JP3243058U - 回転式ライトパイプ - Google Patents

Abstract

投影光学系の入力軸と一致するライトパイプの出力に対して対称な回転軸に基づいて、ライトパイプを関連する眼鏡のフレーム、またはそれに応じて眼鏡の装着者のこめかみに位置合わせするために、ライトパイプは、回転軸の回りに回転させることができる。したがって、ディスプレイシステムの向上したまたは最適な美的外観に近づけることができる。ディスプレイシステムのライトパイプは、実施の詳細および画像投影構成要素の要件に応じて、眼鏡のフレームに位置合わせすることができ、またはフレーム内に隠すこともできる。レンズ（導波路）のパントスコピック傾斜が変化した場合、ライトパイプの回転をライトパイプに適用して、ライトパイプをこめかみに再び合わせた位置にすることができるため、ライトパイプを再設計する必要性を回避することができる。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、一般に、ライトパイプに関するものであり、詳細には、関連するシステム構成要素に対して、再設計することなく配備することができるライトパイプに関する。

パントスコピック傾斜は、被写体の主視線に対する水平軸の回りのレンズの傾きとして定義される。簡単には、パントスコピック傾斜は、「レンズ底部の頬に向かう回転」として説明することができる。通常、このような傾きは０～１２度の範囲であり、３～７度の間の傾きは正常と見なされる。パントスコピック傾斜は、通常、眼鏡がユーザ（装着者）の顔にどのように装着されているかによって異なる。

パントスコピック傾斜の量は、使用方法や使用者によって異なる。レンズを使用して、拡張現実（ＡＲ）および仮想現実（ＶＲ）などの用途のための画像を表示することができる。これらの場合、レンズによる表示のための画像を供給する構成要素が必要になる。構成要素は、電源、画像源、光源、光学的操作および投影を含むことができる。使用できる構成要素の１つは、ライトパイプである。ライトパイプは、典型的には、複数の波長の光（例えば、ＲＧＢＬＥＤ光源からの光）を合成するため、および／または光導波路装置またはシステムへ入力するためライトパイプの出口開口部全体の光均一性を均一にするために使用される。

美的な理由から、ライトパイプを眼鏡のフレームに位置合わせすることが望ましい。しかしながら、システムの変化する構成要素、および、レンズなどの構成要素およびパントスコピック傾斜の変化する向きは、従来のライトパイプの向きを含む関連する構成要素の相対的な構成（幾何学的な関係）を変化させる。従来の解決策は、ライトパイプを眼鏡のフレームに位置合わせすることができるように、ライトパイプを再設計することである。

投影光学系の入力軸と一致するライトパイプの出力に対して対称な回転軸に基づいて、ライトパイプを関連する眼鏡のフレーム、またはそれに応じて眼鏡の装着者のこめかみに位置合わせするために、ライトパイプは、回転軸の回りに回転させることができる。したがって、ディスプレイシステムの向上したまたは最適な美的外観に近づけることができる。ディスプレイシステムのライトパイプは、実施の詳細および画像投影構成要素の要件に応じて、眼鏡のフレームに位置合わせすることができ、またはフレーム内に隠すこともできる。レンズ（導波路）のパントスコピック傾斜が変化した場合、ライトパイプの回転をライトパイプに適用して、ライトパイプをこめかみに再び合わせた位置にすることができるため、ライトパイプを再設計する必要性を回避することができる。

本実施形態の教示によれば、空間光変調器（ＳＬＭ）（８）を含む投影光学系（２４）であって、空間光変調器（８）の入力面に対応するｘ軸およびｙ軸を有する投影光学系入力面（２４Ｎ）を有する、投影光学系（２４）と、ライトパイプ入力面（２Ｎ）からライトパイプ出力面（２Ｔ）へのライトパイプの長軸に沿ったライトパイプ軸（３０）を有し、ライトパイプ出力面および投影光学系入力面（２４Ｎ）に垂直な出力ｚ軸（１０）を有し、ライトパイプ軸（３０）をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に対して斜めの角度で配備されたライトパイプ（２）と、を備える装置が提供される。好ましい実施形態では、ライトパイプ軸（３０）は、出力軸（１０）に対して非平行である。

