JP2022523076A - 直列内部結合光学要素 - Google Patents

Abstract

ディスプレイシステムは、複数の導波管を有する、導波管アセンブリを含み、各導波管は、光を関連付けられる導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合光学要素と関連付けられる。プロジェクタは、１つ以上の空間的に分離された瞳から光を出力し、瞳のうちの少なくとも１つは、２つの異なる波長の範囲の光を出力する。２つ以上の導波管のための内部結合光学要素は、内部結合光学要素が２つの異なる波長の範囲の光の経路内にあるように、相互と直列である、例えば、垂直に整合される。第１の導波管の内部結合光学要素が、１つの波長の範囲の光を導波管の中に選択的に内部結合する一方、第２の導波管の内部結合光学要素は、別の波長の範囲の光を選択的に内部結合する。吸収性色フィルタが、内部結合光学要素への望ましくない光の波長の伝搬を限定するように、その内部結合光学要素の前方に提供される。

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、「ＩＮＬＩＮＥ ＩＮ－ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＯＰＴＩＣＡＬ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」と題された、米国仮出願第６２／８００，３１６号からの優先権を主張する。

本開示は、拡張現実結像および可視化システムを含む、光学システムに関する。

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、拡張現実場面１０が、描写されている。ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、コンクリートプラットフォーム３０を特徴とする、実世界公園状設定２０が見える。ユーザはまた、実世界プラットフォーム３０上に立っているロボット像４０、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の中で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。

本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲまたはＶＲ技術に関連する種々の課題に対処する。

頭部搭載型ディスプレイシステムは、光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツをユーザの視野内に表示するように構成されてもよい。頭部搭載型ディスプレイシステムは、ユーザの頭部上に支持されるように構成される、フレームを含んでもよい。頭部搭載型ディスプレイシステムはまた、フレーム上に配置される、接眼レンズを含んでもよい。接眼レンズの少なくとも一部は、透明である、および／または透明部分が、ユーザの正面の環境からの光をユーザの眼に透過させ、ユーザの正面のその環境のビューを提供するように、ユーザが頭部搭載型ディスプレイを装着すると、ユーザの眼の正面の場所に配置されてもよい。接眼レンズは、光をユーザの眼の中に指向し、拡張現実画像コンテンツを形成するように配置される、１つ以上の導波管を含んでもよい。

頭部搭載型ディスプレイシステムの種々の実施形態は、複数の波長の範囲（例えば、２つまたは３つの波長の範囲）を有する光（例えば、画像光）を出力する瞳を有する、プロジェクタを備える。各波長の範囲は、１つ以上の波長を含み得る。いくつかの実施形態では、頭部搭載型ディスプレイシステムは、相互にわたってスタックされ、プロジェクタの瞳から出力される、複数の波長の範囲を有する光を受け取るように構成される、複数の導波管を備える、導波管アセンブリを備える。複数の導波管の中の各導波管は、プロジェクタの瞳から出力される光からの複数の波長の範囲のうちの１つの光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素を備えてもよい。頭部搭載型ディスプレイシステムの種々の実施形態は、２つの分離された瞳を有する、プロジェクタを備えてもよく、分離された瞳のうちの１つは、第１の波長範囲および第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲を有する、光を出力するように構成され、分離された瞳のうちのもう１つは、第１の波長範囲および第２の波長範囲と異なる第３の波長範囲の光を出力するように構成される。いくつかのそのような実施形態では、頭部搭載型ディスプレイシステムは、相互にわたってスタックされ、プロジェクタの２つの分離された瞳から出力される、第１の波長範囲、第２の波長範囲、および第３の波長範囲の光を受け取るように構成される、少なくとも３つの導波管を備える、導波管アセンブリを備える。導波管アセンブリ内の少なくとも３つの導波管はそれぞれ、第１の波長範囲の光を内部結合するように構成される、第１の内部結合光学要素と、第２の波長範囲の光を内部結合するように構成される、第２の内部結合光学要素と、第３の波長範囲の光を内部結合するように構成される、第３の内部結合光学要素とを備える。第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素は、分離された瞳のうちの１つから出力される、第１および第２の波長範囲の光を内部結合するように構成される。第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素が、少なくとも部分的に空間的に重複してもよい一方、第３の波長の光を内部結合するように構成される、第３の内部結合光学要素は、第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素から空間的に分離されてもよい。

いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムが、提供される。ディスプレイシステムは、フルカラー画像を形成するための画像光を出力するための投影システムを備える。ディスプレイシステムはまた、導波管のスタックも備える。導波管のスタックは、画像光を受け取るように、かつ第１の原色の画像光を内部結合するように構成される、第１の内部結合光学要素を有する、第１の導波管を備える。導波管のスタックはまた、第１の導波管の下層にあり、画像光を受け取るように、かつ第２の原色の画像光を内部結合するように構成される、第２の内部結合光学要素を有する、第２の導波管も備える。第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第１および第２の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される。

いくつかの実施形態では、第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第１および第２の内部結合光学要素の最短幅の１０～２５％側方に変位される。いくつかの実施形態では、投影システムは、画像光を出力するための単一の射出瞳を有する。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはさらに、画像光の光路内に色フィルタを備え、色フィルタは、第１の内部結合光学要素と第２の内部結合光学要素との間に配置される。色フィルタは、第１の内部結合光学要素に対して第２の内部結合光学要素と同一の量だけ側方に変位されてもよい。いくつかの実施形態では、色フィルタは、吸収性色フィルタである。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムはさらに、第２の導波管の下層にあり、画像光を受け取るように、かつ第３の原色の画像光を内部結合するように構成される、第３の内部結合光学要素を有する、第３の導波管を備えてもよい。いくつかの実施形態では、第３の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、第２の内部結合光学要素に対して第２および第３の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の内部結合光学要素は、第１の深度平面上に画像を形成するための導波管の第１のセットを構成し、ディスプレイシステムはさらに、第２の深度平面上に画像を形成するための導波管の第２のセットを備え、導波管の第１および第２のセットは、相互からの異なる量の波面発散を伴って光を出力する。いくつかの実施形態では、導波管の第２のセットは、それぞれが個別の第４、第５、および第６の内部結合光学要素を有する、第４、第５、および第６の導波管を備える。いくつかの実施形態では、第４の内部結合光学要素および第５の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第４および第５の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される。いくつかの実施形態では、第５の内部結合光学要素および第６の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第５および第６の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される。

本明細書に開示されるシステム、方法、およびデバイスはそれぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいずれのものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない。種々の例示的システムおよび方法が、下記に提供される。

（実施例１）
ディスプレイシステムであって、
第１の波長の範囲の光に対して透過性であり、第１の波長の範囲と異なる波長の光に対して吸収性である、第１の吸収性光学フィルタと、
第１の吸収性光学フィルタを通して透過される光を受け取るように構成される、第１の内部結合光学要素と、
第１の主要表面および第２の主要表面を有する、第１の導波管と、
を備え、第１の内部結合光学要素は、第１の波長の範囲の光を第１の導波管の中に内部結合するように構成される、
導波管のスタックを備える、
ディスプレイシステム。

（実施例２）
第１の内部結合光学要素は、第１の導波管の第１の主要表面または第１の導波管の第２の主要表面上にある、実施例１に記載のディスプレイシステム。

（実施例３）
第１の導波管の第１または第２の主要表面の一方または両方の上に第２の吸収性光学フィルタをさらに備え、
上下図において見られたとき、第１の吸収性光学フィルタは、第２の吸収性光学フィルタから側方に変位される、
実施例１－２のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例４）
第１の吸収性光学フィルタは、染料を含む、実施例１－３のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例５）
第１の内部結合光学要素は、第１の波長の範囲と異なる波長の範囲を有する光を透過させるように構成される、実施例１－４のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例６）
導波管のスタックはさらに、
第１の主要表面および第２の主要表面を有する、第２の導波管と、
第１の吸収性光学フィルタおよび第１の内部結合光学要素を通して透過され、第１の波長の範囲と異なる第２の波長の範囲を有する光を、第２の導波管の中に内部結合するように構成される、第２の内部結合光学要素と、
を備える、実施例１－５のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例７）
第２の内部結合光学要素は、第２の導波管の第１の主要表面または第２の導波管の第２の主要表面上にある、実施例６に記載のディスプレイシステム。

（実施例８）
第１の内部結合光学要素の少なくとも一部および第２の内部結合光学要素の少なくとも一部は、上下図において見られたとき、相互と側方に重複する、実施例６－７のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例９）
第２の導波管は、第１の導波管の前方にあり、
第２の導波管の主要表面上にあり、第２の内部結合光学要素から側方に変位される、第３の吸収性光学フィルタであって、第２の波長の範囲と異なる波長を有する、内部結合された光を吸収するように構成される、第３の吸収性光学フィルタをさらに備える、
実施例７－８のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例１０）
第３の吸収性光学フィルタは、染料を含む、実施例９に記載のディスプレイシステム。

（実施例１１）
第１の導波管の後方の第３の導波管であって、第１の主要表面および第２の主要表面を有する、第３の導波管と、
第３の波長範囲を有する、光の入射ビームからの光を第３の導波管の中に内部結合するように構成される、第３の内部結合光学要素と、
をさらに備える、実施例６－１０のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例１２）
第３の内部結合光学要素は、第３の導波管の第１の主要表面または第３の導波管の第２の主要表面のうちの１つの上にある、実施例１１に記載のディスプレイシステム。

（実施例１３）
第３の内部結合光学要素の少なくとも一部は、第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素と側方に重複する、実施例１１－１２のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例１４）
第３の内部結合光学要素の前方で、第２の導波管と第３の導波管との間に第４の吸収性光学フィルタをさらに備える、実施例１１－１３のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例１５）
第３の光学フィルタは、染料を含む、実施例１４に記載のディスプレイシステム。

（実施例１６）
ディスプレイシステムであって、
第１の主要表面および第２の主要表面を有する、第１の導波管と、
光の第１の入射ビームを受け取るように構成される、第１の内部結合光学要素と、
を備え、第１の内部結合光学要素は、第１の波長範囲を有する、光の入射ビームからの光を第１の導波管の中に内部結合するように構成される、
第１の導波管アセンブリと、
第１の主要表面および第２の主要表面を有する、第２の導波管と、
光の第２の入射ビームを受け取るように構成される、第２の内部結合光学要素と、
を備え、第２の内部結合光学要素は、第２の波長範囲を有する、光の第２の入射ビームからの光を第２の導波管の中に内部結合するように構成され、
第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素は、第１および第２の導波管の主要表面に向いて、上下図において見られたとき、相互から側方に変位される、
第２の導波管アセンブリと、
を備える、導波管アセンブリのスタックを備える、
ディスプレイシステム。

（実施例１７）
導波管アセンブリのスタックは、
第１の主要表面および第２の主要表面を有する、第３の導波管と、
光の第１の入射ビームを受け取るように構成される、第３の内部結合光学要素であって、第３の内部結合光学要素は、第１の波長範囲および第２の波長範囲と異なる第３の波長範囲を有する、光の入射ビームからの光を第３の導波管の中に内部結合するように構成される、第３の内部結合光学要素と、
第１の導波管と第３の導波管との間の光学フィルタであって、第１の波長を有する、光の入射ビームからの光を吸収し、第３の波長範囲を有する、光の入射ビームからの光を透過させるように構成される、光学フィルタと、
を備える、第３の導波管アセンブリを備える、
実施例１６に記載のディスプレイシステム。

（実施例１８）
第１の内部結合光学要素の少なくとも一部は、上下図において見られたとき、第３の入射光学要素の一部と重複する、実施例１７に記載のディスプレイシステム。

（実施例１９）
第１の導波管の第１または第２の主要表面のうちの１つの上に第２の光学フィルタをさらに備え、第２の光学フィルタは、上下図において見られたとき、第１の内部結合光学要素から側方に変位され、第２の光学フィルタは、第１の波長範囲と異なる波長範囲を有する、第１の導波管内の内部結合された光を吸収するように構成される、実施例１７－１８のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例２０）
第２の導波管の第１または第２の主要表面のうちの１つの上に第３の光学フィルタをさらに備え、第３の光学フィルタは、第２の内部結合光学要素から側方に変位され、第３の光学フィルタは、第２の波長範囲と異なる波長範囲を有する、第２の導波管内の内部結合された光を吸収するように構成される、実施例１７－１９のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例２１）
第３の導波管の第１または第２の主要表面のうちの１つの上に第４の光学フィルタをさらに備え、第４の光学フィルタは、第２の導波管と第３の導波管との間にあり、第４の光学フィルタは、
第１の波長範囲および第２の波長範囲を有する、光を吸収し、
第３の波長範囲を有する、光を透過させる、
ように構成される、実施例１７－２０のいずれかに記載のディスプレイシステム。

（実施例２２）
ディスプレイシステムであって、
フルカラー画像を形成するための画像光を出力するための投影システムと、
画像光を受け取るように、かつ第１の原色の画像光を内部結合するように構成される、第１の内部結合光学要素を有する、第１の導波管と、
第１の導波管の下層にあり、画像光を受け取るように、かつ第２の原色の画像光を内部結合するように構成される、第２の内部結合光学要素を有する、第２の導波管と、
を備え、第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第１および第２の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、
導波管のスタックと、
を備える、ディスプレイシステム。

（実施例２３）
第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第１および第２の内部結合光学要素の最短幅の１０～２５％側方に変位される、実施例２２に記載のディスプレイシステム。

