JP7064581B2 - 光学結像システムの接眼レンズからの迷光放出を低減させる方法および装置 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１７年９月２８日に出願された米国仮出願第６２／５６４，５２８号の出願日の利益を主張する。米国特許出願第６２／５６４，５２８号の内容は、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。

（技術分野）
本開示は、光学結像システムにおける迷光放出を低減させるためのコンポーネントに関する。

結像システムは、視覚的情報をユーザに提示するために使用されることができる。例えば、結像システムは、１人以上のユーザが画像を視認し得るように、画像を結像表面上に投影する光学コンポーネントを含むことができる。ある場合、結像システムは、頭部搭載型ディスプレイデバイスの中に組み込まれ、より没入型の様式において、視覚的情報を提示することができる。例えば、頭部搭載型ディスプレイは、仮想現実（ＶＲ）または拡張現実（ＡＲ）システムのための視覚的情報を提示するために使用されることができる。

ある側面では、頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズは、１つ以上の第１の導波管を含み、１つ以上の第１の導波管は、空間光変調器からの光を第１の縁において受け取り、受け取られた光の少なくとも一部を第１の縁と反対側の第２の縁に誘導し、第１の縁と第２の縁との間の１つ以上の第１の導波管の面を通して、光の少なくとも一部を抽出するように配置されている。接眼レンズは、第２の縁において１つ以上の第１の導波管から出射する光を受け取り、受け取られた光を１つ以上の吸光体に誘導するように位置付けられた第２の導波管も含む。

本側面の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上のものを含むことができる。

いくつかの実装では、接眼レンズは、１つ以上の第１の導波管の第２の縁間に配置され、１つ以上の第１の導波管からの光を第２の導波管の中に結合するように構成された光学構造をさらに含むことができる。

いくつかの実装では、接眼レンズは、反射体をさらに含むことができる。第２の導波管は、反射体と１つ以上の第１の導波管との間に配置されることができる。反射体は、光が１つ以上の吸光体に誘導されるように、１つ以上の第１の導波管から第２の導波管に入射する光を反射するように構成されることができる。

いくつかの実装では、１つ以上の吸収体は、ユーザによる頭部搭載型ディスプレイの動作中、ユーザの視野外に位置することができる。

いくつかの実装では、接眼レンズは、１つ以上の第１の導波管の１つ以上の追加の縁において１つ以上の第１の導波管から出射する光を受け取り、１つ以上の追加の縁からの受け取られた光を１つ以上の追加の吸光体に誘導するように位置付けられた１つ以上の追加の導波管をさらに含むことができる。

いくつかの実装では、１つ以上の第１の導波管は、ユーザによる頭部搭載型ディスプレイの動作中、ユーザの視野内に位置することができる。

いくつかの実装では、１つ以上の第１の導波管は、第１の縁と第２の縁との間に延びている１つ以上の回折光学要素を含むことができる。１つ以上の回折光学要素は、第１の縁と第２の縁との間の１つ以上の第１の導波管の面を通して、光の少なくとも一部を抽出するように構成されることができる。

いくつかの実装では、１つ以上の回折光学要素のうちの少なくとも１つは、１つ以上の第１の導波管の内部に配置されることができる。

いくつかの実装では、１つ以上の回折光学要素のうちの少なくとも１つは、１つ以上の第１の導波管の周辺に沿って配置されることができる。

いくつかの実装では、接眼レンズは、第３の導波管をさらに含むことができ、第３の導波管は、空間光変調器からの光を第３の縁において受け取り、受け取られた光の少なくとも一部を第３の縁と反対側の第４の縁に誘導し、第３の縁と第４の縁との間の第３の導波管の面を通して、光の少なくとも一部を抽出するように配置されている。接眼レンズは、第４の縁において第３の導波管から出射する光を受け取り、受け取られた光を１つ以上の第２の吸光体に誘導するように位置付けられる第４の導波管をさらに含むことができる。

いくつかの実装では、第２の導波管は、その周辺に沿って格子パターンを画定することができる。

いくつかの実装では、第２の導波管は、１つ以上の第１の導波管と一体型であることができる。

いくつかの実装では、格子パターンは、第２の導波管の第１の面または第２の導波管の第２の面のうちの少なくとも１つ上に画定されることができる。第２の導波管の第１の面は、第２の導波管の第２の面と反対側にあることができる。

いくつかの実装では、第２の導波管は、１つ以上の第１の導波管と異なることができる。

いくつかの実装では、接眼レンズは、格子パターンに沿って堆積させられた吸光材料をさらに含むことができる。

いくつかの実装では、格子パターンは、第２の導波管の周辺の全体に沿って画定されることができる。

いくつかの実装では、吸光材料は、第２の導波管の周辺の全体に沿って堆積させられることができる。

いくつかの実装では、格子パターンは、第２の導波管の周辺の一部に沿って画定されることができる。

いくつかの実装では、吸光材料は、第２の導波管の周辺の一部に沿って堆積させられることができる。

いくつかの実装では、接眼レンズは、空間光変調器からの光を受け取り、光を第１の方向に１つ以上の第１の導波管の第１の縁に向かって一次放出軸に沿って向けるように構成された光学結合器サブシステムを含むことができる。

いくつかの実装では、第２の導波管は、光学結合器サブシステムから第２の方向において周辺縁を含むことができる。第２の方向は、第１の方向と反対であることができる。周辺縁は、一次放出軸に対して傾けられていることができる。

本明細書に説明される実装は、種々の利点を提供することができる。ある場合、本明細書に説明される特徴は、光学システム（例えば、接眼レンズおよび／または頭部搭載型ディスプレイ）から逃れる迷光の量を低減させることができる。故に、光学システムは、より多くの迷光を被る匹敵するシステムより、高い品質のデジタル画像をユーザに提示することができる。ある場合、本明細書に説明される特徴は、投影されたデジタル画像の分解能を増加させること、デジタル画像のコントラストを増加させること、望ましくない画像アーチファクトの存在を低減させること、および／または、色の正確な再現を促進することができる。

