特許 7343690 ピクセルアレイを伴うシースルーディスプレイ内の残影画像軽減

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-04

(45)【発行日】2023-09-12

(54)【発明の名称】ピクセルアレイを伴うシースルーディスプレイ内の残影画像軽減

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20230905BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20230905BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20230905BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20230905BHJP

   G09G 5/10 20060101ALI20230905BHJP

   G09G 3/36 20060101ALI20230905BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

G09G3/20 680A

G09G3/20 680D

G09G3/20 621E

G09G3/20 642F

G09G5/00 510A

G09G5/00 550C

G09G5/10 B

G09G3/36

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022508821

(86)(22)【出願日】2020-08-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-17

(86)【国際出願番号】 US2020046552

(87)【国際公開番号】W WO2021030770

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-05-12

(31)【優先権主張番号】62/887,639

(32)【優先日】2019-08-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514108838

【氏名又は名称】マジック リープ， インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】７５００ Ｗ ＳＵＮＲＩＳＥ ＢＬＶＤ，ＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ，ＦＬ ３３３２２ ＵＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】マンリー， デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】マトゥール， ヴァイブハブ

(72)【発明者】

【氏名】カーライル， クリントン

(72)【発明者】

【氏名】ロロン， ジョナサン アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】オ， チュルウ

【審査官】磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３５６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８２６３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－１３３８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０８１４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２０３１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１－２７／０２

Ｈ０４Ｎ ５／６４

Ｇ０９Ｇ ３／２０

Ｇ０９Ｇ ５／００

Ｇ０９Ｇ ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

頭部搭載型装置であって、前記頭部搭載型装置は、
動的調光アセンブリを備える接眼レンズと、
前記接眼レンズを搭載するフレームであって、前記フレームは、前記頭部搭載型装置の使用の間、前記接眼レンズのユーザ側が前記頭部搭載型装置のユーザの方に向き、かつ、第１の側に対向する前記接眼レンズの世界側が前記ユーザから外方を向くように、前記接眼レンズを搭載する、フレームと
を備え、
前記動的調光アセンブリは、前記頭部搭載型装置の動作の間、前記接眼レンズの前記世界側から前記接眼レンズの前記ユーザ側に光学軸に平行に透過される光の強度を選択的に変調するように構成されており、
前記動的調光アセンブリは、
複数のピクセルを備える可変複屈折セルであって、前記複数のピクセルのそれぞれは、独立して可変の複屈折を有する、可変複屈折セルと、
前記可変複屈折セルの前記ユーザ側上に配列されている第１の直線偏光器であって、前記第１の直線偏光器は、４分の１波長板によって前記可変複屈折セルから隔てられており、前記第１の直線偏光器は、前記光学軸に直交する前記第１の直線偏光器の通過軸に沿って直線偏光される前記光学軸に平行に伝搬する光を透過するように構成されている、第１の直線偏光器と、
前記可変複屈折セルと前記第１の直線偏光器との間に配列されている前記４分の１波長板であって、前記４分の１波長板の速軸は、前記第１の直線偏光器の前記通過軸に対して配列されており、前記４分の１波長板は、前記第１の直線偏光器によって透過される直線偏光を円偏光に変換するように構成されている、前記４分の１波長板と、
前記可変複屈折セルの前記世界側上の第２の直線偏光器と
を備え、
前記動的調光アセンブリは、前記可変複屈折セルと前記第２の直線偏光器との間に配列されている光学リターダをさらに備える、頭部搭載型装置。

【請求項2】

前記光学リターダは、第２の４分の１波長板である、請求項１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項3】

前記光学リターダは、前記４分の１波長板の遅延よりも大きい遅延を伴うＡ－プレートである、請求項１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項4】

前記光学リターダの遅延と前記４分の１波長板の遅延との間の差異は、最小複屈折状態における前記可変複屈折セルの残差遅延に対応する、請求項１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項5】

前記可変複屈折セルは、液晶の層を備える、請求項１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項6】

前記液晶は、電気的に制御可能な複屈折モードにおいて構成されている、請求項５に記載の頭部搭載型装置。

【請求項7】

前記液晶の層は、垂直に整合された液晶層である、請求項５に記載の頭部搭載型装置。

【請求項8】

前記液晶は、ネマチック位相液晶である、請求項５に記載の頭部搭載型装置。

【請求項9】

前記可変複屈折セルのピクセルは、能動的にアドレス指定されるピクセルである、請求項１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項10】

前記接眼レンズは、前記動的調光アセンブリの前記ユーザ側上の前記フレーム内に搭載されているシースルーディスプレイをさらに備える、請求項１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項11】

前記シースルーディスプレイは、前記頭部搭載型装置の動作の間、光を光プロジェクタから受け取り、前記光を前記ユーザに向かって指向するように配列されている１つ以上の導波管層を備える、請求項１０に記載の頭部搭載型装置。

【請求項12】

前記頭部搭載型装置は、前記シースルーディスプレイと前記動的調光アセンブリとの間に配列されている１つ以上の屈折率整合層をさらに備える、請求項１１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項13】

前記動的調光アセンブリは、１つ以上の反射防止層を備える、請求項１に記載の頭部搭載型装置。

【請求項14】

請求項１に記載の頭部搭載型装置を備える拡張現実システム。

【請求項15】

頭部搭載型装置であって、前記頭部搭載型装置は、
動的調光アセンブリを備える接眼レンズと、
前記接眼レンズを搭載するフレームであって、前記フレームは、前記頭部搭載型装置の使用の間、前記接眼レンズのユーザ側が前記頭部搭載型装置のユーザの方に向き、かつ、前記ユーザ側に対向する前記接眼レンズの世界側が前記ユーザから外方を向くように、前記接眼レンズを搭載する、フレームと
を備え、
前記動的調光アセンブリは、前記頭部搭載型装置の動作の間、前記接眼レンズの前記世界側から前記接眼レンズの前記ユーザ側に光学軸に平行に透過される周囲光の強度を選択的に変調するように構成されており、
前記動的調光アセンブリは、
液晶の層と、
前記液晶層の前記ユーザ側上に配列されている円偏光器であって、前記円偏光器は、前記周囲光を円偏光するように構成されている、円偏光器と、
前記液晶層の前記世界側上の直線偏光器であって、前記直線偏光器は、前記周囲光を直線偏光するように構成されている、直線偏光器と
を備え、
前記動的調光アセンブリは、前記液晶の層と前記直線偏光器との間に配列されている光学リターダをさらに備える、頭部搭載型装置。

【請求項16】

前記円偏光器は、直線偏光器と４分の１波長板とを備える、請求項１５に記載の頭部搭載型装置。

【請求項17】

前記頭部搭載型装置は、前記液晶層の前記世界側上の前記直線偏光器と前記液晶の層との間に配列されているＡ－プレートをさらに備える、請求項１６に記載の頭部搭載型装置。

【請求項18】

前記頭部搭載型装置は、前記液晶の層を備えるピクセル化されたセルを備え、前記ピクセル化されたセルは、能動的にアドレス指定されるピクセル化されたセルである、請求項１５に記載の頭部搭載型装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願は、その全内容が、参照することによって組み込まれる、２０１９年８月１５日に出願され、「ＧＨＯＳＴ ＩＭＡＧＥ ＭＩＴＩＧＡＴＩＯＮ ＩＮ ＳＥＥ－ＴＨＲＯＵＧＨ ＤＩＳＰＬＡＹＳ ＷＩＴＨ ＰＩＸＥＬ ＡＲＲＡＹＳ」と題された、仮出願第６２／８８７，６３９号の優先権を主張する。

【背景技術】

【0002】

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う。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。

【0003】

これらのディスプレイ技術において成された進歩にもかかわらず、当技術分野において、拡張現実システム、特に、ディスプレイシステムに関連する、改良された方法、システム、およびデバイスの必要性が存在する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

偏光ＴＦＴ－ＬＣＤパネルを使用したセグメント化された減衰は、世界の完全視野を調光せずに、コンテンツの可視性および中実度を大幅に増加させることができる。回折導波管タイプシースルーＡＲディスプレイ内のディスプレイ光は、２つの方向、すなわち、１つは、ユーザに向かって、１つは、世界に向かって、光を送光する。（例えば、金属トレース、導体、層屈折率不整合、およびＴＦＴ等の調光アセンブリの反射性コンポーネントからの）世界に向かって進む光の後方反射は、一次ディスプレイ画像の隣に「残影」画像として現れ得る。本残影画像は、仮想コンテンツの効果的コントラストおよび視認忠実性、したがって、没入感の品質に影響を及ぼす。金属トレース、ＴＦＴ、層屈折率不整合、調光器を越えた要素／オブジェクト等に起因する、残影画像および迷光経路を軽減することは、困難な問題である。

【0005】

本明細書に開示されるシステムおよび技法は、調光器の偏光フィルムを、システム光学アイソレータおよび調光器内光学アイソレータの両方として活用し、そのような「残影」画像を事実上抑制する。屈折率が調光器の第１の層に近い、接眼レンズカバーガラスと調光器との間の屈折率整合流体／ゲルの追加は、第１の調光器表面からの残影を軽減させ得る。

【0006】

具体的に選定される無彩色性質を伴う、４分の１波長板（ＱＷＰ）を使用することは、電気的に制御される複屈折（ＥＣＢ）セルを使用するもの等の液晶調光器が、より少ない偏光漏出、より良好な色彩性能を有し、比較的に広範囲の動作条件を横断して、より色中立的であることを可能にすることができる。

【0007】

本開示は、概して、周囲光条件を変動する際に、光学システムを改良するための技法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、調光要素を備える、拡張現実（ＡＲ）デバイスを動作させるためのシステムおよび方法を提供する。本発明は、ＡＲデバイスを参照して説明されるが、本開示は、コンピュータビジョンおよび画像ディスプレイシステムにおける種々の用途に適用可能である。

【0008】

一般に、第１の側面では、本発明は、可変調光アセンブリと、頭部搭載型装置の使用の間、接眼レンズのユーザ側が、頭部搭載型装置のユーザの方に向いており、第１の側に対向する接眼レンズの世界側が、ユーザから外方を向くように、接眼レンズを搭載するフレームとを含む、接眼レンズを含む、頭部搭載型装置を特徴とする。動的調光アセンブリは、頭部搭載型装置の動作の間、接眼レンズの世界側から接眼レンズのユーザ側に光学軸と平行に透過される光の強度を選択的に変調させるように構成される。動的調光アセンブリは、それぞれ、独立して可変の複屈折を有する、複数のピクセルを有する、可変複屈折セルと、可変複屈折セルのユーザ側上に配列される、第１の直線偏光器であって、光学軸に直交する第１の直線偏光器の通過軸に沿って直線偏光される、光学軸と平行に伝搬する光を透過させるように構成される、第１の直線偏光器と、可変複屈折セルと第１の直線偏光器との間に配列される、４分の１波長板であって、４分の１波長板の速軸は、第１の直線偏光器の通過軸に対して配列され、第１の直線偏光器によって透過される直線偏光を円偏光に変換する、４分の１波長板と、可変複屈折セルの世界側上の第２の直線偏光器とを含む。

