように、クローン化された光のビーム野を形成し得る。いくつかの実施形態では、ＯＰＥおよび／またはＥＰＥは、光のビームのサイズを修正するように構成されてもよい。
故に、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管のセット６６０は、原色毎に、導波管６７０、６８０、６９０と、内部結合光学要素７００、７１０、７２０と、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、７４０、７５０と、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００、８１０、８２０とを含む。導波管６７０、６８０、６９０は、各１つの間に空隙／クラッディング層を伴ってスタックされてもよい。内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、（異なる波長の光を受信する異なる内部結合光学要素を用いて）入射光をその導波管の中に再指向または偏向させる。光は、次いで、個別の導波管６７０、６８０、６９０内にＴＩＲをもたらすであろう角度で伝搬する。示される実施例では、光線７７０（例えば、青色光）は、前述の様式において、第１の内部結合光学要素７００によって偏光され、次いで、導波管を辿ってバウンスし続け、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００と相互作用する。光線７８０および７９０（例えば、それぞれ、緑色および赤色光）は、導波管６７０を通して通過し、光線７８０は、内部結合光学要素７１０上に衝突し、それによって偏向される。光線７８０は、次いで、ＴＩＲを介して、導波管６８０を辿ってバウンスし、その光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７４０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８１０に進むであろう。最後に、光線７９０（例えば、赤色光）は、導波管６９０を通して通過し、導波管６９０の光内部結合光学要素７２０に衝突する。光内部結合光学要素７２０は、光線が、ＴＩＲによって、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７５０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８２０に伝搬するように、光線７９０を偏向させる。外部結合光学要素８２０は、次いで、最後に、光線７９０を視認者に外部結合し、視認者はまた、他の導波管６７０、６８０からの外部結合した光も受信する。
図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。図示されるように、導波管６７０、６８０、６９０は、各導波管の関連付けられた光分散要素７３０、７４０、７５０および関連付けられた外部結合光学要素８００、８１０、８２０とともに、垂直に整合されてもよい。しかしながら、本明細書に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、垂直に整合されない。むしろ、内部結合光学要素は、好ましくは、非重複する（例えば、上下図に見られるように、側方に離間される）。本明細書でさらに議論されるように、本非重複空間配列は、１対１ベースで異なるリソースから異なる導波管の中への光の投入を促進し、それによって、具体的光源が具体的導波管に一意に結合されることを可能にする。いくつかの実施形態では、非重複の空間的に分離される内部結合光学要素を含む、配列は、偏移瞳システムと称され得、これらの配列内の内部結合光学要素は、サブ瞳に対応し得る。
光投影システムのための照明システム
図１０は、いくつかの実施形態による、照明システム１０００を図式的に図示する。照明システム１０００は、照明モジュール１０２と、偏光ビームスプリッタ１０４（以降、「ＰＢＳ１０４」と称される）と、空間光変調器１０６（以降、「ＳＬＭ１０６」と称される）とを含む。
照明モジュール１０２は、光をＰＢＳ１０４に提供する。照明モジュール１０２は、下記の「照明モジュール」と題された節にさらに詳細に説明される。
ＰＢＳ１０４は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を照明モジュール１０２からＳＬＭ１０６に向かって指向し、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有するＳＬＭ１０６によって変調された光を視認者に向かって透過させるように構成される。光を視認者に向かって透過させるステップは、例えば、光を１つ以上の導波管（例えば、導波管スタック）に向かって透過させるステップを含んでもよい。付加的詳細は、例えば、下記の図３８に関して本明細書に開示される。第１の偏光状態および第２の偏光状態は、直交偏光状態であってもよい。ＳＬＭ１０６は、ｘ－軸と平行な水平軸に沿って、また、ｙ－軸と平行な垂直軸に沿って、かつ直交ｚ－軸に沿って（紙面の向こう側に向けて）延在することができる。照明モジュール１０２の光学軸は、ｘ－軸と平行に整合されることができ、照明モジュール１０２からの光は、照明モジュール１０２の光学軸に対して約６０度未満の半角を有する、円錐内で放出されることができる。いくつかの実施形態では、本範囲外の角度もまた、可能性として考えられる。
ＰＢＳ１０４は、コンパクト（例えば、軽量、小体積、および／または空間範囲）であるように構成されることができる。いくつかの実施形態では、ＰＢＳ１０４は、約５ｍｍ未満またはそれと等しい寸法（例えば、長さ、幅、高さ、半径、または任意のそれらの組み合わせ）を有するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、ＰＢＳ１０４は、約１０ｍｍ未満の寸法（例えば、長さ、幅、高さ、または半径任意のそれらの組み合わせ）を有するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、ＰＢＳ１０４は、約２．０ｍｍ～約６．０ｍｍ、約３．０ｍｍ～約５．０ｍｍ、約３．５ｍｍ～約４．５ｍｍ、またはこれらの範囲／サブ範囲内の任意の値またはこれらの値のいずれかを使用して形成される任意の範囲の寸法（例えば、長さ、幅、高さ、半径、または任意のそれらの組み合わせ）を有するように構成されることができる。
ＰＢＳ１０４は、光方向転換光学要素または導波管１１２と、偏光に敏感な反射体１１６と、屈折光学要素１１８とを含む。
導波管１１２は、光学的に透過性の材料（例えば、プラスチック、ガラス、アクリル等）を含んでもよい。導波管１１２は、ＳＬＭ１０６にわたって配置される、第１の表面１１３Ａと、第１の表面１１３Ａと反対の第２の表面１１３Ｂとを含み、第２の表面１１３Ｂは、偏光に敏感な反射体１１６と接触する。照明システム１０００が正面発光照明システムとして構成される、図１０に図示される実装では、導波管１１２は、第１の表面１１３ＡがＰＢＳ１０４の底部表面を形成するように、ＰＢＳ１０４の底部に配置されることができる。導波管１１２はさらに、光入力表面１１３Ｃを第１の表面１１３Ａと第２の表面１１３Ｂとの間に含む。光入力表面１１３Ｃは、照明モジュール１０２からの光を受光するように構成される。
導波管１１２はさらに、光入力表面１１３Ｃと反対の側上に配置される、端部反射体１１４を含む。端部反射体１１４は、導波管１１２の中に光入力表面１１３Ｃを通して結合される光を反射させるように構成される。導波管１１２の中に光入力表面１１３Ｃを通して結合される光の一部は、例えば、第１の表面１１３Ａまたは第２の表面１１３Ｂ等の任意の他の表面から反射されずに、直接、端部反射体１１４に伝搬する。本光は、端部反射体１１４によって、第２の表面１１３Ｂに向かって反射される。導波管１１２の中に光入力表面１１３Ｃを通して結合される光の一部は、端部反射体１１４によって第２の表面１１３Ｂに向かって反射されることに先立って、全内部反射（ＴＩＲ）のプロセスによって、第１の表面１１３Ａから反射する。
端部反射体１１４は、例えば、反射された光が、偏光に敏感な反射体１１６によって、ＳＬＭ１０６の上部表面の法線と略平行（例えば、ｙ－軸と平行）方向に沿って再指向されるように、照明モジュール１０２から入射する光を反射させるように構成される。例えば、端部反射体１１４および偏光に敏感な反射体１１６は、ＳＬＭ１０６の表面に対する法線に対して約±１０度の円錐内において、照明モジュール１０２からの光（例えば、光の大部分）をＳＬＭ１０６に向かって再指向するように構成されることができる。端部反射体１１４は、反射材料（例えば、金属または誘電体）でコーティングされた導波管１１２の一部を形成する、プラスチックまたはガラス材料を含むことができる。端部反射体１１４は、多層干渉コーティング等の１つ以上の誘電性層を含んでもよい。端部反射体１１４は、光入力表面１１３Ｃと反対の導波管１１２の側に接着または成型されることができる。
端部反射体１１４は、湾曲ミラー（例えば、球状または放物線ミラー）であることができる。故に、端部反射体１１４は、屈折力を有してもよく、集光点を有してもよい。例えば、端部反射体１１４は、傾斜されてもよく、および／または端部反射体１１４の曲率は、反射された光が、例えば、図２９Ａおよび２９Ｂに描写されるように、例えば、光源１０２から離れた領域１３４４内の焦点（集光点）または仮想焦点に向かって収束するように変動されてもよい。光は、光源１０２より第１の表面（例えば、第１の表面１１３Ａ）および空間光変調器１０６から遠い場所に向かって収束する。そのような実施形態では、方向転換特徴（例えば、方向転換特徴１３１４）が、屈折力を提供し、端部反射体１１４から反射された光を空間光変調器１０６に向かって再指向するように構成されてもよい。方向転換特徴は、図２９Ｂに描写されるように正の屈折力または図２９Ａに描写されるように負の屈折力を有するように構成されることができる。照明モジュール１０２は、照明モジュール１０２からの光が、ＳＬＭ１０６の表面と平行（例えば、ｘ－軸と平行）方向に沿って反射される、または端部反射体１１４から反射された光が、実質的にコリメートされ、および／または偏光に敏感な反射体１１６から反射され、ＳＬＭ１０６上に指向される光が、実質的にコリメートされるように、端部反射体１１４の集光点に配置されることができる。そのような実施形態では、端部反射体１１４から反射された光（例えば、光の大部分）は、ＳＬＭ１０６の表面に対して実質的に法線（例えば、ｙ－軸と平行）に再指向される。
第１の表面１１３Ａは、平面であって、ｘ－軸と平行な軸に沿って延在し得る、ＳＬＭ１０６の表面と略平行であることができる。第２の表面１１３Ｂは、導波管１１２が楔形状となるように、第１の表面１１３Ａ、ｘ－軸と平行な水平軸、および／またはＳＬＭ１０６に対して傾けられるまたは傾きが付けられることができる。第２の表面１１３Ｂは、光入力表面１１３Ｃに向かって傾けられるまたは傾きが付けられることができる。第１の表面１１３Ａと平行な水平軸に対する第２の表面１１３Ｂの傾角（または楔角度）「α」は、約１５度～約４５度の範囲内の値を有することができる。いくつかの実施形態では、第１の表面１１３Ａに対する第２の表面１１３Ｂの傾角「α」は、約２０度～約３５度、約２４度～約３０度の範囲、またはこれらの範囲／これらの値のいずれかによって形成される任意の範囲内のサブ範囲内の任意の値内であることができる。他の値もまた、可能性として考えられる。
楔形状の導波管１１２の実装では、光入力表面１１３Ｃの近傍の第１の表面１１３Ａと第２の表面１１３Ｂとの間の距離（光入力表面１１３Ｃの高さとも称される）は、光入力表面１１３Ｃからより遠く離れたまたは端部反射体１１４の近傍の第１の表面１１３Ａと第２の表面１１３Ｂとの間の距離より小さくなり得る。種々の実施形態では、光入力表面１１３Ｃのエリアは、端部反射体１１４のエリア未満であることができる。いくつかの実装では、傾角「α」および光入力表面１１３Ｃの高さは、例えば、照明モジュール１０２から出力され光円錐内で放出される実質的に全ての光を受け取るように構成されることができる。例えば、照明モジュール１０２が、ＬＥＤを含む場合、ＬＥＤからの光は、ＬＥＤの光学軸（ｘ－軸と平行に整合されることができる）に対して約４１度の半角を有する光円錐内で放出される。そのような実施形態では、第２の表面１１３Ｂの傾角「α」は、ＬＥＤを含む、照明モジュール１０２から出力された実質的に全ての光が、導波管１１２の中に結合されるように、ｘ－軸と平行な水平軸に対して、または第１の表面１１３ＡまたはＳＬＭ１０６またはその正面に対して、約２０度～約３０度であることができる。第２の表面１１３Ｂの傾角「α」および／または光入力表面１１３Ｃの高さは、照明モジュール１０２があまり発散性ではない場合、低減されることができる。いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２が、例えば、図１９に図示されるように、光ファイバを介して、光入力表面１１３Ｃに結合される場合、第２の表面１１３Ｂの傾角「α」は、２０度未満であってもよい。
偏光に敏感な反射体１１６は、導波管１１２の第２の表面１１３Ｂにわたって配置される。偏光に敏感な反射体１１６は、端部反射体１１４から反射された光をＳＬＭ１０６に向かって再指向する。例えば、偏光に敏感な反射体１１６は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を再指向してもよく、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を通過または反射させてもよい。偏光に敏感な反射体１１６はさらに、ＳＬＭ１０６から反射された光を透過させる。例えば、偏光に敏感な反射体１１６は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を透過させてもよく、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を遮断または反射させてもよい。
種々の実施形態では、偏光に敏感な反射体１１６は、例えば、偏光選択的コーティング、１つ以上の薄膜コーティング、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドであってもよい。偏光に敏感な反射体１１６は、具体的偏光状態を有する光をＳＬＭ１０６に向かって再指向するように構成される。例えば、端部反射体１１４から反射された照明モジュール１０２からの第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光された状態）を有する光は、偏光に敏感な反射体１１６によって、ＳＬＭ１０６に向かって再指向されることができる。さらに、偏光に敏感な反射体１１６は、具体的偏光状態を有する光を接眼レンズ（図１０には図示せず）に向かって透過させるように構成される。例えば、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光は、透過される。ＳＬＭ１０６からの変調された光は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を含む。ＳＬＭ１０６からの変調された光は、偏光に敏感な反射体１１６によって透過される。屈折光学要素１１８は、導波管１１２にわたって配置される。屈折光学要素１１８は、誘電性材料等（ガラスおよび／またはプラスチック等）の透明材料を含む。屈折光学要素１１８は、導波管１１２によって導入される屈折光学効果を補償し得る。例えば、導波管１１２にわたって配置される任意の材料または要素がなければ、ＳＬＭ１０６から導波管１１２を通して伝搬する光は、傾角される、偏光に敏感な反射体１１６および／または導波管１１２の第２の表面１１３Ｂから出射することに応じて、屈折され得る。屈折光学要素１１８は、本屈折に対抗する、屈折率整合を提供してもよい。屈折光学要素１１８の上側表面はまた、導波管１１２の第１の表面１１３Ａと平行であってもよく、これは、導波管１１２および屈折光学要素１１８を通して通過する、ＳＬＭ１０６から反射された光の屈折をさらに低減させる。種々の実装では、導波管１１２の第２の表面１１３Ｂにおける屈折を低減させるために、透明材料を含む、屈折光学要素１１８は、導波管１１２と類似屈折率を有してもよい。一方または両方が、いくつかの実施例では、ガラスおよび／またはプラスチックを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、屈折光学要素１１８は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を透過させ、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を遮断するように構成されてもよい。このように、屈折光学要素１１８は、導波管１１２を通して非意図的に透過される、非変調光を除去することができる。
いくつかの実施形態では、照明システム１０００は、前置偏光器を照明モジュール１０２とＰＢＳ１０４との間に含む。照明モジュール１０２からＰＢＳ１０４に向かって進む光に関して、前置偏光器は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を透過させ、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を遮断または反射させる。いくつかの実施形態では、ＰＢＳ１０４は、ＰＢＳ１０４から照明モジュール１０２に向かって進む光に関して、前置偏光器が、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を透過させ、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を遮断または反射させるように設計されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明システム１０００は、クリーンアップ偏光器をＰＢＳ１０４と接眼レンズ（図１０には図示せず）との間に含む。クリーンアップ偏光器は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を透過させ、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を遮断する。このように、クリーンアップ偏光器は、接眼レンズ（図１０には図示せず）に向かって非意図的に透過される、非変調光を除去することができる。
ＰＢＳ１０４は、照明システム１０００からの、具体的には、ＰＢＳ１０４からの光が、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に内部結合され得るように、図６を参照して下記に議論される、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０およびその上の内部結合要素に対して配置されることができる。光は、ＳＬＭ１０６から反射された後、接眼レンズの１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の内部結合要素に指向されることができる。
ＳＬＭ１０６は、空間変調を画像を提供するための信号に及ぼす。オン状態では、ＳＬＭ１０６は、明るい状態（例えば、白色ピクセル）が示されるように、入力光を第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）から第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）に変調させる。第２の偏光状態は、９０°変調（例えば、偏移または回転）された第１の偏光状態であってもよい。オン状態では、第２の偏光状態を有する光は、偏光に敏感な反射体１１６によって透過され、接眼レンズ（図１０には図示せず）の下流に進む。オフ状態では、ＳＬＭ１０６は、入力光を第１の偏光状態から回転させない、したがって、暗い状態（例えば、黒色ピクセル）が、示される。オフ状態では、第１の偏光状態を有する光は、偏光に敏感な反射体１１６によって反射され、導波管１１２内で反射し、および／またはＳＬＭ１０６への入力光となる。中間状態では、ＳＬＭ１０６は、入力光を第１の偏光状態からある楕円偏光状態に変調させる。中間状態では、楕円偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光の一部は、偏光に敏感な反射体１１６によって透過され、楕円偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光の一部は、偏光に敏感な反射体１１６によって反射される。
図１１は、いくつかの実施形態による、図１０に図示される照明システムと関係する光線トレースを図示する。照明モジュール１０２は、放出される光１２４を、ＰＢＳ１０４、すなわち、導波管１１２の中に、光入力表面１１３Ｃを通して、出力および指向するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、放出される光１２４は、導波管１１２を通して伝搬し、直接、端部反射体１１４上に入射してもよい。いくつかの実施形態では、放出される光１２４は、ＴＩＲによって、第１の表面１１３Ａおよび／または可能性として第２の表面１１３Ｂによって反射されてもよく、反射された光１２６は、端部反射体１１４上に入射してもよい。端部反射体１１４上に入射する光は、反射および／またはコリメートされてもよい。反射され、コリメートされた光１２８は、第２の表面１１３Ｂ上に入射してもよい。第２の表面１１３Ｂは、光（例えば、第１の偏光状態における光）を選択的に反射させ、光をＳＬＭ１０６に向かって方向転換させるように構成されてもよい。方向転換された光１３０は、方向転換された光１３０を選択的に変調および反射させるように構成され得る、ＳＬＭ１０６に向かって伝搬してもよい。いくつかの実施形態では、例えば、図示されるように、ＳＬＭ１０６は、反射性ＬＣＤ ＳＬＭアレイ等の反射性空間光変調器アレイを含む。
ＳＬＭ１０６から反射された方向転換された光１３０は、ＰＢＳ１０４、導波管１１２、および／または屈折光学要素１１８を通して伝搬し、したがって、ＰＢＳ１０４を通して透過されてもよい。例えば、透過される光１３２は、方向転換された光１３０と異なる偏光状態にあってもよい。例えば、透過される光１３２は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光）にあってもよい。第１の偏光状態から第２の偏光状態への偏光状態の変換（例えば、回転）は、いくつかの方法において達成されてもよい。例えば、ＳＬＭ１０６は、ＳＬＭ内の個別のピクセルが光を変調させるための状態（例えば、「オン」状態）に設定されているかどうかに応じて、そこから反射された光の偏光状態を第１の偏光（例えば、ｓ－偏光）から第２の偏光（ｐ－偏光）に選択的に改変してもよい（例えば、回転させる）。他の構成もまた、可能性として考えられる。透過される光１３２は、光が偏光に敏感な反射体１１６および／または屈折光学要素１１８を通して透過されることを可能にするであろう、偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）であってもよい。
図１２Ａは、いくつかの実施形態による、図１０に図示される照明システム１０００の斜視図を図示し、図１２Ｂは、いくつかの実施形態による、図１２に図示される照明システム１０００の分解斜視図を図示する。図示されるように、照明システム１０００は、１つの照明モジュール１０２を含んでもよい。他の実施形態では、照明システム１０００は、１つを上回る照明モジュールを含んでもよい。１つを上回る照明モジュールを含む、照明システムの実施例は、図２４および２５に図示される。図２４および２５は、下記に詳細に説明される。
コーティング
図１３Ａ－１３Ｃは、いくつかの実施形態による、偏光に敏感な反射体（例えば、偏光に敏感な反射体１１６）を製造する方法を図示する。本方法の付加的および／または代替の特徴は、下記の図３１に関して開示され得る。本方法は、透過性材料の層７０２Ａ－７０２Ｌをスタックするステップを含む。透過性材料は、例えば、ガラス、プラスチック、または他の光学的に透過性の材料であってもよい。層７０２Ａ－７０２Ｌのスタック内の異なる層、例えば、各層（例えば、層７０２Ａ－７０２Ｌのうちの任意の１つ）は、例えば、複数の薄膜等の偏光選択的コーティングでコーティングおよび／またはパターン化されることができる。パターン化された層は、偏光選択的コーティングを含むセクションと、偏光選択的コーティングを欠いているセクションとを含むことができる。層７０２Ａ－７０２Ｌの異なる層、例えば、各層７０２Ａ－７０２Ｌは、隣接する層に接合および／または接着されてもよい。例えば、スタックの１つ以上の層７０２Ａ－７０２Ｌ間に、接着剤コーティングが、提供されてもよい。
透過性材料の層７０２Ａ－７０２Ｌのスタックは、図１３Ｂに図示される偏光に敏感な反射体７１６を取得するようにスライスされることができる。スライスは、層７０２Ａ－７０２Ｌのスタックの１つ以上の層を横断してもよい。いくつかの実施形態では、層７０２Ａ－７０２Ｌのスタックは、スタックの表面に対してある横方向角度でスライスされてもよい。横方向角度は、鋭角、例えば、層７０２Ａ－７０２Ｌの法線に対して５ｏ～６５ｏであってもよい。偏光に敏感な反射体７１６は、図１０の偏光に敏感な反射体１１６であってもよい。図１３Ｂに図示される実施形態では、偏光に敏感な反射体７１６は、透過性材料の層（例えば、層７０２Ａ－７０２Ｌ）のスライスされたスタックから作製される。
図１３Ｃに図示されるように、偏光に敏感な反射体７１６は、導波管１１２にわたって配置される、それに成型される、および／または取り付けられる。例えば、偏光に敏感な反射体７１６は、導波管１１２の第２の表面１１３Ｂにわたって配置される、それに成型される、および／または取り付けられる。反射光学要素１１８は、偏光に敏感な反射体７１６にわたって配置される、それに成型される、および／または取り付けられる。
図１３Ｄは、いくつかの実施形態による、図１３Ａ－１３Ｃに図示される方法を使用して製造される、偏光に敏感な反射体７１６を図示する。偏光に敏感な反射体７１６は、偏光選択的要素を有していない、または別様に、光をあまり反射させないように構成される（例えば、偏光選択的コーティングを殆ど有していない）、第３のセクション７４４によって、偏光選択的要素を有する第２のセクション７４６から離間される、偏光選択的要素を有する第１のセクション７４２を含む。複数のそのようなセクション７４２、７４４、７４６が、偏光に敏感な反射体７１６の表面のうちの１つ以上のものに沿って配置されてもよい。偏光に敏感な要素を有していない第３のセクション７４４上に入射する、端部反射体（例えば、端部反射体１１４）から反射された光は、例えば、第１のセクション７４２および第２のセクション７４６に類似するセクション等、偏光選択的要素を有するセクション上に入射するまで、偏光に敏感な反射体７１６のその部分を通して通過するであろう。そのような実装は、照明の均一性を空間光変調器（例えば、ＳＬＭ１０６）を横断して増加させる際に有利であり得る。示されるように、光７５４は、偏光に敏感な要素を含む層のセクションによって反射される一方、光７５６は、最初に、偏光に敏感な要素を含まない（または他の偏光に敏感な要素より光を反射させない、偏光に敏感な要素を有する）セクションを通して通過される。光７５６は、示されるように、偏光を反射させる偏光に敏感な要素を含む、異なる層のセクション上に入射し、それによって反射され得る。
図１３Ｄに図示されるように、各層は、偏光に敏感な反射体７１６の表面に対して鋭角に配置されてもよい。例えば、各層の表面（例えば、２つの層間の界面）は、偏光に敏感な反射体７１６の表面と横方向角度を形成してもよい。偏光に敏感な反射体７１６の付加的および／または代替の特徴は、例えば、下記の図２８Ｄに関して開示される。照明システム（例えば、照明システム１０００）の形状因子と偏光に敏感な反射体７１６によって反射された光の強度の平衡をとるために、横方向角度は、５ｏ～６５ｏであってもよい。いくつかの実施形態では、横方向角度は、１０ｏ～３５ｏであってもよい。いくつかの実施形態では、例えば、図１３Ｄに図示されるように、横方向角度は、２１ｏである。
偏光に敏感な反射体７１６は、導波管１１２の第１の表面１１３Ａ等の照明システム（例えば、照明システム１０００）内の別の要素または表面に対してある傾斜角度で配置されてもよい。傾斜角度は、鋭角であってもよい。いくつかの実施形態では、傾斜角度は、５ｏ～８０ｏであってもよい。いくつかの実施形態では、角度は、角度は、１０ｏ～４５ｏであってもよい。いくつかの実施形態では、例えば、図１３Ｄに図示されるように、傾斜角度は、２４ｏであってもよい。いくつかの実施形態では、傾斜角度は、傾角（または楔角度）「α」と同一であってもよい。
照明システム（例えば、照明システム１０００）から出力された効率的光を増加または最大限にするため、または他の理由のために、光を特定の角度で空間光変調器（例えば、ＳＬＭ１０６）に向かって指向することが有利であり得る。この目的を達成するために、横方向角度と傾斜角度の和は、２５ｏ～６５ｏであってもよい。いくつかの実施形態では、例えば、図１３Ｄに図示されるように、角度の和は、第１の表面１１３Ａと平行な端部反射体１１４から反射された光に関して、４５ｏであってもよい。そのような実施形態では、端部反射体（例えば、端部反射体１１４）から反射された光（例えば、光の大部分）は、偏光に敏感な反射体７１６によって、空間光変調器（例えば、空間光変調器１０６）に対する法線に対してある角度で反射されるように構成されてもよい。
図１４Ａ－１４Ｂは、いくつかの実施形態による、コレステリック液晶等の液晶を含む、偏光コーティングを図示する。偏光コーティングは、いくつかの実施形態による、ＣＬＣ格子等のコレステリック液晶（ＣＬＣ）要素を含んでもよい。例えば、図１４Ａに示されるような種々の実装では、液晶要素８１６は、液晶を含む、１つ以上の液晶反射要素を含む。例えば、液晶要素８１６は、種々の実装では、コレステリック液晶を含む、１つ以上のコレステリック液晶反射要素を含む、コレステリック液晶要素を含んでもよい。液晶反射要素８１６は、例えば、コレステリック液晶の１つ以上の層等の液晶の１つ以上の層を含んでもよい。液晶層および液晶反射要素８１６は、偏光選択的であってもよく、１つの偏光状態を反射させ、別の偏光状態を透過させてもよい。加えて、液晶層および液晶反射要素８１６は、波長選択的であってもよく、ある波長を反射させ、他の波長を透過させてもよい。故に、そのような光学要素８１６は、特定の波長または波長範囲および特定の偏光状態に作用し得る。同様に、端部反射体（例えば、端部反射体１１４）から反射された特定の偏光および色（例えば、赤色、緑色、青色）を有する光は、コレステリック液晶反射要素８１６によって作用される、例えば、コレステリック液晶反射要素８１６によって反射され得る。しかしながら、その波長範囲内になく、かつその偏光状態ではない光は、コレステリック液晶反射要素を通して通過され得る。
図１４Ｂは、コレステリック液晶層８２４、８２６、８２８のスタックを含む、コレステリック液晶要素８１６を示す。スタック内の異なる層８２４、８２６、８２８は、特定の波長または波長の範囲のために構成される、コレステリック液晶格子を含んでもよい。例えば、第１のコレステリック液晶層８２４は、特定の偏光状態を有する第１の光色８３４（例えば、赤色光）を反射させるように構成されてもよい。第２のコレステリック液晶層８２６は、特定の偏光状態を有する第２の光色８３６（例えば、緑色）を反射させるように構成されてもよい。同様に、第３のコレステリック液晶層８２８は、特定の偏光状態を有する第３の光色８３８（例えば、青色）を反射させるように構成されてもよい。対応するコレステリック液晶層８２４、８２６、８２８が反射させるように構成されるものと異なる色の光は、例えば、その色の光を反射させるように構成される、層８２４、８２６、８２８に到達するまで、対応する層を通して通過し得る。異なる色に作用する、複数の層を使用することは、複数の波長が、方向転換され、ＳＬＭ１０６を照明することを可能にする。
図１５は、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタのコーティング場所を図示する。偏光に敏感な反射体１１６は、例えば、偏光コーティング６０２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、偏光コーティング６０２が、導波管１１２上にコーティングされてもよい。故に、偏光コーティング６０２は、導波管１１２と屈折光学要素１１８との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光コーティング６０２は、導波管１１２に隣接してもよい。いくつかの実施形態では、偏光コーティング６０２はまた、屈折光学要素１１８に隣接して配置されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光コーティング６０２は、端部反射体１１４とＳＬＭ１０６との間の光学経路内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光に敏感な反射体１１６は、偏光コーティング６０２を、例えば、偏光に敏感な反射体１１６内の層上に含んでもよい。偏光コーティング６０２は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光）を有する光を反射させ、直交偏光（例えば、ｐ－偏光）であり得る、第２の偏光状態の光を透過させるように構成されてもよい。
端部反射体１１４は、反射コーティング６０４を含んでもよい。反射コーティング６０４は、照明モジュール１０２（図１５には図示せず）と反対および／またはそれからより遠い表面上等、導波管１１２の表面上にコーティングされてもよい。反射コーティング６０４が形成／コーティングされる表面は、湾曲され、上記に議論される、湾曲端部反射体１１４を提供してもよい。故に、端部反射体１１４は、屈折力を有してもよく、いくつかの実施形態では、そこからの反射後、反射コーティング６０４上に入射する照明モジュール１０２からの光（例えば、本光の大部分）がコリメートされるように、照明モジュール１０２に対して配置されてもよい。反射コーティング６０４は、高反射（例えば、ミラー）コーティングであってもよく、種々の実装では、金属および／または誘電性材料を含んでもよく、いくつかの実装では、多層コーティングであってもよい。反射コーティング６０４は、いくつかの実装では、その上に入射する光（例えば、可視光）の９０％、９５％、または９９％を上回るものを反射させるように構成されてもよい。
ＰＢＳ１０４の１つ以上の表面は、入射光の反射を低減させるように構成される、反射防止コーティング６０６、６０７、６０８等の反射防止コーティングを含んでもよい。反射防止コーティング６０６は、導波管１１２の第１の表面１１３Ａ上に配置されてもよい。反射防止コーティング６０７はまた、光入力表面１１３Ｃ上に配置されてもよい。そのような反射防止コーティング６０７は、導波管の光入力表面１１３Ｃによる、照明モジュール１０２によって放出される光の反射に起因する、入力損失を低減させ得る。
反射防止コーティング６０８は、屈折光学要素１１８上、例えば、偏光に敏感な反射体１１６と反対、および／または導波管１１２の第１の表面１１３Ａと反対、および／または反射防止コーティング６０６と反対の表面上に配置されてもよい。反射防止コーティング６０８は、ＰＢＳ１０４からの変調された光の退出効率を増加させ、ＳＬＭ１０６上への逆反射を低減させ、したがって、ＰＢＳ１０４の動作の効率を増加させ得る。
反射防止コーティング６０６、６０７、６０８は、コーティングを伴わない反射と比較して、少なくとも５０％、７０％、９０％、またはそれを上回って（またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲）、反射の量を低減させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、反射防止コーティング６０６、６０７、６０８は、例えば、特定の設計波長に関して、コーティングされた表面からの反射を４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、０．０１％、またはそれ未満（またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲）まで低減させてもよい。いくつかの設計では、反射防止コーティング６０６、６０７、６０８は、多層コーティングを含み、少なくとも２つのコーティング層を含んでもよい。反射防止コーティングは、干渉コーティングを含んでもよい。反射防止コーティング６０６、６０７、６０８のうちの１つ以上のものは、広帯域反射防止コーティングであってもよい。
端部反射体１１４から反射された光は、最初に、偏光に敏感な反射体１１６に向かって伝搬し得る。上記に説明されるように、一部の光は、偏光に敏感な反射体１１６を通して透過され得る（例えば、光の偏光に応じて）。端部反射体１１４から偏光に敏感な反射体１１６を通して透過される光は、黒化コーティング６１５を有する、屈折光学要素１１８の表面６１４上に入射し得る。屈折光学要素１１８は、黒化コーティング６１５を含み、その上に入射する光の逆反射を低減させてもよい。例えば、黒化コーティング６１５は、導波管１１２の端部反射体１１４と反対の屈折光学要素１１８の表面６１４上にコーティングされてもよい。黒化コーティング６１５は、光入力表面１１３Ｃと同一平面にある表面６１４上に配置されてもよい。黒化コーティング６１５が配置される表面６１４は、第１の表面１１３Ａおよび／またはＳＬＭ１０６と垂直であってもよい。黒化コーティング６１５は、いくつかの実装では、屈折光学要素１１８の第２の表面１１３Ｂと垂直な表面６１４上に配置されてもよい。黒化コーティング６１５はまた、光の反射を防止するように構成されてもよい。例えば、黒化コーティング６１５は、黒色染料または顔料を含んでもよい。上記に議論されるように、黒化コーティング６１５は、端部反射体１１４からの光を受光するように配置されてもよい。故に、黒化コーティング６１５は、端部反射体１１４から反射された光を吸収するように構成されてもよい。
図１６は、いくつかの実施形態による、偏光ビームスプリッタ（例えば、ＰＢＳ１０４）の特徴を図示する。図示されるように、導波管１１２は、光入力表面１１３Ｃに対して傾角される第２の表面１１３Ｂを伴う、楔形状である。楔角度５０２は、第１の表面１１３Ａに対する第２の表面１１３Ｂの傾斜を説明する。楔は、多くの場合、三角形であるが、楔形状の導波管１１２は、光を導波管１１２の中に入力するために使用され得る、光入力表面１１３Ｃを作成するように断頭されてもよい。故に、本実施例では、２つの表面によって画定された平面の交点は、例えば、図１６に示されるように、ＰＢＳ１０４の外側に生じ得る。他の構成も、可能性として考えられる。いくつかの実施形態では、楔角度５０２は、鋭角である。例えば、楔角度５０２は、約５ｏ～５５ｏであってもよい。いくつかの実施形態では、楔角度５０２は、約８ｏ～３５ｏである。いくつかの実施形態では、楔角度５０２は、１８ｏであってもよい。上記に議論されるように、光入力表面１１３Ｃは、光を導波管１１２の中に導入するための入力表面または入力面５０４を提供してもよい。入力面５０４は、光入力表面１１３Ｃに沿って配置されてもよいが、他の場所に配置される入力面も、他の幾何学形状および構成において利用されてもよい。いくつかの実施形態では、入力面は、導波管１１２の第１の表面１１３Ａ等のＰＢＳ１０４の基部に向かって配置される。故に、入力面５０４は、透明表面を含むことができるが、上記に議論されるように、黒化コーティング６１５が、屈折光学要素１１８の１つ以上の近傍の表面上に含まれてもよい。いくつかの実施形態では、入力面５０４の高さは、ほぼ表面１１３Ｃの高さにあってもよい。いくつかの実施形態では、入力面５０４および／または光入力表面１１３Ｃは、端部反射体１１４（またはこれらの値のいずれかによって定義される任意の範囲内の任意の値）のサイズより小さい、例えば、１／２、１／３、１／４、１／５、１／６、１／８、１／１０、または１／２０未満である。端部反射体１１４は、屈折力５０６を有し、例えば、端部反射体１１４上に入射する入力面５０４を通して放出される光をコリメートしてもよい。
照明モジュール
図１７Ａ－１７Ｈは、いくつかの実施形態による、ＰＢＳ１０４に関連する照明モジュール１０２の例示的構成を図示する。例えば、図１７Ａ－１７Ｈは、光入力表面１１３Ｃに関連する照明モジュール１０２の種々の構成および／または配向および光入力表面１１３Ｃの構成および／または配向の変形例を図示する。照明モジュール１０２は、それを通して光が放出される照明モジュール１０２の出力表面と垂直であり得る、中心光学軸を有してもよい。光入力表面１１３Ｃはまた、法線を有してもよい。図１７Ａでは、照明モジュール１０２の光学軸は、光入力表面１１３Ｃの表面軸と平行である。照明モジュール１０２の出力面は、示されるように、光入力表面１１３Ｃに突き合わせ結合されてもよい。図１７Ａに示されるようないくつかの実施形態では、光入力表面１１３Ｃの表面軸（例えば、光学軸、中心軸等）は、導波管１１２の表面（例えば、第１の表面１１３Ａ）と平行である。いくつかの実施形態では、光入力表面１１３Ｃの表面軸（例えば、面法線）は、導波管１１２の表面（例えば、屈折光学要素１１８および／または出力エリアおよび／または第１の表面１１３Ａと反対の表面）と垂直である。いくつかの実施形態では、光入力表面１１３Ｃの表面軸は、導波管１１２の任意の表面と平行ではない。
図１７Ｂおよび１７Ｃは、照明モジュール１０２の表面軸が、光入力表面１１３Ｃの表面軸と平行または垂直のいずれでもない、実施例を図示する。照明モジュール１０２と光入力表面１１３Ｃとの間に形成される角度は、鋭角を画定し得る。図１７Ｂによって示されるように、光入力表面１１３Ｃは、偏光に敏感な反射体１１６と反対および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の表面および／またはＳＬＭ１０６に最も近い表面と鈍角を形成してもよい。図１７Ｃによって示されるように、光入力表面１１３Ｃは、偏光に敏感な反射体１１６と反対および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の表面および／またはＳＬＭ１０６に最も近い表面と鋭角を形成してもよい。いくつかの実施形態では、光入力表面１１３Ｃは、例えば、図１７Ａに図示されるように、偏光に敏感な反射体１１６と反対および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の表面および／またはＳＬＭ１０６に最も近い表面と直角を形成する。また、図１７Ｂおよび１７Ｃの両方では、光入力表面１１３Ｃは、照明モジュール１０２に対して傾斜される。同様に、照明モジュール１０２の表面軸は、光入力表面１１３Ｃに対して法線と平行ではなくてもよい。傾斜の結果、空気間隙が、光入力表面１１３Ｃと照明モジュール１０２との間に配置される。また、傾斜の結果、本空気間隙は、非対称である。
図１７Ｄは、偏向要素９５４を含む、ＰＢＳ１０４の構成を図示する。偏向要素９５４は、反射および／または回折要素を含んでもよい。例えば、偏向要素９５４は、ミラーおよび／または格子を含んでもよい。図示されるように、照明モジュール１０２は、光を偏光に敏感な反射体１１６と反対および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の表面および／またはＳＬＭ１０６に最も近い表面の中に投入する。いくつかの実施形態では、光は、屈折光学要素１１８と反対のおよび／またはＳＬＭ１０６に最も近いＰＢＳ１０４の表面の中に投入される。いくつかの実施形態では、光は、屈折光学要素１１８に近接するＰＢＳ１０４の表面の中に投入される。図１７Ｄに図示される実装では、導波管１１２は、屈折光学要素１１８より長いが、設計は、そのように限定される必要はない。偏向要素９５４は、導波管１１２の一部上、本実施例では、楔の最狭部分または楔の頂点における第１の表面１１３Ａと反対の傾斜された表面上に配置される。故に、偏向要素９５４は、傾斜され、偏向要素９５４が配置される傾斜された表面とともに、導波管１１２の第１の表面１１３Ａに対して鋭角を形成する。光は、偏向要素９５４を使用して、再指向されることができる。偏向要素９５４は、光を指向し、いくつかの構成では、湾曲され、および／または屈折力を有し得、光をコリメートし得る、端部反射体１１４に向かって伝搬させてもよい。偏向要素９５４は、干渉コーティングおよび／または金属化等の誘電性コーティングを含んでもよい。そのようなコーティングは、例えば、反射を提供し得る。
図１７Ｅおよび１７Ｆは、照明モジュール１０２の表面軸が、光入力表面１１３Ｃの表面軸と平行（例えば、光入力表面１１３Ｃの表面の法線と平行）である、構成の実施例を図示する。図１７Ｅは、光入力表面１１３Ｃが、偏光に敏感な反射体１１６と反対および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の表面および／またはＳＬＭ１０６に最も近い表面と鈍角を形成し得る方法を図示する。図１７Ｆは、光入力表面１１３Ｃが、偏光に敏感な反射体１１６と反対および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の表面および／またはＳＬＭ１０６に最も近い表面と鋭角を形成し得る方法を図示する。図１７Ｅおよび１７Ｆに図示される実装では、照明モジュール１０２は、光入力表面１１３Ｃに対して突き合わせられる（例えば、その間に間隙を伴わない）。照明モジュール１０２は、その結果、照明モジュール１０２の表面軸が導波管１１２の第１の表面１１３Ａに対して角度付けられるように傾斜され得る。