（実施例２４）
投影システムは、画像光を出力するための単一の射出瞳を有する、実施例２２に記載のディスプレイシステム。

（実施例２５）
画像光の光路内に色フィルタをさらに備え、色フィルタは、第１の内部結合光学要素と第２の内部結合光学要素との間に配置される、実施例２２に記載のディスプレイシステム。

（実施例２６）
色フィルタは、第１の内部結合光学要素に対して第２の内部結合光学要素と同一の量だけ側方に変位される、実施例２５に記載のディスプレイシステム。

（実施例２７）
色フィルタは、吸収性色フィルタである、実施例２５に記載のディスプレイシステム。

（実施例２８）
第２の導波管の下層にあり、画像光を受け取るように、かつ第３の原色の画像光を内部結合するように構成される、第３の内部結合光学要素を有する、第３の導波管をさらに備える、実施例２２に記載のディスプレイシステム。

（実施例２９）
第３の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、第２の内部結合光学要素に対して第２および第３の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、実施例２８に記載のディスプレイシステム。

（実施例３０）
第１、第２、および第３の内部結合光学要素は、第１の深度平面上に画像を形成するための導波管の第１のセットを構成し、
第２の深度平面上に画像を形成するための導波管の第２のセットをさらに備え、導波管の第１および第２のセットは、相互からの異なる量の波面発散を伴って光を出力する、
実施例２８に記載のディスプレイシステム。

（実施例３１）
導波管の第２のセットは、それぞれが個別の第４、第５、および第６の内部結合光学要素を有する、第４、第５、および第６の導波管を備える、実施例３０に記載のディスプレイシステム。

（実施例３２）
第４の内部結合光学要素および第５の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第４および第５の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、実施例３１に記載のディスプレイシステム。

（実施例３３）
第５の内部結合光学要素および第６の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して第５および第６の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、実施例３２に記載のディスプレイシステム。

図１は、いくつかの実施形態による、ＡＲデバイスを通した拡張現実（ＡＲ）のユーザのビューを図示する。

図２は、いくつかの実施形態による、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を図示する。

図３は、いくつかの実施形態による、ユーザのための３次元画像をシミュレートするためのディスプレイシステムを図示する。

図４は、いくつかの実施形態による、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。

図５Ａ－５Ｃは、いくつかの実施形態による、曲率半径と焦点半径との間の関係を図示する。

図６は、いくつかの実施形態による、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。

図７は、いくつかの実施形態による、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。

図８は、いくつかの実施形態による、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９Ａは、いくつかの実施形態による、それぞれ、内部結合光学要素を含む、スタックされた導波管のセットの実施例の断面側面図を図示する。

図９Ｂは、いくつかの実施形態による、図９Ａのスタックされた導波管のセットの実施例の斜視図を図示する。

図９Ｃは、いくつかの実施形態による、図９Ａおよび９Ｂのスタックされた導波管の実施例のセットの上下平面図を図示する。

図１０は、相互にわたってスタックされる複数の導波管と、２つの空間的に分離された瞳から画像光を出力するプロジェクタから出力される光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素とを備える、分割瞳導波管アセンブリの実施例の斜視図を図式的に図示する。

図１０Ａは、平面１０Ａ－１０Ａに沿って図１０に図示される導波管アセンブリの側面図を図示する。

図１１は、相互にわたってスタックされる複数の導波管と、単一瞳を有するプロジェクタから出力される光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素とを備える、導波管アセンブリの実施例の斜視図を図式的に図示する。

図１１Ａは、平面１１Ａ－１１Ａに沿って図１１に図示される導波管アセンブリの側面図を図示する。

図１２は、相互にわたってスタックされる複数の導波管と、２つの空間的に分離された瞳を有するプロジェクタから出力される光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素と、複数の色／波長フィルタとを備える、分割瞳導波管アセンブリの実施例の斜視図を図式的に図示する。

図１２Ａは、図１２に図示される実施例の側面図を図式的に図示する。

図１３は、相互にわたってスタックされる複数の導波管と、単一瞳を有するプロジェクタからの光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素と、複数の色／波長フィルタとを備える、単一瞳導波管アセンブリの実施例の斜視図を図式的に図示する。

図１３Ａは、図１３に図示される実施例の側面図を図示する。

図１４Ａおよび１４Ｂは、相互にわたってスタックされる複数の導波管と、２つの異なる波長の光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素であって、色選択性を改良するように相互に対して変位される、内部結合光学要素とを備える、導波管アセンブリの実施例の側面図を図式的に図示する。

図１５Ａは、相互にわたってスタックされる複数の導波管と、２つの異なる波長の光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素であって、色選択性を改良するように相互に対して変位される、内部結合光学要素とを備える、導波管アセンブリの実施例の側面図を図式的に図示する。

図１５Ｂは、図１２Ａのものに類似し、側方に変位された内部結合光学要素を伴う、導波管アセンブリの実施例の側面図を図式的に図示する。

図１６は、正および負の入射角に関する内部結合光学要素の内部結合効率の変動を図式的に図示する。

図１７は、二重深度平面ディスプレイシステムのためのスタックされた導波管アセンブリの実施例の側面図を図式的に図示する。

図面は、例示的実施形態を図示するために提供され、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。

ＶＲおよびＡＲ体験は、複数の深度平面に対応する画像が視認者に提供される、ディスプレイを有する、ディスプレイシステムによって、提供され得る。画像は、深度平面毎に異なり得（例えば、場面またはオブジェクトの若干異なる提示を提供し）、視認者の眼によって別個に合焦され、それによって、眼の遠近調節に基づいて深度キューをユーザに提供することに役立ち得る。眼の遠近調節は、場面内の異なる深度平面上に位置する異なるコンテンツを合焦させ得ることを理解されたい。本明細書に議論されるように、そのような深度キューは、視認者による深度の信頼できる知覚を提供することを補助する。

いくつかの構成では、フルカラー画像が、特定の原色をそれぞれ有する、成分画像をオーバーレイすることによって、種々の深度平面に関して形成され得る。例えば、赤色、緑色、および青色画像がそれぞれ、各フルカラー画像を形成するように出力されてもよい。結果として、各深度平面は、それと関連付けられる複数の原色画像を有してもよい。本明細書に開示されるように、原色画像は、画像情報を含有する光を内部結合し、導波管を横断して内部結合された光を分散させ、次いで、視認者に向かって光を外部結合する、導波管を使用して、出力されてもよい。光は、回折要素等の内部結合光学要素を使用して、導波管の中に内部結合され、次いで、回折要素でもあり得る、外部結合光学要素を使用して、導波管から外に外部結合されてもよい。

異なる深度平面に関する画像は、複数の空間的に分離された瞳から光を出力するプロジェクタによって発生されてもよい。例えば、プロジェクタは、複数の空間的に分離された瞳から異なる深度平面に関する複数の原色画像を出力するように構成されてもよい。３つの原色画像を使用して各フルカラー画像を形成する、２つの異なる深度平面においてカラー画像をユーザに提示するように構成される、ディスプレイシステムを考慮されたい。ディスプレイシステムのいくつかのそのような実施形態は、第１の深度平面に関して相互に対してスタックされる、３つの導波管の第１のセットと、第２の深度平面に関して相互に対してスタックされる、３つの導波管の第２のセットとを備えてもよい。導波管の第１および第２のセットは、相互に対してスタックされてもよい。３つの導波管の第１および第２のセットの中の各導波管は、１つの色（例えば、青色、緑色、または赤色）において画像を視認者に出力するように構成されてもよい。ディスプレイシステムのそのような実施形態は、プロジェクタは、６つの空間的に分離された瞳を有するように構成されてもよい。３つの空間的に分離された瞳の第１のセットは、第１の深度平面に関して赤色、緑色、および青色画像を出力するように構成されてもよく、３つの空間的に分離された瞳の第２のセットは、第２の深度平面に関して赤色、緑色、および青色画像を出力するように構成されてもよい。

いずれの特定の理論に依拠するわけではないが、プロジェクタから出力される瞳が少ないほど、プロジェクタは、典型的には、より小型であり得る。故に、プロジェクタによって出力される、空間的に分離された瞳の数を削減することは、有利なこととして、プロジェクタのサイズを縮小し得、ひいては、ディスプレイシステムの全体的サイズを縮小し得る。故に、プロジェクタ、したがって、全体的ディスプレイシステムの占有面積を縮小するために、６つ未満の空間的に分離された瞳において光を出力するように、上記に議論されるディスプレイシステムの実施例におけるプロジェクタを構成することが有利であり得る。

例えば、プロジェクタは、第１の瞳孔から、第１の深度平面に関して第１の波長（例えば、赤色波長）および第１の波長と異なる第２の波長（例えば、青色波長）の光を出力し、第１の瞳孔から空間的に分離される第２の瞳孔から、第１の深度平面に関して第３の波長（例えば、緑色波長）の光を出力するように構成されてもよい。したがって、第１の深度平面に関して第１の波長、第２の波長、および第３の波長の光を出力する、３つの空間的に分離された瞳を有する代わりに、２つの空間的に分離された瞳が、第１の深度平面に関して３つの異なる波長の光を出力するために使用される。本明細書では、説明を簡潔かつ容易にするために、単一の波長（例えば、赤色、緑色、または青色）が参照され、単一の波長の言及は、単一の波長を包含する波長の範囲を含むと理解されるべきであることを理解されたい。

本実施例では、第１の深度平面において画像を出力するように構成される導波管の第１のセットの中で、第１の内部結合光学要素は、第１の波長の光を内部結合するように構成され、第２の内部結合光学要素は、第２の波長の光を内部結合するように構成される。内部結合光学要素は、第１の内部結合光学要素の少なくとも一部が、第１の瞳孔から出力される第１の波長および第２の波長における光を受け取るように、上下図において見られたとき、第２の内部結合光学要素と部分的に空間的に重複するように、相互と垂直に整合されてもよく、換言すると、内部結合光学要素は、内部結合光学要が同一のプロジェクタ瞳から出力される光の経路内にあるという意味で、直列であり得る。第３の内部結合光学要素は、第１の瞳から空間的に分離される第２の瞳孔から、第３の波長の光を受け取るように配置される。したがって、第３の内部結合光学要素は、第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素と垂直に整合される必要はないが、代わりに、第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素から空間的に分離されてもよい。故に、第３の内部結合光学要素は、第１の内部結合光学要素および第２の内部結合光学要素と（部分的に、または完全にのいずれかで）空間的に重複する必要はない。

別の実施例として、プロジェクタは、単一瞳から、第１の深度平面に関して第１の波長（例えば、赤色波長）、第１の波長と異なる第２の波長（例えば、青色波長）、および第３の波長（例えば、緑色波長）の光を出力するように構成されてもよい。したがって、第１の深度平面に関して第１の波長、第２の波長、および第３の波長の光を出力する、３つの空間的に分離された瞳を有する代わりに、単一瞳が、第１の深度平面に関して３つの異なる波長の光を出力するために使用される。

本実施例では、導波管の第１のセットの中で、第１の内部結合光学要素は、第１の波長の光を内部結合するように構成され、第２の内部結合光学要素は、第２の波長の光を内部結合するように構成され、第３の内部結合光学要素は、第３の波長の光を内部結合するように構成される。第１、第２、および第３の内部結合光学要素は、単一瞳から出力される第１の波長、第２の波長、および第３の波長における光を受け取るように、相互と空間的に重複するように、垂直に整合されてもよい。

種々の実施形態では、導波管の第１および／または第２のセットは、異なる波長の内部結合された光の間のクロストークを低減させる、および／または残影を低減させるための１つ以上の波長選択的フィルタ（色フィルタとも称される）を備えてもよい。好ましくは、色フィルタは、吸収性色フィルタ、例えば、光吸収材料の層である。いくつかの実施形態では、色フィルタは、垂直に整合された内部結合光学要素の対の間に設置されてもよい。内部結合光学要素は、特定の波長の光の一部が、別の波長の光を内部結合するように構成される下層内部結合光学要素に伝搬するように、その波長の入射光の全てを関連付けられる導波管の中に内部結合しない場合があることを理解されたい。第１の内部結合光学要素から第２の内部結合光学要素への望ましくない光の波長の伝搬を限定するために、望ましくない光の波長を吸収するように構成される色フィルタが、それらの内部結合光学要素の間に提供されてもよい。加えて、いくつかの実施形態では、色フィルタが、導波管を通して伝搬する、非意図的に内部結合された光を吸収するように、導波管の一方または両方の主要表面上に提供されてもよい。

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。

図２は、ウェアラブルディスプレイシステム６０の実施例を図示する。ディスプレイシステム６０は、ディスプレイ７０と、そのディスプレイ７０の機能をサポートするための種々の機械的および電子モジュールおよびシステムとを含む。ディスプレイ７０は、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、ディスプレイ７０をユーザ９０の眼の正面に位置付けるように構成される、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。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、示されていない別のスピーカも、随意に、ユーザの他方の外耳道に隣接して位置付けられ、ステレオ／成形可能音制御を提供してもよい）。ディスプレイシステムはまた、１つ以上のマイクロホン１１０または他のデバイスを含み、音を検出してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロホンは、ユーザが入力またはコマンド（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２を継続して参照すると、ディスプレイ７０は、有線導線または無線コネクティビティ等によって、通信リンク１３０によってローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合され、これは、フレーム８０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得る。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てもよい。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、データを含む。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が、相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０に対するリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンク等を介して、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２を継続して参照すると、いくつかの実施形態では、遠隔処理モジュール１５０は、データおよび／または画像情報を分析および処理するように構成される、１つ以上のプロセッサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、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。

