JP7453979B2 - 走査ミラーを伴う１次元ピクセルアレイを有するディスプレイシステム - Google Patents

Description

（優先権の主張）
本願は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１９年２月１日に出願され、「ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ ＨＡＶＩＮＧ １－ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＰＩＸＥＬ ＡＲＲＡＹ ＷＩＴＨ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＭＩＲＲＯＲ」と題された、米国仮出願第６２／８００，１４０号からの優先権を主張する。

本開示は、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、拡張および仮想現実ディスプレイシステムに関する。

現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式で、ユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実、すなわち、「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実、すなわち、「ＭＲ」シナリオは、一種のＡＲシナリオであって、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、ＭＲシナリオは、実世界内のオブジェクトによって遮断されて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚される、ＡＲ画像コンテンツを含んでもよい。

図１を参照すると、ＡＲ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、および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」が「見える」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、自然な感覚で、かつ豊かな提示を促進する、ＡＲ技術を生産することは、困難である。

第１の側面では、ディスプレイシステムが、提供される。ディスプレイシステムは、ピクセルアレイと、中継光学系と、走査ミラーとを備える。ピクセルは、ピクセルの第１および第２の列を備える。中継光学系は、入射光を受け取るように、かつ入射光を視認者に出力するように構成される。走査ミラーは、ピクセルの第１および第２の列から光を受け取るように、かつ受け取られた光を中継光学系に向かって反射するように配置される。走査ミラーは、第１の位置と、第２の位置とを備える、複数の位置の間で移動するように構成される。第１の位置は、ミラーが、ピクセルの第１の１次元アレイとして、ピクセルの第１の列からの光を中継光学系上に反射するように配向され、第２の位置は、ミラーが、ピクセルの第２の１次元アレイとして、ピクセルの第２の列からの受け取られた光を中継光学系上に反射するように配向される。ピクセルの第１および第２の１次元アレイのための場所は、中継光学系上の空間的に重複する線を画定する。

いくつかの実施形態では、ピクセルの第１および第２の列のうちのピクセルは、列ピッチを有し、中継光学系上のピクセルの対応する線の有効ピッチは、列ピッチ未満である。いくつかの実施形態では、有効ピッチは、列ピッチの半分未満である。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイは、発光型ピクセルのアレイを備える、発光型ピクセルアレイである。いくつかの実施形態では、発光型ピクセルは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。いくつかの実施形態では、発光型ピクセルは、２０μｍまたはそれ未満のピッチを有する。いくつかの実施形態では、ピクセルの第１および第２の列は、平行な縦寸法を有し、ピクセルの第２の列のうちのピクセルは、ピクセルの第１の列のうちのピクセルに対して縦寸法に沿ってオフセットされる。いくつかの実施形態では、ピクセルの第１の列のうちのピクセルは、走査ミラーが第１の位置から第２の位置まで移動している間に、光を放出するように構成され、ピクセルの第２の列のうちのピクセルは、走査ミラーが第２の位置から第１の位置まで移動している間に、光を放出するように構成される。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイはさらに、少なくともピクセルの第３の列を備え、第３の列は、縦寸法に沿って延在し、第３の列は、第１および第２の列と平行であり、第３の列のピクセルは、第１および第２の列のピクセルに対して縦寸法に沿ってオフセットされる。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の列は、走査ミラーの移動の間に、時間的に分離されるパルスで光を放出するように構成される。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイは、有効ピクセル密度が中継光学系を横断して変動するように、走査ミラーの配向に応じて、ピクセルの異なる総数に対応する画像情報を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、ピクセルの第１および第２の列はそれぞれ、列の長さに沿って同一のピクセルピッチおよびピクセルの同一の場所を有する、対応する双列を用いて２倍にされる。いくつかの実施形態では、中継光学系は、走査ミラーから反射される光を受け取るように、かつ全内部反射による導波管内の伝搬のために受け取られた光を再指向するように構成される、内部結合光学要素と、全内部反射によって導波管内で伝搬する光を外部結合するように構成される、外部結合光学要素とを備える、導波管を備える。いくつかの実施形態では、中継光学系は、導波管のスタックを備え、各導波管は、内部結合光学要素と、外部結合光学要素とを備える。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイは、透過型ピクセルアレイである。

第２の側面では、光学装置が、提供される。光学装置は、第１の列の縦寸法に沿って第１のピクセルピッチを有する、ピクセルの第１の列と、第２の列の縦寸法に沿って第１のピクセルピッチを有する、ピクセルの第２の列とを備える、ピクセルアレイを含む。第１の列の縦寸法は、第２の列の縦寸法に沿って延在し、第２の列のピクセルは、第１の列のピクセルに対して縦寸法に沿ってオフセットされる。

いくつかの実施形態では、光学装置はさらに、ピクセルの第１および第２の列から光を受け取るように、かつ受け取られた光を視認者に指向するように構成される中継光学系に向かって受け取られた光を反射するように配置される、走査ミラーを備える。いくつかの実施形態では、光学装置は、第１および第２の列のピクセルの全て未満から一意の画像情報を提供することによって、有効ピクセル密度を修正するように構成される。いくつかの実施形態では、ピクセルの第１および第２の列はそれぞれ、列の長さに沿って同一のピクセルピッチおよびピクセルの同一の場所を有する、対応する双列を用いて２倍にされる。いくつかの実施形態では、第１および第２の列のピクセルは、同一のサイズおよび形状を有する。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ディスプレイシステムであって、
ピクセルの第１および第２の列を備えるピクセルアレイと、
入射光を受け取るように、かつ前記入射光を視認者に出力するように構成される中継光学系と、
走査ミラーであって、前記走査ミラーは、前記ピクセルの第１および第２の列から光を受け取るように、かつ前記受け取られた光を前記中継光学系に向かって反射するように配置される、走査ミラーと
を備え、
前記走査ミラーは、第１の位置と、第２の位置とを備える複数の位置の間で移動するように構成され、前記第１の位置は、前記ミラーが、ピクセルの第１の１次元アレイとして、前記ピクセルの第１の列からの前記光を前記中継光学系上に反射するように配向され、前記第２の位置は、前記ミラーが、ピクセルの第２の１次元アレイとして、前記ピクセルの第２の列からの前記受け取られた光を前記中継光学系上に反射するように配向され、
前記ピクセルの第１および第２の１次元アレイのための場所は、前記中継光学系上の空間的に重複する線を画定する、
ディスプレイシステム。
（項目２）
前記ピクセルの第１および第２の列のうちのピクセルは、列ピッチを有し、前記中継光学系上のピクセルの対応する線の有効ピッチは、前記列ピッチ未満である、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目３）
前記有効ピッチは、前記列ピッチの半分未満である、項目２に記載のディスプレイシステム。
（項目４）
前記ピクセルアレイは、発光型ピクセルのアレイを備える発光型ピクセルアレイである、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目５）
前記発光型ピクセルは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、項目４に記載のディスプレイシステム。
（項目６）
前記発光型ピクセルは、２０μｍまたはそれ未満のピッチを有する、項目５に記載のディスプレイシステム。
（項目７）
前記ピクセルの第１および第２の列は、平行な縦寸法を有し、前記ピクセルの第２の列のうちのピクセルは、前記ピクセルの第１の列のうちのピクセルに対して前記縦寸法に沿ってオフセットされる、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目８）
前記ピクセルの第１の列のうちのピクセルは、前記走査ミラーが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動している間に、光を放出するように構成され、前記ピクセルの第２の列のうちのピクセルは、前記走査ミラーが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動している間に、光を放出するように構成される、項目７に記載のディスプレイシステム。
（項目９）
前記ピクセルアレイはさらに、少なくともピクセルの第３の列を備え、前記第３の列は、前記縦寸法に沿って延在し、前記第３の列は、前記第１および第２の列と平行であり、前記第３の列のピクセルは、前記第１および第２の列のピクセルに対して前記縦寸法に沿ってオフセットされる、項目７に記載のディスプレイシステム。
（項目１０）
前記第１、第２、および第３の列は、前記走査ミラーの移動の間に、時間的に分離されるパルスで光を放出するように構成される、項目９に記載のディスプレイシステム。
（項目１１）
前記ピクセルアレイは、有効ピクセル密度が前記中継光学系を横断して変動するように、前記走査ミラーの配向に応じて、前記ピクセルの異なる総数に対応する画像情報を提供するように構成される、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１２）
前記ピクセルの第１および第２の列はそれぞれ、前記列の長さに沿って同一のピクセルピッチおよびピクセルの同一の場所を有する対応する双列を用いて２倍にされる、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１３）
前記中継光学系は、
導波管であって、前記導波管は、
内部結合光学要素であって、前記内部結合光学要素は、前記走査ミラーから反射される光を受け取るように、かつ全内部反射による前記導波管内の伝搬のために前記受け取られた光を再指向するように構成される、内部結合光学要素と、
全内部反射によって前記導波管内で伝搬する光を外部結合するように構成される外部結合光学要素と
を備える、導波管
を備える、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１４）
前記中継光学系は、導波管のスタックを備え、各導波管は、内部結合光学要素と、外部結合光学要素とを備える、項目１３に記載のディスプレイシステム。
（項目１５）
前記ピクセルアレイは、透過型ピクセルアレイである、項目１に記載のディスプレイシステム。
（項目１６）
光学装置であって、
ピクセルアレイであって、前記ピクセルアレイは、
第１の列の縦寸法に沿って第１のピクセルピッチを有するピクセルの第１の列と、
第２の列の縦寸法に沿って前記第１のピクセルピッチを有するピクセルの第２の列と
を備え、
前記第１の列の縦寸法は、前記第２の列の縦寸法に沿って延在し、前記第２の列のピクセルは、前記第１の列のピクセルに対して前記縦寸法に沿ってオフセットされる、ピクセルアレイ
を備える、光学装置。
（項目１７）
前記ピクセルの第１および第２の列から前記光を受け取るように、かつ受け取られた光を視認者に指向するように構成される中継光学系に向かって前記受け取られた光を反射するように配置される走査ミラーをさらに備える、項目１６に記載の光学装置。
（項目１８）
前記第１および第２の列のピクセルの全て未満から一意の画像情報を提供することによって、有効ピクセル密度を修正するように構成される、項目１６に記載の光学装置。
（項目１９）
前記ピクセルの第１および第２の列はそれぞれ、前記列の長さに沿って同一のピクセルピッチおよびピクセルの同一の場所を有する対応する双列を用いて２倍にされる、項目１６に記載の光学装置。
（項目２０）
前記第１および第２の列のピクセルは、同一のサイズおよび形状を有する、項目１６に記載の光学装置。

図１は、ＡＲデバイスを通した拡張現実（ＡＲ）のユーザのビューを図示する。

図２は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。

図３Ａ－３Ｃは、曲率半径と焦点半径との間の関係を図示する。

図４Ａは、ヒト視覚系の遠近調節－輻輳・開散運動応答の表現を図示する。

図４Ｂは、ユーザの一対の眼の異なる遠近調節状態および輻輳・開散運動状態の実施例を図示する。

図４Ｃは、ディスプレイシステムを介してコンテンツを視認するユーザの上下図の表現の実施例を図示する。

図４Ｄは、ディスプレイシステムを介してコンテンツを視認するユーザの上下図の表現の別の実施例を図示する。

図５は、波面発散を修正することによって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６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。

図７は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。

図８は、各深度平面が、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む、スタックされた接眼レンズの実施例を図示する。