図１７Ｇは、偏向要素９５４を含む、ＰＢＳ１０４の構成を図示する。偏向要素９５４は、反射および／または回折要素を含んでもよい。例えば、偏向要素９５４は、ミラーおよび／または格子を含んでもよい。図示されるように、照明モジュール１０２は、光を屈折光学要素１１８に近接する導波管１１２の表面の中に投入する。光は、偏向要素９５４を使用して、例えば、端部反射体１１４に向かって再指向されることができる。図１７Ｇに図示される実装では、導波管１１２は、屈折光学要素１１８より長いが、設計は、そのように限定される必要はない。偏向要素９５４は、導波管１１２の一部上、本実施例では、楔の最狭部分または楔の頂点において傾斜された表面上に配置される。故に、偏向要素９５４は、傾斜され、偏向要素が配置される傾斜された表面とともに、導波管１１２の第１の表面１１３Ａに対して鈍角を形成する。偏向要素９５４は、光を指向し、湾曲され、および／または屈折力を有し得、光をコリメートし得る、端部反射体１１４に向かって伝搬させてもよい。偏向要素９５４は、干渉コーティングおよび／または金属化等の誘電性コーティングを含んでもよい。そのようなコーティングは、例えば、反射を提供し得る。
図１７Ｈは、導波管１１２の中に導入される光を再指向するように構成される入力方向転換特徴９５６を伴う、ＰＢＳ１０４を図示する。方向転換特徴９５６は、端部反射体１１４と反対の表面上に配置される。方向転換特徴９５６は、光入力表面１１３Ｃ上に配置されるように示される。照明モジュール１０２によって導波管１１２の中に投入される光は、方向転換特徴９５６を通して端部反射体１１４に向かって伝搬し、屈折および／または回折によって、再指向され、可能性として、屈曲される。方向転換特徴９５６は、潜在的に、マイクロプリズム構造および／またはナノプリズム構造（例えば、格子）を含んでもよい。いくつかの実装では、方向転換特徴９５６は、例えば、その上に入射する光を屈折させ、それを通して透過される光を屈曲させ、傾斜された傾き表面から出射する光を再指向する、傾斜された傾き表面を含んでもよい。いくつかの実施形態では、方向転換特徴９５６は、例えば、その上に入射する光を屈折させ、それを通して透過される光を屈曲させ、格子または回折特徴から出射する光を再指向する、格子または回折特徴を含んでもよい。方向転換特徴９５６の１つ以上の表面は、光入力表面１１３Ｃと交差し、可視光に対して光学的に透過性であって、透過性で動作し得る。
図１８Ａ－１８Ｍは、いくつかの実施形態による、照明モジュール（例えば、照明モジュール１０２）の例示的構成を図示する。図１８Ａは、光を色混合要素１００４の中に投入する、３つの光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、および１００２ｃを示す。色混合要素１００４が、ダイクロイックコンバイナまたはビームコンバイナ（下記参照）内に含まれてもよい。各光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、異なる色を放出してもよい。例えば、第１の光エミッタ１００２ａは、第１の色の光（例えば、赤色）を放出するように構成されてもよく、第２の光エミッタ１００２ｂは、第２の色の光（例えば、緑色）を放出するように構成されてもよく、および第３の光エミッタ１００２ｃは、第３の色の光（例えば、青色）を放出するように構成されてもよい。他の構成もまた、可能性として考えられる。種々の光ビームが、ビームコンバイナ内で進行し、重複し得る。光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃのうちの１つ以上のものは、１つ以上のＬＥＤを含んでもよい。例えば、各光エミッタは、正確に１つのＬＥＤであってもよいまたはそれを上回ってもよい。しかしながら、他の構成（例えば、レーザを使用する）が、使用されてもよい。ある場合には、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃのうちの１つ以上のものが、コヒーレント光を放出することが有利であり得る。例えば、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃのうちの１つ以上のものは、レーザダイオード等のレーザ要素を含んでもよい。
色混合要素１００４は、プリズム構造を含んでもよい。例えば、色混合要素１００４は、ｘ－立方体を含んでもよい。ｘ－立方体は、第１のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ａと、第２のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ｂとをプリズム構造内に含む。ダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ａ、１００６ｂのうちの１つ以上のものは、ある波長を有する光を反射させ、ある波長を有する光を透過させるように構成される、光学フィルムまたは他の構造を含んでもよい。第１のエミッタ１００２ａからの光は、第１のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ａによって反射され、第３のエミッタ１００２ｃからの光は、第２のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ｂによって反射される。第２のエミッタ１００２ｂからの光は、第１および第２のダイクロイックビームコンバイナの両方によって透過され得る。故に、第１、第２、および第３のエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、組み合わせられる。エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、図１８Ａに示されるように、色混合要素１００４に突き合わせ結合されてもよい。他の構成もまた、可能性として考えられる。照明モジュール１０２を含む、上記に議論される種々の図に示されるように、色混合要素１００４の出力表面は、端部反射体（例えば、端部反射体１１４）と反対の導波管の光入力表面（例えば、導波管１１２の光入力表面１１３Ｃ）に光学的に結合される。色混合要素１００４によって組み合わせられる、３つのエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、したがって、導波管１１２の中に投入され、端部反射体１１４に向かって伝搬する。
図１８Ｂは、光を第１の色混合要素１００４ａの中に投入する、第１の光エミッタ１００２ａと、光を第２の色混合要素１００４ｂの中に投入する、第２および第３の光エミッタ１００２ｂ、１００２ｃとを示す。第１の色混合要素１００４ａおよび／または第２の色混合要素１００４ｂは、ダイクロイックプリズム等のプリズムまたはプリズム構造を含んでもよい。第１の色混合要素１００４ａおよび／または第２の色混合要素１００４ｂは、ダイクロイックビームコンバイナ要素を含んでもよい。ダイクロイックビームコンバイナ要素は、ある波長を有する光を反射させ、ある波長を有する光を透過させる、フィルムまたは他の光学構造を含んでもよい。（可能性として、第１の色の）第１のエミッタ１００２ａからの光は、第１のダイクロイックビームコンバイナ要素によって反射され、（可能性として、第２の色の）第２のエミッタ１００２ｂからの光は、第２のダイクロイックビームコンバイナ要素によって反射される。（可能性として、第３の色の）第３のエミッタ１００２ｃからの光は、第１および第２のダイクロイックビームコンバイナの両方によって透過され得る。故に、第１、第２、および第３のエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、組み合わせられる。エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃのうちの１つ以上のものは、図１８Ｂに示されるように、１つ以上の色混合要素、例えば、色混合要素の入力表面に突き合わせ結合されてもよいが、他の構成も、可能性として考えられる。示されるように、第２の色混合要素１００４ｂの出力表面は、第１の色混合要素１００４ａの入力表面に光学的に結合される。第１の色混合要素１００４ａの出力表面は、端部反射体（例えば、端部反射体１１４）と反対の導波管の光入力表面（例えば、導波管１１２の光入力表面１１３Ｃ）に光学的に結合されてもよい。色混合要素１００４ａ、１００４ｂによって組み合わせられる、３つのエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、したがって、導波管１１２の中に投入され、端部反射体１１４に向かって伝搬する。いくつかの実施形態では、第１の色混合要素１００４ａおよび第２の色混合要素１００４ｂは、相互に隣接する。色混合要素１００４ａ、１００４ｂはそれぞれ、ダイクロイック反射体を含む、ダイクロイックビームコンバイナ、または可能性としてダイクロイックコーティングを備える、ミラーを含んでもよい。上記に議論されるように、色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、ある波長の光を反射させ（例えば、その波長に調整される）、および／または異なる波長の光を透過させるように構成されてもよい。例えば、第１の色混合要素１００４ａは、青色光に調整されてもよく（例えば、青色光を反射させるように構成される）、第２の色混合要素１００４ｂは、緑色光に調整されてもよい（例えば、緑色光を反射させるように構成される）。
図１８Ｃは、色混合要素１００４ａ、１００４ｂと、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃとを含む、図１８Ｂに示されるものに類似する照明モジュール１０２を示す。図１８Ｃは、光を第１の色混合要素１００４ａの中に投入する、第１の光エミッタ１００２ａと、光を第２の色混合要素１００４ｂの中に投入する、第２および第３の光エミッタ１００２ｂ、１００２ｃとを示す。光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、本明細書に説明される任意のタイプの光エミッタ（例えば、ＬＥＤ、レーザ、ＯＬＥＤ等）を含んでもよい。しかしながら、示されるように、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃのうちの１つ以上のものは、対応する色混合要素１００４ａ、１００４ｂから離間され得る。色混合要素１００４ａ、１００４ｂによって組み合わせられる、３つのエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、したがって、導波管１１２の中に投入され、端部反射体１１４に向かって伝搬する。図１８Ｃに示される照明モジュール１０２は、拡散器１００８を含んでもよい。いくつかの実施形態では、エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、拡散器１００８上に重複する、可能性として発散する光（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の占有面積を作成するように構成されてもよい。例えば、図示されるように、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃ、色混合要素１００４ａ、１００４ｂ、および拡散器１００８は、拡散器１００８が光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光を受光するように、同一光学経路に沿って配置されてもよい。拡散器１００８は、エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光を拡散させ得、空間エリアを横断して光のより均一強度を提供し得る。いくつかの実施形態では、例えば、拡散器１００８は、観察可能な強度ピークを含む、「ホットスポット」の尤度を低減させ得る。拡散器１００８はまた、例えば、照明モジュール１０２からの光を受光する、導波管１１２内の異なる光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃの光をともに混合することを補助し得る。いくつかの実施形態では、拡散器１００８はまた、その上に入射するビームを発散させ得る。拡散器１００８は、したがって、それと光学連通し得る、頭部搭載型ディスプレイシステムに有用な放出円錐を提供することができる。
図１８Ｄは、色混合要素１００４ａ、１００４ｂに入射する光のビームを成形するために含まれ得る、ビーム成形光学系（例えば、コリメート光学系）等の光学系を含む、図１８Ｃに類似する設計を示す。ビーム成形光学系は、例えば、レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃを含んでもよい。レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃのうちの１つ以上のものは、光を集束させるように構成されてもよい（例えば、正の屈折力を有する）。レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃは、光が色混合要素１００４ａ、１００４ｂの中により効率的に結合されるように、個別のエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光の発散を低減させるように構成されてもよい。レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃは、例えば、対応するエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光をコリメートするように構成される、コリメートレンズであってもよい。レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃは、例えば、それぞれ、色混合要素１００４ａ、１００４ｂおよび／またはダイクロイックビームコンバイナ内および／または拡散器において重複し得る、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃによって放出される光から、コリメートされたビームを形成し得る。いくつかの実施形態では、レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃは、負の屈折力を有してもよい。いくつかの実施形態では、レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃの屈折力および位置は、例えば、導波管１１２に入射する発散光円錐を作成するように構成されてもよい。レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃは、発散の量を制御し、好適な発散光の円錐を提供することを補助し得る。レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃはそれぞれ、対応する光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃと色混合要素（例えば、色混合要素１００４ａ、１００４ｂ）のうちの１つ以上のものとの間に配置されてもよい。いくつかの設計では、拡散器１００８は、図１８Ｃ－１８Ｄに示されるように、照明モジュール１０２内に含まれる。図示されるように、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃ、レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃ、色混合要素１００４ａ、１００４ｂ、および拡散器１００８は、拡散器１００８が光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光を受光するように、同一光学経路に沿って配置されてもよい。
図１８Ａ－１８Ｄは、整合されたプリズム立方体等の整合されたプリズムを含む、色混合要素１００４ａ、１００４ｂを含む、照明モジュールを示す。プリズムは、例えば、直角プリズムであってもよい。各プリズムは、２つの入力を受光することができ、１つの出力を有する。これらのプリズムは、可視光に実質的に透過性の材料を含んでもよく、プラスチックまたはガラスを含んでもよい。上記に議論されるように、これらのプリズムは、ある波長を反射させ、他の波長を透過させる、ダイクロイックフィルタ等の波長選択的フィルタを含む。
図１８Ｅ－１８Ｇは、色混合要素１００４ａ、１００４ｂに加え、方向転換ミラー１００４ｃを含む、照明モジュール１０２の例示的実施形態を図示する。示される実施例では、方向転換ミラー１００４ｃは、プリズムまたはその一部を含む。色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、上記に説明されるようなダイクロイックビームコンバイナプリズム等のプリズムを含んでもよい。方向転換ミラー１００４ｃは、光ビームを再指向するための傾角反射表面を有する。傾角反射表面は、例えば、プリズムの他側のうちの１つに対して約３０°～６０°傾角されてもよく、いくつかの実施形態では、約４５°傾角されてもよい。故に、方向転換ミラー１００４ｃは、例えば、４５°プリズムを含んでもよい。方向転換ミラー１００４ｃは、全内部反射によって光を方向転換させる、プリズムを含んでもよい。方向転換ミラー１００４ｃは、例えば、全内部反射を提供する、ガラスまたはプラスチック等の光学的に透過性の材料を含んでもよい。方向転換ミラー１００４ｃおよび色混合要素１００４ａ、１００４ｂ、図１８Ｅ－１８Ｇに示されるように、光学経路に沿って（例えば、同一光学軸に沿って）整合されてもよい。光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃはそれぞれ、対応する色混合要素に隣接して配置されてもよい。故に、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、個別の方向転換ミラー１００４ｃおよび色混合要素１００４ａ、１００４ｂの中に結合されてもよい。光は、それによって、組み合わせられ、共通光学経路に沿って指向される。図１８Ｆに示されるようないくつかの実施形態では、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、対応する色混合要素１００４ａ、１００４ｂから離間されてもよい。図１８Ｇに示されるように、レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃが、含まれてもよい。また、図１８Ｆおよび１８Ｇに図示されるように、照明モジュール１０２は、拡散器１００８を含んでもよい。レンズ、拡散器、および色混合要素１００４ａ、１００４ｂの種々の特徴および特性は、本明細書で議論される。故に、本明細書で議論される任意のそのような特性または特徴は、これらの構造に適用されることができる。
図１８Ｈ－１８Ｍは、それぞれ、図１８Ｂ－１８Ｇに説明されるものに類似する、照明モジュール１０２の例示的実施形態を図示するが、しかしながら、照明モジュール１０２は、テーパ状である。図１８Ｈ－１８Ｊは、例えば、ダイクロイックプリズム等の色混合要素１００４ａ、１００４ｂを含む、照明モジュール１０２を示し、１つのプリズムは、別のプリズムより大きい。同様に、各色混合要素１００４ａ、１００４ｂの一端は、同一色混合要素１００４ａ、１００４ｂの別の端部より大きい。色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、１つの色混合要素１００４ａの小端部が、他の色混合要素１００４ｂの大端部に隣接するまたは最も近くなるように、配列される。図１８Ｈ－１８Ｊに示されるもの等のいくつかの実装では、色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、別の端部より大きい一端を有する結果、１つ以上の傾角入力表面を有する。各色混合要素１００４ａ、１００４ｂの１つ以上の傾角入力表面は、照明モジュール１０２の同一側上に配置されてもよく、ともに、いくつかの実装では、平滑であり得る、より大きい傾き表面を作成してもよい。図１８Ｈ－１８Ｊに示されるように、傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂは、相互に同一平面にあってもよい。これらの傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂは、色混合要素１００４ａ、１００４ｂの入力表面に対応してもよい。入力表面１０１８ｃは、色混合要素１００４ｂの入力表面に対応してもよい。光エミッタ１００２ａ、１００２ｂは、これらの傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂに対して配置されてもよく、光エミッタ１００２ｃは、入力表面１０１８ｃに対して配置され、光を色混合要素１００４ａ、１００４ｂの中にこれらの傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂ、１０１８ｃを通して投入してもよい。照明モジュール１０２は、したがって、別の端部より大きい一端を伴う結果、テーパ状であり得る。傾き表面と反対の側は、傾いている必要はない。傾き表面１０１８ａ、１０１８ｂは、図１８Ｈ－１８Ｊに図示されるように、照明モジュール１０２と反対側上の１つ以上の表面と非平行であってもよい。
種々の実装では、色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、可能性として、エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光を共通光学経路に沿って指向する、ダイクロイックビームコンバイナを含む、傾斜された表面を含む。色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、本光学経路に沿って配列される。種々の実装では、傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂは、本光学経路に対して傾角される。
図１８Ｋ－１８Ｍは、図１８Ｅ－１８Ｇに示されるものに類似する構成における色混合要素１００４ａ、１００４ｂに加え、方向転換ミラー１００４ｃを含む、照明モジュール１０２の例示的実施形態を図示する。しかしながら、図１８Ｋ－１８Ｍに示される照明モジュール１０２は、図１８Ｈ－１８Ｊにおけるもののようにテーパ状である。故に、図１８Ｈ－１８Ｊに関する上記の議論は、図１８Ｋ－１８Ｍに示されるテーパ状照明モジュール１０２に適用される。
図１８Ｋ－１８Ｍは、例えば、ダイクロイックプリズム等の色混合要素１００４ａ、１００４ｂを含む、照明モジュール１０２を示し、１つのプリズムは、別のプリズムより大きい。同様に、各色混合要素１００４ａ、１００４ｂの一端は、同一色混合要素１００４ａ、１００４ｂの別の端部より大きい。色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、１つの色混合要素１００４ａの小端部が、他の色混合要素１００４ｂの大端部に隣接するまたは最も近くなるように配列される。方向転換ミラー１００４ｃはまた、他の色混合要素１００４ｂのより小さい端部に隣接してまたはより近くなるように配置される、光ビームを再指向するための傾角反射表面を有する、プリズムを含んでもよい。
図１８Ｋ－１８Ｍに示されるもの等のいくつかの実施形態では、色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、別の端部より大きい一端を有する結果、傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂを有する。各色混合要素１００４ａ、１００４ｂの傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂは、照明モジュール１０２の同一側上に配置されてもよく、ともに、いくつかの実施形態では、平滑であり得る、より大きい傾き表面を作成してもよい。エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、これらの傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂに対して配置され、光を色混合要素１００４ａ、１００４ｂの中にこれらの傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂを通して投入してもよい。照明モジュール１０２は、したがって、別の端部より大きい一端を伴う結果、テーパ状であり得る。傾き表面と反対の側は、傾いている必要はない。傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂは、図１８Ｋ－１８Ｍに図示されるように、照明モジュールと反対側上の１つ以上の表面と非平行であってもよい。
方向転換ミラー１００４ｃは、個別の光エミッタ１００２ｃからの光を受光し、光を近傍混合要素１００４ｂに反射させるように傾角される、表面１０１６を有してもよい。方向転換ミラー１００４ｃはまた、個別の光エミッタ１００２ｃに対して配置され、光をそこから受光する、傾角入力表面１０１８ｃを含んでもよい。上記に説明されるように、本光は、表面１０１６によって反射される。傾角入力表面１０１８ｃは、各色混合要素１００４ａ、１００４ｂの他の傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂとともに、照明モジュール１０２の同一側上に配置されてもよく、ともに、いくつかの実装では、平滑であり得る、より大きい傾き表面を作成してもよい。同様に、図１８Ｋ－１８Ｍに示されるように、入力表面１０１８ａ、１０１８ｂ、１０１８ｃはそれぞれ、相互に同一平面に配置されてもよい。
図１８Ｋ－１８Ｍに図示されるように、いくつかの実施形態では、色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、可能性として、エミッタ１００２ａ、１００２ｂからの光を共通光学経路に沿って指向する、ダイクロイックビームコンバイナを含む、傾斜された表面を含んでもよい。色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、本光学経路に沿って配列される。種々の実装では、傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂ、１０１８ｃは、本光学経路に対して傾角される。
照明モジュール１０２のテーパ状は、いくつかの実施形態では、エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光の発散に追従してもよい。例えば、傾角入力表面１０１８ａ、１０１８ｂ、１０１８ｃは、少なくとも、色混合要素１００４ａ、１００４ｂを通して伝搬する光ビームの発散角度と同じ大きさである、傾角を有してもよい。しかしながら、他のテーパ状の量および他の構成も、可能性として考えられる。
照明モジュール１０２、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃ、色混合要素１００４ａ、１００４ｂの他の特性、およびその配列は、図１８Ｂ－１８Ｍに関して上記で説明されるものに類似してもよい。例えば、色混合要素１００４ａ、１００４ｂは、ある波長の光を反射させ、他の波長の光を透過させる、ダイクロイックビームコンバイナを有する、ダイクロイックプリズム等のプリズムを含んでもよい。光エミッタ１００３ｃのうちの少なくとも１つは、個別の色混合要素１００４ｂに突き合わせ結合されてもよい。いくつかの実装では、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、ある間隙によって、色混合要素１００４ａ、１００４ｂから離間されることができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のレンズが、色混合要素１００４ａ、１００４ｂから離間され得る、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃ間に配置されてもよい。加えて、いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２は、拡散器１００８を含む。照明モジュール１０２、色混合要素１００４ａ、１００４ｂ、レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃ、拡散器１００８の特徴および特性は、上記に議論される。故に、本明細書で議論される任意のそのような特性または特徴は、これらの構造に適用されることができる。有利には、異なる色の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、色混合要素１００４ａ、１００４ｂ内でともに組み合わせられ、混合される。
１つ以上のダイクロイックビームコンバイナ要素を含む、別の構成は、図１８Ｎに示される。図１８Ｎ－１８Ｐは、異なる色の光源からの異なる色の光を組み合わせるおよび／または混合するように構成される、配列を図示する。図示されるように、照明デバイス１４００は、１つ以上の波長依存光再指向要素を含んでもよい。１つ以上の波長依存光再指向要素は、ダイクロイックコーティングまたは層を含んでもよい。いくつかの設計では、波長依存光再指向要素は、色組み合わまたは色混合要素１６６６（例えば、ｘ－立方体）を含む。
図１８Ｎは、３つの光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃを示す。各光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、異なる色（例えば、赤色、青色、緑色）に対応してもよい。光エミッタ１００２ａは、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、および１００２ｃからの異なる色の光を組み合わせ、光を端部反射体１１４に向かって再指向するように、照明モジュール１０２内に配置される、波長依存組み合わせ要素１００６ａ、１６６４ｂを含む、色混合要素１００４の中に光を投入してもよい。いくつかの実装では、組み合わせ要素１００６ａ、１６６４ｂを含む、色混合要素１００４は、導波管１１２と別個であって、それに対して配置されることができる。組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、ダイクロイックコーティングを含んでもよい。光は、端部反射体１１４と反対の導波管１１２の表面の中に投入されてもよい。光エミッタ１００２ａは、光を端部反射体１１４と反対の（例えば、そこから最も遠い）色混合要素１００４の表面の中に投入するように配置される。光エミッタ１００２ｂ、１００２ｃは、光を、ＳＬＭ（底部表面）（図示せず）に最も近い導波管１１２の表面と平行および／または隣接する、色混合要素１００４の表面の中に投入してもよい。示されるように、光エミッタ１００２ｂ、１００２ｃは、光を、屈折光学要素１１８と反対の（例えば、そこから最も遠い）色混合要素１００４の表面の中に投入してもよい。第１および第２のエミッタ１００２ａ、１００２ｂからの光が、組み合わせられ、同一経路に沿って第２の組み合わせ要素１００６ｂに伝搬するように、第１のエミッタ１００２ａからの光は、ダイクロイック組み合わせ要素１００６ａを通して透過される一方、第２のエミッタ１００２ｂからの光は、第１のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａから反射される。第２の組み合わせ要素１００６ｂでは、第３のエミッタ１００２ｃからの光は、第１および第２のエミッタ１００２ａ、１００２ｂから組み合わせられた光と組み合わせられる。
図示されるように、第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、例えば、屈折光学要素１１４と反対の底部導波管１１２の表面に対して傾斜される。光エミッタ１００２ａおよび第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、光学経路に沿って配置され、第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂもまた、例えば、その光学経路に対して傾斜される。第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、色混合要素１００４の底部表面（例えば、ＳＬＭ（図示せず）に最も近い）に対してある角度で傾斜される。本傾斜角度は、図１８Ｎに示される実装では、鋭角である。
図１８Ｏは、図１８Ｎと異なる構成における、３つの光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃを示す。各光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、異なる色（例えば、赤色、青色、緑色）に対応してもよい。第１の光エミッタ１００２ａは、光を、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、および１００２ｃからの光を端部反射体１１４に向かって再指向するように、導波管１１２内に配置される、波長依存組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂを含む、色混合要素１００４の中に投入してもよい。いくつかの実装では、組み合わせ要素１００６ａ、１６６４ｂを含む、色混合要素１００４は、導波管１１２と別個であって、それに対して配置されることができる。組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、ダイクロイックコーティングを含んでもよい。第１のエミッタ１００２ａからの光は、端部反射体１１４と反対の（例えば、そこから最も遠い）色混合要素１００４の表面の中に投入されてもよい。光エミッタ１００２ｂ、１００２ｃは、光を色混合要素１００４（例えば、そこから最も遠い）のＳＬＭと反対側上の色混合要素１００４の表面の中に投入してもよい。
第１のエミッタ１００２ａからの光は、第１の組み合わせ要素１００６ａ上に入射し、それを通して透過され、第１の組み合わせ要素１００６ａから反射され、第２の組み合わせ要素１００６ｂに伝搬された第２の光エミッタ１００２ｂからの光と組み合わせられてもよい。第１および第２の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂからの光は、第２の光組み合わせ要素１００６ｂを通して透過される。第３の光エミッタ１００２ｃからの光は、第２の光組み合わせ要素１００６ｂから反射され、第１および第２の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂからの光と組み合わせられる。３つのエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの組み合わせられた光は、端部反射体１１４と反対の導波管１１２の表面の中に投入されてもよい。
図示されるように、第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、例えば、端部反射体１１４と反対の導波管１１２の底部表面に対して傾斜される。光エミッタ１００２ａおよび第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、光学経路に沿って配置され、第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂもまた、例えば、その光学経路に対して傾斜される。第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素１００６ａ、１００６ｂは、色混合要素１００４の底部表面（例えば、ＳＬＭに最も近い）に対してある角度で傾斜される。本傾斜角度は、図１８Ｏに示される実装では、鈍角である。
図１８Ｐは、光を別の色混合要素１００４の中に投入する、３つの光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃを示す。色混合要素１００４は、ｘ－立方体を含んでもよい。ｘ－立方体は、第１および第２のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ａ、１００６ｂを含む。第１のエミッタ１００２ａからの光は、第１のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ａによって反射され、第２のエミッタ１００２ｂからの光は、第２のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ｂによって反射される。第３のエミッタからの光１００２ｃは、第１および第２のダイクロイックビームコンバイナ要素１００６ａ、１００６ｂの両方によって透過されてもよい。故に、第１、第２、および第３のエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、組み合わせられる。示されるように、色混合要素１００４の出力表面は、端部反射体１１４と反対の（例えば、そこから最も遠い）導波管１１２の入力表面に光学的に結合される。ｘ－立方体１００４によって組み合わせられる、３つのエミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光は、したがって、導波管１１２の中に投入され、端部反射体１１４に向かって伝搬する。種々の異なる構成を有する、照明モジュール１０２が、上記に開示される。これらの構成は、複数のダイクロイックビームコンバイナ要素を含んでもよい。種々の構成では、これらのダイクロイックビームコンバイナ要素は、ダイクロイックプリズム（例えば、ダイクロイック立方体プリズムまたは直角プリズム）等のプリズム内に含まれた。ダイクロイックビームコンバイナ要素は、異なるように採用されてもよい。立方体プリズム等のプリズムの代わりに、ビームスプリッタまたはビームコンバイナプレートが、使用されてもよい。そのようなプレートは、例えば、その上にダイクロイックビームコンバイナ要素が形成される、透明材料の基板（例えば、プレート、シート、層）を含んでもよい。そのようなダイクロイックビームコンバイナ要素は、例えば、ダイクロイックコーティングを含んでもよい。上記に説明されるように、ダイクロイックビームコンバイナ要素は、ある波長の光を反射させ、他の波長の光を透過させてもよい。図１８Ｑ－１８Ｖは、ダイクロイック（例えば、立方体または直角プリズム）プリズムを利用する、図１８Ｂ－１８Ｍに描写される照明モジュールに類似するビームコンバイナプレートを利用する、照明モジュールを示す。いくつかの実装に図示されるように、レンズ１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃ（例えば、コリメートレンズ）が、含まれる。いくつかの実装は、拡散器１００８を含む。レーザ（例えば、レーザダイオード）等の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃが、含まれてもよい。故に、ダイクロイック（立方体または直角プリズム）プリズムを備える、照明モジュール１０２に関して、上記および本明細書のいずれかに議論される特性、構造、および／または特徴は、ビームコンバイナプレートを備える、照明モジュールに適用されることができる。本明細書のいずれかに説明されるもの等のさらに他の変形例も、可能性として考えられる。
図１９に図示されるように、照明システム１８００は、いくつかの実施形態によると、送達システム１８０２を照明モジュール１０２とＰＢＳ１０４との間に含むことができる。送達システム１８０２は、例えば、光ファイバ送達システムであってもよい。照明モジュール１０２は、レーザモジュール等のコヒーレント光エミッタを含んでもよい。レーザモジュールは、１つ以上のレーザを含んでもよく、異なる色のレーザを含んでもよい。異なるレーザは、例えば、赤色、緑色、および青色等の１つ以上の色のレーザを含んでもよい。レーザモジュールはさらに、１つ以上の結合器を含み、１つを上回るレーザからのビームを組み合わせてもよい。そのような結合器は、１つ以上のビームスプリッタまたはコンバイナ、ダイクロイックビームスプリッタまたはコンバイナ、および／または光ファイバ結合器を含み、異なる色源（例えば、異なる色のレーザ）のような異なる源からの光を組み合わせてもよい。光ファイバ送達システム１８０２は、マルチモード光ファイバを含んでもよい。いくつかの設計では、光ファイバは、異なるレーザからの光の混合を助長するための十分に大コアを有する。光ファイバはまた、偏光維持ファイバを含んでもよい。
送達システム１８０２は、２つ以上のファイバを含んでもよい。例えば、異なるファイバは、異なる色の光源等の異なる光源に光学的に結合され、異なる色の可視光（例えば、赤色、緑色、青色）を投入してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、複数の色光源等の複数の光エミッタが、単一ファイバの中に組み合わせられる。照明モジュール１０２は、異なる色のレーザ等の複数のレーザを含んでもよい。照明モジュール１０２（例えば、異なる色のレーザ）の出力は、マルチモード光ファイバに光学的に結合されることができる。照明モジュール１０２からの異なる色の光は、ファイバ内で混合されてもよい。色の混合は、マルチモードレーザを含む実施形態等では、照明モジュール１０２の内側および／または送達システム１８０２内で生じてもよい。
レーザ光エミッタを含む、照明モジュール１０２は、ＳＬＭ１０６によって変調され得る、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）の光等の偏光を出力してもよい。故に、送達システム１８０２は、偏光維持ファイバ（ＰＭＦ）を含んでもよい。偏光維持ファイバは、照明モジュール１０２が好適な偏光をＰＢＳ１０４に効率的に送達し得るように、光の偏光状態を維持し得る。
送達システム１８０２は、光を導波管１１２の中に投入するように配置される。送達システム１８０は、光入力表面１１３Ｃに突き合わせ結合される。いくつかの実施形態では、送達システム１８０２は、光を出力エリア１８０４と反対および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の中に投入する。
光ファイバを含む送達システム１８０２の可撓性およびある距離にわたる結合能力は、１つ以上のレーザモジュールを偏光ビームスプリッタ１０４から遠隔距離に含む、照明モジュール１０２の使用を促進し得る。例えば、照明モジュール１０２（例えば、レーザモジュール）は、ＰＢＳ１０４が位置し得る、ユーザの頭部上またはその近傍に搭載されない、ユニット上に配設されてもよい。照明モジュール１０２は、ユーザによって頭部以外の場所上に装着可能なプラットフォーム上に搭載されてもよい。プラットフォームは、例えば、ベルト上またはウェアラブルパック内に搭載可能であってもよい。１つ以上のレーザモジュールを頭部搭載型装置と異なる別個のウェアラブル内に提供することは、ユーザの頭部の近傍の熱放出を低減させ、頭部によって装着されることになる関連付けられた頭部搭載型システムの重量を低減させ、および／または関連付けられた頭部搭載型システムの形態におけるさらなる柔軟性を提供することができる。
上記に議論されるように、照明モジュール１０２は、レーザ等の１つ以上のコヒーレント光エミッタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２は、１つ以上のファイバレーザを含む。レーザは、他の光エミッタと比較して、比較的に高光学出力を提供することができる。コヒーレント光エミッタはまた、狭スペクトル帯域を有する。狭帯域コヒーレント光エミッタは、例えば、波長約２ｎｍ～４５ｎｍの狭範囲にわたって出力してもよい。いくつかの実施形態では、狭い帯域コヒーレント光エミッタの波長の範囲は、約１０ｎｍ～４０ｎｍである。いくつかの実施形態では、狭帯域コヒーレント光エミッタの波長の範囲は、約２０ｎｍ～３０ｎｍである。コヒーレント光エミッタは、複数のそのようなレーザ源（例えば、赤色、緑色、および青色光のためのレーザ源）を含んでもよい。狭帯域コヒーレント光エミッタは、増加された色飽和を有することができ、これは、カラーディスプレイに有用であり得る。コヒーレント光エミッタの増加された飽和は、潜在的に、異なる高飽和色光エミッタを使用して生産され得る、利用可能な色域のサイズを拡張させ得る。
いくつかの実施形態では、ファイバを使用することは、より小さい光学系を可能にすることができる。大ＬＥＤと比較して小出力エリアを有する、光ファイバは、低減された結合損失を伴って、導波管１１２のより小さい入力面の中に結合することを可能にし得る。導波管１１２は、したがって、潜在的に、より小さく作製され得る。加えて、いくつかの設計では、ファイバの開口数（ＮＡ）は、ＰＢＳ１０４の内部結合効率を増加させるように構成される。例えば、ファイバのＮＡは、ＬＥＤより狭い円錐角度を提供する。ファイバは、したがって、潜在的に、光をより小さい導波管１１２の中に効率的に内部結合するために使用され得る。ファイバレーザは、ＬＥＤにわたってより狭い円錐角度を提供し得る。加えて、より狭い円錐角度は、光が端部反射体１１４によってコリメートされた後、光のより小さいビーム径を可能にし得る。これは、１つ以上の内部結合光学要素７００、７１０、７２０（例えば、図９Ａ参照）等、導波管１１２が光学的に結合される、１つ以上の他の光学要素との相互運用性を改良することができる。いくつかの設計では、光は、前置偏光器の必要性なく、導波管１１２において内部結合される前に、偏光されることができる。いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２が、偏光を出力し、送達システム１８０２が、偏光維持ファイバ（ＰＭＦ）を含む。これらの実施形態では、前置偏光器は、導波管１１２の中に内部結合されることに先立って、ファイバによって出力された光を偏光させるために必要ではなくなり得る。