任意の実施形態では、ライトパイプ出力面（２Ｔ）から出力光（２８Ｔ）を受光し、投影光学入力面（２４Ｎ）に向かって拡散光（２８Ｄ）を提供するように構成された異方性拡散器（３）をさらに含み、拡散器（３）は、ライトパイプ出力面（２Ｔ）に平行に配置され、投影光学入力面（２４Ｎ）のｘ軸およびｙ軸の両方に非平行に回転されている。

別の任意の実施形態では、異方性拡散器（３）は、第２の方向でより小さな範囲の角度に光を散乱させることに対して、第１の方向でより広い範囲の角度に光を散乱させる非対称関数を有する。

別の任意の実施形態において、拡散器（３）は、ライトパイプ出力面（２Ｔ）と接触して配備されている。

別の任意の実施形態では、ライトパイプ２および拡散器（３）は、照明システム（２６）内に構成され、照明システム（２６）は、第１のフレネルレンズ（２２Ａ）を介してライトパイプ入力面（２Ｎ）に入力光（２８Ｎ）を提供する光源（１）をさらに含む。

別の任意の実施形態では、照明システム（２６）は、第２のフレネルレンズ（２２Ｂ）と、それを介して拡散光（２８Ｄ）が照明システム出力面（２６Ｔ）に向かって提供される偏光子（４）とをさらに含む。

別の任意の実施形態では、ライトパイプ（２）は、照明システム（２６）内に構成され、照明システムは、投影光学系（２４）に回転可能に接続されている。

別の任意の実施形態では、照明システム（２６）は、ライトパイプ（２）および拡散器（３）が回転軸（１０）に対して同期して回転するように、ライトパイプ（２）に動作可能に接続された異方性拡散器（３）をさらに含む。別の任意の実施形態では、照明システム（２６）は、ライトパイプ（２）および拡散器（３）が回転軸（１０）に対して独立して回転するように、異方性拡散器（３）をさらに含む。

別の任意の実施形態において、ライトパイプ軸（３０）は、出力軸（１０）に対して非平行である。

本実施形態の教示によれば、ライトパイプ（２）は、ユーザの眼鏡（１１）のフレーム軸（１１０）と実質的に位置合わせされ、フレーム軸（１１０）は、フレーム（１１）に沿った長手方向軸であり、フレーム（１１）は、眼鏡のレンズとユーザの耳との間にある、装置の配備方法が提供される。

ライトパイプ入力面（２Ｎ）からライトパイプ出力面（２Ｔ）へのライトパイプの長軸に沿ったライトパイプ軸（３０）を有し、ライトパイプ出力面および投影光学系（２４）に垂直な回転軸（１０）を有するライトパイプ（２）であって、回転軸（１０）と一致する頂点（１４Ｖ）を有する直円錐（１４）の幾何学的構造の側面（１４Ｌ）と実質的に位置合わせされたライトパイプ軸（３０）を有して配備され、円錐は、回転軸（１０）と位置合わせされた円錐軸を有し、頂点（１４Ｖ）は、ライトパイプ出力面（２Ｔ）と実質的に位置合わせされている、ライトパイプ（２）を備える装置。

回転軸（１０）とフレーム軸（１１０）との間の第１の角度が、回転軸（１０）とライトパイプ軸（３０）との間の第２の角度に実質的に等しく、フレーム軸（１１０）は、フレーム（１１）に沿った長手方向軸であり、ライトパイプ（２）を回転軸（１０）の回りで回転させることにより、ライトパイプ軸（３０）とフレーム軸（１１０）との間の間隔角（３８Ａ）を最小限に抑え、したがって、ライトパイプ（２）をフレーム（１１）と実質的に平行に整列させるようにする、請求項１に記載の装置の配備方法。

