JPWO2019178060A5 - - Google Patents

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JPWO2019178060A5
JPWO2019178060A5 JP2020547351A JP2020547351A JPWO2019178060A5 JP WO2019178060 A5 JPWO2019178060 A5 JP WO2019178060A5 JP 2020547351 A JP2020547351 A JP 2020547351A JP 2020547351 A JP2020547351 A JP 2020547351A JP WO2019178060 A5 JPWO2019178060 A5 JP WO2019178060A5
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本明細書に説明される主題の1つ以上の実装の詳細は、付随の図面および下記の説明に記載される。他の特徴、側面、および利点は、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。本概要または以下の詳細な説明のいずれも、本発明の主題の範囲を定義または限定することを主張するものではない。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目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、
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、
前記少なくとも1つの光源からの光を受け取るように配置される空間光変調器アレイと、
前記フレーム上に配置される接眼レンズであって、前記接眼レンズは、前記空間光変調器アレイからの光を前記ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツを前記ユーザの視野に表示するように構成され、前記接眼レンズの少なくとも一部は、透明であり、前記ユーザが前記頭部搭載型ディスプレイシステムを装着するとき、前記ユーザの眼の正面の場所に配置され、前記透明部分は、前記ユーザの正面の物理的環境の一部からの光を前記ユーザの眼に透過させ、前記ユーザの正面の前記物理的環境の一部のビューを提供し、前記接眼レンズは、
(a)少なくとも1つの導波管と、
(b)少なくとも1つの内部結合光学要素であって、前記少なくとも1つの内部結合光学要素は、前記空間光変調器アレイからの光を前記少なくとも1つの導波管の中に内部結合するように構成される、少なくとも1つの内部結合光学要素と、
(c)少なくとも1つの外部結合光学要素であって、前記少なくとも1つの外部結合光学要素は、前記導波管内で誘導される光を前記導波管から外に結合し、前記光を前記ユーザの眼に指向するように構成される、少なくとも1つの外部結合光学要素と
を備える、接眼レンズと、
屈折力を有する光学系であって、前記光学系は、前記光源から出力された光を受け取るように配置され、前記光学系は、前記光源から受け取られた光が、前記光学系を通して通過し、前記空間光変調器アレイを照明するように、前記空間光変調器アレイに対して配列される、光学系と
を備え、
前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、前記空間光変調器アレイを照明する光が、前記光学系を通して戻るように再指向され、前記少なくとも1つの内部結合光学要素を通して、前記少なくとも1つの導波管の中に結合され、前記結合される光の少なくとも一部が、前記少なくとも1つの外部結合光学要素によって、前記少なくとも1つの導波管から射出され、前記ユーザの眼に指向されるように構成され、
前記空間光変調器アレイは、前記少なくとも1つの光源からのより多くの光を異なる時間において前記少なくとも1つの内部結合光学要素の異なるものに指向するように傾斜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。
(項目2)
前記少なくとも1つの導波管は、第1および第2の導波管を備え、前記第1および第2の導波管は、それと関連付けられた個別の第1および第2の内部結合光学要素を有する、項目1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目3)
前記空間光変調器アレイは、前記光のより多くのものが、前記第2の内部結合光学要素によって前記第2の導波管の中に結合されるよりも、前記第1の内部結合光学要素によって前記第1の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第1の角度で傾斜されると、前記少なくとも1つの光源からのより多くの光を前記第1の内部結合光学要素に指向するように傾斜するように構成される、項目2に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目4)
前記空間光変調器アレイは、前記光のより多くのものが、前記第1の内部結合光学要素によって前記第1の導波管の中に結合されるよりも、前記第2の内部結合光学要素によって前記第2の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第2の角度で傾斜されると、前記第2の内部結合光学要素の中に前記少なくとも1つの光源からのより多くの光を指向するように傾斜するように構成される、項目3に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目5)
前記第1および第2の導波管は、前記ユーザの眼から異なる距離から投影されるかのように、異なる量の発散、収束、またはコリメーションのうちの少なくとも1つを有する波面を伴う光を出力するように構成される、項目2-4のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目6)
前記第1および第2の導波管は、前記第1の導波管から外部結合される光が、コリメートされ、前記第2の導波管から出力された光が、発散するように構成される、項目5に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目7)
前記第1および第2の導波管は、前記第1の導波管から外部結合される光が、第1の量だけ発散し、前記第2の導波管から外部結合される光が、第2の量だけ発散するように構成され、前記第2の量は、前記第1の量と異なる、項目5に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目8)
前記第1および第2の導波管は、ユーザに提示される画像コンテンツのために全体的により大きい視野を提供するように、光を異なる視野角の中に出力するように構成される、項目2-4のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目9)
前記第1および第2の導波管は、対応する第1および第2の外部結合光学要素を有し、前記対応する第1および第2の外部結合光学要素は、前記ユーザが画像を視認するために、増加されたアイボックスを提供するように相互に対して側方にオフセットされる、項目2-4のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目10)
前記空間光変調器アレイは、複数のピクセルを備える、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目11)
前記複数のピクセルは、行および列に配列されたピクセルを含むピクセルの2次元直線アレイ、またはピクセルの六方最密配列を備える、項目10に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目12)
前記複数のピクセルは、少なくとも1,000個のピクセルを備える、項目10または項目11に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目13)
回転段をさらに備え、前記回転段は、その上に前記空間光変調器アレイが配置され、前記回転段は、信号を受信し、前記受信された信号に応答して、前記回転段を傾斜させるように構成される、少なくとも1つのアクチュエータを有する、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目14)
前記空間光変調器アレイは、空間変調器アレイを備え、前記空間変調器アレイは、2つの状態、すなわち、第1の状態と第2の状態との間で切り替わるように構成され、前記空間光変調器アレイの配向は、それぞれ、前記第1および第2の状態において、第1および第2の角度で配置される、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目15)
前記空間光変調器アレイは、前記第1の状態から前記第2の状態に変化するとき、少なくとも7度傾斜する、項目14に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目16)
前記空間光変調器アレイは、前記第1の状態から前記第2の状態に変化するとき、少なくとも10度傾斜する、項目14に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目17)
前記空間光変調器アレイは、前記第1の状態から前記第2の状態に変化するとき、20度以下の角度で傾斜する、項目14に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目18)
前記空間光変調器アレイは、前記第1の状態から前記第2の状態に変化するとき、100ミリ秒未満以内に少なくとも5度~15度以下の角度で傾斜する、項目14に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目19)
前記空間光変調器アレイは、前記第1の状態から前記第2の状態に変化するとき、100ミリ秒未満以内に少なくとも10度~20度以下の角度で傾斜する、項目14に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目20)