しかしながら、照明モジュール１０２は、レーザに限定される必要はない。ＬＥＤもまた、採用されてもよい。１つ以上のスーパールミネセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）が、ある設計では、使用されてもよい。レーザ源の色と同様に、ＬＥＤまたは他の光エミッタからの異なる色の光は、混合されることができる。マルチモード光ファイバが、採用されてもよい。
照明システム１８００は、コヒーレント光を使用して、透過モードに構成されてもよい。透過モードでは、照明モジュール１０２は、送達システム１８０２を介して、光を導波管１１２の中に投入する。送達システム１８０２は、１つ以上のファイバを含んでもよい。いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２は、光を出力エリア１８０６に近接する導波管１１２の表面の中に投入する。光が、端部反射体１１４および偏光に敏感な反射体１１６から反射された後、少なくとも一部の光は、ＳＬＭ１０６に向かって反射される。光は、ＳＬＭ１０６を通して出力エリア１８０６に透過してもよい。ＳＬＭ１０６は、出力エリア１８０６に近接する照明システム１８００の側上に配置されてもよい。いくつかの実装では、照明モジュール１０２は、レーザ等の１つ以上のコヒーレント光源を含み、コヒーレント光を出力してもよい。他の実装では、照明モジュール１０２は、ＬＥＤ（例えば、スーパールミネセントダイオード、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））等の１つ以上のインコヒーレント光源を含み、インコヒーレント光を出力してもよい。
照明システム１８００は、インコヒーレント光を使用して、反射モードで動作するように構成されてもよい。反射モードでは、照明モジュール１０２は、光を端部反射体１１４と反対の導波管１１２の表面の中に投入する。いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２は、光を出力エリア１８０６および／または屈折光学要素１１８と反対の導波管１１２の表面の中に投入する。照明モジュール１０２からの光は、したがって、端部反射体１１４から、次いで、偏光に敏感な反射体１１６から反射し得る。ＳＬＭ１０６は、導波管１１２の基部または底部における第１の表面１１３Ａに近接する照明システム１８００の側上に配置されてもよい。その結果、少なくとも一部の光は、ＳＬＭ１０６上に入射する。ＳＬＭ１０６は、反射された光を変調させる、反射性ＳＬＭであってもよい。そのような反射された光は、ＰＢＳ１０４、例えば、導波管１１２および屈折光学要素１１８を通して伝搬し、出力エリア１８０４に到達し得る。照明モジュール１０２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）（例えば、スーパールミネセントダイオード、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））等の１つ以上のインコヒーレント光エミッタを含んでもよい。他の実装では、照明モジュール１０２は、レーザおよび出力コヒーレント光等の１つ以上のコヒーレント光源を備える。
図２０Ａおよび２０Ｂに図示されるように、照明モジュール１０２は、１つ以上の光エミッタからの光を受光し、１つ以上の光エミッタによって受光された光を混合するように構成される、光パイプ積分器１０３０を含んでもよい。光エミッタは、１つ以上の異なる色の光エミッタを含んでもよい。光エミッタのサイズおよび／または数は、異なる色に関して異なり得る。
光エミッタのサイズおよび／または数は、例えば、光エミッタの光学効率および／またはホワイトバランスまたは可能性として考えられる他の要因に依存し得る。比較的に低効率を有する色エミッタに関する低減された効率に対抗するために、その特定の色のエミッタの数および／またはサイズは、増加されることができる。同様に、比較的により効率性を有する色エミッタを補償するために、その特定の色のエミッタの数および／またはサイズは、減少されることができる。同様に、その特定の色のエミッタの数および／またはサイズは、増加（または減少）され、その色の全体的出力への寄与を増加（または減少）させ、例えば、所望のホワイトバランスを取得することができる。
種々の実装では、異なる色に関するエミッタの異なる数および／またはサイズを有することは、異なるサイズを有する異なる色のエミッタのための領域またはエリアをもたらし得る。図２０Ａ－２０Ｂは、例えば、異なるサイズおよび／または数の異なる色の光源によって生産された１つ以上の異なる色領域を伴う、光パイプを示す。
図２０Ａは、３つの異なる色に関するエミッタの放出領域またはアクティブエリアに対応する、３つのそのような領域、すなわち、第１の色源放出エリア１０３２、第２の色源放出エリア１０３４、および第３の色源放出エリア１０３６を有する、例示的光パイプ積分器１０３０を示す。本実施例では、第１の色源放出エリア１０３２は、第２の色源放出エリア１０３４および第３の色放出源エリア１０３６より小さく、第２の色源放出エリア１０３４は、第３の色源放出エリア１０３６より小さい。第１の色源放出エリア１０３２、第２の色源放出エリア１０３４、および第３の色源放出エリア１０３６は、それぞれ、第１、第２、および第３の色の光に対応してもよい。エリアの差異は、特定の色に関するエミッタの低減された効率に対抗するために使用されてもよく、および／または色成分の所望の分布を提供し、例えば、所望のホワイトバランスを生産するために使用されてもよい。第３の色源放出エリア１０３６は、第１の色または第２の色より多数の第３の色のエミッタが使用され得るため、第１の色源放出エリア１０３２および第２の色源放出エリア１０３４より大きくてもよい。代替として、または加えて、第３の色の光を出力するエミッタまたは複数のエミッタは、第１または第２の色の光を出力するエミッタまたは複数のエミッタより大きくてもよい。同様に、第２の色源放出エリア１０３４は、第１の色より多数の第２の色のエミッタが使用され得るため、第１の色源放出エリア１０３２より大きくてもよい。代替として、または加えて、第２の色の光を出力するエミッタまたは複数のエミッタは、第１の色の光を出力するエミッタまたは複数のエミッタより大きくてもよい。
他の構成も、可能性として考えられる。例えば、１つの色のエミッタのサイズが、別の色のエミッタのサイズより大きい場合でも、エミッタの数は、他の色とは対照的に、１つの色に関するより大きい放出エリアを生産するために十分に多くてもよい。同様に、１つの色のエミッタの数が、別の色のエミッタの数より少ない場合でも、エミッタのサイズは、他の色とは対照的に、１つの色に関するより大きい放出エリアを生産するために十分に大きくてもよい。いくつかの実施形態では、複数のエミッタが、特定の色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６のために使用される。代替として、単一エミッタが、特定の色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６のために使用されてもよい。色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６の形状および配列もまた、異なる実施形態に関して変動し得る。いくつかの実施形態では、色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６は、光放出を生産または透過させない、他の非色セクション１０４２、１０４４によって離間されてもよい。非色セクション１０４２、１０４４の形状および配列もまた、異なる実施形態に関して変動し得る。また、本実施例では、３つの色に対応する３つの色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６が、示されるが、色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６の数および／または色は、変動し得る。同様に、本実施例では、２つの非色セクション１０４２、１０４４が、示されるが、非色セクション１０４２、１０４４の数は、変動し得る。色もまた、変動し得る。一実施例では、赤色、緑色、および青色等の３つの色が、使用される。色は、異なり得る。加えて、どの源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６が、どの色に対応するかもまた、変動し得る。さらに他の変形例も、可能性として考えられる。
いくつかの実装では、３つの色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６はそれぞれ、光パイプ積分器１０３０の同一表面上に配置されてもよい。他の構成もまた、可能性として考えられる。光パイプ１０４０は、光を光学軸に沿って受光してもよい。光学軸は、光パイプ１０４０の長さと整合されてもよい。いくつかの実施形態では、光パイプ１０４０は、直角プリズム形状を含む。他の形状もまた、可能性として考えられる。
光パイプ積分器１０３０のサイズおよび形状、したがって、寸法は、異なる設計に関して異なり得る。光パイプ積分器１０３０の高さは、例えば、０．２０ｍｍ～２．５ｃｍであってもよい。いくつかの実施形態では、高さは、例えば、０．３０ｍｍ～５．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、高さは、０．５０ｍｍ～２．０ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態では、高さは、０．７０ｍｍである。光パイプ積分器１０３０の幅は、例えば、０．３０ｍｍ～３．０ｃｍであってもよい。いくつかの実施形態では、幅は、０．５０ｍｍ～７．０ｍｍである。いくつかの実施形態では、幅は、０．８５ｍｍ～３．０ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態では、幅は、１．２０ｍｍである。光パイプ積分器１０３０の長さは、例えば、１．０ｍｍ～５．０ｃｍであってもよい。いくつかの実施形態では、長さは、２．０ｍｍ～１．５ｃｍである。いくつかの実施形態では、長さは、３．０ｍｍ～９．０ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態では、長さは、４．５０ｍｍである。これらの値のいずれかによって形成される他の範囲もまた、可能性として考えられる。これらの範囲外の値もまた、可能性として考えられる。
種々の色放出エリア１０３２、１０３４、１０３６はそれぞれ、平行（例えば、垂直）非色セクション１０４２、１０４４によって分離されてもよい。例えば、図２０Ａに示されるように、第１の色源放出エリア１０３２および第２の色源放出エリア１０３４は、第１の非色セクション１０４２によって分離されてもよく、第２の色源放出エリア１０３４および第３の色源放出エリア１０３６は、第２の非色セクション１０４４によって分離されてもよい。第１の色源放出エリア１０３２と第２の色源放出エリア１０３４との間の距離は、例えば、０．０１ｍｍ～０．５０ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態では、距離は、０．１１ｍｍである。第２の色源放出エリア１０３４と第３の色源放出エリア１０３６との間の距離は、０．０１ｍｍ～０．５０ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態では、距離は、０．１１ｍｍである。これらの値のいずれかによって形成される他の範囲もまた、可能性として考えられる。これらの範囲外の値もまた、可能性として考えられる。
第１の色源放出エリア１０３２は、光パイプ積分器１０３０の第１の表面の縁に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の色源放出エリア１０３２は、図２０Ａに示されるように、光パイプ積分器１０３０の第１の表面の全寸法（例えば、高さ）に及ぶ。第１の色源放出エリア１０３２は、例えば、０．２ｍｍ～１．２ｍｍの長さを有してもよい。いくつかの実施形態では、長さは、０．７０ｍｍである。いくつかの実施形態では、長さは、０．５９ｍｍである。第１の色源放出エリア１０３２は、例えば、０．０１ｍｍ～０．５０ｍｍの幅を有してもよい。いくつかの実施形態では、幅は、０．１２ｍｍである。いくつかの実施形態では、幅は、０．１４ｍｍである。これらの値のいずれかによって形成される他の範囲もまた、可能性として考えられる。これらの範囲外の値もまた、可能性として考えられる。
いくつかの設計では、第２の色源放出エリア１０３４は、第１の色源放出エリア１０３２と第３の色源放出エリア１０３６との間に配置されてもよい。第２の色源放出エリア１０３４は、図２０Ａに示されるように、光パイプ積分器１０３０の第１の表面の全寸法（例えば、高さ）に及んでもよい。第２の色源放出エリア１０３４は、０．２ｍｍ～１．２ｍｍの長さを有してもよい。いくつかの実施形態では、長さは、０．７０ｍｍである。いくつかの実施形態では、長さは、０．５９ｍｍである。第２の色源放出エリア１０３４は、０．０１ｍｍ～０．９０ｍｍの幅を有してもよい。いくつかの実施形態では、幅は、０．３７ｍｍである。いくつかの実施形態では、幅は、０．４５ｍｍである。これらの値のいずれかによって形成される他の範囲もまた、可能性として考えられる。これらの範囲外の値もまた、可能性として考えられる。
第３の色源放出エリア１０３６は、光パイプ積分器１０３０の第１の表面の縁に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第３の色源放出エリア１０３６は、図２０Ａに示されるように、光パイプ積分器１０３０の第１の表面の全寸法（例えば、高さ）に及ぶ。第３の色源放出エリア１０３６は、０．２ｍｍ～１．２ｍｍの長さを有してもよい。いくつかの実施形態では、長さは、０．７０ｍｍである。第３の色源放出エリア１０３６は、０．０１ｍｍ～１．５０ｍｍの幅を有してもよい。いくつかの実施形態では、幅は、０．４９ｍｍである。いくつかの実施形態では、幅は、０．５０ｍｍである。これらの値のいずれかによって形成される他の範囲もまた、可能性として考えられる。これらの範囲外の値もまた、可能性として考えられる。
上記に述べられるように、色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６の数、サイズ、形状、配向、分離の距離、および他の属性は、異なる設計に関して異なり得、１つ以上の要因に基づいて決定されてもよい。例えば、これらの属性は、光源（例えば、ＬＥＤ）の効率および／または光パイプ積分器１０３０のホワイトバランスに基づいてもよい。光源のレイアウトは、異なり得る。色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６のうちの１つ以上のものの形状は、長方形であってもよいが、他の形状も、可能性として考えられる。
光パイプ積分器１０３０は、いくつかの形態のうちの１つをとってもよい。例えば、光パイプ１０４０は、いくつかの実施形態では、中空であってもよい。そのような実施形態では、光パイプ１０４０の内壁は、反射性であってもよい（例えば、ミラーコーティングを含む）。いくつかの実施形態では、そのような反射コーティングは、光が光パイプ積分器１０３０の光学軸に沿って伝搬するにつれて、改良された光の混合を助長し得る。いくつかの実施形態では、光パイプ１０４０は、光学的に透過性の材料（例えば、プラスチック、ガラス、樹脂）等の中実材料を含んでもよい。光は、光パイプ積分器１０３０を通して伝搬し、全内部反射（ＴＩＲ）によって側壁から反射するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、それを通して光が伝搬する、光パイプ積分器１０３０内の光学的に透過性の材料は、拡散性である。拡散材料は、光パイプ積分器１０３０内を伝搬する光を散乱させ（例えば、光を光パイプ積分器１０３０の長さに沿って順方向に散乱させる）、それによって、異なる色の光を混合するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、光パイプ１０４０は、小粒子等の散乱特徴を含み、光の拡散を助長してもよい。例えば、光パイプ１０４０は、拡散粒子でドープされた体積光積分器であってもよい。
図２０Ｂは、いくつかの実施形態による、色源放出エリア１０３２、１０３４の代替配列を使用した例示的光パイプ積分器１０３０を示す。図２０Ｂに示されるように、１つを上回る色源放出エリア１０３２、１０３４、１０３６が、光パイプ積分器１０３０の第１の表面の縁に沿って配置されてもよい。第１の色源放出エリア１０３２および第２の色源放出エリア１０３４は、統合された非色セクション１０４６の一部によって、相互から分離されてもよい。第１の色源放出エリア１０３２および／または第２の色源放出エリア１０３４の一方または両方は、統合された非色セクション１０４６によって、第３の色源エリア１０３６から分離されてもよい。いくつかの実施形態では、統合された非色セクション１０４６は、大文字Ｔのように成形されるが、他の形状も、可能性として考えられる。第２の色源放出エリア１０３４および第１の色源放出エリア１０３２は、第１の軸に沿って相互に対して配置されてもよい。第３の色源放出エリア１０３６は、第２の色源放出エリア１０３４および／または第１の色源放出エリア１０３２の一方または両方に対して第１の軸と異なる第２の軸に沿って配置されてもよい。いくつかの設計では、第１の軸は、図２０Ｂに示されるように、第２の軸と垂直であってもよい。しかしながら、上記に議論されるように、広範囲の異なる形状、サイズ、配列、および構成も、可能性として考えられる。
図２０Ｃ－Ｄは、照明モジュール１０２内で使用され得る、色エミッタの実施形態の付加的側面を示す。照明モジュール１０２は、１つ以上の色エミッタ（例えば、レーザダイオードまたは発光ダイオード）を使用して、色の光を生産してもよく、ある実装では、白色光源１１１０および色変調器が、採用されてもよい。白色光源１１１０は、例えば、１つ以上の白色発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでもよい。色変調器は、関連付けられた色フィルタを伴う異なるピクセルを有する、空間光変調器（ＳＬＭ）１１２２を含んでもよい。ＳＬＭ１１２２は、例えば、状態間で切り替えられ得る、１つ以上のピクセルを含む、液晶セルを含んでもよい。ピクセルは、例えば、色ピクセルを通して通過する光が、色フィルタを通して通過するように、色フィルタを含む、または色フィルタに対して配置されることができる。例えば、１つ以上のピクセルは、第１の色（例えば、赤色）のそれと関連付けられた１つ以上の色フィルタを有してもよく、１つ以上のピクセルは、第２の色（例えば、緑色）のそれと関連付けられた１つ以上の色フィルタを有してもよく、１つ以上のピクセルは、第３の色（例えば、青色）のそれと関連付けられた１つ以上の色フィルタを有してもよい。ピクセルの状態は、例えば、電気信号を印加することによって、改変されることができる。例えば、ＳＬＭ１１２２を通して通過する、光の偏光状態は、ピクセルの状態に応じて、回転される場合とそうではない場合がある。第１および第２の偏光器１１１６、１１１８が、ＳＬＭ１１２２の両側上に含まれてもよい。偏光器１１１６、１１１８は、交差してもよい。故に、第１の偏光器１１１６は、光を、例えば、第１の線形偏光に偏光させ得、第２の偏光器１１１８は、第１の偏光の光を遮断し得る。ＳＬＭ１１２２の液晶セルは、ピクセルの状態に応じて、光の偏光を回転させるように切り替えられ得る、ピクセルを通して通過する光の偏光を回転させてもよい。ピクセルと関連付けられた色フィルタは、ある色の光を通過させるように構成されてもよい。故に、どのピクセルが光を透過させるように設定され、どのピクセルが光を遮断させるように設定されるかに応じて、照明モジュール１０２によって出力された異なる色の光の量が、制御され得る。
ピクセルおよび色フィルタのサイズ、形状、および配列は、異なる色に対応する異なる領域を生産するために変動してもよい。図２０Ｄは、異なる色に対応する異なる領域１１１２の２つの例示的配列を示す。図２０Ｄにおける実施例は、３つの色（例えば、赤色、緑色、および青色）のうちの１つを有する、領域を示す。しかしながら、色の数は、異なり得る。同様に、領域の数、サイズ、および形状も、異なる設計に関して異なり得る。
故に、色変調器は、異なる領域をアクティブ化するまたはアクティブ化せず、所望の色および／または色の組み合わせを生産するように制御されてもよい。加えて、色変調器は、ピクセルによって出力された光の量を変動させ、該ピクセルに関する２つのみを上回るレベルの明度を提供するように制御されてもよい。例えば、単に、そのピクセルをオンまたはオフにするかどうかを制御する代わりに、ピクセルに関する付加的中間レベルが、選択され（例えば、偏光を異なる量だけ回転させることによって）、それによって、そのピクセルから出力され得る２つを上回る異なる量の光出力を可能にしてもよい。いくつかの実装では、色ピクセルは、時間的に順次アドレス指定されることができる。例えば、第１の色に対応するピクセルは、第１の時間周期にアドレス指定されることができ、第２の色に対応するピクセルは、第２の時間周期にアドレス指定されることができ、以下同様に続く。異なる色が、異なる時間に生産され、例えば、照明モジュール１０２からの光で照明され、異なる色画像を異なる時間に生産する、別のＳＬＭ１０６と協調され得る、時系列様式で色出力を変動させることができる。
所与の色と関連付けられたピクセルのサイズおよび／または数は、図２０Ａおよび２０Ｂに関して上記に説明されるように、所望のカラーバランス（例えば、ホワイトバランス）を提供し、および／または異なる色と関連付けられた異なる効率に対処するように選択されることができる。故に、アクティブ化される、異なる色ピクセルと関連付けられたエリア（および関連付けられた明度のレベル）が、照明モジュール１０２から出力された特定の色の光の量を制御するために使用されてもよい。同様に、図２０Ａおよび２０Ｂに関する議論はまた、図２１Ａ－２１Ｃに関して議論される照明モジュール１０２の種々の構成に適用する。例えば、図２０Ａおよび／または２０Ｂに関して示されるような白色光源１１１０および色変調器を含む、照明モジュール１０２は、光パイプ積分器１０３０と併用されることができる。
図２１Ａ－２１Ｃは、いくつかの実施形態による、照明モジュール１０２の光パイプ積分器１０３０の光積分器１０５４構成と直列のダイクロイックコンバイナ１０５２を図示する。ダイクロイックコンバイナ１０５２は、代替として、ダイクロイック光コンバイナ１０５２とも称され得る。図２１Ａは、ダイクロイックコンバイナ１０５２のための第１の領域と、光積分器１０５４のための第２の領域とを有する、統合された構造を示す。いくつかの実施形態では、ダイクロイックコンバイナ１０５２は、光積分器１０５４に隣接して配置されてもよい。示される実施例では、光パイプ積分器１０３０は、第１の端部におけるダイクロイックコンバイナ１０５２のための第１の領域と、第２の端部における光積分器１０５４のための第２の領域とを伴って、線形かつ伸長である。本伸長の統合された構造は、ロッドを備えてもよい。本伸長の統合された構造は、平面外側表面を有してもよく、ある実装では、直角プリズムの形状を有してもよい。光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃは、これらの外側表面のうちの１つ以上のものに対して突き合わせ結合され、光を光パイプ積分器１０３０の中に結合してもよい。いくつかの実施形態では、ダイクロイックコンバイナ１０５２は、光積分器１０５４とシームレスに形成される、またはそれと統合されてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、第１および第２の領域の一方または両方は、それを通して光が伝搬し得る、内側反射側壁によって画定された中空部分を含む。上記に説明されるように、内側反射側壁は、反射コーティングでコーティングされてもよい。いくつかの実施形態では、第１および第２の領域の一方または両方は、それを通して光が全内部反射を介して側壁から伝搬し得る、中実な光学的に透過性の材料（例えば、プラスチックまたはガラス）を含む。いくつかの設計では、そのような中実および中空部分の組み合わせが、含まれてもよい。ダイクロイックコンバイナ１０５２は、光積分器１０５４に取り付けられてもよいが、いくつかの実施形態では、それらは、一体型（例えば、モノリシック）要素として製造される。いくつかの実施形態では、第１の領域および／または第２の領域は、異なる部分を組み合わせる、または取り付けることによって、加工される。
図２１Ｂは、光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃおよびダイクロイックコンバイナ１０５０のダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４を伴う、図２１Ａの実施形態の実施例を示す。ダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４は、反射光学要素であってもよい。ダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４は、光学的に透過性および／または光学的に反射性であってもよい。例えば、ダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４はそれぞれ、光をその波長または波長の範囲から反射させ、他の波長の光を透過させるように構成されるように、特定の波長または波長の範囲に調整されてもよい。例えば、ダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４は、ダイクロイックコーティングを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４は、エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃからの光を共通光学経路に沿って指向する、傾斜された表面を含む。ダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４を含む、色混合要素が、本光学経路に沿って配列される。いくつかの実施形態では、傾角入力表面は、本光学経路に対して傾角される。故に、ダイクロイック組み合わせ要素１０２２、１０２４のうちの１つ以上のものは、本光学経路に対して、および／または光パイプ積分器１０３０の表面に対して、角度θで配置され得る。角度θは、例えば、２０ｏ～４５ｏであってもよい。いくつかの設計では、角度は、３０ｏである。選択された角度θは、光混合の効率および／または強度を増加または最適化させ得る。
図２１Ｃは、ダイクロイックコンバイナ１０５２のダイクロイック組み合わせ要素１０２２および光積分器１０５４を伴う、図２１Ａの統合された構造の例示的実施形態を示す。ダイクロイック組み合わせ要素１０２２は、第１および第２の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂに対して配置され、それぞれ、第１および第２の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂからの異なる色の光を受光し、反射させる。ダイクロイック組み合わせ要素１０２２は、ある波長の光（例えば、赤色光）のみを透過させ、他の波長の光（例えば、青色および緑色）を反射させるように構成されてもよい。例えば、ダイクロイック組み合わせ要素１０２２は、第３の光エミッタ１００２ｃによって放出される光を透過させ、第１および第２のエミッタ１００２ａ、１００２ｂからの光を反射させるように構成されてもよい。ダイクロイック組み合わせ要素１０２２は、ダイクロイック組み合わせ要素１０２２が単色エミッタからの光を反射させる設計と比較して、２つのエミッタ１００２ａ、１００２ｂからの反射に適応するために、より傾斜されてもよい（示される角度θは、低減される）。なお、そのような構成は、含まれるダイクロイック組み合わせ要素１０２２、かつ可能性として、組み立てられることになるコンポーネントの数が、低減されるため、加工がより単純であり得る。
採用されるダイクロイック組み合わせ要素１０２２の数を低減させる本技法を使用することによって、複数の異なる色のエミッタからの光を受光する、反射させる、および／または透過させるための１つのダイクロイック組み合わせ要素１０２２が、本明細書で議論される他の設計概念のいずれかに適用されてもよい。故に、２つのダイクロイックビームコンバイナを使用する代わりに、単一ダイクロイックビームコンバイナが、複数の異なる色のエミッタからの光を受光する、反射させる、および／または透過させるために使用されてもよい。本単一ダイクロイックビームコンバイナは、ダイクロイックビームコンバイナを通して透過される第３の異なる色を有する、第３の色エミッタからの光を受光することができる。２つのダイクロイックビーム組み合わせ要素またはダイクロイックビームコンバイナを単一ダイクロイックビーム組み合わせ要素またはダイクロイックビームコンバイナの中にまとめることは、本明細書に説明される異なる設計アプローチのために利用されてもよく、製造の簡略化を提供し得る。同様に、本明細書に議論される任意の特性または特徴は、本明細書のいずれかに議論される構造および概念にも適用されることができる。同様に、本明細書のいずれかに議論される任意の特性、特徴、または概念も、本明細書に説明される他の構造、特徴、または概念に適用されることができる。
光積分器１０５４は、図２１Ｃに示されるように、粒子または他の散乱特徴等の拡散特徴を含む、中実の光学的に透過性の材料（例えば、プラスチックまたはガラス）を含み、光の色をより効果的に混合させてもよい。故に、光積分器１０５４は、光が光パイプ積分器１０３０の光学軸に沿って伝搬するにつれて、光を拡散的に散乱させるように構成されてもよい。例えば、光パイプ積分器１０３０は、半透明材料および／または光を散乱させるように構成されるマイクロ粒子を含む材料等の拡散材料を含んでもよい。光を拡散および／または散乱させる他のアプローチもまた、採用されてもよい。例えば、光積分器１０５４の壁は、光を散乱するように、テクスチャ加工されてもよい。また、光パイプ積分器１０３０が中空である設計では、そこから光が反射する、内側側壁は、拡散反射を増加させるように、テクスチャ加工またはコーティングされてもよい。内側側壁は、例えば、白色に着色されてもよい。光パイプ積分器１０３０内の光の混合（例えば、色混合）は、それによって、増加される。
統合された構造内であるかどうかにかかわらず、光パイプ積分器１０３０を追加すること、および／または拡散特徴を、例えば、可能性として、混合を増加させ得る、光学的に透過性の材料に追加することは、本明細書に説明される異なる設計アプローチのために利用されてもよい。同様に、本明細書に議論される任意の特性または特徴は、本明細書のいずれかに議論される構造および概念に適用されることができる。同様に、本明細書のいずれかに議論される任意の特性、特徴、または概念も、本明細書に説明される他の構造、特徴、または概念に適用されることができる。
第１の側に進入し、第２の（例えば、反対）側から退出するために構成される、反射照明モジュールを、光が進入と退出との間で第１および第２の反対側から反射するように変位される場所に含むことが有利であり得る。そのような構成は、色混合を増加させ得る。図２２Ａ－２２Ｃは、いくつかの実施形態による、反射照明モジュール１０６０を図示する。図２２Ａは、反射照明モジュール１０６０の側面図を示す。図２２Ｂは、図２２Ａの反射照明モジュール１０６０の等角図を示す。反射照明モジュール１０６０は、１つ以上の光源１０６４と、１つ以上の光源１０６４からの光を受光するための１つ以上の開口部と、端部および２つの端部間の側壁を有する、伸長照明モジュール本体１０６２と、出射開口１０６６とを含んでもよい。光源１０６４は、照明モジュール本体１０６２の側壁上の場所上に配置されてもよい。出射開口１０６６は、照明モジュール本体１０６２の側壁上の別の場所に配置されてもよい。光源１０６４および出射開口１０６６が位置付けられる、側壁上の場所は、図２２Ａおよび２２Ｂに図示されるように、照明モジュール本体１０６２の反対側上であってもよい。しかしながら、光源１０６４および出射開口１０６６が位置付けられる、側壁上の場所は、いくつかの実装では、照明モジュール本体１０６２の同一側上または側壁上の他の場所であってもよい。図２２Ａおよび２２Ｂに示されるようないくつかの実施形態では、光源１０６４および出射開口１０６６は、照明モジュール本体１０６２の反対端部に位置する。照明モジュール本体１０６２の形状は、長方形（例えば、直角プリズム）であってもよいが、他の形状も、可能性として考えられる。いくつかの実施形態では、照明モジュール本体１０６２は、伸長であって、端部間の距離は、反対側壁間の幅を上回る。いくつかの実施形態では、照明モジュール本体１０６２のアスペクト比（例えば、端部間の距離と反対側壁間の距離の比率）は、少なくとも、２、または３、または４、または５、またはこれらの値のいずれかの間の任意の範囲内の任意の値を上回る。他のアスペクト比もまた、可能性として考えられる。
照明モジュール本体１０６２は、中空であって、光が１つ以上の光源１０６４から出射開口１０６６まで伝搬し、１回以上の回数または２回以上の回数、側壁の内部部分から反射する、内部領域または空洞を含んでもよい。側壁の内部部分は、コーティングされ、反射率を増加させてもよい。側壁の内部部分は、反射率を増加させるために白色であることができる。反射率を増加させることは、潜在的に、開口１０６６を通した光出力の効率を改良し得る。複数の反射はまた、混合（例えば、色混合）を増加させることができる。いくつかの実装では、反射は、反射を拡散させ、混合をさらに増加させてもよい。故に、側壁の内部部分は、拡散反射および可能性として散乱を提供するように、コーティングおよび／またはテクスチャ加工されてもよい。
照明モジュール本体１０６２は、中実（中空とは対照的に）である、内部領域を有してもよく、いくつかの設計では、実質的に透明な材料（例えば、ガラスまたはプラスチック）を含んでもよい。例えば、照明モジュール本体１０６２は、透過性媒体（例えば、プラスチック、ガラス、アクリル等）を含んでもよい。そのような照明モジュール本体１０６２は、体積光積分器と称され得る。光は、１つ以上の光源１０６４から出射開口１０６６までの内部領域内を伝搬し、１回以上の回数または２回以上の回数、側壁の内部部分から反射してもよい。そのような反射は、全内部反射の結果であってもよい。しかしながら、代替として、または加えて、照明モジュール本体１０６２の１つ以上の表面が、反射またはミラーコーティングでコーティングされてもよい。例えば、照明モジュール本体１０６２の表面は、白色および／または反射またはミラーコーティングでコーティングされ、反射を助長してもよい。上記に議論されるように、反射率を増加させることは、出射開口１０６６を通した光出力の効率を改良し得る。
照明モジュール本体１０６２は、拡散材料（図２２Ｃにおける光パイプ積分器１０３０に関して説明されるもの等）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、拡散材料は、拡散粒子でドープされる、またはある他の拡散特徴および／または散乱特徴を含んでもよい。増加された拡散または散乱は、色混合等の混合を増加させることができる。
光源１０６４は、いくつかの実装では、１つ以上のＬＥＤを含んでもよいが、他のタイプの光源（例えば、レーザ）も、可能性として、使用されてもよい。例えば、光源１０６４それぞれは、別個の色（例えば、赤色、緑色、青色）の光を放出するように構成されてもよい。出射開口１０６６は、それを通して光が照明モジュール本体１０６２の内部から伝搬し得る、開口部を含む。偏光に敏感な要素が、例えば、出射開口１０６６の近位に含まれてもよい。本偏光に敏感な要素は、偏光選択的であってもよい。例えば、偏光選択的要素は、１つの偏光状態の光を反射させ、別の偏光状態の光を透過させてもよい。偏光に敏感な要素または偏光選択的要素は、例えば、ワイヤグリッド偏光器等の偏光器を含んでもよい。偏光に敏感な要素は、システムの効率をさらに改良するために、照明モジュール本体１０６２内で光を再利用するように構成されてもよい。例えば、特定の偏光状態の光出力が、所望される場合、偏光に敏感な要素は、そのような偏光を有する光を透過させ得るが、しかしながら、異なる偏光を有する光を反射させ得る。本反射された光は、照明モジュール本体１０６２に返され、その中に留保され、その中で反射し、可能性として、偏光を改変させ、光に敏感な要素を通して出射するであろう（光が適切な偏光を有するとき）。
反射照明モジュール１０６０は、偏光ビームスプリッタ（例えば、ＰＢＳ１０４）に隣接して配置されるように構成されてもよい。そのような偏光ビームスプリッタは、特定の偏光のために構成されてもよい（例えば、ＰＢＳ１０４は、特定の偏光の光をＳＬＭ１０６に方向転換させてもよい）。照明モジュール本体１０６２は、その偏光の光を出力するように構成されてもよい。例えば、偏光に敏感な要素は、ＰＢＳ１０４がＳＬＭ１０４に方向転換させるように構成される、その特定の偏光の光を透過させ、他の偏光を反射させてもよい。
図２２Ｃは、加えて、拡張部１０７２を含む、例示的反射照明モジュール１０６０を示す。拡張部１０７２は、光の出力を指向し、および／または混合（例えば、色混合）を増加させる際に有利であり得る。拡張部１０７２は、反射照明モジュール１０６０（例えば、開口１０６６に沿って）とＰＢＳ１０４（図示せず）との間に配置されてもよい。拡張部１０７２は、反射照明モジュール１０６０に隣接して（例えば、出射開口１０６６に沿って）配置されてもよい。拡張部１０７２は、本明細書のいずれかに説明される光積分器に類似する性質、特徴、および／または特性を有してもよい。故に、拡張部１０７２は、中空または中実（例えば、プラスチック、ガラス、アクリル等）であってもよい。拡張部１０７２の内部または外部は、可能性として、効率を増加させる、反射（例えば、白色、ミラー）コーティングでコーティングされてもよい。拡張部１０７２は、直角プリズムであってもよい。拡張部は、いくつかの実装では、伸長であって、幅または高さより長い長さを有してもよい。他の形状も、可能性として考えられる。拡張部１０７２は、偏光ビームスプリッタ（例えば、上記に説明される偏光ビームスプリッタ１０４）に隣接して配置されるように構成されてもよい。
上記に説明される種々の実装は、１つ以上の別個の色光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃ内に含まれる。異なる色の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃが、ある設計のために有用であり得るが、白色ＬＥＤ等の白色光エミッタが、異なる色照明を提供するように構成されることができる。図２３Ａ－２３Ｅに図示されるように、白色光源は、切替可能な色フィルタと結合され、例えば、色光源を提供することができる。そのような光源は、その色出力が変動および／または選択され得る、可変色光源を含んでもよい。特に、切替可能な色フィルタは、色光出力を制御するために変動され得る、電気入力を有する。そのような光源は、本明細書で議論される照明モジュール１０２内に含まれてもよい。
図２３Ａ－２３Ｅは、いくつかの実施形態による、切替可能な色フィルタとして、コレステリック液晶（ＣＬＣ）を図示する。図２３Ａは、ＬＥＤ（例えば、白色光ＬＥＤ）等の広帯域光源１０８２を示す。いくつかの実施形態では、使用される広帯域光源１０８２は、広帯域可視光を出力する。そのような光は、例えば、青色および赤色を含むように、十分にスペクトルを横断して及び得、種々の設計では、より広いスペクトル出力を有してもよい。いくつかの実施形態では、可視白色光を放出する、白色光源が、使用されてもよい。広帯域光源１０８２は、ある範囲にわたって持続的に延在する波長を出力し得る、または低減された、可能性として、無視可能でさえある強度のスペクトル領域によって、相互から分離され得る、複数のピークを波長内に含み得る。広帯域光源１０８２は、切替可能な色フィルタ１０８８が、光をそこから受光するように、広帯域光源１０８２によって出力された光の経路内にあるように、切替可能な色フィルタ１０８８に対して配置されてもよい。色フィルタ１０８８は、１つ以上の波長選択的フィルタ１０８８ａ、１０８８ｂ、１０８８ｃを含んでもよい。切替可能な色フィルタ１０８８は、広帯域光源１０８２の正面にあるが、他の構成も、可能性として考えられ、例えば、ミラー、プリズム、光パイプ、または他のコンポーネント等の光学系が、広帯域光源１０８２からの光を切替可能な色フィルタ１０８８に指向する。上記に議論されるように、切替可能な色フィルタ１０８８は、その上に入射する光をフィルタリングすることができ、スペクトル出力は、切替可能な色フィルタ１０８８への制御信号によって制御される。実施例として、切替可能な色フィルタ１０８８は、ＣＬＣセルを含んでもよい。ＣＬＣセルは、電圧源１０８６と電気通信してもよく、これは、制御信号をＣＬＣセルに提供し、ＣＬＣセルのスペクトル伝達関数を改変することができる。ＣＬＣセルは、例えば、第１の色ＣＬＣセル（例えば、青色）１０８８ａ、第２の色ＣＬＣセル（例えば、緑色）１０８８ｂ、および／または第３の色ＣＬＣセル（例えば、赤色）１０８８ｃを含み得る、別個の色ＣＬＣセルを含んでもよい。別個の色ＣＬＣセルは、別個にアクティブ化されることができる。アクティブ化されると、色ＣＬＣセルは、特定のスペクトル領域の透過を遮断してもよい。例えば、第１の色ＣＬＣセル１０８８ａは、図２３Ｂに図示されるように、第１の色（例えば、青色）に対応する波長を遮断するように制御されてもよい。例えば、オフ状態にあるとき、第１のＣＬＣセル１０８８ａは、青色光に対応する波長を遮断してもよい。第２の色ＣＬＣセル１０８８ｂは、図２３Ｃに図示されるように、第２の色（例えば、緑色）に対応する波長を遮断するように制御されてもよい。例えば、オフ状態にあるとき、第２のＣＬＣセル１０８８ｂは、緑色光に対応する波長を遮断してもよい。第３の色ＣＬＣセル１０８８ｃは、図２３Ｄに図示されるように、第３の色（例えば、赤色）に対応する波長を遮断するように制御されてもよい。例えば、オフ状態にあるとき、第３のＣＬＣセル１０８８ｃは、赤色光に対応する波長を遮断してもよい。第１、第２、および第３の色ＣＬＣセル１０８８ａ、１０８８ｂ、１０８８ｃがそれぞれ、オン状態にあるとき、第１、第２、および第３のＣＬＣセル１０８８ａ、１０８８ｂ、１０８８ｃは、もはや以前に遮断されていた波長（それぞれ、青色、緑色、および赤色）を遮断し得ない。故に、広帯域照明は、制御信号が印加されると、透過されるように現れる。他の構成も、可能性として考えられる。故に、第１のＣＬＣセル１０８８ａは、オンにされてもよく、第２のＣＬＣセル１０８８ｂおよび第３のＣＬＣセル１０８８ｃは、オフにされ、第１の色（例えば、青色）を広帯域光源から生産してもよい（例えば、透過させる）。故に、第２のＣＬＣセル１０８８ｂは、オンにされてもよく、第１のＣＬＣセル１０８８ａおよび第３のＣＬＣセル１０８８ｃは、オフにされ、第２の色（例えば、緑色）を広帯域光源から生産してもよい（例えば、透過させる）。故に、第３のＣＬＣセル１０８８ｃは、オンにされてもよく、第１のＣＬＣセル１０８８ａおよび第２のＣＬＣセル１０８８ｂは、オフにされ、第３の色（例えば、赤色）を広帯域光源から生産してもよい（例えば、透過させる）。第１、第２、および第３のＣＬＣセル１０８８ａ、１０８８ｂ、１０８８ｃは、したがって、時間的に順次、オンにされることができる。特定の色のフレーム毎に、フレームが提示されることになる周期にわたって、色のうちの１つのみを通過させるように、色ＣＬＣセルのうちの１つのみをオンにする。他の構成も、可能性として考えられる。例えば、異なる色、より少ない色、またはより多い色も、採用されることができる。色ＣＬＣセルの状態を改変するために使用される電気信号は、変動し得る。
他の構成も、可能性として考えられる。上記に説明されるように、例えば、３つの異なる色の光エミッタ１００２ａ、１００２ｂ、１００２ｃが、使用されてもよい。図２４は、例えば、いくつかの実施形態による、照明システムの別の斜視図を図示する。示されるように、照明システム１０００は、３つの照明モジュール１０２を含んでもよい。示されるように、照明モジュール１０２はそれぞれ、導波管１１２に当接するように構成されてもよい。照明モジュール１０２はそれぞれ、導波管１１２の共通表面に沿って配置されてもよい。いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２はそれぞれ、異なる色の光を放出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、照明モジュール１０２はそれぞれ、異なる色（例えば、それぞれ、赤色、青色、緑色）を放出するように構成される。照明モジュール１０２は、光を相互に平行および／または導波管１１２の表面と平行に放出するように配向されることができる。照明モジュール１０２は、時間多重化されるように構成されてもよい。例えば、照明モジュール１０２はそれぞれ、光を順次放出するように構成されてもよい。図２５は、いくつかの実施形態による、別の例示的照明システム１０００の斜視図を図示する。示されるように、照明システム１０００は、２つの照明モジュール１０２を含んでもよい。