１つ以上の実施形態の詳細は、付随の図面および下記の説明に記載される。他の特徴および利点は、説明および図面から、および請求項から明白となるであろう。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
１つ以上の第１の導波管であって、前記１つ以上の第１の導波管は、空間光変調器からの光を第１の縁において受け取り、前記受け取られた光の少なくとも一部を前記第１の縁と反対側の第２の縁に誘導し、前記第１の縁と第２の縁との間の前記１つ以上の第１の導波管の面を通して、前記光の少なくとも一部を抽出するように配置されている、１つ以上の第１の導波管と、
前記第２の縁において前記１つ以上の第１の導波管から出射する光を受け取り、前記受け取られた光を１つ以上の吸光体に誘導するように位置付けられた第２の導波管と
を備えている、接眼レンズ。
（項目２）
前記１つ以上の第１の導波管の前記第２の縁間に配置され、前記１つ以上の第１の導波管からの光を前記第２の導波管の中に結合するように構成された光学構造をさらに備えている、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目３）
反射体をさらに備え、前記第２の導波管は、前記反射体と前記１つ以上の第１の導波管との間に配置され、前記反射体は、光が前記１つ以上の吸光体に誘導されるように、前記１つ以上の第１の導波管から前記第２の導波管に入射する前記光を反射するように構成されている、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目４）
前記１つ以上の吸収体は、ユーザによる前記頭部搭載型ディスプレイの動作中、ユーザの視野外に位置している、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目５）
前記１つ以上の第１の導波管の１つ以上の追加の縁において前記１つ以上の第１の導波管から出射する光を受け取り、前記１つ以上の追加の縁からの受け取られた光を１つ以上の追加の吸光体に誘導するように位置付けられた１つ以上の追加の導波管をさらに備えている、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目６）
前記１つ以上の第１の導波管は、ユーザによる前記頭部搭載型ディスプレイの動作中、ユーザの視野内に位置している、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目７）
前記１つ以上の第１の導波管は、前記第１の縁と前記第２の縁との間に延びている１つ以上の回折光学要素を備え、前記１つ以上の回折光学要素は、前記第１の縁と第２の縁との間の前記１つ以上の第１の導波管の面を通して、前記光の少なくとも一部を抽出するように構成されている、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目８）
前記１つ以上の回折光学要素のうちの少なくとも１つは、前記１つ以上の第１の導波管の内部に配置されている、項目７に記載の接眼レンズ。
（項目９）
前記１つ以上の回折光学要素のうちの少なくとも１つは、前記１つ以上の第１の導波管の周辺に沿って配置されている、項目７に記載の接眼レンズ。
（項目１０）
前記接眼レンズは、
第３の導波管であって、前記第３の導波管は、前記空間光変調器からの光を第３の縁において受け取り、前記受け取られた光の少なくとも一部を前記第３の縁と反対側の第４の縁に誘導し、前記第３の縁と第４の縁との間の前記第３の導波管の面を通して、前記光の少なくとも一部を抽出するように配置されている、第３の導波管と、
前記第４の縁において前記第３の導波管から出射する光を受け取り、前記受け取られた光を１つ以上の第２の吸光体に誘導するように位置付けられた第４の導波管と
をさらに備えている、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目１１）
前記第２の導波管は、その周辺に沿って格子パターンを画定している、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目１２）
前記第２の導波管は、前記１つ以上の第１の導波管と一体型である、項目１１に記載の接眼レンズ。
（項目１３）
前記格子パターンは、前記第２の導波管の第１の面または前記第２の導波管の第２の面のうちの少なくとも１つ上に画定され、前記第２の導波管の前記第１の面は、前記第２の導波管の前記第２の面と反対側にある、項目１２に記載の接眼レンズ。
（項目１４）
前記第２の導波管は、前記１つ以上の第１の導波管と異なる、項目１１に記載の接眼レンズ。
（項目１５）
前記格子パターンに沿って堆積させられた吸光材料をさらに備えている、項目１１に記載の接眼レンズ。
（項目１６）
前記格子パターンは、前記第２の導波管の前記周辺の全体に沿って画定されている、項目１５に記載の接眼レンズ。
（項目１７）
前記吸光材料は、前記第２の導波管の前記周辺の全体に沿って堆積させられている、項目１５に記載の接眼レンズ。
（項目１８）
前記格子パターンは、前記第２の導波管の前記周辺の一部に沿って画定されている、項目１５に記載の接眼レンズ。
（項目１９）
前記吸光材料は、前記第２の導波管の前記周辺の一部に沿って堆積させられている、項目１５に記載の接眼レンズ。
（項目２０）
前記空間光変調器からの光を受け取るように構成された光学結合器サブシステムを備え、前記光学結合器サブシステムは、一次放出軸に沿った前記１つ以上の第１の導波管の前記第１の縁に向かう第１の方向に前記光を向ける、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目２１）
前記第２の導波管は、前記光学結合器サブシステムから第２の方向に周辺縁を備え、前記第２の方向は、前記第１の方向と反対であり、前記周辺縁は、前記一次放出軸に対して傾けられている、項目２０に記載の接眼レンズ。

図１は、例示的光学システムの概略図である。

図２は、例示的導波管装置の立面図である。

図３Ａ－３Ｃは、例示的導波管装置の概略図である。

図４は、別の例示的光学システムを示す概略図である。

図５は、吸光アセンブリを含む別の例示的光学システムを示す概略図である。

図６は、図５に示される光学システムを使用した迷光の例示的吸収を示す概略図である。

図７は、吸光アセンブリの例示的導波管の断面略図である。

図８は、導波管装置と光学結合器サブシステムと分配用導波管装置とを含む例示的光学アセンブリの略図である。

図９は、複数の光学アセンブリの例示的配置の略図である。

図１０は、例示的光学アセンブリの概略図である。

図１１Ａ－１１Ｃは、例示的光学アセンブリの概略図である。 図１１Ａ－１１Ｃは、例示的光学アセンブリの概略図である。 図１１Ａ－１１Ｃは、例示的光学アセンブリの概略図である。

異なる図中の同様の番号は、同様の要素を示す。

図１は、導波管装置１０２と、光を導波管装置１０２にまたはそれから光学的に結合するための光学結合器サブシステム１０４と、空間光変調器１０６とを含む光学システム１００を示す。

導波管装置１０２は、１つ以上の一次平面導波管１０８（そのうちの１つのみが、図１に示される）と、一次平面導波管１０８のうちの少なくともいくつかの各々に関連付けられた１つ以上の回折光学要素（ＤＯＥ）１１０とを含む。

図２に示されるように、一次平面導波管１０８の各々は、少なくとも第１の端部１１２ａと、第２の端部１１２ｂとを有し、第２の端部１１２ｂは、一次平面導波管１０８の長さ１１４に沿って第１の端部１１２ａに対向する。一次平面導波管１０８の各々は、第１の面１１６ａと、第２の面１１６ｂとを有し、少なくとも第１および第２の面１１６ａおよび１１６ｂ（集合的に、１１６）は、一次平面導波管１０８の長さ１１４の少なくとも一部に沿って、少なくとも部分的内部反射性光学経路（矢印１１８ａおよび破線矢印１１８ｂによって図示され、集合的に、１１８）を形成する。一次平面導波管１０８は、種々の形態をとり得、それは、面の法線に対して画定された臨界角より大きい角度で面１１６に衝突する光に関して、実質的全内部反射（ＴＩＲ）を提供する。一次平面導波管１０８は、例えば、他の材料の中でもとりわけ、ガラス、溶融シリカ、アクリル、またはポリカーボネートの板面または平面の形態をとり得る。

ＤＯＥ１１０（破線と点の二重線によって図１および２に図示される）は、多種多様な形態をとり得、それらは、ＴＩＲ光学経路１１８を中断し、一次平面導波管１０８の長さ１１４の少なくとも一部に沿って、一次平面導波管１０８の内部１２２と外部１２４との間で延びている複数の光学経路（矢印１２０ａおよび破線矢印１２０ｂによって図示され、集合的に、１２０）を提供する。ある場合、ＤＯＥ１１０は、有利には、線形回折格子の位相機能を円形または放射対称レンズ機能と組み合わせ、見掛けオブジェクトの位置付けおよび見掛けオブジェクトのための焦点平面を可能にし得る。そのようなものは、フレーム毎、サブフレーム毎、またはさらにピクセル毎に達成され得る。

図１を参照すると、光学結合器サブシステム１０４は、光を導波管装置１０２にまたはそれから光学的に結合する。図１に図示されるように、光学結合器サブシステムは、光学要素１２６、例えば、反射性表面、ミラー、ダイクロイックミラー、またはプリズムを含み、光を一次平面導波管１０８の縁１２８にまたはそれから光学的に結合する。光学結合器サブシステム１０４は、加えて、または代替として、光をコリメートするコリメーション要素１３０を含み得る。

空間光変調器１０６は、１つ以上の光源１３２と、空間的および／または時間的に変動する光（例えば、空間的および／または時間的に変調された光）の形態でエンコードされた画像データを生成する駆動電子機器１３４とを含む制御サブシステムである。上で述べられたように、コリメーション要素１３０は、光をコリメートし得、コリメートされた光は、１つ以上の一次平面導波管１０８の中に光学的に結合されることができる。