前記空間光変調器アレイは、反射性空間光変調器アレイを備える、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目21)
前記空間光変調器アレイは、液晶空間光変調器アレイまたは移動可能マイクロミラーアレイを備える、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目22)
前記少なくとも1つの光源は、少なくとも1つの光エミッタと、前記少なくとも1つの光エミッタに対して配置され、そこから出力される光を収集する少なくとも1つの結合光学系とを備える、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目23)
前記結合光学系は、複合放物面集光器(CPC)を備える、項目22に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目24)
前記少なくとも1つの導波管は、導波管のスタックを備える、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目25)
前記導波管のスタックの異なる導波管は、異なる個別の色を伴う光を出力するように構成される、項目24に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目26)
前記導波管のスタックの第1、第2、および第3の導波管は、それぞれ、第1、第2、および第3の色の光を出力するように構成され、前記第1、第2、および第3の色の光は、それぞれ、赤色、青色、および緑色の光である、項目24または項目25に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目27)
前記少なくとも1つの導波管は、第1および第2の導波管のグループを備え、前記第1および第2の導波管のグループは、それと関連付けられた内部結合光学要素の個別の第1および第2のグループを有する、前記項目のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目28)
前記空間光変調器アレイは、前記光源からの光のより多くのものが、前記第2の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループにおける導波管のうちの1つの中に結合されるよりも、前記第1の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素のうちの1つによって、前記第1の導波管のグループからの導波管のうちの1つの中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第1の角度で傾斜されると、前記少なくとも1つの光源からの光源からのより多くの光を前記第1の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素のうちの少なくとも1つに指向するように傾斜するように構成される、項目27に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目29)
前記空間光変調器アレイは、前記光源からの光のより多くのものが、前記第1の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループからの導波管の中に結合されるよりも、前記第2の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループからの導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第2の角度で傾斜されると、前記光源からのより多くの光を前記第2の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素に指向するように傾斜するように構成される、項目28に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目30)
前記少なくとも1つの光源は、第1の光源を備え、前記第1の導波管のグループは、第1の導波管を備え、前記第1の内部結合光学要素のグループは、前記第1の光源からの光を前記第1の導波管のグループの第1の導波管の中に結合するように構成される第1の内部結合光学要素を備え、前記第2の導波管のグループは、第1の導波管を備え、前記第2の内部結合光学要素のグループは、前記第1の光源からの光を前記第2の導波管のグループの第1の導波管の中に結合するように構成される第1の内部結合光学要素を備える、項目27に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目31)
前記空間光変調器アレイは、前記第1の光源からの光のより多くのものが、前記第2の内部結合光学要素のグループの第1の内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループの第1の導波管の中に結合されるよりも、前記第1の内部結合光学要素のグループの第1の内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループの第1の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第1の角度で傾斜されると、前記第1の光源からのより多くの光を前記第1の内部結合光学要素のグループの第1の内部結合光学要素に指向するように傾斜するように構成される、項目30に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目32)
前記空間光変調器アレイは、前記第1の光源からの光のより多くのものが、前記第1の内部結合光学要素のグループの第1の内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループの第1の導波管の中に結合されるよりも、前記第2の内部結合光学要素のグループの第1の内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループの第1の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第2の角度で傾斜されると、前記第1の光源からのより多くの光を前記第2の内部結合光学要素のグループの第1の内部結合光学要素の中に指向するように傾斜するように構成される、項目31に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目33)
前記少なくとも1つの光源は、第2の光源を備え、前記第1の導波管のグループは、第2の導波管を備え、前記第1の内部結合光学要素のグループは、前記第2の光源からの光を前記第1の導波管のグループの第2の導波管の中に結合するように構成される第2の内部結合光学要素を備え、前記第2の導波管のグループは、第2の導波管を備え、第2の内部結合光学要素のグループは、前記第2の光源からの光を前記第2の導波管のグループの第2の導波管の中に結合するように構成される第2の内部結合光学要素を備える、項目27および30-32のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目34)
前記空間光変調器アレイは、前記第2の光源からの光のより多くのものが、前記第2の内部結合光学要素のグループの第2の内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループの第2の導波管の中に結合されるよりも、前記第1の内部結合光学要素のグループの第2の内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループの第2の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第1の角度で傾斜されると、前記第2の光源からのより多くの光を前記第1の内部結合光学要素のグループの第2の内部結合光学要素に指向するように傾斜するように構成される、項目33に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目35)
前記空間光変調器アレイは、前記第2の光源からの光のより多くのものが、前記第1の内部結合光学要素のグループの第2の内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループの第2の導波管の中に結合されるよりも、前記第2の内部結合光学要素のグループの第2の内部結合光学要素によって前記第2の導波管の第2の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第2の角度で傾斜されると、前記第2の光源からのより多くの光を前記第2の内部結合光学要素のグループの第2の内部結合光学要素の中に指向するように傾斜するように構成される、項目34に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目36)
前記第1の内部結合光学要素のグループの第1および第2の内部結合光学要素は、相互に対して側方にオフセットされる、項目33-35のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目37)
前記第2の内部結合光学要素のグループの第1および第2の内部結合光学要素は、相互に対して側方にオフセットされる、項目36に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目38)
前記少なくとも1つの光源は、第3の光源を備え、前記第1の導波管のグループは、第3の導波管を備え、前記第1の内部結合光学要素のグループは、前記第3の光源からの光を前記第1の導波管のグループの第3の導波管の中に結合するように構成される第3の内部結合光学要素を備え、前記第2の導波管のグループは、第3の導波管を備え、前記第2の内部結合光学要素のグループは、前記第3の光源からの光を前記第2の導波管のグループの第3の導波管の中に結合するように構成される第3の内部結合光学要素を備える、項目27および30-37のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目39)