図９Ａは、それぞれ、内部結合光学要素を含む、スタックされた導波管のセットの実施例の断面側面図を図示する。

図９Ｂは、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図を図示する。

図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。

図９Ｄは、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を図示する。

図１０は、拡張１次元ピクセルアレイと、走査ミラーとを含む、ディスプレイシステムの実施例を図示する。

図１１Ａは、拡張１次元ピクセルアレイの一部の実施例を図示する。

図１１Ｂおよび１１Ｃは、図１１Ａの拡張１次元ピクセルアレイおよび走査反射要素を使用して、高分解能２次元画像を表示するための例示的方法を図示する。 図１１Ｂおよび１１Ｃは、図１１Ａの拡張１次元ピクセルアレイおよび走査反射要素を使用して、高分解能２次元画像を表示するための例示的方法を図示する。

図１２Ａは、ピクセルアレイの例示的ピクセルを図示する。

図１２Ｂは、ピクセルのオフセット列を含む、例示的拡張１次元発光型ピクセルアレイを図示する。

図１３Ａは、拡張１次元ピクセルアレイを使用する中心窩レンダリングの実施例を図示する。

図１３Ｂは、個々の投影されたピクセルを形成するための複数のピクセル列を有する、例示的ピクセルアレイを図示する。

拡張現実（ＡＲ）または仮想現実（ＶＲ）システムは、仮想コンテンツをユーザまたは視認者に表示し得る。本コンテンツは、例えば、画像情報をユーザの眼に投影する、アイウェアの一部としての頭部搭載型ディスプレイ上に表示され得る。加えて、システムがＡＲシステムである場合において、ディスプレイはまた、周辺環境からの光をユーザの眼に透過させ、周辺環境のビューを可能にし得る。本明細書で使用されるように、「頭部搭載型」または「頭部搭載可能」ディスプレイは、ユーザまたは視認者の頭部に搭載され得るディスプレイであることを理解されたい。

いくつかのディスプレイシステムでは、画像情報でエンコードされる光（画像光とも称される）が、画像光をユーザの眼に中継する中継光学系の中に画像光を指向し得る、１つ以上の空間光変調器から提供され得る。いくつかの実施形態では、中継光学系は、導波管のスタック等の１つ以上の導波管を含んでもよく、ユーザから離れた異なる距離において知覚される複数の仮想深度平面（本明細書では単に「深度平面」とも称される）において仮想画像を形成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、導波管のスタックのうちの異なる導波管は、異なる屈折力を提供する、光学構造を有してもよく、ユーザの眼から離れた異なる距離においてオブジェクトから伝搬する光の波面発散をシミュレートしてもよい。いくつかの実施形態では、屈折力を提供するための導波管光学構造の代替として、またはそれに加えて、ディスプレイシステムは、屈折力を提供する、または加えて屈折力を提供する、１つ以上のレンズ（例えば、導波管を挟持する一対のレンズ）を含んでもよい。空間光変調器からの光は、導波管に向かって指向されてもよく、各導波管の内部結合光学要素によって個々の導波管の中に内部結合されてもよい。内部結合光学要素は、格子等の回折光学要素であってもよい。本明細書で使用されるように、空間光変調器は、空間的に変動する品質（例えば、光強度および／または波長の差異）を伴う光出力を提供し、したがって、光出力は、例えば、空間光変調器を通した光の透過を改変することによって、または空間光変調器によって発生される光の放出を変調させることによって、空間的に変調されると理解され得ることを理解されたい。

好ましくは、光を中継光学系に提供する空間光変調器は、頭部搭載型ディスプレイシステムのための望ましい形状因子を促進するために小さい。しかしながら、空間光変調器の小型化は、空間光変調器、したがって、ディスプレイシステムの利用可能な分解能を制約し得る。例えば、空間光変調器のサイズを縮小することは、ピクセルに適応するために利用可能な面積を縮小し得る。しかしながら、個々のピクセルの間の空間の縮小は、例えば、製造限界によって妨げられ得る。結果として、ディスプレイシステムの分解能は、空間光変調器の物理的サイズおよび空間光変調器のピクセルの物理的密度によって限定され得る。

有利なこととして、いくつかの実施形態によると、より高い知覚されるピクセル密度および分解能が、比較的に低いピクセル密度または分解能を伴うピクセルアレイを使用して達成され得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムは、（例えば、発振することによって）複数の位置の間で繰り返して移動する、同一のＭＥＭＳ走査ミラー等の可動または走査反射要素を使用して、光を中継光学系に投影するように構成される、ピクセルアレイを含む。ピクセルアレイは、ディスプレイシステムによって示される画像の分解能の１本の線の少なくとも一部を形成するためにともに使用され得る、ピクセルの少なくとも２つの列を備える。第１の列のピクセルは、第１の列が第２の列によって重ねられるときに、第２の列のピクセルが第１の列のピクセルの間の空間を占有するように、第２の列のピクセルに対してオフセットまたは交互配置される。ピクセルの各列による画像情報の出力は、走査反射要素の位置または配向と同期化される。例えば、ピクセルの第１の列は、反射要素が光を中継光学系上の特定の場所に指向させる第１の位置にあるときに、光を反射要素に指向する。ピクセルの第２の列は、続いて、反射要素が光を中継光学系上の同一の特定の場所に指向させる第２の位置にあるときに、光を反射要素に指向する。結果として、ピクセルの第２の列は、各列のピクセルの交互配置が、中継光学系上に投影されたときに第２の列のピクセルに第１の列のピクセルの間の空間を占有させることを除いて、ピクセルの第１の列に事実上重なる。したがって、中継光学系における有効または知覚される分解能は、有利なこととして、第１または第２の列のピクセルの物理的密度を２倍にし得、第１および第２の列は両方とも、走査反射要素が走査し、中継光学系を横断して分解能の全ての線を提供するにつれて、分解能の１本の線のためのピクセルを提供する。

いくつかの他の実施形態では、列の数が、増加され得る。例えば、付加的オフセット列が、提供され得、付加的オフセット列はそれぞれ、中継光学系上に投影されたときに、他の列から投影されるピクセルの間の線内の空間を占有する、ピクセルを提供する。したがって、分解能の線に沿ったピクセルの数は、これらの付加的列を使用してさらに増加され得、各列は、個々のピクセルを分解能の個々の線に提供し得る。

加えて、分解能の線の間の間隔が、列からの光および走査反射要素の位置の同期化に基づいて選択される得ることを理解されたい。例えば、ピクセルの列からの光をより迅速にパルス化することは、分解能のこれらの線の設置が走査反射要素の位置に依存するため、光をより遅くパルス化することよりも分解能のより密接に離間された線を提供するであろう。走査反射要素がより長く移動することを可能にすることは、反射要素から中継光学系に反射される画像光の線の間のさらなる分離をもたらす、位置のより大きい変化をもたらす。したがって、有利なこととして、分解能の各線内のピクセルの数は、ピクセルアレイ内のピクセル列の数に基づいて選択されてもよく、分解能の線の間の知覚される分離は、ピクセルの列が画像情報を提供するようにパルスでオンおよびオフにされる率に基づいて、選択されてもよい。ピクセルをパルスでオンすることは、それらに画像光を出力させる一方、ピクセルをパルスでオフにすることは、ピクセルに画像光を出力させない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は、ユーザの視野の異なる部分に対応する、画像の異なる部分が、異なる分解能を有する、中心窩画像投影のために構成されてもよい。異なる分解能が、ピクセルが投影される場所に応じて、種々の列内のピクセルの全て未満から画像情報を出力することによって、または１つを上回るピクセルから同一の画像情報を出力することによって、達成され得る。

いくつかの実施形態では、個々の列は、１つを上回る列が同一の画像情報を提供するように、別の類似する非オフセット列を用いて２倍、３倍等にされてもよい。例えば、２つ以上の列は、中継光学系上に直接重複する投影されるピクセルを提供し得る。複数のピクセル列を使用し、同一の画像情報を提供することは、有利なこととして、複数の列のピクセルからの光が単一のピクセルから生じるものとして知覚され得るため、ピクセルアレイのピクセルの知覚される輝度を増加させ得る。

好ましくは、ピクセルの列は、ヒト視覚系が異なる時間に知覚されるものとして分解能の線を知覚しないように、分解能の全ての所望される線が十分に短い持続時間内に中継光学系に投影されるために十分に高い率で、走査反射要素への光をパルス化するように構成される。理論によって限定されるわけではないが、視覚系は、同時に存在するものとしてフリッカ融合閾値以内で網膜に指向されるピクセルまたは分解能の線を知覚し得る。実施例として、フリッカ融合閾値は、約１／６０秒であり得る。好ましくは、画像のための分解能の全ての線は、フリッカ融合閾値以内で提示される。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイは、有利なこととして、フリッカ融合閾値以内で画像を形成するための分解能の全ての線を提供するために十分に高い率でオンおよびオフにされ得る、ピクセルを備える、マイクロＬＥＤ等の発光型ピクセルアレイであってもよい。

有利なこととして、いくつかの実施形態による、ディスプレイシステムは、種々の利点を提供することができる。例えば、上記に議論されるように、ディスプレイシステムは、容易に利用可能かつ比較的に安価であり得る、比較的に低分解能のピクセルアレイを使用しながら、高分解能を伴う画像を出力することができる。加えて、マイクロＬＥＤ等のピクセルアレイの使用は、高いリフレッシュレートで、ユーザがピクセルアレイまたは分解能の走査線のパルスを知覚することなく、所望の高い分解能を提供し得る。ディスプレイシステムの分解能全体に対応する完全パネルではなく、ピクセルの列の使用は、画像を出力するための高度にコンパクトなピクセルアレイおよび関連付けられる投影システムを提供し、これは、望ましい形状因子を伴う頭部搭載型ディスプレイを促進する。さらに、ピクセルの１列のみが、一度にアクティブであるため、比較的に低電力または低速度の電子機器が、ピクセルアレイを駆動するために使用されてもよく、これは、エネルギー消費を減少させ、バッテリ寿命を増加させるための利点を有し得る。

ここで、同様の参照番号が全体を通して同様の部分を指す、図面が参照されるであろう。別様に示されない限り、図面は、概略的であり、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。

図２は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。ユーザの眼は、離間されており、空間内の実オブジェクトを見ているとき、各眼は、オブジェクトの若干異なるビューを有し、オブジェクトの画像を各眼の網膜上の異なる場所に形成し得ることを理解されたい。これは、両眼視差と称され得、深度の知覚を提供するためにヒト視覚系によって利用され得る。従来のディスプレイシステムは、仮想オブジェクトが所望の深度における実際のオブジェクトであるように各眼によって見られるであろう仮想オブジェクトのビューに対応する、眼２１０、２２０毎に１つずつ、同一の仮想オブジェクトの若干異なるビューを伴う２つの明確に異なる画像１９０、２００を提示することによって、両眼視差をシミュレートする。これらの画像は、ユーザの視覚系が深度の知覚を導出するために解釈し得る、両眼キューを提供する。

図２を継続して参照すると、画像１９０、２００は、ｚ－軸上で距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。ｚ－軸は、その眼が視認者の直前の光学無限遠におけるオブジェクトを固視している状態の視認者の光学軸と平行である。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０から固定距離にある。それぞれ、眼２１０、２２０に提示される画像内の仮想オブジェクトの若干異なるビューに基づいて、眼は、必然的に、オブジェクトの画像が眼のそれぞれの網膜上の対応する点に来て、単一両眼視を維持するように回転し得る。本回転は、眼２１０、２２０のそれぞれの視線を仮想オブジェクトが存在するように知覚される空間内の点上に収束させ得る。結果として、３次元画像の提供は、従来、ユーザの眼２１０、２２０の輻輳・開散運動を操作し得、ヒト視覚系が深度の知覚を提供するように解釈する、両眼キューを提供することを伴う。

