知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-11-15
(54)【発明の名称】積層液晶構造
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1347 20060101AFI20221108BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20221108BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20221108BHJP
【ＦＩ】
G02F1/1347
G02B27/02 Z
G02F1/13 505
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021577360
(86)(22)【出願日】2020-09-02
(85)【翻訳文提出日】2022-02-25
(86)【国際出願番号】 US2020049086
(87)【国際公開番号】W WO2021050338
(87)【国際公開日】2021-03-18
(31)【優先権主張番号】62/900,123
(32)【優先日】2019-09-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/733,705
(32)【優先日】2020-01-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515046968
【氏名又は名称】メタ プラットフォームズ テクノロジーズ， リミテッド ライアビリティ カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110002974
【氏名又は名称】弁理士法人Ｗｏｒｌｄ ＩＰ
(72)【発明者】
【氏名】チャオ， ヤン
(72)【発明者】
【氏名】ペン， フェンリン
(72)【発明者】
【氏名】ワン， ジュンレン
(72)【発明者】
【氏名】ジャマリ， アフスーン
(72)【発明者】
【氏名】ルー， ルー
(72)【発明者】
【氏名】ランマン， ダグラス ロバート
【テーマコード（参考）】
2H088
2H189
2H199
【Ｆターム（参考）】
2H088EA42
2H088EA47
2H088HA01
2H088HA02
2H088HA15
2H088HA18
2H088HA27
2H088HA30
2H088JA05
2H088JA09
2H088JA17
2H088KA02
2H088KA07
2H189AA22
2H189AA24
2H189JA05
2H189JA07
2H189JA08
2H189JA10
2H189JA19
2H189KA01
2H189LA01
2H189LA03
2H189LA16
2H189LA17
2H189LA18
2H189LA19
2H189MA15
2H199CA23
2H199CA25
2H199CA43
2H199CA45
2H199CA65
2H199CA66
2H199CA67
2H199CA74
2H199CA87
2H199CA92
2H199CA96
(57)【要約】
積層ＬＣ構造の第１のタイプ（１０００）が、隣接する液晶（ＬＣ）セル間で共通基板（１０１２）を共有する光学直列において配列された少なくとも２つのＬＣセル（１００５ａ、１００５ｂ）を含む。積層ＬＣ構造の第２のタイプ（９００）が、隣接するＬＣセル間で共通電極層（９１８）を共有する光学直列において配列された少なくとも２つのＬＣセル（９０５ａ、９０５ｂ）を含む。ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）において使用するための光学アセンブリが、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリを提供するために連続光学段において光を透過するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。隣接するＬＣセル間で共通基板または共通電極層を共有することによって、積層ＬＣ構造の総厚さが低減され得、これは、サイズと重量との対応する低減、およびＨＭＤについてのユーザ快適さの改善につながり得る。
【選択図】図９及び図１０
【選択図】図９及び図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層液晶（ＬＣ）構造であって、下部基板と、
共通基板と、
上部基板と、
前記下部基板と前記共通基板との間に配設された第１のＬＣセルと、
前記共通基板と前記上部基板との間に配設された第２のＬＣセルと
を備え、
前記共通基板が、２つの前記ＬＣセルのうちの少なくとも１つのための電極として働く少なくとも１つの導電層を含むか、または前記少なくとも１つの導電層でコーティングされ、
前記積層ＬＣ構造が、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、
前記第１の状態において、前記積層ＬＣ構造が、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、
前記第２の状態において、前記積層ＬＣ構造が、入射光を、前記入射光の偏光を変更することなしに透過する、積層液晶（ＬＣ）構造。
【請求項2】
前記共通基板が入力表面と出力表面とを含み、前記共通基板が、前記第１のＬＣセルのための電極として働く、前記入力表面上に配設された第１の導電層と、前記第２のＬＣセルのための電極として働く、前記出力表面上に配設された第２の導電層とを含み、好ましくは、前記下部基板が、前記第１のＬＣセルに隣接する第３の導電層を含み、前記上部基板が、前記第２のＬＣセルに隣接する第４の導電層を含み、前記第１の導電層と前記第３の導電層とが、前記第１のＬＣセルのための電極ペアとして働き、前記第２の導電層と前記第４の導電層とが、前記第２のＬＣセルのための電極ペアとして働く、請求項１に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項3】