前記空間光変調器アレイは、前記第3の光源からの光のより多くのものが、前記第2の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループの第3の導波管の中に結合するよりも、前記第1の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループの第3の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第1の角度で傾斜されると、前記第3の光源からのより多くの光を前記第1の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素に指向するように傾斜するように構成される、項目38に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目40)
前記空間光変調器アレイは、前記第3の光源からの光のより多くのものが、前記第1の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループの第3の導波管の中に結合されるよりも、前記第2の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループの第3の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第2の角度で傾斜されると、前記第3の光源からのより多くの光を前記第2の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素の中に指向するように傾斜するように構成される、項目39に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目41)
前記第1の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素は、前記第1の内部結合光学要素のグループの第1および第2の内部結合光学要素に対して側方にオフセットされる、項目38-40のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目42)
前記第2の内部結合光学要素のグループの第3の内部結合光学要素は、前記第2の内部結合光学要素のグループの第1および第2の内部結合光学要素に対して側方にオフセットされる、項目41に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目43)
前記第1の内部結合光学要素のグループは、前記第2の内部結合光学要素のグループに対して側方にオフセットされる、項目27-42のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目44)
前記第1、第2、および第3の光源は、それぞれ、赤色、緑色、および青色の光源を備える、項目38-43のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目45)
前記第1および第2の導波管のグループは、前記ユーザの眼から異なる距離から投影されるかのように、異なる量の発散、収束、およびコリメーションのうちの少なくとも1つを有する波面を伴う光を出力するように構成される、項目27-42のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目46)
前記第1および第2の導波管のグループは、前記第1の導波管のグループから外部結合される光が、コリメートされ、前記第2の導波管のグループから出力された光が、発散するように構成される、項目45に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目47)
前記第1および第2の導波管のグループは、前記第1の導波管のグループから外部結合される光が、第1の量だけ発散し、前記第2の導波管のグループから外部結合される光が、第2の量だけを発散するように構成され、前記第2の量は、前記第1の量と異なる、項目45に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目48)
前記第1および第2の導波管のグループは、ユーザに提示される画像コンテンツのために全体的により大きい視野を提供するように、光を異なる視野角の中に出力するように構成される、項目27-44のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
(項目49)
前記第1および第2の導波管のグループは、画像コンテンツを視認するために、ユーザに増加されたアイボックスを提供するように、相互に対して側方にオフセットされる個別の外部結合光学要素を有する、項目27-44のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
Details of one or more implementations of the subject matter described herein are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, aspects, and advantages will be apparent from the description, drawings, and claims. Neither this overview nor the detailed description below claims to define or limit the scope of the subject matter of the invention.
The present invention provides, for example,:
(Item 1)
A head-mounted display system, the head-mounted display system is configured to project light onto the user's eyes and display augmented reality image content within the user's field of view. Type display system
A frame configured to be supported on the user's head,
With at least one light source configured to output light,
Spatial light modulator arrays arranged to receive light from at least one light source, and
An eyepiece placed on the frame, the eyepiece directs light from the spatial light modulator array into the user's eye and displays augmented reality image content in the user's field of view. At least a portion of the eyepiece is transparent and is located in front of the user's eye when the user wears the head-mounted display system. Light from a portion of the physical environment in front of the user is transmitted through the user's eye to provide a view of the portion of the physical environment in front of the user, the eyepiece.
(A) At least one waveguide and
(B) At least one internally coupled optical element, wherein the at least one internally coupled optical element is configured to internally couple light from the spatial light modulator array into the at least one waveguide. With at least one internally coupled optical element,
(C) At least one externally coupled optical element, wherein the at least one externally coupled optical element couples the light induced in the waveguide out of the waveguide and transfers the light to the user. With at least one externally coupled optical element configured to point to the eye
With eyepieces and
An optical system having a refractive force, the optical system is arranged so as to receive the light output from the light source, and the optical system is such that the light received from the light source passes through the optical system. With the optical system arranged with respect to the spatial optical modulator array so as to illuminate the spatial optical modulator array.