ここで図３を参照すると、「３次元」または「３－Ｄ」としての画像の知覚は、視認者の各眼への画像の若干異なる提示を提供することによって達成され得る。図３は、ユーザのための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。眼２１０、２２０毎に１つずつ、２つの明確に異なる画像１９０、２００が、ユーザに出力される。画像１９０、２００は、視認者の視線と平行な光学軸またはｚ－軸に沿って距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０は、単一の遠近調節された状態をとることによって、画像上に合焦し得る。そのような３－Ｄディスプレイシステムは、ヒト視覚系に依拠し、画像１９０、２００を組み合わせ、組み合わせられた画像の深度および／または尺度の知覚を提供する。

しかしながら、ヒト視覚系は、より複雑であって、深度の現実的知覚を提供することは、より困難であることを理解されたい。例えば、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くの視認者は、そのようなシステムが不快であることを見出す、または深度の感覚を全く知覚しない場合がある。理論によって限定されるわけではないが、オブジェクトの視認者は、輻輳・開散運動および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。相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動の移動（すなわち、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、眼の水晶体および瞳孔の集束（または「遠近調節」）と密接に関連付けられる。通常条件下では、眼の水晶体の焦点を変化させる、または眼を遠近調節し、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焦点を変化させることは、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」および瞳孔拡張または収縮として知られる関係下で、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、水晶体形状および瞳孔サイズの遠近調節の一致する変化を誘起するであろう。本明細書に記載されるように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、３次元視点がヒト視覚系によって知覚されるように、各眼への若干異なる提示（したがって、若干異なる画像）を使用して、場面を表示する。しかしながら、そのようなシステムは、とりわけ、単に、場面の異なる提示を提供するが、眼が全画像情報を単一の遠近調節された状態において視認すると、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に対抗して機能するため、多くの視認者にとって不快である。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより優れた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。

図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。図４を参照すると、ｚ－軸上の眼２１０、２２０からの種々の距離におけるオブジェクトは、それらのオブジェクトが合焦するように、眼２１０、２２０によって遠近調節される。眼２１０、２２０は、特定の遠近調節された状態をとり、ｚ－軸に沿って異なる距離においてオブジェクトを合焦させる。その結果、特定の遠近調節された状態は、特定の深度平面におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部が、眼がその深度平面のための遠近調節された状態にあるときに合焦するように、関連付けられる焦点距離を有する、深度平面２４０のうちの特定のものと関連付けられると言え得る。いくつかの実施形態では、３次元画像が、眼２１０、２２０毎に画像の異なる提示を提供することによって、また、深度平面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによってシミュレートされてもよい。例証を明確にするために、別個であるものとして示されるが、眼２１０、２２０の視野は、例えば、ｚ－軸に沿った距離が増加するにつれて重複し得ることを理解されたい。加えて、例証を容易にするために平坦であるものとして示されるが、深度平面の輪郭は、深度平面内の全ての特徴が、特定の遠近調節された状態における眼と合焦するように、物理的空間内で湾曲され得ることを理解されたい。

オブジェクトと眼２１０または２２０との間の距離はまた、その眼によって視認されるようなそのオブジェクトからの光の発散の量を変化させ得る。図５Ａ－５Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼２１０との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図５Ａ－５Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散した状態になる。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。その結果、異なる深度平面では、光線の発散度もまた、異なり、発散度は、深度平面と視認者の眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図５Ａ－５Ｃおよび本明細書の他の図に図示されるが、眼２１０に関する議論は、視認者の両眼２１０および２２０に適用され得ることを理解されたい。

理論によって限定されるわけではないが、ヒトの眼は、典型的には、有限数の深度平面を解釈し、深度知覚を提供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。異なる提示は、視認者の眼によって別個に合焦され、それによって、異なる深度平面上に位置する場面のための異なる画像特徴を合焦させるために要求される眼の遠近調節に基づいて、および／または合焦からずれている異なる深度平面上の異なる画像特徴の観察に基づいて、ユーザに深度キューを提供することに役立ち得る。

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。ディスプレイシステム２５０は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を使用して、３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ２６０を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、図２のシステム６０であって、図６は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、導波管アセンブリ２６０は、図２のディスプレイ７０の一部であってもよい。ディスプレイシステム２５０は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされ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。

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５４０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５４０からの光は、ビームスプリッタ５５０を介して、光変調器５３０、例えば、空間光変調器に指向され、それによって修正されてもよい。光変調器５３０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光の知覚される強度を変化させるように構成されてもよい。空間光変調器の実施例は、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。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、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５４０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５４０、および光変調器５３０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ２６０のうちの１つ以上のものの動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ５６０は、ローカルデータ処理モジュール１４０の一部である。コントローラ５６０は、例えば、本明細書に開示される種々のスキームのいずれかに従って、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０への画像情報のタイミングおよび提供を調整する、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２）の一部であってもよい。

図６を継続して参照すると、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要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、様々な場所において導波管から出射する、いくつかの関連出射ビームに分割され、その結果、導波管内でバウンスする本特定のコリメートされたビームに関して、眼２１０に向かって非常に均一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２）に取り付けられてもよく、カメラアセンブリ６３０からの画像情報を処理し得る、処理モジュール１４０および／または１５０と電気通信してもよい。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ６３０が、眼毎に利用され、各眼を別個に監視してもよい。

ここで図７を参照すると、導波管によって出力された出射ビームの実施例が、示される。１つの導波管が図示されるが、導波管アセンブリ２６０（図６）内の他の導波管も同様に機能し得、導波管アセンブリ２６０は、複数の導波管を含むことを理解されたい。光６４０が、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって導波管２７０内を伝搬する。光６４０がＤＯＥ５７０上に衝突する点では、光の一部は、導波管から出射ビーム６５０として出射する。出射ビーム６５０は、略平行として図示されるが、本明細書に議論されるように、また、導波管２７０と関連付けられ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５４０（図６）は、視認者の視覚的知覚範囲外の１つ以上の波長、例えば、赤外線および／または紫外線波長の光を放出するように構成されてもよい。加えて、ディスプレイ２５０の導波管の内部結合、外部結合、および他の光再指向構造は、例えば、結像および／またはユーザ刺激用途のために、本光をユーザの眼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。導波管６７０は、導波管６８０の前方にあり、または導波管６８０よりも画像光源に近く、導波管６９０は、導波管６８０の後方にある、または導波管６８０よりも画像光源から遠い。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、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。光線７７０、７８０、７９０は、画像光、すなわち、画像情報でエンコードされる光を構成してもよい。例えば、光は、例えば、画像を形成するピクセルを形成するように、空間的に変調させされている、または異なる場所において異なる強度および／または異なる波長を別様に提供されている場合がある。

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。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、上下図において見られたとき、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、偏移または分割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。

ウェアラブルディスプレイシステム６０（図２）のいくつかの実施形態は、分割瞳導波管アセンブリを備える、ディスプレイ７０を含んでもよい。例えば、導波管アセンブリ２６０または６６０（図６および９Ａ－９Ｃ）の種々の実施形態は、分割瞳導波管アセンブリとして構成されてもよい。実施例として、分割瞳導波管アセンブリは、６つの導波管を備えてもよく、各導波管は、プロジェクタから出力される光を受け取り、具体的光学性質（例えば、特定の波長、波長の範囲、および／または特定の偏光状態）を有する光を導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合光学要素と関連付けられる。３つの導波管の第１のセットは、第１の深度平面において赤色画像、緑色画像、および青色画像を生成する、赤色、緑色、および青色光を受け取るように構成されてもよく、３つの導波管の第２のセットは、第２の深度平面において赤色画像、緑色画像、および青色画像を生成する、赤色、緑色、および青色光を受け取るように構成されてもよい。より多いまたは少ない原色が、可能性として考えられ、深度平面の数もまた、所望に応じて変動し得ることを理解されたい。

そのようなディスプレイシステムと関連付けられるプロジェクタは、分割瞳導波管アセンブリに向かって指向される、複数の空間的に分離された瞳から光を出力するように構成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、分割瞳導波管アセンブリを備える、ディスプレイと関連付けられるプロジェクタは、６つの空間的に分離された射出瞳（本明細書では単に瞳とも称され、射出瞳としての瞳の識別が文脈から明白である）を備えることができる。実施例として、３つの空間的に分離された瞳の第１のセットは、第１の深度平面に関して赤色、緑色、および青色画像を出力するように構成されてもよく、３つの空間的に分離された瞳の第２のセットは、第２の深度平面に関して赤色、緑色、および青色画像を出力するように構成されてもよい。６つの空間的に分離された瞳のそれぞれからの光は、導波管アセンブリの導波管のうちの対応するものの中に内部結合される。別の実施例として、いくつかの実施形態では、分割瞳導波管アセンブリを備える、ディスプレイと関連付けられるプロジェクタは、２つの空間的に分離された瞳を備えることができる。第１の空間的に分離された瞳は、第１の深度平面に関して赤色、緑色、および青色画像を出力するように構成され、第２の空間的に分離された瞳は、第２の深度平面に関して赤色、緑色、および青色画像を出力するように構成される。第１の空間的に分離された瞳からの光は、第１の深度平面と関連付けられる導波管（例えば、原色毎に１つずつ、３つの導波管）の第１のセットのうちの対応するものの中に内部結合され、第２の空間的に分離された瞳からの光は、第２の深度平面と関連付けられる導波管（例えば、原色毎に１つずつ、３つの導波管）の第２のセットのうちの対応するものの中に内部結合される。

いくつかの実施形態では、内部結合光学要素は、回折格子であってもよい。例えば、内部結合光学要素は、ブレーズド格子を備えることができる。種々の実施形態では、高屈折率誘電材料が、ブレーズド格子にわたって配置されることができる。分割瞳導波管アセンブリの構成導波管はそれぞれ、プロジェクタの複数の空間的に分離された瞳のうちの１つと空間的に整合される、内部結合格子（ＩＣＧ）を備えてもよい。例えば、第１の深度平面において赤色画像を生成するように構成される導波管は、第１の深度平面において赤色画像を出力するように構成される、プロジェクタの対応する瞳に対するように位置付けられる、内部結合格子（ＩＣＧ）を備えてもよい。別の実施例として、第２の深度平面において緑色画像を生成するように構成される導波管は、第２の深度平面において緑色画像を出力するように構成される、プロジェクタの対応する瞳に対するように位置付けられる、内部結合格子（ＩＣＧ）を備えてもよい。

故に、ディスプレイシステムの種々の実施形態は、複数の導波管を備えてもよく、各導波管は、プロジェクタの対応する瞳孔から出力される光を受け取り、導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合格子を備える。そのような実施形態において光がプロジェクタから出力される瞳の数は、複数の導波管の中の導波管の数に等しい、または深度平面の数に等しくあり得る。各導波管と関連付けられる内部結合光学要素は、その導波管の中への所望の色の光の高い内部結合効率を促進するように構成されてもよい。

上記に議論されるように、プロジェクタのサイズは、プロジェクタが出力する瞳の数に依存し得る。例えば、プロジェクタのサイズは、プロジェクタが光を出力する瞳の数が削減される場合、縮小され得る。いずれの特定の理論に依拠するわけではないが、ディスプレイシステムの全体的サイズもまた、プロジェクタが光を出力する瞳の数が削減される場合、縮小され得る。例えば、プロジェクタのサイズを縮小するために、プロジェクタは、第１の瞳から深度平面に関して２つの異なるカラー画像（例えば、青色画像および赤色画像）を出力するように構成されてもよい一方、深度平面に関する第３の異なるカラー画像（例えば、緑色画像）が、第１の瞳から空間的に分離される第２の瞳から出力されてもよい。好ましくは、共通瞳を共有する色が、異なる原色の間の内部結合光学要素の区別を支援するように、波長において（例えば、原色画像のセットにおいて）最大の差異を提供するように選定される。別の実施例として、プロジェクタのサイズを縮小するために、プロジェクタは、上記に議論されるように、単一瞳から深度平面に関して３つの異なるカラー画像（例えば、青色画像、赤色画像、および緑色画像）を出力するように構成されてもよい。

したがって、プロジェクタのサイズおよび／またはディスプレイシステムの全体的サイズを縮小するために、プロジェクタが光を出力する瞳の数は、複数の導波管の中の導波管の数よりも少なくあり得る。単一瞳から深度平面に関して異なるカラー画像（例えば、２つまたは３つのカラー画像）を出力するプロジェクタを備える、ディスプレイシステムの実施形態では、プロジェクタの単一瞳から出力される異なるカラー画像を受信する、導波管と関連付けられる内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、空間的に重複して見えるように整合される（例えば、垂直に整合される）。内部結合光学要素が、プロジェクタの単一瞳から異なるカラー画像（例えば、２つまたは３つのカラー画像）を受信し得るように垂直に整合される、導波管アーキテクチャが、本明細書に議論される。加えて、導波管の中への意図しないカラー画像の内部結合を低減させる、または防止するように構成される、方法およびシステムもまた、本願に説明される。

図１０は、相互にわたってスタックされる複数の導波管を備える、分割瞳導波管アセンブリの実施例の斜視図を図式的に図示する。複数の導波管の中の各導波管は、具体的光学性質（例えば、特定の波長、波長の範囲、および／または特定の偏光状態）を有する光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素と関連付けられる。図示される実施形態は、相互にわたってスタックされる３つの導波管６７０、６８０、および６９０を備える。各導波管は、プロジェクタから出力される、異なる波長を有する光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０）と関連付けられる。プロジェクタは、第１の瞳から複数の異なるカラー画像（例えば、青色および赤色画像）、第１の瞳から空間的に分離される第２の瞳から１つ以上の異なるカラー画像（例えば、緑色画像）を出力するように構成されてもよい。故に、図１０に図示される実施形態では、内部結合光学要素７００および７２０は、側方に（例えば、ｘ－ｚ平面内で）相互と空間的に重複し、プロジェクタの第１の瞳と一致するように、（例えば、ｙ－軸に沿って）相互と垂直に整合される一方、内部結合光学要素７１０は、内部結合光学要素７００および７２０から側方に（例えば、ｘ－ｚ平面内で）変位され、プロジェクタの第２の瞳と一致する。