実施形態は、単なる例として、添付の図面を参照しながら本明細書に記載される。

マイクロディスプレイプロジェクタの設計の第１の図である。 マイクロディスプレイプロジェクタの設計の第２の図である。 それぞれ図１Ａの第１の図および図１Ｂの第２の図に対応する、ライトパイプ内の光の伝播の詳細の第１の図および第２の図である。 それぞれ図１Ａの第１の図および図１Ｂの第２の図に対応する、ライトパイプ内の光の伝播の詳細の第１の図および第２の図である。 垂直面内のフレームと位置合わせされていないライトパイプ２を有するディスプレイシステムである。 水平面内のフレームと適切に位置合わせされたライトパイプ２を有するディスプレイシステムである。 それぞれ図１Ａの第１の図および図１Ｂの第２の図に対応する、ライトパイプが回転する側面である円錐の第１の図および第２の図が示される。 それぞれ図１Ａの第１の図および図１Ｂの第２の図に対応する、ライトパイプが回転する側面である円錐の第１の図および第２の図が示される。 各図において、ＬＯＥと一体化したＰＯＤおよびフレームに関連して（同一回転で）回転されたライトパイプの図が示される。 各図において、ＬＯＥと一体化したＰＯＤおよびフレームに関連して（同一回転で）回転されたライトパイプの図が示される。

詳細な説明－図１Ａ～図５Ｂ
本実施形態による装置の原理および動作は、図面および添付の説明を参照してより良く理解することができる。本発明は、ライトパイプを回転可能に構成するための装置である。本装置は、ライトパイプを再設計することなく、関連する構成要素の様々な構成に関してライトパイプの構成を容易にする。

投影光学装置の入力軸と一致する、ライトパイプの出力に関する対称軸（回転軸、出力軸）に基づいて、関連付けられた眼鏡のフレーム、またはそれに応じてユーザ（眼鏡の装着者）のこめかみと位置合わせさせるために、ライトパイプは、軸上で（軸回りに）回転させることができる。したがって、ディスプレイシステムの向上したまたは最適な美的外観に近づけることができる。ライトパイプは、実施の詳細および画像投影構成要素の要件に応じて、眼鏡のフレームに位置合わせすることも、フレーム内に隠すこともできる。レンズ（導波路）のパントスコピック傾斜が変化した場合、ライトパイプの回転をライトパイプに適用して、ライトパイプをこめかみに再び合わせた位置にすることができるため、ライトパイプを再設計する必要性を回避することができる。

ライトパイプは、この説明の文脈において「回転軸」と称される出力軸を有し、ライトパイプから出力される光は、この回転軸を中心に回転対称である。ライトパイプは、回転軸に対して一定の傾きでライトパイプの長手方向軸を有して配備されるように構成される。ライトパイプ軸の延長線は、投影光学系のＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ、反射偏光子）と位置を合わせる必要はない。

図１Ａを参照すると、マイクロディスプレイプロジェクタの設計の第１の図が示され、図１Ｂを参照すると、マイクロディスプレイプロジェクタの設計の第２の図が示される。素子は正確な縮尺で描かれているわけではない。簡潔かつ明確にするために、本明細書では、典型的な例示的構成要素が使用されている。当業者であれば、他の構成要素および構成が使用され得ることを認識するであろう。例えば、光伝播の様々な段階における代替の光源、追加、除外または代替のレンズ、代替の画像生成技術などである。

例示的なマイクロディスプレイプロジェクタ（ＰＯＤ１００）は、例示的な照明システム２６および例示的な投影光学系２４を含む。例示的な照明システム２６は、光源１、第１のフレネルレンズ２２Ａ、ライトパイプ２、拡散器３、および偏光子４に取り付けられた第２のフレネルレンズ２２Ｂを含む。例示的な投影光学系２４は、第１のプリズム５、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７、空間光変調器（例えば、空間光モジュール、ＬＣＯＳ）８、第２のプリズム６、およびコリメータ９を含む。ＰＯＤ１００の出力は、例えば、光導体光学素子（ＬＯＥ）２０のような導波路などに表示するために送られる。