【0009】

頭部搭載型装置の実装は、以下の特徴および／または他の側面の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。例えば、動的調光アセンブリはさらに、可変複屈折セルと第２の直線偏光器との間に配列される、光学リターダを含む。光学リターダは、第２の４分の１波長板であることができる。光学リターダは、４分の１波長板の遅延を上回る遅延を伴う、Ａ－プレートである。光学リターダの遅延と４分の１波長板の遅延との間の差異は、最小複屈折状態における可変複屈折セルの残差遅延に対応することができる。

【0010】

可変複屈折セルは、液晶の層を含むことができる。液晶は、電気的に制御可能な複屈折モードにおいて構成されることができる。いくつかの実施形態では、液晶の層は、垂直に整合された液晶層である。液晶は、ネマチック位相液晶であることができる。

【0011】

可変複屈折セルのピクセルは、能動的にアドレス指定されるピクセルであることができる。

【0012】

接眼レンズはさらに、可変調光アセンブリのユーザ側上のフレーム内に搭載される、シースルーディスプレイを含むことができる。シースルーディスプレイは、頭部搭載型装置の動作の間、光を光プロジェクタから受け取り、光をユーザに向かって指向するように配列される、１つまたはそれを上回る導波管層を含むことができる。頭部搭載型装置は、シースルーディスプレイと可変調光アセンブリとの間に配列される、１つまたはそれを上回る屈折率整合層を含むことができる。

【0013】

いくつかの実施形態では、動的調光アセンブリは、１つまたはそれを上回る反射防止層を含む。

【0014】

別の側面では、本発明は、頭部搭載型装置を含む、拡張現実システムを特徴とする。

【0015】

一般に、別の側面では、本発明は、可変調光アセンブリと、頭部搭載型装置の使用の間、接眼レンズのユーザ側が、頭部搭載型装置のユーザの方に向いており、第１の側に対向する接眼レンズの世界側が、ユーザから外方を向くように、接眼レンズを搭載するフレームとを有する、接眼レンズを含む、頭部搭載型装置を特徴とする。動的調光アセンブリは、頭部搭載型装置の動作の間、接眼レンズの世界側から接眼レンズのユーザ側に光学軸と平行に透過される光の強度を選択的に変調させるように構成される。動的調光アセンブリは、液晶の層と、液晶層のユーザ側上に配列される、円偏光器と、液晶層の世界側上の直線偏光器とを含む。

【0016】

頭部搭載型装置の実施形態は、以下の特徴および／または他の側面の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。例えば、円偏光器は、直線偏光器と、４分の１波長板とを含むことができる。頭部搭載型装置は、液晶層の世界側上の直線偏光器間に配列される、Ａ－プレートを含むことができる。

【0017】

頭部搭載型装置は、液晶の層を含む、ピクセル化されたセルを含むことができ、ピクセル化されたセルは、能動的にアドレス指定されるピクセル化されたセルである。

【0018】

一般に、さらなる側面では、本発明は、光学システムを動作させる方法を特徴とする。本方法は、光学システムにおいて、世界オブジェクトと関連付けられる光を受け取るステップを含んでもよい。本方法はまた、仮想画像を接眼レンズ上に投影するステップを含んでもよい。本方法はさらに、検出された情報に基づいて、少なくとも部分的に調光されるべき光学システムのシステム視野の一部を決定するステップを含んでもよい。本方法はさらに、調光器を調節し、システム視野内の一部内の世界オブジェクトと関連付けられる光の強度を低減させるステップを含んでもよい。

【0019】

いくつかの実施形態では、光学システムは、世界オブジェクトと関連付けられる光に対応する光情報を検出するように構成される、光センサを含む。いくつかの実施形態では、検出された情報は、光情報を含む。いくつかの実施形態では、光情報は、複数の空間的に分解される光値を含む。いくつかの実施形態では、光情報は、グローバル光値を含む。いくつかの実施形態では、光学システムは、光学システムのユーザの眼に対応する視線情報を検出するように構成される、眼追跡器を含む。いくつかの実施形態では、検出された情報は、視線情報を含む。いくつかの実施形態では、視線情報は、ユーザの眼の視線ベクトルと交差する、ピクセル場所を含む。いくつかの実施形態では、視線情報は、ユーザの眼の瞳孔位置、ユーザの眼の回転中心、ユーザの眼の瞳孔サイズ、ユーザの眼の瞳孔直径、およびユーザの眼の錐体および桿体場所のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、仮想画像に対応する画像情報を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、検出された情報は、画像情報を含む。いくつかの実施形態では、画像情報は、複数の空間的に分解される画像明度値を含む。いくつかの実施形態では、画像情報は、グローバル画像明度値を含む。

【0020】

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、検出された情報に基づいて、システム視野の一部に関する複数の空間的に分解される調光値を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、調光器は、複数の調光値に従って調節される。いくつかの実施形態では、調光器は、複数のピクセルを備える。いくつかの実施形態では、調光器は、システム視野の全て内の世界オブジェクトと関連付けられる光の強度を完全に遮断するように調節される。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、仮想画像と関連付けられる明度を調節するステップを含む。いくつかの実施形態では、仮想画像は、画像視野によって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、画像視野は、システム視野に等しい。いくつかの実施形態では、画像視野は、システム視野のサブセットである。

【0021】

一般に、別の側面では、本発明は、光学システムを特徴とする。光学システムは、仮想画像を接眼レンズ上に投影するように構成される、プロジェクタを含んでもよい。光学システムはまた、世界オブジェクトと関連付けられる光を調光するように構成される調光器を含んでもよい。光学システムはさらに、プロジェクタおよび調光器に通信可能に結合される、プロセッサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサは、検出された情報に基づいて、少なくとも部分的に調光されるべき光学システムのシステム視野の一部を決定するステップを含む、動作を実施するように構成される。いくつかの実施形態では、動作はまた、調光器を調節し、システム視野の一部内の世界オブジェクトと関連付けられる光の強度を低減させるステップを含んでもよい。

【0022】

いくつかの実施形態では、光学システムはさらに、世界オブジェクトと関連付けられる光に対応する光情報を検出するように構成される、光センサを含む。いくつかの実施形態では、検出された情報は、光情報を含む。いくつかの実施形態では、光情報は、複数の空間的に分解される光値を含む。いくつかの実施形態では、光情報は、グローバル光値を含む。いくつかの実施形態では、光学システムはさらに、光学システムのユーザの眼に対応する視線情報を検出するように構成される、眼追跡器を含む。いくつかの実施形態では、検出された情報は、視線情報を含む。いくつかの実施形態では、視線情報は、ユーザの眼の視線ベクトルと交差する、ピクセル場所を含む。いくつかの実施形態では、視線情報は、ユーザの眼の瞳孔位置、ユーザの眼の回転中心、ユーザの眼の瞳孔サイズ、ユーザの眼の瞳孔直径、およびユーザの眼の錐体および桿体場所のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。いくつかの実施形態では、動作はさらに、仮想画像に対応する画像情報を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、検出された情報は、画像情報を含む。いくつかの実施形態では、画像情報は、複数の空間的に分解される画像明度値を含む。いくつかの実施形態では、画像情報は、グローバル画像明度値を含む。

【0023】

いくつかの実施形態では、動作はさらに、検出された情報に基づいて、システム視野の一部に関する複数の空間的に分解される調光値を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、調光器は、複数の調光値に従って調節される。いくつかの実施形態では、調光器は、複数のピクセルを備える。いくつかの実施形態では、調光器は、システム視野の全て内の世界オブジェクトと関連付けられる光の強度を完全に遮断するように調節される。いくつかの実施形態では、動作はさらに、仮想画像と関連付けられる明度を調節するステップを含む。いくつかの実施形態では、仮想画像は、画像視野によって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、画像視野は、システム視野に等しい。いくつかの実施形態では、画像視野は、システム視野のサブセットである。

【0024】

多数の利点が、従来の技法に優る本開示の方法によって達成されることができる。例えば、本明細書に説明されるＡＲデバイスは、ユーザの眼に到達する周囲光を大域的に調光および／または選択的に調光することによって、暗い屋内から明るい屋外へと変動する光レベルにおいて使用されてもよい。本発明の実施形態は、ピクセル化された調光器を使用して、世界光を９９％を上回って減衰させることによって、単一デバイス内でＡＲおよび仮想現実（ＶＲ）能力を可能にする。本発明の実施形態はまた、離散または持続可変深度面切替技術を用いて、可変焦点要素を使用して、輻輳・開散運動遠近調節競合を軽減させる。本発明の実施形態は、検出された周囲光の量に基づいて、プロジェクタ明度を最適化することによって、ＡＲデバイスのバッテリ寿命を改良する。他の利点も、当業者に容易に明白となるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
頭部搭載型装置であって、
可変調光アセンブリを備える接眼レンズと、
フレームであって、前記フレームは、前記頭部搭載型装置の使用の間、前記接眼レンズのユーザ側が、前記頭部搭載型装置のユーザの方に向いており、第１の側に対向する前記接眼レンズの世界側が、前記ユーザから外方を向くように、前記接眼レンズを搭載する、フレームと
を備え、
動的調光アセンブリは、前記頭部搭載型装置の動作の間、前記接眼レンズの世界側から前記接眼レンズのユーザ側に光学軸と平行に透過される光の強度を選択的に変調させるように構成され、前記動的調光アセンブリは、
それぞれが独立して可変の複屈折を有する複数のピクセルを備える可変複屈折セルと、
前記可変複屈折セルのユーザ側上に配列される第１の直線偏光器であって、前記第１の直線偏光器は、前記光学軸に直交する前記第１の直線偏光器の通過軸に沿って直線偏光される前記光学軸と平行に伝搬する光を透過させるように構成される、第１の直線偏光器と、
前記可変複屈折セルと前記第１の直線偏光器との間に配列される４分の１波長板であって、前記４分の１波長板の速軸は、前記第１の直線偏光器の通過軸に対して配列され、前記第１の直線偏光器によって透過される直線偏光を円偏光に変換する、４分の１波長板と、
前記可変複屈折セルの世界側上の第２の直線偏光器と
を備える、頭部搭載型装置。
（項目２）
前記動的調光アセンブリはさらに、前記可変複屈折セルと前記第２の直線偏光器との間に配列される光学リターダを備える、項目１に記載の頭部搭載型装置。
（項目３）
前記光学リターダは、第２の４分の１波長板である、項目２に記載の頭部搭載型装置。
（項目４）
前記光学リターダは、前記４分の１波長板の遅延を上回る遅延を伴うＡ－プレートである、項目２に記載の頭部搭載型装置。
（項目５）
前記光学リターダの遅延と前記４分の１波長板の遅延との間の差異は、最小複屈折状態における前記可変複屈折セルの残差遅延に対応する、項目２に記載の頭部搭載型装置。
（項目６）
前記可変複屈折セルは、液晶の層を備える、項目１に記載の頭部搭載型装置。
（項目７）
前記液晶は、電気的に制御可能な複屈折モードにおいて構成される、項目６に記載の頭部搭載型装置。
（項目８）
前記液晶の層は、垂直に整合された液晶層である、項目６に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
（項目９）
前記液晶は、ネマチック位相液晶である、項目６に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
（項目１０）
前記可変複屈折セルのピクセルは、能動的にアドレス指定されるピクセルである、項目１に記載の頭部搭載型ディスプレイ。
（項目１１）
前記接眼レンズはさらに、前記可変調光アセンブリのユーザ側上のフレーム内に搭載されるシースルーディスプレイを備える、項目１に記載の頭部搭載型装置。
（項目１２）
前記シースルーディスプレイは、前記頭部搭載型装置の動作の間、光を光プロジェクタから受け取り、前記光を前記ユーザに向かって指向するように配列される１つまたはそれを上回る導波管層を備える、項目１１に記載の頭部搭載型装置。
（項目１３）
前記シースルーディスプレイと前記可変調光アセンブリとの間に配列される１つまたはそれを上回る屈折率整合層をさらに備える、項目１２に記載の頭部搭載型装置。
（項目１４）
前記動的調光アセンブリは、１つまたはそれを上回る反射防止層を備える、項目１に記載の頭部搭載型装置。
（項目１５）
項目１に記載の頭部搭載型装置を備える、拡張現実システム。
（項目１６）
頭部搭載型装置であって、
可変調光アセンブリを備える接眼レンズと、
フレームであって、前記フレームは、前記頭部搭載型装置の使用の間、前記接眼レンズのユーザ側が、前記頭部搭載型装置のユーザの方に向いており、第１の側に対向する前記接眼レンズの世界側が、前記ユーザから外方を向くように、前記接眼レンズを搭載する、フレームと
を備え、
動的調光アセンブリは、前記頭部搭載型装置の動作の間、前記接眼レンズの世界側から前記接眼レンズのユーザ側に光学軸と平行に透過される光の強度を選択的に変調させるように構成され、前記動的調光アセンブリは、
液晶の層と、
前記液晶層のユーザ側上に配列される円偏光器と、
前記液晶層の世界側上の直線偏光器と
を備える、頭部搭載型装置。
（項目１７）
前記円偏光器は、直線偏光器と、４分の１波長板とを備える、項目１６に記載の頭部搭載型装置。
（項目１８）
前記液晶層の世界側上の直線偏光器間に配列されるＡ－プレートをさらに備える、項目１７に記載の頭部搭載型装置。
（項目１９）
前記液晶の層を備えるピクセル化されたセルを備え、前記ピクセル化されたセルは、能動的にアドレス指定されるピクセル化されたセルである、項目１６に記載の頭部搭載型装置。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、本明細書に説明されるいくつかの実施形態による、ウェアラブルＡＲデバイスを通して視認されるような拡張現実（ＡＲ）場面を図示する。