しかしながら、深度の現実的かつ快適な知覚を発生させることは、困難である。眼からの異なる距離におけるオブジェクトからの光が、異なる発散量を伴う波面を有することを理解されたい。図３Ａ－３Ｃ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３Ａ－３Ｃ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した状態になる。逆に、距離が、増加するにつれて、光線は、よりコリメートされた状態になる。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。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図３Ａ－３Ｃ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。

図３Ａ－３Ｃを継続して参照すると、視認者の眼が固視しているオブジェクトからの光が、異なる波面発散度を有し得る。異なる量の波面発散に起因して、光は、眼の水晶体によって異なるように集束され得、これは、ひいては、水晶体に、異なる形状をとり、合焦画像を眼の網膜上に形成することを要求し得る。合焦画像が、網膜上に形成されない場合、結果として生じる網膜ぼけは、合焦画像が網膜上に形成されるまで、眼の水晶体の形状に変化を生じさせる、遠近調節のためのキューとして作用する。例えば、遠近調節のためのキューは、眼の水晶体を囲繞する毛様筋の弛緩または収縮を誘起し、それによって、水晶体を保持する提靭帯に印加される力を変調させ、したがって、固視されているオブジェクトの網膜ぼけが排除される、または最小限にされるまで、眼の水晶体の形状を変化させ、それによって、固視されているオブジェクトの合焦画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成し得る。眼の水晶体が形状を変化させるプロセスは、遠近調節と称され得、固視されているオブジェクトの合焦画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成するために要求される眼の水晶体の形状は、遠近調節状態と称され得る。

ここで図４Ａを参照すると、ヒト視覚系の遠近調節（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）－輻輳・開散運動（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）応答の表現が、図示される。オブジェクトを固視するための眼の移動は、眼にオブジェクトからの光を受け取らせ、光は、画像を眼の網膜のそれぞれの上に形成する。網膜上に形成される画像内の網膜ぼけの存在は、遠近調節のためのキューを提供し得、網膜上の画像の相対的場所は、輻輳・開散運動のためのキューを提供し得る。遠近調節のためのキューは、遠近調節を生じさせ、眼の水晶体に、オブジェクトの合焦画像を眼の網膜（例えば、中心窩）上に形成する特定の遠近調節状態をとらせる。一方で、輻輳・開散運動のためのキューは、各眼の各網膜上に形成される画像が、単一両眼視を維持する対応する網膜点にあるように、輻輳・開散運動移動（眼の回転）を生じさせる。これらの位置では、眼は、特定の輻輳・開散運動状態をとっていると言え得る。図４Ａを継続して参照すると、遠近調節は、眼が特定の遠近調節状態を達成するプロセスであると理解され得、輻輳・開散運動は、眼が特定の輻輳・開散運動状態を達成するプロセスであると理解され得る。図４Ａに示されるように、眼の遠近調節および輻輳・開散運動状態は、ユーザが別のオブジェクトを固視する場合、変化し得る。例えば、遠近調節された状態は、ユーザがｚ－軸上の異なる深度における新しいオブジェクトを固視する場合、変化し得る。

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・開散運動と遠近調節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。上記のように、相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動移動（例えば、瞳孔が相互に向かって、またはそこから離れるように移動し、眼の視線を収束させ、オブジェクトを固視するような眼の回転）は、眼の水晶体の遠近調節と密接に関連付けられる。通常条件下では、眼の水晶体の形状を変化させ、焦点を１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに変化させることは、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」として知られる関係下で、同一距離までの輻輳・開散運動に一致する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、通常条件下では、水晶体形状の一致する変化を誘起するであろう。

ここで図４Ｂを参照すると、眼の異なる遠近調節および輻輳・開散運動状態の実施例が、図示される。一対の眼２２２ａが、光学無限遠におけるオブジェクトを固視する一方、一対の眼２２２ｂは、光学無限遠未満におけるオブジェクト２２１を固視する。着目すべきこととして、各対の眼の輻輳・開散運動状態は、異なり、一対の眼２２２ａが、まっすぐ指向される一方、一対の眼２２２は、オブジェクト２２１上に収束する。各対の眼２２２ａおよび２２２ｂを形成する眼の遠近調節状態もまた、水晶体２１０ａ、２２０ａの異なる形状によって表されるように異なる。

望ましくないことに、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くのユーザは、これらのディスプレイにおける遠近調節と輻輳・開散運動状態との間の不一致に起因して、そのような従来のシステムを不快であると見出す、または奥行感を全く知覚しない場合がある。上記のように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、若干異なる画像を各眼に提供することによって、場面を表示する。そのようなシステムは、それらが、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供し、眼の輻輳・開散運動状態に変化を生じさせるが、それらの眼の遠近調節状態に対応する変化を伴わないため、多くの視認者にとって不快である。むしろ、画像は、眼が全ての画像情報を単一遠近調節状態において視認するように、ディスプレイによって眼から固定距離に示される。そのような配列は、遠近調節状態における一致する変化を伴わずに輻輳・開散運動状態に変化を生じさせることによって、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に逆らう。本不一致は、視認者の不快感を生じさせると考えられる。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより優れた一致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。

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、深度知覚を提供し得ると考えられる。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。いくつかの実施形態では、異なる提示は、輻輳・開散運動のためのキューおよび遠近調節のための一致するキューの両方を提供し、それによって、生理学的に正しい遠近調節－輻輳・開散運動一致を提供し得る。

図４Ｂを継続して参照すると、眼２１０、２２０からの空間内の異なる距離に対応する、２つの深度平面２４０が、図示される。所与の深度平面２４０に関して、輻輳・開散運動キューが、眼２１０、２２０毎に適切に異なる視点の画像を表示することによって提供されてもよい。加えて、所与の深度平面２４０に関して、各眼２１０、２２０に提供される画像を形成する光は、その深度平面２４０の距離におけるある点によって生成されたライトフィールドに対応する波面発散を有してもよい。

図示される実施形態では、点２２１を含有する、深度平面２４０のｚ－軸に沿った距離は、１ｍである。本明細書で使用されるように、ｚ－軸に沿った距離または深度は、ユーザの眼の射出瞳に位置するゼロ点を用いて測定されてもよい。したがって、１ｍの深度に位置する深度平面２４０は、眼が光学無限遠に向かって指向された状態でそれらの眼の光学軸上で、ユーザの眼の射出瞳から１ｍ離れた距離に対応する。近似値として、ｚ－軸に沿った深度または距離は、ユーザの眼の正面のディスプレイから（例えば、導波管の表面から）測定され、デバイスとユーザの眼の射出瞳との間の距離に関する値が加えられてもよい。その値は、瞳距離と呼ばれ、ユーザの眼の射出瞳と眼の正面のユーザによって装着されるディスプレイとの間の距離に対応し得る。実践では、瞳距離に関する値は、概して、全ての視認者に関して使用される、正規化された値であってもよい。例えば、瞳距離は、２０ｍｍであると仮定され得、１ｍの深度における深度平面は、ディスプレイの正面の９８０ｍｍの距離にあり得る。

ここで図４Ｃおよび４Ｄを参照すると、一致遠近調節－輻輳・開散運動距離および不一致遠近調節－輻輳・開散運動距離の実施例が、それぞれ、図示される。図４Ｃに図示されるように、ディスプレイシステムは、仮想オブジェクトの画像を各眼２１０、２２０に提供してもよい。画像は、眼２１０、２２０に、眼が深度平面２４０上の点１５上に収束する、輻輳・開散運動状態をとらせ得る。加えて、画像は、その深度平面２４０における実オブジェクトに対応する波面曲率を有する、光によって形成され得る。結果として、眼２１０、２２０は、画像がそれらの眼の網膜上で合焦する、遠近調節状態をとる。したがって、ユーザは、仮想オブジェクトを深度平面２４０上の点１５にあるものとして知覚し得る。

眼２１０、２２０の遠近調節および輻輳・開散運動状態はそれぞれ、ｚ－軸上の特定の距離と関連付けられることを理解されたい。例えば、眼２１０、２２０からの特定の距離におけるオブジェクトは、それらの眼に、オブジェクトの距離に基づいて、特定の遠近調節状態をとらせる。特定の遠近調節状態と関連付けられる距離は、遠近調節距離Ａ_ｄと称され得る。同様に、特定の輻輳・開散運動状態または相互に対する位置における眼と関連付けられる特定の輻輳・開散運動距離Ｖ_ｄが、存在する。遠近調節距離および輻輳・開散運動距離が一致する場合、遠近調節と輻輳・開散運動との間の関係は、生理学的に正しいと言える。これは、視認者にとって最も快適なシナリオであると見なされる。

しかしながら、立体視ディスプレイでは、遠近調節距離および輻輳・開散運動距離は、常に一致するわけではない場合がある。例えば、図４Ｄに図示されるように、眼２１０、２２０に表示される画像は、深度平面２４０に対応する波面発散を伴って表示され得、眼２１０、２２０は、その深度平面上の点１５ａ、１５ｂが合焦する、特定の遠近調節状態をとり得る。しかしながら、眼２１０、２２０に表示される画像は、眼２１０、２２０を深度平面２４０上に位置しない点１５上に収束させる、輻輳・開散運動のためのキューを提供し得る。結果として、遠近調節距離は、いくつかの実施形態では、眼２１０、２２０の射出瞳から深度平面２４０への距離に対応する一方、輻輳・開散運動距離は、眼２１０、２２０の射出瞳から点１５までのより大きい距離に対応する。遠近調節距離は、輻輳・開散運動距離と異なる。その結果、遠近調節－輻輳・開散運動の不一致が存在する。そのような不一致は、望ましくないと見なされ、不快感をユーザに生じさせ得る。不一致は、距離（例えば、Ｖ_ｄ－Ａ_ｄ）に対応し、ジオプタを使用して特性評価され得ることを理解されたい。

いくつかの実施形態では、眼２１０、２２０の射出瞳以外の参照点も、同一参照点が遠近調節距離および輻輳・開散運動距離のために利用される限り、遠近調節－輻輳・開散運動の不一致を決定するための距離を決定するために利用され得ることを理解されたい。例えば、距離は、角膜から深度平面まで、網膜から深度平面まで、接眼レンズ（例えば、ディスプレイデバイスの導波管）から深度平面まで等、測定され得る。

理論によって限定されるわけではないが、ユーザは、不一致自体が有意な不快感を生じさせることなく、依然として、最大約０．２５ジオプタ、最大約０．３３ジオプタ、および最大約０．５ジオプタの遠近調節－輻輳・開散運動の不一致を生理学的に正しいと知覚し得ると考えられる。いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるディスプレイシステム（例えば、ディスプレイシステム２５０、図６）は、約０．５ジオプタまたはそれ未満の遠近調節－輻輳・開散運動の不一致を有する画像を視認者に提示する。いくつかの他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動の不一致は、約０．３３ジオプタまたはそれ未満である。さらに他の実施形態では、ディスプレイシステムによって提供される画像の遠近調節－輻輳・開散運動の不一致は、約０．１ジオプタまたはそれ未満を含む、約０．２５ジオプタまたはそれ未満である。

図５は、波面発散を修正することによって、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。ディスプレイシステムは、画像情報でエンコードされる光７７０を受け取り、かつその光をユーザの眼２１０に出力するように構成される、導波管２７０を含む。導波管２７０は、所望の深度平面２４０上のある点によって生成されるライトフィールドの波面発散に対応する、定義された量の波面発散を伴って光６５０を出力してもよい。いくつかの実施形態では、同一量の波面発散が、その深度平面上に提示される全てのオブジェクトのために提供される。加えて、ユーザの他方の眼は、類似導波管からの画像情報を提供され得ることが図示されるであろう。