光源１は、例えば、赤色、緑色、および青色のそれぞれの３つの空間的に分離されたＬＥＤを有するＲＧＢＬＥＤモジュールであってもよい。光源１から生成および出力される光の異なる色は、典型的には、第１のフレネルレンズ２２Ａを使用して焦点を合わせ、光を集中させてライトパイプ２内へより効率的な入力（注入）を行う。入力色は、ライトパイプ２内の光伝播中に合成（混合、均一化）され、ライトパイプ２の出口開口部で光を生成し、拡散器３によって補助され、投影光学系２４への入力として均一な白色光照射出力を提供する。典型的には、第２のフレネルレンズ２２Ｂは、拡散器３から離間されている。

本実施の照明システム２６は、典型的には、偏光子４から偏光を出力する。照明システム２６は、照明システム２６から投影光学系２４の投影光学系入力面２４Ｎに光を提供する照明システム出力面２６Ｔを有する。偏光は、例示的な投影光学系２４によって受光され、第１のプリズム５を介して伝播し、例示的なＬＣＯＳ８などの空間光変調器（ＳＬＭ）に向かってＰＢＳ７の第１の側から反射される。ＬＣＯＳ８は、照明システムからの光を使用して画像を生成するための技術の非限定的な例である。ＬＣＯＳからの反射後、画像光の偏光は９０度回転するため、画像光は第１のプリズム５を通って伝播し、ＰＢＳ７および第２のプリズム６を通過してコリメータ９に至る。コリメータ９の実施の一例は、４分の１波長板と一体化されたコリメートミラー（球面ミラーまたは球面ミラーと組み合わされたレンズなど）を使用することである。コリメート画像光は、コリメータ９からの反射後に偏光が９０度回転するため、第２のプリズム６を介して伝播し、ＰＢＳ７によって反射される。次いで、コリメート画像光は、ＰＯＤ１００から出力される。出力された画像光は、導波路、この場合は光導体光学素子（ＬＯＥ）２０などのディスプレイに送られる。

投影光学系入力面２４Ｎは、ＬＣＯＳ８の入力面に対応するｘ軸およびｙ軸を有する。投影光学系入力面２４ＮおよびＬＣＯＳ８の入力面の２つの面は、平行であってもよく、または反射光経路を使用して、互いに相対的な角度にあってもよい。２つの面の向きは一致しており、投影光学入力面２４ＮおよびＬＣＯＳ８の入力面からの直線経路に光学的に等価である。投影光学系２４において光路が反射され、２つの面が相対角度にある場合には、それに対応して軸が反射されることになる。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、それぞれ図１Ａの第１の図および図１Ｂの第２の図に対応する、ライトパイプ内の光の伝播の詳細の第１の図および第２の図が示される。ライトパイプ２内で合成される光２８Ｃの伝播は、典型的には、全内部反射（ＴＩＲ）によって行われる。ライトパイプ２の回転軸１０は、投影光学系２４の入力に垂直に示される。さらに回転軸１０は、本書の文脈においては「出力軸」、図においては「ｚ軸」と称される。この出力軸は「回転」軸と称されるが、この説明は限定的ではなく、実施は、投影光学系２４に対して回転し、固定されているライトパイプ２および照明システム２６の両方を含む。ライトパイプ軸３０は、ライトパイプ２の長軸に沿って、ライトパイプ２に沿った、典型的にはライトパイプ入力２Ｎからライトパイプ出力２Ｔへのライトパイプ２の長さに沿った合成光２８Ｃが伝播する方向に示される。

光源１から生成された光は、ライトパイプ２の入力角開口部によって画定された円錐内のライトパイプ入力２Ｎでライトパイプ２に入射する。図２Ｂでは、光源１からの光は、ライトパイプ軸３０に対して入力角３４Ａでライトパイプ２に入射する入力光２８Ｎの単一の光線により表される。さらに、入力角３４Ａは、この説明の文脈において、「第１の角度」、または単に「入力角度」と称される。これに対応して、光２８Ｃが伝播し、ライトパイプ２を介して合成された後、合成光２８Ｃは、出力光２８Ｔとしてライトパイプ２を出る。出力光２８Ｔは、出力光角３６Ａとして示される角度でライトパイプ２を出る。出力光２Ｔは、回転軸１０に対してライトパイプ出力角３２Ａ（最大散乱角度、第２の角度、出力角度）によって画定される円錐内の拡散器３によって散乱（拡散）され、拡散光２８Ｄを提供する。拡散器３、光源１の設計、および第１のフレネルレンズ２２Ａの組み合わせを使用して、拡散器３を出る拡散光２８Ｄの放射は、回転軸１０に対して実質的に回転対称である。