【0026】

【図2A】図２Ａは、本発明による、ＡＲデバイスの１つまたはそれを上回る一般的特徴を図示する。

【0027】

【図2B】図２Ｂは、調光される面積が検出された光情報に基づいて決定される、ＡＲデバイスの実施例を図示する。

【0028】

【図2C】図２Ｃは、調光される面積が仮想画像に基づいて決定される、ＡＲデバイスの実施例を図示する。

【0029】

【図2D】図２Ｄは、調光される面積が視線情報に基づいて決定される、ＡＲデバイスの実施例を図示する。

【0030】

【図3】図３は、本発明による、ウェアラブルＡＲデバイスの概略図を図示する。

【0031】

【図4】図４は、光学システムを動作させるための方法を図示する。

【0032】

【図5】図５は、接眼レンズおよびピクセル化された調光要素を伴う、ＡＲデバイスを図示する。

【0033】

【図6A】図６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、シースルーディスプレイシステムのための例示的光学的に透過性の空間光変調器（「ＳＬＭ」）またはディスプレイアセンブリの正面図である。

【0034】

【図6B】図６Ｂは、図６Ａの例示的ＳＬＭまたはディスプレイアセンブリの概略側面図である。

【0035】

【図7A】図７Ａは、第１の状態におけるシースルーディスプレイシステムの実施例を図示する。

【0036】

【図7B】図７Ｂは、第１の状態と異なる第２の状態における、図７Ａのシースルーディスプレイシステムの実施例を図示する。

【0037】

【図8A】図８Ａは、第１の状態における、別のシースルーディスプレイシステムの実施例を図示する。

【0038】

【図8B】図８Ｂは、第１の状態と異なる第２の状態における、図８Ａのシースルーディスプレイシステムの実施例を図示する。

【0039】

【図9】図９は、本開示のいくつかの実施形態による、シースルーディスプレイシステムの実施例を図示する。

【0040】

【図10】図１０は、本開示の他の実施形態による、シースルーディスプレイシステムの実施例を図示する。

【0041】

【図11】図１１は、本開示のさらに他の実施形態による、シースルーディスプレイシステムの実施例を図示する。

【0042】

【図12】図１２は、シースルーディスプレイシステムとともに有用な例示的コンピュータシステムの略図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

詳細な説明
光学シースルー（ＯＳＴ）拡張現実（ＡＲ）デバイスに関する継続中の技術的課題は、変動する周囲光条件下での仮想コンテンツの不透明度および／または可視度の変動である。問題は、完全に暗い部屋または完全に明るい太陽光下の屋外等、極限照明条件において悪化する。本明細書に開示される実施形態は、ＡＲデバイスの視野内の異なる空間場所における世界光を調光することによって、これらおよび他の問題を低減（例えば、解決）することができる。そのような可変調光配列では、ＡＲデバイスは、ＡＲデバイスによって検出された種々の情報に基づいて、調光すべき視野の部分および各部分に適用される調光の量を決定することができる。本情報は、検出された周囲光、検出された視線情報、および／または投影されている仮想コンテンツの検出された明度を含んでもよい。ＡＲデバイスの機能性はさらに、周囲光と関連付けられる方向を検出することによって、例えば、複数の空間的に分解された光強度値を検出することによって、改良されることができる。これは、調光が必要とされる視野の部分のみを調光し、および／または視野のある部分内のプロジェクタ明度を増加させることによって、ＡＲデバイスのバッテリ寿命を改良することができる。故に、本明細書に開示される実施形態は、従来の可能性として考えられるものよりはるかに広い種々の周囲照明条件においてＡＲデバイスの使用を有効にすることができる。

【0044】

図１は、本明細書に説明されるいくつかの実施形態による、ウェアラブルＡＲデバイスを通して視認されるようなＡＲ場面を図示する。ＡＲ技術のユーザに、人々、木々、背景における建物、およびコンクリートプラットフォーム１２０を特徴とする、実世界公園状設定１０６が見えている、ＡＲ場面１００が、描写される。これらのアイテムに加え、ＡＲ技術のユーザはまた、実世界プラットフォーム１２０上に立っているロボット像１１０と、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１０２とが「見える」と知覚するが、これらの要素（キャラクタ１０２および像１１０）は、実世界には存在しない。ヒト視知覚および神経系の著しい複雑性に起因して、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、豊かな提示を促進する、仮想現実（ＶＲ）またはＡＲ技術を生産することは、困難である。

【0045】

図２Ａは、例示的ＡＲデバイス２００の１つまたはそれを上回る一般的特徴を図示する。ＡＲデバイス２００は、接眼レンズ２０２および動的調光器２０３を通して見ているとき、ユーザが１つまたはそれを上回る世界オブジェクト２３０を視認し得るように、ＡＲデバイス２００が非アクティブモードまたはオフモードにあるとき、透明または半透明であるように構成される、接眼レンズ２０２および動的調光器２０３を含む。図示されるように、接眼レンズ２０２および動的調光器２０３は、並置構成に配列され、接眼レンズ２０２および動的調光器２０３を通して見ているときにユーザに見える、システム視野を形成する。いくつかの実施形態では、システム視野は、接眼レンズ２０２および動的調光器２０３の一方または両方によって占有される、２次元領域全体として定義される。図２Ａは、単一接眼レンズ２０２および単一動的調光器２０３を図示する（例証的理由から）が、一般に、ＡＲデバイス２００は、ユーザの片眼毎に、２つの接眼レンズおよび２つの動的調光器を含む。

【0046】

動作の間、動的調光器２０３は、世界オブジェクト２３０から接眼レンズ２０２およびユーザに透過される世界光２３２の強度を変動させ、それによって、動的調光器２０３の他の面積より少ない世界光を透過させる、調光される面積２３６をシステム視野内に提供するように調節されてもよい。調光される面積２３６は、システム視野の一部またはサブセットであってもよく、部分的または完全に、調光されてもよい。部分的に調光される面積は、入射世界光のある割合を透過させるであろう一方、完全に調光される面積は、実質的に全ての入射世界光を遮断するであろう。動的調光器２０３は、調光される面積２３６のための複数の空間的に分解された調光値に従って調節されてもよい。

【0047】

さらに、ＡＲデバイス２００の動作の間、プロジェクタ２１４は、仮想画像２２２を接眼レンズ２０２上に投影してもよく、これは、ユーザによって、世界光２３２とともに観察され得る。仮想画像２２２を接眼レンズ２０２上に投影することは、ユーザが対応する仮想コンテンツをユーザの環境内のある場所に位置付けられるように知覚するように、ライトフィールド２２３（すなわち、仮想コンテンツの角度表現）をユーザの網膜上に投影させる。仮想コンテンツ（キャラクタ１０２および像１１０）は、例証的目的のためだけに、接眼レンズ２０２に表示されているように図２Ａ－２Ｄに描写されることに留意されたい。仮想コンテンツは、実際には、接眼レンズ２０２を越えた種々の深度において、ユーザによって知覚され得る。例えば、ユーザは、像１１０を世界オブジェクト２３０（すなわち、プラットフォーム１２０）とほぼ同一距離に位置するように、およびキャラクタ１０２をユーザのより近くに位置するように知覚し得る。いくつかの実施形態では、動的調光器２０３は、接眼レンズ２０２よりユーザの近くに位置付けられてもよく、故に、仮想画像２２２（すなわち、ライトフィールド２２３）と関連付けられる光の強度を低減させてもよい。いくつかの実施形態では、２つの動的調光器が、接眼レンズ２０２の各側上で１つずつ利用されてもよい。

【0048】

描写されるように、ＡＲデバイス２００は、世界光２３２を検出するように構成される、周囲光センサ２３４を含む。周囲光センサ２３４は、周囲光センサ２３４によって検出された世界光２３２が、動的調光器２０３および／または接眼レンズ２０２上に衝突する世界光２３２に類似する、および／またはそれを表すように、位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、周囲光センサ２３４は、動的調光器２０３の異なるピクセルに対応する、複数の空間的に分解された光値を検出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、または同一実施形態では、周囲光センサ２３４は、世界光２３２の平均光強度または単一光強度に対応する、大域的光値を検出するように構成されてもよい。他の可能性も、検討される。