いくつかの実施形態では、単一の導波管が、単一または限定数の深度平面に対応する設定された設定された量の波面発散を伴う光を出力するように構成されてもよい、および／または導波管は、限定された範囲の波長の光を出力するように構成されてもよい。その結果、いくつかの実施形態では、複数またはスタックの導波管が、異なる深度平面のための異なる波面発散量を提供する、および／または異なる範囲の波長の光を出力するために利用されてもよい。本明細書で使用されるように、深度平面は、平坦または湾曲表面の輪郭に追従し得ることを理解されたい。

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。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得る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。

いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、輻輳・開散運動のめの実質的に連続的なキューおよび遠近調節のための複数の離散キューを提供するように構成されてもよい。輻輳・開散運動のためのキューは、異なる画像をユーザの眼のそれぞれに表示することによって提供されてもよく、遠近調節のためのキューは、選択可能な離散量の波面発散を伴う画像を形成する光を出力することによって提供されてもよい。換言すると、ディスプレイシステム２５０は、可変レベルの波面発散を伴う光を出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、波面発散の各離散レベルが、特定の深度平面に対応し、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの特定のものによって提供されてもよい。

図６を継続して参照すると、導波管アセンブリ２６０はまた、複数の特徴３２０、３３０、３４０、３５０を導波管の間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、１つ以上のレンズであってもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０、および／または複数のレンズ３２０、３３０、３４０、３５０は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて、画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度平面と関連付けられてもよく、その深度平面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、導波管のための光源として機能してもよく、本明細書に説明されるように、それぞれ、眼２１０に向かって出力するために、各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成され得る、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に画像情報を投入するために利用されてもよい。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、単一の光ビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入され、特定の導波管と関連付けられる深度平面に対応する特定の角度（および発散量）において眼２１０に向かって指向される、クローン化されたコリメートビームの全体場を出力してもよい。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの単一のものが、複数（例えば、３つ）の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。

いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００はそれぞれ、対応する導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への投入のための画像情報をそれぞれ生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、例えば、１つ以上の光学導管（光ファイバケーブル等）を介して、画像情報を画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のそれぞれに送り得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００によって提供される画像情報は、異なる波長または色（例えば、本明細書に議論されるような異なる原色）の光を含み得る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、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光エミッタを含み得る、光モジュール５３０を備える、光プロジェクタシステム５２０によって提供される。光モジュール５３０からの光は、ビームスプリッタ５５０を介して、光変調器５４０、例えば、空間光変調器に指向され、それによって修正されてもよい。光変調器５４０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、画像情報で光をエンコードするように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。いくつかの他の実施形態では、空間光変調器は、デジタル光処理（ＤＬＰ）デバイス等のＭＥＭＳデバイスであってもよい。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のうちの関連付けられる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、導波管アセンブリ２６０の導波管は、導波管の中に投入される光をユーザの眼に中継しながら、理想的レンズとして機能し得る。本概念では、オブジェクトは、空間光変調器５４０であってもよく、画像は、深度平面上の画像であってもよい。

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、単一の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るもの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５３０から１つ以上の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０に透過させるように構成され得る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の中に再指向し得る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５３０、および光変調器５４０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提供を調整する、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、単一の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９Ｄ）の一部であってもよい。いくつかの実施形態では、コントローラは、光投影システム５２０および走査反射要素１０３０（図１０）の動作を制御および同期化する。

図６を継続して参照すると、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要上部表面および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外に再指向し、画像情報を眼２１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合された光と称され得、外部結合光学要素はまた、光抽出光学要素とも称され得る。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く、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の容積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、透明基板に取り付けられ、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、材料のモノリシック片であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、その材料片の表面上および／または内部に形成されてもよい。

図６を継続して参照すると、本明細書に議論されるように、各導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、光を出力し、特定の深度平面に対応する画像を形成するように構成される。例えば、眼の最近傍の導波管２７０は、眼２１０にコリメートされた光（そのような導波管２７０の中に投入された）を送達するように構成されてもよい。コリメートされた光は、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管２８０は、眼２１０に到達し得る前に、第１のレンズ３５０（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光を送出するように構成されてもよい。そのような第１のレンズ３５０は、眼／脳が、その次の上方の導波管２８０から生じる光を光学無限遠から眼２１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるものとして解釈するように、若干の凸面波面曲率を生成するように構成されてもよい。同様に、第３の上方の導波管２９０は、眼２１０に到達する前に、その出力光を第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の両方を通して通過させ、第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管２９０から生じる光を、次の上方の導波管２８０からの光よりも光学無限遠から人物に向かって内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるものとして解釈するように、別の漸増量の波面曲率を生成するように構成されてもよい。

他の導波管層３００、３１０およびレンズ３３０、３２０も同様に構成され、スタック内の最高導波管３１０が、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ２６０の他側の世界５１０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ３２０、３３０、３４０、３５０のスタックを補償するために、補償レンズ層６２０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック３２０、３３０、３４０、３５０の集約力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面は両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、いずれか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る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は、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は、深度平面毎に１つのセットを伴って、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ための利点を提供し得る。

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、光をそれらの個別の導波管から外に再指向するように、かつ導波管と関連付けられる特定の深度平面のために適切な量の発散またはコリメーションを伴って本光を出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられる深度平面を有する導波管は、関連付けられる深度平面に応じて、異なる量の発散を伴って光を出力する、異なる構成の外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を有してもよい。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、光を具体的角度で出力するように構成され得る、立体または表面特徴であってもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、立体ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、レンズではなくてもよく、むしろ、それらは、単に、スペーサ（例えば、空隙を形成するためのクラッディング層および／または構造）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」（本明細書では、「ＤＯＥ」とも称される）である。好ましくは、ＤＯＥは、ビームの光の一部のみが、ＤＯＥの各交差部で眼２１０に向かって偏向される一方、残りが、ＴＩＲを介して導波管を通して移動し続けるように、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、複数の場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼２１０に向かって非常に均一なパターンの出射放出となる。

いくつかの実施形態では、１つ以上のＤＯＥは、それらが能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であり得る。例えば、切替可能なＤＯＥは、微小液滴がホスト媒体内に回折パターンを備える、ポリマー分散液晶の層を備えてもよく、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に合致するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに合致しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。

いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光および赤外光カメラを含む、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、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（例えば、赤外光）を眼に投影するための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９Ｄ）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。

カメラアセンブリ６３０は、いくつかの実施形態では、ユーザの眼の移動等のユーザの移動を観察してもよい。実施例として、カメラアセンブリ６３０は、眼２１０の画像を捕捉し、眼２１０の瞳孔（または眼２１０ののある他の構造）のサイズ、位置、および／または配向を決定してもよい。カメラアセンブリ６３０は、所望される場合、ユーザが見ている方向（例えば、眼姿勢または注視方向）を決定するために使用される画像（本明細書に説明されるタイプの処理回路によって処理される）を取得してもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、複数のカメラを含んでもよく、そのうちの少なくとも１つは、独立して各眼の眼姿勢または注視方向を別個に決定するために、眼毎に利用されてもよい。カメラアセンブリ６３０は、いくつかの実施形態では、コントローラ５６０またはローカルデータ処理モジュール１４０等の処理回路と組み合わせて、カメラアセンブリ６３０に含まれる光源からの反射光（例えば、赤外光）の閃光（例えば、反射）に基づいて、眼姿勢または注視方向を決定してもよい。

ここで図７を参照すると、導波管によって出力された出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ２６０（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ２６０は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光６４０が、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって導波管２７０内を伝搬する。光６４０がＤＯＥ５７０上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム６５０として出射する。出射ビーム６５０は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、また、導波管２７０と関連付けられる深度平面に応じて、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が、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼２１０がより近い距離に遠近調節し、網膜上に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼２１０に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。

いくつかの実施形態では、フルカラー画像が、原色、例えば、３つ以上の原色のそれぞれに画像をオーバーレイすることによって、各深度平面において形成されてもよい。図８は、各深度平面が、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示する。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る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る、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、単一の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る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と理解され得、３つの導波管は、３つの原色画像が深度平面毎に提供される、深度平面毎に提供されてもよい。各深度平面と関連付けられる導波管は、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に配列され得ることを理解されたい。いくつかの他の実施形態では、例えば、単一の導波管のみが深度平面毎に提供され得るように、複数の原色が、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る他の色も、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。

本開示の全体を通した所与の光の色の言及は、視認者によってその所与の色であるものとして知覚される、光の波長の範囲内の１つ以上の波長の光を包含すると理解されるであろうことを理解されたい。例えば、赤色光は、約６２０～７８０ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、緑色光は、約４９２～５７７ｎｍの範囲内の１つ以上の波長の光を含んでもよく、青色光は、約４３５～４９３ｎｍの範囲内の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５３０（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、本光をユーザの眼２１０に向かってディスプレイから外に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、複数のスタックされた導波管またはそのセット６６０の実施例の断面側面図を図示する。導波管はそれぞれ、１つ以上の異なる波長または１つ以上の異なる波長範囲の光を出力するように構成されてもよい。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除いて、スタック６６０は、スタック２６０（図６）に対応し得、スタック６６０の図示される導波管は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の一部に対応し得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、関連付けられる内部結合光学要素（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、反射型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、それらの個別の導波管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、透過型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させながら、１つ以上の光の波長を選択的に再指向するように、波長選択的である。それらの個別の導波管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、それらの個別の導波管６７０、６８０、６９０の他の面積内に配置され得る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、これらの内部結合光学要素に伝搬する光の方向で図示される正面からの図に見られるように、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することなく、光を受け取るようにオフセットされてもよい。例えば、各内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、図６に示されるように、光を異なる画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、および４００から受け取るように構成されてもよく、光を内部結合光学要素７００、７１０、７２０の他のものから実質的に受け取らないように、他の内部結合光学要素７００、７１０、７２０から分離（例えば、側方に離間）されてもよい。

各導波管はまた、関連付けられる光分散要素を含み、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、関連付けられる導波管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、関連付けられる導波管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る導波管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のうちの直接隣接するものを形成する材料より低い屈折率を有する材料）から形成される。好ましくは、層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料の屈折率は、導波管６７０、６８０、６９０を形成する材料の屈折率に対して０．０５以上、または０．１０以下である。有利なこととして、より低い屈折率層７６０ａ、７６０ｂは、導波管６７０、６８０、６９０を通して光の全内部反射（ＴＩＲ）（例えば、各導波管の上部主要表面と底部主要表面との間のＴＩＲ）を促進する、クラッディング層として機能してもよい。いくつかの実施形態では、層７６０ａ、７６０ｂは、空気から形成される。図示されないが、導波管の図示されるセット６６０の上部および底部は、直接隣接するクラッディング層を含み得る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り得る、および／または層７６０ａ、７６０ｂを形成する材料は、依然として、上記の種々の屈折率関係を保持しながら、異なり得る。

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の中に投入され得る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のうちの個別のもの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る内部結合光学要素に透過させながら、１つ以上の特定の光の波長を選択的に偏向させる。

例えば、内部結合光学要素７００は、それぞれ、異なる第２および第３の波長または波長範囲を有する、光線７８０および７９０を透過させながら、第１の波長または波長範囲を有する、光線７７０を偏向させるように構成されてもよい。透過された光線７８０は、第２の波長または波長範囲の光を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、光をその対応する導波管の中に内部結合する。光線７７０、７８０、７９０は、光をＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬させる角度で偏向される。光線７７０、７８０、７９０は、導波管の対応する光分散要素７３０、７４０、７５０に衝突するまで、ＴＩＲによって個別の導波管６７０、６８０、６９０を通して伝搬する。