本実施形態の特徴は、ライトパイプ２が出力光２８Ｔ、したがって拡散光２８Ｄが、回転軸１０に対してほぼ回転対称であるように設計および構成され得るという革新的な洞察および認識である。この特徴により、ライトパイプ２は、投影光学系２４に対して傾斜させることができる（ライトパイプ軸３０は、回転軸１０に対して非平行である）。角度（出力角３２Ａ）および空間分布の観点からライトパイプ光出力２８Ｔは、回転軸１０に対して実質的に対称であるため、回転軸１０の回りのライトパイプ２の回転は、ＰＯＤ１００の光学的性能に影響を与えない。

本実施形態の別の特徴は、非対称関数を有する異方性拡散器としての拡散器３の好ましい実施であり、この関数は、第２の方向のより小さな範囲の角度に光を散乱させることに対して、第１の方向のより広い範囲の角度に光を散乱させる。任意に、さらに好ましくは、異方性拡散器３は、ライトパイプ出力面２Ｔと（入力および出力面が）平行であり、それに位置合わせされている。したがって、ライトパイプ２の斜めの向きは、拡散器が投影光学系入力面２４Ｎと非平行に（位置合わせされずに）回転されていることに対応する。すなわち、拡散器３の第１の方向および第２の方向は、投影光学入力面２４Ｎのｘ軸およびｙ軸に対して回転され、非平行である。

なお、図面の簡略化のために、一般に１つの光線のみが描かれていることに留意されたい。さらに、光は、「光」または「光線」と称されてもよい。当業者であれば、描写される光（光線）が、通常、わずかに異なる角度で複数の光線によって形成される実際の光のサンプル光線であることを理解するであろう。特に光の端（縁）と称される場合を除き、例示される光線は、典型的には光の中心軌跡である。光が画像に対応し、中心光線が、画像の中心または画像の中心画素からの中心光線である場合。

図３Ａを参照すると、導波路（ＬＯＥ）２０と一体化したＰＯＤ１００を含み、（例えば、ユーザが着用している眼鏡の一部を示す）フレーム１１に関連して、ディスプレイシステム３００の図が示される。本図では、ライトパイプ２は、ユーザの眼６０に対して垂直面内のフレーム１１と位置合わせされていない。なお、本図では、拡散器３、第２のフレネルレンズ２２Ｂ、偏光子４は示されていないことに留意されたい。この場合、ＬＯＥ２０は、眼鏡のレンズとして機能する。例えば、導波路（ＬＯＥ２０）のパントスコピック傾斜のために、照明システム２６はページ内に傾斜しており、したがって、ライトパイプ軸３０は、投影光学系２４に対してページ内に傾斜している。ライトパイプ軸３０は、回転軸１０と一致していない。導波路に対するＰＯＤ１００の傾きにより、ライトパイプ２は、眼鏡のフレーム１１のつると位置合わせされないことになる。間隔角３８Ａは、ライトパイプ２とフレーム１１との間（ライトパイプ軸３０とフレーム１１の長さに沿ったフレーム１１０の長手方向軸との間）にある。理想的には、ライトパイプ２とフレーム１１との間に角度３８Ａが存在するべきではなく、すなわち、間隔角３８Ａは、ゼロに近づけるべきであり、実質的にゼロにすべきである。間隔角３８Ａが所与の量よりも大きい場合、ライトパイプ２は、フレーム１１と位置合わせされず、ディスプレイシステム３００を眼鏡と一体化した場合に得られる美的外観は、ライトパイプ２がフレーム１１と位置合わせされる場合の美的外観よりも劣る。