【0049】

図２Ｂは、調光される面積２３６が、世界光２３２に対応する、検出された光情報に基づいて決定される状態における、ＡＲデバイス２００を図示する。具体的には、周囲光センサ２３４は、本実施例では、太陽２３３からの世界光２３２を検出し、太陽と関連付けられる世界光２３２がＡＲデバイス２００を通して通過する、システム視野の方向および／または部分をさらに検出し得る。それに応答して、動的調光器２０３は、調光される面積２３６を設定し、検出された世界光に対応するシステム視野の部分を網羅するように調節され、太陽２３３から接眼レンズ２０２およびユーザへの世界光の強度を低減させる。図示されるように、動的調光器２０３は、調光される面積２３６の端部を上回る量において、調光される面積２３６の中心における世界光２３２の透過される強度を低減させるように調節される。

【0050】

図２Ｃは、調光される面積２３６が、視野内の仮想画像２２２の場所に基づいて決定される状態における、ＡＲデバイス２００を図示する。具体的には、調光される面積２３６は、ユーザが仮想画像２２２を観察することから生じる、ユーザによって知覚される仮想コンテンツに基づいて決定される。いくつかの実施形態では、ＡＲデバイス２００は、可能性の中でもとりわけ、仮想画像２２２の場所（例えば、システムの視野内の場所および／またはそれを通してユーザが仮想コンテンツを知覚する動的調光器２０３の対応する場所）および／または仮想画像２２２の明度（例えば、知覚される仮想コンテンツの明度）を含む、画像情報を検出してもよい。図示されるように、動的調光器２０３は、調光される面積２３６を設定し、仮想画像２２２に対応するシステム視野の部分を網羅するように調節されてもよい、または代替として、いくつかの実施形態では、調光される面積２３６は、仮想画像２２２と整合されない、システム視野の部分を網羅してもよい。いくつかの実施形態では、調光される面積２３６の調光値は、周囲光センサ２３４によって検出された世界光２３２および／または仮想画像２２２の明度に基づいて決定されてもよい。

【0051】

図２Ｄは、調光される面積２３６がユーザの眼に対応する視線情報に基づいて決定される状態における、ＡＲデバイス２００を図示する。いくつかの実施形態では、視線情報は、ユーザの視線ベクトル２３８および／または視線ベクトル２３８が動的調光器２０３と交差する動的調光器２０３のピクセル場所を含む。図示されるように、動的調光器２０３は、調光される面積２３６を設定し、視線ベクトル２３８と動的調光器２０３との間の交点（または交差領域）に対応するシステム視野の部分を網羅するように調節されてもよい、または代替として、いくつかの実施形態では、調光される面積２３６は、視線ベクトル２３８と動的調光器２０３との間の交点（または交差領域）に対応しない、システム視野の部分を網羅してもよい。いくつかの実施形態では、調光される面積２３６の調光値は、周囲光センサ２３４によって検出された世界光２３２および／または仮想画像２２２の明度に基づいて決定されてもよい。いくつかの実施形態では、視線情報は、ＡＲデバイス２００に搭載される、眼追跡器２４０によって検出されてもよい。

【0052】

図３は、さらなる例示的ウェアラブルＡＲデバイス３００の概略図を図示する。ＡＲデバイス３００は、並置構成に配列される、左接眼レンズ３０２Ａおよび左動的調光器３０３Ａと、同様に並置構成に配列される、右接眼レンズ３０２Ｂおよび右動的調光器３０３Ｂとを含む。描写されるように、ＡＲデバイス３００は、限定ではないが、直接、左接眼レンズ３０２Ａまたはその近くに取り付けられる、左正面に向いた世界カメラ３０６Ａと、直接、右接眼レンズ３０２Ｂまたはその近くに取り付けられる、右正面に向いた世界カメラ３０６Ｂと、直接、左接眼レンズ３０２Ａまたは近くに取り付けられる、左側に向いた世界カメラ３０６Ｃと、直接、右接眼レンズ３０２Ｂまたは近くに取り付けられる、右側に向いた世界カメラ３０６Ｄと、ユーザの左眼を観察するように位置付けられる、左眼追跡器３４０Ａと、ユーザの右眼を観察するように位置付けられる、右眼追跡器３４０Ｂと、周囲光センサ３３４とを含む、１つまたはそれを上回るセンサを含む。ＡＲデバイス３００はまた、左接眼レンズ３０２Ａに光学的にリンクされる、左プロジェクタ３１４Ａ、そして右接眼レンズ３０２Ｂに光学的にリンクされる右プロジェクタ３１４Ｂ等、１つまたはそれを上回る画像投影デバイスを含む。

【0053】

ＡＲデバイス３００のコンポーネントのいくつかまたは全ては、投影された画像がユーザによって視認され得るように、頭部搭載型であってもよい。いくつかの実装では、図３に示されるＡＲデバイス３００のコンポーネントは全て、ユーザによって装着可能な単一デバイス（例えば、単一ヘッドセット）上に搭載される。ある実装では、処理モジュール３５０が、物理的に別個であって、１つまたはそれを上回る有線および／または無線接続によって、ＡＲデバイス３００の他のコンポーネントに通信可能に結合される。例えば、処理モジュール３５０が、フレーム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）等、種々の構成において搭載されてもよい。

【0054】

処理モジュール３５０は、プロセッサ３５２と、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）等の関連付けられるデジタルメモリ３５６とを含んでもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用され得る。データは、カメラ３０６、周囲光センサ３３４、眼追跡器３４０、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等、（例えば、ＡＲデバイス３００に動作可能に結合される、または別様にユーザに取り付けられ得る）センサから捕捉されたデータを含んでもよい。例えば、処理モジュール３５０は、画像３２０をカメラ３０６から受信してもよい。具体的には、処理モジュール３５０は、左正面画像３２０Ａを左正面に向いた世界カメラ３０６Ａから、右正面画像３２０Ｂを右正面に向いた世界カメラ３０６Ｂから、左側画像３２０Ｃを左側に向いた世界カメラ３０６Ｃから、右側画像３２０Ｄを右側に向いた世界カメラ３０６Ｄから受信してもよい。いくつかの実施形態では、画像３２０は、単一画像、一対の画像、画像のストリームを備えるビデオ、ペアリングされた画像のストリームを備えるビデオ、および同等物を含んでもよい。画像３２０は、ＡＲデバイス３００が電源投入されている間、周期的に、生成され、処理モジュール３５０に送信されてもよい、または処理モジュール３５０によってカメラのうちの１つまたはそれを上回るものに送信される命令に応答して、生成されてもよい。別の実施例として、処理モジュール３５０は、光情報を周囲光センサ３３４から受信してもよい。別の実施例として、処理モジュール３５０は、視線情報を眼追跡器３４０の一方または両方から受信してもよい。別の実施例として、処理モジュール３５０は、画像情報（例えば、画像明度値）をプロジェクタ３１４の一方または両方から受信してもよい。

【0055】

接眼レンズ３０２Ａおよび３０２Ｂは、それぞれ、プロジェクタ３１４Ａおよび３１４Ｂからの光を指向するように構成される、透明または半透明導波管を含む。具体的には、処理モジュール３５０は、左プロジェクタ３１４Ａに、左仮想画像３２２Ａを左接眼レンズ３０２Ａ上に出力させ（左仮想画像３２２Ａと関連付けられる対応するライトフィールドをユーザの網膜上に投影させ）てもよく、右プロジェクタ３１４Ｂに、右仮想画像３２２Ｂを右接眼レンズ３０２Ｂ上に出力させ（右仮想画像３２２Ｂと関連付けられる対応するライトフィールドをユーザの網膜上に投影させ）てもよい。いくつかの実施形態では、接眼レンズ３０２はそれぞれ、異なる色および／または異なる深度面に対応する、複数の導波管を含む。いくつかの実施形態では、動的調光器３０３は、接眼レンズ３０２に結合される、および／またはそれと統合されてもよい。例えば、動的調光器３０３のうちの１つは、多層接眼レンズの中に組み込まれてもよく、接眼レンズ３０２のうちの１つを構成する、１つまたはそれを上回る層を形成してもよい。

【0056】

カメラ３０６Ａおよび３０６Ｂは、それぞれ、ユーザの左および右眼の視野と実質的に重複する、画像を捕捉するように位置付けられてもよい。故に、カメラ３０６の設置は、ユーザの眼の近くであるが、ユーザの視野を不明瞭にするほど近くではないようになり得る。代替として、または加えて、カメラ３０６Ａおよび３０６Ｂは、それぞれ、仮想画像３２２Ａおよび３２２Ｂの内部結合場所と整合するように位置付けられてもよい。カメラ３０６Ｃおよび３０６Ｄは、ユーザの側面、例えば、ユーザの周辺視覚内またはユーザの周辺視覚外に対して画像を捕捉するように位置付けられてもよい。カメラ３０６Ｃおよび３０６Ｄを使用して捕捉された画像３２０Ｃおよび３２０Ｄは、必ずしも、カメラ３０６Ａおよび３０６Ｂを使用して捕捉された画像３２０Ａおよび３２０Ｂと重複する必要はない。

【0057】

ＡＲデバイス３００の１つまたはそれを上回るコンポーネントは、図２Ａ－２Ｄを参照して説明される、１つまたはそれを上回るコンポーネントに類似してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、接眼レンズ３０２、動的調光器３０３、プロジェクタ３１４、周囲光センサ３３４、および眼追跡器３４０の機能性は、それぞれ、接眼レンズ２０２、動的調光器２０３、プロジェクタ２１４、周囲光センサ２３４、および眼追跡器２４０に類似してもよい。いくつかの実施形態では、処理モジュール３５０の機能性は、別個に格納されるが、通信可能に結合される、電子ハードウェアコンポーネントの２つまたはそれを上回るセットによって実装されてもよい。例えば、処理モジュール３５０の機能性は、ヘッドセットに物理的にテザリングされるコンピューティングデバイス内に格納される、電子ハードウェアコンポーネント、ヘッドセットの環境内の１つまたはそれを上回る電子デバイス（例えば、スマートフォン、コンピュータ、周辺デバイス、スマート家電等）、１つまたはそれを上回る遠隔に位置するコンピューティングデバイス（例えば、サーバ、クラウドコンピューティングデバイス等）、またはそれらの組み合わせと併せて、ヘッドセット内に格納される、電子ハードウェアコンポーネントによって行われてもよい。そのような構成の一実施例は、図１２を参照して下記にさらに詳細に説明される。

【0058】

図４は、光学システム（例えば、ＡＲデバイス２００または３００）を動作させるための例示的方法４００を図示する。概して、光学システムの動作は、図４に示されるように、または異なる順序で、方法４００のステップを実施するステップを含むことができ、ステップの全てが、実施される必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、ステップ４０６、４０８、および４１０のうちの１つまたはそれを上回るものは、方法４００の実施の間、省略されてもよい。方法４００の１つまたはそれを上回るステップは、プロセッサ（例えば、プロセッサ３５２）または光学システム内のある他のコンポーネントによって実施されてもよい。

【0059】

ステップ４０２では、オブジェクト（例えば、世界オブジェクト２３０）と関連付けられる光（例えば、世界光２３２）が、光学システムにおいて受け取られる。オブジェクトは、光学システムのユーザによって視認される、木、人物、家、建物、太陽等の実世界オブジェクトであってもよい。いくつかの実施形態では、オブジェクトと関連付けられる光は、最初に、動的調光器（例えば、動的調光器２０３または３０３）または光学システムの外部の審美的レンズによって受け取られる。いくつかの実施形態では、オブジェクトと関連付けられる光は、光が光学システムの１つまたはそれを上回るコンポーネントに到達すると（例えば、光が動的調光器に到達すると）、光学システムにおいて受け取られたと見なされる。