前記積層ＬＣ構造が、前記少なくとも１つの導電層への電圧の印加によって前記第１の状態または前記第２の状態になるように構成可能である、請求項１または２に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項4】
前記第１の状態が、前記少なくとも１つの導電層への第１の電圧の印加に関連付けられ、前記第２の状態が、前記少なくとも１つの導電層への第２の電圧の印加に関連付けられ、前記第１の電圧が前記第２の電圧とは異なり、好ましくは、前記第１の電圧が実質的に０に等しい、請求項１から３のいずれか一項に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項5】
前記第１の偏光の前記光が右円偏光された光であり、前記第２の偏光の前記光が左旋円偏光された光である、請求項１から４のいずれか一項に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項6】
前記導電層が、光学的に透明な導電性ポリマーである、請求項１から５のいずれか一項に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項7】
前記光学的に透明な導電性ポリマーがポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）であり、前記基板が別個の導電層でコーティングされない、請求項１から６のいずれか一項に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項8】
前記第１の状態において、前記積層ＬＣ構造が、公称４分の１波長板または公称半波長板のうちの１つとして機能する、請求項１から７のいずれか一項に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項9】
前記上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、前記光学要素の挙動が、前記光学要素に入射する光の偏光に依存する、請求項１から８のいずれか一項に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項10】
積層液晶（ＬＣ）構造であって、下部基板と、
上部基板と、
共通導電層と、
前記下部基板の出力表面と前記共通導電層との間に配設された第１のＬＣセルと、
前記上部基板の入力表面と前記共通導電層との間に配設された第２のＬＣセルと
を備え、
前記積層ＬＣ構造が、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、
前記第１の状態において、前記積層ＬＣ構造が、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、
前記第２の状態において、前記積層ＬＣ構造が、入射光を、前記入射光の偏光を変更することなしに透過する、積層液晶（ＬＣ）構造。
【請求項11】
前記共通導電層が、前記第１のＬＣセルと前記第２のＬＣセルとのための電極として働き、好ましくは、前記下部基板が、前記第１のＬＣセルに隣接する第１の導電層を含み、前記上部基板が、前記第２のＬＣセルに隣接する第２の導電層を含み、前記第１の導電層と前記共通導電層とが、前記第１のＬＣセルのための電極ペアとして働き、前記第２の導電層と前記共通導電層とが、前記第２のＬＣセルのための電極ペアとして働く、請求項１２に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項12】
前記積層ＬＣ構造が、前記共通導電層への電圧の印加によって前記第１の状態または前記第２の状態になるように構成可能である、請求項１０または１１に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項13】
前記共通導電層が導電性ポリマーを備え、および／または好ましくは、前記上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、前記光学要素の挙動が、前記光学要素に入射する光の偏光に依存する、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の積層ＬＣ構造。
【請求項14】
ヘッドマウントディスプレイであって、画像光を放出するように構成されたディスプレイと、
前記画像光を透過するように構成された光学アセンブリと
を備え、前記光学アセンブリが、
積層液晶（ＬＣ）構造
を備え、前記積層ＬＣ構造は、
下部基板と、
共通基板と、
上部基板と、
前記下部基板と前記共通基板との間に配設された第１のＬＣセルと、
前記共通基板と前記上部基板との間に配設された第２のＬＣセルと
を備え、
前記共通基板が、２つの前記ＬＣセルのうちの少なくとも１つのための電極として働く少なくとも１つの導電層を含むか、または前記少なくとも１つの導電層でコーティングされ、
前記積層ＬＣ構造が、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、
前記第１の状態において、前記積層ＬＣ構造が、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、
前記第２の状態において、前記積層ＬＣ構造が、入射光を、前記入射光の偏光を変更することなしに透過する、ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項15】
前記導電層が光学的に透明な導電性ポリマーであり、および／または好ましくは、前記積層ＬＣ構造が前記上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、前記光学要素の挙動が、前記光学要素に入射する光の偏光に依存する、請求項１４に記載のヘッドマウントディスプレイ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、ヘッドマウントディスプレイの光学アセンブリに組み込まれ得る積層液晶（ＬＣ）構造に関する。