本開示の熟読に応じて、当業者は、本明細書の開示される原理を通して、運動ベースのコンテンツナビゲーションのためのシステムおよびプロセスのためのさらなる付加的代替構造および機能設計を理解するであろう。したがって、特定の実施形態および用途が、図示および説明されたが、開示される実施形態は、本明細書に開示される精密な構造およびコンポーネントに限定されないことを理解されたい。当業者に明白となるであろう、種々の修正、変更、および変形例が、添付の請求項に定義される精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示される方法および装置の配列、動作、および詳細に行われることができる。
偏光の変調
図６を参照して上記に議論されるように、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光は、光モジュール５４０によって提供されてもよく、ビームスプリッタ５５０を介して、空間光変調器５３０に指向されてもよい。種々の実装では、空間光変調器５３０は、光の偏光状態を変調させるように構成されてもよい。そのような実施形態では、空間光変調器５３０は、図２６に示されるように、光モジュール５４０からの光が、偏光ビームスプリッタ１３０６を介して、光変調器５３０に向かって指向される、照明システムによって照明されることができる。
図２６に描写される照明システムは、照明を、光の偏光状態を変調させるように構成される、空間光変調器１０６の実施形態に提供するように構成される。図示される実装では、光源１０２からの光は、内部結合光学系１３０４を介して、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３０６の中に内部結合されることができる。ＰＢＳ１３０６は、光源１０２からの第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を空間光変調器１０６に向かって指向し、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有し得る、空間光変調器１０６によって変調された光を視認者に向かって透過させるように構成される。種々の実施形態では、変調された光は、ＰＢＳ１３０６と視認者との間に配置される、投影光学系１３０２によって調整されることができる。ＰＢＳ１３０６のサイズは、限定ではないが、空間光変調器１０６の空間範囲を含む、種々の要因によって決定される。例えば、光源１０２からの光が、概して、ｘ－軸と平行な水平軸に沿って放出される、図２６に図示される実装を検討する。光を空間光変調器１０６の実施形態に向かって空間光変調器１０６の表面に対して法線方向に沿って（例えば、ｙ－軸と平行な垂直軸に沿って）指向する、そのような実装では、反射表面は、水平軸に対して４５度の角度で傾角されるべきである。空間光変調器を空間光変調器１０６の長さに沿って均一に照明するために、ＰＢＳ１３０６の長さは、少なくとも、空間光変調器１０６の長さと等しい。ＰＢＳ１３０６の反射表面は、４５度の角度で傾角されるため、ＰＢＳ１３０６の高さもまた、少なくとも、空間光変調器１０６の長さと等しい。例えば、空間光変調器１３０６の実施形態の長さが、約１０ｍｍである場合、ＰＢＳ１３０６は、少なくとも１０ｍｍと等しい長さおよび高さを有する、立方体である。照明システムの他の実施形態では、ＰＢＳ１３０６は、約１０ｍｍを上回るまたはそれと等しい寸法（例えば、長さ、幅、高さ、または半径）を有することができる。さらに、いくつかの実施形態では、光源１０２は、ＰＢＳ１３０６からある距離だけ離間される必要があり得る。これらおよび他の要因は、照明システムのサイズの増加につながり得る。照明を空間光変調器１０６に提供する、照明システムの重量、体積、および／または空間範囲を低減させることが望ましくあり得る。例えば、空間光変調器１０６が、形態本明細書で議論されるウェアラブルディスプレイシステムの実施と関連付けられるとき、照明システムのサイズを低減させることが望ましくあり得る。しかしながら、従来のＰＢＳ１３０６の高さを低減させ、同時に、光を空間光変調器の表面に対して法線方向に沿った空間光変調器１０６の全長を横断して均一に再指向することは、実践的であり得ない。本明細書に説明される種々の実施形態は、約４５度未満の角度だけ水平軸に対して傾角され、ＰＢＳの高さを低減させ、複数の方向転換特徴を採用し、空間光変調器を法線方向に沿って均一に照明するために要求される付加的方向転換機能性を提供する、表面を有する、ＰＢＳを備える。
図２７は、入射光の偏光を変調させる、空間光変調器１０６を照明するように構成される、照明システム１０００の実施形態を図式的に図示する。照明システム１０００は、光源１０２からの第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を空間光変調器１０６に向かって指向し、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有し得る、空間光変調器１０６によって変調された光を視認者に向かって透過させるように構成される、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３０６を含む。上記に議論されるように、空間光変調器１０６は、ｘ－軸と平行な水平軸に沿って延在することができる。光学軸光の源１０２は、ｘ－軸と平行に整合されることができ、源１０２からの光は、光源１０２の光学軸に対して約６０度未満の半角を有する、円錐内に放出されることができる。ＰＢＳ１３０６は、コンパクトであって、かつ図２６に描写されるＰＢＳ１３０６と比較して、低減された重量、体積、および／または空間範囲を有するように構成されることができる。例えば、ＰＢＳ１３０６は、約５ｍｍ未満またはそれと等しい寸法（例えば、長さ、幅、高さ、または半径）を有するように構成されることができる。別の実施例として、ＰＢＳ１３０６は、約１０ｍｍ未満の寸法（例えば、長さ、幅、高さ、または半径）を有するように構成されることができる。さらに別の実施例として、ＰＢＳ１３０６は、約２．０ｍｍ～約６．０ｍｍ、約３．０ｍｍ～約５．０ｍｍ、約３．５ｍｍ～約４．５ｍｍ、またはこれらの範囲／サブ範囲またはこれらの値のいずれかによって形成される任意の範囲内の任意の値の寸法（例えば、長さ、幅、高さ、または半径）を有するように構成されることができる。
ＰＢＳ１３０６の種々の実施形態は、空間光変調器１０６にわたって配置される第１の表面１１３Ａと、第１の表面１１３Ａと反対の第２の表面１１３Ｂとを含む、光方向転換光学要素または導波管１１２を含む。照明システム１０００が正面光として構成される、図２７に描写される実装では、光方向転換光学要素１１２は、第１の表面１１３ＡがＰＢＳ１３０６の底部表面を形成するように、ＰＢＳ１３０６の底部に配置されることができる。導波管１１２はさらに、光入力表面１１３Ｃを第１の表面および第２の表面１１３Ａと１１３Ｂとの間に含む。光入力表面１１３Ｃは、光源１０２からの光を受光するように構成される。導波管１１２はさらに、光入力表面１１３Ｃと反対の側上に配置される、端部反射体１１４を含む。端部反射体１１４は、導波管１１２の中に光入力表面１１３Ｃを通して結合される光を反射させるように構成される。導波管１１２の中に光入力表面１１３Ｃを通して結合される光の一部は、例えば、第１の表面１１３Ａまたは第２の表面１１３Ｂ等の任意の他の表面から反射されず、直接、端部反射体１１４に伝搬する。本光は、下記に議論されるように、第２の表面１１３Ｂ上の端部反射体１１４によって反射される。導波管１１２の中に結合される光の一部は、端部反射体１１４によって反射されることに先立って、全内部反射（ＴＩＲ）のプロセスによって、第１の表面１１３Ａから反射されることができる。
種々の設計では、１つ以上の方向転換特徴１３１４が、第２の表面１１３Ｂにわたって配置される。方向転換特徴１３１４は、端部反射体１１４から反射された光を空間光変調器１０６に向かって再指向するように構成されてもよい。方向転換特徴１３１４はまた、空間光変調器１０６から反射された光を導波管１１２を通して透過させるように構成されてもよい。ＰＢＳ１３０６はさらに、導波管１１２によって導入される任意の屈折光学効果を補償するように構成される、屈折光学要素１１８を含む。ＰＢＳ１３０６はさらに、クリーンアップ偏光器１３１０を含むことができる。クリーンアップ偏光器１３１０は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を透過させ、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を遮断するように構成されてもよい。このように、クリーンアップ偏光器１３１０は、導波管１１２を通して非意図的に透過される、非変調光を除去することができる。
導波管１１２は、透過性材料（例えば、プラスチック、ガラス、アクリル等）を備えることができる。屈折光学要素１１８はまた、透過性材料（例えば、プラスチック、ガラス、アクリル等）を備えることができる。方向転換特徴１３１４は、例えば、成型等のプロセスによって、導波管１１２の第２の表面１１３Ｂ上に形成されることができる。複数の方向転換特徴１０９は、マイクロ構造またはナノ構造を含むことができる。
種々の実施形態では、方向転換特徴１３１４は、一対のファセット（例えば、それぞれ、第１および第２のファセット１３２６および１３２８）によって形成される、溝を含むことができる。溝は、直線または湾曲である（例えば、直線に沿ってまたは曲線に沿って延在する）ことができる。ファセットは、いくつかの実施形態では、平面であってもよい。例えば、図２９Ａおよび２９Ｂを参照して下記に議論される実施形態等の他の実施形態では、ファセットは、屈折力を提供するように湾曲されてもよい。いくつかの実施形態では、ファセットは、いくつかの実施形態では、等しい幅であってもよい。いくつかの他の実施形態では、ファセットは、不等幅を有してもよい。ファセットは、角度βをそれらの間に含んでもよい。ファセット間の角度分離βは、約１５度～約１２０度変動し得る。方向転換特徴１３１４の異なるファセットは、異なる量だけ傾角されてもよい（例えば、ｘ－軸と平行な水平軸に対して）。ピッチ（例えば、２つの連続する方向転換特徴１３１４上の一対の連続する第１のファセット１３２６または２つの連続する方向転換特徴上の一対の連続する第２のファセット１３２８の距離）は、約２０μｍ～約２００μｍであることができる。例えば、ピッチは、約２０μｍを上回るまたはそれと等しくかつ約２００μｍ未満またはそれと等しい、約３０μｍを上回るまたはそれと等しくかつ約１７５μｍ未満またはそれと等しい、約４０μｍを上回るまたはそれと等しくかつ約１５０μｍ未満またはそれと等しい、約５０μｍを上回るまたはそれと等しくかつ約１２５μｍ未満またはそれと等しい、約６０μｍを上回るまたはそれと等しくかつ約１００μｍ未満またはそれと等しい、約７０μｍを上回るまたはそれと等しくかつ約９０μｍ未満またはそれと等しい、約７５μｍを上回るまたはそれと等しくかつ約８５μｍ未満またはそれと等しい、またはこれらの範囲／サブ範囲またはこれらの値のいずれかによって形成される任意の範囲内の値であることができる。空間光変調器１０６の範囲（例えば、ｘ－軸に沿って）を越えて延在する、第２の表面１１３Ｂの部分は、複数の方向転換特徴１３１４を欠いていることができる。任意の特定の理論に依拠するわけではないが、複数の方向転換特徴１３１４のピッチは、空間光変調器１０６内の死ピクセルを回避し、および／または空間光変調器１０６全体の非均一照明から生じ得る、光学効果を回避するように構成されることができる。
種々の実施形態では、導波管１１２の第１の表面１１３Ａは、平面であって、ｘ－軸と平行な軸に沿って延在し得る、空間光変調器１０６の表面と略平行であることができる一方、導波管１１２の第２の表面１１３Ｂは、導波管１１２が楔形状となるように、第１の表面１１３Ａ、ｘ－軸と平行な水平軸、および／または空間光変調器または変調器の正面に対して傾けられるまたは傾きが付けられることができる。第２の表面１１３Ｂは、光入力表面１１３Ｃに向かって傾けられるまたは傾きが付けられることができる。第１の表面１１３Ａと平行な水平軸に対する第２の表面１１３Ｂの傾角αは、約１５度～約４５度の範囲内の値を有することができる。例えば、第１の表面１１３Ａと平行な水平軸に対する第２の表面１１３Ｂの傾角αは、約２０度～約３５度、約２４度～約３０度の範囲内、またはこれらの範囲／これらの値のいずれかによって形成される任意の範囲内のサブ範囲内の任意の値であることができる。
楔形状の導波管１１２の実装では、光入力表面１１３Ｃの近傍の第１の表面１１３Ａと第２の表面１１３Ｂとの間の距離（光入力表面１１３Ｃの高さとも称される）は、光入力表面１１３Ｃからより遠く離れたまたは端部反射体１１４の近傍の第１の表面１１３Ａと第２の表面１１３Ｂとの間の距離より小さくあり得る。種々の実施形態では、光入力表面１１３Ｃのエリアは、光入力表面１１３Ｃと反対の楔形状の導波管の側のエリア未満であり得る。いくつかの実装では、傾角および光入力表面１１３Ｃの高さは、光源１０２から出力された光円錐内で放出される、実質的に全ての光を受け取るように構成されることができる。例えば、源１０２が、ＬＥＤを含む場合、ＬＥＤからの光は、ＬＥＤの光学軸（ｘ－軸と平行に整合されることができる）に対して約４１度の半角を有する、光円錐内で放出される。そのような実施形態では、第２の表面１１３Ｂの傾角は、ＬＥＤを含む、光源１０２から出力された実質的に全ての光が、導波管１１２の中に結合されるように、ｘ－軸と平行な水平軸に対してまたは第１の表面１１３Ａまたは空間光変調器１０６またはその正面に対して約２０度～約３０度であることができる。第２の表面１１３Ｂの傾角および／または光入力表面１１３Ｃの高さは、光源１０２が低発散性である場合、低減されることができる。例えば、光源１０２が、光ファイバを介して、入力表面１１３Ｃに結合される場合、第２の表面１１３Ｂの傾角は、２０度未満であり得る。
端部反射体１１４は、反射された光が、方向転換特徴１３１４によって、空間光変調器１０６の表面に対する法線と略平行（例えば、ｙ－軸と平行）方向に沿って再指向されるように、光源１０２から入射した光を反射させるように構成される。例えば、端部反射体１１４および方向転換特徴１３１４は、空間光変調器１０６の表面に対する法線に対して約±１０度の円錐内において、源１０２からの光を空間光変調器１０６に向かって再指向するように構成されることができる。端部反射体１１４は、反射材料（例えば、金属または誘電性）でコーティングされたプラスチックまたはガラス材料を含むことができる。端部反射体１１４は、多層干渉コーティング等の１つ以上の誘電性層を含んでもよい。端部反射体１１４は、下記に議論されるように、光入力表面１１３Ｃと反対の導波管１１２の側に接着または成型されることができる。
図２７に描写される実施形態では、端部反射体１１４は、湾曲ミラー（例えば、球状または放物線ミラー）であることができる。故に、端部反射体１１４は、屈折力を有してもよく、集光点を有してもよい。源１０２は、源１０２からの光が、空間光変調器１０６の表面と平行（例えば、ｘ－軸と平行）方向に沿って反射される、または端部反射体１１４から反射された光が、実質的にコリメートされ、および／または方向転換特徴から反射され、空間光変調器上に指向される光が、実質的にコリメートされるように、端部反射体１１４の集光点に配置されることができる。そのような実施形態では、方向転換特徴１３１４は、図２７の差込図に描写されるように、端部反射体１１４から反射された光が、空間光変調器１０６の表面に対して略法線（例えば、ｙ－軸と平行）に再指向されるように、約４５度の角度分離を第１および第２の平面ファセット１３２６、１３２８間に伴って、対の第１および第２の平面ファセット１３２６、１３２８を含むことができる。
種々の実施形態では、方向転換特徴１３１４は、具体的偏光状態を有する光を空間光変調器１０６に向かって再指向するように構成される、偏光選択的要素１３１８（例えば、偏光選択的コーティング、１つ以上の薄膜コーティング、誘電性コーティング、またはワイヤグリッド）を含むことができる。例えば、図２７の差込図に示されるように、光源１０２からの第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光された状態）は、端部反射体１１４から反射されることができ、空間光変調器１０６に向かって再指向されることができる。しかしながら、第２の直交偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）の光は、透過される。空間光変調器１０６からの変調された光は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を含む。本空間光変調器１０６からの光は、偏光選択的要素１３１８によって透過される。クリーンアップ偏光器１３１０が、含まれ、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を透過させる一方、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を遮断するように構成されることができる。ＰＢＳ１３０６は、ＰＢＳ１３０６からの光が、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に内部結合され得るように、図６を参照して上記に議論される、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０およびその上の内部結合要素に対して配置されることができる。
図２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、および２８Ｄは、偏光選択的要素を含む、方向転換特徴の種々の実施形態を描写する。上記に議論されるように、偏光選択的要素は、コーティングまたはワイヤグリッドを含むことができる。図２８Ａに図示される実施形態では、各方向転換特徴の一対のファセットは、少なくとも部分的に、例えば、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を反射させ、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を透過させるように構成される、偏光選択的コーティングでコーティングされる。本偏光コーティングは、例えば、１つ以上の誘電性層等の１つ以上の層（例えば、複数の薄膜コーティング）を含んでもよい。偏光選択的コーティングは、コーティングが可視スペクトル範囲内の広範囲の波長内の第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）（例えば、赤色、緑色、および青色スペクトル範囲内のｓ－偏光）を反射させるように、広帯域であるように構成されることができる。第１の偏光状態を選択的に反射させ、第２の偏光状態を透過させる、ＰＢＳコーティングは、有利には、空間光変調器１０６の選択的ピクセルが、偏光を変調させ、画像を生産するにつれて、高コントラストを提供することができる（例えば、ｓ－偏光およびｐ－偏光された状態を効率的に区別するによって）。加えて、第１の偏光状態を選択的に反射させ、第２の偏光状態を透過させ得る、複数の薄膜コーティングは、製造がより安価かつ容易であり得る。
しかしながら、第１の偏光状態を選択的に反射させ、第２の偏光状態を透過させ得る、複数の薄膜コーティングの種々の実施形態は、小入射角範囲を有し得る。例えば、第１の偏光状態を選択的に反射させ、第２の偏光状態を透過させ得る、複数の薄膜コーティングのいくつかの実施形態は、光の受光角が設計入射角から約±１０度の量を上回って変動する場合、効率的に機能し得ない。例えば、複数の薄膜コーティングを備えるファセットが、ｓ－偏光をファセットに対する法線に対して約４５度の入射角で反射させるように構成される場合に、光が、ファセットに対する法線に対して約５５度を上回る角度またはファセットに対する法線に対して約３５度未満の角度で入射する場合、光を効率的に反射させ得ない。別の実施例として、複数の薄膜コーティングを備えるファセットが、ｐ－偏光をファセットに対する法線に対して約４５度の入射角で反射させるように構成される場合に、光が、ファセットに対する法線に対して約５５度を上回る角度またはファセットに対する法線に対して約３５度未満の角度で入射する場合、光を効率的に透過させ得ない。
故に、より広い受光角範囲が所望される、それらの実施形態では、ワイヤグリッドは、第１の偏光状態を効率的に反射させ、第２の偏光状態を透過させるために使用されることができる。したがって、例えば、端部反射体１１４から反射された光が、設計入射角から約±１０度を上回る角度範囲内でファセット上に入射する、実施形態に関して、ワイヤグリッドは、少なくとも部分的に、方向転換特徴の対のファセットのうちの１つにわたって配置されることができる。
図２８Ｂに示されるように、偏光選択的要素は、端部反射体１１４からの光を受光する、ファセットの一部にわたって配置されることができる。他のファセットは、偏光選択的要素またはコーティングを含む必要はない。図２８Ｃに描写される実施形態では、方向転換特徴１３１４の１つのファセットが、ｙ－軸と平行な垂直軸に対して約４５度の角度で傾角される一方、他のファセットは、ｘ－軸と平行な水平軸と平行である。そのような実施形態では、ｙ－軸と平行な垂直軸に対して約４５度の角度で傾角される、ファセットは、偏光選択的要素を含むことができ、および／または他のファセットは、偏光選択的要素を欠いている、または少なくとも傾角ファセットは、他のファセットより多い偏光ビーム分割コーティングを含むことができる。
種々の実施形態では、方向転換特徴１３１４は、図２８Ｄに示されるように、偏光選択的要素を有していないセクション１３３６によって、偏光選択的要素を有する第２のセクション１３４０から離間される、偏光選択的要素を有する第１のセクション１３３２を含むことができる。偏光選択的要素を有していないセクション（例えば、セクション１３３６）上に入射しない、端部反射体１１４から反射された光は、偏光選択的要素を有するセクションに衝打するまで、方向転換特徴を通して通過するであろう。そのような実装は、空間光変調器１０６の表面を横断して照明の均一性を増加させる際に有利であり得る。
上記に議論されるＰＢＳ１３０６は、限定ではないが、従来のＰＢＳと比較して低減されたサイズを含む、いくつかの利点を有することができる。種々の設計では、例えば、マイクロ構造または方向転換特徴１３１４の傾角表面は、光が、第２の表面１１３Ｂの大傾角を必要とせずに、法線または略法線角度において空間光変調器１０６上に入射するように、端部反射体１１４から反射された光を反射させることができる。第２の表面１１３Ｂを４５度未満で角度付けさせることは、ＰＢＳ１３０６が低減された厚さを有することを可能にする。
有利には、光源１０２と統合されると、上記に議論されるＰＢＳ１３０６は、例えば、ＬＣＯＳ等の正面光（または背面光）空間光変調器のために使用され得る、コリメートされた照明を提供することができる。加えて、空間光変調器１０６のコントラスト比は、端部反射体１１４および方向転換特徴１３１４が、光を空間光変調器１０６に向かって第１の表面１１３Ａまたは空間光変調器１０６または空間光変調器１０６の正面に対して法線または略法線方向に沿って指向するように構成されるため、増加されることができる。さらに、屈折光学要素１１８は、空間光変調器１０６に向かって方向転換されない、任意の迷光を吸収するように構成されることができ、これもまた、空間光変調器１０６のコントラスト比を改良することができる。加えて、照明システム１０００は、色シーケンシャルおよび色フィルタベースの動作が可能であり得る。
上記に議論されるように、方向転換特徴１３１４は、空間光変調器１０６の範囲を越えて延在する、第２の表面１１３Ｂの領域内に配置される必要はない。例えば、図２７を参照すると、第１の表面１１３Ａから全内部反射された後、ボックス１３２２の外側の端部反射体１１４の部分上に入射する、光線１２４Ａは、第２の方向転換特徴１３１４を含まない、表面１１３Ｂの部分上に入射し、したがって、空間光変調器１０６に向かって指向されないであろう。さらに、光源１０２の光学軸に沿って放出され、ボックス１３２２の外側の端部反射体１１４の部分上に入射する、光は、光入力表面１１３Ｃに向かって逆反射され、空間光変調器１０６に向かって指向されないであろう。したがって、光源１０２から放出される一部の光は、無駄にされ得、照明効率は、低減され得る。
源１０２から放出される光の利用を増加させるために、端部反射体１１４は、図２９Ａおよび２９Ｂに描写されるように、反射された光が、例えば、光源１０２から離れた領域１３４４内の焦点（集光点）または仮想焦点に向かって収束するように、傾斜されてもよく、および／または端部反射体１１４の曲率は、変動されてもよい。光は、光源１０２より第１の表面（例えば、第１の表面１１３Ａ）および空間光変調器１０６から遠い場所に向かって収束する。そのような実施形態では、方向転換特徴（例えば、方向転換特徴１３１４）は、屈折力を提供し、端部反射体１１４から反射された光を空間光変調器１０６に向かって再指向するように構成されてもよい。方向転換特徴は、図２９Ｂに描写されるように正の屈折力または図２９Ａに描写されるように負の屈折力を有するように構成されることができる。
種々の実施形態では、端部反射体１１４は、図３０に示されるように、反射ホログラフィック構造１３４８を含むことができる。反射ホログラフィック構造１３４８は、入射光を傾角表面に再指向するように構成される、回折特徴を含むことができる。反射ホログラフィック構造１３４８は、上記に議論される端部反射体１１４の特徴のうちの１つ以上のものを提供するように構成されてもよい。例えば、反射ホログラフィック構造１３４８は、光をコリメートする、または光源１０２上またはその近傍に収束する光を提供するように構成されてもよい。ある場合には、反射ホログラフィック構造１３４８は、反射された光を、光源１０２から離れ、かつ空間光変調器１０６からより遠く離れた場所に収束させるように構成されてもよい。反射ホログラフィック構造１３４８は、広範囲の波長（例えば、赤色、緑色、および青色波長）および広範囲の入射角（例えば、ｘ－軸と平行方向に沿ったｘ－軸と平行な水平軸に沿って、光源１０２の光学軸に対して約±４１度）内の入射光を再指向するように構成される、回折特徴を含むことができる。反射ホログラフィック構造１３４８は、複数の光源からの光をコリメートするように構成されることができる。種々の実施形態では、反射ホログラフィック構造１３４８は、第１の光源からの光を第１の所望の方向に沿って、第２の光源からの光を第２の所望の方向に沿って反射させるように構成されることができる。このように、反射ホログラフィック構造１３４８は、異なる源（例えば、異なる着色光源）からの光を、反射ホログラフィック構造１３４８の設計によって設定される、異なる独立して制御される伝搬方向に沿って反射させることができる。反射ホログラフィック構造は、１つ以上のホログラムまたは回折光学要素を含んでもよい。
図３１は、ＰＢＳ１３０６の実施形態の製造方法１３５０の実施形態を図示する。本方法は、ブロック１３５４に示されるように、１つ以上の方向転換特徴（例えば、方向転換特徴１３１４）と、端部反射体（例えば、端部反射体１１４）とを含む、導波管（例えば、導波管１１２）を提供するステップを含む。上記に議論されるように、１つ以上の方向転換特徴は、例えば、成型によって、導波管（例えば、導波管１１２）の表面（例えば、第２の表面１１３Ｂ）上に形成されることができる。端部反射体はまた、導波管の縁上に成型される、または接着剤を使用して、導波管の縁に取り付けられることができる。
本方法はさらに、ブロック１３６２に描写されるように、偏光選択的コーティング（例えば、複数の薄膜、１つ以上の誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを含む）を、少なくとも部分的に、方向転換特徴上に配置するステップを含んでもよい。本方法はさらに、ブロック１３６６に描写されるように、屈折光学要素（例えば、屈折光学要素１１８）を導波管にわたって配置するステップを含む。屈折光学要素は、接着剤を使用して、導波管に取り付けられることができる。屈折率整合層は、屈折光学要素と導波管との間に配置されることができる。端部反射体を含む側と反対の屈折光学要素の側は、ブロック１３６６に示されるように、表面を黒化することによって、方向転換特徴によって方向転換されない、任意の迷光を吸収するように構成されることができる。代替として、吸光コンポーネントは、端部反射体を含む側と反対の屈折光学要素の側上に配置され、方向転換特徴によって方向転換されない迷光を吸収することができる。
本明細書で議論される図３３に示されるように、光再利用を採用する、照明システムの実施形態では、端部反射体を含む側と反対の屈折光学要素の側および／または光源と空間光変調器（例えば、空間光変調器１０６）との間の導波管の入力表面の一部は、反射性であるように構成されることができる。加えて、図３３に図示される様式において光再利用を促進するために、４分の１波リターダまたはプレートが、光源と空間光変調器との間の光方向転換要素の入力表面の反射部分に隣接して配置されることができる。
本明細書で議論される図３４に示されるように、光再利用を採用する、照明システムの実施形態では、半波長板が、端部反射体を含む側と反対の屈折光学要素の側上に配置されることができる。１つ以上の方向転換特徴および第２の空間光変調器を含む、第２の導波管が、半波リターダまたはプレートの他側上に配置され、図３４に図示される様式において、光再利用を促進する。
偏光ベースの光再利用
照明デバイスが、非偏光を出力する、光源または光エミッタを含む場合、光の一部（例えば、所望の偏光を有していない光）は、未使用のままである。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の非偏光エミッタが、線形偏光器と組み合わせられ、所望の配向の線形偏光を生産するとき、ある場合には、光の５０％が、廃棄され得る。
しかしながら、本明細書に説明される種々の例示的照明デバイスは、１つを上回る偏光状態を有する光（例えば、非偏光または部分的偏光）を放出するように構成される、１つ以上の光エミッタを利用し得るが、有利には、デバイスの光使用の効率を増加させることができる。これらの照明デバイスは、特定の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）の光を空間光変調器上に射出するにもかかわらず、光は、変調されることができる。光使用の効率を改良するために、空間光変調器に射出されないおよび／またはそれによって受光されない、光は、再利用されることができる。例えば、光再利用システムは、空間光変調器に有用ではない偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を、空間光変調器によって受光および適切に変調され、画像を形成し得る、別の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）の光に変換するように構成されることができる。
図３２は、一実施形態による、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。ディスプレイデバイス５０００は、１つを上回る偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態およびｐ－偏光状態として図示される）を有する光５０１２を放出するように構成される、少なくとも１つの光エミッタ５０１０を含むことができる。ディスプレイデバイス５０００はさらに、導波管５０１５等の光エミッタ５０１０に対して配置され、光５０１２を受光し、光を少なくとも１つの空間光変調器５０２５に向かって方向転換させる、光誘導光学要素を含んでもよい。導波管５０１５は、空間光変調器５０２５によって変調され、強度画像を形成し得る、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５０２０を射出することができる。故に、空間光変調器５０２５は、導波管５０１５に対して配置され、導波管５０１５から射出される光５０２０を受光する。本明細書に説明されるように、ディスプレイデバイス５０００は、光再利用システム（例えば、コンポーネント５０３０ａおよび５０３０ｂを含む）を含み、導波管５０１５から空間光変調器５０２５に射出されない光を再利用することができる。例えば、図３２に示されるように、光再利用システム（例えば、５０３０ａおよび５０３０ｂ）は、空間光変調器５０２５によって使用されない、第２の偏光状態を有する光（例えば、本実施例では、ｐ－偏光）を、空間光変調器５０２５によって使用可能な第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５０３５に変換するように構成されることができる。故に、一部の光が使用されない代わりに、第２の偏光状態を有する光を第１の偏光状態を有する光に変換することによって、付加的光が、導波管５０１５から空間光変調器５０２５に射出され、空間光変調器５０２５によって形成される画像に寄与することができる。図３２の種々の特徴が、ここで説明されるであろう
図３２を参照すると、ディスプレイデバイス５０００は、少なくとも１つの光エミッタ５０１０を含むことができる。光エミッタ５０１０は、単一光エミッタまたは１つを上回る光エミッタ（以降、「光エミッタ５０１０」と称される）を含むことができる。光エミッタ５０１０は、１つを上回る偏光状態を有する光５０１２を放出するように構成されることができる。例えば、光５０１２は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）と、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）とを含むことができる。光エミッタ５０１０は、同様に、本明細書に開示される光のエミッタまたは他のタイプのエミッタのいずれかを含むことができる。いくつかの実施形態では、光エミッタ５０１０は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、および／または白色ＬＥＤ（ＷＬＥＤ）等の１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。別の実施例として、光エミッタ５０１０は、１つ以上のスーパールミネセントダイオード（ＳＬＥＤ）または１つ以上のレーザを含むことができる。
ディスプレイデバイス５０００はまた、少なくとも１つの光方向転換光学要素を含むことができ、これは、光エミッタ５０１０に対して配置され、光５０１２を光エミッタ５０１０から受光する、導波管５０１５を含んでもよい。種々の設計では、光５０１２の一部は、全内部反射（ＴＩＲ）によって、導波管５０１５内で誘導されることができる。導波管５０１５は、本明細書に説明される光方向転換光学要素のいずれかを含むことができる。例えば、導波管５０１５は、プラスチック、ガラス（例えば、いくつかの実施形態では、高屈折率ガラス）、またはそれらの組み合わせを含むことができる。本明細書に説明されるように、導波管５０１５は、偏光ビームスプリッタとして機能し、ある偏光状態（例えば、本実施例では、ｓ－偏光状態）を有する光５０２０を空間光変調器５０２５に反射させることができる。いくつかの実施例では、導波管５０１５は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５０２０を反射させ、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光（図示せず）を透過させるように構成される、角度付けられた表面５０１５ａを有することができる。導波管５０１５は、導波管５０１５内で誘導される光（例えば、ある偏光状態を有する光）を導波管５０１５から外に空間光変調器５０２５へと方向転換させるように構成される、１つ以上の方向転換要素を含むことができる（例えば、角度付けられた表面５０１５ａ上に）。角度付けられた表面は、異なる偏光状態に関して異なるように動作し得る、偏光選択的要素または構造を含んでもよい。例えば、方向転換要素は、導波管５０１５内で誘導される光を導波管５０１５から外に再指向するように構成される、方向転換特徴（例えば、ある偏光状態を有する光を導波管５０１５から外に指向するように構成される、１つ以上のマイクロプリズムまたはワイヤグリッド上の誘電性コーティング等のマイクロ構造）を含むことができる。その結果、角度付けられた表面５０１５ａ上に入射する、所望の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する導波管５０１５内を伝搬する光は、導波管５０１５、例えば、導波管５０１５の主要表面、例えば、導波管５０１５の底部から外に射出され、空間光変調器５０２５上に指向されるように反射され得る。補償層５０１６が、角度付けられた表面５０１５ａおよびその上の方向転換特徴にわたって配置されることができる。いくつかの設計に関して、補償層５０１６は、導波管５０１５に関する材料と同一または類似材料（例えば、プラスチック、ガラス、またはそれらの組み合わせ）を含むことができる。補償層５０１６は、導波管５０１５を通して通過する光に及ぼす、角度付けられた表面５０１５ａの屈折の効果を低減させることができる。補償層５０１６は、そうでなければ、角度付けられた表面５０１５ａによって屈曲されるであろう、空間光変調器５０２５からの反射に応じて導波管５０１５を通して通過する、空間光変調器５０２５から反射された光を再指向し得る。
図３２を継続して参照すると、ディスプレイデバイス５０００は、独立して、画像を形成するように変調され得る、ピクセルのアレイを含む、液晶空間光変調器等の少なくとも１つの空間光変調器５０２５を含むことができる。空間光変調器５０２５は、導波管５０１５に対して配置され、導波管５０１５から射出される、ある偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５０２０を受光することができる。例えば、角度付けられた表面５０１５ａ上に入射する、所望の（第１の）偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光は、光が、導波管５０１５内で誘導されない、または別様に、導波管５０１５の底部表面等の導波管５０１５の主要表面から空間光変調器５０２５上に指向されないような角度で方向転換および指向され得る。空間光変調器５０２５は、空間光変調器５０２５を駆動し、それによって、光５０２０を変調させるように構成される、電子機器に電気的に結合されてもよい。例えば、偏光を変調させる、ある空間光変調器に関して、空間光変調器５０２５は、ピクセルの状態に応じて、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５０２０を受光し、第１または第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）のいずれかを有する光を出力することができる。
導波管５０１５から外に空間光変調器５０２５へと指向されない、例えば、所望の第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）ではない、光は、導波管５０１５を通して伝搬し続け得る。本光は、角度付けられた表面５０１５ａによって、導波管５０１５から外に反射され得ない。
しかしながら、本明細書に説明されるように、ディスプレイデバイス５０００は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５０１２を第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５０３５に変換するように構成される、要素５０３０ａおよび５０３０ｂを含む、光再利用システムを含むことができる。図３２では、光再利用システムは、反射要素５０３０ａと、偏光コンバータ要素５０３０ｂとを含む。反射要素５０３０ａは、図３２に図示されるように、導波管５０１５の縁に対して配置され、導波管５０１５の底部等の導波管５０１５の主要表面を介して、空間光変調器５０２５に射出されない光５０１２を反射させることができる。導波管５０１５の縁は、光エミッタ５０１０と反対の縁を含むことができる。反射要素５０３０ａは、導波管５０１５の表面縁と統合されることができる、または導波管５０１５の縁に取り付けられることができる。反射要素５０３０ａは、そうでなければ、導波管５０１５の縁から外に逃散し得る光をその中に戻るように反射させるように構成されることができる。反射要素５０３０ａは、本明細書のいずれかに説明される種々の反射要素を含む、種々の反射要素を含んでもよい。反射要素は、多層干渉コーティング等の１つ以上の誘電性層を含むコーティング等の金属化または反射誘電性コーティングを含んでもよい。いくつかの実施例では、反射要素５０３０ａは、例えば、球状表面の少なくとも一部、放物線表面の少なくとも一部等であり得る、凹面表面等の曲率を含む、表面を有してもよい。いくつかの実施例では、反射要素５０３０ａは、平面である、表面を有してもよい。反射要素５０３０ａは、コリメートミラー等のミラーを含むことができる。例えば、反射要素５０３０ａは、球状ミラー（例えば、球状形状の少なくとも一部を有する、ミラー）または放物線ミラー（例えば、放物線形状の少なくとも一部を有する、ミラー）を含むことができる。いくつかの実施形態では、反射要素５０３０ａは、格子、ホログラフィック光学要素、または別のタイプの反射表面等の回折光学要素を含んでもよい。回折光学要素、格子、ホログラフィック光学要素、または他の構造は、いくつかのインスタンスでは、平面表面上にあってもよい。
図３２に示されるように、光再利用システムはまた、反射要素５０３０ａに対して配置され、反射要素５０３０ａによって反射および／またはコリメートされた光を受光し、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光を第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光に変換する、偏光コンバータ要素５０３０ｂを含むことができる。偏光コンバータ要素５０３０ｂは、線形偏光の配向を回転させる、偏光回転子を含んでもよい。偏光回転子は、垂直偏光を水平偏光またはその逆にまたはｐ－偏光をｓ－偏光またはその逆に回転させてもよい。偏光回転子は、例えば、４分の１波リターダ等のリターダを含んでもよい。４分の１波リターダを通して通過する２つは、ある場合には、１８０°の遅延を直交偏光間に導入し、線形偏光の回転に影響を及ぼし得る。故に、再利用される光は、第１の偏光状態（ｓ－偏光状態）を有する光５０３５として、導波管５０１５内を逆伝搬し、導波管５０１５から外に（例えば、方向転換要素を介して）空間光変調器５０２５へと射出され、ディスプレイデバイス５０００の効率を改良し得る。
液晶ベースの空間光変調器５０２５が、上記に参照されるが、空間光変調器５０２５は、デジタル光処理（ＤＬＰ）デバイスまたは電子ペーパーデバイス等の他のタイプの空間光変調器を含んでもよく、これはまた、画像を形成するように変調され得る、１つ以上のピクセルを含んでもよい。いくつかの実施形態では、空間光変調器５０２５は、その上に入射する光を反射および変調させるように構成される、反射性空間光変調器を含むことができる。いくつかの実施形態では、空間光変調器５０２５は、空間光変調器を通して透過される光を変調させるように構成される、透過性空間光変調器を含むことができる。
図３３は、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの別の実施例を図示する。図３２と同様に、ディスプレイデバイス５１００は、１つを上回る偏光状態を有する光を放出するように構成される、１つ以上の光エミッタ５１１０（以降、「光エミッタ５１１０」と称される）と、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を受光し、光を導波管５１１５の底部または背面表面等の導波管５１１５の主要表面から外に空間光変調器に５１２５へと射出するように構成される、光方向転換要素または導波管５１１５とを含むことができる。光再利用システムは、導波管５１１５の縁に対して配置され、空間光変調器５１２５に射出されない光を反射させる、反射要素５１３０ａを含むことができる。
いくつかのそのような実施例では、光エミッタ５１１０は、反射要素５１３０ａに対して位置し、光を導波管５１１５の縁の中に、可能性として、中心からずれて、例えば、導波管５１１５の角の近位に投入してもよい。導波管５１１５の縁は、反射要素５１３０ａと反対の縁を含むことができる。上記に議論されるように、反射要素５１３０ａは、湾曲表面を含んでもよい。例えば、反射要素５１３０ａは、球状ミラーを含んでもよい。光エミッタ５１１０は、球状ミラー（例えば、反射要素５１３０ａ）の集光点またはその近位に位置してもよい。図３３に示されるように、反射要素５１３０ａは、反射された光を反射および／またはコリメートするように構成されてもよい。反射された光は、図示されるように、光のエミッタ５１１０の場所から離れた場所に指向されてもよく、最終的には、光エミッタ５１１０の下方の場所上に入射してもよい。光再利用システムはまた、４分の１波リターダ５１３０ｂ等の偏光回転子と、４分の１波リターダ５１３０ｂに対して配置され、反射要素５１３０ｃ上に入射する４分の１波リターダ５１３０ｂからの光を４分の１波リターダ５１３０ｂを通して逆反射させる、第２の反射要素５１３０ｃとを含んでもよい。４分の１波リターダ５１３０ｂを通した対の通過は、ある場合には、１８０°の位相を直交偏光成分間に導入し、それによって、線形偏光を回転させることができる。４分の１波リターダ５１３０ｂおよび第２の反射要素５１３０ｃは、第１の反射要素５１３０ａと反対の導波管５１１５の縁および／または第１の反射要素５１３０ａから反射された光が最終的に到達する場所（例えば、光エミッタ５１１０の下方の場所）に配置されてもよい。４分の１波リターダ５１３０ｂは、透過性であって、したがって、第１の反射要素５１３０ａによって反射された光が第２の反射要素５１３０ｃに通過することを可能にするように構成されてもよい。第２の反射要素５１３０ｃは、光を４分の１波リターダ５１３０ｂに逆反射させるように構成されることができる。いくつかの実施形態では、第２の反射要素５１３０ｃは、ミラーコーティング等の反射コーティングを含むことができる。４分の１波リターダ５１３０ｂを通した２回の通過に応じて、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５１１３は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する、再利用される光５１３５に変換されることができる。