ここで図９Ｂを参照すると、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図が、図示される。上記のように、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得、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るものであり得る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に再び衝突することに応じて、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、導波管を辿ってさらに伝搬し続ける等である。同様に、ＥＰＥへの衝打に応じて、衝突光の一部は、ユーザに向かって導波管から外に指向され、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、衝突光の別の部分は、導波管から外に指向される等である。その結果、内部結合された光の単一ビームは、その光の一部がＯＰＥまたはＥＰＥによって再指向される度に、「複製」され、それによって、図６に示されるように、クローン化された光のビーム野を形成し得る。いくつかの実施形態では、ＯＰＥおよび／またはＥＰＥは、光のビームのサイズを修正するように構成されてもよい。

故に、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、導波管のセット６６０は、原色毎に、導波管６７０、６８０、６９０と、内部結合光学要素７００、７１０、７２０と、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、７４０、７５０と、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００、８１０、８２０とを含む。導波管６７０、６８０、６９０は、各１つの間に空隙／クラッディング層を伴ってスタックされてもよい。内部結合光学要素７００、７１０、７２０は、（異なる波長の光を受け取る異なる内部結合光学要素を用いて）入射光をその導波管の中に再指向または偏向させる。光は、次いで、個別の導波管６７０、６８０、６９０内にＴＩＲをもたらすであろう角度で伝搬する。示される実施例では、光線７７０（例えば、青色光）は、前述の様式において、第１の内部結合光学要素７００によって偏光され、次いで、導波管を辿ってバウンスし続け、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７３０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８００と相互作用する。光線７８０および７９０（例えば、それぞれ、緑色および赤色光）は、導波管６７０を通して通過し、光線７８０は、内部結合光学要素７１０上に衝突し、それによって偏向される。光線７８０は、次いで、ＴＩＲを介して、導波管６８０を辿ってバウンスし、その光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７４０、次いで、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８１０に進む。最後に、光線７９０（例えば、赤色光）は、導波管６９０を通して通過し、導波管６９０の光内部結合光学要素７２０に衝突する。光内部結合光学要素７２０は、光線が、ＴＩＲによって、光分散要素（例えば、ＯＰＥ）７５０、次いで、ＴＩＲによって、外部結合光学要素（例えば、ＥＰ）８２０に伝搬するように、光線７９０を偏向させる。外部結合光学要素８２０は、次いで、最後に、光線７９０を、他の導波管６７０、６８０からの外部結合した光も受け取る視認者に外部結合する。

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。本上下図はまた、内部結合光学要素８００、８１０、８２０に向かった光の伝搬の方向に見られるように、正面からの図とも称され得る、すなわち、上下図は、ページに対して法線に入射する画像光を伴う導波管の図であることを理解されたい。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る光分散要素７３０、７４０、７５０および関連付けられる外部結合光学要素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）。本明細書に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た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。

空間的に重複する面積は、上下図に見られるように、それらの面積の７０％以上、８０％以上、または９０％以上の側方重複を有し得ることを理解されたい。他方では、側方に偏移された面積は、上下図に見られるように、それらの面積の３０％未満の重複、２０％未満の重複、または１０％未満の重複の側方重複を有し得る。いくつかの実施形態では、側方に偏移された面積は、重複を有していない。

図９Ｄは、本明細書に開示される種々の導波管および関連システムが統合され得る、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。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム６０は、図６のシステム２５０であって、図６は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、図６の導波管アセンブリ２６０は、ディスプレイ７０の一部であってもよい。

図９Ｄを継続して参照すると、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的モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０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り、ユーザ９０の眼の正面にディスプレイ７０を位置付けるように構成される、フレーム８０に結合されてもよい。ディスプレイ７０は、いくつかの実施形態では、アイウェアと見なされ得る。ディスプレイ７０は、内部結合された画像光を中継するように、かつその画像光をユーザ９０の眼に出力するように構成される、導波管２７０等の１つ以上の導波管を含んでもよい。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６０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（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）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る、および／または他の人物と（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６０はさらに、オブジェクト、刺激、人々、動物、場所、またはユーザの周囲の世界の他の側面を検出するように構成される、１つ以上の外向きに指向される環境センサ１１２を含んでもよい。例えば、環境センサ１１２は、例えば、ユーザ９０の通常の視野の少なくとも一部に類似する画像を捕捉するように、外向きに面して位置し得る、１つ以上のカメラを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはまた、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、四肢の等）上に取り付けられ得る、周辺センサ１２０ａを含んでもよい。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性評価するデータを入手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９Ｄ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によって等、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、通信リンク１３０によって、フレーム８０に固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホンに内蔵される、または別様にユーザ９０に除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において）等、種々の構成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、ローカルプロセッサおよびデータモジュール１４０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、ハードウェアプロセッサ、および不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリを備えてもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用され得る。随意に、ローカルプロセッサおよびデータモジュール１４０は、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含んでもよい。データは、ａ）画像捕捉デバイス（カメラ等）、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ等の（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）センサから捕捉されるデータ、および／またはｂ）可能性として、処理または読出後にディスプレイ７０への通過のために、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）を使用して入手および／または処理されるデータを含んでもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が、相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０に対するリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンクを介して等、通信リンク１７０、１８０によって、遠隔処理モジュール１５０および遠隔データリポジトリ１６０に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、画像捕捉デバイス、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープのうちの１つ以上のものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つ以上のものは、フレーム８０に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール１４０と通信する独立構造であってもよい。

図９Ｄ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、例えば、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、専用処理ハードウェア等を含む、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つ以上のプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、デジタルデータ記憶設備を備えてもよく、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、情報、例えば、拡張現実コンテンツを発生させるための情報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に提供する、１つ以上の遠隔サーバを含んでもよい。いくつかの実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての算出が、ローカル処理およびデータモジュールにおいて実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的な使用を可能にする。随意に、ＣＰＵ、ＧＰＵ等を含む、外部システム（例えば、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のコンピュータのシステム）が、処理（例えば、画像情報を発生させる、データを処理する）の少なくとも一部を実施し、例えば、無線または有線接続を介して、情報をモジュール１４０、１５０、１６０に提供し、情報をそこから受信してもよい。

拡張１次元ピクセルアレイを含む例示的ディスプレイ

図１０は、拡張１次元（１Ｄ）ピクセルアレイと、走査反射要素、例えば、走査ミラーとを含む、ディスプレイシステムの実施例を図示する。本明細書に説明されるように、ピクセルアレイからの画像光が、ユーザによって可視である２次元（２Ｄ）画像を形成するように、走査反射要素を介して、１つ以上の導波管等の中継光学系上に投影されてもよい。いくつかの実施形態では、画像光は、内部結合光学要素（例えば、図９Ａ－９Ｃの内部結合光学要素７００、７１０、７２０）上に投影される。ピクセルアレイは、透過型および／または発光型ピクセル要素を含み得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイは、発光ピクセルを備える、発光型ピクセルアレイである。発光型ピクセルアレイのいくつかの実施形態は、マイクロＬＥＤアレイを含む、ＬＥＤおよびＯＬＥＤアレイを含む。

好ましくは、２Ｄ画像が、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラー等の走査反射要素と組み合わせて、拡張１次元（１Ｄ）ピクセルアレイによって提供される。本明細書に議論されるように、走査反射要素と組み合わせて拡張１Ｄピクセルアレイを使用する、画像の投影は、各ピクセルアレイのピクセルのサイズおよび数を削減すること、ディスプレイによる電力消費を削減すること、分解能および／または視野を増加させること、およびその他を含む、いくつかの利点を提供し得る。ピクセルアレイは、任意の所与の瞬間において、ピクセルの１列のみが、画像情報（変調された光）を出力し、所与の時間において分解能の１本の線を提供するため、１Ｄアレイと称され得ることを理解されたい。１Ｄアレイは、ピクセルの１つを上回る列が物理的に存在し、１Ｄアレイの異なるピクセル列が異なる時間において光を出力し得るという意味で、拡張される。

図１０を継続して参照すると、ディスプレイシステム１０００は、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６と、光学レンズ構造１０２０とを含む、光投影システム１０１０を含む。光学レンズ構造１０２０は、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６からの画像光を中継光学系の受光面積１０４０上に指向する、走査反射要素１０３０に光を出力する。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム１０００は、ディスプレイシステム２５０（図６）に対応し得、光投影システム１０１０は、光投影システム５２０（図６）に対応し得る。いくつかの実施形態では、中継光学系は、１つ以上の導波管６７０、６８０、６９０（図９Ａ－９Ｃ）を備えてもよく、図示される受光面積１０４０は、内部結合光学要素７００、７１０、７２０（図９Ａ－９Ｃ）等の導波管の内部結合光学要素の一部であってもよい。中継光学系は、投影システム１０１０からの画像光を視認者の眼に指向するための種々の他の光学構造の形態をとり得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、中継光学系は、画像光を視認者に指向すること、および周囲環境のビューを可能にすることの両方を行う、半透明ミラーを備える、バードバスコンバイナを含んでもよい。

図１０を継続して参照すると、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６は、好ましくは、急速にピクセルをオンおよびオフに循環させるための利点を提供する、発光型ピクセルアレイである。一実施例では、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、および１０１６はそれぞれ、単色クロムピクセルアレイであってもよく、それぞれは、単一色の単色ピクセル（例えば、赤色、緑色、および青色発光ピクセル）のアレイを備える。ダイクロイックｘキューブ等の光学コンバイナ１０１８が、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６から放出される光を組み合わせ、放出された光を光学レンズ構造１０２０に指向してもよい。好ましくは、光学コンバイナ１０１８によって組み合わせられた後、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６からの対応するピクセルは、ピクセルがフルカラーピクセルとして知覚されるように、光学レンズ構造１０２０から出力されたときに直接重複する。

いくつかの実施形態では、単色ピクセルアレイ１０１４、１０１２、および１０１６は、例えば、図１０の空間光変調器１０１２の場所で、相互に隣接して位置してもよい。そのような実施形態では、光学コンバイナ１０１８は、省略されてもよい。隣接する空間光変調器１０１４、１０１２、および１０１６の間の任意の側方オフセットは、各ピクセルアレイ１０１４、１０１２、１０１６の対応するピクセルの間に空間オフセットをもたらし得る。隣接するピクセルアレイ１０１４、１０１２、および１０１６の出力の時間変調は、そのような空間オフセットを補償するように実装されてもよく、例えば、各ピクセルアレイ１０１４、１０１２、および１０１６による光の放出は、ピクセルアレイのそれぞれの対応するピクセルが、受光面積１０４０内で空間的に重複するように反射されるように、走査反射要素１０３０の配向とタイミングを合わせられてもよい。

いくつかの実施形態では、光投影システム１０１０は、１つ以上のフルカラーピクセルアレイを含んでもよい。各フルカラーアレイは、サブピクセルの群を備えるピクセルを含んでもよく、各群は、各原色の少なくとも１つのサブピクセルを有する。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイ１０１２は、フルカラーピクセルアレイであってもよく、ピクセルアレイ１０１４、１０１６およびコンバイナ１０１８は、省略されてもよい。いくつかの他の実施形態では、光投影システム１０１０は、フルカラーである２つ以上のピクセルアレイ１０１４、１０１２、１０１６を含んでもよく、光学コンバイナ１０１８は、留保されてもよい。複数のフルカラーピクセルアレイの使用は、有利なこととして、アレイを使用して形成される画像の知覚される明度を増加させ得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、および１０１６はそれぞれ、フルカラーピクセルアレイであってもよい。いくつかの実施形態では、各ピクセルアレイは、視認者によって知覚される集約ピクセルの明度を調節する際にさらなる許容範囲を提供するように、独立して動作可能であり得る。代替として、ディスプレイシステム１０００は、２つのピクセルアレイ（例えば、１０１２および１０１４）を含んでもよく、光学コンバイナ１０１８は、２つの光源からの光を組み合わせるためのダイクロイックミラーまたは同等物であってもよい。これらの実施例では、表示された画像の明度は、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６のうちの１つ、２つ、または全てから同一の画像コンテンツを同時に投影することによって調節されてもよく、１つのみのピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６から光を投影することは、比較的に低明度の画像を生成し、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６の全てから光を投影することは、ディスプレイシステム１０００のために可能な限り最も明るい画像を生成する。