【0060】

ステップ４０４では、仮想画像（例えば、仮想画像２２２または３２２）が、接眼レンズ（例えば、接眼レンズ２０２または３０２）上に投影される。仮想画像は、光学システムのプロジェクタ（例えば、プロジェクタ２１４または３１４）によって接眼レンズ上に投影されてもよい。仮想画像は、単一画像、一対の画像、画像のストリームから成るビデオ、ペアリングされた画像のストリームから成るビデオ、および同等物に対応してもよい。いくつかの実施形態では、仮想画像は、仮想画像と関連付けられる任意の光が接眼レンズに到達すると、接眼レンズ上に投影されたと見なされる。いくつかの実施形態では、仮想画像を接眼レンズ上に投影することは、ユーザが対応する仮想コンテンツがユーザの環境内のある場所に位置付けられるように知覚するように、ライトフィールド（すなわち、仮想コンテンツの角度表現）をユーザの網膜上に投影させる。

【0061】

ステップ４０６、４０８、および４１０の間、情報が、例えば、光学システムの１つまたはそれを上回るセンサを使用して、光学システムによって検出されてもよい。ステップ４０６では、オブジェクトと関連付けられる光に対応する光情報が、検出される。光情報は、光学システムに搭載される光センサ（例えば、周囲光センサ２３４または３３４）を使用して検出されてもよい。いくつかの実施形態では、光情報は、複数の空間的に分解された光値を含む。複数の空間的に分解された光値はそれぞれ、システム視野内の２次元位置に対応してもよい。例えば、光値はそれぞれ、動的調光器のピクセルと関連付けられてもよい。他の実施形態では、または同一実施形態では、光情報は、大域的光値を含んでもよい。大域的光値は、システム視野全体と関連付けられてもよい（例えば、動的調光器の全てのピクセル上に衝突する光の平均光値）。

【0062】

ステップ４０８では、光学システムのユーザの眼に対応する視線情報が、検出される。視線情報は、光学システムに搭載される眼追跡器（例えば、眼追跡器２４０または３４０）を使用して検出されてもよい。いくつかの実施形態では、視線情報は、ユーザの眼の視線ベクトル（例えば、視線ベクトル２３８）を含む。いくつかの実施形態では、視線情報は、ユーザの眼の瞳孔位置、ユーザの眼の回転中心、ユーザの眼の瞳孔サイズ、ユーザの眼の瞳孔直径、およびユーザの眼の錐体および桿体場所のうちの１つまたはそれを上回るものを含む。視線ベクトルは、瞳孔位置、眼の回転中心、瞳孔サイズ、瞳孔直径、および／または錐体および桿体場所等、視線情報の１つまたはそれを上回る成分に基づいて決定されてもよい。視線ベクトルが、錐体および桿体場所に基づいて決定されるとき、さらに、錐体および桿体場所を含有する、眼の網膜層内の視線ベクトルの原点を決定するように、光情報（例えば、大域的光値）に基づいて決定されてもよい。いくつかの実施形態では、視線情報は、視線ベクトルが動的調光器と交差する、動的調光器のピクセルまたはピクセルのグループを含む。

【0063】

ステップ４１０では、プロジェクタによって接眼レンズ上に投影された仮想画像（例えば、仮想画像２２２または３２２）に対応する、画像情報が、検出される。画像情報は、プロジェクタによって、プロセッサ（例えば、プロセッサ３５２）によって、または別個の光センサによって検出されてもよい。いくつかの実施形態では、画像情報は、ユーザが仮想画像を観察するとき、それを通してユーザが仮想コンテンツを知覚する、動的調光器内の１つまたはそれを上回る場所を含む。いくつかの実施形態では、画像情報は、複数の空間的に分解された画像明度値（例えば、知覚される仮想コンテンツの明度）を含む。例えば、画像明度値はそれぞれ、接眼レンズまたは動的調光器のピクセルと関連付けられてもよい。１つの特定の実装では、プロセッサが、命令をプロジェクタに送信し、仮想画像を接眼レンズ上に投影するとき、プロセッサは、命令に基づいて、空間的に分解された画像明度値を決定してもよい。別の特定の実装では、プロジェクタが、命令をプロセッサから受信し、仮想画像を接眼レンズ上に投影するとき、プロジェクタは、空間的に分解された画像明度値をプロセッサに送信する。別の特定の実装では、接眼レンズ上またはその近くに位置付けられる、光センサが、空間的に分解された画像明度値を検出し、プロセッサに送信する。他の実施形態では、または同一実施形態では、画像情報は、大域的画像明度値を含む。大域的画像明度値は、システム視野全体と関連付けられてもよい（例えば、仮想画像全体の平均画像明度値）。

【0064】

ステップ４１２では、少なくとも部分的に調光されることになるシステム視野の一部は、検出された情報に基づいて決定される。検出された情報は、ステップ４０６の間に検出された光情報、ステップ４０８の間に検出された視線情報、および／またはステップ４１０の間に検出された画像情報を含んでもよい。いくつかの実施形態では、システム視野の一部は、システム視野全体に等しい。種々の実施形態では、システム視野の一部は、システム視野の１％、５％、１０％、２５％、５０％、または７５％等に等しくてもよい。いくつかの実施形態では、異なるタイプの情報は、少なくとも部分的に調光されることになる部分を決定する際、異なるように加重されてもよい。例えば、視線情報は、利用可能であるとき、少なくとも部分的に調光されることになる部分を決定する際、光情報および画像情報より重く加重されてもよい。１つの特定の実装では、情報の各タイプは、独立して、少なくとも部分的に調光されることになるシステム視野の異なる部分を決定するために使用されてもよく、続いて、異なる部分は、ＡＮＤまたはＯＲ演算を使用して、単一部分に組み合わせられてもよい。

【0065】

ステップ４１４では、システム視野の一部に関する複数の空間的に分解された調光値が、検出された情報に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、調光値は、仮想コンテンツの所望の不透明度または可視度に基づく定式的アプローチを使用して決定される。１つの特定の実装では、仮想コンテンツの可視度は、以下の方程式を使用して計算されてもよい。

【化1】

式中、Ｖは、可視度であり、Ｉ_ｍａｘは、画像情報によって示されるような仮想画像の明度であり、Ｉ_ｂａｃｋは、光情報（決定された調光値によって修正されてもよい）によって示されるような世界オブジェクトと関連付けられる光値に関連され、Ｃは、所望のコントラスト（例えば、１００：１）である。例えば、可視度方程式は、調光器の各ピクセル場所において、特定のピクセル場所における仮想画像の明度と、特定のピクセル場所における世界オブジェクトと関連付けられる光値とを使用して、特定のピクセル場所のための調光値を計算するために使用されてもよい。

【0066】

ステップ４１６では、調光器は、システム視野の一部内のオブジェクトと関連付けられる光の強度を低減させるように調節される。例えば、調光器は、調光器の各ピクセル場所上に衝突する、オブジェクトと関連付けられる光の強度が、その特定のピクセル場所のために決定された調光値に従って低減されるように調節されてもよい。本開示で使用されるように、調光器を調節するステップは、調光器を初期化するステップ、調光器をアクティブ化するステップ、調光器の電源を投入するステップ、以前に初期化され、アクティブ化され、および／または電源を投入された調光器を修正または変更するステップ、および同等物を含んでもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサは、システム視野の一部および複数の空間的に分解された調光値の両方を示す、データを調光器に送信してもよい。

【0067】

ステップ４１８では、プロジェクタは、仮想画像と関連付けられる明度を調節するように調節される。例えば、いくつかの実施形態では、仮想オブジェクトの明度を増加または減少させずに、仮想コンテンツの所望の不透明度または可視度を達成することは、困難であり得る。そのような実施形態では、仮想画像の明度は、調光器を調節する前、その後、それと同時に、またはそれと並行して、調節されてもよい。

【0068】

図５は、接眼レンズ５０２と、相互から独立して（すなわち、それらは、独立して可変である）種々のレベルの調光を有し得る、調光面積（すなわち、ピクセル）の空間グリッドから成る、ピクセル化された調光要素５０３とを伴う、ＡＲデバイス５００を図示する。調光面積はそれぞれ、関連付けられるサイズ（例えば、幅および高さ）と、関連付けられる間隔（例えば、ピッチ）とを有してもよい。図示されるように、調光面積の空間グリッドは、入射光の完全調光を提供する、１つまたはそれを上回る暗いピクセル５０６と、入射光の完全透過を提供する、１つまたはそれを上回るクリアなピクセル５０８とを含んでもよい。ピクセル化された調光要素５０３内の隣接するピクセルは、境を接してもよい（例えば、ピッチが幅に等しいとき）、または間隙またはチャネルによって分離されてもよい（例えば、ピッチが幅を上回るとき）。

【0069】

種々の実施形態では、ピクセル化された調光要素５０３は、液晶技術を使用する。そのような技術は、典型的には、液晶材料が（例えば、液晶層の対向側上の電極を使用して、液晶層を横断して電位差を印加することによって）ピクセルに印加される電場強度に応じて再配向され得るように、１つまたはそれを上回る電極層に対して整合される、液晶材料の層（例えば、ネマチック位相を有する）を含む。液晶モードの実施例は、ねじれネマチック（「ＴＮ」）または垂直に整合された（「ＶＡ」）液晶を含む。電気的に制御される複屈折（「ＥＣＢ」）液晶モードもまた、使用されることができる。強誘電性液晶等のネマチック位相以外の液晶相も、使用されることができる。いくつかの実施形態では、染料ドープまたはゲストホスト型液晶材料も、使用されることができる。

【0070】

図６Ａは、シースルーディスプレイシステムのための例示的光学的に透過性の空間光変調器（「ＳＬＭ」）またはディスプレイアセンブリ６０３の正面図を描写する。同様に、図６Ｂは、図６Ａの例示的ＳＬＭまたはディスプレイアセンブリの概略断面図を描写する。いくつかの実施例では、光学的に透過性のＳＬＭまたはディスプレイアセンブリ６０３は、拡張現実システムの外部カバーの全部または一部を形成してもよい。アセンブリ６０３は、例えば、本明細書に説明される調光アセンブリ、光学的に透過性のＬＣＤ、光学的に透過性のＯＬＥＤディスプレイ、および同等物のうちの１つまたはそれを上回るものに類似または匹敵する、光学的に透過性の制御可能調光アセンブリに対応し得る。いくつかの実装では、図６Ａ－６Ｂのアセンブリ６０３は、それぞれ、図２Ａ－２Ｃ、３、および５を参照して上記に説明されるようなコンポーネント２０３、３０３ａ、３０３Ｂ、および５０３のうちの１つまたはそれを上回るものに対応し得る。制御可能調光アセンブリアーキテクチャおよび制御スキームの付加的実施例は、米国仮特許出願第６２／７２５，９９３号、米国仮特許出願第６２／７３１，７５５号、米国仮特許出願第６２／８５８，２５２号、および米国仮特許出願第６２／８７０，８９６号（その全ては、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）にさらに詳細に説明される。