図３Ｂを参照すると、ＬＯＥ２０と一体化されたＰＯＤ１００を含み、（例えば、ユーザが着用する眼鏡の一部を示す）フレーム１１に関連して、ディスプレイシステム３００の図が示される。本図では、ライトパイプ２は、ユーザの眼６０に対して水平面において、フレーム１１と適切に位置合わせされている。なお、ＰＯＤ１００が実際に導波路（ＬＯＥ）２０に対して傾斜（回転）されるため、本図は簡略化されていることに留意されたい。間隔角３８Ｂは実質的にゼロであり、ライトパイプ軸３０は、水平面内のフレーム１１０の長手方向軸と平行に整列されている。

図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、それぞれ図１Ａの第１の図および図１Ｂの第２の図に対応する、ライトパイプが回転する側面である円錐の第１の図および第２の図が示される。直円錐１４の幾何学的構造は、回転軸１０と一致する頂点１４Ｖ、およびライトパイプ出力面２Ｔを有する。頂点１４Ｖは、ライトパイプ軸３０の交点にも一致する。典型的には、ライトパイプ出力面２Ｔは、拡散器３の表面の平面に平行であり、拡散器３と実質的に接触しているため、頂点１４Ｖは、回転軸１０と拡散器３との交点とも一致する。円錐１４の頂点１４Ｖは、典型的には、拡散器３の表面上で、最初に拡散器に入射する出力光２８Ｔの方向にある。円錐１４の軸は、回転軸１０と実質的に一致する。円錐１４は、側面１４Ｌを有する。半開口角４０Ａは、本図で、側面１４Ｌと円錐の軸との間に示されている。ライトパイプ軸３０は、側面１４Ｌと実質的に位置合わせされている。円錐１４の頂点１４Ｖは、ライトパイプ出力２Ｔの表面に位置合わせされている。円錐の表面（側面１４Ｌ）は、回転軸１０の回りにライトパイプ軸３０を掃引することによって形成される。側面１４Ｌは、ＰＯＤ１００の動作を維持しながら、特に回転軸１０に対して光（出力光２８Ｔ、したがって拡散光２８Ｄ）の放射を対称に維持しながら、ライトパイプ２を構成するための可能な位置を説明する。当業者であれば、本説明に基づいて、ライトパイプ２が、例えば、回転軸１０（ｚ軸方向）に沿って（の方向に）移動できることを理解するであろう。なお、図４Ｂでは、実際にはライトパイプ軸３０と円錐面１４Ｌが実質的に一致するため、図中で見るためにライトパイプ軸３０と円錐面１４Ｌはわずかにずれていることに留意されたい。

参照のために、「頂点（ｖｅｒｔｅｘ）」は、数学の分野では「頂点（ａｐｅｘ）」とも称される。円錐の軸は、頂点を通る直線（もしあれば）であり、その回りで底面（および円錐全体）は円対称性を有している。円錐の底面の周囲は「準線」と呼ばれ、準線と頂点との間の線分の各々が、円錐の側面の「直線母線」または「母線」である。円錐の「基円半径」は、円錐の底面の半径であり、これは単に円錐の半径と呼ばれることが多い。直円錐の開口部は、２本の母線の間の最大角度である。例えば、直線母線が軸に対して角度θをなす場合、開口部は２θである。

本実施形態の特徴は、ライトパイプ出力面２Ｔで頂点１４Ｖを維持しながら、ライトパイプ２を回転軸１０の回りに回転させることができ、ライトパイプ２の均一な白色光照射出力が、ライトパイプ２のこの回転に依存しない（独立している）ことである。言い換えれば、円錐１４の側面１４Ｌ上のライトパイプ軸３０を維持しながら、ライトパイプ２を回転軸１０の回りに回転させることができ、ライトパイプは、ライトパイプ２の回転に依存しない均一な白色光照射出力を提供することになる。