【背景技術】
【0002】
人工現実システムは、コンピュータゲーム、健康および安全、工業、ならびに教育などの多くの分野における適用例を有する。いくつかの例として、人工現実システムは、モバイルデバイス、ゲーミングコンソール、パーソナルコンピュータ、映画館、およびテーマパークに組み込まれている。概して、人工現実は、ユーザへの提示の前に何らかの様式で調整された形式の現実であり、これは、たとえば、仮想現実、拡張現実、複合現実、ハイブリッド現実、あるいはそれらの何らかの組合せおよび／または派生物を含み得る。
【0003】
一般的な人工現実システムは、ユーザに対してコンテンツをレンダリングおよび表示するための１つまたは複数のデバイスを含む。一例として、人工現実システムは、ユーザによって装着され、ユーザに人工現実コンテンツを出力するように構成された、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を組み込み得る。人工現実コンテンツは、完全に、システムによって生成されたコンテンツからなり得るか、あるいは現実世界のコンテンツ（たとえば、ユーザの物理的環境のパススルービューあるいはキャプチャされた現実世界のビデオおよび／または画像）と組み合わせられた生成されたコンテンツを含み得る。動作中に、ユーザは、一般に、コンテンツを選択し、アプリケーションを起動し、システムを構成し、概して、人工現実環境を経験するために、人工現実システムと対話する。
【発明の概要】
【0004】
概して、本開示は、ヘッドマウントディスプレイの光学アセンブリに組み込まれ得る積層液晶（ＬＣ）構造について説明する。いくつかの例によれば、本開示は積層液晶（ＬＣ）構造を対象とし、積層ＬＣ構造は、下部基板と、共通基板と、上部基板と、下部基板と共通基板との間に配設された第１のＬＣセルと、共通基板と上部基板との間に配設された第２のＬＣセルとを備え、共通基板は、２つのＬＣセルのうちの少なくとも１つのための電極として働く少なくとも１つの導電層を含むか、または少なくとも１つの導電層でコーティングされ、積層ＬＣ構造は、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、第１の状態において、積層ＬＣ構造は、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、第２の状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0005】
共通基板は入力表面と出力表面とを含み得、共通基板は、第１のＬＣセルのための電極として働く、入力表面上に配設された第１の導電層と、第２のＬＣセルのための電極として働く、出力表面上に配設された第２の導電層とを含み得る。下部基板は、第１のＬＣセルに隣接する第３の導電層を含み得、上部基板は、第２のＬＣセルに隣接する第４の導電層を含み得、第１の導電層と第３の導電層とは、第１のＬＣセルのための電極ペアとして働き、第２の導電層と第４の導電層とは、第２のＬＣセルのための電極ペアとして働く。
【0006】
積層ＬＣ構造は、少なくとも１つの導電層への電圧の印加によって第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり得る。第１の状態は、少なくとも１つの導電層への第１の電圧の印加に関連付けられ得、第２の状態は、少なくとも１つの導電層への第２の電圧の印加に関連付けられ得、第１の電圧は第２の電圧とは異なる。
【0007】
いくつかの実施形態では、第１の電圧は実質的に０に等しい。いくつかの実施形態では、第１の偏光の光は右円偏光された光（ｒｉｇｈｔ ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）であり、第２の偏光の光は左旋円偏光された光（ｌｅｆｔ ｈａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）である。いくつかの実施形態では、導電層は、光学的に透明な導電性ポリマーである。いくつかの実施形態では、光学的に透明な導電性ポリマーはポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）であり、基板は別個の導電層でコーティングされない。いくつかの実施形態では、第１の状態において、積層ＬＣ構造は、公称４分の１波長板または公称半波長板のうちの１つとして機能する。いくつかの実施形態では、積層ＬＣ構造は、上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、光学要素の挙動は、光学要素に入射する光の偏光に依存する。
【0008】
他の例によれば、本開示は積層液晶（ＬＣ）構造を対象とし、積層ＬＣ構造は、下部基板と、上部基板と、共通導電層と、下部基板の出力表面と共通導電層との間に配設された第１のＬＣセルと、上部基板の入力表面と共通導電層との間に配設された第２のＬＣセルとを備え、積層ＬＣ構造は、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、第１の状態において、積層ＬＣ構造は、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、第２の状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0009】
共通導電層は、第１のＬＣセルと第２のＬＣセルとのための電極として働き得る。下部基板は、第１のＬＣセルに隣接する第１の導電層を含み得、上部基板は、第２のＬＣセルに隣接する第２の導電層を含み得、第１の導電層と共通導電層とは、第１のＬＣセルのための電極ペアとして働き、第２の導電層と共通導電層とは、第２のＬＣセルのための電極ペアとして働く。
【0010】