【0071】

図６Ａ－６Ｂの実施例では、アセンブリ６０３は、外側電極層６１６Ａと内側電極層６１６Ｂとの間に挟入される、液晶層６１８を含み、これは、ひいては、外側偏光器６１２Ａと内側偏光器６１２Ｂとの間に挟入される。外側および内側偏光器６１２Ａ、６１２Ｂは、それを通して通過する、非偏光を直線に偏光させるように構成されてもよい。アセンブリ６０３は、外側偏光器６１２Ａと外側電極層６１６Ａとの間に位置付けられる、外側基板層６２０Ａと、内側偏光器６１２Ｂと内側電極層６１６Ｂとの間に位置付けられる、内側基板層６２０Ｂとを含む。基板層６２０Ａおよび６２０Ｂは、電極層６１６Ａおよび６１６Ｂを支持し、典型的には、ガラスまたはプラスチック等の光学的に透明な材料から形成される。アセンブリ６０３はさらに、外側偏光器６１２Ａと外側電極層６１６Ａとの間に位置付けられる、外側光学リターダ６１４Ａ（例えば、Ａ－プレート）と、内側偏光器６１２Ｂと内側電極層６１６Ｂとの間に位置付けられる、内側光学リターダ６１４Ｂ（例えば、Ａ－プレート）とを含む。

【0072】

上記に述べられたように、いくつかの実装では、アセンブリ８０３は、ＥＣＢセルを含む、またはそれに対応してもよい。有利なこととして、ＥＣＢセルは、例えば、円偏光を変調させ、例えば、円偏光の楕円率を変化させるように構成されることができる。

【0073】

動作時、外側偏光器６１２Ａは、第１の偏光状態（例えば、図６Ａの垂直方向に沿った直線偏光）をそれを通してユーザの眼に向かって伝搬する周囲光に付与する。次に、その配向に応じて、液晶層６１８内に含有される液晶分子はさらに、液晶層６１８を横断するにつれて、偏光された周囲光を回転／遅延させる。例えば、液晶層６１８は、偏光の平面が第１の偏光状態の偏光の平面と異なるように、直線偏光を回転させることができる。代替として、または加えて、液晶層は、偏光を遅延させる、例えば、直線偏光を楕円または円偏光に変換することができる。概して、回転／遅延の量は、液晶材料の複屈折、その配向、および液晶層６１８の厚さに依存する。回転／遅延の量はまた、例えば、外側および内側電極層６１６Ａ、６１６Ｂを横断して電位差を印加することによって液晶層６１８に印加される、電場に依存する。対の電極層６１６Ａ、６１６Ｂおよび液晶層６１８によって付与される、偏光回転の量は、各個別のピクセルにおいて電極層に印加される電圧に従って、ピクセル毎に変動され得るということになる。

【0074】

偏光の遅延はまた、外側および内側光学リターダ６１４Ａ、６１４Ｂによって影響される。例えば、外側光学リターダ６１４Ａとしての４分の１波長板の使用は、偏光器６１２Ａによって透過される直線偏光を遅延させ、直線偏光を円偏光に変換する役割を果たし、４分の１波長板の速軸は、直線偏光器の通過軸に対して適切に（例えば、４５°に）配向される。

【0075】

最後に、内側偏光器６１２Ｂは、外側偏光器６１２Ａと比較して、第２の異なる偏光状態（例えば、水平偏光）の光を透過させ得る。第２の偏光状態は、外側偏光器６１２Ａによって周囲光上に付与される偏光状態に直交し得る。液晶層６１８および外側および／または内側光学リターダ６１４Ａ、６１４Ｂの累積効果が、外側偏光器６１２Ａによって透過される偏光を回転させる、そのような状況では、内側偏光器６１２Ｂは、９０度回転されるにもかかわらず、外側偏光器６１２Ａによって透過される光を透過させるであろう。代替として、液晶層６１８および光学リターダ６１４Ａおよび６１４Ｂの累積効果が、偏光器６１２Ａからの光の偏光状態を不変のままにする場合、これは、内側偏光器６１２Ｂによって遮断されるであろう。故に、内側偏光器６１２Ｂは、第２の偏光状態における周囲光の部分が、影響されずにそれを通して通過することを可能にし得、第２の偏光状態以外の偏光状態における周囲光の部分を減衰させ得る。偏光回転の量は、各ピクセルにおいて液晶層に印加される電場強度によって、ピクセル毎に制御され、デバイス６０３の光透過がピクセル毎に制御されることを可能にすることができる。

【0076】

概して、電極層のピクセル構造は、例えば、液晶層の性質、ピクセルサイズ等に応じて、変動し得る。いくつかの実施形態では、外側電極層６１６Ａおよび内側電極層６１６Ｂのうちの１つは、２次元アレイに配列される個々にアドレス指定可能な電極の層（すなわち、ピクセル）に対応し得る。例えば、いくつかの実施例では、内側電極層６１６Ｂは、それぞれ、アセンブリ６０３によって選択的に制御され、単一平面電極に対応し得る、外側電極層６１６Ａと連動して、個別の電場／電圧を生成し得る、ピクセル電極のアレイに対応し得る。いくつかの実施例では、外側および内側電極層６１６Ａ、６１６Ｂの一方または両方の電極は、酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」）等の光学的に透過性の伝導性材料から作製されてもよい。

【0077】

図６Ａ－６Ｂに示されるように、アセンブリ６０３はまた、金属ライントレースまたは導体６１７ａ－ｎを含む。アセンブリ６０３のピクセル電極のアレイ内の各ピクセル電極は、対応する薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）に電気的に結合され、これは、ひいては、複数の金属ライントレースまたは導体６１７ａ－ｎ内の対応する対の金属ライントレースまたは導体に電気的に結合される。そのような金属ライントレースまたは導体は、ピクセル（例えば、内側電極層６１６Ｂのピクセル電極）間の「透過性間隙」領域内に位置付けられ、さらに、各ピクセルの状態を駆動または別様に制御するために、１つまたはそれを上回る回路に電気的に結合される。いくつかの実施例では、そのような１つまたはそれを上回る回路は、ガラス上チップ（「ＣＯＧ」）コンポーネント６２２を含んでもよい。ＣＯＧコンポーネント６２２は、内側ガラス層６２０Ｂ等のアセンブリ６０３内のガラスの層上に配置されてもよい。いくつかの実装では、ＣＯＧコンポーネント６２２は、ピクセルのアレイ（例えば、内側電極層６１６Ｂのピクセル電極のアレイ）から側方にオフセットされてもよい。このように、アセンブリ６０３のＣＯＧコンポーネント６２２は、シースルーディスプレイシステムの筐体または他のコンポーネントまたはそれらの組み合わせによって隠されている、ユーザの視野（「ＦＯＶ」）の外側に位置付けられてもよい。ＴＦＴ等のアクティブ切替要素を使用する、ピクセルは、「能動的にアドレス指定される」と称される。

【0078】

図７Ａは、第１の状態（状態「Ａ」）における、シースルーディスプレイシステム７００の実施例を図示する。同様に、図７Ｂは、第１の状態（状態「Ａ」）と異なる、第２の状態（状態「Ｂ」）における、シースルーディスプレイシステム７００を図示する。図７Ａ－７Ｂに示されるように、システム７００は、接眼レンズ７０２と、光学的に透過性のＳＬＭまたはディスプレイアセンブリ７０３とを含む。いくつかの実施例では、図７Ａ－７Ｂの接眼レンズ７０２は、それぞれ、図２Ａ－２Ｃ、３、および５を参照して上記に説明される、コンポーネント２０２、３０２Ａ、３０２Ｂ、および５０２のうちの１つまたはそれを上回るものに対応する。いくつかの実装では、図７Ａ－７Ｂのアセンブリ７０３は、それぞれ、図２Ａ－２Ｃ、３、５、および６Ａ－６Ｂを参照して上記に説明されるようなコンポーネント２０３、３０３ａ、３０３Ｂ、５０３、および６０３のうちの１つまたはそれを上回るものに対応し得る。

【0079】

システム７００の接眼レンズ７０２は、３つの導波管１２１０、１２２０、および１２３０を含む。３つの導波管１２１０、１２２０、および１２３０はそれぞれ、例えば、異なる光の色および／または仮想コンテンツの深度に対応し得る。図７Ａ－７Ｂに示されるように、接眼レンズ７０２はさらに、それぞれ、導波管１２１０、１２２０、および１２３０上に配置される、内部結合光学要素１２１２、１２２２、および１２３２を含む。内部結合光学要素１２１２、１２２２、および１２３２は、それぞれ、全内部反射（ＴＩＲ）を介した伝搬のために、光を導波管１２１０、１２２０、および１２３０の中に結合するように構成されてもよい。加えて、接眼レンズ７０２はまた、それぞれ、導波管１２１０、１２２０、および１２３０上に配置される、外部結合回折光学要素１２１４、１２２４、および１２３４を含む。外部結合回折光学要素１２１４、１２２４、および１２３４は、それぞれ、光を導波管１２１０、１２２０、および１２３０から外に、システム７００の視認者の片眼または両眼に向かって、結合するように構成されてもよい。図７Ａから分かるように、第１の状態（状態「Ａ」）では、光は、接眼レンズ７０２の中に、またはそこから外に結合されない。

【0080】

図７Ｂの実施例では、システム７００は、光が、（ｉ）内部結合光学要素１２１２、１２２２、および１２３２を用いて、導波管１２１０、１２２０、および１２３０の中に結合され、（ｉｉ）全内部反射（ＴＩＲ）を介して、導波管１２１０、１２２０、および１２３０を通して伝搬し、（ｉｉｉ）外部結合回折光学要素１２１４、１２２４、および１２３４を用いて、導波管１２１０、１２２０、および１２３０から外に結合される、第２の異なる状態（状態「Ｂ」）にある。各光経路１２４０、１２４２、および１２４４が、それぞれ、場所１２１２、１２２２、および１２３２において内部結合し、導波管１２１０、１２２０、および１２３０上に配置される、個別の外部結合回折光学要素１２１４、１２２４、または１２３４（描写されない、経路１２２２および１２３２から外部結合された光）に衝突するにつれて、これは、視認者に向かってと、視認者から離れるようにデバイスの世界側に向かっての両方において、光を回折する。本光伝搬は、それぞれ、２つの対向方向、すなわち、１つは、光束３０１０によって表される視認者に向かって、１つは、光束３０２０によって表される視認者から離れる方向に伝搬する、複数のビームレットとして描写される。