４分の１波リターダ５１３０ｂは、４分の１波の位相遅延を直交線形偏光間に提供する、または１つの成分を４分の１波長だけ他の成分に対して遅らせるように定寸および配向される、複屈折材料（例えば、石英）であってもよい。４分の１波リターダ５１３０ｂを通して通過後、線形偏光は、円偏光状態に方向転換され、反射要素５１３０ｃに向かって伝搬することができる。
反射要素５１３０ｃは、光を４分の１波リターダ５１３０ｂに向かって逆反射させながら、その偏光の掌性を変化させることができる。いくつかの実施形態では、反射要素５１３０ｃは、誘電性材料のいくつかの層から作製されてもよい。同様に、反射要素５１３０ｃは、光エミッタ５１１０からの光の波長に調整されることができ、したがって、増加された反射率を促進することができる。
２回目として４分の１波リターダ５１３０ｂを通過することに応じて、光は、円偏光から線形偏光に戻るように変化され、ここで、回転された線形偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有し得る。再利用される光は、所望の第１の偏光状態を有する再利用された光５１３５として、導波管５１１５内を逆伝搬し、導波管５１１５から外に（例えば、方向転換特徴を介して）、空間光変調器５１２５に射出され、ディスプレイデバイス５１００の効率を改良することができる。
本明細書に説明されるように、導波管５１１５は、偏光ビームスプリッタとして機能し、ある偏光状態を有する光を空間光変調器５１２５に反射させることができる。いくつかの実施例では、導波管５１１５は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光を反射させ、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５１４０を透過させる、角度付けられた表面５１１５ａ（例えば、方向転換特徴を含み得る）を有することができる。上記に議論されるように、補償層５１１６は、角度付けられた表面５１１５ａにわたって配置されることができる。図示されるように、光再利用システムは、第１の反射要素５１３０ａから反射されたコリメートされた光を受光するように配置される、第３の反射要素５１３０ｄを含む。反射要素５１３０ｄは、導波管５１１５の縁（例えば、反射要素５１３０ａと反対の補償層５１１６の縁）に対して配置されることができる。いくつかの実施形態では、反射要素５１３０ｄは、反射要素５１３０ｃに関するものと同一または類似材料を含むことができる。例えば、反射要素５１３０ｄは、ミラーコーティングを含むことができる。反射要素５１３０ｄは、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光等の角度付けられた表面５１１５ａによって透過される光５１４０を、光５１４５として、導波管５１１５の中に逆反射させるように構成されることができる。反射要素５１３０ｄから反射された本光５１４５は、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）であり得、再び、第１の反射要素５１３０ａによって、４分の１波リターダ５１３０ｂに反射されることができる。本光は、４分の１波リターダ５１３０ｂを通して、それと関連付けられた第２の反射要素５１３０ｃに継続することができ、再び、４分の１波リターダ５１３０ｂを通して反射され、それによって、偏光状態を回転させることができる。故に、４分の１波リターダ５１３０ｂに指向される、光は、例えば、角度付けられた表面５１１５ａからの反射に応じて導波管５１１５から外に射出され得る、偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）に回転されることができる。例えば、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する線形偏光は、例えば、反射要素５１３０ａ、反射要素５１３０ｄ、４分の１波リターダ５１３０ｂ、および反射要素５１３０ｃ等の光再利用システムの他のコンポーネントによって、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する再利用される光５１３５に変換される。本光は、再び、第１の反射要素５１３０ａから角度表面５１１５ａに反射され、これは、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を選択的に反射させる。第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する再利用される光５１３５は、次いで、導波管５１１５から外に（例えば、角度付けられた表面上の方向転換要素を介して）空間光変調器５１２５へと射出され、ディスプレイデバイス５１００の効率を改良することができる。
図３４は、光を再利用するための光再利用システムを組み込む、ディスプレイデバイスの別の実施例を図示する。図３２および３３と同様に、ディスプレイデバイス５２００は、１つを上回る偏光状態を有する光を放出するように構成される、１つ以上の光エミッタ５２１０（以降、「光エミッタ５２１０」と称される）と、光５２１２を受光し、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５２２０を空間光変調器５２２５に射出するするように構成される、導波管５２１５とを含むことができる。光再利用システムは、導波管５２１５の縁に対して配置され、光エミッタ５２１０から受光された光を反射させる、反射要素５２３０ａを含むことができる。
本明細書に説明されるように、導波管５２１５は、偏光ビームスプリッタとして機能し、ある偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５２２０を空間光変調器５２２５に反射させることができる。いくつかの実施例では、導波管５２１５は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５２２０を反射させ、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５２４０を透過させるための角度付けられた表面５２１５ａ（例えば、方向転換要素を含み得る）を有することができる。故に、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する、光エミッタ５２１０からの、第１の反射要素５２３０ａによって角度付けられた表面５２１５ａに反射された光は、空間光変調器５２２５に向かって反射される。本光は、空間光変調器５２２５から反射され、導波管５２１５および角度付けられた表面５２１５ａを通して通過され得る。特に、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光、例えば、空間光変調器５２２５の選択的ピクセルによって回転された偏光を有する光は、導波管５２１５および角度付けられた表面５２１５ａを通して通過し得る。補償層５２１６が、上記に説明されるように、角度付けられた表面５２１５ａにわたって配置され、そうでなければ角度付けられた表面５２１５ａによって生じる屈折に対抗することができる。
光使用の効率を改良するために、光再利用システムはまた、半波リターダ５２３０ｂ等の偏光回転子を含むことができる。半波リターダ５２３０ｂは、導波管５２１５の縁に対して、例えば、反射要素５２３０ａと反対の補償層５２１６の縁上またはその近位に配置されることができる。いくつかの設計では、半波リターダ５２３０ｂは、透過性であって、それによって、角度付けられた表面５２１５ａによって透過される光５２４０が、第２の光方向転換要素または導波管５２４５に通過することを可能にするように構成されることができる。半波リターダ５２３０ｂはまた、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５２４０を第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５２５０に変換するように構成されることができる。第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する再利用される光５２５０は、次いで、第２の導波管５２４５から外に（例えば、方向転換要素を介して）第２の空間光変調器５２６０へと射出され、デバイスの効率をさらに改良することができる。例えば、第２の導波管５２４５は、本明細書に説明されるように偏光ビームスプリッタとして機能することができる。第２の導波管５２４５は、角度付けられた表面５２４５ａ（例えば、方向転換要素を含み得る）を含み、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５２５５を第２の空間光変調器５２６０に反射させることができる。同様に、第２の導波管５２４５は、第２の光学補償層５２４６を含み、そうでなければ角度付けられた表面５２４５ａによって生じる屈折に対抗してもよい。
図３４に示される設計に図示されるように、光エミッタ５２１０および半波リターダ５２３０ｂが、２つの導波管５２１５と５２４５との間に配置される。他の構成も、可能性として考えられる。
図３２－３４は、角度付けられた表面５０１５ａ、５１１５ａ、５２１５ａを有する、導波管５０１５、５１１５、５２１５とともに図示されるが、光再利用システムを含む、種々の実施形態が、略平面表面を有する導波管内に組み込まれてもよい。例えば、図３５および３６は、２つのそのような実施例を図示する。いくつかのそのような実施形態では、ディスプレイデバイス５３００、５４００は、１つを上回る偏光状態を有する光５３１２、５４１２を放出するように構成される、少なくとも１つの光エミッタ５３１０、５４１０と、光５３１２、５４１２を受光するように構成される、導波管５３１５、５４１５とを含むことができる。導波管５３１５、５４１５は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５３２０、５４２０を空間光変調器５３２５、５４２５に射出することができる。
種々の実施形態では、デバイス５３００、５４００は、導波管５３１５、５４１５に対して（例えば、導波管表面５３１５ａ、５４１５ａ上またはそれに隣接して）配置され、導波管５３１５、５４１５内で誘導される光を導波管５３１５、５４１５から外に空間光変調器５３２５、５４２５へと方向転換させる、１つ以上の方向転換要素５３２７、５４２７ａを含むことができる。方向転換要素５３２７、５４２７ａは、導波管５３１５、５４１５内で誘導される光５３２０、５４２０を導波管５３１５、５４１５から外に再指向するように構成される、１つ以上の方向転換特徴を含むことができる。方向転換要素５３２７、５４２７ａは、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５３２０、５４２０を導波管５３１５、５４１５から外に射出するように構成される、１つ以上のナノ構造またはマイクロ構造を含むことができる。方向転換要素は、例えば、格子、ホログラフィック光学要素、または他の構造等の１つ以上の回折光学要素を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、方向転換要素は、偏光に敏感な方向転換要素を含むことができる。偏光に敏感な方向転換要素は、偏光に敏感なマイクロ構造またはナノ構造を含んでもよい。偏光に敏感な方向転換要素は、格子（例えば、高度に敏感な）、回折光学要素、ホログラフィック光学要素等を含んでもよい。図３５に図示されるように、いくつかのそのようなナノ構造または格子は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５３２０を空間光変調器５３２５に指向することができる一方、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５３２２は、導波管５３１５を通して伝搬し続けることができる。例えば、ナノ構造または格子（例えば、第１の偏光状態）によって方向転換された偏光を有する光は、空間光変調器５３２５に向かって外部結合および／または反射されることができる一方、ナノ構造または格子によって方向転換されない偏光（例えば、第２の偏光状態）を有する光は、導波管５３１５を通して伝搬し続けることができる。
いくつかの実施形態では、ナノ構造または格子は、図３６によって図示される、偏光に敏感なナノ構造または格子を含まなくてもよい。いくつかのそのような実施形態では、デバイス５４００はまた、導波管５４１５（例えば、導波管表面５４１５ａ上またはそれに隣接する）と１つ以上のナノ構造または格子（例えば、５４２７ａ）との間に配置される、ワイヤグリッド５４２７ｂを含んでもよい。
ワイヤグリッド５４２７ｂは、具体的偏光状態の光を反射させ、別の偏光状態の光を透過させるように、光エミッタ５４１０によって生産された光の波長に調整されてもよい。例えば、図３６に図示されるように、ワイヤグリッド５４２７ｂは、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５４２０を１つ以上のナノ構造または格子（例えば、５４２７ａ）に透過させ、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５４２２を反射させるように構成されることができる。ナノ構造または格子（例えば、５４２７ａ）は、次いで、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５４２０を空間光変調器５４２５に指向することができる一方、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５４２２は、導波管５４１５を通して伝搬し続けることができる。
図３５および３６では、種々の実施形態は、光再利用システムを組み込み、導波管５３１５、５４１５を通して伝搬する、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光５３２２、５４２２を、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５３３５、５４３５に変換することができる。光再利用システムは、反射要素５３３０ａ、５４３０ａと、４分の１波リターダ５３３０ｂ、５４３０ｂとを含むことができる。
４分の１波リターダ５３３０ｂ、５４３０ｂは、透過性であって、反射要素５３３０ａ、５４３０ａの縁に対して配置され、縁導波管の５３１５、５４１５に到達する空間光変調器５３２５、５４２５に射出されない光が、９０°位相偏移を直交偏光状態間で受けた後、反射要素５３３０ａ、５４３０ａに通過することを可能にしてもよい。反射要素５３３０ａ、５４３０ａは、光を４分の１波リターダ５３３０ｂ、５４３０ｂに逆反射させるように構成されることができる。図３３に関して説明されるように、４分の１波リターダ５３３０ｂ、５４３０ｂを通して２回通過することに応じて、光５３２２、５４２２は、１８０°位相偏移を直交偏光状態間で受ける。その結果、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）は、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光５３３５、５４３５に変換されることができる。第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する、一部のそのような再利用される光５３３５、５４３５は、導波管５３１５、５４１５内で逆伝搬し、導波管５３１５、５４１５から外に（例えば、方向転換要素を介して）射出されることができる。第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）の光が使用されない代わりに、第２の偏光状態（例えば、ｐ－偏光状態）を有する光は、空間光変調器５３２５、５４２５に指向され、それによって使用され、画像を生産することに寄与し、それによって、デバイスの効率を改良し得る、第１の偏光状態（例えば、ｓ－偏光状態）を有する光に変換されることができる。
図３５および３６に示されるように、いくつかの実施形態はまた、偏光器５３５０、５４５０を導波管５３１５、５４１５と空間光変調器５３２５、５４２５との間に含むことができる。そのような偏光器５３５０、５４５０は、強度画像を、偏光に作用し、偏光状態を選択的に変調させる、空間光変調器５３２５、５４２５から生産するために使用されてもよい。偏光器５３５０、５４５０は、空間光変調器５３２５、５４２５が、ピクセル毎に偏光状態を選択的に制御することによって、ピクセル毎に強度を制御する効果を及ぼすように、１つの線形偏光状態を透過させ、別の偏光状態を減衰させることができる。
図３２－３６に関して本明細書に説明されるように、種々の設計は、光再利用システムを含み、デバイスの光使用の効率を改良することができる。本明細書に説明される他のデバイスに関して説明される種々の特徴は、光再利用システムを含む、デバイスの任意の特徴または特徴の組み合わせとともに組み込まれることができる。加えて、本明細書に説明される例示的光再利用システムまたは任意の特徴またはそれらの組み合わせは、本明細書に説明される他の設計のいずれか内に組み込まれる、または本明細書に説明される任意の他の設計の任意の特徴または特徴の組み合わせと組み合わせられることができる。
図３７は、導波管１４１２の中に結合するように光を偏向させる、内部結合要素１６５４を伴う、照明デバイス１４００を図示し、内部結合要素１６５４は、内部結合表面１６５２および空間光変調器１４０８に最も近い表面と平行である。内部結合要素１６５４は、回折格子または他の回折光学要素を含んでもよい。いくつかの設計では、内部結合要素１６５４は、反射性であって、例えば、誘電性コーティング（例えば、干渉コーティング）を含んでもよい。内部結合要素１６５４はまた、マイクロおよび／またはナノプリズム構造を含んでもよい。図３７に図示されるように、光エミッタ１６５０は、内部結合表面１６５２において、光を導波管１４１２の中に投入する。光の少なくとも一部（例えば、ある偏光の光）は、偏向（例えば、回折、反射等）される。光は、ＴＩＲを介して、導波管１４１２を通して伝搬してもよい。本導波管１４１２は、平面導波管を含んでもよい。導波管１４１２はさらに、ＴＩＲによって導波管内を伝搬する光を受光し、その上に入射する光のうちの少なくとも一部を射出するように配置される、光方向転換特徴１４１６を含む。光方向転換特徴１４１６は、光１６６３を空間光変調器１４０８に向かって射出するように構成される。空間光変調器１４０８は、光方向転換特徴１４１６によって射出される光を受光するように、光方向転換特徴１４１６と反対に配置されてもよい。示されるように、出射する光１６６３は、空間光変調器１４０８によって反射されてもよい（例えば、反射モードにおいて）。いくつかの実施形態（例えば、透過モード）では、出射する光１６６３は、少なくとも部分的に、空間光変調器１４０８を通して透過されてもよい。図３７に示されるように、変調された光１６６５は、導波管１４１２を通して出力エリア１４３６に向かって伝搬し得る。
偏光ビームスプリッタおよび照明システムは、本明細書に開示されるように、種々の用途を有し得る。例えば、そのようなビームスプリッタおよび照明システムは、拡張現実ディスプレイデバイス内でともに動作してもよい。照明システムは、接眼レンズと光学連通するように構成されてもよい。いくつかの実装では、接眼レンズは、ユーザの視野内に配置される、１つ以上の導波管を備えてもよい。本明細書に説明されるように、画像は、眼が接眼レンズを見ているとき、ユーザの眼に提示されることができる。ある実装では、接眼レンズは、導波管スタックを備えるが、本明細書に説明されるような偏光ビームスプリッタおよび照明システムの使用は、そのように限定されるべきではない。図３８は、接眼レンズに結合される、特に、接眼レンズ内の導波管スタック１６６に結合される、例示的照明システム１０００を示す。照明システム１０００は、本明細書に説明される照明システムの任意の１つ以上のの特徴を含んでもよい。加えて、または代替として、導波管スタック１６６は、導波管、導波管スタック（例えば、に関して図９Ａ－９Ｃ）、または接眼レンズに関して説明される、１つ以上の特徴を含んでもよい。透過される光１３２は、１つ以上の内部結合光学要素１４４、１４６、１４８によって受光されてもよい。照明システム１０００は、導波管スタック１６６と光学連通する（例えば、その光学軸に沿って配置される）ことができる。いくつかの実装では、照明システム１０００は、導波管スタック１６６の１つ以上の要素に当接するように構成されてもよい、またはそこから分離されてもよい。例えば、屈折光学要素１１８は、導波管１５８および／または内部結合光学要素１４８の表面に当接することができる。しかしながら、当接は、要求されない。照明システム１０００は、光（例えば、透過される光１３２）を導波管スタック１６６の中に指向するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、透過される光１３２は、導波管（例えば、光ファイバ）を介して、照明システム１０００と導波管スタック１６６との間を伝搬してもよい。透過される光１３２は、偏光ビームスプリッタ１０４と導波管スタック１６６との間の透過性媒体（例えば、プラスチック、ガラス、空気等）を通して伝搬してもよい。他の変形も、可能性として考えられる。
１つ以上の内部結合光学要素１４４、１４６、１４８は、光を対応する導波管１５４、１５６、１５８の中に結合するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の内部結合光学要素１４４、１４６、１４８は、特定の波長（例えば、赤色、青色、緑色等）の光を結合するように構成されることができる。加えて、または代替として、ある実装では、１つ以上の内部結合光学要素１４４、１４６、１４８は、対応する深度平面（例えば、図６参照）の光を結合するように構成されることができる。照明モジュール１０２は、光モジュール５４０（図６）等の本明細書に説明される他の要素に対応してもよい。偏光ビームスプリッタ１０４は、ビームスプリッタ５５０（図６）等の本明細書に説明される他の要素に対応してもよい。
故に、本明細書に説明される光源および照明モジュールは、偏光ビームスプリッタおよび／または楔導波管の有無にかかわらず、使用され、空間光変調器を照明し、接眼レンズに指向され、視認者に表示される、画像を生産することができる。そのようなシステム（およびサブシステムおよびコンポーネント）の広範囲の変形例も、可能性として考えられる。
同様に、拡張または仮想現実ディスプレイ等の接眼レンズまたはディスプレイと関連して等、本明細書の照明モジュール、偏光ビームスプリッタ、楔導波管、光積分器、その組み合わせ、および／またはコンポーネントに関して議論される任意の特性または特徴は、本明細書のいずれかに議論される構造および概念に適用されることができる。同様に、本明細書で議論される拡張または仮想現実ディスプレイ、頭部搭載型ディスプレイ、そのコンポーネント、または任意の組み合わせ等の接眼レンズまたはディスプレイに関する任意の特性、特徴、または概念は、照明モジュール、偏光ビームスプリッタ、楔導波管、光積分器、その組み合わせ、および／またはコンポーネント等の本明細書に説明される他の構造、特徴、または概念に適用されることができる。故に、本願で議論される任意の特性または特徴は、本明細書のいずれかに議論される他の構造および概念に適用されることができる。
（例示的側面）
（実施例）
（実施例第Ｉ節）
１．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、該接眼レンズは、光をユーザの眼の中に指向するように配置される、１つ以上の導波管を備える、接眼レンズと、
光を放出するように構成される、光源と、
楔形状の光方向転換要素であって、
軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、楔角度αだけ軸に対して傾角される、第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、該楔形状の光方向転換要素の第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の端部反射体の高さ未満であって、楔形状の光方向転換要素の中に結合される光が、端部反射体によって反射され、第２の表面によって、第１の表面に向かって再指向されるように、傾角される、楔形状の光方向転換要素と、
該楔形状の光方向転換要素に対して配置され、該楔形状の光方向転換要素から射出される該光を受光し、該光を変調させる、空間光変調器と、
を備え、該楔形状の光方向転換要素および該空間光変調器は、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、変調された光を該接眼レンズの該１つ以上の導波管の中に指向する、該接眼レンズに対して配置される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
２．楔形状の光方向転換要素は、偏光選択的要素を第２の表面上に備え、該偏光選択的要素は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載のシステム。
３．偏光選択的要素は、液晶を備える、実施例１または２に記載のシステム。
４．偏光選択的要素は、コレステリック液晶を備える、実施例１－３のいずれかに記載のシステム。
５．偏光選択的要素は、液晶格子を備える、実施例１－４のいずれかに記載のシステム。
６．偏光選択的要素は、コレステリック液晶格子を備える、コレステリック液晶を備える、実施例１－５のいずれかに記載のシステム。
７．偏光選択的要素は、複数の液晶の層を備え、異なる液晶層は、異なる波長の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる波長を回折するように構成される、実施例１－６のいずれかに記載のシステム。
８．偏光選択的要素は、複数のコレステリック液晶の層を備え、異なるコレステリック液晶層は、異なる色の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる色を回折するように構成される、実施例１－７のいずれかに記載のシステム。
９．楔形状の光方向転換要素は、第２の表面上に配置される、複数の方向転換特徴を備え、該複数の方向転換特徴は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載のシステム。
１０．複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、実施例９に記載のシステム。
１１．偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、実施例１０に記載のシステム。
１２．複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する光入力表面を通して受光された光の一部を空間光変調器に向かって再指向するように構成される、実施例９または１０のいずれかに記載のシステム。
１３．楔形状の光方向転換要素は、第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光の一部を透過させるように構成される、実施例１２に記載のシステム。
１４．複数の方向転換特徴は、プリズム式方向転換特徴を備える、実施例１０－１３のいずれかに記載のシステム。
１５．方向転換特徴は、第１および第２の部分を備え、該第１の部分は、反射コーティングをその上に有し、該第２の部分は、該反射コーティングを有していない、実施例１０－１４のいずれかに記載のシステム。
１６．第１および第２の部分は、第１および第２のファセットを備える、実施例１５に記載のシステム。
１７．反射コーティングは、誘電性反射コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載のシステム。
１８．反射コーティングは、偏光コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載のシステム。
１９．該方向転換特徴は、湾曲表面を有する、実施例１０－１７のいずれかに記載のシステム。
２０．複数の方向転換特徴は、正の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載のシステム。
２１．複数の方向転換特徴は、負の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載のシステム。
２２．複数の方向転換特徴は、２０～２００マイクロメートルのピッチを有する、実施例１０－２０のいずれかに記載のシステム。
２３．端部反射体は、湾曲反射体を備える、実施例１－２２のいずれかに記載のシステム。
２４．端部反射体は、球状または放物線ミラーを備える、実施例２３に記載のシステム。
２５．端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える、反射ホログラフィック構造を備える、実施例１－２２のいずれかに記載のシステム。
２６．端部反射体は、該光源からの光をコリメートし、該コリメートされた光を該第２の表面に指向するように構成される、実施例１－２２のいずれかに記載のシステム。
２７．空間光変調器は、反射性空間光変調器であって、楔形状の光方向転換要素は、空間光変調器から反射された光をそれを通して透過させるように構成される、実施例１－２６のいずれかに記載のシステム。
２８．そうでなければ楔形状の光方向転換要素によって生じる屈折を補償するように構成される、光方向転換要素にわたって配置される、屈折光学要素をさらに備える、実施例１－２７のいずれかに記載のシステム。
２９．該屈折光学要素は、該楔形状の光方向転換要素の該第２の表面からの光の屈曲を低減させるように、該楔形状の光方向転換要素を補完する形状を有する、実施例２８に記載のシステム。
３０．該屈折光学要素は、楔形状を有する、実施例２８または２９のいずれかに記載のシステム。
３１．屈折光学要素にわたって配置される、偏光選択的コンポーネントをさらに備える、実施例２８－３０のいずれかに記載のシステム。
３２．該屈折光学要素は、該楔形状の光方向転換要素の該第１の表面と反対の表面を有し、該楔形状の光方向転換要素の該第１の表面と反対の該表面は、反射防止コーティングをその上に有する、実施例２８－３１のいずれかに記載のシステム。
３３．該光入力表面は、反射防止コーティングをその上に含む、実施例１－３２のいずれかに記載のシステム。
３４．該屈折光学要素は、該端部反射体と反対の表面を有し、該端部反射体と反対の表面は、吸収するコーティングをその上に有する、実施例２８－３３のいずれかに記載のシステム。
３５．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例１－３４のいずれかに記載のシステム。
３６．光源は、楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される、源からの光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、第１の表面に向かって再指向されるように、該入力表面に対して配置される、実施例１－３５のいずれかに記載のシステム。
３７．楔形状の光方向転換要素は、導波管を備え、該光源からの光は、少なくとも該第１の表面から全内部反射する、実施例１－３６のいずれかに記載のシステム。
３８．端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、実施例１－３７のいずれかに記載のシステム。
３９．入力光表面は、方向転換特徴をその上に含み、光源からの光を再指向する、実施例１－３８のいずれかに記載のシステム。
４０．入力光表面は、該軸に直交する、実施例１－３９のいずれかに記載のシステム。
４１．入力光表面は、該軸に直交して傾斜される、実施例１－４０のいずれかに記載のシステム。
４２．該光源は、出力面を有し、空気間隙が、該光源の該出力面の少なくとも一部と該楔形状の光方向転換要素の該入力光表面との間に配置される、実施例１－４１のいずれかに記載のシステム。
４３．該光源は、出力面を有し、該光源の該出力面の少なくとも一部は、該楔形状の光方向転換要素の該入力光表面に接触する、実施例１－４２のいずれかに記載のシステム。
４４．該光源から入力された光を該入力光表面を通して偏向させるように構成される、偏光器をさらに備える、実施例１－４３のいずれかに記載のシステム。
４５．光源は、光ファイバを介して、楔形状の光方向転換要素の入力光表面と光学連通する、実施例１－４４のいずれかに記載のシステム。
４６．光源は、レーザまたはＬＥＤのうちの少なくとも１つを備える、実施例１－４５のいずれかに記載のシステム。
４７．光源は、少なくとも赤色、緑色、および青色光を楔形状の光方向転換要素の中に光入力表面を通して送達するように構成される、実施例１－４６のいずれかに記載のシステム。
４８．該光源は、光を出力するように構成される、複数のエミッタまたは照明モジュールを備える、実施例１－４７のいずれかに記載のシステム。
４９．該複数のエミッタまたは照明モジュールはそれぞれ、異なる色の光を放出する、実施例１－４８のいずれかに記載のシステム。
５０．異なる色の光は、赤色光、緑色光、および青色光を備える、実施例１－４９のいずれかに記載のシステム。
５１．該光源は、光を出力するように構成される、２つのエミッタまたは２つの照明モジュールを備える、実施例１－５０のいずれかに記載のシステム。
５２．該光源は、光を出力するように構成される、３つのエミッタを備える、実施例１－５０のいずれかに記載のシステム。
５３．楔形状の光方向転換要素および１つ以上の導波管は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、楔形状の光方向転換要素の長さは、１つ以上の導波管の長さの１／３未満である、実施例１－５２のいずれかに記載のシステム。
５４．楔形状の光方向転換要素は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、該長さは、１０ｍｍ未満である、実施例１－５３のいずれかに記載のシステム。
５５．該接眼レンズ内の１つ以上の導波管は、１つ以上の内部結合光学要素を含み、該楔形状の光方向転換要素および空間光変調器は、該空間光変調器からの光をその中に指向する、該１つ以上の内部結合光学要素に対して配置される、実施例１－５４のいずれかに記載のシステム。
（実施例第ＩＩ節）
１．光学デバイスであって、
楔形状の光方向転換要素であって、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
第２の表面上に配置される、複数の光方向転換特徴と、
を備え、
第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の反射側の高さ未満であるように傾角され、
楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に向かって再指向される、
楔形状の光方向転換要素を備える、光学デバイス。
２．複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、実施例１に記載の光学デバイス。
３．偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、実施例２に記載の光学デバイス。
４．端部反射体は、光入力表面を通して受光された光を水平軸と平行方向に沿って再指向するように構成される、球状または放物線ミラーを備える、実施例１－３のいずれかに記載の光学デバイス。
５．端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える、反射ホログラフィック構造を備える、実施例１－３のいずれかに記載の光学デバイス。
６．楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に向かって、該空間光変調器に再指向されるように、該第１の表面に対して配置される、空間光変調器をさらに備える、実施例１－５のいずれかに記載の光学デバイス。
７．複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する光入力表面を通して受光された光の一部を空間光変調器に向かって再指向するように構成される、実施例１－６のいずれかに記載の光学デバイス。
８．複数の方向転換特徴は、第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光の一部を透過させるように構成される、実施例１－７のいずれかに記載の光学デバイス。
９．屈折光学要素にわたって配置される光方向転換要素をさらに備える、実施例１－８のいずれかに記載の光学デバイス。
１０．屈折光学要素にわたって配置される、偏光選択的コンポーネントをさらに備える、実施例９に記載の光学デバイス。
１１．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例１－１０のいずれかに記載の光学デバイス。
１２．楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される、源からの光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、第１の表面に向かって再指向されるように、該入力表面に対して配置される、光源をさらに備える、実施例１－１１のいずれかに記載の光学デバイス。
１３．端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、実施例１－１２のいずれかに記載の光学デバイス。
（実施例第ＩＩＩ節）
１．ディスプレイデバイスであって、
１つを上回る偏光状態を有する光を放出するように構成される、１つ以上の光エミッタと、
該１つ以上の光エミッタに対して配置され、該光のうちの少なくとも一部が、全内部反射によって、その中で誘導されるように、該１つ以上の光エミッタからの光を受光する、導波管であって、第１の偏光状態を有する光を該導波管から外に射出するように構成される、導波管と、
該導波管に対して配置され、該該導波管から射出される光を受光し、該光を変調させる、空間光変調器と、
第２の偏光状態を有する光を第１の偏光状態を有する光に変換するように構成される、光再利用システムと、
を備える、ディスプレイデバイス。
２．該光再利用システムは、該導波管の縁に対して配置され、該空間光変調器に射出されない光を反射させる、反射要素を備える、実施例１に記載のディスプレイデバイス。
３．該光再利用システムは、該反射要素に対して配置され、該空間光変調器に射出されない光が、該反射要素に通過することを可能にする、４分の１波リターダを備え、該反射要素は、第２の偏光状態を有する光が第１の偏光状態を有する光に変換されるように、光を該４分の１波リターダに戻るように反射させるように構成される、実施例２に記載のディスプレイデバイス。
４．該導波管に対して配置され、該導波管内で誘導される光を該導波管から外に該空間光変調器へと方向転換させる、１つ以上の方向転換要素をさらに備える、実施例１－３のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
５．該１つ以上の方向転換要素は、該導波管内で誘導される光を該導波管から外に再指向するように構成される、１つ以上の方向転換特徴を備える、実施例４に記載のディスプレイデバイス。
６．該１つ以上の方向転換要素は、第１の偏光状態を有する光を該導波管から外に射出するように構成される、１つ以上のマイクロ構造またはナノ構造を備える、実施例４または５に記載のディスプレイデバイス。
７．該導波管と該１つ以上のマイクロ構造またはナノ構造との間に配置される、ワイヤグリッドをさらに備え、該ワイヤグリッドは、第１の偏光状態を有する光を該１つ以上のマイクロ構造またはナノ構造に透過させ、第２の偏光状態を有する光を反射させるように構成される、実施例６に記載のディスプレイデバイス。
８．該１つ以上のマイクロ構造またはナノ構造は、１つ以上の回折光学要素またはホログラフィック光学要素を備える、実施例６または７に記載のディスプレイデバイス。
９．該導波管は、第１の偏光状態を有する光を該空間光変調器に反射させ、第２の偏光状態を有する光を透過させるための角度付けられた表面を備える、実施例２に記載のディスプレイデバイス。
１０．該光再利用システムは、該反射要素に対して配置され、該反射要素によって反射された光を受光し、第２の偏光状態を有する光を第１の偏光状態を有する光に変換する、偏光コンバータ要素を備える、実施例９に記載のディスプレイデバイス。
１１．該光再利用システムは、該反射要素に対して配置され、該反射要素によって反射された光が、光を該４分の１波リターダに戻るように反射させるように構成される、第２の反射要素に通過することを可能にする、４分の１波リターダを備え、それによって、第２の偏光状態を有する光は、第１の偏光状態を有する光に変換される、実施例９に記載のディスプレイデバイス。
１２．該１つ以上の光エミッタは、該導波管に対する場所に配置され、該反射要素は、光を該１つ以上の光エミッタの場所から離れるように反射させるように構成される、実施例１１に記載のディスプレイデバイス。
１３．該第２の反射要素は、反射コーティングを備える、実施例１１または１２に記載のディスプレイデバイス。
１４．該光再利用システムはさらに、該導波管の別の縁に対して配置され、角度付けられた表面によって透過される光を反射させる、別の反射要素を備える、実施例１１－１３のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
１５．該別の反射要素は、反射コーティングを備える、実施例１４に記載のディスプレイデバイス。
１６．第２の導波管をさらに備え、該光再利用システムはさらに、角度付けられた表面によって透過される光が、該第２の導波管に通過することを可能にするように構成される、半波リターダを備え、該半波リターダは、第２の偏光状態を有する光を第１の偏光状態を有する光に変換するように構成される、実施例９に記載のディスプレイデバイス。
１７．第２の空間光変調器をさらに備え、該第２の導波管は、第１の偏光状態を有する光を該第２の空間光変調器に射出するように構成される、実施例１６に記載のディスプレイデバイス。
１８．該第２の導波管は、第２の角度付けられた表面を備え、第１の偏光状態を有する光を該第２の空間光変調器に反射させる、実施例１７に記載のディスプレイデバイス。
１９．半波リターダは、該第１の導波管と第２の導波管との間に配置される、実施例１６－１８のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２０．該反射要素は、ある曲率を備える、実施例９－１９のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２１．該反射要素は、球状ミラーを備える、実施例２０に記載のディスプレイデバイス。
２２．該反射要素は、ホログラフィック光学要素を備える、実施例９－１９のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２３．該導波管は、該導波管内で誘導される光を該導波管から外に該空間光変調器へと方向転換させるように構成される、１つ以上の方向転換要素を備える、実施例９－２２のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２４．該１つ以上の方向転換要素は、該導波管内で誘導される光を該導波管から外に再指向するように構成される、１つ以上の方向転換特徴を備える、実施例２３に記載のディスプレイデバイス。
２５．該１つ以上の方向転換要素は、１つ以上のマイクロ構造を備える、実施例２３または２４に記載のディスプレイデバイス。
２６．該１つ以上のマイクロ構造は、誘電性コーティングを１つ以上のマイクロプリズム上に備える、実施例２５に記載のディスプレイデバイス。
２７．該１つ以上のマイクロ構造は、ワイヤグリッドを備える、実施例２５に記載のディスプレイデバイス。
２８．該１つ以上の光エミッタは、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例１－２７のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２９．該１つ以上の光エミッタは、１つ以上のレーザを備える、実施例１－２７に記載のディスプレイシステム。
３０． 該空間光変調器は、その上に入射する光を反射および変調させるように構成される、反射性空間光変調器を備える、実施例１－２９のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