図２に図示されるように、光は、一次平面導波管１０８に沿って伝搬し、少なくとも一部の反射または「跳ね返り」が、ＴＩＲ伝搬から生じる。いくつかの実装は、例えば、薄皮膜、誘電性コーティング、金属化されたコーティング等の１つ以上の反射体を内部光学経路内で採用し得、それは、反射を促進し得ることに留意されたい。光は、一次平面導波管１０８の長さ１１４に沿って伝搬し、長さ１１４に沿った種々の位置において、１つ以上のＤＯＥ１１０と交差する。図３Ａ－３Ｃを参照して下で説明されるように、ＤＯＥ１１０は、一次平面導波管１０８内に組み込まれるか、または一次平面導波管１０８の面１１６（例えば、面１１６ａまたは面１１６ｂ）のうちの１つ以上のものに接触もしくは隣接し得る。ＤＯＥ１１０は、少なくとも２つの機能を遂行する。ＤＯＥ１１０は、光の角度をシフトし、光の一部がＴＩＲから逃れ、一次平面導波管１０８の１つ以上の面１１６を介して、内部１１２から外部１２４に出現することを引き起こす。さらに、ＤＯＥ１１０は、外部結合される光を１つ以上の視認距離に集束させる。したがって、一次平面導波管１０８の面１１６ａを通して見ている者は、１つ以上の視認距離においてデジタル画像を見ることができる。

ある場合、各一次平面導波管１０８は、特定の平面（例えば、ｘ－ｙ平面）に実質的に沿って延びていることができ、入射光を誘導することができ、それによって、光は、一次平面導波管１０８から、１つ以上の場所において、平面に直交または略直交する方向（例えば、ｚ－方向または略ｚ－方向）に出現する。ある場合、拡張部のその平面に沿った一次平面導波管１０８の表面積は、他の非平行（例えば、直交）平面に沿ったその表面積より実質的に大きくあり得る。例えば、ある場合、ｘ－ｙ平面に沿った一次平面導波管１０８の表面は、ｘ－ｚ平面またはｙ－ｚ平面に沿ったその表面積より１０倍大きい、２０倍大きい、または、ある他の倍数でより大きくあり得る。

図１および２は、面１１６から間隔を置かれた、一次平面導波管１０８の内部１１２に位置付けられたＤＯＥ１１０を示すが、ＤＯＥ１１０は、他の実装では、例えば、図３Ａ－３Ｃに図示されるように、他の場所に位置付けられ得る。

図３Ａは、一次平面導波管１０８と、一次平面導波管１０８の外側表面または面１１６上に支持された少なくとも１つのＤＯＥ１１０とを含む例示的導波管装置１０２ａを示す。例えば、ＤＯＥ１１０は、例えば、パターン化された金属層として、一次平面導波管１０８の外側表面または面１１６ｂ上に堆積させられ得る。

図３Ｂは、一次平面導波管１０８と、一次平面導波管１０８の外側表面または面１１６ｂに直接隣接して内部に位置付けられた少なくとも１つのＤＯＥ１１０とを含む別の例示的導波管装置１０２ｂを示す。例えば、ＤＯＥ１１０は、一次平面導波管１０８の材料の選択的またはマスクされた硬化を介して、内部１２２に形成され得る。代替として、ＤＯＥ１１０は、一次平面導波管１０８の中に組み込まれる異なる物理的構造であり得る。

図３Ｃは、一次平面導波管１０８と、一次平面導波管１０８の外側表面に形成された少なくとも１つのＤＯＥ１１０とを含む別の例示的導波管装置１０２ｃを示す。ＤＯＥ１１０は、例えば、一次平面導波管１０８の外側表面または面１１６ｂ内に、例えば、溝として、エッチングされ、パターン化され、または、そうでなければ形成され得る。例えば、ＤＯＥ１１０は、線形または鋸歯状の山と谷の形態をとり得、それらは、１つ以上の画定されたピッチ（例えば、長さ１１４に沿って延びている個々の要素または特徴間の空間）で間隔を置かれ得る。ピッチは、線形関数であり得るか、または、非線形関数であり得る。

ある場合、一次平面導波管１０８は、少なくとも部分的に透明であることができる。そのような構成は、１人以上の視認者が、視認者の見地に対して一次平面導波管１０８の遠側の物理的オブジェクト（例えば、実世界）を視認することを可能にする。これは、有利には、視認者が、実世界を導波管を通して視認し、同時に、導波管によって眼に中継されるデジタル画像を視認することを可能にし得る。

いくつかの実装では、複数の導波管システムが、ニアトゥアイディスプレイの中に組み込まれ得る。例えば、複数の導波管システムは、頭部装着型、頭部搭載型、またはヘルメット搭載型ディスプレイ、もしくは他のウェアラブルディスプレイの中に組み込まれ得る（例えば、ユーザの視野内に位置付けられ、デジタル画像をユーザに表示する接眼レンズの中に組み込まれる）。

いくつかの実装では、複数の導波管システムは、装着されない、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）（例えば、その中でディスプレイ画像がドライバ／パイロットの通視線内の透明ウィンドウ上に投影される自動車ＨＵＤまたは航空電子工学ＨＵＤ）の中に組み込まれ得る。そのような実装では、複数の視認者が、共有導波管システムまたは結果として生じる画像野を見得る。複数の視認者は、例えば、導波管システムに対する各視認者のそれぞれの場所に合致する異なる視認目線から、デジタルまたは仮想オブジェクトを見得るか、または、光学的に知覚し得る。

光学システム１００は、可視光の使用に限定されず、電磁スペクトルの他の部分内の光（例えば、赤外線または紫外線）も採用し得、および／または、「光」の帯域外の電磁放射（例えば、可視、ＵＶ、またはＩＲ）を採用し得、例えば、電磁スペクトルのマイクロ波またはＸ線部分における電磁放射もしくはエネルギーを採用する。

いくつかの実装では、走査光ディスプレイが、光を複数の一次平面導波管の中に結合するために使用される。走査光ディスプレイは、画像を形成するために、経時的に走査される単一ビームを形成する単一光源を含むことができる。この走査される光のビームは、強度変調され、異なる明度レベルのピクセルを形成し得る。代替として、複数の光源が、複数の光のビームを生成するために使用され得、それらは、画像を形成するために、共有走査要素または別個の走査要素のいずれかを用いて走査される。これらの光源は、可視および／または非可視の異なる波長を含むことができ、それらは、異なる幾何学的原点（例えば、Ｘ、Ｙ、またはＺ）を含むことができ、それらは、スキャナに異なる入射角で入射することができ、１つ以上の画像の異なる部分（例えば、平坦または立体、動いている、または静止している）に対応する光を作成することができる。

例えば、米国特許出願第１３／９１５，５３０号、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０４５２６７号、および米国仮特許出願第６１／６５８，３５５号（その内容は、参照することによって、その全体として含まれる）に議論されるように、光は、例えば、振動光ファイバを用いて走査され、画像を形成し得る。光ファイバは、圧電アクチュエータによって、二軸で走査され得る。代替として、光ファイバは、一軸または三軸で走査され得る。さらなる代替として、１つ以上の光学コンポーネント（例えば、回転多角形反射体またはミラー、発振反射体またはミラー）が、光ファイバの出力を走査するために採用され得る。

光学システム１００は、画像を生産することにおける使用または画像プロジェクタもしくは明視野生成に限定されない。例えば、光学システム１００またはその変形例は、デジタル静止またはデジタル動画画像捕捉もしくはカメラシステム等の画像捕捉デバイスとして採用され得る。