【0081】

視認者から離れるように伝搬する、光束３０２０は、その経路内でシステムの要素から反射する場合、これらの反射が迷光として視認者に到達し得るため、望ましくない効果を生じさせ得る。例えば、後続導波管１２２０からの本光の反射は、光束３０１０に干渉し、システム７００によって投影された像のぼけを増加させ、および／またはコントラストを低減させ得る。さらに、いくつかの状況では、光束３０２０は、図６Ａ－６Ｂを参照して上記に説明されるようなアセンブリ６０３の金属ライントレースまたは導体６１７ａ－ｎに匹敵または類似する、アセンブリ７０３の１つまたはそれを上回る金属ライントレースまたは導体等のアセンブリ７０３の１つまたはそれを上回るコンポーネントから反射し得、これは、「残影」画像および他の望ましくないアーチファクトを生産し得る。瞳エクスパンダ技術を採用する、導波管光学システムはさらに、これらの問題を悪化させ得る。

【0082】

図８Ａおよび８Ｂは、それぞれ、第１の状態（状態「Ａ」）と、第１の状態（状態「Ａ」）と異なる、第２の状態（状態「Ｂ」）とにおける、シースルーディスプレイシステム８００の実施例を図示する。図８Ａ－８Ｂに示されるように、システム８００は、接眼レンズ７０２と、光学的に透過性のＳＬＭ８０３とを含む。いくつかの実施例では、図８Ａ－８Ｂの接眼レンズ７０２は、図７Ａ－７Ｂの接眼レンズ７０２に対応し得るが、さらに、導波管スタックの両側上に位置付けられる、外側ガラスカバー１２５０Ａと、内側ガラスカバー１２５０Ｂとを含んでもよい。

【0083】

いくつかの実装では、図８Ａ－８Ｂのアセンブリ８０３は、それぞれ、図６Ａ－６Ｂおよび７Ａ－７Ｂを参照して上記に説明されるようなアセンブリ６０３および７０３のうちの１つまたはそれを上回るものに対応し得るが、内側および外側光学リターダ６１４Ａおよび６１４Ｂは、それぞれ、４分の１波長板（ＱＷＰ）６２４Ａおよび６２４Ｂである。外側および内側ＱＷＰ６２４Ａ、６２４Ｂは、それを通して通過する直線偏光を円偏光に変換する役割を果たす。例えば、視認者の環境から視認者に向かって伝搬する光は、外側偏光器６１２Ａを通して通過するにつれて、直線偏光され、続いて、外側ＱＷＰ６２４Ａを通して通過するにつれて、円偏光された状態になり得る。同様に、光束３０２０の１つまたはそれを上回る部分等の視認者から離れるようにアセンブリ８０３に向かって伝搬する光は、内側偏光器６１２Ｂを通して通過するにつれて、直線偏光された状態になり、続いて、内側ＱＷＰ６２４Ｂを通して通過するにつれて、円偏光された状態になり得る。図８Ａから分かるように、第１の状態（状態「Ａ」）では、光は、接眼レンズ７０２の中に、またはそこから外に結合されない。

【0084】

図８Ｂの実施例では、システム８００は、第２の異なる状態（状態「Ｂ」）にあり、光が、接眼レンズ７０２から外に、２つの方向に、すなわち、１つは、光線３０１１によって表される視認者に向かって、１つは、光線３０２１によって表される視認者から離れる方向に結合される。光線３０１１および３０２１は、図７Ｂを参照して上記に説明されるような光束３０１０および３０２０に類似する、光束の部分を表し得る。図８Ｂに示されるように、光線３０２１が、接眼レンズ７０２から離れ、アセンブリ８０３に向かって伝搬するにつれて、光線３０２１は、内側偏光器６１２Ｂを通して通過するにつれて直線偏光され、続いて、内側ＱＷＰ６２４Ｂを通して通過するにつれて、円偏光された状態になる。アセンブリ８０３の１つまたはそれを上回る金属ライントレースまたは導体に到達することに応じて、光線３０２１は、接眼レンズ７０２に向かって逆反射され得、これは、光線３０２１の円偏光の掌性を事実上逆転させ得る（すなわち、左旋円偏光は、反射に応じて、右旋円偏光になり、その逆も同様である）。接眼レンズ７０２に向かって戻るその途中で内側ＱＷＰ６２４Ｂを通して通過すると、円偏光は、直線偏光に戻るように変換されるが、偏光器６１２Ｂの通過状態に直交するように偏光される。故に、反射された光は、偏光器６１２Ｂによって、減衰（例えば、遮断）される。このように、システム８００は、アセンブリ８０３のコンポーネントから視認者に向かって逆反射する接眼レンズ７０２からの光の結果として生産され得る、「残影」画像の効果を低減させる。

【0085】

いくつかの実施形態では、内側光学リターダ６１４Ａは、４分の１波長板であって、外側光学リターダ６１４Ｂは、４分の１波遅延と若干異なる遅延を伴う、Ａ－プレート（例えば、プレートの平面に速軸を伴う、一軸性複屈折フィルム）である。例えば、いくつかの実装では、液晶は、最低複屈折のその状態下においてさえ、ある程度の残差複屈折を留保し得る。これは、例えば、液晶層内の整合層に近い液晶分子の配向に起因して生じ得る。整合層およびその近くでは、液晶分子は、電極構造によって印加される最大電場強度の存在下においてさえ、その整合を留保し得る。外側光学リターダ６１４Ｂの遅延を４分の１波遅延を上回って増加させることによって、液晶材料のそのような残差遅延を補償することが可能である。例えば、外側光学リターダ６１４Ｂは、４分の１波遅延を５ｎｍまたはそれを上回る（例えば、最大５０ｎｍ等、１０ｎｍまたはそれを上回る、１５ｎｍまたはそれを上回る、２０ｎｍまたはそれを上回る、２５ｎｍまたはそれを上回る、３０ｎｍまたはそれを上回る、３５ｎｍまたはそれを上回る、４０ｎｍまたはそれを上回る、４５ｎｍまたはそれを上回る）遅延を伴う、Ａ－プレートであることができる。液晶層の残差遅延を補償することは、動的調光器を通して、光漏出を低減させることができる。

【0086】

内側および外側光学リターダの速軸は、概して、動的調光器がその最暗状態において良好な減光率を伴う大ダイナミックレンジを提供するように、液晶層の整合方向および内側および外側偏光器の通過軸に対して配列される。いくつかの実施形態では、内側および外側光学リターダは、その隣接する偏光器の通過軸に対して４５°に配向される、その速軸を有する。内側および外側光学リターダの速軸は、相互に対して９０°に配向されることができる。ある実施形態では、外側光学リターダの速軸は、液晶層の世界側境界における液晶層の整合方向に対して９０°に配向される。

【0087】

概して、動的調光器の性能は、少なくとも１つの波長において、少なくとも１つの光伝搬方向のために最適化される。例えば、動的調光器の性能は、「軸上」光、すなわち、動的調光器を形成するスタックの層に対して法線に入射する光のために最適化されることができる。ある実施形態では、動的調光器の性能は、緑色光、例えば、５５０ｎｍの波長を伴う光のために最適化される。さらに、動的調光器の性能は、１つの光伝搬方向に沿って１つの波長のために最適化されてもよいが、一般に、調光器は、ある角度の範囲および波長の範囲にわたって、適正な性能を提供するように構成されるであろう。例えば、動的調光器は、あるディスプレイの視野と同一サイズまたはより大きい光伝搬角度の範囲にわたって、適正な性能（例えば、最小性能閾値を上回るダイナミックレンジ）を提供するように構成されることができる。さらに、性能は、ある動作波長の範囲（例えば、ディスプレイの色域に及ぶ）にわたって、適正であることができる。ある波長の範囲にわたって適正な性能を達成するために、いくつかの実装では、無彩色光学リターダ等の無彩色光学コンポーネントが、使用されることができる。無彩色Ａ－プレート（例えば、アクロマティック４分の１波長板）は、例えば、異なる分散を有する、２つまたはそれを上回る異なる複屈折材料を使用することによって提供されることができる。

【0088】

図９は、シースルーディスプレイシステム９００のさらなる実施例を図示する。図９のシステム９００は、図８Ａ－８Ｂのシステム８００に対応し得るが、さらに、外側反射防止性層６２６Ａと、内側反射防止性層６２６Ｂとを含んでもよい。外側反射防止性層６２６Ａは、外側偏光器６１２Ａに隣接して位置付けられてもよい一方、内側反射防止性層６２６Ｂは、内側偏光器６１２Ｂに隣接して位置付けられてもよい。外側および内側反射防止性層６２６Ａ、６２６Ｂは、光の反射が接眼レンズ７０２から外に結合されないように限定することによって、「残影」画像等の望ましくない効果の存在をさらに低減させる役割を果たし得る。いくつかの状況では、少なくとも一部のそのような反射は、ディスプレイシステム９００の異なる層間または空気とディスプレイシステム９００の層との間の不整合の屈折率（すなわち、フレネル反射）の結果であり得る。反射防止性層は、そのような反射を低減させることができる。単層または多層反射防止性フィルムを含む、種々の異なる適切な反射防止性層が、使用されることができる。そのような層は、軸上光のために、またはある他の非法線入射角における光のために、最適化されることができる。そのような層は、１つまたはそれを上回る可視波長のために最適化されることができる。いくつかの実施形態では、反射防止性層は、可視スペクトルの緑色部分、例えば、ヒトの眼の最大明所視感度またはその近くにおける波長を有する、光のために最適化される。接眼レンズにおいて使用するための反射防止性層の実施例は、２０１８年１２月１０日に出願され、２０１９年６月１３日に米国特許公開第２０１９／０１７９０５７号として公開された、米国特許出願第１６／２１４，５７５号（参照することによってその全体として明示的に本明細書に組み込まれる）に説明される。

【0089】

図１０は、シースルーディスプレイシステム１０００のさらに別の実施例を図示する。図１０のシステム１０００は、図９のシステム９００に対応し得るが、さらに、第２の外側ＱＷＰ６３４Ａと、第２の内側ＱＷＰ６３４Ｂとを含んでもよい。第２の外側ＱＷＰ６３４Ａは、外側偏光器６１２Ａに隣接して位置付けられる一方、第２の内側ＱＷＰ６３４Ｂは、内側偏光器６１２Ｂに隣接して位置付けられる。第２のＱＷＰ６３４Ａは、システム１０００の近傍の（例えば、アセンブリ８０３を越えた）１つまたはそれを上回るオブジェクトから反射する場合、光が外側偏光器６１２Ａによって減衰されるように、視認者から離れるように進行し、外側偏光器６１２Ａを通して通過した該光の偏光状態を変調させることによって、「残影」画像等の望ましくない効果の存在をさらに低減させる役割を果たし得る。同様に、内側ＱＷＰ６３４Ｂは、内側偏光器６１２Ｂと視認者との間に位置付けられるシステム１０００の１つまたはそれを上回るコンポーネントから反射する場合、光が内側偏光器６１２Ａによって減衰されるように、視認者に向かって進行し、内側偏光器６１２Ｂを通して通過した該光の偏光状態を変調させることによって、「残影」画像等の望ましくない効果の存在をさらに低減させる役割を果たし得る。