３１． 該空間光変調器は、該空間光変調器を通して透過される光を変調させるように構成される、透過性空間光変調器を備える、実施例１－２９のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
（実施例第ＩＶ節）
１．光学デバイスであって、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
を備える、楔形状の光方向転換要素と、
光を生成するように構成される、光モジュールと、
光モジュールと光学連通し、光をそこから受光する、光ファイバを備える、ファイバ送達システムと、
第１の表面と第２の表面との間にあって、該光送達システムに対して配置され、光ファイバを介して、光モジュールから放出される光を受光する、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、
第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の反射側の高さ未満であるように傾角され、
楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、第２の表面から第１の表面に向かって反射される、
光学デバイス。
２．光ファイバは、マルチモードファイバを備える、実施例１に記載のデバイス。
３．光ファイバは、偏光維持ファイバを備える、実施例１または２に記載のデバイス。
４．該光モジュールは、複数の光エミッタを備える、実施例１－３のいずれかに記載のデバイス。
５．複数の光エミッタは、異なる色の光エミッタを備える、実施例４に記載のデバイス。
６．光モジュールは、少なくとも１つのレーザを備える、実施例１－５のいずれかに記載のデバイス。
７．光モジュールは、発光ダイオードを備える、実施例１－５のいずれかに記載のデバイス。
８．発光ダイオードは、複数の異なる色の発光ダイオードを備える、実施例７に記載のデバイス。
９．発光ダイオードは、スーパールミネセントダイオードを備える、実施例７に記載のデバイス。
（実施例第Ｖ節）
１．光学デバイスであって
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
を備える、楔形状の光方向転換要素と、
光を生成するように構成される、レーザを備える、光モジュールと、
第１の表面と第２の表面との間にあって、該光モジュールと光学連通し、レーザから放出される光を受光する、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、
第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の反射側の高さ未満であるように傾角され、
楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、第２の表面から第１の表面に向かって反射される、
光学デバイス。
２．レーザは、ファイバレーザを備える、実施例１に記載のデバイス。
３．少なくとも１つのレーザは、複数の異なる色のレーザを備える、実施例１または２に記載のデバイス。
（実施例第ＶＩ節）
４．光学デバイスであって、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
を備える、楔形状の光方向転換要素と、
複数の光エミッタを備える、光モジュールであって、該複数のエミッタのための光を組み合わせる、光モジュールと、
第１の表面と第２の表面との間にあって、該光モジュールに対して配置され、複数のエミッタから放出される光を受光する、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、
第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の反射側の高さ未満であるように傾角され、
楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、第２の表面から第１の表面に向かって反射される、
光学デバイス。
５．光モジュールは、２つの光エミッタからの光を受光するように構成される、少なくとも１つの波長依存光再指向要素を備える、実施例１に記載のデバイス。
６．光モジュールは、３つの光エミッタからの光を受光するように構成される、少なくとも２つの波長依存光再指向要素を備える、実施例１に記載のデバイス。
７．該複数の光エミッタは、少なくとも３つのエミッタを備える、実施例１－３のいずれかに記載のデバイス。
８．該少なくとも３つのエミッタは、赤色、緑色、および青色エミッタを備える、実施例１－４のいずれかに記載のデバイス。
９．該光モジュールは、該３つのエミッタと光学連通する３つのポートを有する、ｘ－立方体を備える、実施例４－５のいずれかに記載のデバイス。
（実施例第ＶＩＩ節）
１．光学デバイスであって、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
を備える、楔形状の光方向転換要素と、
光を生成するように構成される、光モジュールと、
第１の表面と第２の表面との間にあって、該光モジュールに対して配置され、光をそこから受光する、光入力表面であって、マイクロ構造またはナノ構造を備える、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の反射側の高さ未満であるように傾角され、
楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、第２の表面から第１の表面に向かって反射される、
光学デバイス。
２．マイクロ構造またはナノ構造は、該入力表面を通して入力された光を再指向するように構成される、実施例１に記載のデバイス。
３．光入力表面は、回折光学要素または回折格子を備える、実施例１または２に記載のデバイス。
４．光モジュールは、光の円錐を放出するように構成され、光の円錐は、円錐の軸から約１０度～３５度の角度を有する、上記実施例のいずれかに記載のデバイス。
５．第１の表面に対して配置され、第２の表面から反射された光を受光する、空間光変調器をさらに備える、上記実施例のいずれかに記載のデバイス。
（実施例第ＶＩＩＩ節）
１．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、該接眼レンズは、光をユーザの眼の中に指向するように配置される、１つ以上の導波管を備える、接眼レンズと、
光を放出するように構成される、光源と、
偏光に敏感な光方向転換要素であって、
軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対の第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、該偏光に敏感な光方向転換要素の第２の表面は、偏光に敏感な光方向転換要素中に結合される光が、端部反射体によって反射され、第２の表面によって、第１の表面に向かって再指向されるようなものである、偏光に敏感な光方向転換要素と、
該偏光に敏感な光方向転換要素に対して配置され、該偏光に敏感な光方向転換要素から射出される該光を受光し、該光を変調させる、空間光変調器と、
を備え、該偏光に敏感な光方向転換要素および該空間光変調器は、該接眼レンズに対して配置され、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、変調された光を該接眼レンズの該１つ以上の導波管の中に指向する、頭部搭載型ディスプレイシステム。
２．偏光に敏感な光方向転換要素は、偏光選択的要素を第２の表面上に備え、該偏光選択的要素は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載のシステム。
３．偏光選択的要素は、液晶を備える、実施例１または２に記載のシステム。
４．偏光選択的要素は、コレステリック液晶を備える、実施例１－３のいずれかに記載のシステム。
５．偏光選択的要素は、液晶格子を備える、実施例１－４のいずれかに記載のシステム。
６．偏光選択的要素は、コレステリック液晶格子を備える、コレステリック液晶を備える、実施例１－５のいずれかに記載のシステム。
７．偏光選択的要素は、複数の液晶の層を備え、異なる液晶層は、異なる波長の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる波長を回折するように構成される、実施例１－６のいずれかに記載のシステム。
８．偏光選択的要素は、複数のコレステリック液晶の層を備え、異なるコレステリック液晶層は、異なる色の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる色を回折するように構成される、実施例１－７のいずれかに記載のシステム。
９．偏光に敏感な光方向転換要素は、第２の表面上に配置される、複数の方向転換特徴を備え、該複数の方向転換特徴は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載のシステム。
１０．複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、実施例９に記載のシステム。
１１．偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、実施例１０に記載のシステム。
１２．複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する光入力表面を通して受光された光の一部を空間光変調器に向かって再指向するように構成される、実施例９または１０のいずれかに記載のシステム。
１３．偏光に敏感な光方向転換要素は、第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光の一部を透過させるように構成される、実施例１２に記載のシステム。
１４．複数の方向転換特徴は、プリズム式方向転換特徴を備える、実施例１０－１３のいずれかに記載のシステム。
１５．方向転換特徴は、第１および第２の部分を備え、該第１の部分は、反射コーティングをその上に有し、該第２の部分は、該反射コーティングを有していない、実施例１０－１４のいずれかに記載のシステム。
１６．第１および第２の部分は、第１および第２のファセットを備える、実施例１５に記載のシステム。
１７．反射コーティングは、誘電性反射コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載のシステム。
１８．反射コーティングは、偏光コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載のシステム。
１９．該方向転換特徴は、湾曲表面を有する、実施例１０－１７のいずれかに記載のシステム。
２０．複数の方向転換特徴は、正の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載のシステム。
２１．複数の方向転換特徴は、負の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載のシステム。
２２．複数の方向転換特徴は、２０～２００マイクロメートルのピッチを有する、実施例１０－２０のいずれかに記載のシステム。
２３．端部反射体は、湾曲反射体を備える、実施例１－２２のいずれかに記載のシステム。
２４．端部反射体は、球状または放物線ミラーを備える、実施例２３に記載のシステム。
２５．端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える、反射ホログラフィック構造を備える、実施例１－２２のいずれかに記載のシステム。
２６．端部反射体は、該光源からの光をコリメートし、該コリメートされた光を該第２の表面に指向するように構成される、実施例１－２２のいずれかに記載のシステム。
２７．空間光変調器は、反射性空間光変調器であって、偏光に敏感な光方向転換要素は、空間光変調器から反射された光をそれを通して透過させるように構成される、実施例１－２６のいずれかに記載のシステム。
２８．そうでなければ偏光に敏感な光方向転換要素によって生じる屈折を補償するように構成される、屈折光学要素にわたって配置される光方向転換要素をさらに備える、実施例１－２７のいずれかに記載のシステム。
２９．該屈折光学要素は、該偏光に敏感な光方向転換要素の該第２の表面からの光の屈曲を低減させるように、該偏光に敏感な光方向転換要素を補完する形状を有する、実施例２８に記載のシステム。
３０．該屈折光学要素は、直角プリズム形状を有する、実施例２８または２９のいずれかに記載のシステム。
３１．屈折光学要素にわたって配置される、偏光選択的コンポーネントをさらに備える、実施例２８－３０のいずれかに記載のシステム。
３２．該屈折光学要素は、該偏光に敏感な光方向転換要素の該第１の表面と反対の表面を有し、該偏光に敏感な光方向転換要素の該第１の表面と反対の該表面は、反射防止コーティングをその上に有する、実施例２８－３１のいずれかに記載のシステム。
３３．該光入力表面は、反射防止コーティングをその上に含む、実施例１－３２のいずれかに記載のシステム。
３４．該屈折光学要素は、該端部反射体と反対の表面を有し、該端部反射体と反対の表面は、吸収するコーティングをその上に有する、実施例２８－３３のいずれかに記載のシステム。
３５．第１の表面は、第２の表面と平行である、実施例１－３４のいずれかに記載のシステム。
３６．光源は、偏光に敏感な光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される、源からの光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、第１の表面に向かって再指向されるように、該入力表面に対して配置される、実施例９－３５のいずれかに記載のシステム。
３７．偏光に敏感な光方向転換要素は、導波管を備え、該光源からの光は、少なくとも該第１の表面から全内部反射する、実施例１－３６のいずれかに記載のシステム。
３８．端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、実施例１－３７のいずれかに記載のシステム。
３９．入力光表面は、方向転換特徴をその上に含み、光源からの光を再指向する、実施例１－３８のいずれかに記載のシステム。
４０．入力光表面は、該軸に直交する、実施例１－３９のいずれかに記載のシステム。
４１．入力光表面は、該軸に直交して傾斜される、実施例１－４０のいずれかに記載のシステム。
４２．該光源は、出力面を有し、空気間隙が、該光源の該出力面の少なくとも一部と該偏光に敏感な光方向転換要素の該入力光表面との間に配置される、実施例１－４１のいずれかに記載のシステム。
４３．該光源は、出力面を有し、該光源の該出力面の少なくとも一部は、該偏光に敏感な光方向転換要素の該入力光表面に接触する、実施例１－４２のいずれかに記載のシステム。
４４．該光源から入力された光を該入力光表面を通して偏向させるように構成される、偏光器をさらに備える、実施例１－４３のいずれかに記載のシステム。
４５．光源は、光ファイバを介して、偏光に敏感な光方向転換要素の入力光表面と光学連通する、実施例１－４４のいずれかに記載のシステム。
４６．光源は、レーザまたはＬＥＤのうちの少なくとも１つを備える、実施例１－４５のいずれかに記載のシステム。
４７．光源は、少なくとも赤色、緑色、および青色光を偏光に敏感な光方向転換要素の中に光入力表面を通して送達するように構成される、実施例１－４６のいずれかに記載のシステム。
４８．該光源は、光を出力するように構成される、複数のエミッタまたは照明モジュールを備える、実施例１－４７のいずれかに記載のシステム。
４９．該複数のエミッタまたは照明モジュールはそれぞれ、異なる色の光を放出する、実施例１－４８のいずれかに記載のシステム。
５０．異なる色の光は、赤色光、緑色光、および青色光を備える、実施例１－４９のいずれかに記載のシステム。
５１．該光源は、光を出力するように構成される、２つのエミッタまたは２つの照明モジュールを備える、実施例１－５０のいずれかに記載のシステム。
５２．該光源は、光を出力するように構成される、３つのエミッタを備える、実施例１－５０のいずれかに記載のシステム。
５３．偏光に敏感な光方向転換要素および１つ以上の導波管は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、偏光に敏感な光方向転換要素の長さは、１つ以上の導波管の長さの１／３未満である、実施例１－５２のいずれかに記載のシステム。
５４．偏光に敏感な光方向転換要素は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、該長さは、１０ｍｍ未満である、実施例１－５３のいずれかに記載のシステム。
５５．該接眼レンズ内の１つ以上の導波管は、１つ以上の内部結合光学要素を含み、該偏光に敏感な光方向転換要素および空間光変調器は、該１つ以上の内部結合光学要素に対して配置され、該空間光変調器からの光をその中に指向する、実施例１－５４のいずれかに記載のシステム。
５６．第２の表面は、光入力表面の高さが光入力表面と反対の端部反射体の高さ未満であるように傾角される、実施例１－５５のいずれかに記載のシステム。
５７．第２の表面は、楔角度αだけ軸に対して傾角される、実施例１－５６のいずれかに記載のシステム。
５８．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例５７に記載のシステム。
５９．該屈折光学要素は、楔形状を有する、実施例１－５８のいずれかに記載のシステム。
（実施例第ＩＸ節）
１．照明システムであって、
光を放出するように構成される、光源と、
楔形状の光方向転換要素であって、
軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、楔角度αだけ軸に対して傾角される、第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、該楔形状の光方向転換要素の第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の端部反射体の高さ未満であって、楔形状の光方向転換要素の中に結合される光が、端部反射体によって反射され、第２の表面によって、第１の表面に向かって再指向されるように、傾角される、楔形状の光方向転換要素と、
該楔形状の光方向転換要素に対して配置され、該楔形状の光方向転換要素から射出される該光を受光し、該光を変調させる、空間光変調器と、
を備える、照明システム。
２．楔形状の光方向転換要素は、偏光選択的要素を第２の表面上に備え、該偏光選択的要素は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載の照明システム。
３．偏光選択的要素は、液晶を備える、実施例１または２に記載の照明システム。
４．偏光選択的要素は、コレステリック液晶を備える、実施例１－３のいずれかに記載の照明システム。
５．偏光選択的要素は、液晶格子を備える、実施例１－４のいずれかに記載の照明システム。
６．偏光選択的要素は、コレステリック液晶格子を備える、コレステリック液晶を備える、実施例１－５のいずれかに記載の照明システム。
７．偏光選択的要素は、複数の液晶の層を備え、異なる液晶層は、異なる波長の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる波長を回折するように構成される、実施例１－６のいずれかに記載の照明システム。
８．偏光選択的要素は、複数のコレステリック液晶の層を備え、異なるコレステリック液晶層は、異なる色の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる色を回折するように構成される、実施例１－７のいずれかに記載の照明システム。
９．楔形状の光方向転換要素は、第２の表面上に配置される、複数の方向転換特徴を備え、該複数の方向転換特徴は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載の照明システム。
１０．複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、実施例９に記載の照明システム。
１１．偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、実施例１０に記載の照明システム。
１２．複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する光入力表面を通して受光された光の一部を空間光変調器に向かって再指向するように構成される、実施例９または１０のいずれかに記載の照明システム。
１３．楔形状の光方向転換要素は、第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光の一部を透過させるように構成される、実施例１２に記載の照明システム。
１４．複数の方向転換特徴は、プリズム式方向転換特徴を備える、実施例１０－１３のいずれかに記載の照明システム。
１５．方向転換特徴は、第１および第２の部分を備え、該第１の部分は、反射コーティングをその上に有し、該第２の部分は、該反射コーティングを有していない、実施例１０－１４のいずれかに記載の照明システム。
１６．第１および第２の部分は、第１および第２のファセットを備える、実施例１５に記載の照明システム。
１７．反射コーティングは、誘電性反射コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載の照明システム。
１８．反射コーティングは、偏光コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載の照明システム。
１９．該方向転換特徴は、湾曲表面を有する、実施例１０－１７のいずれかに記載の照明システム。
２０．複数の方向転換特徴は、正の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載の照明システム。
２１．複数の方向転換特徴は、負の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載の照明システム。
２２．複数の方向転換特徴は、２０～２００マイクロメートルのピッチを有する、実施例１０－２０のいずれかに記載の照明システム。
２３．端部反射体は、湾曲反射体を備える、実施例１－２２のいずれかに記載の照明システム。
２４．端部反射体は、球状または放物線ミラーを備える、実施例２３に記載の照明システム。
２５．端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える、反射ホログラフィック構造を備える、実施例１－２２のいずれかに記載の照明システム。
２６．端部反射体は、該光源からの光をコリメートし、該コリメートされた光を該第２の表面に指向するように構成される、実施例１－２２のいずれかに記載の照明システム。
２７．空間光変調器は、反射性空間光変調器であって、楔形状の光方向転換要素は、空間光変調器から反射された光をそれを通して透過させるように構成される、実施例１－２６のいずれかに記載の照明システム。
２８．そうでなければ楔形状の光方向転換要素によって生じる屈折を補償するように構成される、光方向転換要素にわたって配置される、屈折光学要素をさらに備える、実施例１－２７のいずれかに記載の照明システム。
２９．該屈折光学要素は、該楔形状の光方向転換要素の該第２の表面からの光の屈曲を低減させるように、該楔形状の光方向転換要素を補完する形状を有する、実施例２８に記載の照明システム。
３０．該屈折光学要素は、楔形状を有する、実施例２８または２９のいずれかに記載の照明システム。
３１．屈折光学要素にわたって配置される、偏光選択的コンポーネントをさらに備える、実施例２８－３０のいずれかに記載の照明システム。
３２．該屈折光学要素は、該楔形状の光方向転換要素の該第１の表面と反対の表面を有し、該楔形状の光方向転換要素の該第１の表面と反対の該表面は、反射防止コーティングをその上に有する、実施例２８－３１のいずれかに記載の照明システム。
３３．該光入力表面は、反射防止コーティングをその上に含む、実施例１－３２のいずれかに記載の照明システム。
３４．該屈折光学要素は、該端部反射体と反対の表面を有し、該端部反射体と反対の表面は、吸収するコーティングをその上に有する、実施例２８－３３のいずれかに記載の照明システム。
３５．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例１－３４のいずれかに記載の照明システム。
３６．光源は、楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される、源からの光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、第１の表面に向かって再指向されるように、該入力表面に対して配置される、実施例１－３５のいずれかに記載の照明システム。
３７．楔形状の光方向転換要素は、導波管を備え、該光源からの光は、少なくとも該第１の表面から全内部反射する、実施例１－３６のいずれかに記載の照明システム。
３８．端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、実施例１－３７のいずれかに記載の照明システム。
３９．入力光表面は、方向転換特徴をその上に含み、光源からの光を再指向する、実施例１－３８のいずれかに記載の照明システム。
４０．入力光表面は、該軸に直交する、実施例１－３９のいずれかに記載の照明システム。
４１．入力光表面は、該軸に直交して傾斜される、実施例１－４０のいずれかに記載の照明システム。
４２．該光源は、出力面を有し、空気間隙が、該光源の該出力面の少なくとも一部と該楔形状の光方向転換要素の該入力光表面との間に配置される、実施例１－４１のいずれかに記載の照明システム。
４３．該光源は、出力面を有し、該光源の該出力面の少なくとも一部は、該楔形状の光方向転換要素の該入力光表面に接触する、実施例１－４２のいずれかに記載の照明システム。
４４．該光源から入力された光を該入力光表面を通して偏向させるように構成される、偏光器をさらに備える、実施例１－４３のいずれかに記載の照明システム。
４５．光源は、光ファイバを介して、楔形状の光方向転換要素の入力光表面と光学連通する、実施例１－４４のいずれかに記載の照明システム。
４６．光源は、レーザまたはＬＥＤのうちの少なくとも１つを備える、実施例１－４５のいずれかに記載の照明システム。
４７．光源は、少なくとも赤色、緑色、および青色光を楔形状の光方向転換要素の中に光入力表面を通して送達するように構成される、実施例１－４６のいずれかに記載の照明システム。
４８．該光源は、光を出力するように構成される、複数のエミッタまたは照明モジュールを備える、実施例１－４７のいずれかに記載の照明システム。
４９．該複数のエミッタまたは照明モジュールはそれぞれ、異なる色の光を放出する、実施例１－４８のいずれかに記載の照明システム。
５０．異なる色の光は、赤色光、緑色光、および青色光を備える、実施例１－４９のいずれかに記載の照明システム。
５１．該光源は、光を出力するように構成される、２つのエミッタまたは２つの照明モジュールを備える、実施例１－５０のいずれかに記載の照明システム。
５２．該光源は、光を出力するように構成される、３つのエミッタを備える、実施例１－５０のいずれかに記載の照明システム。
５３．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、該接眼レンズは、光をユーザの眼の中に指向するように配置される、１つ以上の導波管を備える、接眼レンズと、
実施例１－５２のいずれかに記載の照明システムと、
を備える、頭部搭載型ディスプレイシステム。
５４．該楔形状の光方向転換要素および該空間光変調器は、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、変調された光を該接眼レンズの該１つ以上の導波管の中に指向する、該接眼レンズに対して配置される、実施例５３に記載のシステム。
５５．楔形状の光方向転換要素および１つ以上の導波管は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、楔形状の光方向転換要素の長さは、１つ以上の導波管の長さの１／３未満である、実施例５３－５４のいずれかに記載のシステム。
５６．楔形状の光方向転換要素は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、該長さは、１０ｍｍ未満である、実施例５３－５５のいずれかに記載のシステム。
５７．該接眼レンズ内の１つ以上の導波管は、１つ以上の内部結合光学要素を含み、該楔形状の光方向転換要素および空間光変調器は、該空間光変調器からの光をその中に指向する、該１つ以上の内部結合光学要素に対して配置される、実施例５３－５６のいずれかに記載のシステム。
（実施例第Ｘ節）
１．照明システムであって、
光を放出するように構成される、光源と、
偏光に敏感な光方向転換要素であって、
軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対の第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
を備え、該偏光に敏感な光方向転換要素の第２の表面は、偏光に敏感な光方向転換要素中に結合される光が、端部反射体によって反射され、第２の表面によって、第１の表面に向かって再指向されるようなものである、偏光に敏感な光方向転換要素と、
該偏光に敏感な光方向転換要素に対して配置され、該偏光に敏感な光方向転換要素から射出される該光を受光し、該光を変調させる、空間光変調器と、
を備える、照明システム。
２．偏光に敏感な光方向転換要素は、偏光選択的要素を第２の表面上に備え、該偏光選択的要素は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載の照明システム。
３．偏光選択的要素は、液晶を備える、実施例１または２に記載の照明システム。
４．偏光選択的要素は、コレステリック液晶を備える、実施例１－３のいずれかに記載の照明システム。
５．偏光選択的要素は、液晶格子を備える、実施例１－４のいずれかに記載の照明システム。
６．偏光選択的要素は、コレステリック液晶格子を備える、コレステリック液晶を備える、実施例１－５のいずれかに記載の照明システム。
７．偏光選択的要素は、複数の液晶の層を備え、異なる液晶層は、異なる波長の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる波長を回折するように構成される、実施例１－６のいずれかに記載の照明システム。
８．偏光選択的要素は、複数のコレステリック液晶の層を備え、異なるコレステリック液晶層は、異なる色の光が該第１の表面に向かって指向されるように、異なる色を回折するように構成される、実施例１－７のいずれかに記載の照明システム。
９．偏光に敏感な光方向転換要素は、第２の表面上に配置される、複数の方向転換特徴を備え、該複数の方向転換特徴は、該端部反射体によって反射された光を第１の表面に向かって再指向するように構成される、実施例１に記載の照明システム。
１０．複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、実施例９に記載の照明システム。
１１．偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、実施例１０に記載の照明システム。
１２．複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する光入力表面を通して受光された光の一部を空間光変調器に向かって再指向するように構成される、実施例９または１０のいずれかに記載の照明システム。
１３．偏光に敏感な光方向転換要素は、第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光の一部を透過させるように構成される、実施例１２に記載の照明システム。
１４．複数の方向転換特徴は、プリズム式方向転換特徴を備える、実施例１０－１３のいずれかに記載の照明システム。
１５．方向転換特徴は、第１および第２の部分を備え、該第１の部分は、反射コーティングをその上に有し、該第２の部分は、該反射コーティングを有していない、実施例１０－１４のいずれかに記載の照明システム。
１６．第１および第２の部分は、第１および第２のファセットを備える、実施例１５に記載の照明システム。
１７．反射コーティングは、誘電性反射コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載の照明システム。
１８．反射コーティングは、偏光コーティングを備えてもよい、実施例１５－１６のいずれかに記載の照明システム。
１９．該方向転換特徴は、湾曲表面を有する、実施例１０－１７のいずれかに記載の照明システム。
２０．複数の方向転換特徴は、正の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載の照明システム。
２１．複数の方向転換特徴は、負の屈折力を有するように成形される、実施例１０－１８のいずれかに記載の照明システム。
２２．複数の方向転換特徴は、２０～２００マイクロメートルのピッチを有する、実施例１０－２０のいずれかに記載の照明システム。
２３．端部反射体は、湾曲反射体を備える、実施例１－２２のいずれかに記載の照明システム。
２４．端部反射体は、球状または放物線ミラーを備える、実施例２３に記載の照明システム。
２５．端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える、反射ホログラフィック構造を備える、実施例１－２２のいずれかに記載の照明システム。
２６．端部反射体は、該光源からの光をコリメートし、該コリメートされた光を該第２の表面に指向するように構成される、実施例１－２２のいずれかに記載の照明システム。
２７．空間光変調器は、反射性空間光変調器であって、偏光に敏感な光方向転換要素は、空間光変調器から反射された光をそれを通して透過させるように構成される、実施例１－２６のいずれかに記載の照明システム。
２８．そうでなければ偏光に敏感な光方向転換要素によって生じる屈折を補償するように構成される、屈折光学要素にわたって配置される光方向転換要素をさらに備える、実施例１－２７のいずれかに記載の照明システム。
２９．該屈折光学要素は、該偏光に敏感な光方向転換要素の該第２の表面からの光の屈曲を低減させるように、該偏光に敏感な光方向転換要素を補完する形状を有する、実施例２８に記載の照明システム。
３０．該屈折光学要素は、直角プリズム形状を有する、実施例２８または２９のいずれかに記載の照明システム。
３１．屈折光学要素にわたって配置される、偏光選択的コンポーネントをさらに備える、実施例２８－３０のいずれかに記載の照明システム。
３２．該屈折光学要素は、該偏光に敏感な光方向転換要素の該第１の表面と反対の表面を有し、該偏光に敏感な光方向転換要素の該第１の表面と反対の該表面は、反射防止コーティングをその上に有する、実施例２８－３１のいずれかに記載の照明システム。
３３．該光入力表面は、反射防止コーティングをその上に含む、実施例１－３２のいずれかに記載の照明システム。
３４．該屈折光学要素は、該端部反射体と反対の表面を有し、該端部反射体と反対の表面は、吸収するコーティングをその上に有する、実施例２８－３３のいずれかに記載の照明システム。
３５．第１の表面は、第２の表面と平行である、実施例１－３４のいずれかに記載の照明システム。
３６．光源は、偏光に敏感な光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される、源からの光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、第１の表面に向かって再指向されるように、該入力表面に対して配置される、実施例１－３５のいずれかに記載の照明システム。
３７．偏光に敏感な光方向転換要素は、導波管を備え、該光源からの光は、少なくとも該第１の表面から全内部反射する、実施例１－３６のいずれかに記載の照明システム。
３８．端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、実施例１－３７のいずれかに記載の照明システム。
３９．入力光表面は、方向転換特徴をその上に含み、光源からの光を再指向する、実施例１－３８のいずれかに記載の照明システム。
４０．入力光表面は、該軸に直交する、実施例１－３９のいずれかに記載の照明システム。
４１．入力光表面は、該軸に直交して傾斜される、実施例１－４０のいずれかに記載の照明システム。
４２．該光源は、出力面を有し、空気間隙が、該光源の該出力面の少なくとも一部と該偏光に敏感な光方向転換要素の該入力光表面との間に配置される、実施例１－４１のいずれかに記載の照明システム。
４３．該光源は、出力面を有し、該光源の該出力面の少なくとも一部は、該偏光に敏感な光方向転換要素の該入力光表面に接触する、実施例１－４２のいずれかに記載の照明システム。
４４．該光源から入力された光を該入力光表面を通して偏向させるように構成される、偏光器をさらに備える、実施例１－４３のいずれかに記載の照明システム。
４５．光源は、光ファイバを介して、偏光に敏感な光方向転換要素の入力光表面と光学連通する、実施例１－４４のいずれかに記載の照明システム。
４６．光源は、レーザまたはＬＥＤのうちの少なくとも１つを備える、実施例１－４５のいずれかに記載の照明システム。
４７．光源は、少なくとも赤色、緑色、および青色光を偏光に敏感な光方向転換要素の中に光入力表面を通して送達するように構成される、実施例１－４６のいずれかに記載の照明システム。
４８．該光源は、光を出力するように構成される、複数のエミッタまたは照明モジュールを備える、実施例１－４７のいずれかに記載の照明システム。
４９．該複数のエミッタまたは照明モジュールはそれぞれ、異なる色の光を放出する、実施例１－４８のいずれかに記載の照明システム。
５０．異なる色の光は、赤色光、緑色光、および青色光を備える、実施例１－４９のいずれかに記載の照明システム。
５１．該光源は、光を出力するように構成される、２つのエミッタまたは２つの照明モジュールを備える、実施例１－５０のいずれかに記載の照明システム。
５２．該光源は、光を出力するように構成される、３つのエミッタを備える、実施例１－５０のいずれかに記載の照明システム。
５３．第２の表面は、光入力表面の高さが光入力表面と反対の端部反射体の高さ未満であるように傾角される、実施例１－５２のいずれかに記載の照明システム。
５４．第２の表面は、楔角度αだけ軸に対して傾角される、実施例１－５３のいずれかに記載の照明システム。
５５．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例５４に記載の照明システム。
５６．該屈折光学要素は、楔形状を有する、実施例１－５５のいずれかに記載の照明システム。
５７．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズであって、該接眼レンズの少なくとも一部は、透明であって、該透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面の環境のビューを提供するように、ユーザが該頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置され、該接眼レンズは、光をユーザの眼の中に指向するように配置される、１つ以上の導波管を備える、接眼レンズと、
実施例１－５６のいずれかに記載の照明システムと、
を備える、頭部搭載型ディスプレイシステム。
５８．該偏光に敏感な光方向転換要素および該空間光変調器は、該接眼レンズに対して配置され、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、変調された光を該接眼レンズの該１つ以上の導波管の中に指向する、実施例５７に記載のシステム。
５９．偏光に敏感な光方向転換要素および１つ以上の導波管は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、偏光に敏感な光方向転換要素の長さは、１つ以上の導波管の長さの１／３未満である、実施例５７－５８のいずれかに記載のシステム。
６０．偏光に敏感な光方向転換要素は、該軸と平行方向に沿ってある長さを有し、該長さは、１０ｍｍ未満である、実施例５７－５９のいずれかに記載のシステム。
６１．該接眼レンズ内の１つ以上の導波管は、１つ以上の内部結合光学要素を含み、該偏光に敏感な光方向転換要素および空間光変調器は、該１つ以上の内部結合光学要素に対して配置され、該空間光変調器からの光をその中に指向する、実施例５７－６０のいずれかに記載のシステム。
（実施例第ＸＩ節）
１．照明システムであって、
第１および第２の色の光を出力するように構成される、少なくとも１つの光源と、
複数の側壁および光をその中で伝搬するように構成される内部を備える、光積分器であって、該光積分器は、第１および第２の端部を有し、該光積分器は、該少なくとも１つの光源からの光が、該第１の端部に入射し、該第２の端部から出射するように、該光源に対して配置され、該光積分器は、個別の第１および第２の色の光をそれを通して透過させるように構成される、少なくとも２つの色領域を該第１の端部に備え、該第１および第２の色の光は、該光積分器を通した伝搬に伴って混合する、光積分器と、
空間光変調器であって、該光積分器は、該光積分器から出力された該光源からの光が、該空間光変調器を照明するように、該少なくとも１つの光源と空間光変調器との間の光学経路内にあって、空間光変調器は、その上に入射する光を使用して、画像を形成するように構成される、複数のピクセルを備える、空間光変調器と、
を備え、該光積分器は、該第１の色の第１の色領域および該第２の色の第２の色領域を含み、該第１および第２の色領域は、異なるサイズ、形状、または両方を有する、照明システム。
２．光積分器は、光伝搬のための固体媒体を備える、固体媒体は、光学的に透過性の材料を備える、請求項１に記載の照明システム。
３．該積分器は、光が全内部反射によって、該固体媒体内の該内部内を伝搬するように構成される、請求項２に記載の照明システム。
４．光学的に透過性の材料は、ガラスまたはプラスチックを備える、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
５．光積分器は、中空である、請求項１に記載の照明システム。
６．少なくとも１つの光源は、複数の異なる色のエミッタを備える、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
７．該１つ以上の光源は、第３の色を出力し、該光積分器はさらに、該第３の色の第３の色領域を含む、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
８．該第１および第３の色領域は、異なるサイズ、形状、または両方を有する、請求項７に記載の照明システム。
９．該第２および第３の色領域は、異なるサイズ、形状、または両方を有する、請求項７または８に記載の照明システム。
１０．少なくとも１つの光源は、該色が、赤色、緑色、および青色を備えるように、赤色、緑色、および青色エミッタを備える、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
１１．該第１および第２の色領域を分離する、１つ以上の非色領域をさらに備える、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
１２．１つ以上の非色領域は、第１の非色領域および第２の非色領域を備え、第１の非色領域は、第１の色領域と第２の色領域との間に配置され、第２の非色領域は、第２の色領域と第３の色領域との間に配置される、請求項１１に記載の照明システム。
１３．少なくとも３つの色領域はそれぞれ、対応する色の光を透過させるように構成される、個別の色フィルタを備える、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
１４．第１の色領域は、第１のエリアを有し、
第２の色領域は、第２のエリアを有し、
第１のエリアは、第２のエリアと異なる、
上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
１５．該１つ以上の光源は、第３の色を出力し、該光積分器はさらに、該第３の色の第３の色領域を含み、
第３の色領域は、第３のエリアを有し、
第１のエリアは、第３のエリアと異なる、
請求項１４に記載の照明システム。
１６．第１、第２、および第３の色領域のサイズは、カラーバランスを提供する、請求項７－１５のいずれかに記載の照明システム。
１７．第１および第２の色領域のサイズは、対応する色光源の効率と相関される、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
１８．光積分器は、直角プリズムを備える、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
１９．光積分器は、光を拡散させるように構成される、拡散媒体を備える、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２０．拡散媒体は、光積分器の容積内に配置される、請求項１９に記載の照明システム。