図４に示されるように、ある場合、光学システムは、分配用導波管装置４０２を含み、光を第１の軸（例えば、図４の図では、垂直またはＹ－軸）に沿って中継し、光の有効射出瞳を第１の軸（例えば、Ｙ－軸）に沿って拡張させることができる。分配用導波管装置４０２は、例えば、分配用平面導波管４０４と、分配用平面導波管４０４に関連付けられた少なくとも１つのＤＯＥ４０６（二重鎖線によって図示される）とを含み得る。分配用平面導波管４０４は、異なる向きを有するが、少なくともいくつかの点において、一次平面導波管１０８と類似または同じであり得る。同様に、少なくとも１つのＤＯＥ４０６は、少なくともいくつかの点において、ＤＯＥ１１０と類似または同じであり得る。例えば、分配用平面導波管４０４および／またはＤＯＥ４０６は、それぞれ、少なくとも部分的に一次平面導波管１０８および／またはＤＯＥ１１０と同一材料から成り得る。

中継され、射出瞳拡張させられた光は、分配用導波管装置４０２から１つ以上の一次平面導波管１０８の中に光学的に結合される。一次平面導波管１０８は、好ましくは、第１の軸に直交する第２の軸（例えば、図４の図では、水平またはＸ－軸）に沿って、光を中継する。着目すべきこととして、第２の軸は、第１の軸と非直交軸であることができる。一次平面導波管１０８は、その第２の軸（例えば、Ｘ－軸）に沿って、光の有効射出瞳を拡張させる。例えば、分配用平面導波管４０４は、垂直またはＹ－軸に沿って、光を中継および拡張させ、その光を一次平面導波管１０８に通すことができ、一次平面導波管１０８は、水平またはＸ－軸に沿って、光を中継し、拡張させる。

上で説明されるものと同様に、光は、一次平面導波管１０８に沿って伝搬し、少なくとも一部の反射または「跳ね返り」が、ＴＩＲ伝搬から生じる。さらに、光は、一次平面導波管１０８の長さ１１４に沿って伝搬し、長さ１１４に沿った種々の位置において、１つ以上のＤＯＥ１１０と交差する。ＤＯＥ１１０は、光の角度をシフトし、光の一部がＴＩＲから逃れ、一次平面導波管１０８の１つ以上の面１１６（例えば、面１１６ａ）を介して、内部１１２から外部１２４に出現することを引き起こす。さらに、ＤＯＥ１１０は、外部結合される光を１つ以上の視認距離に集束させる。したがって、一次平面導波管１０８の面１１６ａを通して見ている者は、１つ以上の視認距離におけるデジタル画像を見ることができる。いくつかの実装では、光学システム１００の少なくとも一部は、頭部装着型、頭部搭載型、またはヘルメット搭載型ディスプレイ、もしくは他のウェアラブルディスプレイの中に組み込まれることができる（例えば、ユーザの視野内に位置付けられ、デジタル画像をユーザに表示する接眼レンズの中に組み込まれる）。

光学システムに関する追加の情報は、米国特許出願第１４／３３１，２１８号（その内容は、参照することによって、その全体として含まれる）に見出され得る。

上で説明されるように、光は、一次平面導波管１０８の１つ以上の面１１６（例えば、面１１６ａ）から放出されることにより、デジタル画像をユーザに表示することができる。しかしながら、ある場合、迷光が、ＤＯＥがデジタル画像に寄与しない様式において、光学システム１００の一部から逃れ得る。例えば、ある場合、光は、面１１６ａ以外の面から、一次平面導波管１０８から逃れ得る。例として、図４を参照すると、光は、面１１６ｂ（負のｚ－方向に面する）、１１６ｃ（負のｙ－方向に面する）、１１６ｄ（正のｙ－方向に面する）、１１６ｅ（正のｘ－方向に面する）、および／または１１６ｆ（負のｘ－方向に面する）のうちの１つ以上のものから逃れ得る。別の例として、光学結合器サブシステム１０４によって放出される光の一部は、導波管装置１０２および／または分配用導波管装置４０２に結合されるのではなく、外部１２４に逃れ得る。別の例として、導波管装置４０２によって放出される光一部は、導波管装置１０２に結合されるのではなく、外部１２４に逃れ得る。

ある場合、迷光は、光学システム１００の性能に悪影響を及ぼし得る。例えば、迷光は、光学システム１００によってレンダリングされたデジタル画像の画質を減少させ得る（例えば、投影されたデジタル画像の分解能を減少させること、デジタル画像のコントラストを低減させること、望ましくない画像アーチファクトを導入すること、および／または色の正確な再現を損なわせることによって）。

画質を改良するために、光学システムは、１つ以上の光を向けるコンポーネントおよび／または吸光コンポーネントを含むことにより、迷光を向け直すことおよび／または捕捉することができる。

例として、図５は、光学システム５００を示す。光学システム５００は、多くの点において、図４に示される光学システムと類似する。例えば、光学システム５００は、導波管装置１０２と、分配用導波管装置４０２を通して、光を導波管装置１０２にまたはそれから光学的に結合するための光学結合器サブシステム１０４と、空間光変調器１０６とを含む。いくつかの実装では、光学システム５００の少なくとも一部は、頭部装着型、頭部搭載型、またはヘルメット搭載型ディスプレイ、もしくは他のウェアラブルディスプレイの中に組み込まれることができる（例えば、ユーザの視野内に位置付けられ、デジタル画像をユーザに表示する接眼レンズの中に組み込まれる）。

この例では、光学システム５００は、吸光アセンブリ５０２も含む。吸光アセンブリ５０２は、１つ以上の導波管５０４と、１つ以上の吸光要素５０６とを含む。１つ以上の導波管５０４は、光学システム５００の他のコンポーネント（例えば、導波管装置１０２、光学結合器サブシステム１０４、および／または分配用導波管装置４０２）の周辺に、またはその周囲に位置付けられ、それらのコンポーネントによって放出される迷光を収集する。次に、導波管５０４は、捕捉された光を吸光要素５０６のうちの１つ以上のものに向け、それによって、迷光は、吸収される（例えば、熱に変換される）。故に、光学システム５００から逃れる迷光の量は、低減させられる。

例として、図６は、一次平面導波管１０８の面１１６ｃから逃れる迷光（実線矢印６０２として描写される）を示す。迷光６０２は、一次平面導波管１０８の周辺に沿って位置付けられる導波管５０４ａに衝突し、導波管５０４ａに入射する。次に、導波管５０４ａは、迷光を吸光要素５０６ａおよび／または５０６ｂに向け（導波管５０４ａ内の迷光の例示的経路は、点線矢印６０４として示される）、それによって、迷光は、吸収される。故に、一次平面導波管１０８の面１１６ｃから光学システム５００の外部への迷光の量は、低減させられる。

導波管５０４は、全内部反射を通して捕捉された光を吸光要素５０６に向けることができる。全内部反射は、伝搬される光波が、表面に対する法線に対して特定の臨界角より大きい角度で媒体境界表面に衝突するときに生じる現象である。屈折率が、境界の他の側でより低く、入射角が、臨界角より大きい場合、波は、通過することができず、全体的に（または実質的に全体的に）反射される。臨界角は、それより大きいと、全内部反射生じる入射角である。

故に、導波管５０４は、その屈折率が周囲媒体の屈折率より大きいように構成されることができる。例として、導波管５０４が、それから迷光が逃れ得る光学システム１００の他のコンポーネント（例えば、導波管装置１０２、光学結合器サブシステム１０４、および／または分配用導波管装置４０２のコンポーネント）間に空気間隙を伴って位置付けられる場合、導波管５０４は、空気より大きい屈折率を有する物質を使用して、構築されることができる。別の例として、導波管５０４が、それらが、迷光が逃れ得る光学システム１００の他のコンポーネント（例えば、導波管装置１０２、光学結合器サブシステム１０４、および／または分配用導波管装置４０２のコンポーネント）に直接接触するように位置付けられる場合、導波管５０４は、接触するコンポーネントのそれより大きい屈折率を有する物質を使用して、構築されることができる。