フルカラーピクセルアレイは、単一のディスプレイピクセルに対応する原色ピクセルの間に空間オフセットを有し得ることを理解されたい。例えば、ＲＧＢアレイに関して、赤色、緑色、および青色の単色ピクセルは、垂直列内のアレイであってもよく、すなわち、１つの列は、赤色ピクセルを有してもよく、第２の列は、緑色ピクセルを有してもよく、第３の列は、青色ピクセルを有してもよい。故に、複数の単一色ピクセルアレイが相互に隣接して位置する実施形態と同様に、時間変調が、異なる対応する原色ピクセルの間の空間オフセットを補償するために使用されてもよい。例えば、異なる原色の光ピクセルの放射は、各色の対応するピクセルが受光面積１０４０内で空間的に重複するように反射され、それによって、３つの原色ピクセルが単一のフルカラー表示ピクセルを形成することを可能にするように、走査反射要素１０３０の配向とタイミングを合わせられてもよい。

図１０を継続して参照すると、光学レンズ構造１０２０は、ピクセルアレイ１０１２、１０１４、および／または１０１６から光を受け取るように、かつ本光を適切に集束させ、最終的に、視認者の眼において合焦画像を提供するように構成される。光学レンズ構造１０２０は、所望の光集束を達成するための１つ以上の光学構造またはレンズを含み得ることを理解されたい。

光学レンズ構造１０２０によって出力される光は、走査反射要素１０３０を使用して受光面積１０４０に送られる。いくつかの実施形態では、走査反射要素１０３０は、アクチュエータ１０３４に固定されたミラー１０３２または他の反射表面を含む。実施例として、アクチュエータ１０３４は、ＭＥＭＳデバイス、圧電発振器、ＭＥＭＳベースの圧電発振器等であってもよい。アクチュエータ１０３４は、好ましくは、ミラーが規則的間隔で特定の位置または配向をとるように、ミラー１０３２の平面と平行な軸を中心とした周期的運動においてミラー１０３２を移動させるように構成される。例えば、アクチュエータ１０３４は、ミラー１０３２を回転または旋回させてもよい。走査反射要素１０３０は、光投影システム１０１０からの光が、光学レンズ構造１０２０から伝搬し、ミラー１０３２に入射するように、位置する。

いくつかの実施形態では、光学レンズ構造１０２０は、比較的に小さいミラー１０３２が、光投影システム１０１０によって投影される画像全体を反射するために使用され得るように、収束光学レンズ構造１０２０のほぼ焦点距離において光学レンズ構造１０２０から離間され得る、ミラー１０３２上に光を収束させる。いくつかの実施形態では、光は、ミラー１０３２から鏡面的に反射され、受光面積１０４０に入射するまで発散する。いくつかの実施形態では、ミラー１０３２は、収束光学レンズ構造１０２０の焦点距離以外の距離に位置してもよい。ほぼ焦点距離におけるミラー１０３２の設置は、有利に小さいミラー１０３２をもたらし得るが、有用に小さいミラーサイズが、依然として、収束光学レンズ構造１０２０と受光面積１０４０との間の他の場所において達成され得る。

中継光学系受光面積１０４０上に投影される光は、ピクセル１０４２の列または線１０４３を含む。ピクセル１０４２は、各ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６のピクセルの列に対応する。ＭＥＭＳデバイス１０３４によるミラー１０３２の走査は、ピクセル１０４２の投影された列の場所を、受光面積１０４０を横断して側方に移動させる。ＭＥＭＳデバイス１０３４の運動の範囲は、ＭＥＭＳデバイス１０３４の第１の位置が、ミラー１０３２に、受光面積１０４０の第１の端部においてピクセル１０４２の列を反射させ、ＭＥＭＳデバイス１０３４の第２の位置が、ミラー１０３２に、受光面積１０４０の反対端においてピクセルの別の列（図示せず）を反射させるように、選択されてもよい。受光面積１０４０は、ディスプレイシステム１０００の所望の視野を包含するように定寸されることを理解されたい。いくつかの実施形態では、ミラー１０３２は、その運動の範囲を適切に制約または拡張することによって、利用可能な視野を修正してもよく、および／またはピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６は、投影された光が受光面積１０４０のより大きいまたは小さい総面積にわたって延在するように、ミラー１０３２の運動と同期化されてもよい。

ピクセルアレイ１０１２、１０１４、１０１６の各ピクセルによって放出される光は、急速にパルスでオンおよびオンにするように、かつミラー１０３２の瞬間位置に基づいてリフレッシュするように、制御されてもよい。いくつかの実施形態では、走査反射要素１０３０の単一の掃引が、完全な画像が受光面積１０４０の実質的に全てを横断して投影されることを可能にし得る。しかしながら、単一の掃引が、ピクセルアレイのピクセルの単一の列からのピクセルのみを受光面積１０４０に投入するであろう。本明細書でさらに議論されるように、ピクセルアレイは、好ましくは、増加した有効ピクセル分解能を提供するために利用され得る、ピクセルの少なくとも１つの付加的オフセット列を含む。したがって、好ましくは、受光面積１０４０を横断する走査反射要素１０３０の少なくとも第２の掃引が、ピクセルのオフセット列からの付加的ピクセルを受光面積にさらに投入するために使用される。したがって、走査反射要素１０３０の１回の掃引は、ピクセルアレイの１列からのピクセルを提示し、走査反射要素１０３０の付加的掃引は、ピクセルアレイのピクセルの別のオフセット列からのピクセルを提示する。好ましくは、走査反射要素１０３０は、受光面積１０４０を横断して掃引し、視認者が提示されたピクセルの全てを同時に存在するものとして知覚するように、フリッカ融合閾値を上回る率においてピクセルの全ての列からのピクセルを提示する。種々の実施形態では、走査反射要素１０３０の走査周波数（例えば、リフレッシュレートまたは周波数）は、例えば、１００Ｈｚ～１ｋＨｚ、２００Ｈｚ～８００Ｈｚ等の範囲内で比較的に高速であり得る。一実施例では、走査周波数は、約４５０Ｈｚであってもよい。

ここで図１１Ａを参照すると、拡張１次元ピクセルアレイの一部の実施例が、図示される。実施例として、図示される部分は、図１０の円１１Ａ内にあるピクセルアレイ１１１２の一部であってもよい。図示されるように、ピクセルアレイ１１１２は、ピクセル１１５０_１の第１の列１１５６_１と、ピクセル１１５０_２の第２の列１１５６_２とを含んでもよい。完全ピクセルアレイ１１１２内で、列１１５６_１および１１５６_２は、数十、数百、または数千、またはそれを上回るピクセルを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、各列１１５６_１、１１５６_２は、５００、１，０００、１，５００、２，０００、２，５００、３，０００個、またはそれよりも多いピクセル１１５０_１、１１５０_２、またはその間の任意の数を含んでもよい。列１１５６_１および１１５６_２は、水平ピクセルピッチＰ_ｘによって離間される。いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるように、ピクセルは、個々のＬＥＤであってもよい。各列１１５６_１、１１５６_２内で、隣接するピクセル１１５０_１、１１５０_２が、垂直ピクセルピッチＰ_ｙによって離間される。Ｐ_ｘおよびＰ_ｙは、ピクセルアレイ内の個々のピクセルの物理的サイズ、およびともに近くでピクセルを形成するための製造プロセスの能力の関数であってもよい。製造制約は、ピクセルが密接に離間され得る程度、例えば、Ｐ_ｘまたはＰ_ｙが小さくあり得る程度を限定し得ることを理解されたい。２Ｄ画像を生成するように走査反射要素を伴って実装されたとき、各ピクセルは、表示された画像の第１の次元内の固定された位置および表示された画像の第２の次元内の時変位置に対応する光を出力する、すなわち、各ピクセルは、表示された画像内の分解能の異なる線に沿った同一の位置に関して画像情報を出力してもよい一方、分解能の線の位置は、ピクセルによって出力される光および走査反射要素の時間的に変化する位置の同期化に依存する。

図１１Ｂおよび１１Ｃは、図１１Ａの拡張１次元ピクセルアレイおよび走査反射要素を使用して、高分解能２次元画像を表示するための例示的方法を図示する。図１１Ｂに示されるように、１つの例示的表示方法では、列１１５６_２のピクセル１１５０_２（図１１Ａ）が、パルス画像光を出力してもよい一方、表示された列場所は、右方向に掃引し、表示されたピクセル１１４２_２を形成する。列１１５６_１のピクセル１１５０_１が、パルス画像光を出力してもよい一方、表示された列場所は、左方向に掃引し、表示されたピクセル１１４２_１を形成する。故に、組み合わせられた右方向および左方向の掃引は、中継光学系受光面積１１４０上に高分解能画像を形成し、右方向および左方向掃引からの組み合わせられたピクセルは、有効垂直ピクセルピッチＰ_{ｙ，ｅｆｆ}を有する。各列の垂直ピクセルピッチＰ_ｙが個々のＬＥＤ要素の物理的サイズによって限定される実施形態では、図１１Ｂおよび１１Ｃの投影方法は、したがって、走査反射要素を伴う２Ｄアレイまたは単一列１Ｄアレイのいずれかによって提供されるよりも小さい有効ピクセルピッチＰ_{ｙ，ｅｆｆ}を可能にし得る。本明細書に記述されるように、ピクセルの単一の列のみが、いくつかの実施形態では、任意の特定の時間において投影されるが、画像を形成するピクセルの全て（例えば、受光面積１１４０を横断するピクセルの全て）は、好ましくは、視認者がピクセルの全てを同時に存在するものとして知覚するように、視認者のフリッカ融合閾値以内で受光面積１１４０上に投影される。受光面積１１４０は、図１０の受光面積１０４０に対応し得、表示されたピクセル１１４２_１、１１４２_２は、図１０のピクセル１０４２に対応し得ることを理解されたい。

図１１Ｂ－１１Ｃに示される走査方法では、有効水平ピクセルピッチＰ_{ｘ，ｅｆｆ}は、ピクセル１１５０_１、１１５０_２のパルス周波数によって決定されてもよい。例えば、ピクセル列１１５６_１は、ピクセルを走査反射要素１０３０（図１０）に投影するように、ある率においてパルスでオンおよびオフにされてもよい。オンにされたとき、ピクセル列１１５６_１は、垂直分解能１１４３_１の単一の線を受光面積１１４０に提供する。同様に、ピクセル列１１５６_２は、垂直分解能１１４３_２の単一の線を受光面積１１４０に提供する。分解能１１４３_１、１１４３_２の非重複線の間隔は、それぞれ、ピクセル１１４２_１および１１４２_２の水平間隔（ピクセルピッチＰ_{ｘ，ｅｆｆ}）を画定する。例えば、走査反射要素１０３０によって横断される距離が時間に伴って増加するため、かつ分解能１１４３_１の線の設置が走査反射要素１０３０の配向に依存するため、ピクセル列１１５６_１がより迅速にパルス化されるほど、垂直分解能１１４３_１の線がより密接に離間されるであろう。逆に、より低い率においてピクセル列１１５６_１をパルス化することは、走査反射要素１０３０が分解能の異なる非重複線の表示の間により大きい距離を横断することを可能にすることによって、分解能１１４３_１の垂直線の間の水平間隔を増加させるであろう。有利なこととして、ピクセル列１１５６_１および１１５０_２のパルスの周波数を制御することは、水平軸に沿って表示された画像の分解能を変化させるための単純なスキームを提供する。いくつかの実施形態では、ピクセル列１１５６_１および１１５０_２のパルス周波数は、例えば、単一の画像を表示し、画像の中心窩提示を促進しながら、動的に変調されてもよい。例えば、パルス周波数は、視認者の視野の中心に対応する分解能の線に関して、より高くあり得る一方、パルス周波数は、視野の周辺に対応する分解能の線に関して、より低くあり得る。