Equipped with
The head-mounted display system directs the light illuminating the spatial light modulator array back through the optical system and through the at least one internally coupled optical element to the at least one waveguide. At least a portion of the light coupled therein is configured to be ejected from the at least one waveguide by the at least one externally coupled optical element and directed to the user's eye.
The spatial light modulator array is head mounted, configured to tilt more light from the at least one light source to direct different ones of the at least one internally coupled optical element at different times. Type display system.
(Item 2)
The at least one waveguide comprises a first and second waveguide, the first and second waveguides having separate first and second internally coupled optical elements associated thereto. The head-mounted display system according to item 1.
(Item 3)
The spatial light modulator array is the first internally coupled optical element rather than more of the light coupled into the second waveguide by the second internally coupled optical element. When the spatial light modulator array is tilted at a first angle such that it is coupled into the first waveguide by the first, more light from the at least one light source is emitted from the first. The head-mounted display system according to item 2, wherein the head-mounted display system is configured to be tilted toward an internally coupled optical element.
(Item 4)
The spatial light modulator array is the second internally coupled optical element rather than more of the light coupled into the first waveguide by the first internally coupled optical element. When the spatial light modulator array is tilted at a second angle such that it is coupled into the second waveguide by, the at least one light source in the second internally coupled optical element. The head-mounted display system according to item 3, wherein the head-mounted display system is configured to incline to direct more light from.
(Item 5)
The first and second waveguides emit light with a wavefront having at least one of different amounts of divergence, convergence, or collimation, as if projected from different distances from the user's eye. The head-mounted display system according to any one of items 2-4, which is configured to output.
(Item 6)
The first and second waveguides are configured such that the light externally coupled from the first waveguide is collimated and the light output from the second waveguide is diverged. The head-mounted display system according to item 5.
(Item 7)
In the first and second waveguides, the light externally coupled from the first waveguide diverges by the first amount, and the light externally coupled from the second waveguide diverges. 5. The head-mounted display system according to item 5, which is configured to diverge by a second amount, wherein the second amount is different from the first amount.
(Item 8)
The first and second waveguides are configured to output light into different viewing angles so as to provide an overall larger field of view for the image content presented to the user. The head-mounted display system according to any one of 2-4.
(Item 9)
The first and second waveguides have corresponding first and second externally coupled optical elements, and the corresponding first and second externally coupled optical elements allow the user to view an image. The head-mounted display system according to any of items 2-4, which is offset laterally to each other to provide an increased eyebox.
(Item 10)
The head-mounted display system according to any one of the above items, wherein the spatial light modulator array comprises a plurality of pixels.
(Item 11)
10. The head-mounted display system of item 10, wherein the plurality of pixels comprises a two-dimensional linear array of pixels, including pixels arranged in rows and columns, or a hexagonal close-packed array of pixels.
(Item 12)
The head-mounted display system according to item 10 or item 11, wherein the plurality of pixels comprises at least 1,000 pixels.
(Item 13)
A rotary stage is further provided, the spatial light modulator array is arranged on the rotary stage, and the rotary stage receives a signal and tilts the rotary stage in response to the received signal. The head-mounted display system according to any one of the above items, comprising at least one actuator configured as such.
(Item 14)
The spatial light modulator array comprises a spatial modulator array, the spatial modulator array being configured to switch between two states, i.e., a first state and a second state, said spatial light. The head-mounted display system according to any one of the above items, wherein the orientation of the modulator array is arranged at the first and second angles in the first and second states, respectively.
(Item 15)
The head-mounted display system according to item 14, wherein the spatial light modulator array is tilted by at least 7 degrees when changing from the first state to the second state.
(Item 16)
The head-mounted display system according to item 14, wherein the spatial light modulator array is tilted by at least 10 degrees when changing from the first state to the second state.
(Item 17)
The head-mounted display system according to item 14, wherein the spatial light modulator array is tilted at an angle of 20 degrees or less when changing from the first state to the second state.
(Item 18)
The head according to item 14, wherein the spatial light modulator array tilts at an angle of at least 5 to 15 degrees or less within less than 100 milliseconds when changing from the first state to the second state. On-board display system.
(Item 19)
The head according to item 14, wherein the spatial light modulator array tilts at an angle of at least 10 to 20 degrees or less within less than 100 milliseconds when changing from the first state to the second state. On-board display system.
(Item 20)
The head-mounted display system according to any one of the above items, wherein the spatial light modulator array comprises a reflective spatial light modulator array.
(Item 21)
The head-mounted display system according to any one of the above items, wherein the spatial light modulator array comprises a liquid crystal spatial light modulator array or a movable micromirror array.
(Item 22)
One of the above items, wherein the at least one light source comprises at least one light emitter and at least one coupled optical system that is arranged with respect to the at least one light emitter and collects light output from the light emitter. Head-mounted display system as described in.
(Item 23)
22. The head-mounted display system according to item 22, wherein the coupled optical system includes a composite parabolic concentrator (CPC).
(Item 24)
The head-mounted display system according to any one of the above items, wherein the at least one waveguide comprises a stack of waveguides.
(Item 25)
24. The head-mounted display system of item 24, wherein the different waveguide stacks are configured to output light with different distinct colors.
(Item 26)
The first, second, and third waveguides in the waveguide stack are configured to output light of the first, second, and third colors, respectively, and the first, second, and third waveguides are configured to output light of the first, second, and third colors, respectively. The head-mounted display system according to item 24 or 25, wherein the light of the second and third colors is red, blue, and green light, respectively.