さらに、全内部反射を通して導波管５０４の長さに沿って入射される光伝搬を促進するために、各導波管５０４は、臨界角より大きい角度で導波管５０４内を伝搬するように、導波管５０４の中への入射時に光の方向を修正する１つ以上の光学構造を含むことができる。

例として、図７は、導波管５０４および例示的包囲媒体７０２の断面を示す。ある場合、媒体７０２は、空気またはある他の周囲物質であることができる（例えば、導波管５０４が、空気間隙または他の周囲物質を光学システム１００の他のコンポーネント間に伴って位置付けられる場合）。ある場合、媒体７０２は、光学システム１００の別のコンポーネントであることができる（例えば、導波管５０４は、そのコンポーネントに直接接触するように位置付けられる場合）。

導波管５０４は、導波管５０４の表面７０６に沿って位置付けられる光学構造７０４を含む。光（例えば、光学システム１００の別のコンポーネントから逃れた迷光）が、表面７０６上に入射すると、光は、導波管５０４に入射し、その伝搬方向は、光学構造７０４によって修正される。例えば、図７に示されるように、表面７０６に対して直角の方向において表面７０６上に入射する光は、導波管５０４に入射し、光学構造７０４によって、法線に対する角度θ_１に向け直される。角度θ_１が、導波管５０４と媒体７０２との間の界面の臨界角θ_ｃより大きい場合、光は、全内部反射を通して、導波管５０４の長さに沿って伝搬する（例えば、吸光要素５０６のうちの１つ以上のものに到達するまで）。ある場合、臨界角θ_ｃは、関係ｓｉｎ（θ_ｃ）＝ｎ_１／ｎ_２によって定義されることができ、式中、ｎ_１は、媒体６０２の屈折率であり、ｎ_２は、導波管５０４の屈折率であり、ｎ_２＞ｎ_１である。実際は、ｎ_１および／またはｎ_２は、捕捉された光が、全内部反射を通して導波管５０４の長さにわたって伝搬することを可能にする特定のθ_ｃを取得するように選択されることができ、ｎ_１および／またはｎ_２は、実装に応じて変動し得る。

ある場合、光学構造７０４は、表面７０６上に位置付けられる格子、または表面７０６上に画定される格子であることができる。格子は、光が入射角と異なる方向に沿って伝搬するように、導波管５０４に入射する光を回折することができる。

例えば、格子は、表面７０５上にエッチングされることができる（例えば、隆起または罫線を表面６０５に沿ってエッチングすることによって）。別の例として、追加の光学的伝導性構造が、表面７０６上に位置付けられる（例えば、表面７０６に接着、接合、融合、または別様に固定される）ことができる。さらに、格子の寸法は、実装に応じて異なることができる。ある場合、異なるピッチが、導波管５０４上に入射することが予期される迷光に応じて使用されることができる。例えば、３３０ｎｍのピッチを有する格子が、青色迷光の伝搬方向を修正するために使用されることができる。別の例として、３８０ｎｍのピッチを有する格子が、緑色迷光の伝搬方向を修正するために使用されることができる。別の例として、４７０ｎｍのピッチを有する格子が、赤色迷光の伝搬方向を修正するために使用されることができる。ある場合、格子は、バイナリ（例えば、ステップ毎様式で２つの高さ間で交互する）、マルチステップ（例えば、連続した様式で３つの高さ間で交互する）、および／またはブレーズド（例えば、繰り返される角度付けられた高さを有する）であることができる。ピッチは、線形関数であり得るか、または、非線形関数であり得る。さらに、格子のデューティサイクル（例えば、格子の総長に対する第１の高さを有する格子の長さ）は、変動し得る。例えば、ある場合、デューティサイクルは、５０％またはある他のパーセンテージ（例えば、１０％、２０％、３０％、または任意の他のパーセンテージ）であることができる。

ある場合、光学構造７０８４は、光の伝搬を改変する、他の構造であることができる。例えば、光学構造７０４の少なくとも一部は、レンズおよび／または表面プラズモニクスであることができる。

導波管５０４は、種々の材料を使用して構築されることができる。例として、導波管５０４は、ガラス、溶融シリカ、アクリル、ポリカーボネート、および／または他の材料を使用して構築されることができる。

ある場合、導波管５０４は、導波管５０４の長さに沿った光の伝搬を促進するための反射体を含むことができる。例えば、導波管５０４は、導波管５０４内を伝搬する光が、その表面から離れて反射され、逃れないように、その外側周辺の１つ以上の表面に沿って（例えば、迷光源から離れて面した表面に沿って）反射体を含むことができる。例として、図７に示されるように、導波管５０４は、入射光源から離れて面した（例えば、表面７０６と反対側の）表面７１０に沿って位置付けられた反射体７０８を含むことができる。導波管５０４を通して伝搬する光は、反射体７０８によって反射され、外部へ表面７１０を実質的に通過することができない。

ある場合、反射体は、導波管５０４の表面上に画定され、または位置付けられた平面表面であることができる。ある場合、反射体は、導波管５０４の表面を金属化することによって実装されることができる（例えば、アルミニウムまたは銀等の反射性金属物質の層を表面上に堆積させるために）。

ある場合、導波管５０４の格子も、金属化されることができる（例えば、ブレーズド反射体を生産するために）。例えば、ブレーズド反射体の断面は、「列」で一連の直角三角形（例えば、端端に設置された繰り返される一連の直角三角形）を含むことができる。これは、例えば、法線に対してより大きい角度を達成するような方法において、光を導波管５０４内で向けるために有用であり得る。例として、この配置は、回折の効率を増加させるために使用されることができる。さらに、この配置は、より大きい入射角がより効率的に向けられることを可能にすることができる。

吸光要素５０６は、それに入射する光の一部または全部を吸収する（例えば、光を熱に変換することによって）。吸光要素５０６は、導波管５０４の長さに沿って伝搬する光が、吸光要素５０６に入射し、吸収されるように、導波管５０４の１つ以上の端部に接触するように位置付けられることができる。ある場合、吸光要素５０６は、光学システムの動作中、それらがユーザの視野外に位置するように位置付けられることができる。例えば、光学システムが頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズの一部として使用される場合、吸光要素５０６は、ユーザが頭部搭載型ディスプレイを装着している間、ユーザの視野外にあるように位置付けられることができる。ある場合、吸光要素５０６は、タールまたはＵＶ硬化性黒色ポリマー材料等の光学的に暗い材料（例えば、「カーボンブラック」）から構築されることができる。

図６に示される例では、一次平面導波管１０８の面１１６ｃから逃れる迷光は、吸光アセンブリ５０２によって向け直され、吸収される。しかしながら、それは、単に、例証的例である。吸光アセンブリ５０２は、適切に位置付けられる導波管５０４および吸光要素５０６を介して、光学システムのコンポーネントのいずれかによって放出される迷光を吸収するために使用されることができることを理解されたい。例として、吸光アセンブリ５０２は、面１１６ｂ－ｆのうちの１つ以上のものから放出される迷光を吸収するために使用されることができる。別の例として、吸光アセンブリ５０２は、光学結合器サブシステム１０４（例えば、光学要素１２６および／またはコリメーション要素１３０）から放出される迷光を吸収するために使用されることができる。別の例として、吸光アセンブリ５０２は、分配用導波管装置４０２から放出される迷光を吸収するために使用されることができる。

さらに、吸光アセンブリ５０２の例示的配置が、図５および６に示されるが、それは、単に、例証的例であることを理解されたい。実際は、吸光アセンブリ５０２の配置は、実装に依存する。