いくつかの実施形態では、共通導電層は導電性ポリマーを備える。いくつかの実施形態では、積層ＬＣ構造は、上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、光学要素の挙動は、光学要素に入射する光の偏光に依存する。
【0011】
積層ＬＣ構造は、共通導電層への電圧の印加によって第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり得る。
【0012】
他の例によれば、本開示は、画像光を放出するように構成されたディスプレイと、画像光を透過するように構成された光学アセンブリとを備えるヘッドマウントディスプレイを対象とし、光学アセンブリは、積層液晶（ＬＣ）構造を備え、積層ＬＣ構造は、下部基板と、共通基板と、上部基板と、下部基板と共通基板との間に配設された第１のＬＣセルと、共通基板と上部基板との間に配設された第２のＬＣセルとを備え、共通基板は、２つのＬＣセルのうちの少なくとも１つのための電極として働く少なくとも１つの導電層を含むか、または少なくとも１つの導電層でコーティングされ、積層ＬＣ構造は、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、第１の状態において、積層ＬＣ構造は、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、第２の状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0013】
いくつかの実施形態では、導電層は、光学的に透明な導電性ポリマーである。
【0014】
上記の例のいずれかでは、（１つまたは複数の）積層ＬＣ構造は、上部基板の出力表面上の光学要素をさらに含み得、光学要素の挙動は、光学要素に入射する光の偏光に依存する。
【0015】
本発明の１つまたは複数の態様または実施形態への組込みに好適であるものとして本明細書で説明される任意の特徴は、本開示の任意のおよびすべての態様および実施形態にわたって一般化可能であるものとすることが諒解されよう。
【0016】
１つまたは複数の例の詳細は、添付の図面および以下の説明において記載される。他の特徴および利点は、説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示で説明される技法による、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の光学アセンブリが１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む例示的な人工現実システムを示す図である。
【図2A】本開示で説明される技法による、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む光学アセンブリを有する例示的なＨＭＤを示す図である。
【図2B】本開示で説明される技法による、別の例示的なＨＭＤを示す図である。
【図5】本開示で説明される技法による、１つまたは複数のデバイス（たとえば、周辺デバイスおよびＨＭＤ）が各デバイス内の１つまたは複数のシステムオンチップ（ＳｏＣ）集積回路を使用して実装される、マルチデバイス人工現実システムのための分散アーキテクチャのより詳細な例示的な実装形態を示すブロック図である。
【図6】いくつかの実施形態による、Ｐｉセルとして構成された２つのＬＣセルを含む例示的な積層ＬＣ構造を示す図である。
【図7】いくつかの実施形態による、逆平行整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）をもつ２つのＬＣセルを含む例示的な積層ＬＣセル構造を示す図である。
【図8A】いくつかの実施形態による、垂直整列をもつ２つのＬＣセルを含む例示的な積層ＬＣセル構造を示す図である。
【図9】いくつかの実施形態による、共通電極層を有する例示的な積層ＬＣ構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図１は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１１２と、１つまたは複数のコントローラ１１４Ａおよび１１４Ｂ（まとめて、「コントローラ１１４」）と、コンソール１０６とを含む例示的な人工現実システム１０を示す図である。ＨＭＤ１１２は、一般に、ユーザ１１０によって装着され、ユーザ１１０に人工現実コンテンツ１２２を提示するための電子ディスプレイと光学アセンブリとを含む。ＨＭＤ１１２の光学アセンブリは、本開示で説明される技法による、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む。たとえば、ＨＭＤ１１２の光学アセンブリは、調整可能な光学パワー（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）を有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリの一部として、連続光学段において光を透過するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。
【0019】
ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２の動きを追跡するための１つまたは複数のセンサー（たとえば、加速度計）を含み、周囲の物理的環境の画像データをキャプチャするための１つまたは複数の撮像デバイス１３８（たとえば、カメラ、ラインスキャナ）を含み得る。ヘッドマウントディスプレイとして示されているが、ＡＲシステム１０は、代替または追加として、ユーザ１１０に人工現実コンテンツ１２２を提示するための眼鏡または他のディスプレイデバイスを含み得る。
【0020】