(Item 27)
The at least one waveguide comprises a group of first and second waveguides, the first and second groups of waveguides being a separate first group of internally coupled optical elements associated thereto. And a head-mounted display system according to any of the above items, comprising a second group.
(Item 28)
The spatial optical modulator array is such that more of the light from the light source is in the waveguide in the second waveguide group due to the internally coupled optical elements in the second internally coupled optical element group. Of the waveguides from the first group of waveguides, by one of the internally coupled optics of the first group of internally coupled optics, rather than coupled into one of them. When the spatial optical modulator array is tilted at a first angle so that it is coupled into one of the first internally coupled optics, more light from the light source from the at least one light source. 27. The head-mounted display system of item 27, configured to tilt towards at least one of the internally coupled optical elements of the group of elements.
(Item 29)
In the spatial optical modulator array, more of the light from the light source is a waveguide from the group of the first waveguides by the internally coupled optical elements of the group of the first internally coupled optics. The space is such that it is coupled into a waveguide from the group of the second waveguide by an internally coupled optical element of the group of the second internally coupled optical elements rather than being coupled into the space. When the optical modulator array is tilted at a second angle, it is configured to tilt more light from said light source so that it is directed toward the internally coupled optics of the group of said second internally coupled optics. 28, the head-mounted display system according to item 28.
(Item 30)
The at least one light source comprises a first light source, the first group of waveguides comprises a first waveguide, and the first group of internally coupled optical elements comprises the first. A group of said second waveguides comprising a first internally coupled optical element configured to couple light from a light source into the first waveguide of the first group of waveguides. The second waveguide optical element group comprises a first waveguide and the light from the first light source is taken into the first waveguide of the second waveguide group. 27. The head-mounted display system according to item 27, comprising a first internally coupled optical element configured to coupled to.
(Item 31)
The spatial optical modulator array is such that more of the light from the first light source is in the second waveguide by the first internally coupled optical element of the group of said second internally coupled optical elements. Rather than being coupled into the first waveguide of the group, the first induction of the group of said first waveguide by the first internally coupled optical element of the group of said first internally coupled optical elements. When the spatial optical modulator array is tilted at a first angle so that it is coupled into a wave tube, more light from the first light source is directed by the group of first internally coupled optical elements. 30. The head-mounted display system according to item 30, wherein the head-mounted display system is configured to be tilted toward the first internally coupled optical element of.
(Item 32)
The spatial optical modulator array is such that more of the light from the first light source is in the first waveguide by the first internally coupled optical element of the group of said first internally coupled optical elements. Rather than being coupled into the first waveguide of the group, the first induction of the group of said second waveguide by the first internally coupled optical element of the group of said second internally coupled optical elements. When the spatial optical modulator array is tilted at a second angle so that it is coupled into a wave tube, more light from the first light source is directed by a group of the second internally coupled optical elements. 31. The head-mounted display system of item 31, wherein the head-mounted display system is configured to be tilted so as to direct into the first internally coupled optical element of.
(Item 33)
The at least one light source comprises a second light source, the first group of waveguides comprises a second waveguide, and the first group of internally coupled optical elements comprises the second. The second waveguide group comprises a second internally coupled optical element configured to couple the light from the light source into the second waveguide of the first waveguide group. Equipped with a second waveguide, the group of second internally coupled optical elements brings light from the second light source into the second waveguide of the group of the second waveguide. The head-mounted display system according to any one of items 27 and 30-32, comprising a second internally coupled optical element configured to be coupled.
(Item 34)
The spatial optical modulator array is such that more of the light from the second light source is in the second waveguide by the second internally coupled optical element of the group of said second internally coupled optical elements. Rather than being coupled into the second waveguide of the group, the second induction of the group of the first waveguide by the second internally coupled optical element of the group of said first internally coupled optical elements. When the spatial optical modulator array is tilted at a first angle so that it is coupled into a wave tube, more light from the second light source is directed by the group of first internally coupled optical elements. 33. The head-mounted display system of item 33, configured to tilt towards the second internally coupled optical element of.
(Item 35)
The spatial optical modulator array is such that more of the light from the second light source is in the first waveguide by the second internally coupled optical element of the group of the first internally coupled optical elements. The second waveguide of the second waveguide by the second internally coupled optical element of the group of said second internally coupled optical elements, rather than coupled into the second waveguide of the group. When the spatial optical modulator array is tilted at a second angle so that it is coupled within, more light from the second light source is directed by the second group of internally coupled optical elements. 34. The head-mounted display system according to item 34, which is configured to be tilted so as to direct into the internally coupled optical element of 2.
(Item 36)
The head-mounted display system according to any one of items 33-35, wherein the first and second internally coupled optical elements of the group of first internally coupled optical elements are offset laterally to each other. ..
(Item 37)
36. The head-mounted display system of item 36, wherein the first and second internally coupled optical elements of the second group of internally coupled optical elements are offset laterally with respect to each other.
(Item 38)
The at least one light source comprises a third light source, the first group of waveguides comprises a third waveguide, and the first group of internally coupled optical elements comprises the third. The second waveguide group comprises a third internally coupled optical element configured to couple the light from the light source into the third waveguide of the first waveguide group. The third waveguide comprises a third waveguide, wherein the group of the second internally coupled optical elements directs light from the third light source into the third waveguide of the second waveguide group. 27. The head-mounted display system according to any one of Items 27 and 30-37, comprising a third internally coupled optical element configured to coupled to.