図１０Ａは、平面１０Ａ－１０Ａに沿って図１０に図示される導波管アセンブリの側面図を図示する。上記に議論されるように、プロジェクタは、第１の瞳を通して第１および第２のカラー画像（例えば、赤色および青色画像）、第２の瞳を通して第３のカラー画像（例えば、緑色画像）を出力するように構成される。図１０Ａでは、光線１００５および１００７は、第１の瞳から出力される第１および第２のカラー画像を表し、光線１００９は、第２の瞳から出力される第３のカラー画像を表す。図１０Ａを参照すると、内部結合光学要素７００は、導波管６７０の主要表面における複数の全内部反射によって、導波管６７０を通して伝搬するように、第１のカラー画像（光線１００５によって表される）を導波管６７０の中に内部結合するように構成される。図１０Ａでは、光線１００５ｒは、第１のカラー画像に対応する、内部結合された光の伝搬を表す。内部結合光学要素７２０は、導波管６９０の主要表面における複数の全内部反射によって、導波管６９０を通して伝搬するように、第２のカラー画像（光線１００７によって表される）を導波管６９０の中に内部結合するように構成される。図１０Ａでは、光線１００７ｒは、第２のカラー画像に対応する、内部結合された光の伝搬を表す。上記に議論されるように、導波管６７０と関連付けられる内部結合光学要素７００および導波管６９０と関連付けられる内部結合光学要素７２０は、相互と（例えば、ｙ－軸に沿って）垂直に整合され、側方に（例えば、ｘ－ｚ平面内で）相互と空間的に重複する。

図１０Ａでは、内部結合光学要素７１０は、導波管６８０の主要表面における複数の全内部反射によって、導波管６８０を通して伝搬するように、第３のカラー画像（光線１００９によって表される）を導波管６８０の中に内部結合するように構成される。図１０Ａでは、光線１００９ｒは、第３のカラー画像に対応する、内部結合された光の伝搬を表す。内部結合光学要素７１０は、第１の瞳から空間的に分離される、プロジェクタの第２の瞳から出力される光を受け取るように配置される。故に、内部結合光学要素７１０は、上下図において見られたとき、内部結合光学要素７００および７２０から側方に離間される。

上記に議論されるように、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、関連付けられる導波管の中に内部結合されるように、具体的光学特性（例えば、特定の波長、波長の範囲、および／または特定の偏光状態）を有する入射光を再指向するように構成される。例えば、種々の実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、特定の色または波長を有する入射光の大部分が、関連付けられる導波管の中に内部結合されるように、特定の色（例えば、赤色、緑色、または青色）を有する光を選択的に屈折、反射、および／または回折するように構成される、屈折、反射、および／または回折特徴を備えてもよい。そのような実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０によって選択的に屈折、反射、および／または回折されるように構成されない色を有する、入射光の大部分は、関連付けられる導波管の中に内部結合されることなく、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０を通して通過する。種々の実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、波長選択的および／または偏光選択的格子を備えてもよい。偏光選択的格子を備える、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０の実施形態では、第１のカラー画像に対応する第１の瞳から出力される光は、第１の偏光状態（例えば、直線、円、または楕円偏光状態）を有してもよく、第１のカラー画像に対応する第１の瞳から出力される光は、第１の偏光状態と異なる第２の偏光状態（例えば、直線、円、または楕円偏光状態）を有してもよい。波長選択的格子を備える、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０の実施形態では、第１のカラー画像に対応する第１の瞳から出力される光および第２のカラー画像に対応する第１の瞳から出力される光は、同一の偏光状態を有してもよい。いずれの一般性も失うことなく、波長選択的格子を備える、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０の実施形態では、格子は、特定の波長を有する光への格子の結合効率が、特定の波長と異なる波長を有する光への格子の結合効率を上回るように、構成されてもよい。そのような実施形態では、特定の色と異なる波長を有する光への格子の結合効率が、低減され得るが、実践では、特定の色と異なる波長を有する少量の光が、関連付けられる導波管の中に内部結合されてもよい。異なる波長の光は、異なる色に対応し得、したがって、本明細書の異なる色の光の言及はまた、異なる波長の光の言及であると理解されるべきであることを理解されたい。

図１０Ａを参照すると、プロジェクタの第１の瞳から出力される第２のカラー画像を形成する光線１００７が、導波管６７０の中に内部結合されることなく、内部結合光学要素７００を通して通過するものとして描写される。図１０Ａは、プロジェクタの第１の瞳から出力される第１のカラー画像に対応する全ての入射光が導波管６７０の中に内部結合されることを描写するが、実践では、プロジェクタの第１の瞳から出力される第１のカラー画像に対応する入射光の一部は、内部結合光学要素７００を通して透過されてもよく、導波管６７０の中に内部結合されなくてもよい。同様に、図１０Ａは、プロジェクタの第１の瞳から出力される第２のカラー画像に対応する全ての入射光が、再指向されることなく内部結合光学要素７００を通して透過されることを描写するが、実践では、プロジェクタの第１の瞳から出力される第２のカラー画像に対応する入射光の一部は、内部結合光学要素７００によって導波管６７０の中に内部結合されてもよい。図１０Ａに描写される実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、プロジェクタからの入射光を受け取る、主要表面（例えば、上側主要表面）の反対にある導波管の主要表面（例えば、底部主要表面）にわたって配置される。故に、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、反射モードで動作するように構成される。しかしながら、他の実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、プロジェクタからの入射光を受け取る主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置され、透過モードで動作するように構成されてもよい。

図１０Ａに図示される実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、底部主要表面上に、またはそれに隣接して配置されるものとして図示される。故に、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、反射モードで動作するように構成される。例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０のうちの１つ以上のものは、特定の波長の光を導波管６７０、６８０、および６９０のうちの個別のものの中に選択的に内部結合するための反射性回折格子を備えることができる。例えば、図１０Ａに図示される実施形態では、内部結合光学要素７００は、複数の全内部反射によって導波管６７０を通して伝搬するように、導波管６７０の中に第１のカラー画像を形成する光（光線１００５によって表される）を反射するように構成され、内部結合光学要素７１０は、複数の全内部反射によって導波管６８０を通して伝搬するように、導波管６８０の中に第３のカラー画像を形成する光（光線１００９によって表される）を反射するように構成され、内部結合光学要素７２０は、複数の全内部反射によって導波管６９０を通して伝搬するように、導波管６９０の中に第２のカラー画像を形成する光（光線１００７によって表される）を反射するように構成される。

加えて、図１０Ａに図示される実施形態では、内部結合光学要素７００はまた、第２のカラー画像を形成する入射光の大部分（光線１００７によって表される）を通過させるように構成される。例えば、内部結合光学要素７００は、第２のカラー画像を形成する入射光（光線１００７によって表される）の５０％を上回るものを通過させるように構成されることができる。別の実施例として、内部結合光学要素７００は、第２のカラー画像を形成する入射光（光線１００７によって表される）の約６０％を上回るまたはそれと等しいもの、第２のカラー画像を形成する入射光（光線１００７によって表される）の約７５％を上回るまたはそれと等しいもの、第２のカラー画像を形成する入射光（光線１００７によって表される）の約８０％を上回るまたはそれと等しいもの、第２のカラー画像を形成する入射光（光線１００７によって表される）の約８５％を上回るまたはそれと等しいもの、第２のカラー画像を形成する入射光（光線１００７によって表される）の約９０％を上回るまたはそれと等しいもの、または第２のカラー画像を形成する入射光（光線１００７によって表される）の約９５％を上回るまたはそれと等しいものを通過させるように構成されることができる。

種々の実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０のうちの１つ以上のものは、関連付けられる導波管の中に個別の内部結合光学要素によって内部結合されることを意図していない波長を有する、入射光の大部分（例えば、約５０％を上回るまたはそれと等しい、約６０％を上回るまたはそれと等しい、約７０％を上回るまたはそれと等しい、約８０％を上回るまたはそれと等しい、約９０％を上回るまたはそれと等しい、約９５％を上回るまたはそれと等しい、または約９９％を上回るまたはそれと等しい）を透過させる一方、同時に、関連付けられる導波管の中に個別の内部結合光学要素によって内部結合されることを意図している波長を有する、入射光の大部分（例えば、約５０％を上回るまたはそれと等しい、約６０％を上回るまたはそれと等しい、約７０％を上回るまたはそれと等しい、約８０％を上回るまたはそれと等しい、約９０％を上回るまたはそれと等しい、約９５％を上回るまたはそれと等しい、または約９９％を上回るまたはそれと等しい）を反射するように構成されることができる。

種々の実施形態では、スタック内の最後の導波管と関連付けられる内部結合光学要素（例えば、導波管６９０と関連付けられる内部結合光学要素７２０）が、金属化されることができる。加えて、２つの瞳を有する、いくつかの実施形態では、各瞳の最後の導波管のための内部結合光学要素が、金属化されてもよい。最後の導波管は、光が全ての他の導波管を通して通過した後に最後に光を受け取る、導波管であることを理解されたい。２瞳配列では、各瞳は、最後の導波管を有してもよく、例えば、光線１００９の瞳のための最後の導波管は、導波管６８０である。加えて、光線１００７の瞳のための最後の瞳は、導波管６９０である。結果として、いくつかの実施形態では、内部結合光学要素７１０および７２０の一方または両方が、金属化されてもよい。金属化は、反射の効率を増加させ、したがって、光内部結合効率を増加させ得る。しかしながら、金属化された反射格子は、関連付けられる導波管の中に個別の内部結合光学要素によって内部結合されることを意図していない波長を有する、光の透過率を低減させ得る。故に、最後の導波管の前にプロジェクタから光を受け取る導波管のための内部結合光学要素は、好ましくは、金属化されていない。

種々の実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０のうちの１つ以上のものは、再指向された光を全内部反射によって関連付けられる導波管を通して伝搬されるであろう角度において、関連付けられる導波管の中に個別の内部結合光学要素によって内部結合されることを意図している波長を有する、入射光の大部分（例えば、約５０％を上回るまたはそれと等しい、約６０％を上回るまたはそれと等しい、約７０％を上回るまたはそれと等しい、約８０％を上回るまたはそれと等しい、約９０％を上回るまたはそれと等しい、約９５％を上回るまたはそれと等しい、または約９９％を上回るまたはそれと等しい）を再指向するように構成される、透過性回折格子を備えることができる。同時に、透過性回折格子を備える、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０のうちの１つ以上のものは、関連付けられる導波管の中に個別の内部結合光学要素によって内部結合されることを意図していない波長を有する、入射光の大部分（例えば、約５０％を上回るまたはそれと等しい、約６０％を上回るまたはそれと等しい、約７０％を上回るまたはそれと等しい、約８０％を上回るまたはそれと等しい、約９０％を上回るまたはそれと等しい、約９５％を上回るまたはそれと等しい、または約９９％を上回るまたはそれと等しい）を透過させるように構成される。そのような実施形態では、透過性回折格子を備える、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０のうちの１つ以上のものは、導波管の上側主要表面上に配置される。

図１１は、相互にわたってスタックされる複数の導波管を備える、導波管アセンブリの実施例の斜視図を図式的に図示する。複数の導波管の中の各導波管は、具体的光学性質（例えば、特定の波長、波長の範囲、および／または特定の偏光状態）を有する光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素と関連付けられる。図示される実施形態は、相互にわたってスタックされる３つの導波管６７０、６８０、および６９０を備える。各導波管は、プロジェクタから出力される、異なる波長を有する光を内部結合するように構成される、内部結合光学要素（例えば、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０）と関連付けられる。プロジェクタは、複数の異なるカラー画像（例えば、青色、緑色、および赤色画像）が出力される、単一瞳を有するように構成されてもよい。故に、図１１に図示される実施形態では、内部結合光学要素７００、７１０、および７２０は、側方に（例えば、ｘ－ｚ平面内で）相互と空間的に重複し、プロジェクタの単一瞳と一致するように、（例えば、ｙ－軸に沿って）相互と垂直に整合される。

図１１Ａは、軸１１Ａ－１１Ａに沿って図１１に図示される導波管アセンブリの側面図を図示する。上記に議論されるように、プロジェクタは、単一瞳を通して第１のカラー画像、第２のカラー画像、および第３のカラー画像（例えば、赤色、緑色、および青色カラー画像）を出力するように構成される。図１１Ａでは、光線１００５、１００７、および１００９は、単一瞳から出力される、第１、第２、および第３のカラー画像を表す。図１１Ａを参照すると、内部結合光学要素７００は、導波管６７０の上側および底部主要表面における複数の全内部反射によって導波管６７０を通して伝搬するように、第１のカラー画像（光線１００５によって表される）を導波管６７０の中に内部結合するように構成され、内部結合光学要素７２０は、導波管６７０の上側および底部主要表面における複数の全内部反射によって導波管６７０を通して伝搬するように、第２のカラー画像（光線１００７によって表される）を導波管６９０の中に内部結合するように構成され、内部結合光学要素７１０は、導波管６７０の上側および底部主要表面における複数の全内部反射によって導波管６７０を通して伝搬するように、第３のカラー画像（光線１００９によって表される）を導波管６８０の中に内部結合するように構成される。上記に議論されるように、内部結合光学要素７００は、第１のカラー画像に対応する入射光の大部分を内部結合し、第２および第３のカラー画像に対応する入射光の大部分が、再指向されることなく通過することを可能にするように構成される。同様に、内部結合光学要素７１０は、第３のカラー画像に対応する入射光の大部分を内部結合し、第２のカラー画像に対応する入射光の大部分が、再指向されることなく通過することを可能にするように構成される。