２１．光積分器の長さは、光積分器の高さの少なくとも２倍である、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２２．光積分器の長さは、１．０ｍｍ～５．０ｃｍである、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２３．光積分器の高さは、０．２０ｍｍ～２．５ｃｍである、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２４．該光積分器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、導波管をさらに備え、該導波管は、該光積分器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２５．該光積分器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、楔形状の方向転換要素をさらに備え、該楔形状の方向転換要素は、該光積分器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２６．該光積分器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、ビームスプリッタをさらに備え、該ビームスプリッタは、該光積分器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２７．該光積分器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光に敏感な反射体をさらに備え、該偏光に敏感な反射体は、該光積分器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
２８．該光積分器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光ビームスプリッタをさらに備え、該偏光ビームスプリッタは、該光積分器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載の照明システム。
（実施例第ＸＩＩ節）
１．システムであって、
広帯域光を放出するように構成される、光源と、
光源からの光を受光するように配置される、第１の空間光変調器であって、第１の空間光変調器は、光をそれを通して選択的に透過させるように構成され、第１の空間光変調器は、それと関連付けられた複数のピクセルおよび色フィルタを備え、
第１の色の光を出力するように構成される、１つ以上の第１の領域と、
第２の色の光を出力するように構成される、１つ以上の第２の領域と、
を備える、第１の空間光変調器と、
第２の空間光変調器であって、該第１の空間光変調器は、該第１の空間光変調器から出力された該光源からの光が、該第２の空間光変調器を照明するように、該光源と該第２の空間光変調器との間の光学経路内にあって、第２の空間光変調器は、その上に入射する光を使用して、画像を形成するように構成される、複数のピクセルを備える、第２の空間光変調器と、
を備える、システム。
２．該第１の空間光変調器はさらに、第３の色の光を出力するように構成される、１つ以上の第３の領域を備える、請求項１に記載のシステム。
３．該第１、第２、および第３の色は、赤色、緑色、および青色を備える、請求項２または３に記載のシステム。
４．該第１の空間光変調器は、液晶変調器を備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
５．第１の空間光変調器はさらに、第１の偏光器と、第２の偏光器と、該第１の偏光器と第２の偏光器との間に配置される、光の偏光を改変するように構成される、変調器アレイとを備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
６．第１の空間光変調器は、それを通して透過される光の偏光を改変するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
７．第１の空間光変調器と第２の空間光変調器との間の光学経路内に配置される、色混合要素をさらに備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
８．光源は、白色光源を備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
９．光源は、白色ＬＥＤを備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１０．第２の空間光変調器は、その上に入射する光の偏光を改変するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１１．該第１の空間光変調器と該第２の空間光変調器との間の光学経路内に配置される、導波管をさらに備え、該導波管は、該第１の空間光変調器からの光を受光し、照明を該第２の空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１２．該第１の空間光変調器と該第２の空間光変調器との間の光学経路内に配置される、楔形状の方向転換要素をさらに備え、該楔形状の方向転換要素は、該第１の空間光変調器からの光を受光し、照明を該第２の空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１３．該第１の空間光変調器と該第２の空間光変調器との間の光学経路内に配置される、ビームスプリッタをさらに備え、該ビームスプリッタは、該第１の空間光変調器からの光を受光し、照明を該第２の空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１４．該第１の空間光変調器と該第２の空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光に敏感な反射体をさらに備え、該偏光に敏感な反射体は、該第１の空間光変調器からの光を受光し、照明を該第２の空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１５．該第１の空間光変調器と該第２の空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光ビームスプリッタをさらに備え、該偏光ビームスプリッタは、該第１の空間光変調器からの光を受光し、照明を該第２の空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
（実施例第ＸＩＩＩ節）
１．照明器であって、
少なくとも１つの光源と、
第１の側壁および第１の側壁と反対の第２の側壁と、
少なくとも１つの光源からの光を受光するように構成される、入力開口と、
光を放出するように構成される、出射開口と、
を備える、伸長反射構造と、
を備え、伸長反射構造は、入力開口を通して伸長反射構造の中に結合される、少なくとも１つの光源からの光を、第１の側壁および第２の側壁からの複数の反射によって、出射開口に向かって伝搬するように構成される、照明器。
２．入力開口は、第１の側壁上に位置し、出射開口は、第２の側壁上に位置する、実施例１に記載の照明器。
３．入力開口および出射開口は、伸長反射構造の同一側上に位置する、実施例１に記載の照明器。
４．少なくとも１つの光源は、広帯域光源を備える、実施例１－３のいずれかに記載の照明器。
５．少なくとも１つの光源は、赤色、緑色または青色光のうちの少なくとも１つを放出するように構成される、実施例１－４のいずれかに記載の照明器。
６．少なくとも１つの光源は、赤色光を放出するように構成される、第１の源と、緑色光を放出するように構成される、第２の光源と、青色光を放出するように構成される、第３の光源とを備える、実施例１－３のいずれかに記載の照明器。
７．少なくとも１つの光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザを備える、実施例１－６のいずれかに記載の照明器。
８．伸長反射構造は、光学的に透過性の媒体を備える、実施例１－７のいずれかに記載の照明器。
９．伸長反射構造は、ガラス、プラスチック、またはアクリルを備える、実施例１－８のいずれかに記載の照明器。
１０．第１の側壁の内側表面の部分は、反射性であるように構成される、実施例１－９のいずれかに記載の照明器。
１１．第２の側壁の内側表面の部分は、反射性であるように構成される、実施例１－１０のいずれかに記載の照明器。
１２．第１の側壁の内側表面の部分または第２の側壁の内側表面の部分は、反射コーティングを備える、実施例１０または１１のいずれかに記載の照明器。
１３．第１の側壁の内側表面の部分または第２の側壁の内側表面の部分は、ミラーコーティングを備える、実施例１０－１２のいずれかに記載の照明器。
１４．第１の側壁の内側表面の部分または第２の側壁の内側表面の部分は、白色である、実施例１０－１２のいずれかに記載の照明器。
１５．第１の側壁の内側表面の部分または第２の側壁の内側表面の部分は、拡散反射を提供するようにテクスチャ加工される、実施例１０または１１のいずれかに記載の照明器。
１６．伸長反射構造は、拡散材料を備える、実施例１－９のいずれかに記載の照明器。
１７．拡散材料は、拡散粒子でドープされる、実施例１６に記載の照明器。
１８．拡散材料は、拡散特徴または散乱特徴を備える、実施例１６に記載の照明器。
１９．伸長構造の内部は、中空である、実施例１－１８のいずれかに記載の照明器。
２０．伸長構造は、中実である、実施例１－１８のいずれかに記載の照明器。
２１．伸長構造は、直角プリズムである、実施例１－２０のいずれかに記載の照明器。
２２．第１の側壁または第２の側壁の長さと第１の側壁と第２の側壁との間の距離の比率は、少なくとも２を上回る、実施例１－２１のいずれかに記載の照明器。
２３．第１の偏光状態を有する光を透過させ、第２の偏光状態を有する光を反射させるように構成される、偏光選択的要素をさらに備える、実施例１－２２のいずれかに記載の照明器。
２４．第２の偏光状態を有する反射された光は、伸長構造内で再利用される、実施例２３に記載の照明器。
２５．偏光選択的要素は、出射開口の近位にある、実施例２３－２４のいずれかに記載の照明器。
２６．出射開口からの光光を受光するように構成される、積分器をさらに備え、光積分器は、出射開口からの光を指向し、および／または混合を増加させるように構成される、実施例１－２５のいずれかに記載の照明器。
２７．システムであって、
その上に入射する光を使用して、画像を形成するように構成される、複数のピクセルを備える、空間光変調器と、
実施例１－２６のいずれかに記載の照明器と、
を備える、システム。
２８．実施例１－２６のいずれかに記載の照明器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、導波管をさらに備え、該導波管は、実施例１－２６のいずれかに記載の照明器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、実施例２７に記載のシステム。
２９．実施例１－２６のいずれかに記載の照明器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、楔形状の方向転換要素をさらに備え、該楔形状の方向転換要素は、実施例１－２６のいずれかに記載の照明器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、実施例２７－２８のいずれかに記載のシステム。
３０．実施例１－２６のいずれかに記載の照明器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、ビームスプリッタをさらに備え、該ビームスプリッタは、実施例１－２６のいずれかに記載の照明器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、実施例２７－２９のいずれかに記載のシステム。
３１．実施例１－２６のいずれかに記載の照明器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光に敏感な反射体をさらに備え、該偏光に敏感な反射体は、実施例１－２６のいずれかに記載の照明器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、実施例２７－３０のいずれかに記載のシステム。
３２．実施例１－２６のいずれかに記載の照明器と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光ビームスプリッタをさらに備え、該偏光ビームスプリッタは、実施例１－２６のいずれかに記載の照明器からの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、実施例２７－３１のいずれかに記載のシステム。
（実施例第ＸＩＶ節）
１．システムであって、
広帯域光を放出するように構成される、光源と、
光源からの光を受光するように配置される、切替可能な色フィルタであって、
第１の色の光の透過を減衰させるように構成される、第１の波長選択的フィルタであって、電気信号によって制御される、第１の波長選択的フィルタと、
第２の色の光の透過を減衰させるように構成される、第２の波長選択的フィルタであって、電気信号によって制御される、第２の波長選択的フィルタと、
を備える、切替可能な色フィルタと、
空間光変調器であって、該切替可能な色フィルタは、該切替可能なフィルタを通して通過する、該光源からの光が、該空間光変調器を照明するように、該光源および該空間光フィルタの光学経路内に配置され、空間光変調器は、その上に入射する光を使用して、画像を形成するように構成される、複数のピクセルを備える、空間光変調器と、
を備える、システム。
２．該第１の波長選択的フィルタは、電気信号に応答して、該第１の色の光の透過を遮断するように構成され、該第２の波長選択的フィルタは、電気信号に応答して、該第２の色の光の透過を遮断するように構成される、請求項１に記載のシステム。
３．該切替可能な色フィルタはさらに、電気信号に応答して、第３の色の光の透過を減衰させるように構成される、第３の波長選択的フィルタを備え、該第３の波長選択的フィルタは、電気信号によって制御される、請求項２または３に記載のシステム。
４．該第３の波長選択的フィルタは、電気信号に応答して、該第２の色の光の透過を遮断するように構成される、請求項３に記載のシステム。
５．光源は、白色光を放出するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
６．光源は、白色ＬＥＤを備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
７．空間光変調器は、液晶空間光変調器を備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
８．切替可能な色フィルタと空間光変調器との間の光学経路内に配置される、色混合要素をさらに備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
９．波長選択的フィルタのうちの１つ以上のものは、コレステリック液晶を備える、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１０．該第１、第２、および第３の色は、赤色、緑色、および青色である、請求項３－９のいずれかに記載のシステム。
１１．電気信号の不在に応答して、第１、第２、および第３の波長選択的フィルタはそれぞれ、赤色、緑色、および青色光を透過させるように構成される、請求項１０に記載のシステム。
１２．電気信号の不在に応答して、第１および第２の波長選択的フィルタはそれぞれ、可視スペクトルをそれを通して透過させるように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１３． 第１の波長選択的フィルタは、第２の色の光を透過させるように構成され、
第２の波長選択的フィルタは、第１の色の光を透過させるように構成される、
上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１４．第１の波長選択的フィルタは、第２および第３の色の両方の光を透過させるように構成され、
第２の波長選択的フィルタは、第１および第３の色の両方の光を透過させるように構成され、
第３の波長選択的フィルタは、第１および第２の色の両方の光を透過させるように構成される、請求項３－１２のいずれかに記載のシステム。
１５．第１、第２、および第３の波長選択的フィルタは、順次、非アクティブ化されるように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１６．該光源と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、導波管をさらに備え、該導波管は、該切替可能な色フィルタからの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１７．該光源と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、楔形状の方向転換要素をさらに備え、該楔形状の方向転換要素は、該切替可能な色フィルタからの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１８．該光源と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、ビームスプリッタをさらに備え、該ビームスプリッタは、該切替可能な色フィルタからの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
１９．該光源と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光に敏感な反射体をさらに備え、該偏光に敏感な反射体は、該切替可能な色フィルタからの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
２０．該光源と該空間光変調器との間の光学経路内に配置される、偏光ビームスプリッタをさらに備え、該偏光ビームスプリッタは、該切替可能な色フィルタからの光を受光し、照明を該空間光変調器に提供するように構成される、上記請求項のいずれかに記載のシステム。
（実施例第ＸＶ節）
１．ディスプレイデバイスであって、
第１のダイクロイックビームコンバイナ要素および第２のダイクロイックビームコンバイナ要素を備える、少なくとも１つの色混合要素を備える、
照明モジュールと、
第１の色の光を少なくとも１つの色混合要素の中に放出するように構成される、第１の光エミッタと、
第２の色の光を少なくとも１つの色混合要素の中に放出するように構成される、第２の光エミッタと、
を備え、少なくとも１つの色混合要素は、第１の色の光および第２の色の光を組み合わせるように構成される、複数の光エミッタと、
受光された光のうちの少なくとも一部が、全内部反射によって、その中で誘導されるように、照明モジュールからの組み合わせられた光のうちの少なくとも一部を受光するように構成される、照明モジュールに対して配置される、導波管と、
光を再指向し、導波管から外に射出するように構成される、導波管に対して配置される、１つ以上の方向転換要素と、
導波管から射出される光を受光し、変調させるように構成される、導波管に対して配置される、空間光変調器と、
を備える、ディスプレイデバイス。
２．少なくとも１つの色混合要素は、第１および第２のダイクロイックビームコンバイナ要素を備える、ｘ－立方体を備える、実施例１に記載のディスプレイデバイス。
３．複数の光エミッタは、第３の色の光を少なくとも１つの色混合要素の中に放出するように構成される、第３の光エミッタを備え、少なくとも１つの色混合要素は、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例１または２に記載のディスプレイデバイス。
４．第１のダイクロイックビームコンバイナ要素は、第１の光エミッタからの光を反射させるように構成され、第２のダイクロイックビームコンバイナ要素は、第２の光エミッタからの光を反射させるように構成され、第１および第２のダイクロイックビームコンバイナは、第３の光エミッタからの光を透過させるように構成される、実施例３に記載のディスプレイデバイス。
５．少なくとも１つの色混合要素は、
第１のダイクロイックビームコンバイナ要素を備える、第１の色混合要素と、
第２のダイクロイックビームコンバイナ要素を備える、第２の色混合要素と、
を備える、実施例１に記載のディスプレイデバイス。
６．第１の光エミッタは、第１の色の光を第１の色混合要素の中に放出するように構成され、第２の光エミッタは、第２の色の光を第２の色混合要素の中に放出するように構成される、実施例５に記載のディスプレイデバイス。
７．複数の光エミッタは、第３の色の光を第２の色混合要素の中に放出するように構成される、第３の光エミッタを備え、第１および第２の色混合要素は、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例５または６に記載のディスプレイデバイス。
８．第１の色混合要素および第２の色混合要素は、相互に隣接する、実施例５－７のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
９．少なくとも１つの色混合要素は、第３のダイクロイックビームコンバイナ要素を備える、第３の色混合要素を備え、複数の光エミッタは、第３の色の光を第３のダイクロイックビームコンバイナ要素の中に放出するように構成される、第３の光エミッタを備え、第１、第２、および第３の色混合要素は、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例５に記載のディスプレイデバイス。
１０．複数の光エミッタは、第３の色の光を放出するように構成される、第３の光エミッタを備え、照明モジュールはさらに、第３のエミッタからの光を少なくとも１つの色混合要素の中に再指向するように構成される、方向転換ミラーを備え、少なくとも１つの色混合要素は、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例１に記載のディスプレイデバイス。
１１．方向転換ミラーは、傾角反射表面を備える、実施例１０に記載のディスプレイデバイス。
１２．方向転換ミラーは、プリズムを備える、実施例１０または１１に記載のディスプレイデバイス。
１３．少なくとも１つの色混合要素は、１つ以上のプリズム、立方体プリズム、直角プリズム、マイクロプリズム、および／またはビームコンバイナプレートを備える、実施例１－１２のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
１４第１および／または第２のダイクロイックビームコンバイナ要素は、１つ以上のダイクロイック反射体、ダイクロイックミラー、ダイクロイックフィルム、ダイクロイックコーティング、および／または波長選択的フィルタを備える、．実施例１－１３のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
１５．複数の光エミッタは、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例１－１４のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
１６．複数の光エミッタは、１つ以上のレーザを備える、実施例１－１４のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
１７．複数の光エミッタは、少なくとも１つの色混合要素に突き合わせ結合される、実施例１－１６のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
１８．複数の光エミッタは、少なくとも１つの色混合要素から離間される、実施例１－１６のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
１９．照明モジュールは、少なくとも１つの拡散器を備える、実施例１－１８のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２０．少なくとも１つの色混合要素および少なくとも１つの拡散器は、拡散器が複数の光エミッタからの光を受光するように構成されるように、共通光学経路に沿って配置される、実施例１９に記載のディスプレイデバイス。
２１．照明モジュールは、複数の光エミッタと少なくとも１つの色混合要素との間に配置される、１つ以上のビーム成形光学系を備え、１つ以上のビーム成形光学系は、少なくとも１つの色混合要素に入射する光のビームを成形するように構成される、実施例１－２０のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２２．１つ以上のビーム成形光学系は、１つ以上のコリメートレンズを備える、実施例２１に記載のディスプレイデバイス。
２３．１つ以上のレンズは、負の屈折力を有する、実施例２２に記載のディスプレイデバイス。
２４．導波管は、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
を備える、楔形状の光方向転換要素を備える、実施例１－２３のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２５．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例２４に記載のディスプレイデバイス。
２６．導波管は、照明モジュールから放出される光を受光するように構成される、光入力表面を備え、導波管は、光入力表面と反対の側上に配置される、反射体を備える、実施例１－２５のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２７．導波管にわたって配置される、屈折光学要素をさらに備える、実施例１－２６のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２８．空間光変調器は、その上に入射する光を反射および変調させるように構成される、反射性空間光変調器を備える、実施例１－２７のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
２９．空間光変調器は、空間光変調器を通して透過される光を変調させるように構成される、透過性空間光変調器を備える、実施例１－２７のいずれかに記載のディスプレイデバイス。
３０．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズと、
実施例１－２９のいずれかに記載のディスプレイデバイスと、
を備える、頭部搭載型ディスプレイシステム。
３１．該導波管および該空間光変調器は、該接眼レンズに対して配置され、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、該変調された光を該導波管の中に指向する、実施例３０に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例第ＸＶＩ節）
１．光学デバイスであって、
第１および第２の色混合要素であって、それぞれ、
第１の端部および第２の端部であって、第２の端部は、その間の表面が傾角されるように、第１の端部より大きく、第１の色混合要素の第１の端部は、第１および第２の色混合要素の傾角表面が、より大きい傾角表面を形成するように、第２の色混合要素の第２の端部に隣接し、第１の色混合要素は、第１のダイクロイックビームコンバイナ要素を備え、第２の色混合要素は、第２のダイクロイックビームコンバイナ要素を備える、
第１および第２の色混合要素を備える、光学デバイス。
２． 第１の色の光を第１の色混合要素の中に放出するように構成される、第１の光エミッタと、
第２の色の光を第２の色混合要素の中に放出するように構成される、第２の光エミッタと、
を備える、複数の光エミッタをさらに備える、実施例１に記載の光学デバイス。
３．複数の光エミッタは、第３の色の光を第２の色混合要素の中に放出するように構成される、第３の光エミッタを備え、第１および第２の色混合要素は、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例２に記載の光学デバイス。
４．第１の光エミッタは、光を第１の色混合要素の傾角表面の中に投入するように構成される、実施例２または３に記載の光学デバイス。
５．第１の光エミッタは、光を第１の色混合要素の傾角表面と反対の表面の中に投入するように構成される、実施例２または３に記載の光学デバイス。
６．第２の光エミッタは、光を第２の色混合要素の傾角表面の中に投入するように構成される、実施例２－５のいずれかに記載の光学デバイス。
７．第２の光エミッタは、光を第２の色混合要素の傾角表面と反対の表面の中に投入するように構成される、実施例２－５のいずれかに記載の光学デバイス。
８．第１および第２のダイクロイックビームコンバイナ要素は、複数の光エミッタからの光を共通光学経路に沿って指向するように構成される、実施例１－７のいずれかに記載の光学デバイス。
９．第１および第２の色混合要素の傾角表面は、共通光学経路に対して傾角される、実施例８に記載の光学デバイス。
１０．第１および第２の色混合要素の傾角表面は、相互に同一平面にある、実施例１－９のいずれかに記載の光学デバイス。
１１．複数の光エミッタは、第３の色の光を放出するように構成される、第３の光エミッタを備え、光学デバイスはさらに、第３のエミッタからの光を第２の色混合要素の中に再指向するように構成される、方向転換ミラーを備え、第１および第２の色混合要素は、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例２に記載の光学デバイス。
１２．方向転換ミラーは、傾角反射表面を備える、実施例１１に記載の光学デバイス。
１３．方向転換ミラーは、プリズムを備える、実施例１１または１２に記載の光学デバイス。
１４．第１および／または第２の色混合要素は、１つ以上のプリズム、立方体プリズム、直角プリズム、マイクロプリズム、および／またはビームコンバイナプレートを備える、実施例１－１３のいずれかに記載の光学デバイス。
１５．第１および／または第２のダイクロイックビームコンバイナ要素は、１つ以上のダイクロイック反射体、ダイクロイックミラー、ダイクロイックフィルム、ダイクロイックコーティング、および／または波長選択的フィルタを備える、実施例１－１４のいずれかに記載の光学デバイス。
１６．複数の光エミッタは、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例２－１５のいずれかに記載の光学デバイス。
１７．複数の光エミッタは、１つ以上のレーザを備える、実施例２－１５のいずれかに記載の光学デバイス。
１８．第１の光エミッタは、第１の色混合要素に突き合わせ結合される、および／または第２の光エミッタは、第２の色混合要素に突き合わせ結合される、実施例２－１７のいずれかに記載の光学デバイス。
１９．第１の光エミッタは、第１の色混合要素から離間される、および／または第２の光エミッタは、第２の色混合要素から離間される、実施例２－１７のいずれかに記載の光学デバイス。
２０．少なくとも１つの拡散器をさらに備える、実施例２－１９のいずれかに記載の光学デバイス。
２１．第１および第２の色混合要素および少なくとも１つの拡散器は、拡散器が複数の光エミッタからの光を受光するように構成されるように、共通光学経路に沿って配置される、実施例２０に記載の光学デバイス。
２２．複数の光エミッタと第１および／または第２の色混合要素との間に配置される、１つ以上のビーム成形光学系をさらに備え、１つ以上のビーム成形光学系は、第１および／または第２の色混合要素に入射する光のビームを成形するように構成される、実施例２－２１のいずれかに記載の光学デバイス。
２３．１つ以上のビーム成形光学系は、１つ以上のコリメートレンズを備える、実施例２２に記載の光学デバイス。
２４．１つ以上のレンズは、負の屈折力を有する、実施例２３に記載の光学デバイス。
２５．受光された光のうちの少なくとも一部が、全内部反射によって、その中で誘導される容認、第１および第２の色混合要素からの光の少なくとも一部を受光するように構成される、第１および第２の色混合要素に対して配置される、導波管をさらに備える、実施例２－２４のいずれかに記載の光学デバイス。
２６．導波管は、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
を備える、楔形状の光方向転換要素を備える、実施例２５に記載の光学デバイス。
２７．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例２６に記載の光学デバイス。
２８．導波管は、第１および第２の色混合要素から放出される光を受光するように構成される、光入力表面を備え、導波管は、光入力表面と反対の側上に配置される、反射体を備える、実施例２５－２７のいずれかに記載の光学デバイス。
２９．光を再指向し、導波管から外に射出するように構成される、導波管に対して配置される、１つ以上の方向転換要素をさらに備える、実施例２５－２８のいずれかに記載の光学デバイス。
３０．１つ以上の方向転換要素は、１つ以上の方向転換層、偏光選択的要素、回折光学要素、および／またはホログラフィック光学要素を備える、実施例２９に記載の光学デバイス。
３１．導波管にわたって配置される、屈折光学要素をさらに備える、実施例２５－３０のいずれかに記載の光学デバイス。
３２．導波管から射出される光を受光および変調させるように構成される、導波管に対して配置される、空間光変調器をさらに備える、実施例２５－３１のいずれかに記載の光学デバイス。
３３．空間光変調器は、その上に入射する光を反射および変調させるように構成される、反射性空間光変調器を備える、実施例３２に記載の光学デバイス。
３４．空間光変調器は、空間光変調器を通して透過される光を変調させるように構成される、透過性空間光変調器を備える、実施例３２に記載の光学デバイス。
３５．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズと、
実施例３２－３４のいずれかに記載の光学デバイスと、
を備える、頭部搭載型ディスプレイシステム。
３６．該導波管および該空間光変調器は、該接眼レンズに対して配置され、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、該変調された光を該導波管の中に指向する、実施例３５に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例第ＸＶＩＩ節）
１．光学デバイスであって、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対の第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にある、第３の表面であって、反射要素を備える、第３の表面と、
第３の表面と反対の第４の表面と、
とを備える、導波管と、
導波管内に配置される、第１および第２のダイクロイックビーム組み合わせ要素と、
を備え、第１のダイクロイックビーム組み合わせ要素は、第１の色の光を第１の光エミッタから反射要素に向かって反射させるように構成され、第２のダイクロイックビーム組み合わせ要素は、第２の色の光を第２の光エミッタから反射要素に向かって反射させるように構成され、第１および第２のダイクロイックビーム組み合わせ要素は、第１の色の光および第２の色の光を組み合わせるように構成される、光学デバイス。
２．第１および第２のダイクロイックビーム組み合わせ要素は、第３の光エミッタからの第３の色の光を透過させるように構成され、第１および第２のダイクロイックビーム組み合わせ要素は、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例１に記載の光学デバイス。
３．第１および／または第２のダイクロイックビームコンバイナ要素は、導波管の第１の表面に対して傾斜される、実施例１－２のいずれかに記載の光学デバイス。
４．第１および／または第２のダイクロイックビームコンバイナ要素は、１つ以上のダイクロイックコーティングまたは層を備える、実施例１－３のいずれかに記載の光学デバイス。
５．導波管は、楔形状の光方向転換要素を備え、第２の表面は、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される実施例１－４のいずれかに記載の光学デバイス。
６．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例５に記載の光学デバイス。
７．第１、第２、および第３の光エミッタを備える、複数の光エミッタをさらに備える、実施例２－６のいずれかに記載の光学デバイス。
８．第１の光エミッタは、光を導波管の第１の表面の中に投入するように構成される、実施例７に記載の光学デバイス。
９．第１の光エミッタは、光を導波管の第２の表面の中に投入するように構成される、実施例７に記載の光学デバイス。
１０．第２の光エミッタは、光を導波管の第１の表面の中に投入するように構成される、実施例７－９のいずれかに記載の光学デバイス。
１１．第２の光エミッタは、光を導波管の第２の表面の中に投入するように構成される、実施例７－９のいずれかに記載の光学デバイス。
１２．第３の光エミッタは、光を導波管の第４の表面の中に投入するように構成される、実施例７－１１のいずれかに記載の光学デバイス。
１３．複数の光エミッタは、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、実施例７－１２のいずれかに記載の光学デバイス。
１４．複数の光エミッタは、１つ以上のレーザを備える、実施例７－１２のいずれかに記載の光学デバイス。
１５．光を再指向し、導波管から外に射出するように構成される、導波管に対して配置される、１つ以上の方向転換要素をさらに備える、実施例１－１４のいずれかに記載の光学デバイス。
１６．１つ以上の方向転換要素は、１つ以上の方向転換層、偏光選択的要素、回折光学要素、および／またはホログラフィック光学要素を備える、実施例１５に記載の光学デバイス。
１７．導波管にわたって配置される、屈折光学要素をさらに備える、実施例１－１６のいずれかに記載の光学デバイス。
１８．導波管から射出される光を受光および変調させるように構成される、導波管に対して配置される、空間光変調器をさらに備える、実施例１－１７のいずれかに記載の光学デバイス。
１９．空間光変調器は、その上に入射する光を反射および変調させるように構成される、反射性空間光変調器を備える、実施例１８に記載の光学デバイス。
２０．空間光変調器は、空間光変調器を通して透過される光を変調させるように構成される、透過性空間光変調器を備える、実施例１８に記載の光学デバイス。
２１．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズと、
実施例１８－２０のいずれかに記載の光学デバイスと、
を備える、頭部搭載型ディスプレイシステム。
２２．該導波管および該空間光変調器は、該接眼レンズに対して配置され、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、該変調された光を該導波管の中に指向する、実施例２１に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例第ＸＶＩＩＩ節）
１．統合された光学デバイスであって、
少なくとも１つのダイクロイックコンバイナと、
第１の色の光を少なくとも１つのダイクロイックコンバイナの中に放出するように構成される、第１の光エミッタと、
第２の色の光を少なくとも１つのダイクロイックコンバイナの中に放出するように構成される、第２の光エミッタと、
を備える、複数の光エミッタと、
少なくとも１つのダイクロイックコンバイナに隣接して配置される、光積分器と、
を備え、少なくとも１つのダイクロイックコンバイナは、第１の色の光および第２の色の光を組み合わせるように構成され、光積分器は、少なくとも１つのダイクロイックコンバイナからの組み合わせられた光のうちの少なくとも一部を受光するように構成される、統合された光学デバイス。
２．複数の光エミッタは、第３の色の光を少なくとも１つのダイクロイックコンバイナの中に放出するように構成される、第３の光エミッタを備え、少なくとも１つのダイクロイックコンバイナは、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を組み合わせるように構成される、実施例１に記載の統合された光学デバイス。
３．少なくとも１つのダイクロイックコンバイナは、第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素を備え、第１のダイクロイック組み合わせ要素は、第１の光エミッタからの光を反射させるように構成され、第２のダイクロイック組み合わせ要素は、第２の光エミッタからの光を反射させるように構成され、第１および第２のダイクロイック組み合わせ要素は、第３の光エミッタからの光を透過させるように構成される、実施例２に記載の統合された光学デバイス。
４．少なくとも１つのダイクロイックビームコンバイナは、単一ダイクロイックビーム組み合わせ要素を備え、単一ダイクロイックビーム組み合わせ要素は、第１および第２の光エミッタからの光を反射させ、第３の光エミッタからの光を透過させるように構成される、実施例２に記載の統合された光学デバイス。
５．少なくとも１つのダイクロイックビームコンバイナは、複数の光エミッタからの光を共通光学経路に沿って指向するように構成される、１つ以上の傾斜された表面を備える、実施例１－４のいずれかに記載の統合された光学デバイス。
６．１つ以上の傾斜された表面は、共通光学経路に対して傾角される、実施例５に記載の統合された光学デバイス。
７．少なくとも１つのダイクロイックビームコンバイナは、１つ以上のダイクロイックコーティングを備える、実施例１－６のいずれかに記載の統合された光学デバイス。
８．光積分器は、拡散特徴を備える、実施例１－７のいずれかに記載の統合された光学デバイス。
９．光積分器は、それを通して光が伝搬し得る、内側反射側壁によって画定された中空部分を備える、実施例１－８のいずれかに記載の統合された光学デバイス。
１０．光積分器は、それを通して光が全内部反射を介して伝搬し得る、中実の光学的に透過性の材料を備える、実施例１－８のいずれかに記載の統合された光学デバイス。
１１．平面外側表面をさらに備える、実施例１－１０のいずれかに記載の統合された光学デバイス。
１２．平面外側表面は、直角プリズムの形状を有する、実施例１１に記載の統合された光学デバイス。
１３．光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを該ユーザの視野内に表示するように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステムであって、
ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームと、
フレーム上に配置される、接眼レンズと、
実施例１－１２のいずれかに記載の統合された光学デバイスから放出される光を受光するように構成される、導波管と、
該導波管に対して配置され、導波管から射出される光を受光および変調させる、空間光変調器と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイシステム。
１４．該導波管および該空間光変調器は、該接眼レンズに対して配置され、該変調された光が、ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、該変調された光を該導波管の中に指向する、実施例１３に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
（実施例第ＸＩＸ節）
１．光学デバイスであって、
水平軸と平行な第１の表面と、
第１の表面と反対にあって、ある楔角度αだけ水平軸に対して傾角される、第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
第２の表面上に配置される、複数の光方向転換特徴と、
を備え、第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の反射側の高さ未満であるように傾角される、楔形状の光方向転換要素を備え、
楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に向かって再指向される、光学デバイス。
２．複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、実施例１に記載の光学デバイス。
３．偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、実施例２に記載の光学デバイス。
４．端部反射体は、光入力表面を通して受光された光を水平軸と平行方向に沿って再指向するように構成される、球状または放物線ミラーを備える、実施例１－３のいずれかに記載の光学デバイス。
５．端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える、反射ホログラフィック構造を備える、実施例１－３のいずれかに記載の光学デバイス。
６．楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に向かって、該空間光変調器に再指向されるように、該第１の表面に対して配置される、空間光変調器をさらに備える、実施例１－５のいずれかに記載の光学デバイス。
７．複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する光入力表面を通して受光された光の一部を空間光変調器に向かって再指向するように構成される、実施例１－６のいずれかに記載の光学デバイス。
８．実複数の方向転換特徴は、第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光の一部を透過させるように構成される、施例１－７のいずれかに記載の光学デバイス。