(Item 39)
The spatial optical modulator array is such that more of the light from the third light source is in the second waveguide by a third internally coupled optical element in the group of said second internally coupled optical elements. The third waveguide of the group of first waveguides by the third internally coupled optical element of the group of said first internally coupled optical elements, rather than coupled into the third waveguide of the group. When the spatial optical modulator array is tilted at a first angle so that it is coupled into a tube, more light from the third light source is directed by the group of first internally coupled optical elements. 38. The head-mounted display system of item 38, configured to tilt towards a third internally coupled optical element.
(Item 40)
The spatial optical modulator array is such that more of the light from the third light source is in the first waveguide by a third internally coupled optical element in the group of said first internally coupled optical elements. Rather than being coupled into the third waveguide of the group, the third induction of the group of the second waveguide by the third internally coupled optical element of the group of the second internally coupled optical elements. When the spatial optical modulator array is tilted at a second angle so that it is coupled into a wave tube, more light from the third light source is directed by a group of the second internally coupled optical elements. 39. The head-mounted display system according to item 39, which is configured to be tilted so as to direct into a third internally coupled optical element of.
(Item 41)
The third internally coupled optical element of the group of first internally coupled optical elements is offset laterally with respect to the first and second internally coupled optical elements of the group of said first internally coupled optical elements. , A head-mounted display system according to any one of items 38-40.
(Item 42)
The third internally coupled optical element of the second group of internally coupled optical elements is offset laterally with respect to the first and second internally coupled optical elements of the group of said second internally coupled optical elements. , Item 41. The head-mounted display system.
(Item 43)
The head-mounted display system according to any one of items 27-42, wherein the group of first internally coupled optical elements is offset laterally with respect to the group of said second internally coupled optical elements.
(Item 44)
The head-mounted display system according to any one of items 38-43, wherein the first, second, and third light sources include red, green, and blue light sources, respectively.
(Item 45)
The group of first and second waveguides involves a wavefront with at least one of different amounts of divergence, convergence, and collimation, as if projected from different distances from the user's eye. The head-mounted display system according to any one of items 27-42, which is configured to output light.
(Item 46)
In the first and second waveguide groups, the light externally coupled from the first waveguide group is collimated, and the light output from the second waveguide group is collimated. The head-mounted display system according to item 45, which is configured to diverge.
(Item 47)
In the group of the first and second waveguides, the light externally coupled from the group of the first waveguides is emitted by the first amount and is external from the group of the second waveguides. The head-mounted display system according to item 45, wherein the combined light is configured to emanate only a second amount, wherein the second amount is different from the first amount.
(Item 48)
The group of first and second waveguides is configured to output light into different viewing angles so as to provide an overall larger field of view for the image content presented to the user. , A head-mounted display system according to any one of items 27-44.
(Item 49)
The first and second groups of waveguides are separate external coupling optics offset laterally to each other to provide the user with an increased eyebox for viewing image content. The head-mounted display system according to any one of items 27-44, wherein the head-mounted display system has an element.

Claims (20)

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、
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、
前記少なくとも1つの光源からの光を受け取るように配置される空間光変調器アレイと、
前記フレーム上に配置される接眼レンズであって、前記接眼レンズは、前記空間光変調器アレイからの光を前記ユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツを前記ユーザの視野に表示するように構成され、前記接眼レンズの少なくとも一部は、透明であり、前記ユーザが前記頭部搭載型ディスプレイシステムを装着するとき、前記ユーザの眼の正面の場所に配置され、前記透明部分は、前記ユーザの正面の物理的環境の一部からの光を前記ユーザの眼に透過させ、前記ユーザの正面の前記物理的環境の一部のビューを提供し、前記接眼レンズは、
(a)少なくとも1つの導波管と、
(b)少なくとも1つの内部結合光学要素であって、前記少なくとも1つの内部結合光学要素は、前記空間光変調器アレイからの光を前記少なくとも1つの導波管の中に内部結合するように構成される、少なくとも1つの内部結合光学要素と、
(c)少なくとも1つの外部結合光学要素であって、前記少なくとも1つの外部結合光学要素は、前記導波管内で誘導される光を前記導波管から外に結合し、前記光を前記ユーザの眼に指向するように構成される、少なくとも1つの外部結合光学要素と
を備える、接眼レンズと、
屈折力を有する光学系であって、前記光学系は、前記光源から出力された光を受け取るように配置され、前記光学系は、前記光源から受け取られた光が、前記光学系を通して通過し、前記空間光変調器アレイを照明するように、前記空間光変調器アレイに対して配列される、光学系と
を備え、
前記頭部搭載型ディスプレイシステムは、前記空間光変調器アレイを照明する光が、前記光学系を通して戻るように再指向され、前記少なくとも1つの内部結合光学要素を通して、前記少なくとも1つの導波管の中に結合され、前記結合される光の少なくとも一部が、前記少なくとも1つの外部結合光学要素によって、前記少なくとも1つの導波管から射出され、前記ユーザの眼に指向されるように構成され、
前記空間光変調器アレイは、前記少なくとも1つの光源からのより多くの光を異なる時間において前記少なくとも1つの内部結合光学要素の異なるものに指向するように傾斜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。
A head-mounted display system, the head-mounted display system is configured to project light onto the user's eyes and display augmented reality image content within the user's field of view. Type display system
A frame configured to be supported on the user's head,
With at least one light source configured to output light,
Spatial light modulator arrays arranged to receive light from at least one light source, and
An eyepiece placed on the frame, the eyepiece directs light from the spatial light modulator array into the user's eye and displays augmented reality image content in the user's field of view. At least a portion of the eyepiece is transparent and is located in front of the user's eye when the user wears the head-mounted display system. Light from a portion of the physical environment in front of the user is transmitted through the user's eye to provide a view of the portion of the physical environment in front of the user, the eyepiece.