上記の実施形態では、内部結合光学要素７００は、第１のカラー画像に対応する全ての入射光（またはその大部分）を関連付けられる導波管６７０の中に内部結合する一方、第２のカラー画像および第３のカラー画像に対応する全ての入射光（またはその大部分）が内部結合されることなく透過されることを可能にすることが、望ましい。同様に、内部結合光学要素７１０は、第３のカラー画像に対応する全ての入射光（またはその大部分）を関連付けられる導波管６８０の中に内部結合する一方、第２のカラー画像に対応する全ての入射光（またはその大部分）が内部結合されることなく透過されることを可能にすることが、望ましい。しかしながら、実践では、第２のカラー画像および第３のカラー画像に対応する入射光の一部は、内部結合光学要素７００によって関連付けられる導波管６７０の中に内部結合されてもよく、第２のカラー画像および第３のカラー画像に対応する入射光の一部は、内部結合光学要素７１０によって関連付けられる導波管６８０の中に内部結合されてもよい。さらに、第１のカラー画像に対応する入射光の一部は、内部結合光学要素７００を通して透過され、導波管６８０および／または６９０の中に内部結合されてもよい。

意図しない導波管の中へのカラー画像の内部結合は、例えば、クロストークおよび／または残影等の望ましくない光学的効果を引き起こし得る。例えば、意図しない導波管６８０および／または６９０の中への第１のカラー画像の内部結合は、第１のカラー画像、第２のカラー画像、および／または第３のカラー画像の間に望ましくないクロストークをもたらす、および／または望ましくない残影を引き起こし得る。別の実施例として、意図しない導波管６７０の中への第２または第３のカラー画像の内部結合は、第１のカラー画像、第２のカラー画像、および／または第３のカラー画像の間に望ましくないクロストークをもたらす、および／または望ましくない残影を引き起こし得る。これらの望ましくない光学的効果は、意図しない導波管の中に内部結合される入射光の量を低減させ得る光学デバイス（例えば、吸収フィルタ）を提供することによって、軽減され得る。

図１２、１２Ａ、１３、および１３Ａは、１つ以上の光学フィルタを備える、導波管アセンブリの実装を図示する。図１２および図１２Ａは、それぞれ、プロジェクタの第１の瞳から第１のカラー画像および第２のカラー画像に対応する光を受け取り、第１の瞳から空間的に分離されるプロジェクタの第２の瞳から第３のカラー画像を受信するように構成される、相互にわたってスタックされる３つの導波管６７０、６８０、および６９０を備える、導波管アセンブリの斜視図および側面図を図示する。図１２Ａでは、光線１００５によって表される、第１のカラー画像に対応する光は、内部結合光学要素７００によって導波管６７０の中に内部結合されることを意図しており、光線１００７によって表される、第２のカラー画像に対応する光は、内部結合光学要素７２０によって導波管６９０の中に内部結合されることを意図している。図１２Ａに図示される導波管アセンブリは、導波管６７０の中に内部結合される、（光線１００７によって表される）第２のカラー画像に対応する入射光の量を低減させ、導波管６９０の中に結合される、（光線１００５によって表される）第１のカラー画像に対応する入射光の量を低減させるように構成される、複数の光学フィルタ１１０１および１１０３を備える。導波管６７０の上側および底部主要表面上に配置される複数の光学フィルタ１１０１は、導波管６７０の中に内部結合される、第２のカラー画像（例えば、赤色）に対応する光を吸収するように構成される。複数の光学フィルタ１１０１は、全内部反射によって導波管６７０を通して伝搬する、第２のカラー画像（例えば、赤色）に対応する内部結合された光を吸収する、吸収フィルタとして構成されてもよい。複数の光学フィルタ１１０１は、導波管６７０を通してＴＩＲを介して伝搬する、第１の色に対応する内部結合された光の伝搬に影響を及ぼさないように構成されてもよい。故に、複数の光学フィルタ１１０１は、導波管６７０を通してＴＩＲを介して伝搬する、第１の色に対応する内部結合された光に対して実質的に透過性であるように構成されてもよい。故に、複数の光学フィルタ１１０１は、ある色の光に対して実質的に透過性である、選択的に透明な光学コンポーネントと見なされることができる。

導波管の中に内部結合されず、内部結合光学要素７００を通して透過される、第１のカラー画像に対応する入射光を吸収するように構成される、別の光学フィルタ１１０３が、導波管６７０と６９０との間に配置されてもよい。光学フィルタ１１０３は、第２のカラー画像および／または第３のカラー画像に対応する入射光が、減衰を殆どまたは全く伴わずに光学フィルタ１１０３を通して透過されるように、第２および第３の色の光に対して実質的に透過性であり得る。したがって、光学フィルタ１１０３は、第２および第３の色の光に対して実質的に透過性である、選択的に透明な光学コンポーネントと見なされることができる。光学フィルタ１１０３は、主要表面上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルタ１１０３は、図１２Ａに示されるように、導波管６８０の上側主要表面上に配置されることができる。例えば、光学フィルタ１１０３は、内部結合光学要素７１０から側方に離間され、プロジェクタの第１の瞳と垂直に整合される、導波管６８０の上側主要表面の一部の上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルタ１１０３は、導波管６８０の底部主要表面上または導波管６９０の上側主要表面上に配置されてもよい。例えば、光学フィルタは、第２のカラー画像に対応する入射光を受け取るように構成される、導波管６９０の上側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、光学フィルタ１１０３は、導波管６７０と６９０との間に配置される別個の基板上に配置されてもよい。

図１２Ａを参照すると、光学フィルタ１１０１は、導波管６７０の上側および／または底部主要表面の一部にわたって配置されてもよい。例えば、光学フィルタ１１０１は、内部結合光学要素７００から側方に離間される、導波管６７０の上側主要表面の一部にわたって配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光学フィルタ１１０１は、導波管６７０内のＴＩＲを介して伝搬しておらず、周囲から光学フィルタ１１０１に入射する、第２の色の光の大部分（例えば、約５０％を上回るまたはそれと等しい、約６０％を上回るまたはそれと等しい、約７０％を上回るまたはそれと等しい、約８０％を上回るまたはそれと等しい、約９０％を上回るまたはそれと等しい、約９５％を上回るまたはそれと等しい）が、光学フィルタ１１０１を通して透過されるように、約１０％未満またはそれと等しい（例えば、約５％未満またはそれと等しい、約２％未満またはそれと等しい、約１％未満またはそれと等しい）単一通過減衰係数を有してもよい。約１０％未満またはそれと等しい（例えば、約５％未満またはそれと等しい、約２％未満またはそれと等しい、約１％未満またはそれと等しい）単一通過減衰係数を有する、光学フィルタ１１０１のいくつかのそのような実施形態は、導波管６７０の中に内部結合される第１のカラー画像の入射光の量を有意に低減させることなく、導波管６７０の上側主要表面（例えば、プロジェクタからの入射光を受け取る表面）の面積の大部分にわたって配置されてもよい。約１０％未満またはそれと等しい単一通過減衰係数を有する、光学フィルタ１１０１のいくつかのそのような実施形態を備える、導波管アセンブリもまた、世界５１０から生じる光の大部分がユーザに透過されることを可能にするように、上記に説明されるウェアラブルディスプレイシステム６０に組み込まれてもよい。故に、約１０％未満またはそれと等しい単一通過減衰係数を有する、光学フィルタ１１０１の実施形態が、ユーザの視野内に配置されてもよい。光学フィルタ１１０１のいくつかの他の実施形態は、高い単一通過減衰係数を有してもよい。光学フィルタ１１０１のそのような実施形態は、ユーザの視野外にある導波管６７０の一部の中に配置されてもよい。

図１２Ａを参照すると、光学フィルタ１１０３は、第１の色を有する光に関する高い単一通過減衰係数と、第２の色を有する光に関する低い単一通過減衰係数とを有するように構成されてもよい。例えば、光学フィルタ１１０３は、第２の色（例えば、赤色）を有する入射光の約９０％を上回るものを透過させ、第１の色（例えば、青色）を有する入射光の約９０％を上回るものを吸収するように構成されてもよい。

図１３および図１３Ａは、それぞれ、プロジェクタの単一瞳から、第１のカラー画像に対応する光、第２のカラー画像に対応する光、および第３のカラー画像に対応する光を受け取るように構成される、相互にわたってスタックされる３つの導波管６７０、６８０、および６９０を備える、導波管アセンブリの斜視図および側面図を図示する。図１３Ａに図示される導波管アセンブリは、導波管６７０内に内部結合される、またはその中に伝搬する、（光線１００７および１００９によって表される）第２および第３のカラー画像に対応する入射光の量を低減させ、導波管６８０の中に内部結合される、またはその内側で伝搬する、（光線１００５および１００７によって表される）第１および第２のカラー画像に対応する入射光の量を低減させ、導波管６９０の中に内部結合される、（光線１００５および１００９によって表される）第１および第３のカラー画像に対応する入射光の量を低減させるように構成される、複数の光学フィルタ１１０５、１１０７、および１１０９を備える。

例えば、導波管６７０の上側および底部主要表面上に配置される複数の光学フィルタ１１０５は、導波管６７０の中に内部結合される、第２および第３のカラー画像（例えば、赤色および緑色）に対応する光を吸収するように構成される。導波管６７０と６８０との間に配置される光学フィルタ１１０７は、内部結合光学要素７００を通して透過される第１のカラー画像（例えば、青色画像）に対応する光の大部分（例えば、約９０％を上回るまたはそれと等しい、約９５％を上回るまたはそれと等しい、または約９９％を上回るまたはそれと等しい）を吸収するように構成される。導波管６８０の上側および底部主要表面上に配置される複数の光学フィルタ１１０９は、導波管６８０の中に内部結合される、第２のカラー画像（例えば、赤色）に対応する光および第１のカラー画像（例えば、青色）に対応する光を吸収するように構成される。導波管６８０と６９０との間に配置される光学フィルタ１１１１は、内部結合光学要素７１０を通して透過される第３のカラー画像（例えば、緑色画像）に対応する光の一部を吸収するように構成される。

上記に議論されるように、複数の光学フィルタ１１０５は、導波管６７０を通してＴＩＲを介して伝搬する、第１の色に対応する内部結合された光の伝搬に影響を及ぼすことなく、全内部反射によって導波管６７０を通して伝搬する、第２および第３のカラー画像（例えば、赤色および緑色）に対応する内部結合された光を吸収する、吸収フィルタとして構成されてもよい。同様に、複数の光学フィルタ１１０９は、導波管６８０を通してＴＩＲを介して伝搬する、第３の色に対応する内部結合された光の伝搬に影響を及ぼすことなく、全内部反射によって導波管６８０を通して伝搬する、第２のカラー画像（例えば、赤色）に対応する内部結合された光を吸収する、吸収フィルタとして構成されてもよい。

光学フィルタ１１０７および１１１１はまた、吸収フィルタとして構成されてもよい。光学フィルタ１１０７は、第２のカラー画像および／または第３のカラー画像に対応する入射光が、減衰を殆どまたは全く伴わずに光学フィルタ１１０７を通して透過されるように、第２および第３の色の光に対して実質的に透過性であり得る。光学フィルタ１１１１は、第２のカラー画像に対応する入射光が、減衰を殆どまたは全く伴わずに光学フィルタ１１１１１を通して透過されるように、第２の色の光に対して実質的に透過性であり得る。したがって、光学フィルタ１１０７および１１１１は、ある色の光に対して透過性である、選択的に透明な光学コンポーネントと見なされることができる。光学フィルタ１１０７は、図１３Ａに示されるように、導波管６８０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置されてもよい。代替として、光学フィルタ１１０７は、導波管６７０と６８０との間に、または導波管６７０の底部主要表面上に位置付けられる、別個の基板上に配置されてもよい。光学フィルタ１１１１は、導波管６９０の主要表面（例えば、上側主要表面）上に配置されてもよい。代替として、光学フィルタ１１１１は、導波管６８０と６９０との間に、または導波管６８０の底部主要表面上に位置付けられる、別個の基板上に配置されてもよい。いずれの一般性も失うことなく、光学フィルタ１１０７および１１１１は、第１、第２、および第３のカラー画像に対応する光を出力する、プロジェクタの単一瞳と垂直に整合されてもよい。

光学フィルタ１１０５および１１０９の種々の実施形態は、約１０％未満の単一通過減衰係数を有してもよい。光学フィルタ１１０７および１１１１の種々の実施形態は、透過されることになる波長に関する低い減衰係数と、吸収されることになる波長に関する高い減衰係数とを有するように構成されてもよい。例えば、光学フィルタ１１０７は、第２および第３の色（例えば、赤色および緑色）を有する入射光の約９０％を上回るものを透過させ、第１の色（例えば、青色）を有する入射光の９０％を上回るものを吸収するように構成されてもよい。同様に、光学フィルタ１１１１は、第２の色（例えば、赤色）を有する入射光の約９０％を上回るものを透過させ、第３の色（例えば、緑色）を有する入射光の９０％を上回るものを吸収するように構成されてもよい。上記に説明される光学フィルタ１１０１、１１０３、１１０５、１１０７、１１０９、および１１１１は、基板（例えば、ガラス基板、ポリマー基板、結晶基板、導波管６７０、６８０、および／または６９０の一方または両方の表面等）上に堆積される、色選択的吸収材料の層を備えてもよい。色選択的吸収材料は、染料、インク、または他の光吸収材料を含んでもよい。