（１つまたは複数の）各コントローラ１１４は、ユーザ１１０が、コンソール１０６、ＨＭＤ１１２、または人工現実システム１０の別の構成要素への入力を提供するために使用し得る、入力デバイスである。コントローラ１１４は、プレゼンスセンシティブ表面のロケーションにタッチするかまたはそのロケーション上をホバリングする１つまたは複数のオブジェクト（たとえば、フィンガー（ｆｉｎｇｅｒ）、スタイラス）の存在を検出することによってユーザ入力を検出するための１つまたは複数のプレゼンスセンシティブ表面を含み得る。いくつかの例では、（１つまたは複数の）コントローラ１１４は、プレゼンスセンシティブディスプレイであり得る出力ディスプレイを含み得る。いくつかの例では、（１つまたは複数の）コントローラ１１４は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、個人情報端末（ＰＤＡ）、または他のハンドヘルドデバイスであり得る。いくつかの例では、（１つまたは複数の）コントローラ１１４は、スマートウォッチ、スマートリング、または他のウェアラブルデバイスであり得る。（１つまたは複数の）コントローラ１１４はまた、キオスク、あるいは他の固定または移動システムの一部であり得る。代替または追加として、（１つまたは複数の）コントローラ１１４は、ユーザが、人工現実システム１０によってユーザ１１０に提示される人工現実コンテンツ１２２の態様と対話し、および／またはその態様を制御することを可能にするための、１つまたは複数のボタン、トリガ、ジョイスティック、Ｄパッドなど、他のユーザ入力機構を含み得る。
【0021】
この例では、コンソール１０６は、ゲーミングコンソール、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、またはラップトップなど、単一のコンピューティングデバイスとして示されている。他の例では、コンソール１０６は、分散コンピューティングネットワーク、データセンター、またはクラウドコンピューティングシステムなど、複数のコンピューティングデバイスにわたって分散され得る。コンソール１０６、ＨＭＤ１１２、およびセンサー９０は、この例に示されているように、ネットワーク１０４を介して通信可能に結合され得、ネットワーク１０４は、Ｗｉ－Ｆｉ、メッシュネットワークまたは短距離ワイヤレス通信媒体、あるいはそれらの組合せなど、ワイヤードまたはワイヤレスネットワークであり得る。ＨＭＤ１１２は、この例では、コンソール１０６と通信しているものとして、たとえば、コンソール１０６にテザリングされるかまたはコンソール１０６とワイヤレス通信しているものとして示されているが、いくつかの実装形態では、ＨＭＤ１１２は、スタンドアロンモバイル人工現実システムとして動作し、人工現実システム１０はコンソール１０６を省略し得る。
【0022】
概して、人工現実システム１０は、ＨＭＤ１１２においてユーザ１１０への表示のために人工現実コンテンツ１２２をレンダリングする。図１の例では、ユーザ１１０は、ＨＭＤ１１２および／またはコンソール１０６上で実行する人工現実アプリケーションによって、構築およびレンダリングされた人工現実コンテンツ１２２を観察する。いくつかの例では、人工現実コンテンツ１２２は、完全に人工的であり、すなわち、ユーザ１１０が位置する環境に関係しない画像であり得る。いくつかの例では、人工現実コンテンツ１２２は、複合現実および／または拡張現実を作り出すために、現実世界の像（たとえば、ユーザ１１０の手、（１つまたは複数の）コントローラ１１４、ユーザ１１０の近くの他の環境オブジェクト）と仮想オブジェクトとの混合物を備え得る。いくつかの例では、仮想コンテンツアイテムが、たとえば、現実世界の像に対する人工現実コンテンツ１２２内の位置にマッピング（たとえば、ピニング、ロック、配置）され得る。仮想コンテンツアイテムについての位置は、たとえば、壁または地面のうちの１つに対するものとして固定され得る。仮想コンテンツアイテムについての位置は、たとえば、（１つまたは複数の）コントローラ１１４またはユーザに対するものとして可変であり得る。いくつかの例では、人工現実コンテンツ１２２内の仮想コンテンツアイテムの位置は、現実世界の、物理的環境内の（たとえば、物理的オブジェクトの表面上の）位置に関連付けられる。
【0023】
動作中に、人工現実アプリケーションは、基準系、一般にＨＭＤ１１２の観察パースペクティブについてのポーズ情報を追跡および計算することによって、ユーザ１１０への表示のための人工現実コンテンツ１２２を構築する。基準系としてＨＭＤ１１２を使用して、およびＨＭＤ１１２の現在の推定されたポーズによって決定された現在の視野に基づいて、人工現実アプリケーションは３Ｄ人工現実コンテンツをレンダリングし、３Ｄ人工現実コンテンツは、いくつかの例では、少なくとも部分的に、ユーザ１１０の現実世界の３Ｄ物理的環境上にオーバーレイされ得る。このプロセス中、人工現実アプリケーションは、ユーザ１１０による動きおよび／またはユーザ１１０に関する特徴追跡情報など、現実世界の物理的環境内の３Ｄ情報をキャプチャするために、移動情報およびユーザコマンドなど、ＨＭＤ１１２から受信された検知されたデータと、いくつかの例では、外部カメラなど、任意の外部センサー９０からのデータとを使用する。検知されたデータに基づいて、人工現実アプリケーションは、ＨＭＤ１１２の基準系についての現在のポーズを決定し、現在のポーズに従って、人工現実コンテンツ１２２をレンダリングする。
【0024】
人工現実システム１０は、ユーザ１１０のリアルタイム視線追跡によって決定され得るようなユーザ１１０の現在の視野１３０または他の条件に基づいて、仮想コンテンツアイテムの生成およびレンダリングをトリガし得る。より詳細には、ＨＭＤ１１２の撮像デバイス１３８は、撮像デバイス１３８の視野１３０内にある、現実世界の物理的環境中のオブジェクトを表す画像データをキャプチャする。視野１３０は、一般に、ＨＭＤ１１２の観察パースペクティブと対応する。いくつかの例では、人工現実アプリケーションは、複合現実および／または拡張現実を備える人工現実コンテンツ１２２を提示する。図１Ａに示されているように、人工現実アプリケーションは、人工現実コンテンツ１２２内でなど、仮想オブジェクトに沿った視野１３０内にある、ユーザ１１０の周辺デバイス１３６、手１３２、および／または腕１３４の部分など、現実世界のオブジェクトの画像をレンダリングし得る。他の例では、人工現実アプリケーションは、人工現実コンテンツ１２２内で、視野１３０内にあるユーザ１１０の周辺デバイス１３６、手１３２、および／または腕１３４の部分の仮想表現をレンダリング（たとえば、現実世界のオブジェクトを仮想オブジェクトとしてレンダリング）し得る。いずれの例でも、ユーザ１１０は、人工現実コンテンツ１２２内で、視野１３０内にあるユーザの手１３２、腕１３４、周辺デバイス１３６の部分および／または任意の他の現実世界のオブジェクトを観察することが可能である。他の例では、人工現実アプリケーションは、ユーザの手１３２または腕１３４の表現をレンダリングしないことがある。