例として、図８は、例示的光学アセンブリ８００を示す。光学アセンブリ８００は、単一コンポーネントとして一体的に形成される導波管装置１０２（例えば、一次平面導波管１０８を含む）と、光学結合器サブシステム１０４と、分配用導波管装置４０２とを含む。光学アセンブリ８００の一部または全体は、他の材料の中でもとりわけ、ガラス、溶融シリカ、アクリル、またはポリカーボネートから成ることができる。

光学アセンブリ８００は、空間光変調器１０６と併せて使用され、デジタル画像をユーザに表示することができる。例えば、光学アセンブリ８００の少なくとも一部は、頭部装着型、頭部搭載型、またはヘルメット搭載型ディスプレイ、もしくは他のウェアラブルディスプレイの中に組み込まれることができる（例えば、ユーザの視野内に位置付けられ、デジタル画像をユーザに表示する接眼レンズの中に組み込まれる）。

上で説明されるものと同様に、光学結合器サブシステム１０４は、分配用導波管装置４０２を通して、光を導波管装置１０２にまたはそれから光学的に結合するように構成される。分配用導波管装置４０２は、光を第１の軸８０２に沿って中継し、光の有効射出瞳を第１の軸８０２に沿って拡張させるように構成される。さらに、中継され、射出瞳が拡張させられた光は、分配用導波管装置４０２から導波管装置１０２の中に光学的に結合される。導波管装置１０２は、（例えば、一次平面導波管１０８を使用して）光を第２の軸８０４に沿って中継し、光の有効射出瞳を第２の軸８０４に沿って拡張させる。ある場合、第２の軸８０４は、第１の軸８０２に直交することができる。ある場合、第２の軸８０４は、第１の軸８０２に非直交であることができる。

さらに、上で説明されるものと類似様式において、光は、一次平面導波管１０８に沿って伝搬し、少なくとも一部の反射または「跳ね返り」が、ＴＩＲ伝搬から生じる。さらに、光は、一次平面導波管１０８に沿って伝搬し、長さに沿った種々の位置において、一次平面導波管１０８の１つ以上のＤＯＥと交差する。ＤＯＥ１１０は、光の角度をシフトし、光の一部がＴＩＲから逃れ、一次平面導波管１０８の１つ以上の面を介して光学アセンブリ８００の内部から外部に出現することを引き起こす。さらに、ＤＯＥ１１０は、外部結合される光を１つ以上の視認距離に集束させる。したがって、一次平面導波管１０８の面を通して（例えば、ページの上方の位置から一次平面導波管１０８に向かう方向に）見ている者は、１つ以上の視認距離におけるデジタル画像を見ることができる。

この例では、光学アセンブリ８００は、吸光アセンブリ５０２も含む。上で説明されるものと同様に、吸光アセンブリ５０２は、１つ以上の導波管５０４と、１つ以上の吸光要素５０６とを含む。１つ以上の導波管５０４は、光学アセンブリ８００のコンポーネント（例えば、導波管装置１０２、光学結合器サブシステム１０４、および分配用導波管装置４０２）を包囲し、または実質的に包囲し、それらのコンポーネントによって放出される迷光を収集するように、光学アセンブリ８００の周辺の周囲に位置付けられる。次に、導波管５０４は、捕捉された光を吸光要素５０６のうちの１つ以上のものに向け、それによって、迷光は、吸収される。故に、光学アセンブリ８００から逃れる迷光の量は、低減させられる。

吸光アセンブリ５０２の例示的配置が、図８に示されるが、それは、単に、例証的例である。実際は、各導波管５０４および吸光要素５０６の位置は、実装に応じて、異なることができる。さらに、実際は、吸光アセンブリ５０２は、図８に示されるものと異なる数の導波管５０４および／または吸光要素５０６を含むことができる。

ある場合、複数の光学アセンブリ８００が、併せて使用され、デジタル画像をユーザに表示することができる。例えば、図９は、順番に（例えば、光学アセンブリが互いに整列させられる状態のスタックにおいて）配置された８つの光学アセンブリ８００ａ－ｈを示す。例証を容易にするために、光学アセンブリ８００は、間隙をそれらの間に伴って図示される（例えば、「分解図」）。しかしながら、実際は、組の各々間の距離は、図８に図示されるものより小さくあることができる。例えば、組は、各光学アセンブリ８００ａ－ｈが各隣接する光学アセンブリ８００ａ－ｈに接触または近接近するように位置付けられることができる。

いくつかの実装では、光学アセンブリ８００ａ－ｈの少なくとも一部は、頭部装着型、頭部搭載型、またはヘルメット搭載型ディスプレイ、もしくは他のウェアラブルディスプレイの中に組み込まれることができる（例えば、ユーザの視野内に位置付けられ、デジタル画像をユーザに表示する接眼レンズの中に組み込まれる）。

さらに、ある場合、光学アセンブリ８００ａ－ｈの各々は、光学アセンブリ８００ａ－ｈがユーザによって視認される（例えば、光学アセンブリ８００ａ－ｈに対して直角の方向９０４に沿った位置９０２から）とき、光学アセンブリ８００ａ－ｈの各々によって投影されたデジタル画像が、オーバーレイされ、単一多色深度依存画像（例えば、３次元で現れるような多色画像）の外観を与えるように、異なるそれぞれの色および／または異なる視認深度を使用して、デジタル画像を投影するように構成されることができる。

さらに、図９に示されるように、光学アセンブリ８００ａ－ｈの各々は、迷光を捕捉および吸収するためのそれぞれの吸光アセンブリ５０２ａ－ｈを含み、それによって、デジタル画像の画質を改良することができる。

ある場合、吸光アセンブリ５０２ａ－ｈの各々の厚さは、迷光を捕捉および吸収するためのそのそれぞれの光学アセンブリ８００ａ－ｈの残り厚さと実質的に等しいか、またはそれより小さくあることができる。これは、例えば、光学アセンブリ８００ａ－ｈが、互いに近接近して、または障害なく互いに接触するように設置されることを可能にするので、有用であり得る。

上で説明される例示的実装のうちの１つ以上において、吸光要素は、導波管の長手方向端部に位置付けられ、光を吸収することができる。例えば、図８を参照すると、吸光要素５０６は、各吸光要素が２つの隣接する導波管間に位置付けられるように、導波管５０２の各々の長手方向端部（例えば、導波管を通した光伝搬の軸と実質的に垂直な表面上）に位置付けられることができる。導波管上に入射する光は、その導波管の長手方向端部に向けられ、それによって、吸光要素によって吸収される。

しかしながら、ある場合、吸光要素は、導波管の１つ以上の側方もしくは周辺縁に沿って（例えば、導波管を通した光伝搬の軸と実質的に平行な表面上に）位置付けられることができる。例として、図１０は、俯瞰図による光学アセンブリ１０００の概略図を示す。光学アセンブリ１０００は、図８において示される光学アセンブリ８００に類似することができる。例えば、光学アセンブリ１０００は、単一コンポーネントとして一体的に形成される導波管装置１０２（例えば、一次平面導波管１０８を含む）と、光学結合器サブシステム１０４と、分配用導波管装置４０２とを含む。光学アセンブリ１０００の一部または全体は、他の材料の中でもとりわけ、ガラス、溶融シリカ、アクリル、ポリカーボネート、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、または粒子ドープポリマー樹脂から成ることができる。