色選択的材料は、種々の堆積方法を使用して基板上に堆積されてもよい。例えば、色選択的吸収材料は、ジェット堆積技術（例えば、インクジェット堆積）を使用して基板上に堆積されてもよい。インクジェット堆積は、色選択的吸収材料の薄い層を堆積させることを促進し得る。インクジェット堆積を使用して、色選択的吸収材料の層の厚さが、制御されてもよい。例えば、インクジェット堆積を使用して堆積される、色選択的吸収材料の層は、約１０ｎｍ～約１ミクロン（例えば、約１０ｎｍ～約５０ｎｍ、約２５ｎｍ～約７５ｎｍ、約４０ｎｍ～約１００ｎｍ、約８０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２００ｎｍ～約５００ｎｍ、約４００ｎｍ～約８００ｎｍ、約５００ｎｍ～約１ミクロン、またはこれらの値によって定義される範囲／部分範囲内の任意の値）の厚さを有してもよい。色選択的吸収材料の堆積層の厚さを制御することは、所望の減衰係数を有する光学フィルタを達成することに有利であり得る。さらに、インクジェット堆積は、一様な厚さを有する、色選択的吸収材料の層の堆積を促進し得る。インクジェット堆積はまた、有利なこととして、堆積の間に無駄にされる色選択的吸収材料の量を低減させ得る。加えて、色選択的吸収材料の異なる組成物が、インクジェット堆積を使用して、基板の異なる部分内に堆積されてもよい。さらに、異なる厚さを有する層が、基板の異なる部分内に堆積されてもよい。組成物および／または厚さのそのような変動は、有利なこととして、吸収の場所変動を可能にし得る。例えば、（視認者が周囲環境を見ることを可能にするための）周囲からの光の透過が必要ではない、導波管の面積では、組成物および／または厚さは、光の高い吸収または減衰を提供するように選択されてもよい。コーティング、スピンコーティング、噴霧等の他の堆積方法も、基板上に色選択的吸収材料を堆積させるために採用されてもよい。

対応する光学フィルタによって吸収されることになる光ビームのサイズ（例えば、形状および面積）は、好ましくは、上記に説明される（それぞれ、図１２Ａ、１３Ａ、および１３Ａ）光学フィルタ１１０３、１１０７、および１１１１のサイズと実質的に等しい。例えば、光学フィルタ１１０３および光ビーム１００５のサイズは、好ましくは、実質的に等しく、光ビーム１００５は、光学フィルタ１１０３によって吸収されるように構成される第１のカラー画像を形成する。同様に、光学フィルタ１１０７および光学フィルタ１１０７によって吸収されるように構成される第１のカラー画像を形成する光ビーム１００５のサイズ、および光学フィルタ１１１１のサイズは、光学フィルタ１１１１によって吸収されるように構成される、第３のカラー画像を形成する光ビーム１００９のサイズと等しくあり得る。いずれの一般性も失うことなく、光学フィルタのサイズが、吸収されるように構成される入射光ビームのサイズに匹敵する、ディスプレイデバイスの実施形態では、光学フィルタは、吸収されるように構成される入射光ビームを放出する、プロジェクタの射出瞳と垂直に整合されることができる。

しかしながら、種々の実施形態では、吸収されるべき光ビームのサイズと等しいサイズを有する、光学フィルタを製造することは実用的ではない場合がある。いくつかのそのような実施形態では、光学フィルタ１１０３、１１０７、および１１１１のサイズは、吸収されるべき対応する光ビームのサイズよりも小さいように構成されることができる。吸収されるべき対応する光ビームのサイズよりも小さいサイズを有する、光学フィルタを備える、いくつかのそのような実施形態では、光学フィルタの位置は、画質の劣化により寄与するそれらの入射角が、他の入射角と比較して吸収されるように、吸収されるように構成される入射光ビームを放出する、プロジェクタの射出瞳に対して側方に変位されることができる。

図１２、１２Ａ、１３、および１３Ａに図示される実施形態では、１つ以上の光学フィルタ１１０１、１１０３、１１０５、１１０７、１１０９、および１１１１の必要性は、１つ以上の内部結合光学要素７００、７１０、および７２０が、関連付けられる導波管の中に内部結合されることを意図している、光の色に関して十分に高い色選択性を有する場合、排除され得る。

意図しない導波管の中への特定の色を有する光の内部結合を低減させる他の方法が、光学フィルタを採用する代わりに、またはそれに加えて、使用されてもよい。例えば、単一瞳または相互に対して変位される２つの瞳からの２つの異なるカラー画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光を出力する、プロジェクタを備える、ディスプレイシステムを考慮されたい。

ディスプレイシステムはさらに、第１のカラー画像（例えば、青色画像）に対応する光を内部結合するように構成される、第１の内部結合光学要素７００を有する、第１の導波管６７０と、第２のカラー画像（例えば、赤色画像）に対応する光を内部結合するように構成される、第２の内部結合光学要素７２０を有する、第２の導波管６９０とを備える、導波管アセンブリを備える。そのような導波管アセンブリが、図１４Ａ－１４Ｂに図示される。相互に対して変位される２つの瞳から２つの異なる原色画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光を出力する、プロジェクタを備える、ディスプレイシステムの種々の実施形態では、第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０は、個別の導波管の中に内部結合されるべき画像に対応する光を放出する、個別の瞳と垂直に整合されることができる。故に、そのような実施形態では、第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０もまた、（例えば、図１４Ａに示されるような距離「Ｄ」だけ）相互に対して変位される。原色画像が、本明細書に議論されるように、フルカラー画像をともに形成するように、１つ以上の付加的原色画像のための光を内部結合および外部結合するための１つ以上の付加的導波管が、提供され得ることを理解されたい。

単一瞳から２つの異なるカラー画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光を出力する、プロジェクタを備える、ディスプレイシステムの種々の実施形態では、第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０は、第１および第２のカラー画像に対応する光を出力する、プロジェクタの単一瞳と垂直に整合されてもよい。しかしながら、第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０は、相互に対して図１４Ａに示されるような距離「Ｄ」だけ側方に変位されてもよい。相互に対して第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０を側方に変位させることは、有利なこととして、意図しない導波管の中への光の結合を低減させ得、色選択性を向上させ、クロストークおよび／または幻影を低減させ得る。

内部結合光学要素７００に対して内部結合光学要素７２０を側方に変位させることはまた、プロジェクタの単一瞳から出力される光が、図１４Ｂに示されるように導波管アセンブリにある角度で入射するときに、有利であり得る。本構成では、いくつかの入射角に関して、内部結合光学要素７００を通して透過される、第１のカラー画像に対応する光の一部は、内部結合光学要素７２０に入射せず、故に、導波管６９０の中に内部結合されない。

内部結合光学要素を側方に偏移させることに関連する、ある詳細が、ここで議論されるであろう。図１５Ａを参照すると、プロジェクタを備えるディスプレイシステムが、２つの異なるカラー画像（例えば、光線１００７ｎおよび１００７ａによって表される赤色画像、および光線１００５ｎおよび１００５ａによって表される青色画像）に対応する光を出力してもよい。いくつかの他の実施形態では、２つの異なるカラー画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光ビームが、例えば、図１４に示される瞳１４０１および瞳１４０３等の２つの異なる瞳から放出されてもよい。いくつかの実施形態では、２つの異なるカラー画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光ビームを放出する２つの瞳は、図１４に示されるように、少なくとも部分的に重複し得る。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、２つの異なるカラー画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光ビームを放出する、例えば、瞳１４０１および瞳１４０３等の２つの瞳は、空間的に非重複し得る。いくつかの他の実施形態では、２つの異なるカラー画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光ビームを放出する、例えば、瞳１４０１および瞳１４０３等の２つの瞳は、２つの異なるカラー画像（例えば、赤色画像および青色画像）に対応する光ビームが、単一射出瞳から放出されると見なされ得るように、完全に重複し得る。単一射出瞳システムは、内部結合光学要素に指向される光が、投影光学系の類似部分（例えば、中心）を通して通過され、それによって、光が投影光学系の異なる部分を通して通過した場合に生じ得る、可能性として考えられる歪みを低減させ得るため、特に有利であり得る。加えて、単一射出瞳システムは、有利なこととして、多重射出瞳システムよりも小型の投影レンズシステムを要求し得る。

ディスプレイシステムはさらに、光線１００５ｎおよび１００５ａによって表される、第１のカラー画像（例えば、青色画像）に対応する光を内部結合するように構成される、第１の内部結合光学要素７００を有する、第１の導波管６７０と、光線１００７ｎおよび１００７ａによって表される、第２のカラー画像（例えば、赤色画像）に対応する光を内部結合するように構成される、第２の内部結合光学要素７２０を有する、第２の導波管６９０とを備える、導波管アセンブリを備える。そのような導波管アセンブリが、図１５Ａに図示される。第１の内部結合光学要素７００は、光線１００５ｎおよび１００５ａによって表される、第１のカラー画像に対応する光を放出する、プロジェクタの第１の瞳１４０１と垂直に整合され、第２の内部結合光学要素７２０の個別の瞳は、光線１００７ｎおよび１００７ａによって表される、第１のカラー画像に対応する光を放出する、プロジェクタの第２の瞳１４０３と垂直に整合される。第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０は、相互に対して図１５Ａに示されるような距離「Ｄ」だけ側方に変位される。相互に対して第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０を側方に変位させることは、有利なこととして、意図しない導波管の中への光の結合を低減させ得、本明細書に議論されるように、色選択性を向上させ、クロストークおよび／または幻影を低減させ得る。本明細書に議論されるように、瞳孔１４０１および１４０３は、部分的に重複し得、いくつかの実施形態では、好ましくは、光を第１および第２の内部結合光学要素７００および７２０に指向する投影システムの同一の単一瞳である。

理論によって拘束されるわけではないが、プロジェクタの瞳から放出される光のビームは、円錐形であり、例えば、光線１００５ｎおよび１００７ｎ等の導波管の表面に法線で入射する光線と、また、例えば、光線１００５ａおよび１００７ａ等の導波管の表面に対する法線に対してある角度で入射する光線とを備える。第１のカラー画像の光の一部は、第１の内部結合光学要素を通過して伝搬し、第２の内部結合光学要素７２０に衝突し得る。相互に対して第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０を側方に変位させることは、第２の導波管６９０の中に内部結合される第１のカラー画像に対応する光の量、および／または第１の導波管６７０の中に内部結合される第２のカラー画像に対応する光の量を低減させ得る。

例えば、相互に対して第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０を側方に変位させることによって、第２の導波管６９０の表面に対する法線に対して斜めに入射する、第１のカラー画像に対応する光の一部は、図１５Ａに示されるように、第２の内部結合光学要素７２０に入射しないため、第２の導波管６９０の中に内部結合されない。

例えば、第１のカラー画像に対応する光のある部分が、第２の導波管６９０の中に内部結合されることを考慮されたい。第１のカラー画像に対応する光の内部結合された部分は、続いて、導波管６９０から出力されるときに、部分画像を生成してもよい。これらの部分画像は、第１の導波管６７０から出力される第１のカラー画像のコントラスト比および／または分解能を劣化させる、および／または（第１の導波管６７０から出力される第１のカラー画像の残影を提供することによって）残影を引き起こし得る。図１５Ａに示されるように、第２の導波管６９０の中に内部結合される第１のカラー画像に対応する、斜めに入射する光の量を低減させることによって、第１の導波管６７０から出力される第１のカラー画像のコントラスト比および／または分解能の劣化を低減または軽減する、および／または第１の導波管６７０から出力される第１のカラー画像内の残影の量を低減させ得る。

第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０が相互に対して側方に変位される、ディスプレイデバイスのいくつかの実施形態は、導波管のうちの個別のものの中に内部結合されることが所望されない波長を有する光を吸収するように構成される、色フィルタを省略してもよい。しかしながら、第１の内部結合光学要素７００および第２の内部結合光学要素７２０が相互に対して側方に変位される、ディスプレイデバイスのいくつかの実施形態はまた、導波管のうちの個別のものの中に内部結合されることが所望されない波長を有する光を吸収するように構成される、１つ以上の光学フィルタ（例えば、光学フィルタ１１０１または光学フィルタ１１０３に類似する光学フィルタ）を含んでもよい。例えば、図１５Ｂに示されるように、別様に図１２Ａのものと同じ配列では、第２の内部結合光学要素７２０および関連色フィルタ１１０３は、第１の内部結合光学要素７００に対して側方に変位されてもよい。

図１５Ａに図示される実施形態では、内部結合光学要素７２０は、内部結合光学要素７００の右側に側方に変位される。しかしながら、他の実施形態では、内部結合光学要素７２０は、内部結合光学要素７００の左側に、またはページの中または外に側方に変位されてもよい。一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量、および別の内部結合光学要素に対する１つの内部結合光学要素の（例えば、右側または左側へ、および／またはページの中または外への）変位の方向は、導波管から外に投影される画像の全体的画質に依存し得る。