【0025】
図２Ａは、例示的なＨＭＤ１１２を示す図である。ＨＭＤ１１２は、図１の人工現実システム１０など、人工現実システムの一部であり得るか、または、本明細書で説明される技法を実装するように構成されたスタンドアロンモバイル人工現実システムとして動作し得る。ＨＭＤ１１２は、本開示で説明される技法による、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を有する光学アセンブリを含む。
【0026】
この例では、ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２をユーザに固定するための前面剛体とバンドとを含む。さらに、ＨＭＤ１１２は、光学アセンブリ２０５を介してユーザに人工現実コンテンツを提示するように構成された内向き（ｉｎｔｅｒｉｏｒ－ｆａｃｉｎｇ）電子ディスプレイ２０３を含む。電子ディスプレイ２０３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、量子ドットディスプレイ、ドットマトリックスディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ、ｅ－ｉｎｋ、あるいは視覚出力を生成することが可能なモノクロ、カラー、または、任意の他のタイプのディスプレイなど、任意の好適なディスプレイ技術であり得る。いくつかの例では、電子ディスプレイは、ユーザの各眼に別個の画像を提供するための立体視ディスプレイである。いくつかの例では、ＨＭＤ１１２の前面剛体に対するディスプレイ２０３の知られている配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）および位置は、ＨＭＤ１１２およびユーザの現在の観察パースペクティブに従って人工現実コンテンツをレンダリングするためにＨＭＤ１１２の位置および配向を追跡するとき、ローカル原点とも呼ばれる基準系として使用される。他の例では、ＨＭＤ１１２は、眼鏡またはゴーグルなど、他の装着可能なヘッドマウントディスプレイの形態をとり得る。
【0027】
光学アセンブリ２０５は、ＨＭＤ１１２のユーザ（たとえば、図１のユーザ１１０）によって観察するための電子ディスプレイ２０３によって出力された光を管理するように構成された光学要素を含む。光学要素は、たとえば、電子ディスプレイによって出力された光を操作する（たとえば、集束させること、焦点をぼかすこと、反射すること、屈折させること、回折することなどを行う）１つまたは複数のレンズ、１つまたは複数の回折光学要素、１つまたは複数の反射光学要素、１つまたは複数の導波路などを含み得る。本開示の技法によれば、光学アセンブリ２０５は、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む。たとえば、光学アセンブリ２０５は、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリの一部として、連続光学段において光を透過するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。積層ＬＣ構造は、２つのＬＣセル間で共通基板を共有する光学直列において配列された２つのＬＣセルを含み得る。いくつかの前の積層ＬＣ構造では、各ＬＣセルは、対応する第１の基板および第２の基板（たとえば、ＬＣセルの第１の側の１つの基板、およびＬＣセルの第２の側の１つの基板）によって囲まれる。共通の中間基板を共有することによって、積層ＬＣ構造の総厚さは低減され得る。これは、光学アセンブリ２０５のサイズまたは厚さを低減し得る。光学アセンブリ２０５のサイズまたは厚さを低減することは、ＨＭＤ１１２のサイズおよび重量の低減を可能にし得、これは、ユーザ１１０の快適さを改善し得る。
【0028】
図２Ａにさらに示されているように、この例では、ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２の現在の加速度を示すデータを出力する（慣性測定ユニットまたは「ＩＭＵ」とも呼ばれる）１つまたは複数の加速度計、ＨＭＤ１１２のロケーションを示すデータを出力するＧＰＳセンサー、様々なオブジェクトからのＨＭＤ１１２の距離を示すデータを出力するレーダーまたはソナー、あるいは、ＨＭＤ１１２または物理的環境内の他のオブジェクトのロケーションまたは配向の指示を提供する他のセンサーなど、１つまたは複数の動きセンサー２０６をさらに含む。その上、ＨＭＤ１１２は、物理的環境を表す画像データを出力するように構成された、ビデオカメラ、レーザースキャナ、ドップラーレーダースキャナ、深度スキャナなど、統合された撮像デバイス１３８Ａおよび１３８Ｂ（まとめて、「撮像デバイス１３８」）を含み得る。より詳細には、撮像デバイス１３８は、一般にＨＭＤ１１２の観察パースペクティブと対応する、撮像デバイス１３８の視野１３０Ａ、１３０Ｂ内にある、物理的環境中の（周辺デバイス１３６および／または手１３２を含む）オブジェクトを表す画像データをキャプチャする。ＨＭＤ１１２は、検知されたデータを処理し、ディスプレイ２０３上に人工現実コンテンツを提示するためのプログラム可能な動作を実行するための動作環境を提供するために、内部電源と、１つまたは複数のプロセッサ、メモリ、およびハードウェアを有する１つまたは複数のプリント回路基板とを含み得る、内部制御ユニット２１０を含む。
【0029】