【0090】

図１１は、シースルーディスプレイシステム１１００の別の実施例を図示する。図１１のシステム１１００は、図１０のシステム１０００に対応し得るが、コンポーネント６２６Ｂの代わりに、屈折率整合された層６２８を含んでもよい。屈折率整合された層６２８は、第２の内側ＱＷＰ６３４Ｂまたは接眼レンズ７０２に最も近いアセンブリ８０３のいずれかの層の屈折率に匹敵または類似する屈折率を有する、材料（例えば、ゲルまたは光学接着剤）の層であってもよい。屈折率整合層を含むことは、アセンブリ８０３上に入射する接眼レンズ７０２からの光のフレネル反射を低減させることによって、「残影」画像等の望ましくない効果の存在をさらに低減させる役割を果たし得る。

【0091】

いくつかの実装では、シースルーディスプレイシステムは、図８Ａ－１１のうちの１つまたはそれを上回るもののそれぞれからのコンポーネントのいくつかまたは全てを含んでもよい。図８Ａ－１１のうちの１つまたはそれを上回るもののそれぞれからのコンポーネントの異なる組み合わせを伴う、シースルーディスプレイシステムを含む、他の構成も、可能性として考えられる。主に、光学的に透過性の空間光変調器およびディスプレイのコンテキストにおいて説明されるが、本明細書に説明される構成および技法のうちの１つまたはそれを上回るものは、シースルーピクセルアレイを伴う他のシステムにおいて活用されてもよいことを理解されたい。

【0092】

本明細書に説明されるいくつかの実装は、デジタル電子回路網、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアの１つまたはそれを上回るグループまたはモジュールとして、またはそれらのうちの１つまたはそれを上回るものの組み合わせ内に実装されることができる。異なるモジュールが、使用されることができるが、各モジュールは、明確に異なる必要はなく、複数のモジュールが、同一デジタル電子回路網、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェア、またはそれらの組み合わせ上に実装されることができる。

【0093】

本明細書に説明されるいくつかの実装は、１つまたはそれを上回るコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはその動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上にエンコーディングされたコンピュータプログラム命令の１つまたはそれを上回るモジュールとして実装されることができる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶デバイス、コンピュータ可読記憶装置基板、ランダムまたはシリアルアクセスメモリアレイまたはデバイス、またはそれらのうちの１つまたはそれを上回るものの組み合わせであることができる、またはその中に含まれることができる。さらに、コンピュータ記憶媒体は、伝搬信号ではないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に生成された伝搬信号内にエンコーディングされたコンピュータプログラム命令のソースまたは宛先であることができる。コンピュータ記憶媒体はまた、１つまたはそれを上回る別個の物理的コンポーネントまたは媒体（例えば、複数のＣＤ、ディスク、または他の記憶デバイス）である、またはその中に含まれることができる。

【0094】

用語「データ処理装置」は、データを処理するためのあらゆる種類の装置、デバイス、および機械を包含し、一例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、システムオンチップ、または前述の複数のもの、または組み合わせを含む。装置は、特殊目的論理回路網、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含むことができる。装置はまた、ハードウェアに加え、当該コンピュータプログラムのための実行環境を作成する、コード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想機械、またはそれらのうちの１つまたはそれを上回るものの組み合わせを構成する、コードを含むことができる。装置および実行環境は、ウェブサービス、分散型コンピューティング、およびグリッドコンピューティングインフラストラクチャ等の種々の異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを実現することができる。

【0095】

コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られる）は、コンパイルまたはインタープリタ型言語、宣言型、または手続型言語を含む、任意の形態のプログラミング言語で書き込まれることができる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応してもよいが、そうである必要はない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持する、ファイルの一部内に（例えば、マークアップ言語ドキュメント内に記憶される、１つまたはそれを上回るスクリプト）、当該プログラムに専用の単一ファイル内に、または複数の協調ファイル（例えば、１つまたはそれを上回るモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶する、ファイル）内に記憶されることができる。コンピュータプログラムは、１つの施設に位置する、または複数の施設を横断して分散され、通信ネットワークによって相互に接続される、１つのコンピュータ上または複数のコンピュータ上で実行されるように展開されることができる。

【0096】

本明細書に説明されるプロセスおよび論理フローのうちのいくつかは、入力データに作用し、出力を生成することによって、１つまたはそれを上回るコンピュータプログラムを実行し、アクションを実施する、１つまたはそれを上回るプログラマブルプロセッサによって実施されることができる。プロセスおよび論理フローはまた、特殊目的論理回路網、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実施されることができ、装置はまた、そのようなものとして実装されることができる。

【0097】

コンピュータプログラムの実行のために好適なプロセッサは、一例として、汎用および特殊目的マイクロプロセッサの両方および任意の種類のデジタルコンピュータのプロセッサを含む。概して、プロセッサは、命令およびデータを読取専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたは両方から受信するであろう。コンピュータは、命令に従ってアクションを実施するためのプロセッサと、命令およびデータを記憶するための１つまたはそれを上回るメモリデバイスとを含む。コンピュータはまた、データを受信する、またはデータを転送する、または両方を行うために、データを記憶するための１つまたはそれを上回る大容量記憶デバイス、例えば、磁気、光磁気ディスク、または光ディスクを含む、またはそこに動作可能に結合されてもよい。しかしながら、コンピュータは、そのようなデバイスを有する必要はない。コンピュータプログラム命令およびデータを記憶するために好適なデバイスは、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、およびメモリデバイスを含み、一例として、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリデバイス、およびその他）、磁気ディスク（例えば、内部ハードディスク、リムーバブルディスク、およびその他）、光磁気ディスク、およびＣＤ ＲＯＭおよびＤＶＤ－ＲＯＭディスクを含む。プロセッサおよびメモリは、特殊目的論理回路網によって補完される、またはその中に組み込まれることができる。

【0098】

ユーザとの相互作用を提供するために、動作は、情報をユーザに表示するためのディスプレイデバイス（例えば、モニタまたは別のタイプのディスプレイデバイス）と、それによってユーザがコンピュータへの入力を提供し得る、キーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウス、トラックボール、タブレット、タッチセンサ式画面、または別のタイプのポインティングデバイス）とを有する、コンピュータ上で実装されることができる。他の種類のデバイスも同様に、ユーザとの相互作用を提供するために使用されることができ、例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック、例えば、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、または触覚フィードバックであることができ、ユーザからの入力は、音響、発話、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されることができる。加えて、コンピュータは、ユーザによって使用されるデバイスに、ドキュメントを送信し、そこからドキュメントを受信することによって、例えば、ウェブブラウザから受信された要求に応答して、ウェブページをユーザのクライアントデバイス上のウェブブラウザに送信することによって、ユーザと相互作用することができる。

【0099】

コンピュータシステムは、単一コンピューティングデバイス、または相互に近接して、または概して、遠隔で、動作し、典型的には、通信ネットワークを通して相互作用する、複数のコンピュータを含んでもよい。通信ネットワークの実施例は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）および広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、ネットワーク間（例えば、インターネット）、衛星リンクを備える、ネットワーク、およびピアツーピアネットワーク（例えば、アドホックピアツーピアネットワーク）を含む。クライアントおよびサーバの関係は、個別のコンピュータ上で起動し、相互にクライアント－サーバ関係を有する、コンピュータプログラムによって生じ得る。

【0100】

図１２は、プロセッサ１２１０と、メモリ１２２０と、記憶デバイス１２３０と、入／出力デバイス１２４０とを含む、例示的コンピュータシステム１２００を示す。コンポーネント１２１０、１２２０、１２３０、および１２４０はそれぞれ、例えば、システムバス１２５０によって、相互接続されることができる。プロセッサ１２１０は、システム１２００内での実行のための命令を処理することが可能である。いくつかの実装では、プロセッサ１２１０は、シングルスレッド式プロセッサ、マルチスレッド式プロセッサ、または別のタイプのプロセッサである。プロセッサ１２１０は、メモリ１２２０内または記憶デバイス１２３０上に記憶される命令を処理することが可能である。メモリ１２２０および記憶デバイス１２３０は、情報をシステム１２００内に記憶することができる。

【0101】

入／出力デバイス１２４０は、システム１２００のための入／出力動作を提供する。いくつかの実装では、入／出力デバイス１２４０は、ネットワークインターフェースデバイス、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）カード、シリアル通信デバイス、例えば、ＲＳ－２３２ポート、および／または無線インターフェースデバイス、例えば、８０２．１１カード、３Ｇ無線モデム、４Ｇ無線モデム等のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。いくつかの実装では、入／出力デバイスは、入力データを受信し、出力データを他の入／出力デバイス、例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス１２６０に送信するように構成される、ドライバデバイスを含むことができる。いくつかの実装では、モバイルコンピューティングデバイス、モバイル通信デバイス、および他のデバイスも、使用されることができる。

【0102】

上記に議論される方法、システム、およびデバイスは、実施例である。種々の構成は、必要に応じて、種々のプロシージャまたはコンポーネントを省略、代用、または追加してもよい。例えば、代替構成では、本方法は、説明されるものと異なる順序で実施されてもよく、および／または種々の段階は、追加される、省略される、および／または組み合わせられてもよい。また、ある構成に関して説明される特徴は、種々の他の構成において組み合わせられてもよい。構成の異なる側面および要素は、類似様式で組み合わせられてもよい。また、技術は、進歩するものであって、したがって、要素の多くは、実施例であって、本開示の範囲または請求項を限定するものではない。

【0103】

具体的詳細が、実装を含む、例示的構成の完全な理解を提供するために説明に与えられる。しかしながら、構成は、これらの具体的詳細を伴わずに実践されてもよい。例えば、周知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造、および技法は、構成を曖昧にすることを回避するために、不必要な詳細を伴わずに示されている。本説明は、例示的構成のみを提供し、請求項の範囲、可用性、または構成を限定するものではない。むしろ、構成の前述の説明は、当業者に説明される技法を実装するための有効な説明を提供するであろう。種々の変更が、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、要素の機能および配列に行われてもよい。

【0104】

いくつかの例示的構成が説明されたが、種々の修正、代替構造、および均等物が、本開示の精神から逸脱することなく、使用されてもよい。例えば、前述の要素は、より大きいシステムのコンポーネントであってもよく、他のルールが、本技術の用途に優先する、または別様にそれを修正してもよい。また、いくつかのステップは、前述の要素が検討される前、間、または後に行われてもよい。故に、前述の説明は、請求項の範囲を束縛するものではない。

【0105】

本明細書および添付の請求項で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈によって明確に別様に示されない限り、複数参照を含む。したがって、例えば、「ユーザ」の言及は、複数のそのようなユーザを含み、「プロセッサ」の言及は、１つまたはそれを上回るプロセッサおよび当業者に公知のその均等物等の言及を含む。

【0106】

また、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（～を備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を備える）」、「ｃｏｎｔａｉｎｓ（～を含有する）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（～を含有する）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（～を含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（～を含む）」、および「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（～を含む）」は、本明細書および以下の請求項で使用されるとき、述べられた特徴、整数、コンポーネント、またはステップの存在を規定するために意図されるが、それらは、１つまたはそれを上回る他の特徴、整数、コンポーネント、ステップ、行為、またはグループの存在または追加を除外するものではない。

【0107】

また、本明細書に説明される実施例および実施形態は、例証目的のみのためのものであって、それに照らして、種々の修正または変更が、当業者に示唆され、本願の精神および権限および添付の請求項の範囲内に含まれることを理解されたい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】