いくつかの実施形態では、（例えば、右側または左側へ、および／またはページの中または外への）変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管から外に投影される所望の画像の強度に対して残影画像の知覚可能性を低減させるように選択されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、（例えば、右側または左側へ、および／またはページの中または外への）変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、残影画像の強度を導波管から外に投影される所望の画像の強度の約１／１００に低減させるように選択されてもよい。別の実施例として、いくつかの実施形態では、（例えば、右側または左側へ、および／またはページの中または外への）変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、残影画像が平均的なヒトの眼によって知覚されることができないように選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管から外に投影される所望の画像の明度および／またはコントラスト比を増加させるように選択されてもよい。いくつかの実施形態では、（例えば、右側または左側へ、および／またはページの中または外への）変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管から外に投影される所望の画像の平均的なヒトによって知覚されるような分解能を増加させるように選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管から外に投影される所望の画像の全体的画質が、改良されるように（例えば、内部結合光学要素のうちの１つを伴う導波管からの残影画像の強度が、内部結合光学要素のうちの他のものを伴う導波管から外に投影される所望の画像の強度の約１／１００未満またはそれと等しいように、および／または内部結合光学要素のうちの第１のものの導波管から外に投影される所望の画像の明度、分解能、および／またはコントラスト比が、改良されるように）、第１または第２の内部結合光学要素のうちの１つの幅の約５％を上回るまたはそれと等しくあり得る（例えば、約１０％を上回るまたはそれと等しい、約１５％を上回るまたはそれと等しい、約２０％を上回るまたはそれと等しい、約２５％を上回るまたはそれと等しい、約３０％を上回るまたはそれと等しい、約４０％を上回るまたはそれと等しい）。加えて、いくつかの実施形態では、一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、第１または第２の内部結合光学要素の幅の５０％未満（例えば、約４０％未満、約３０％未満、または約２０％未満）であり得る。内部結合光学要素が異なる幅を有する場合において、変位を決定するための関連性がある幅は、いくつかの実施形態では、最短幅である。

理論によって拘束されるわけではないが、重複が存在しないように、一対の内部結合光学要素を変位させることが、導波管から外に投影される所望の画像の全体的画質を改良する観点から望ましい。しかしながら、重複が存在しないように、それぞれに対して一対の内部結合光学要素を変位させることは、射出瞳が重複しないように、一対の内部結合光学要素のうちの個別のものによって内部結合されるべき光を放出する、プロジェクタの対応する射出瞳を変位させることを要求するであろう。これは、プロジェクタのサイズの増加をもたらす、および／または望ましくない光学アーチファクトを生成し得る。部分的に重複するように、一対の内部結合光学要素およびプロジェクタの対応する射出瞳を変位させることは、プロジェクタのサイズを縮小する、および／または導波管から外に投影される所望の画像の画質に悪影響を及ぼすことなく光学アーチファクトを低減させるために、有用であり得る。いくつかの実施形態では、側方変位の量は、単一射出瞳投影システムが、画像光を内部結合光学要素に指向するために利用され得る一方、変位の量が、有利なこととして、下層導波管からの残影画像の発生を低減させるために十分に少なくなるように選択される。そのような変位は、内部結合光学要素の変位が、その内部結合光学要素の一部に、そうでなければ射出瞳および他の内部結合光学要素と完全に整合された場合に受け取るであろう光を受光させない場合があるため、画像の一部を表示させない場合がある。しかしながら、理論によって限定されるわけではないが、画像の一部の潜在的損失は、上層導波管のために意図される光を非意図的に内部結合および外部結合する、下層導波管から生じ得る、残影画像よりも少ない影響を画質に及ぼすと考えられる。投影システムによって出力される画像光ストリームを参照すると、下層導波管は、上層導波管の下流にあることを理解されたい。

いくつかの実施形態では、（例えば、右側または左側へ、および／またはページの中または外への）変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管スタックと、内部結合光学要素とを含む、ディスプレイデバイスの仮想モデルを含む、シミュレーションツールを使用して、決定されてもよい。（例えば、右側または左側へ、および／またはページの中または外への）変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管から外に投影される所望の画像の全体的画質を改良するように、シミュレーションツールを使用して、反復して調節されてもよい。例えば、変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管から外に投影される所望の画像の強度に対して残影画像の強度を低減させるように、シミュレーションツールを使用して、反復して調節されてもよい。別の実施例として、変位の方向および一対の内部結合光学要素の間の側方変位の量は、導波管から外に投影される所望の画像の平均的なヒトの眼によって知覚されるような明度、コントラスト比、および／または分解能のうちの少なくとも１つを改良するように、シミュレーションツールを使用して、反復して調節されてもよい。

別の内部結合光学要素に対して内部結合光学要素を変位させることに加えて、内部結合光学要素の個々の要素（例えば、格子要素）の１つ以上のパラメータが、異なる角度において入射する光の異なる色の内部結合効率を変動させるように調節されてもよい。例えば、いずれの特定の理論に同意するわけではないが、負の入射角において入射する（例えば、ある方向から表面に対する法線の右側に入射する）光は、図１６に示されるように、正の入射角において入射する（例えば、ある方向から表面に対する法線の左側に入射する）光と比較して、より低い効率で内部結合されてもよい。故に、１つの内部結合光学要素の変位の方向は、負の入射角および正の入射角において入射する光を内部結合する効率を考慮することによって、調節されてもよい。別の実施例として、いずれの特定の理論に同意するわけではないが、異なる入射角において入射する光への内部結合光学要素の内部結合効率は、内部結合光学要素の個々の要素（例えば、格子要素）の高さおよび／またはピッチの１つ以上のパラメータを調節することによって、変更され得る。

例えば、ディスプレイデバイスの内部結合光学要素は、導波管から投影される第１のカラー画像が、知覚可能な残影を引き起こし得るように、正の入射角において入射する第１の色の光が、第２の色の光を内部結合するように構成される導波管の中に対応する内部結合光学要素によって内部結合されるように、構成されてもよい。そのような実施形態では、内部結合光学要素は、正の入射角において入射する第１の色の光を回避し、残影を低減させるための方向に沿って変位されてもよい。

複数の深度平面と関連付けられる導波管を備える、ディスプレイデバイスでは、異なる深度平面と関連付けられる導波管の内部結合光学要素は、いずれの空間重複も伴わずに相互から分離されてもよい。これは、異なる深度平面と関連付けられる導波管のための画像に対応する光の偶発的内部結合を低減させることに有利であり得る。

図１７は、２つの異なる深度平面と関連付けられる導波管を備える、ディスプレイデバイスの実施形態を図示する。第１の導波管スタック１５０１は、第１の深度平面Ｄ１と関連付けられる。第１の導波管スタック１５０１は、導波管１５０５ａ、１５０５ｂ、および１５０５ｃを備え、第１の導波管スタック１５０１の各導波管は、プロジェクタの射出瞳１５１３から投影される第１の深度平面画像に対応する、光の異なる色（例えば、赤色、緑色、または青色）を内部結合するように構成される。光は、それぞれ、内部結合光学要素１５０７ａ、１５０７ｂ、および１５０７ｃを使用して、導波管１５０５ａ、１５０５ｂ、および１５０５ｃの中に内部結合される。種々の実施形態では、内部結合光学要素１５０７ａ、１５０７ｂ、および１５０７ｃは、上記に議論されるように部分的に重複するように、相互から空間的に分離されてもよい。上記に議論されるように、変位の方向および個々の内部結合光学要素１５０７ａ、１５０７ｂ、および１５０７ｃの間の側方変位の量は、（例えば、下層導波管から出力される残影画像の発生を低減させることによって）第１の導波管スタック１５０１から外に投影される第１の深度平面画像の平均的なヒトの眼によって知覚されるような明度、コントラスト比、および／または分解能のうちの少なくとも１つを改良するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、射出瞳１５１３は、第１の深度平面画像を投影するように構成され、第１の深度平面画像に対応する異なる光の色を放出する単一瞳を備えてもよい。代替として、種々の実施形態では、射出瞳１５１３は、それぞれ、第１の深度平面画像に対応する異なる光の色を放出するように構成される、複数の射出瞳１５１３ａ、１５１３ｂ、および１５１３ｃを備えてもよい。そのような実施形態では、複数の射出瞳１５１３ａ、１５１３ｂ、および１５１３ｃはそれぞれ、放出された光の色を内部結合するように構成される、それぞれ、対応する内部結合光学要素１５０７ａ、１５０７ｂ、および１５０７ｃと略垂直に整合されるように、配置されてもよい。

図１７に描写されるディスプレイデバイスは、第２の深度平面Ｄ２と関連付けられる第２の導波管スタック１５０３を備える。第２の導波管スタック１５０３は、それぞれ、プロジェクタの射出瞳１５１５から投影される第２の深度平面画像を表示するための異なる光の色（例えば、赤色、緑色、または青色）を内部結合するように構成される、導波管１５０９ａ、１５０９ｂ、および１５０９ｃを備える。導波管１５０９ａ、１５０９ｂ、および１５０９ｃは、それぞれ、内部結合光学要素１５１１ａ、１５１１ｂ、および１５１１ｃを使用して、光を内部結合する。種々の実施形態では、内部結合光学要素１５１１ａ、１５１１ｂ、および１５１１ｃは、上記に議論されるように部分的に重複するように、相互から空間的に分離されてもよい。上記に議論されるように、変位の方向および個々の内部結合光学要素１５１１ａ、１５１１ｂ、および１５１１ｃの間の側方変位の量は、（例えば、下層導波管から出力される残影画像の発生を低減させることによって）第２の導波管スタック１５０３から外に投影される第２の深度平面画像の平均的なヒトの眼によって知覚されるような明度、コントラスト比、および／または分解能のうちの少なくとも１つを改良するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、第２の深度平面画像を投影するように構成される射出瞳１５１５は、第１の深度平面画像に対応する異なる光の色を放出する、単一瞳を備えてもよい。代替として、種々の実施形態では、第２の深度平面画像を投影するように構成される射出瞳１５１５は、第２の深度平面画像に対応する異なる光の色を放出するように構成される、複数の射出瞳１５１５ａ、１５１５ｂ、および１５１５ｃを備えてもよい。そのような実施形態では、複数の射出瞳１５１５ａ、１５１５ｂ、および１５１５ｃはそれぞれ、放出された光の色を内部結合するように構成される、それぞれ、対応する内部結合光学要素１５１１ａ、１５１１ｂ、および１５１１ｃと略垂直に整合されるように、配置されてもよい。

図１７から留意されるように、第１および第２の深度平面画像を投影する射出瞳１５１３および１５１５、および第１および第２の深度平面画像を内部結合するように構成される内部結合光学要素１５０７ａ－１５０７ｃおよび１５１１ａ－１５１１ｃは、（射出瞳の視点から上下図において見られたとき）いずれの重複も伴わずに空間的に分離される。いずれの重複も伴わずに、第１および第２の深度平面画像を投影する射出瞳１５１３および１５１５、および第１および第２の深度平面画像を内部結合するように構成される内部結合光学要素１５０７ａ－１５０７ｃおよび１５１１ａ－１５１１ｃを空間的に分離することは、第１の導波管スタック１５０１内の第２の深度平面画像の内部結合を低減させ、その逆も同様であり得る。第１および第２の深度平面画像の光を出力する射出瞳１５１３および１５１５、および内部結合光学要素１５０７ａ－１５０７ｃおよび１５１１ａ－１５１１ｃは、導波管１５０５ａ－１５０５ｃおよび１５０９ａ－１５０９ｃの平面内で、側方方向に沿って、および／または横方向に沿って、空間的に分離されてもよい。

デバイス（例えば、光学デバイス、ディスプレイデバイス、照明器、統合型光学デバイス等）およびシステム（例えば、照明システム）の種々の実施例が、提供された。これらのデバイスおよび／またはシステムのいずれかは、光を（例えば、１つ以上の内部結合光学要素を用いて）導波管および／または接眼レンズの中に結合し、画像を形成するように、頭部搭載型ディスプレイシステム内に含まれてもよい。加えて、デバイスおよび／またはシステムは、デバイスおよび／またはシステムのうちの１つ以上のものが、頭部搭載型ディスプレイシステム内に含まれ得るように、比較的に小型（例えば、１ｃｍ未満）であり得る。例えば、デバイスおよび／またはシステムは、接眼レンズに対して小型であり得る（例えば、接眼レンズの長さおよび／または幅の３分の１未満である）。

前述の明細書では、本発明は、その具体的実施形態を参照して説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなく、そこに行われ得ることが明白となるであろう。例えば、いくつかの実施例では、光を出力するための複数の瞳（例えば、複数の射出瞳）を有するプロジェクタを参照して議論されるが、任意の画像光源または複数の画像光源が、内部結合光学要素の中への内部結合のために画像光を提供するために利用され得ることを理解されたい。実施例として、複数のプロジェクタが、いくつかの実施形態では、画像光を内部結合光学要素に提供するために利用されてもよい。加えて、いくつかの図では、プロジェクタからの光が導波管に向かって下向きに指向される配向では、内部結合光学要素は、導波管の後方または底部主要表面に沿って配置され、したがって、（入射光が、導波管内のＴＩＲのために適切な角度において光を反射することによって、導波管の中に内部結合されるように）反射モードで稼働するものとして示される。いくつかの他の実施形態では、プロジェクタからの光が導波管に向かって下向きに指向される配向では、内部結合光学要素は、導波管の前方または上側主要表面上に配置され、したがって、（入射光が、内部結合光学要素を通して光を透過させることによって、導波管の中に内部結合され、光が、導波管内のＴＩＲのために適切な角度において内部結合光学要素から出射するように）透過モードで稼働してもよい。本明細書および図面は、故に、限定的意味ではなく、例証的と見なされるべきである。