図２Ｂは、本開示で説明される技法による、別の例示的なＨＭＤ１１２を示す図である。図２Ｂに示されているように、ＨＭＤ１１２は、眼鏡の形態をとり得る。図２ＡのＨＭＤ１１２は、図１Ａおよび図１ＢのＨＭＤ１１２のいずれかの一例であり得る。ＨＭＤ１１２は、図１Ａ、図１Ｂの人工現実システム１０、２０など、人工現実システムの一部であり得るか、または、本明細書で説明される技法を実装するように構成されたスタンドアロンモバイル人工現実システムとして動作し得る。
【0030】
この例では、ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２がユーザの鼻に載っていることを可能にするブリッジと、ＨＭＤ１１２をユーザに固定するためにユーザの耳にわたって延びるテンプル（または「アーム」）とを含む前面フレームを備える眼鏡である。さらに、図２ＢのＨＭＤ１１２は、ユーザに人工現実コンテンツを提示するように構成された１つまたは複数の内向き電子ディスプレイ２０３Ａおよび２０３Ｂ（まとめて、「電子ディスプレイ２０３」）と、内向き電子ディスプレイ２０３Ａおよび２０３Ｂによって出力された光を管理するように構成された１つまたは複数の光学アセンブリ２０５Ａおよび２０５Ｂ（まとめて、「光学アセンブリ２０５」）とを含む。電子ディスプレイ２０３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、量子ドットディスプレイ、ドットマトリックスディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ、ｅ－ｉｎｋ、あるいは視覚出力を生成することが可能なモノクロ、カラー、または、任意の他のタイプのディスプレイなど、任意の好適なディスプレイ技術であり得る。図２Ｂに示されている例では、電子ディスプレイ２０３は、ユーザの各眼に別個の画像を提供するための立体視ディスプレイを形成する。いくつかの例では、ＨＭＤ１１２の前面フレームに対するディスプレイ２０３の知られている配向および位置は、ＨＭＤ１１２およびユーザの現在の観察パースペクティブに従って人工現実コンテンツをレンダリングするためにＨＭＤ１１２の位置および配向を追跡するとき、ローカル原点とも呼ばれる基準系として使用される。
【0031】
光学アセンブリ２０５は、ＨＭＤ１１２のユーザ（たとえば、図１のユーザ１１０）によって観察するための電子ディスプレイ２０３によって出力された光を管理するように構成された光学要素を含む。光学要素は、たとえば、電子ディスプレイによって出力された光を操作する（たとえば、集束させること、焦点をぼかすこと、反射すること、屈折させること、回折することなどを行う）１つまたは複数のレンズ、１つまたは複数の回折光学要素、１つまたは複数の反射光学要素、１つまたは複数の導波路などを含み得る。本開示の技法によれば、光学アセンブリ２０５の各々は、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む。たとえば、各光学アセンブリ２０５は、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリの一部として、連続光学段において光を透過するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。
【0032】
図２Ｂにさらに示されているように、この例では、ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２の現在の加速度を示すデータを出力する（慣性測定ユニットまたは「ＩＭＵ」とも呼ばれる）１つまたは複数の加速度計、ＨＭＤ１１２のロケーションを示すデータを出力するＧＰＳセンサー、様々なオブジェクトからのＨＭＤ１１２の距離を示すデータを出力するレーダーまたはソナー、あるいは、ＨＭＤ１１２または物理的環境内の他のオブジェクトのロケーションまたは配向の指示を提供する他のセンサーなど、１つまたは複数の動きセンサー２０６をさらに含む。その上、ＨＭＤ１１２は、物理的環境を表す画像データを出力するように構成された、ビデオカメラ、レーザースキャナ、ドップラーレーダースキャナ、深度スキャナなど、統合された撮像デバイス１３８Ａおよび１３８Ｂ（まとめて、「撮像デバイス１３８」）を含み得る。ＨＭＤ１１２は、検知されたデータを処理し、ディスプレイ２０３上に人工現実コンテンツを提示するためのプログラム可能な動作を実行するための動作環境を提供するために、内部電源と、１つまたは複数のプロセッサ、メモリ、およびハードウェアを有する１つまたは複数のプリント回路基板とを含み得る、内部制御ユニット２１０を含む。
【0033】
図３は、本開示で説明される技法による、コンソール１０６とＨＭＤ１１２とを含む人工現実システムの例示的な一実装形態を示すブロック図である。図３の例では、コンソール１０６は、ＨＭＤ１１２および／または外部センサーから受信された動きデータおよび画像データなど、検知されたデータに基づいて、ＨＭＤ１１２のためのポーズ追跡と、ジェスチャー検出と、ユーザインターフェース生成およびレンダリングとを実施する。
【0034】
この例では、ＨＭＤ１１２は、いくつかの例では、オペレーティングシステム３０５を実行するためのコンピュータプラットフォームを提供する１つまたは複数のプロセッサ３０２とメモリ３０４とを含み、オペレーティングシステム３０５は、たとえば埋込み型リアルタイムマルチタスキングオペレーティングシステム、または他のタイプのオペレーティングシステムであり得る。次に、オペレーティングシステム３０５は、アプリケーションエンジン３４０を含む１つまたは複数のソフトウェア構成要素３０７を実行するためのマルチタスキング動作環境を提供する。図２Ａおよび図２Ｂの例に関して説明されるように、プロセッサ３０２は、電子ディスプレイ２０３と、動きセンサー２０６と、撮像デバイス１３８と、光学アセンブリ２０５とに結合される。いくつかの例では、プロセッサ３０２とメモリ３０４とは、別個の、個別構成要素であり得る。他の例では、メモリ３０４は、単一の集積回路内にプロセッサ３０２とコロケートされるオンチップメモリであり得る。