ライトパイプ２を回転軸１０の回りに回転させることによって、ライトパイプ２、照明システム２６、およびＰＯＤ１００の動作を維持しながら、眼鏡のフレーム１１、したがって、ユーザ（眼鏡の装着者）のこめかみに対して望ましい角度（回転）（望ましい間隔角３８Ａおよび３８Ｂ）にあるライトパイプ２の向き（円錐１４の側面１４Ｌ上のライトパイプ２の位置）を見つけることができる。一般的な場合、眼鏡のフレーム１１は、側面１４Ｌ上に装着されない。したがって、間隔角３８Ａおよび３８Ｂの両方をゼロにすることができる回転軸１０の回りにライトパイプ回転が存在しない場合がある。例えば、図３Ａでは、間隔角３８Ａは許容できないほど大きいのに対し、図３Ｂでは、間隔角３８Ｂはほぼゼロである。ライトパイプ回転の目的は、間隔角３８Ａおよび３８Ｂの両方を最小限に抑え、ディスプレイシステム３００を美的に許容できるほど良く見せる、円錐１４の側面１４Ｌ上のライトパイプ２の最適な位置を見つけることである。

ライトパイプ２を眼鏡フレーム１１のつると位置合わせして、ディスプレイシステム３００の望ましい美的外観を実現するために、ライトパイプ光出力２Ｔの対称軸である軸の回りにライトパイプ２を回転させることができる。導波路（ＬＯＥ２０）のパントスコピック傾斜が変化した場合、ライトパイプ２の回転を適用して、ライトパイプ２を再びつると位置合わせされた位置にすることができ、したがって、ライトパイプ２を再設計する必要性を回避することができる。

図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、各図において、ＬＯＥ２０と一体化したＰＯＤ１００、およびフレーム１１に関して（同一回転で）回転したライトパイプ２の図が示される。ライトパイプ２は、ライトパイプ２がフレーム１１と許容できるほどうまく位置合わせされるように回転される。なお、本図５Ａでは、拡散器３、第２のフレネルレンズ２２Ｂ、偏光子４は図示されていないことに留意されたい。なお、ＰＯＤ１００が実際に導波路（ＬＯＥ）２０に対して傾斜（回転）されるため、本図５Ｂは簡略化されていることに留意されたい。本図において、ライトパイプ２は、フレーム１１にほぼ平行に回転されるが、正確に平行ではない。これは、ライトパイプ２とフレーム１１との間（ライトパイプ軸３０とフレーム１１０の軸との間）の水平面内の非ゼロ角５０Ｂによって確認することができる。なお、ほとんど垂直であるような別の平面では、角度５０Ａは実質的にゼロであり得ることに留意されたい。角度５０Ａおよび５０Ｂは、上述した角度３８Ａおよび３８Ｂと同様に定義される。完全に位置合わせされているわけではないが、非ゼロ角５０Ｂのような最適な（実質的に平行な）状態からの変位は、眼鏡フレームの所与の美的制約内で許容可能な場合もある。

あるいは、非ゼロ角５０Ｂは、ライトパイプ２および／または照明システム２６およびＰＯＤ１００を配向することが望ましい場合もある。眼鏡のフレーム１１および／またはユーザから離れた所望の角度で、芸術的、設計的、または美的効果を達成する。

本説明では、一様な白色光を提供するために、例示的な照明システム２６の一部としてライトパイプ２を使用しているが、この説明はこれに限定するものではない。本説明に基づいて、ライトパイプは、他の構成で配備され得ることが予測される。１つの非限定的な例は、（光源１の代わりに）撮像光学素子を備えたライトパイプ２を配備することである。この場合、ライトパイプ２は、例えば眼鏡のフレーム１１のように、ユーザのこめかみ付近の画像プロジェクタからの画像情報をＬＯＥ２０内の結合素子に搬送する。ライトパイプ２を使用して、画像がＬＯＥ２０内に射出される画像配向は、回転軸１０の回りのライトパイプ２の回転に依存しないことになる。補償を使用して、例えば、画像の発生元である画像プロジェクタを、ライトパイプ２と共におよび／またはライトパイプ２から独立して回転させることもできるであろう。

なお、本実施形態の説明を補助するために、上述した実施例、使用する数値、および例示的な算出があることに留意されたい。不用意な誤植、数学的誤差、および／または簡略化された計算の使用は、本発明の有用性および基本的利点を損なうものではない。