実際、本開示のシステムおよび方法はそれぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちのいかなるものも、本明細書に開示される望ましい属性に単独で関与しない、またはそのために要求されないことを理解されたい。上記に説明される種々の特徴およびプロセスは、相互に独立して使用されてもよい、または種々の方法で組み合わせられてもよい。全ての可能性として考えられる組み合わせおよび副次的組み合わせは、本開示の範囲内に該当することを意図している。

別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される種々の特徴もまた、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせで実装されてもよい。さらに、特徴は、ある組み合わせで作用するものとして上記に説明され、さらに、そのようなものとして最初に例示され得るが、例示的組み合わせからの１つ以上の特徴は、ある場合には、組み合わせから削除されてもよく、例示される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。いかなる単一の特徴または特徴群も、あらゆる実施形態に必要または必須ではない。

とりわけ、「～できる（ｃａｎ）」、「～し得る（ｃｏｕｌｄ）」、「～し得る（ｍｉｇｈｔ）」、「～し得る（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、および同等物等の本明細書で使用される条件付き用語は、別様に具体的に記述されない限り、または使用されるような文脈内で別様に理解されない限り、概して、ある実施形態が、ある特徴、要素、および／またはステップを含む一方、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることを意図していることを理解されたい。したがって、そのような条件付き用語は、概して、特徴、要素、および／またはステップが、１つ以上の実施形態のためにいかようにも要求されること、または１つ以上の実施形態が、著者の入力または促しの有無を問わず、これらの特徴、要素、および／またはステップが任意の特定の実施形態において含まれる、または実施されるものであるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを含意することを意図していない。用語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「～を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、および同等物は、同義語であり、非限定的方式で包括的に使用され、付加的要素、特徴、行為、動作等を除外しない。また、用語「または」は、例えば、要素のリストを接続するために使用されると、用語「または」が、リスト内の要素のうちの１つ、いくつか、または全てを意味するように、その包括的意味で使用される（かつその排他的意味で使用されない）。加えて、本願および添付される実施例で使用されるような冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別様に規定されない限り、「１つ以上の」または「少なくとも１つ」を意味するように解釈されるべきである。同様に、動作は、特定の順序で図面に描写され得るが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序で、または連続的順序で実施される必要がない、または全ての図示される動作が実施される必要はないことを認識されたい。さらに、図面は、フローチャートの形態で１つ以上の例示的プロセスを図式的に描写し得る。しかしながら、描写されていない他の動作も、図式的に図示される例示的方法およびプロセス内に組み込まれてもよい。例えば、１つ以上の付加的動作が、図示される動作のうちのいずれかの前に、その後に、それと同時に、またはその間に実施されてもよい。加えて、動作は、他の実施形態では、再配列される、または再順序付けられてもよい。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上記に説明される実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実施形態においてそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品にともに統合される、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。加えて、他の実施形態も、以下の実施例の範囲内である。ある場合には、実施例に列挙されるアクションは、異なる順序で実施され、依然として、望ましい結果を達成し得る。

故に、本開示は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図しておらず、本明細書に開示される本開示、原理、および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるものである。

Claims (33)

1. ディスプレイシステムであって、
   導波管のスタックであって、前記導波管のスタックは、
   第１の吸収性光学フィルタであって、前記第１の吸収性光学フィルタは、第１の波長の範囲の光に対して透過性であり、前記第１の波長の範囲と異なる波長の光に対して吸収性である、第１の吸収性光学フィルタと、
   前記第１の吸収性光学フィルタを通して透過される光を受け取るように構成される第１の内部結合光学要素と、
   第１の主要表面および第２の主要表面を有する第１の導波管と
   を備え、
   前記第１の内部結合光学要素は、前記第１の波長の範囲の光を前記第１の導波管の中に内部結合するように構成される、
   導波管のスタック
   を備える、ディスプレイシステム。
2. 前記第１の内部結合光学要素は、前記第１の導波管の第１の主要表面上または前記第１の導波管の第２の主要表面上にある、請求項１に記載のディスプレイシステム。
3. 前記第１の導波管の第１または第２の主要表面の一方または両方の上に第２の吸収性光学フィルタをさらに備え、
   上下図において見られたとき、前記第１の吸収性光学フィルタは、前記第２の吸収性光学フィルタから側方に変位される、
   請求項１のいずれかに記載のディスプレイシステム。
4. 前記第１の吸収性光学フィルタは、染料を含む、請求項１のいずれかに記載のディスプレイシステム。
5. 前記第１の内部結合光学要素は、前記第１の波長の範囲と異なる波長の範囲を有する光を透過させるように構成される、請求項１のいずれかに記載のディスプレイシステム。
6. 前記導波管のスタックはさらに、
   第１の主要表面および第２の主要表面を有する第２の導波管と、
   第２の内部結合光学要素であって、前記第２の内部結合光学要素は、前記第１の吸収性光学フィルタおよび前記第１の内部結合光学要素を通して透過され、前記第１の波長の範囲と異なる第２の波長の範囲を有する光を、前記第２の導波管の中に内部結合するように構成される、第２の内部結合光学要素と
   を備える、請求項１のいずれかに記載のディスプレイシステム。
7. 前記第１の内部結合光学要素の少なくとも一部および前記第２の内部結合光学要素の少なくとも一部は、上下図において見られたとき、相互と側方に重複する、請求項６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
8. 前記第１の導波管の後方の第３の導波管であって、前記第３の導波管は、第１の主要表面および第２の主要表面を有する、第３の導波管と、
   第３の波長範囲を有する光の入射ビームからの光を前記第３の導波管の中に内部結合するように構成される第３の内部結合光学要素と
   をさらに備える、請求項６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
9. 前記第３の内部結合光学要素は、前記第３の導波管の第１の主要表面または前記第３の導波管の第２の主要表面のうちの１つの上にある、請求項８に記載のディスプレイシステム。
10. 前記第３の内部結合光学要素の少なくとも一部は、前記第１の内部結合光学要素および前記第２の内部結合光学要素と側方に重複する、請求項８のいずれかに記載のディスプレイシステム。
11. 前記第３の内部結合光学要素の前方で、前記第２の導波管と前記第３の導波管との間に第４の吸収性光学フィルタをさらに備える、請求項８のいずれかに記載のディスプレイシステム。
12. 前記第３の光学フィルタは、染料を含む、請求項１１に記載のディスプレイシステム。
13. 前記第２の内部結合光学要素は、前記第２の導波管の第１の主要表面上または前記第２の導波管の第２の主要表面上にある、請求項６に記載のディスプレイシステム。
14. 前記第２の導波管は、前記第１の導波管の前方にあり、
    前記第２の導波管の主要表面上にあり、前記第２の内部結合光学要素から側方に変位される第３の吸収性光学フィルタであって、前記第３の吸収性光学フィルタは、前記第２の波長の範囲と異なる波長を有する内部結合された光を吸収するように構成される、第３の吸収性光学フィルタ
    をさらに備える、請求項１３のいずれかに記載のディスプレイシステム。
15. 前記第３の吸収性光学フィルタは、染料を含む、請求項１４に記載のディスプレイシステム。
16. ディスプレイシステムであって、
    導波管アセンブリのスタックであって、前記導波管アセンブリのスタックは、
    第１の導波管アセンブリであって、前記第１の導波管アセンブリは、
    第１の主要表面および第２の主要表面を有する第１の導波管と、
    光の第１の入射ビームを受け取るように構成される第１の内部結合光学要素と
    を備え、
    前記第１の内部結合光学要素は、第１の波長範囲を有する前記光の入射ビームからの光を前記第１の導波管の中に内部結合するように構成される、
    第１の導波管アセンブリと、
    第２の導波管アセンブリであって、前記第２の導波管アセンブリは、
    第１の主要表面および第２の主要表面を有する第２の導波管と、
    光の第２の入射ビームを受け取るように構成される第２の内部結合光学要素と
    を備え、
    前記第２の内部結合光学要素は、第２の波長範囲を有する前記光の第２の入射ビームからの光を前記第２の導波管の中に内部結合するように構成され、
    前記第１の内部結合光学要素および前記第２の内部結合光学要素は、前記第１および第２の導波管の主要表面に向いて、上下図において見られたとき、相互から側方に変位される、
    第２の導波管アセンブリと
    を備える、導波管アセンブリのスタック
    を備える、ディスプレイシステム。
17. 前記導波管アセンブリのスタックは、
    第３の導波管アセンブリであって、前記第３の導波管アセンブリは、
    第１の主要表面および第２の主要表面を有する第３の導波管と、
    前記光の第１の入射ビームを受け取るように構成される第３の内部結合光学要素であって、前記第３の内部結合光学要素は、前記第１の波長範囲および前記第２の波長範囲と異なる第３の波長範囲を有する前記光の入射ビームからの光を前記第３の導波管の中に内部結合するように構成される、第３の内部結合光学要素と、
    前記第１の導波管と前記第３の導波管との間の光学フィルタであって、前記光学フィルタは、前記第１の波長を有する前記光の入射ビームからの光を吸収し、前記第３の波長範囲を有する前記光の入射ビームからの光を透過させるように構成される、光学フィルタと
    を備える、第３の導波管アセンブリ
    を備える、請求項１６に記載のディスプレイシステム。
18. 前記第１の内部結合光学要素の少なくとも一部は、前記上下図において見られたとき、前記第３の入射光学要素の一部と重複する、請求項１７に記載のディスプレイシステム。
19. 前記第１の導波管の第１または第２の主要表面のうちの１つの上に第２の光学フィルタをさらに備え、前記第２の光学フィルタは、前記上下図において見られたとき、前記第１の内部結合光学要素から側方に変位され、前記第２の光学フィルタは、前記第１の波長範囲と異なる波長範囲を有する前記第１の導波管内の内部結合された光を吸収するように構成される、請求項１７のいずれかに記載のディスプレイシステム。
20. 前記第２の導波管の第１または第２の主要表面のうちの１つの上に第３の光学フィルタをさらに備え、前記第３の光学フィルタは、前記第２の内部結合光学要素から側方に変位され、前記第３の光学フィルタは、前記第２の波長範囲と異なる波長範囲を有する前記第２の導波管内の内部結合された光を吸収するように構成される、請求項１７のいずれかに記載のディスプレイシステム。
21. 前記第３の導波管の第１または第２の主要表面のうちの１つの上に第４の光学フィルタをさらに備え、前記第４の光学フィルタは、前記第２の導波管と前記第３の導波管との間にあり、前記第４の光学フィルタは、
    前記第１の波長範囲および前記第２の波長範囲を有する光を吸収することと、
    前記第３の波長範囲を有する光を透過させることと
    を行うように構成される、請求項１７のいずれかに記載のディスプレイシステム。
22. ディスプレイシステムであって、
    フルカラー画像を形成するための画像光を出力するための投影システムと、
    導波管のスタックであって、前記導波管のスタックは、
    第１の導波管であって、前記第１の導波管は、前記画像光を受け取るように、かつ第１の原色の画像光を内部結合するように構成される第１の内部結合光学要素を有する、第１の導波管と、
    第２の導波管であって、前記第２の導波管は、前記第１の導波管の下層にあり、前記画像光を受け取るように、かつ第２の原色の画像光を内部結合するように構成される第２の内部結合光学要素を有する、第２の導波管と
    を備え、
    前記第１の内部結合光学要素および前記第２の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して前記第１および第２の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、
    導波管のスタックと
    を備える、ディスプレイシステム。
23. 前記第１の内部結合光学要素および前記第２の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して前記第１および第２の内部結合光学要素の最短幅の１０～２５％側方に変位される、請求項２２に記載のディスプレイシステム。
24. 前記投影システムは、前記画像光を出力するための単一の射出瞳を有する、請求項２２に記載のディスプレイシステム。
25. 前記画像光の光路内に色フィルタをさらに備え、前記色フィルタは、前記第１の内部結合光学要素と第２の内部結合光学要素との間に配置される、請求項２２に記載のディスプレイシステム。
26. 前記色フィルタは、前記第１の内部結合光学要素に対して前記第２の内部結合光学要素と同一の量だけ側方に変位される、請求項２５に記載のディスプレイシステム。
27. 前記色フィルタは、吸収性色フィルタである、請求項２５に記載のディスプレイシステム。
28. 第３の導波管であって、前記第３の導波管は、前記第２の導波管の下層にあり、前記画像光を受け取るように、かつ第３の原色の画像光を内部結合するように構成される第３の内部結合光学要素を有する、第３の導波管
    をさらに備える、請求項２２に記載のディスプレイシステム。
29. 前記第３の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、前記第２の内部結合光学要素に対して前記第２および第３の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、請求項２８に記載のディスプレイシステム。
30. 前記第１、第２、および第３の内部結合光学要素は、第１の深度平面上に画像を形成するための導波管の第１のセットを構成し、
    第２の深度平面上に画像を形成するための導波管の第２のセットをさらに備え、前記導波管の第１および第２のセットは、相互からの異なる量の波面発散を伴って光を出力する、
    請求項２８に記載のディスプレイシステム。
31. 前記導波管の第２のセットは、それぞれが個別の第４、第５、および第６の内部結合光学要素を有する第４、第５、および第６の導波管を備える、請求項３０に記載のディスプレイシステム。
32. 前記第４の内部結合光学要素および前記第５の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して前記第４および第５の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、請求項３１に記載のディスプレイシステム。
33. 前記第５の内部結合光学要素および前記第６の内部結合光学要素は、上下図において見られたとき、相互に対して前記第５および第６の内部結合光学要素の最短幅の５～５０％側方に変位される、請求項３２に記載のディスプレイシステム。

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