図１０の差込図は、光学アセンブリ１０００の一部の断面図を示す。図１０の差込図に示されるように、格子１００２のパターンが、導波管装置１０２の周辺縁１００４に沿って導波管装置１０２の上部および底部面のうちの少なくとも１つ上に画定される。さらに、吸光材料１００６の層が、格子１００２の上に堆積させられる。導波管装置１０２は、迷光１００８（例えば、一次平面導波管１０８および／または分配用導波管装置４０２から逃れる迷光）を周辺縁１００４に向かって光伝搬の軸１０１０に沿って誘導し、一部の反射または「跳ね返り」が、ＴＩＲ伝搬から生じる。格子１００２に到達すると、迷光１００８の伝搬の角度は、改変され、迷光が吸光材料１００６に入射することを促進する。迷光１００８は、導波管装置１０２から放出され、吸光材料１００６によって吸収される。故に、迷光１００８は、光学アセンブリ１０００内に抑えられ、それによって、デジタル画像の画質を改良する。

ある場合、格子１００２および吸光材料１００６の幅Ｗは、迷光１００８が、ＴＩＲを通して導波管装置１０２を通して伝搬するとき、幅Ｗに沿って少なくとも２回跳ね返るように選択されることができる。故に、格子１００２および吸光材料１００６は、複数の異なる光の跳ね返りにわたって迷光を漸次的に抽出および吸収することができる。これは、例えば、光吸収率の性能を改良することにおいて有用であり得る。例えば、幅Ｗ内の迷光の第１の跳ね返り時、格子１００２および吸光材料１００６は、光の一部のみを吸収することが可能であり得る（例えば、光の９０％を吸収し、残りの１０％を残す）。幅Ｗ内の迷光の第２の跳ね返り時、格子１００２および吸光材料１００６は、残りの光の一部または全部を吸収することができる（例えば、残りの光の９０％を吸収し、オリジナル光の残りの１％を残す）。さらに、導波管１０２の周辺縁１００４の近傍のこの格子パターン１００２は、ＴＩＲ内で戻るように反射する光の傾向がより高いので、より高い屈折率基板が導波管として使用される実施形態では、特に、有用であり得る。実際は、吸光材料は、より高い屈折率基板のものに合致するために十分な高屈折率を有していないこともある（例えば、ｎ＞１．８）。故に、導波管の周辺縁の少なくとも一部の近傍の十分に広い幅Ｗに沿った格子および吸光材料の使用は、これらの状況における光学装置の光性能特性を改良することができる。

格子パターン１００２の寸法および設計は、光の特定の波長のために調整されることができる。例えば、格子パターンは、高屈折率導波管からの赤色光をより低い屈折率吸光材料の中に最適に外部結合するように選択されることができる。当業者は、格子パターンが、緑色、青色、または光の任意の他の波長に関しても調整され得ることを理解されるであろう。いくつかの実施形態では、高屈折率導波管は、光の２つ以上の波長の全内部反射を支援することができる。そのような実施形態では、格子パターンは、光の２つ以上の波長を外部結合するように設計されることができる。複数の波長または広波長範囲の外部結合を達成する１つの方法は、第１の波長のための格子パターンの第１の部分を調整し、第２の波長のための格子パターンの第２の部分を調整する等、導波管によって支援される数と同じ数の波長に関して調整することである。いくつかの実施形態では、第１の部分は、導波管の周辺縁に沿ってあり、第２の部分は、導波管の中心に向かって第１の部分に隣接する。

ある場合、吸光材料１００６は、上で説明される吸光要素５０６を構築するために使用されるものと類似材料であることができる。例えば、吸光材料１００６は、タールまたはＵＶ硬化性黒色ポリマー材料等の光学的に暗い材料（例えば、「カーボンブラック」）であることができる。さらに、ある場合、吸光材料１００６は、液体形態において周辺縁１００４に適用され（例えば、周辺縁１００４および／または金型上に投入され）、固体形態に硬化されることができる。ある場合、格子１００２は、周辺縁１００４上の吸光材料１００６の体積および／または分布を調整するために使用されることができる。例えば、格子１００２の寸法（例えば、各格子の高さ、各格子の幅、格子のピッチ、格子方向、格子によって画定される空間の体積等）は、液体形態にある間、吸光材料１００６の堆積を制御するように選択され（例えば、毛細管力を通して）、光回折／抽出効率を向上させることができる。

図１０に示される例では、格子１００２および吸光材料１００６は、導波管装置１０２の周辺縁１００４全体の付近に分散される。しかしながら、それは、そうである必要はない。例として、格子１００２は、周辺縁１００４の１つ以上の選択された部分に沿って（例えば、より多くの量の迷光に遭遇する導波管装置１０２の部分に沿って）、画定されることができる。別の例として、吸光材料１００６は、周辺縁１００４の１つ以上の選択された部分に沿って、堆積させられることもできる。図１０を参照すると、ある場合、縁セグメント１０１２ａ－ｃは、格子１００２と、吸光材料１００６とを含むことができる一方、格子１００２および吸光材料１００６は、縁セグメント１０１２ｄ－ｆから省略される。実際は、他の構成も、実装に応じて、可能性として考えられる。

ある場合、光学アセンブリの形状も、迷光の吸収を促進するように設計されることができる。例えば、光学アセンブリは、光学アセンブリ１００の光学経路に再結合しないように、特定のコンポーネントによって放出される迷光がそのコンポーネントから離れて反射される可能性がより高いように、成形されることができる。

例として、図１１Ａは、俯瞰図による、光学アセンブリ１１００ａの概略図を示す。光学アセンブリ１１００ａは、図８および１０において示される光学アセンブリ８００および１０００に類似することができる。例えば、光学アセンブリ１１００ａは、単一コンポーネントとして一体的に形成される導波管装置１０２（例えば、一次平面導波管１０８を含む）と、光学結合器サブシステム１０４と、分配用導波管装置４０２とを含む。光学アセンブリ１０００の一部または全体は、他の材料の中でもとりわけ、ガラス、溶融シリカ、アクリル、またはポリカーボネートから成ることができる。いくつかの実施形態では、光学アセンブリ１０００は、高屈折率ガラス、ポリマー、ドープポリマー、ニオブ酸リチウム、またはタンタル酸リチウム等の高屈折率材料を含む。

この例では、光学結合器サブシステム１０４は、光１１０４を一次放出軸１１０２ａに沿って放出するように構成される。しかしながら、実践的限界（例えば、物理的および設計限界）に起因して、光学結合器サブシステム１０４は、一部の迷光１１０６を二次放出軸１１０２ｂに沿って一次放出軸１１０２ａのそれと反対方向にも放出する。図１１Ａの差込図に示されるように、迷光１１０６の経路内の導波管装置１０２の周辺縁１１０８は、第２の放出軸１１０２ｂと実質的に垂直である。故に、迷光１１０６の少なくとも一部は、周辺縁１１０８から反射され、光学結合サブシステム１０４および分配用導波管装置４０２に向かって戻るように伝搬される。これは、光学アセンブリの性能に悪影響を及ぼし得る（例えば、デジタル画像の画質を劣化させ得る、光学アセンブリの光学経路への迷光の再結合に起因して）。

これらの効果は、導波管装置１０２の周辺縁が、一次放出軸１１０２ａおよび二次放出軸１１０２ｂに対して傾けられている（例えば、実質的に軸１１０２ａおよび１１０２ｂと垂直ではない）ように、光学アセンブリを設計することによって軽減され得る。例として、図１１Ｂは、俯瞰図による、光学アセンブリ１１００ｂの一部の概略図を示す。この例では、光学アセンブリ１１００ｂは、二次放出軸１１０２ｂに沿って、２つの周辺縁１１１０ａおよび１１１０ｂを含む。周辺縁１１１０ａおよび１１１０ｂは、一次放出軸１１０２ａおよび二次放出軸１１０２ｂに対して傾けられている。故に、迷光１１０６は、光学結合サブシステム１０４に向かって戻るように反射されない（例えば、代わりに、軸１１１２ａおよび１１１２ｂに沿って伝搬する）。故に、迷光は、光学アセンブリの光学経路に再結合する可能性が低い。