添付の特許請求の範囲が、多重従属なしで起草されている限り、これは、そのような多重従属を許可しない管轄権内の形式的要件に対応するためだけに行われている。なお、特許請求の範囲を多重従属させることによって暗示される特徴のすべての可能な組み合わせが明示的に想定され、本発明の一部とみなされるべきであることに留意されたい。

上記の説明は、例としてのみ機能することを意図しており、多くの他の実施形態が、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内で可能であることが理解されるであろう。

Claims (11)

1. 装置であって、
   （ａ）空間光変調器（ＳＬＭ）（８）を含む投影光学系（２４）であって、前記空間光変調器（８）の入力面に対応するｘ軸およびｙ軸を有する投影光学系入力面（２４Ｎ）を有する、投影光学系（２４）、および
   （ｂ）ライトパイプ入力面（２Ｎ）からライトパイプ出力面（２Ｔ）への前記ライトパイプの長軸に沿ったライトパイプ軸（３０）を有し、前記ライトパイプ出力面および前記投影光学入力面（２４Ｎ）に垂直な出力ｚ軸（１０）を有するライトパイプ（２）を備え、
   前記ライトパイプ（２）が、前記ｘ軸、前記ｙ軸、および前記ｚ軸に対して斜めの角度で前記ライトパイプ軸（３０）を有して配備される、装置。
2. 前記ライトパイプ出力面（２Ｔ）からの出力光（２８Ｔ）を受光し、前記投影光学入力面（２４Ｎ）に向けて拡散光（２８Ｄ）を提供するように構成された異方性拡散器（３）をさらに備え、前記拡散器（３）が、前記ライトパイプ出力面（２Ｔ）に平行に配置され、前記投影光学入力面（２４Ｎ）の前記ｘ軸および前記ｙ軸の両方に非平行に回転される、請求項１に記載の装置。
3. 前記異方性拡散器（３）が、第２の方向のより小さな範囲の角度へ光を散乱させることに対して、第１の方向のより広い範囲の角度へ光を散乱させる非対称関数を有する、請求項２に記載の装置。
4. 前記拡散器（３）が、前記ライトパイプ出力面（２Ｔ）と接触して配備される、請求項２に記載の装置。
5. 前記ライトパイプ（２）および前記拡散器（３）が、照明システム（２６）内で構成され、前記照明システム（２６）が、第１のフレネルレンズ（２２Ａ）を介してライトパイプ入力面（２Ｎ）に入力光（２８Ｎ）を提供する光源（１）をさらに含む、請求項２に記載の装置。
6. 前記照明システム（２６）が、第２のフレネルレンズ（２２Ｂ）と、前記拡散光（２８Ｄ）が照明システム出力面（２６Ｔ）に向かって提供される偏光子（４）とをさらに含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記ライトパイプ（２）が、照明システム（２６）内に構成され、前記照明システムが、前記投影光学系（２４）に回転可能に接続される、請求項１に記載の装置。
8. 前記照明システム（２６）が、前記ライトパイプ（２）に動作可能に接続された異方性拡散器（３）をさらに含み、前記ライトパイプ（２）および前記拡散器（３）が、前記回転軸（１０）に対して同期して回転するようにする、請求項７に記載の装置。
9. 前記照明システム（２６）が、異方性拡散器（３）をさらに含み、前記ライトパイプ（２）および前記拡散器（３）が、前記回転軸（１０）に対して独立して回転するようにする、請求項７に記載の装置。
10. 前記ライトパイプ軸（３０）が、前記出力軸（１０）に対して非平行である、請求項１に記載の装置。
11. 前記ライトパイプ（２）が、ユーザの眼鏡（１１）のフレーム軸（１１０）と実質的に位置合わせされ、前記フレーム軸（１１０）が、フレーム（１１）に沿った長手方向軸であり、前記フレーム（１１）が、前記眼鏡のレンズと前記ユーザの耳との間にある、請求項１に記載の装置の配備方法。