９．屈折光学要素にわたって配置される光方向転換要素をさらに備える、実施例１－８のいずれかに記載の光学デバイス。
１０．屈折光学要素にわたって配置される、偏光選択的コンポーネントをさらに備える、実施例９に記載の光学デバイス。
１１．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例１－１０のいずれかに記載の光学デバイス。
１２．楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される、源からの光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、第１の表面に向かって再指向されるように、該入力表面に対して配置される、光源をさらに備える、実施例１－１１のいずれかに記載の光学デバイス。
１３．端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、実施例１－１２のいずれかに記載の光学デバイス。
１４．光学デバイスであって、
楔形状の光方向転換要素であって、
第１の表面と、
楔角度αだけ第１の表面に対して傾角される、第１の表面と反対の第２の表面と、
第１の表面と第２の表面との間にあって、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上に配置される、端部反射体と、
第２の表面上に配置される、複数の光方向転換特徴と、
を備え、
第２の表面は、光入力表面の高さが、光入力表面と反対の反射側の高さ未満であるように傾角され、
楔形状の光方向転換要素の中に結合される光は、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に向かって再指向される、
光学デバイス。
１５．複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、実施例１４に記載の光学デバイス。
１６．偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、実施例１５に記載の光学デバイス。
１７．端部反射体は、光入力表面を通して受光された光を第１の表面と平行方向に沿って再指向するように構成される、球状または放物線ミラーを備える、実施例１４－１７のいずれかに記載の光学デバイス。
１８．端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える、反射ホログラフィック構造を備える、実施例１４－１７のいずれかに記載の光学デバイス。
１９．楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に向かって、該空間光変調器に再指向されるように、該第１の表面に対して配置される、空間光変調器をさらに備える、実施例１４－１８のいずれかに記載の光学デバイス。
２０．複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する光入力表面を通して受光された光の一部を空間光変調器に向かって再指向するように構成される、実施例１４－１９のいずれかに記載の光学デバイス。
２１．複数の方向転換特徴は、第２の偏光状態を有する空間光変調器から反射された光の一部を透過させるように構成される、実施例１４－２０のいずれかに記載の光学デバイス。
２２．屈折光学要素にわたって配置される光方向転換要素をさらに備える、実施例１４－２１のいずれかに記載の光学デバイス。
２３．屈折光学要素にわたって配置される、偏光選択的コンポーネントをさらに備える、実施例２２に記載の光学デバイス。
２４．楔角度αは、約１５度～約４５度である、実施例１４－２３のいずれかに記載の光学デバイス。
２５．楔形状の光方向転換要素の中に該入力表面を通して結合される、源からの光が、端部反射体によって反射され、複数の方向転換特徴によって、第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、第１の表面に向かって再指向されるように、該入力表面に対して配置される、光源をさらに備える、実施例１４－２４のいずれかに記載の光学デバイス。
２６．端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、実施例１４－２５のいずれかに記載の光学デバイス。
２７．光学デバイスを製造する方法であって、
第１の表面と、楔角度αだけ第１の表面に対して傾角される、第２の表面と、
第１の表面および第２の表面と交差する、光入力表面であって、光源からの光を受光するように構成される、光入力表面と、
を備える、楔形状の光方向転換要素を提供するステップと、
楔形状の光方向転換要素の第２の表面にわたって配置されるように構成される、偏光選択的要素を提供するステップと、
光入力表面と反対の側上に配置されるように構成される、反射体を提供するステップであって、反射体は、光源から楔形状の光方向転換要素に入力された光を光入力表面を通して反射させるように構成される、ステップと、
を含む、方法。
２８．偏光選択的要素を提供するステップは、
複数の透過性材料の層を提供するステップと、
複数の層を偏光選択的コーティングでパターン化するステップであって、複数のパターン化された層は、偏光選択的コーティングを備える１つ以上の領域と、偏光選択的コーティングを欠いている１つ以上の領域とを備える、ステップと、
複数のパターン化された層をスライスし、偏光選択的要素を取得するステップと、
を含む、実施例２７に記載の方法。
２９．透過性材料は、ガラスを備える、実施例２８に記載の方法。
３０．偏光選択的コーティングは、１つ以上の薄膜を備える、実施例２７または２８に記載の方法。
３１．複数のパターン化された層をスライスするステップは、複数のパターン化された層のスタックに対する法線に対して角度約５°～６５°で、複数のパターン化された層のスタックをスライスするステップを含む、実施例２７－３０のいずれかに記載の方法。
３２．偏光選択的要素は、第２の表面に成型または接着されるように構成される、実施例２７－３１のいずれかに記載の方法。
３３．楔形状の光方向転換要素にわたって配置されるように構成される、屈折光学要素を提供するステップをさらに含み、屈折光学要素は、
平面表面と、
楔角度αと実質的に等しい角度だけ平面表面に対して傾角される、傾角表面と、
傾角表面および平面表面と交差する、表面と、
を備え、屈折光学要素は、楔形状の光方向転換要素にわたって配置されるように構成され、屈折光学要素の傾角表面は、第２の表面に面し、傾角表面および平面表面と交差する表面は、反射体に面する、実施例２７－３２のいずれかに記載の方法。
３４．吸光要素を傾角表面および平面表面と交差する表面の側上に提供するステップをさらに含む、実施例３３に記載の方法。
３５．光学デバイスであって、
第１の主要表面と、
角度αだけ第１の表面に対して傾角される、第２の主要表面と、
第１の主要表面および第２の主要表面と交差し、光源からの光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上にあって、光入力表面を通して受光された光源からの光を反射させるように構成される、反射体と、
第２の主要表面にわたる、偏光選択的要素であって、
第１の透過性表面と、
第２の透過性表面と、
偏光選択的コーティングを第１の透過性表面と第２の透過性表面との間に備える、１つ以上の領域と、
偏光選択的コーティングを第１の透過性表面と第２の透過性表面との間に欠いている、１つ以上の領域と、
を備える、偏光選択的要素と、
を備え、
偏光選択的コーティングを備える１つ以上の領域は、反射体から反射された光を第１の表面に向かって方向転換させるように構成され、
偏光選択的コーティングを欠いている１つ以上の領域は、反射体から反射された光を通過させるように構成される、光学デバイス。
３６．角度αは、約５°～約８０°である、実施例３５に記載の光学デバイス。
３７．角度αは、約４５°未満である、実施例３５－３６のいずれかに記載の光学デバイス。
３８．角度αは、約８°～約３５°である、実施例３５－３７のいずれかに記載の光学デバイス。
３９．角度αは、約５°～約５５°である、実施例３５－３６のいずれかに記載の光学デバイス。
４０．偏光選択的コーティングを備える１つ以上の領域は、第１の透過性表面または第２の透過性表面のうちの少なくとも１つに対してある横方向角度で傾角される、実施例３５－３９のいずれかに記載の光学デバイス。
４１．横方向角度は、約５°～６５°である、実施例４０に記載の光学デバイス。
４２．横方向角度は、約１０°～３５°である、実施例４０－４１のいずれかに記載の光学デバイス。
４３．横方向角度は、約２１°である、実施例４０－４２のいずれかに記載の光学デバイス。
４４．屈折光学要素であって、
平面表面と、
楔角度αと実質的に等しい角度だけ平面表面に対して傾角される、傾角表面と、
傾角表面および平面表面と交差する、表面と、
を備え、屈折光学要素は、屈折光学要素の傾角表面が、第２の主要表面に面し、傾角表面および平面表面と交差する表面が、反射体に面するように、第２の主要表面にわたって配置されるように構成される、屈折光学要素をさらに備える、実施例３５－４３のいずれかに記載の光学デバイス。
４５．屈折光学要素の傾角表面および平面表面と交差する表面の側上に配置される、吸光コンポーネントをさらに備える、実施例４４に記載の光学デバイス。
４６．屈折光学要素の傾角表面および平面表面と交差する表面は、吸光コンポーネントを備える、実施例４５に記載の光学デバイス。
４７．偏光選択的コーティングは、１つ以上の薄膜を備える、実施例３５－４６のいずれかに記載の光学デバイス。
４８．偏光選択的コーティングは、液晶を備える、実施例３５－４６のいずれかに記載の光学デバイス。
４９．偏光選択的コーティングは、コレステリック液晶を備える、実施例４８に記載の光学デバイス。
５０．偏光選択的コーティングは、誘電性コーティングを備える、実施例３５－４６のいずれかに記載の光学デバイス。
５１．反射体の曲率または傾斜のうちの少なくとも１つは、第１の主要表面と平行方向に沿って光を反射させるように構成される、実施例３５－５０のいずれかに記載の光学デバイス。
５２．反射体は、湾曲ミラーまたは反射ホログラフィック構造のうちの少なくとも１つを含む、実施例３５－５１のいずれかに記載の光学デバイス。
５３．光学デバイスであって、
第１の主要表面と、
角度αだけ第１の表面に対して傾角される、第２の主要表面と、
第１の主要表面および第２の主要表面と交差し、光源からの光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上にあって、光入力表面を通して受光された光源からの光を反射させるように構成される、反射体と、
第２の主要表面にわたる、偏光選択的要素であって、反射体から反射された光の少なくとも一部を第１の表面に向かって方向転換させるように構成される、偏光選択的要素と、
を備える、光学デバイス。
５４．角度αは、約５°～約８０°である、実施例５３に記載の光学デバイス。
５５．角度αは、約４５°未満である、実施例５３－５４のいずれかに記載の光学デバイス。
５６．角度αは、約８°～約３５°である、実施例５３－５６のいずれかに記載の光学デバイス。
５７．角度αは、約５°～約５５°である、実施例５３－５５のいずれかに記載の光学デバイス。
５８．光方向転換要素は、複数の光方向転換特徴を備える、実施例５３－５７のいずれかに記載の光学デバイス。
５９．偏光選択的要素は、偏光選択的コーティング、液晶要素、誘電性コーティングまたはワイヤグリッドのうちの少なくとも１つを備える、実施例５８に記載の光学デバイス。
６０．屈折光学要素であって、
平面表面と、
楔角度αと実質的に等しい角度だけ平面表面に対して傾角される、傾角表面と、
傾角表面および平面表面と交差する表面と、
を備え、屈折光学要素は、屈折光学要素の傾角表面が、第２の主要表面に面し、傾角表面および平面表面と交差する表面が、反射体に面するように、第２の主要表面にわたって配置されるように構成される、屈折光学要素をさらに備える、実施例５３－５９のいずれかに記載の光学デバイス。
６１．屈折光学要素の傾角表面および平面表面と交差する表面の側上に配置される、吸光コンポーネントをさらに備える、実施例６０に記載の光学デバイス。
６２．屈折光学要素の傾角表面および平面表面と交差する表面は、吸光コンポーネントを備える、実施例６１に記載の光学デバイス。
６３．反射体の曲率または傾斜のうちの少なくとも１つは、第１の主要表面と平行方向に沿って光を反射させるように構成される、実施例５３－６２のいずれかに記載の光学デバイス。
６４．反射体の曲率または傾斜のうちの少なくとも１つは、反射体から反射された光が、第１の主要表面から離れるように、第２の主要表面の側上の焦点領域に向かって収束するように構成される、実施例５３－６２のいずれかに記載の光学デバイス。
６５．偏光選択的要素は、屈折力を提供するように構成される、複数の方向転換特徴を備える、実施例６４に記載の光学デバイス。
６６．反射体は、湾曲ミラーまたは反射ホログラフィック構造のうちの少なくとも１つを含む、実施例５３－６５のいずれかに記載の光学デバイス。
６７．光学デバイスを製造する方法であって、
透過性材料の複数の層を提供するステップと、
偏光選択的コーティングを複数の層上に配置するステップと、
偏光選択的コーティングを備える複数の層をスタックするステップと、
複数のスタックされた層をスライスし、偏光選択的要素を取得するステップと、
を含む方法。
６８．透過性材料は、ガラスを備える、実施例６７に記載の方法。
６９．偏光選択的コーティングは、１つ以上の薄膜を備える、実施例６７または６８に記載の方法。
７０．複数のスタックされた層をスライスするステップは、角度複数のスタックされた層に対する法線に対して約５°～６５°の角度で、複数のスタックされた層をスライスするステップを含む、実施例６７－６９のいずれかに記載の方法。
７１．複数のスタックされた層の個々の層を接着剤とともに接着するステップをさらに含む、実施例６７－７０のいずれかに記載の方法。
７２．偏光選択的要素は、光学コンポーネントに成型または接着されるように構成される、実施例６７－７０のいずれかに記載の方法。
７３．偏光選択的コーティングを複数の層上に配置するステップは、複数の層の１つ以上の他の領域が偏光選択的コーティングを欠いているように、複数の層の偏光選択的コーティングを１つ以上の領域上に配置するステップを含む、実施例６７－７２のいずれかに記載の方法。
７４．光学デバイスであって、
第１の主要表面および第２の主要表面と、
第１の主要表面および第２の主要表面と交差し、光源からの光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上にあって、光入力表面を通して受光された光源からの光を反射させるように構成される、反射体と、
第２の主要表面にわたる、偏光選択的要素であって、
第１の透過性表面と、
第２の透過性表面と、
偏光選択的コーティングを第１の透過性表面と第２の透過性表面との間に備える、１つ以上の領域と、
偏光選択的コーティングを第１の透過性表面と第２の透過性表面との間に欠いている、１つ以上の領域と、
を備える、偏光選択的要素と、
を備え、
偏光選択的コーティングを備える１つ以上の領域は、反射体から反射された光を第１の表面に向かって方向転換させるように構成され、
偏光選択的コーティングを欠いている１つ以上の領域は、反射体から反射された光を通過させるように構成される、
光学デバイス。
７５．第２の主要表面は、ある角度αで第１の主要表面に対して傾角される、実施例７４に記載の光学デバイス。
７６．角度αは、約５°～約８０°である、実施例７５に記載の光学デバイス。
７７．角度αは、約４５°未満である、実施例７５－７６のいずれかに記載の光学デバイス。
７８．角度αは、約８°～約３５°である、実施例７５－７７のいずれかに記載の光学デバイス。
７９．角度αは、約５°～約５５°である、実施例７５－７８のいずれかに記載の光学デバイス。
８０．偏光選択的コーティングを備える１つ以上の領域は、第１の透過性表面または第２の透過性表面のうちの少なくとも１つに対してある横方向角度で傾角される、実施例７４－７９のいずれかに記載の光学デバイス。
８１横方向角度は、約５°～６５°である、．実施例８０に記載の光学デバイス。
８２．横方向角度は、約１０°～３５°である、実施例８０－８１のいずれかに記載の光学デバイス。
８３．横方向角度は、約２１°である、実施例８０－８２のいずれかに記載の光学デバイス。
８４．第２の主要表面にわたる、屈折光学要素をさらに備える、実施例７４－８３のいずれかに記載の光学デバイス。
８５．屈折光学要素は、第１の表面と、第２の表面と、第１および第２の表面と交差する、第３の表面とを備え、屈折光学要素は、交差する第３の表面が反射体に面するように、第２の主要表面にわたって配置されるように構成される、実施例８４に記載の光学デバイス。
８６．屈折光学要素の第３の表面の側上に配置される、吸光コンポーネントをさらに備える、実施例８５に記載の光学デバイス。
８７．屈折光学要素の第３の表面は、吸光コンポーネントを備える、実施例８６に記載の光学デバイス。
８８．偏光選択的コーティングは、１つ以上の薄膜を備える、実施例７４－８７のいずれかに記載の光学デバイス。
８９．偏光選択的コーティングは、液晶を備える、実施例７４－８７のいずれかに記載の光学デバイス。
９０．偏光選択的コーティングは、コレステリック液晶を備える、実施例８８に記載の光学デバイス。
９１．偏光選択的コーティングは、誘電性コーティングを備える、実施例７４－８７のいずれかに記載の光学デバイス。
９２．反射体の曲率または傾斜のうちの少なくとも１つは、第１の主要表面と平行方向に沿って光を反射させるように構成される、実施例７４－８７のいずれかに記載の光学デバイス。
９３．反射体は、湾曲ミラーまたは反射ホログラフィック構造のうちの少なくとも１つを含む、実施例７４－８７のいずれかに記載の光学デバイス。
９４．光学デバイスであって、
第１の主要表面と、
第２の主要表面と、
第１の主要表面および第２の主要表面と交差し、光源からの光を受光するように構成される、光入力表面と、
光入力表面と反対の側上にあって、入力表面を通して受光された光源からの光を反射させるように構成される、反射体と、
第２の主要表面にわたる、光方向転換要素であって、反射体から反射された光の少なくとも一部を第１の表面に向かって方向転換させるように構成される、光方向転換要素と、
を備える、光学デバイス。
９５．第２の主要表面は、約５°～約８０°の角度αにおいて、第１の主要表面に対して傾角される、実施例９４に記載の光学デバイス。
９６．角度αは、約４５°未満である、実施例９５に記載の光学デバイス。
９７．角度αは、約８°～約３５°である、実施例９５－９６のいずれかに記載の光学デバイス。
９８．角度αは、約５°～約５５°である、実施例９５－９７のいずれかに記載の光学デバイス。
９９．光方向転換要素は、複数の光方向転換特徴を備える、実施例９４－９８のいずれかに記載の光学デバイス。
１００．複数の光方向転換特徴は、偏光選択的要素を備える、実施例９９に記載の光学デバイス。
１０１．偏光選択的要素は、偏光選択的コーティング、液晶、またはワイヤグリッドを備える、実施例１００に記載の光学デバイス。
１０２．複数の光方向転換特徴はそれぞれ、一対のファセットを備える、実施例９９－１０１のいずれかに記載の光学デバイス。
１０３．対のファセットのうちの少なくとも１つは、湾曲される、実施例１０２に記載の光学デバイス。
１０４．対のファセットのうちの少なくとも１つは、偏光選択的要素を備える、実施例１０２－１０３のいずれかに記載の光学デバイス。
１０５．偏光選択的要素は、第１の偏光状態を有する光を反射させ、第２の偏光状態を有する光を透過させるように構成される、実施例１００－１０４のいずれかに記載の光学デバイス。
１０６．偏光選択的要素は、複数の薄膜を備える、実施例１００－１０５のいずれかに記載の光学デバイス。
１０７．偏光選択的要素は、１つ以上の誘電性層を備える、実施例１００－１０５のいずれかに記載の光学デバイス。
１０８．偏光選択的要素は、ワイヤグリッドを備える、実施例１００－１０５のいずれかに記載の光学デバイス。
１０９．偏光選択的要素は、第１の偏光状態を有する可視スペクトル範囲内の複数の波長における光を反射させ、第２の偏光状態を有する可視スペクトル範囲内の複数の波長における光を透過させるように構成される、広帯域コーティングである、実施例１００－１０５のいずれかに記載の光学デバイス。
１１０．反射体から反射された光を受光する、対のファセットのうちの一方は、少なくとも部分的に、偏光選択的要素を備え、対のファセットの他方は、偏光選択的要素を備えていない、実施例１００－１０９のいずれかに記載の光学デバイス。
１１１．反射体から反射された光を受光する、対のファセットのうちの一方は、第１の主要表面に対する法線に対して約４５度の角度で傾角され、少なくとも部分的に、偏光選択的要素を備える、実施例１００－１１０のいずれかに記載の光学デバイス。
１１２．対のファセットの他方は、第１の主要表面に対する法線に対して約４５度を上回る角度で傾角され、偏光選択的要素を備えていない、実施例１１１に記載の光学デバイス。
１１３．対のファセットの他方は、第１の主要表面と平行である、実施例１１２に記載の光学デバイス。
１１４．対のファセットの他方は、反射体から反射された光を受光しない、実施例１１２－１１３のいずれかに記載の光学デバイス。
１１５．第２の主要表面にわたって、屈折光学要素をさらに備える、実施例９４－１１４のいずれかに記載の光学デバイス。
１１６．屈折光学要素は、第２の主要表面にわたる第１の表面と、第１の表面と反対の第２の表面と、第１および第２の表面と交差し、反射体に面した第３の表面とを備える、実施例１１５に記載の光学デバイス。
１１７．第３の表面の側上に配置される、吸光コンポーネントをさらに備える、実施例１１６に記載の光学デバイス。
１１８．第３の表面は、吸光コンポーネントを備える、実施例１１７に記載の光学デバイス。
１１９．反射体の曲率または傾斜のうちの少なくとも１つは、第１の主要表面と平行方向に沿って光を反射させるように構成される、実施例９４－１１８のいずれかに記載の光学デバイス。
１２０．反射体の曲率または傾斜のうちの少なくとも１つは、反射体から反射された光が、第１の主要表面から離れるように、第２の主要表面の側上の焦点領域に向かって収束するように構成される、実施例９４－１１９のいずれかに記載の光学デバイス。
１２１．反射体は、湾曲ミラーまたは反射ホログラフィック構造のうちの少なくとも１つを含む、実施例９４－１２０のいずれかに記載の光学デバイス。
１２２．光学デバイスは、導波管を備える、実施例２７－１２１のいずれかに記載の光学デバイス。
１２３．光学デバイスは、楔形状の方向転換要素を備える、実施例６７－１２１のいずれかに記載の光学デバイス。
１２４．光学デバイスは、ビームスプリッタを備える、実施例２７－１２１のいずれかに記載の光学デバイス。
１２５．光学デバイスは、偏光に敏感な反射体を備える、実施例２７－１２１のいずれかに記載の光学デバイス。
１２６．光学デバイスは、偏光ビームスプリッタを備える、実施例２７－１２１のいずれかに記載の光学デバイス。
１２７．システムであって、
空間光変調器と、
少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの光源と空間光照明器との間の光学経路内に配置される実施例２７－１２１のいずれかに記載の光学デバイスであって、少なくとも１つの光源からの光を受光し、照明を空間光変調器に提供するように構成される、実施例２７－１２１のいずれかに記載の光学デバイスと、
を備える、システム。
デバイス（例えば、光学デバイス、ディスプレイデバイス、照明器、統合された光学デバイス等）およびシステム（例えば、照明システム）の種々の実施例が、提供されている。これらのデバイスおよび／またはシステムのいずれかは、頭部搭載型ディスプレイシステム内に含まれ、光を（例えば、１つ以上の内部結合光学要素を用いて）導波管および／または接眼レンズの中に結合し、画像を形成することができる。加えて、デバイスおよび／またはシステムは、デバイスおよび／またはシステムのうちの１つ以上のものが、頭部搭載型ディスプレイシステム内に含まれ得るように、比較的に小型（例えば、１ｃｍ未満）であり得る。例えば、デバイスおよび／またはシステムは、接眼レンズ（例えば、接眼レンズの）長さおよび／または幅の３分の１未満と比較して小型であり得る。
種々の特徴もまた、例示的デバイスおよびシステムに関して説明されている。例示的デバイスまたはシステムに説明される特徴のうちの任意の１つ以上のものは、別の例示的デバイスまたはシステムにおける１つ以上の特徴の代わりに、またはそれに加え、使用されることができる。例えば、本明細書に説明される特徴のいずれかは、楔形状の光方向転換要素、導波管、偏光ビームスプリッタ、またはビームスプリッタ内に実装されることができる。
照明システムは、導波管ベースであって、１つ以上の導波管を備えるように上記に説明され得るが、他のタイプの光方向転換光学要素が、導波管の代わりに、採用されてもよい。そのような光方向転換光学要素は、方向転換特徴を含み、光を光方向転換光学要素から、例えば、空間光変調器上に射出してもよい。故に、本明細書に説明される実施例のいずれかおよび下記の実施例のいずれかでは、導波管の任意の言及は、導波管の代わりに、光方向転換光学要素と置換されてもよい。そのような光方向転換光学要素は、例えば、偏光ビーム分割プリズム等の偏光ビームスプリッタを備えてもよい。
前述の明細書では、本発明は、その具体的実施形態を参照して説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなくそこに行われ得ることが明白となるであろう。明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証と見なされるべきである。
実際、本開示のシステムおよび方法は、それぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されないことを理解されたい。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用され得る、または種々の方法で組み合わせられ得る。全ての可能な組み合わせおよび副次的組み合わせが、本開示の範囲内に該当することが意図される。
別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一実施形態における組み合わせにおいて実装されてもよい。逆に、単一実施形態の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されてもよい。さらに、特徴がある組み合わせにおいて作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に例示され得るが、例示される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから削除されてもよく、例示される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴のグループも、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。
とりわけ、「～できる（ｃａｎ）」、「～し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「～し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「～し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、および同等物等、本明細書で使用される条件文は、別様に具体的に記載されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態がある特徴、要素、および／またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることが意図されることを理解されたい。したがって、そのような条件文は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つまたはそれを上回る実施形態に対していかようにも要求されること、または１つまたはそれを上回る実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるべきかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを示唆することを意図されない。用語「～を備える」、「～を含む」、「～を有する」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、その包括的意味において使用され（およびその排他的意味において使用されず）、したがって、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」は、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味する。加えて、本願および添付される実施例で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つ以上の」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示される特定の順序で、または連続的順序で実施される、または全ての図示される動作が実施される必要はないと認識されるべきである。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つ以上の例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれることができる。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施されることができる。加えて、動作は、他の実施形態において再配列される、または再順序付けられ得る。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実施形態におけるそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品においてともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実装も、以下の実施例の範囲内である。いくつかの場合では、実施例に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成することができる。
故に、本開示は、本明細書に示される実装に限定されることを意図されず、本明細書に開示される本開示、原理、および新規の特徴と一貫する最も広い範囲を与えられるべきである。
（項目１）
頭部搭載型ディスプレイシステムであって、上記頭部搭載型ディスプレイシステムは、光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを上記ユーザの視野内に表示するように構成され、上記頭部搭載型ディスプレイシステムは、
上記ユーザの頭部上に支持されるように構成されるフレームと、
上記フレーム上に配置される接眼レンズであって、上記接眼レンズの少なくとも一部は、透明であり、透明部分が、上記ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、上記ユーザの正面の環境のビューを提供するように、上記ユーザが上記頭部搭載型ディスプレイを装着したとき、上記ユーザの眼の正面の場所に配置され、上記接眼レンズは、光を上記ユーザの眼の中に指向するように配置される１つ以上の導波管を備える、接眼レンズと、
光を放出するように構成される光源と、
楔形状の光方向転換要素であって、
軸と平行な第１の表面と、
第２の表面であって、上記第２の表面は、上記第１の表面と反対にあり、楔角度αだけ上記軸に対して傾角される、第２の表面と、
光入力表面であって、上記光入力表面は、上記第１の表面と第２の表面との間にあり、光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
上記光入力表面と反対の側上に配置される端部反射体と
を備え、上記楔形状の光方向転換要素の第２の表面は、上記光入力表面の高さが、上記光入力表面と反対の上記端部反射体の高さ未満であるように、かつ、上記楔形状の光方向転換要素の中に結合される光が、上記端部反射体によって反射され、上記第２の表面によって上記第１の表面に向かって再指向されるように傾角される、楔形状の光方向転換要素と、
空間光変調器であって、上記空間光変調器は、上記楔形状の光方向転換要素に対して配置され、上記楔形状の光方向転換要素から射出される上記光を受光し、上記光を変調させる、空間光変調器と
を備え、
上記楔形状の光方向転換要素および上記空間光変調器は、変調された光が、上記ユーザの眼の中に指向され、画像をその中に形成するように、変調された光を上記接眼レンズの上記１つ以上の導波管の中に指向するように、上記接眼レンズに対して配置される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
（項目２）
上記楔形状の光方向転換要素は、偏光選択的要素を上記第２の表面上に備え、上記偏光選択的要素は、上記端部反射体によって反射された光を上記第１の表面に向かって再指向するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記楔形状の光方向転換要素は、上記第２の表面上に配置される複数の方向転換特徴を備え、上記複数の方向転換特徴は、上記端部反射体によって反射された光を上記第１の表面に向かって再指向するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、項目３に記載のシステム。
（項目５）
上記偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、項目４に記載のシステム。
（項目６）
上記複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する上記光入力表面を通して受光された上記光の一部を上記空間光変調器に向かって再指向するように構成される、項目３に記載のシステム。
（項目７）
上記楔形状の光方向転換要素は、第２の偏光状態を有する上記空間光変調器から反射された上記光の一部を透過させるように構成される、項目６に記載のシステム。
（項目８）
上記複数の方向転換特徴は、プリズム式方向転換特徴を備える、項目３に記載のシステム。
（項目９）
上記方向転換特徴は、第１および第２の部分を備え、上記第１の部分は、反射コーティングをその上に有し、上記第２の部分は、上記反射コーティングを有していない、項目３に記載のシステム。
（項目１０）
上記第１および第２の部分は、第１および第２のファセットを備える、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
上記反射コーティングは、誘電性反射コーティングを備えてもよい、項目９に記載のシステム。
（項目１２）
上記反射コーティングは、偏光コーティングを備えてもよい、項目９に記載のシステム。
（項目１３）
上記方向転換特徴は、湾曲表面を有する、項目３に記載のシステム。
（項目１４）
上記複数の方向転換特徴は、正の屈折力を有するように成形される、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
上記複数の方向転換特徴は、負の屈折力を有するように成形される、項目１３に記載のシステム。
（項目１６）
上記複数の方向転換特徴は、２０～２００マイクロメートルのピッチを有する、項目３に記載のシステム。
（項目１７）
上記端部反射体は、湾曲反射体を備える、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
上記端部反射体は、球状または放物線ミラーを備える、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
上記端部反射体は、上記光源からの光をコリメートし、上記コリメートされた光を上記第２の表面に指向するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目２０）
上記空間光変調器は、反射性空間光変調器であり、上記楔形状の光方向転換要素は、上記空間光変調器から反射された光をそれを通して透過させるように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目２１）
上記光方向転換要素にわたって配置される屈折光学要素をさらに備え、上記屈折光学要素は、そうでなければ上記楔形状の光方向転換要素によって引き起こされる屈折を補償するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目２２）
上記屈折光学要素は、上記楔形状の光方向転換要素の上記第２の表面からの光の屈曲を低減させるように、上記楔形状の光方向転換要素を補完する形状を有する、項目２１に記載のシステム。
（項目２３）
上記屈折光学要素は、楔形状を有する、項目２１に記載のシステム。
（項目２４）
上記光源は、上記楔形状の光方向転換要素の中に上記入力表面を通して結合される上記源からの光が、上記端部反射体によって反射され、上記複数の方向転換特徴によって、上記第１の表面に対する法線に対して約１０度の角度範囲内において、上記第１の表面に向かって再指向されるように、上記入力表面に対して配置される、項目１に記載のシステム。
（項目２５）
上記端部反射体は、その上に入射するエミッタからの光をコリメートするように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目２６）
上記接眼レンズ内の上記１つ以上の導波管は、１つ以上の内部結合光学要素を含み、上記楔形状の光方向転換要素および空間光変調器は、上記空間光変調器からの光をその中に指向するように、上記１つ以上の内部結合光学要素に対して配置される、項目１に記載のシステム。

Claims (24)

  1. 頭部搭載型ディスプレイシステムであって、前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを前記ユーザの視野内に表示するように構成され、前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、
    前記ユーザの頭部上に支持されるように構成されるフレームと、
    前記フレーム上に配置される接眼レンズであって、前記接眼レンズの少なくとも一部は、透明であり、前記透明な一部が、前記ユーザの正面の環境からの光を前記ユーザの眼に透過させることにより、前記ユーザの正面の前記環境のビューを提供するように、前記ユーザが前記頭部搭載型ディスプレイを装着したとき、前記ユーザの眼の正面の場所に配置され、前記接眼レンズは、光を前記ユーザの眼の中に指向するように配置される１つ以上の導波管を備える、接眼レンズと、
    光を放出するように構成される光源と、
    楔形状の光方向転換要素であって、
    第１の表面と、
    第２の表面であって、前記第２の表面は、前記第１の表面と反対にあり、楔角度αだけ前記第１の表面に対して傾角される、第２の表面と、
    光入力表面であって、前記光入力表面は、前記第１の表面と前記第２の表面との間にあり、前記光源から放出される光を受光するように構成される、光入力表面と、
    前記光入力表面と反対の側上に配置される端部反射体であって、前記端部反射体は、湾曲している、端部反射体と
    を備え、前記楔形状の光方向転換要素の前記第２の表面は、前記光入力表面の高さが、前記光入力表面と反対の前記端部反射体の高さ未満であるように、かつ、前記楔形状の光方向転換要素の中に結合される光が、前記端部反射体によって反射され、前記第２の表面によって前記第１の表面に向かって再指向されるように傾角される、楔形状の光方向転換要素と、
    空間光変調器であって、前記空間光変調器は、前記楔形状の光方向転換要素に対して配置され、前記楔形状の光方向転換要素から射出される前記光を受光し、前記光を変調させる、空間光変調器と
    を備え、
    前記楔形状の光方向転換要素および前記空間光変調器は、変調された光が、前記ユーザの眼の中に指向されることにより、画像をその中に形成するように、前記変調された光を前記接眼レンズの前記１つ以上の導波管の中に指向するように、前記接眼レンズに対して配置され、
    前記端部反射体は、前記光源からの光をコリメートし、前記コリメートされた光を前記第２の表面に指向するように構成され、
    前記楔形状の光方向転換要素は、前記第２の表面上に配置される複数の方向転換特徴を備え、前記複数の方向転換特徴は、前記端部反射体によって反射された光を前記第１の表面に向かって再指向するように構成され、
    前記光源は、前記楔形状の光方向転換要素の中に前記入力表面を通して結合される前記源からの光が、前記端部反射体によって反射され、前記複数の方向転換特徴によって、前記第１の表面に対する法線に対して約１０度の間の角度範囲内において、前記第１の表面に向かって再指向されるように、前記入力表面に対して配置され、
    前記空間光変調器は、反射性空間光変調器であり、前記楔形状の光方向転換要素は、前記空間光変調器から反射された光を透過させるように構成される、頭部搭載型ディスプレイシステム。
  2. 前記楔形状の光方向転換要素は、偏光選択的要素を前記第２の表面上に備え、前記偏光選択的要素は、前記端部反射体によって反射された光を前記第１の表面に向かって再指向するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記複数の方向転換特徴は、偏光選択的要素を含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記偏光選択的要素は、薄膜、誘電性コーティング、またはワイヤグリッドを備える、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記複数の方向転換特徴は、第１の偏光状態を有する前記光入力表面を通して受光された前記光の一部を前記空間光変調器に向かって再指向するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記楔形状の光方向転換要素は、第２の偏光状態を有する前記空間光変調器から反射された前記光の一部を透過させるように構成される、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記複数の方向転換特徴は、プリズム式方向転換特徴を備える、請求項１に記載のシステム。
  8. １つの方向転換特徴は、第１および第２の部分を備え、前記第１の部分は、反射コーティングをその上に有し、前記第２の部分は、前記反射コーティングを有していない、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記第１および第２の部分は、第１および第２のファセットを備える、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記反射コーティングは、誘電性反射コーティングを備える、請求項８に記載のシステム。
  11. 前記反射コーティングは、偏光コーティングを備える、請求項８に記載のシステム。
  12. 前記方向転換特徴は、湾曲表面を有する、請求項１に記載のシステム。
  13. 前記複数の方向転換特徴は、正の屈折力を有するように成形される、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記複数の方向転換特徴は、負の屈折力を有するように成形される、請求項１２に記載のシステム。
  15. 前記複数の方向転換特徴は、２０～２００マイクロメートルのピッチを有する、請求項１に記載のシステム。
  16. 前記端部反射体は、球状または放物線ミラーを備える、請求項１に記載のシステム。
  17. 前記光方向転換要素にわたって配置される屈折光学要素をさらに備え、前記屈折光学要素は、そうでなければ前記楔形状の光方向転換要素によって引き起こされる屈折を補償するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  18. 前記屈折光学要素は、前記楔形状の光方向転換要素の前記第２の表面からの光の屈曲を低減させるように、前記楔形状の光方向転換要素を補完する形状を有する、請求項１７に記載のシステム。
  19. 前記屈折光学要素は、楔形状を有する、請求項１７に記載のシステム。
  20. 前記接眼レンズ内の前記１つ以上の導波管は、１つ以上の内部結合光学要素を含み、前記楔形状の光方向転換要素および空間光変調器は、前記１つ以上の内部結合光学要素に対して配置されることにより、前記空間光変調器からの光をその中に指向する、請求項１に記載のシステム。
  21. 前記端部反射体は、１つ以上のホログラムを備える反射ホログラフィック構造を備える、請求項１に記載のシステム。
  22. 前記光源は、光ファイバを介して、前記楔形状の光方向転換要素の前記入力光表面と光学連通する、請求項１に記載のシステム。
  23. 前記偏光選択的要素は、コレステリック液晶を備える、請求項２に記載のシステム。
  24. 前記偏光選択的要素は、複数の液晶の層を備え、異なる液晶層は、異なる波長の光が前記第１の表面に向かって指向されるように、異なる波長を回折するように構成される、請求項２３に記載のシステム。
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