(A) At least one waveguide and
(B) At least one internally coupled optical element, wherein the at least one internally coupled optical element is configured to internally couple light from the spatial light modulator array into the at least one waveguide. With at least one internally coupled optical element,
(C) At least one externally coupled optical element, wherein the at least one externally coupled optical element couples the light induced in the waveguide out of the waveguide and transfers the light to the user. An eyepiece and an eyepiece with at least one externally coupled optical element configured to point to the eye.
An optical system having a refractive force, the optical system is arranged so as to receive the light output from the light source, and the optical system is such that the light received from the light source passes through the optical system. It comprises an optical system arranged with respect to the spatial optical modulator array so as to illuminate the spatial optical modulator array.
The head-mounted display system directs the light illuminating the spatial light modulator array back through the optical system and through the at least one internally coupled optical element to the at least one waveguide. At least a portion of the light coupled therein is configured to be ejected from the at least one waveguide by the at least one externally coupled optical element and directed to the user's eye.
The spatial light modulator array is head mounted, configured to tilt more light from the at least one light source to direct different ones of the at least one internally coupled optical element at different times. Type display system.
前記少なくとも1つの導波管は、第1および第2の導波管を備え、前記第1および第2の導波管は、それと関連付けられた個別の第1および第2の内部結合光学要素を有する、請求項1に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The at least one waveguide comprises a first and second waveguide, the first and second waveguides having separate first and second internally coupled optical elements associated thereto. The head-mounted display system according to claim 1. 前記空間光変調器アレイは、前記光のより多くのものが、前記第2の内部結合光学要素によって前記第2の導波管の中に結合されるよりも、前記第1の内部結合光学要素によって前記第1の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第1の角度で傾斜されると、前記少なくとも1つの光源からのより多くの光を前記第1の内部結合光学要素に指向するように傾斜するように構成される、請求項2に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The spatial light modulator array is the first internally coupled optical element rather than more of the light coupled into the second waveguide by the second internally coupled optical element. When the spatial light modulator array is tilted at a first angle such that it is coupled into the first waveguide by, more light from the at least one light source is emitted from the first. The head-mounted display system according to claim 2, wherein the head-mounted display system is configured to be tilted toward an internally coupled optical element. 前記空間光変調器アレイは、前記光のより多くのものが、前記第1の内部結合光学要素によって前記第1の導波管の中に結合されるよりも、前記第2の内部結合光学要素によって前記第2の導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第2の角度で傾斜されると、前記第2の内部結合光学要素の中に前記少なくとも1つの光源からのより多くの光を指向するように傾斜するように構成される、請求項3に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The spatial light modulator array is the second internally coupled optical element rather than more of the light coupled into the first waveguide by the first internally coupled optical element. When the spatial light modulator array is tilted at a second angle such that it is coupled into the second waveguide by, at least one light source in the second internally coupled optical element. The head-mounted display system according to claim 3, wherein the head-mounted display system is configured to be tilted to direct more light from. 前記第1および第2の導波管は、前記ユーザの眼から異なる距離から投影されるかのように、異なる量の発散、収束、またはコリメーションのうちの少なくとも1つを有する波面を伴う光を出力するように構成される、請求項24のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The first and second waveguides emit light with a wavefront having at least one of different amounts of divergence, convergence, or collimation, as if projected from different distances from the user's eye. The head-mounted display system according to any one of claims 2 to 4, which is configured to output. 前記第1および第2の導波管は、前記第1の導波管から外部結合される光が、コリメートされ、前記第2の導波管から出力された光が、発散するように構成される、請求項5に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The first and second waveguides are configured such that the light externally coupled from the first waveguide is collimated and the light output from the second waveguide is diverged. The head-mounted display system according to claim 5. 前記第1および第2の導波管は、前記第1の導波管から外部結合される光が、第1の量だけ発散し、前記第2の導波管から外部結合される光が、第2の量だけ発散するように構成され、前記第2の量は、前記第1の量と異なる、請求項5に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 In the first and second waveguides, the light externally coupled from the first waveguide diverges by the first amount, and the light externally coupled from the second waveguide diverges. The head-mounted display system according to claim 5, wherein only a second amount is configured to diverge, wherein the second amount is different from the first amount. 前記第1および第2の導波管は、ユーザに提示される画像コンテンツのために全体的により大きい視野を提供するように、光を異なる視野角の中に出力するように構成される、請求項24のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The first and second waveguides are configured to output light into different viewing angles so as to provide an overall larger field of view for the image content presented to the user. The head-mounted display system according to any one of Items 2 to 4. 前記第1および第2の導波管は、対応する第1および第2の外部結合光学要素を有し、前記対応する第1および第2の外部結合光学要素は、前記ユーザが画像を視認するために、増加されたアイボックスを提供するように相互に対して側方にオフセットされる、請求項24のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The first and second waveguides have corresponding first and second externally coupled optical elements, and the corresponding first and second externally coupled optical elements allow the user to view the image. The head-mounted display system according to any one of claims 2 to 4, wherein the head-mounted display system is offset laterally to each other to provide an increased eyebox. 