図１１Ａ－１１Ｃの実施例は、ピクセルアレイの列が連続的にアクティブ化される実施形態を参照して説明されるが、いくつかの他の実施形態では、ピクセルアレイの２つ以上の列が、同時に光を投影してもよい。列１１５６_１、１１５６_２が、光を、走査ミラーの任意の特定の位置に関する掃引方向に沿って若干異なる場所に投影するであろうため、列１１５６_１、１１５６_２は、同時に異なるｘ次元座標のための光を対応して投影してもよい。いくつかの実施形態では、同時に投影されたディスプレイピクセル１１４２_１、１１４２_２の２つの列による、掃引方向に沿った変位は、Ｐ_ｘに等しくあり得る。

ここで図１２Ａを参照すると、例示的ピクセル要素１２５０が、図示される。ピクセル要素１２５０は、ピクセルアレイの一部を形成してもよい。ピクセル要素１２５０は、例えば、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、および同等物等の発光型ピクセルであってもよい。ピクセル要素１２５０は、基板１２５２と、発光表面１２５４とを備える。いくつかの実施形態では、発光表面１２５４は、ピクセルであると理解され得る。例えば、発光表面１２５４は、ピクセル１１５０_１、１１５０_２（図１１Ａ）のうちの個々のものに対応し得る。リソグラフィまたは他のパターン化および処理限界等の製造制約は、隣接する発光表面１２５４が密接に離間される程度を限定し得ることを理解されたい。結果として、その内側で他の発光表面１２５４を形成することが実用的ではない、発光表面１２５４を囲繞する面積が存在し得る。その結果、例示的ピクセル要素１２５０は、概して、基板寸法ｙ_ｓおよびｙ_ｓよりも小さい発光表面寸法ｙ_ｅによって画定される。本明細書に説明されるように、種々の実施形態による、ディスプレイシステムは、製造によって容易に達成されるよりも小さい有効ピクセル間隔を提供し得る。

ピクセル要素１２５０のうちの繰り返すものが、ピクセルアレイを形成してもよい。図１２Ｂは、ピクセルのオフセット列を含む、例示的拡張１Ｄピクセルアレイ１２１２の一部を図示する。例示的拡張１Ｄピクセルアレイ１２１２は、それぞれ、ピクセル要素１２５０（図１２Ｂ）に対応し得る、（それぞれ）ピクセル要素１２５０_１、１２５０_２、１２５０_３の３つの列１２５６_１、１２５６_２、１２５６_３を含む。垂直鎖線は、列１２５６_１、１２５６_２、１２５６_３のそれぞれの縦軸を示すことを理解されたい。加えて、水平鎖線によって示されるように、各ピクセル要素１２５０_１、１２５０_２、１２５０_３の発光表面は、受光面積１２４０上に１行の表示されたピクセル１２４２を形成する。したがって、特定のピクセル１２５０_１、１２５０_２、１２５０_３から任意の所与の時間に投影される、表示されたピクセル１２４２の（ｘ，ｙ）位置は、ピクセルアレイ１２１２内のピクセル１２５０_１、１２５０_２、１２５０_３の固定ｙ座標によって決定される、ｙ座標を有する。表示されたピクセル１２４２はまた、走査反射要素の位置および個別の列１２５６_１、１２５６_２、１２５６_３のパルスのタイミングの組み合わせによって決定される、ｘ座標も有する。

図１２Ｂの実施例によって示されるように、拡張１Ｄアレイ１２１２内のオフセット列の増加した数は、より小さい有効ｙ次元ピクセルピッチＰ_{ｙ，ｅｆｆ}をもたらし得、故に、より高い可能性として考えられる表示分解能を提供し得る。例えば、３つのオフセット列を伴うアレイ１２１２は、Ｐ_ｙが個々の列１２５６_１、１２５６_２、１２５６_３に関するピクセルピッチである、Ｐ_ｙに対して３倍低減される、有効ピクセルピッチＰ_{ｙ，ｅｆｆ}を可能にし得る。いくつかの実施形態では、３つを上回る列が、さらに小さいピクセルピッチを提供するように、アレイ１２１２内に含まれてもよい。例えば、それぞれ、物理的ピクセルピッチＰ_ｙを有する、５つの別様に類似するオフセット列を伴うピクセルアレイが、物理的ピクセルピッチＰ_ｙの２０％に等しい有効ｙ次元ピクセルピッチＰ_{ｙ，ｅｆｆ}を提供し得る。

図１１Ａ－１１Ｃの例示的ディスプレイシステムと同様に、列１２５６_１、１２５６_２、１２５６_３は、好ましくは、連続的にパルスでオンおよびオフにされる。いくつかの実施形態では、列１２５６_１、１２５６_２、１２５６_３のうちの１つ以上のものが、本明細書に説明されるように、同時にパルスでオンにされてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、列１２５６_１、１２５６_２、１２５６_３のうちの２つが、同時に光を放出するようにパルスでオンにされてもよい。別の実施例では、４列拡張１Ｄピクセルアレイが、同時に４つ全ての列から光を投影してもよい、および／または一度に１列から、または列の交互対から光を投影してもよい。いくつかの走査反射要素を用いて達成可能な比較的に高い走査率に起因して、種々のそのようなアレイ制御スキームが、利用されてもよい。

図１３Ａは、拡張１次元ピクセルアレイ１３１２を使用する中心窩レンダリングの実施例を図示する。ピクセルアレイ１３１２は、図１２Ｂのピクセルアレイ１２１２に対応し得る。概して、中心窩レンダリングは、視認者の注視の中心の近傍では比較的に高い分解能、および視認者の注視の中心から離れた画像の領域内では比較的に低い分解能を用いて、視認者の眼の注視方向を追跡することに基づいて、画像を横断して可変分解能を伴う画像を表示することを含む。いくつかの実施形態では、中心窩形成は、ディスプレイによって投影される光の量を低減させることによって、および／または画像を発生させるために要求される処理能力を低減させることによって、エネルギー消費を低減させ得る。

図１３Ａに示されるように、種々の実施形態は、中心窩形成を組み込んでもよい。図１３Ａは、受光面積１３４０上に投影される例示的中心窩画像を図示する。受光面積１３４０は、受光面積１０４０、１１４０、１２４０（それぞれ、図１０、１１Ｂ－１１Ｃ、および１２Ｂ）に対応し得る。明るい色の「利用可能な」ピクセル１３４２_１は、画像光を提供するために利用可能であるピクセルに対応し、暗色化された「利用不可能な」ピクセル１３４２_０は、走査ミラーの掃引の間に画像光を提供するために利用可能ではないピクセルに対応する。視認者の固視点１３０２（視認者の注視が合焦される）の周囲の領域では、全てのピクセルが、画像光を出力し、その領域内で高分解能画像コンテンツを提供するために利用可能である。画像の残りの部分に関して、ピクセルのより小さい部分が、利用可能である。結果として、比較的に低分解能の画像コンテンツが、それらの残りの部分の中で提供される。図１３Ａの例示的中心窩画像では、ピクセルの約３分の１が、固視点１３０２から離れた領域内で画像情報を提供するために利用可能である。図１３Ａの例示的３列拡張１Ｄアレイ１３１２は、分解能１３４４の線を形成するために利用されるであろう、「利用可能な」ピクセル１３５０_１および「利用不可能な」ピクセル１３５０_２の例示的構成を図示する。いくつかの他の実施形態では、いくつかのピクセルを利用不可能にし、分解能を低減させるのではなく、分解能を減少させるために、いくつかのピクセルは、複製として構成されてもよい。複製は、同時に同一の画像情報を表示する。したがって、分解能１３４４の所与の線の中のピクセルの数は、列１３５６_１、１３５６_２、１３５６_３内のいくつかのピクセルを利用不可能にすることによって、および／または複数のピクセルから同一の画像情報を出力することによってピクセルの有効サイズを増加させることによって、低減され得る。

ここで図１３Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、ピクセルアレイは、複数のピクセル列を利用し、所与の投影されたピクセルを形成してもよい。これは、例えば、視認者に出力されるピクセルの最大明度を増加させることによって、ディスプレイシステムのダイナミックレンジを増加させるための利点を有し得る。図１３Ｂの拡張１Ｄピクセルアレイ１３１２は、ピクセル列１３５６_１、１３５６_２、１３５６_３を２倍にする、すなわち、各ピクセル列１３５６_１、１３５６_２、１３５６_３は、それぞれ、同じ双列１３５６_１，ｔ、１３５６_２，ｔ、１３５６_３，ｔを有する。所与のピクセル列およびその双列は、異なる時間にパルスとなるように、かつ受光面積１３４０内の同一の場所の上にピクセルを投影するように、走査反射要素１０３０（図１０）の移動と同期化されるように構成される。したがって、受光面積１３４０上に投影される所与のピクセルに関して、光の２倍の量が、提供され、それによって、ピクセルの最大明度を増加させ得る。

有利なこととして、表示されたピクセルのためのピクセルアレイ１３１２内のピクセルの２つ以上の双列の包含は、より広い範囲の明度レベルを可能にする。表示されたピクセル１３４２_０、１３４２_ｄ、１３４２_ｂの例示的列では、表示されたピクセル１３４２_０は、拡張１Ｄアレイ１３１２の両方の対応するピクセルが光を投影していない、「オフ」ピクセルであり、表示されたピクセル１３４２_ｄは、拡張１Ｄアレイ１３１２の両方の対応するピクセルが最大未満のレベルの光を出力している、「薄暗い」ピクセルであり、表示されたピクセル１３４２_ｂは、拡張１Ｄアレイ１３１２の２つの対応するピクセルの両方が光を出力している、「明るい」ピクセルである。いくつかの実施形態では、ピクセル列の両方の対応するピクセルに類似レベルの光を出力させるのではなく、対応するピクセルが、異なるレベルの光を出力してもよい。例えば、列１３５６_１内のピクセルは、光を出力するように構成されてもよい一方、双列１３５６_１，ｔ内の双ピクセルは、異なるレベルの光を出力し、それによって、中間レベルの明度を有する、対応するピクセルを受光面積１３４０上に形成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、これは、明度レベルに対する改良された制御を提供する、および／または特定のピクセルによって出力される光の量の非均一性を補償することを可能にし得る。

２倍対の列１３５６_１／１３５６_１，ｔ、１３５６_２／１３５６_２，ｔ、１３５６_３／１３５６_３，ｔ内の各対の隣接するピクセルが、したがって、表示されたピクセルの単一の行に対応する。いくつかの実施形態では、一対の隣接するピクセルが、走査ミラーの交互掃引上に光を投影してもよい。各２倍対の列のうちの列が、相互に直接隣接するものとして図示されるが、いくつかの実施形態では、介在列が、双列の間に提供され得ることを理解されたい。