別の例として、図１１Ｃは、俯瞰図による、光学アセンブリ１１００ｃの一部の概略図を示す。この例では、光学アセンブリ１１００ｃは、二次放出軸１１０２ｂに沿って、周辺縁１１１４を含む。周辺縁１１１０ａおよび１１１０ｂは、一次放出軸１１０２ａおよび二次放出軸１１０２ｂに対して含まれる。故に、迷光１１０６は、光学結合サブシステム１０４に向かって戻るように反射されない（例えば、代わりに、軸１１１６に沿って伝搬する）。故に、迷光は、光学アセンブリの光学経路に再結合する可能性が低い。

ある場合、光学アセンブリは、二次放出軸１１０２ｂに沿って放出される迷光が、光学アセンブリの光学経路（例えば、導波管装置１０２、分配用導波管装置４０２、および／または光学結合器サブシステム１０４）に遭遇する前に、最低でも実質的に２回跳ね返るように構成されることができる。これは、例えば、光学経路に再結合される光の量を低減させることにおいて有益であり得る。

迷光放出を低減させるためのいくつかの例示的技法が、本明細書に示され、説明されるが、それらは、互いに排他的ではないことを理解されたい。ある場合、説明される技法のうちの２つ以上のものは、併せて使用され、特定の様式において、迷光を吸収し、および／または迷光を向け、光学アセンブリの性能を改良することができる。例として、１つ以上の吸光要素（例えば、図５、６、８、および９に関して図示および説明されるように）、１つ以上の格子（例えば、図７および１０に関して図示および説明されるように）、光学コンポーネントの周辺縁上の発光材料の１つ以上の部分（例えば、図１０に関して図示および説明されるように）、および／または二次放出軸と実質的に平行ではない１つ以上の周辺縁（例えば、図１１Ａ－１１Ｃに関して図示および説明されるように）は、個々に、または任意の組み合わせのいずれかにおいて使用され、光学アセンブリに対する迷光放出を低減させることができる。

いくつかの実施形態が、説明された。但し、種々の修正が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、行われ得ることを理解されたい。故に、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。

Claims (20)

1. 頭部搭載型ディスプレイのための接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
   １つ以上の第１の導波管であって、前記１つ以上の第１の導波管は、第１の縁において空間光変調器からの光を受け取り、前記受け取られた光の少なくとも一部を前記第１の縁と反対側の第２の縁に誘導し、前記第１の縁と第２の縁との間の前記１つ以上の第１の導波管の面を通して、前記光の少なくとも一部を抽出し、ユーザによる前記頭部搭載型ディスプレイの動作中に前記抽出された光を前記ユーザの眼に向けるように配置されている、１つ以上の第１の導波管と、
   前記第２の縁において前記１つ以上の第１の導波管から出射する光を受け取り、前記受け取られた光を１つ以上の第１の吸光体に誘導するように位置付けられた第２の導波管と、
   第３の導波管であって、前記第３の導波管は、第３の縁において前記空間光変調器からの光を受け取り、前記受け取られた光の少なくとも一部を前記第３の縁と反対側の第４の縁に誘導し、前記第３の縁と第４の縁との間の前記第３の導波管の面を通して、前記光の少なくとも一部を抽出し、前記ユーザによる前記頭部搭載型ディスプレイの動作中に前記抽出された光を前記ユーザの眼に向けるように配置されている、第３の導波管と、
   前記第４の縁において前記第３の導波管から出射する光を受け取り、前記受け取られた光を１つ以上の第２の吸光体に誘導するように位置付けられた第４の導波管と
   を備えている、接眼レンズ。
2. 前記第２の導波管と前記１つ以上の第１の導波管の前記第２の縁との間に配置された光学構造をさらに備え、前記光学構造は、前記１つ以上の第１の導波管からの光を前記第２の導波管の中に結合するように構成されている、請求項１に記載の接眼レンズ。
3. 反射体をさらに備え、前記第２の導波管は、前記反射体と前記１つ以上の第１の導波管との間に配置され、前記反射体は、光が前記１つ以上の第１の吸光体に誘導されるように、前記１つ以上の第１の導波管から前記第２の導波管に入射する前記光を反射するように構成されている、請求項１に記載の接眼レンズ。
4. 前記１つ以上の吸収体は、前記ユーザによる前記頭部搭載型ディスプレイの動作中、前記ユーザの視野外に位置している、請求項１に記載の接眼レンズ。
5. 前記１つ以上の第１の導波管の１つ以上の追加の縁において前記１つ以上の第１の導波管から出射する光を受け取り、前記１つ以上の追加の縁からの前記受け取られた光を１つ以上の追加の吸光体に誘導するように位置付けられた１つ以上の追加の導波管をさらに備えている、請求項１に記載の接眼レンズ。
6. 前記１つ以上の第１の導波管は、前記ユーザによる前記頭部搭載型ディスプレイの動作中、前記ユーザの視野内に位置している、請求項１に記載の接眼レンズ。
7. 前記１つ以上の第１の導波管は、前記第１の縁と前記第２の縁との間に延びている１つ以上の回折光学要素を備え、前記１つ以上の回折光学要素は、前記第１の縁と第２の縁との間の前記１つ以上の第１の導波管の前記面を通して、前記光の少なくとも一部を抽出するように構成されている、請求項１に記載の接眼レンズ。
8. 前記１つ以上の回折光学要素のうちの少なくとも１つは、前記１つ以上の第１の導波管の内部に配置されている、請求項７に記載の接眼レンズ。
9. 前記１つ以上の回折光学要素のうちの少なくとも１つは、前記１つ以上の第１の導波管の前記面に隣接して配置されている、請求項７に記載の接眼レンズ。
10. 前記第２の導波管は、前記第２の導波管の周辺縁に沿って格子パターンを画定している、請求項１に記載の接眼レンズ。
11. 前記第２の導波管は、前記１つ以上の第１の導波管と一体型である、請求項１０に記載の接眼レンズ。
12. 前記格子パターンは、前記第２の導波管の第１の面または前記第２の導波管の第２の面のうちの少なくとも１つ上に画定され、前記第２の導波管の前記第１の面は、前記第２の導波管の前記第２の面と反対側にある、請求項１１に記載の接眼レンズ。
13. 前記第２の導波管は、前記１つ以上の第１の導波管と異なる、請求項１０に記載の接眼レンズ。
14. 前記格子パターンに沿って堆積させられた吸光材料をさらに備えている、請求項１０に記載の接眼レンズ。
15. 前記格子パターンは、前記第２の導波管の全周辺縁に沿って画定されている、請求項１４に記載の接眼レンズ。
16. 前記吸光材料は、前記第２の導波管の全周辺縁に沿って堆積させられている、請求項１４に記載の接眼レンズ。
17. 前記格子パターンは、前記第２の導波管の全周辺縁の一部に沿って画定されている、請求項１４に記載の接眼レンズ。
18. 前記吸光材料は、前記第２の導波管の全周辺縁の一部に沿って堆積させられている、請求項１４に記載の接眼レンズ。
19. 前記空間光変調器からの光を受け取るように構成された光学結合器サブシステムを備え、前記光学結合器サブシステムは、一次放出軸に沿った前記１つ以上の第１の導波管の前記第１の縁に向かう第１の方向に前記光を向ける、請求項１に記載の接眼レンズ。
20. 前記第２の導波管は、前記光学結合器サブシステムから第２の方向に周辺縁を備え、前記第２の方向は、前記第１の方向と反対であり、前記周辺縁は、前記一次放出軸に対して傾けられている、請求項１９に記載の接眼レンズ。
    

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