回転段をさらに備え、前記回転段は、その上に前記空間光変調器アレイが配置され、前記回転段は、信号を受信し、前記受信された信号に応答して、前記回転段を傾斜させるように構成される、少なくとも1つのアクチュエータを有する、請求項1~9のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 A rotary stage is further provided, the spatial light modulator array is arranged on the rotary stage, and the rotary stage receives a signal and tilts the rotary stage in response to the received signal. The head-mounted display system according to any one of claims 1 to 9 , wherein the head-mounted display system has at least one actuator configured as described above. 前記空間光変調器アレイは、空間変調器アレイを備え、前記空間変調器アレイは、2つの状態、すなわち、第1の状態と第2の状態との間で切り替わるように構成され、前記空間光変調器アレイの配向は、それぞれ、前記第1および第2の状態において、第1および第2の角度で配置される、請求項1~10のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The spatial light modulator array comprises a spatial modulator array, the spatial modulator array being configured to switch between two states, i.e., a first state and a second state, said spatial light. The head-mounted display system according to any one of claims 1 to 10 , wherein the orientation of the modulator array is arranged at the first and second angles in the first and second states, respectively. 前記少なくとも1つの光源は、少なくとも1つの光エミッタと、前記少なくとも1つの光エミッタに対して配置され、そこから出力される光を収集する少なくとも1つの結合光学系とを備える、請求項1~11のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 Claims 1-11 , wherein the at least one light source comprises at least one light emitter and at least one coupled optical system that is arranged with respect to the at least one light emitter and collects light output from the light emitter. Head-mounted display system described in any of. 前記結合光学系は、複合放物面集光器(CPC)を備える、請求項12に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The head-mounted display system according to claim 12 , wherein the coupled optical system includes a composite parabolic concentrator (CPC). 前記少なくとも1つの導波管は、第1および第2の導波管のグループを備え、前記第1および第2の導波管のグループは、それと関連付けられた内部結合光学要素の個別の第1および第2のグループを有する、請求項1~13のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The at least one waveguide comprises a group of first and second waveguides, the first and second groups of waveguides being a separate first group of internally coupled optical elements associated thereto. The head-mounted display system according to any one of claims 1 to 13 , further comprising a second group. 前記空間光変調器アレイは、前記光源からの光のより多くのものが、前記第2の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループにおける導波管のうちの1つの中に結合されるよりも、前記第1の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素のうちの1つによって、前記第1の導波管のグループからの導波管のうちの1つの中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第1の角度で傾斜されると、前記少なくとも1つの光源からの光源からのより多くの光を前記第1の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素のうちの少なくとも1つに指向するように傾斜するように構成される、請求項14に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The spatial optical modulator array is such that more of the light from the light source is in the waveguide in the second waveguide group due to the internally coupled optical elements in the second internally coupled optical element group. Of the waveguides from the first group of waveguides, by one of the internally coupled optics of the first group of internally coupled optics, rather than coupled into one of them. When the spatial optical modulator array is tilted at a first angle so that it is coupled into one of the first internally coupled optics, more light from the light source from the at least one light source. 14. The head-mounted display system of claim 14 , configured to tilt towards at least one of a group of internally coupled optics. 前記空間光変調器アレイは、前記光源からの光のより多くのものが、前記第1の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素によって前記第1の導波管のグループからの導波管の中に結合されるよりも、前記第2の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素によって前記第2の導波管のグループからの導波管の中に結合されるように、前記空間光変調器アレイが第2の角度で傾斜されると、前記光源からのより多くの光を前記第2の内部結合光学要素のグループの内部結合光学要素に指向するように傾斜するように構成される、請求項15に記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 In the spatial optical modulator array, more of the light from the light source is a waveguide from the group of the first waveguides by the internally coupled optical elements of the group of the first internally coupled optics. The space is such that it is coupled into a waveguide from the group of the second waveguide by an internally coupled optical element of the group of the second internally coupled optical elements rather than being coupled into the space. When the optical modulator array is tilted at a second angle, it is configured to tilt more light from said light source so that it is directed toward the internally coupled optics of the group of said second internally coupled optics. The head-mounted display system according to claim 15 . 前記第1の内部結合光学要素のグループは、前記第2の内部結合光学要素のグループに対して側方にオフセットされる、請求項14~16のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The head-mounted display system according to any one of claims 14 to 16 , wherein the group of the first internally coupled optical elements is offset laterally with respect to the group of the second internally coupled optical elements. 前記第1および第2の導波管のグループは、前記ユーザの眼から異なる距離から投影されるかのように、異なる量の発散、収束、およびコリメーションのうちの少なくとも1つを有する波面を伴う光を出力するように構成される、請求項14~17のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The group of first and second waveguides involves a wavefront with at least one of different amounts of divergence, convergence, and collimation, as if projected from different distances from the user's eye. The head-mounted display system according to any one of claims 14 to 17 , which is configured to output light. 前記第1および第2の導波管のグループは、前記ユーザに提示される画像コンテンツのために全体的により大きい視野を提供するように、光を異なる視野角の中に出力するように構成される、請求項14~17のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。 The group of first and second waveguides is configured to output light into different viewing angles so as to provide an overall larger field of view for the image content presented to the user. The head-mounted display system according to any one of claims 14 to 17 . 前記第1および第2の導波管のグループは、画像コンテンツを視認するために、前記ユーザに増加されたアイボックスを提供するように、相互に対して側方にオフセットされる個別の外部結合光学要素を有する、請求項14~17のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイシステム。
The first and second groups of waveguides are separate outer couplings that are laterally offset from each other to provide the user with an increased eyebox for viewing image content. The head-mounted display system according to any one of claims 14 to 17 , which has an optical element.
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