本発明の種々の例示的実施形態が、本明細書に説明される。これらの実施例は、非限定的な意味で参照される。それらは、本発明のより広く適用可能な側面を例証するために提供される。種々の変更が、説明される本発明に行われてもよく、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、均等物が代用されてもよい。

例えば、有利なこととして、複数の深度平面を横断して画像を提供するＡＲディスプレイとともに利用されるが、本明細書に開示される拡張現実コンテンツはまた、単一の深度平面上に画像を提供するシステムによって表示されてもよい。加えて、ピクセルアレイおよび走査反射要素は、分解能の垂直線を提供するものとして図に配向されるが、ピクセルアレイおよび走査反射要素はまた、分解能の水平線を提供するように構成され得ることを理解されたい。例えば、ピクセルアレイおよび走査有効要素は、９０°回転され、画像のための分解能の水平線を提供するように、画像コンテンツを適切に提供されもよい。そのような場合において、ピクセルアレイ内のピクセルの水平行のパルス周波数は、ピクセルの垂直ピッチを決定する。したがって、表示された画像は、ピクセルの垂直に延在する線を使用して、画像の右から左に、または左から右に、またはピクセルの水平に延在する線を使用して、上から下に、または下から上に描かれてもよい。ピクセルの水平に延在する線を伴う構成は、ビデオデータが水平線毎に送信され得る、典型的ビデオパイプライン、例えば、ディスプレイポート、ＭＩＰＩ等において有利であり得る。

加えて、多くの修正が、特定の状況、材料、組成物、プロセス、プロセスの行為、またはステップを、本発明の目的、精神、または範囲に適合させるために行われてもよい。さらに、当業者によって理解されるように、本明細書で説明および図示される個々の変形例はそれぞれ、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のうちのいずれかの特徴から容易に分離される、またはそれと組み合わせられ得る、離散コンポーネントおよび特徴を有する。全てのそのような修正は、本開示と関連付けられる請求項の範囲内に該当することが意図される。

本発明は、本デバイスを使用して実施され得る方法を含む。本方法は、そのような好適なデバイスを提供する行為を含んでもよい。そのような提供は、ユーザによって実施されてもよい。換言すると、「提供する」行為は、単に、ユーザが、本方法において必要なデバイスを取得する、それにアクセスする、それに接近する、それを位置付ける、それを設定する、それをアクティブ化する、それに電源を入れる、または別様にそれを提供するように作用することを要求する。本明細書に記載される方法は、論理的に可能な列挙されたイベントの任意の順序およびイベントの列挙された順序で行なわれてもよい。

本発明の例示的側面が、材料選択および製造に関する詳細とともに、上記に記載されている。本発明の他の詳細に関して、これらは、上記に参照された特許および刊行物に関連して理解され、概して、当業者によって公知である、または理解され得る。同じことが、一般または論理的に採用されるような付加的行為の観点から、本発明の方法ベースの側面に関しても当てはまり得る。

加えて、本発明は、随意に、種々の特徴を組み込む、いくつかの実施例を参照して説明されているが、本発明は、本発明の各変形例に関して検討されるように説明または示されるものに限定されるものではない。種々の変更が、説明される本発明に行われてもよく、均等物（本明細書に記載されるか、またはある程度の簡単目的のために含まれないかどうかにかかわらず）が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく代用されてもよい。加えて、値の範囲が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の全ての介在値および任意の他の述べられた値または述べられた範囲内の介在値が、本発明内に包含されるものと理解されたい。

また、説明される発明の変形例の任意の随意の特徴は、独立して、または本明細書に説明される特徴のうちのいずれか１つ以上のものと組み合わせて、記載および請求され得ることが検討される。単数形項目の言及は、存在する複数の同一アイテムが存在する可能性を含む。より具体的には、本明細書およびそれに関連付けられた請求項で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｓａｉｄ」、および「ｔｈｅ」は、別様に具体的に記述されない限り、複数言及を含む。換言すると、冠詞の使用は、上記の説明および本開示と関連付けられる請求項における本主題の項目のうちの「少なくとも１つ」を可能にする。さらに、そのような請求項は、任意の随意の要素を除外するように起草され得ることに留意されたい。したがって、本文言は、請求項の要素の記載と関連する「ｓｏｌｅｌｙ（単に）」、「ｏｎｌｙ（のみ）」、および同等物等の排他的専門用語の使用、または「消極的」限定の使用のための先行詞としての役割を果たすことが意図される。

そのような排他的用語を使用しなければ、本開示と関連付けられる請求項における用語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、所与の数の要素がそのような請求項で列挙されるかどうかにかかわらず、任意の付加的要素の包含を可能にするものとする、または特徴の追加は、そのような請求項に記載される要素の性質を変換すると見なされ得る。本明細書で具体的に定義される場合を除いて、本明細書で使用される全ての技術および科学用語は、請求項の正当性を維持しながら、可能な限り広い一般的に理解されている意味を与えられるべきである。

Claims (17)

1. ディスプレイシステムであって、
   ピクセルの第１および第２の列を備えるピクセルアレイと、
   入射光を受け取るように、かつ前記入射光を視認者に出力するように構成される中継光学系と、
   走査ミラーであって、前記走査ミラーは、前記ピクセルの第１および第２の列から光を受け取るように、かつ前記受け取られた光を前記中継光学系に向かって反射するように配置される、走査ミラーと
   を備え、
   前記走査ミラーは、第１の位置と、第２の位置とを備える複数の位置の間で移動するように構成され、前記第１の位置は、前記ミラーが、ピクセルの第１の１次元アレイとして、前記ピクセルの第１の列からの前記光を前記中継光学系上に反射するように配向され、前記第２の位置は、前記ミラーが、ピクセルの第２の１次元アレイとして、前記ピクセルの第２の列からの前記受け取られた光を前記中継光学系上に反射するように配向され、
   前記ピクセルの第１および第２の１次元アレイのための場所は、前記中継光学系上の空間的に重複する線を画定し、
   前記ピクセルの第１および第２の列は、平行な縦寸法を有し、前記ピクセルの第２の列のうちのピクセルは、前記ピクセルの第１の列のうちのピクセルに対して前記縦寸法に沿ってオフセットされ、
   前記ピクセルの第１の列のうちのピクセルは、前記走査ミラーが前記第１の位置から前記第２の位置まで移動している間に、光を放出するように構成され、前記ピクセルの第２の列のうちのピクセルは、前記走査ミラーが前記第２の位置から前記第１の位置まで移動している間に、光を放出するように構成される、ディスプレイシステム。
2. 前記ピクセルの少なくとも第１および第２の列のうちのピクセルは、列ピッチを有し、前記中継光学系上のピクセルの対応する線の有効ピッチは、前記列ピッチ未満である、請求項１に記載のディスプレイシステム。
3. 前記有効ピッチは、前記列ピッチの半分に等しいかまたは前記列ピッチの半分未満である、請求項２に記載のディスプレイシステム。
4. 前記ピクセルアレイは、発光型ピクセルのアレイを備える発光型ピクセルアレイである、請求項１に記載のディスプレイシステム。
5. 前記発光型ピクセルは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項４に記載のディスプレイシステム。
6. 前記発光型ピクセルは、２０μｍまたはそれ未満のピッチを有する、請求項５に記載のディスプレイシステム。
7. ディスプレイシステムであって、
   ピクセルの第１および第２の列を備えるピクセルアレイと、
   入射光を受け取るように、かつ前記入射光を視認者に出力するように構成される中継光学系と、
   走査ミラーであって、前記走査ミラーは、前記ピクセルの第１および第２の列から光を受け取るように、かつ前記受け取られた光を前記中継光学系に向かって反射するように配置される、走査ミラーと
   を備え、
   前記走査ミラーは、第１の位置と、第２の位置とを備える複数の位置の間で移動するように構成され、前記第１の位置は、前記ミラーが、ピクセルの第１の１次元アレイとして、前記ピクセルの第１の列からの前記光を前記中継光学系上に反射するように配向され、前記第２の位置は、前記ミラーが、ピクセルの第２の１次元アレイとして、前記ピクセルの第２の列からの前記受け取られた光を前記中継光学系上に反射するように配向され、
   前記ピクセルの第１および第２の１次元アレイのための場所は、前記中継光学系上の空間的に重複する線を画定し、
   前記ピクセルの第１および第２の列は、平行な縦寸法を有し、前記ピクセルの第２の列のうちのピクセルは、前記ピクセルの第１の列のうちのピクセルに対して前記縦寸法に沿ってオフセットされ、
   前記ピクセルアレイはさらに、少なくともピクセルの第３の列を備え、前記第３の列は、前記縦寸法に沿って延在し、前記第３の列は、前記第１および第２の列と平行であり、前記第３の列のピクセルは、前記第１および第２の列のピクセルに対して前記縦寸法に沿ってオフセットされる、ディスプレイシステム。
8. 前記第１、第２、および第３の列は、前記走査ミラーの移動の間に、時間的に分離されるパルスで光を放出するように構成される、請求項７に記載のディスプレイシステム。
9. 前記ピクセルアレイは、有効ピクセル密度が前記中継光学系を横断して変動するように、前記走査ミラーの配向に応じて、前記ピクセルの異なる総数に対応する画像情報を提供するように構成される、請求項１に記載のディスプレイシステム。
10. 前記ピクセルの第１および第２の列はそれぞれ、前記列の長さに沿って同一のピクセルピッチおよびピクセルの同一の場所を有する対応する双列を有する、請求項１に記載のディスプレイシステム。
11. 前記中継光学系は、
    導波管であって、前記導波管は、
    内部結合光学要素であって、前記内部結合光学要素は、前記走査ミラーから反射される光を受け取るように、かつ全内部反射による前記導波管内の伝搬のために前記受け取られた光を再指向するように構成される、内部結合光学要素と、
    全内部反射によって前記導波管内で伝搬する光を外部結合するように構成される外部結合光学要素と
    を備える、導波管
    を備える、請求項１に記載のディスプレイシステム。
12. 前記中継光学系は、導波管のスタックを備え、各導波管は、内部結合光学要素と、外部結合光学要素とを備える、請求項１１に記載のディスプレイシステム。
13. 前記ピクセルアレイは、透過型ピクセルアレイである、請求項１に記載のディスプレイシステム。
14. 光学装置であって、
    ピクセルアレイであって、前記ピクセルアレイは、
    第１の列の縦寸法に沿って第１のピクセルピッチを有するピクセルの第１の列と、
    第２の列の縦寸法に沿って前記第１のピクセルピッチを有するピクセルの第２の列と
    を備え、
    前記第１の列の縦寸法は、前記第２の列の縦寸法に沿って延在し、前記第２の列のピクセルは、前記第１の列のピクセルに対して前記縦寸法に沿ってオフセットされる、ピクセルアレイ
    を備え、
    前記ピクセルの第１および第２の列はそれぞれ、前記列の長さに沿って同一のピクセルピッチおよびピクセルの同一の場所を有する対応する双列を有する、光学装置。
15. 前記ピクセルの第１および第２の列から光を受け取るように、かつ受け取られた光を視認者に指向するように構成される中継光学系に向かって前記受け取られた光を反射するように配置される走査ミラーをさらに備える、請求項１４に記載の光学装置。
16. 前記第１および第２の列のピクセルの全て未満から一意の画像情報を提供することによって、有効ピクセル密度を修正するように構成される、請求項１４に記載の光学装置。
17. 前記第１および第２の列のピクセルは、同一のサイズおよび形状を有する、請求項１４に記載の光学装置。
    

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