【0035】
概して、コンソール１０６は、ＨＭＤ１１２のためにジェスチャー検出とユーザインターフェースおよび／または仮想コンテンツ生成とを実施するために、カメラ１０２（図１）および／またはＨＭＤ１１２の撮像デバイス１３８（図２Ａおよび図２Ｂ）から受信された画像および追跡情報を処理するコンピューティングデバイスである。いくつかの例では、コンソール１０６は、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、またはゲーミングシステムなど、単一のコンピューティングデバイスである。いくつかの例では、プロセッサ３１２および／またはメモリ３１４など、コンソール１０６の少なくとも一部分は、クラウドコンピューティングシステムにわたって、データセンターにわたって、あるいは、インターネット、別のパブリックまたはプライベート通信ネットワーク、たとえば、ブロードバンド、セルラー、Ｗｉ－Ｆｉ、および／または、コンピューティングシステムとサーバとコンピューティングデバイスとの間でデータを送信するための、他のタイプの通信ネットワークなど、ネットワークにわたって分散され得る。
【0036】
図３の例では、コンソール１０６は、いくつかの例では、オペレーティングシステム３１６を実行するためのコンピュータプラットフォームを提供する１つまたは複数のプロセッサ３１２とメモリ３１４とを含み、オペレーティングシステム３１６は、たとえば埋込み型リアルタイムマルチタスキングオペレーティングシステム、または他のタイプのオペレーティングシステムであり得る。次に、オペレーティングシステム３１６は、１つまたは複数のソフトウェア構成要素３１７を実行するためのマルチタスキング動作環境を提供する。プロセッサ３１２は、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェース３１５に結合され、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェース３１５は、キーボード、（１つまたは複数の）ゲームコントローラ、（１つまたは複数の）ディスプレイデバイス、（１つまたは複数の）撮像デバイス、（１つまたは複数の）ＨＭＤ、（１つまたは複数の）周辺デバイスなど、外部デバイスと通信するための１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェースを提供する。その上、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェース３１５は、ネットワーク１０４など、ネットワークと通信するための１つまたは複数のワイヤードまたはワイヤレスネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）を含み得る。
【0037】
コンソール１０６のソフトウェアアプリケーション３１７は、人工現実アプリケーション全体を提供するように動作する。この例では、ソフトウェアアプリケーション３１７は、アプリケーションエンジン３２０と、レンダリングエンジン３２２と、ジェスチャー検出器３２４と、ポーズトラッカー３２６と、ユーザインターフェースエンジン３２８とを含む。
【0038】
概して、アプリケーションエンジン３２０は、人工現実アプリケーション、たとえば、遠隔会議アプリケーション、ゲーミングアプリケーション、ナビゲーションアプリケーション、教育アプリケーション、トレーニングまたはシミュレーションアプリケーションなどを提供および提示するための機能性を含む。アプリケーションエンジン３２０は、たとえば、１つまたは複数のソフトウェアパッケージ、ソフトウェアライブラリ、ハードウェアドライバ、および／またはコンソール１０６上に人工現実アプリケーションを実装するためのアプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）を含み得る。アプリケーションエンジン３２０による制御に応答して、レンダリングエンジン３２２は、ＨＭＤ１１２のアプリケーションエンジン３４０によってユーザへの表示のための３Ｄ人工現実コンテンツを生成する。
【0039】
アプリケーションエンジン３２０およびレンダリングエンジン３２２は、ポーズトラッカー３２６によって決定された基準系、一般にＨＭＤ１１２の観察パースペクティブについての現在のポーズ情報に従って、ユーザ１１０への表示のための人工コンテンツを構築する。現在の観察パースペクティブに基づいて、レンダリングエンジン３２２は、いくつかの場合には、少なくとも部分的に、ユーザ１１０の現実世界の３Ｄ環境上にオーバーレイされ得る３Ｄ人工現実コンテンツを構築する。このプロセス中、ポーズトラッカー３２６は、ユーザ１１０による動きおよび／またはユーザ１１０に関する特徴追跡情報など、現実世界の環境内の３Ｄ情報をキャプチャするために、移動情報およびユーザコマンドなど、ＨＭＤ１１２から受信された検知されたデータと、いくつかの例では、外部カメラなど、任意の外部センサー９０（図１Ａ、図１Ｂ）からのデータとに対して動作する。検知されたデータに基づいて、ポーズトラッカー３２６は、ＨＭＤ１１２の基準系についての現在のポーズを決定し、現在のポーズに従って、ユーザ１１０への表示のために、ＨＭＤ１１２への、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェース３１５を介した通信のための人工現実コンテンツを構築する。
【0040】
ポーズトラッカー３２６は、ＨＭＤ１１２についての現在のポーズを決定し得、現在のポーズに従って、任意のレンダリングされた仮想コンテンツに関連付けられたある機能性をトリガする（たとえば、仮想コンテンツアイテムを仮想表面上に配置する、仮想コンテンツアイテムを操作する、１つまたは複数の仮想マーキングを生成およびレンダリングする、レーザーポインタを生成およびレンダリングする）。いくつかの例では、ポーズトラッカー３２６は、仮想コンテンツのレンダリングをトリガするために、ＨＭＤ１１２が仮想表面（たとえば、仮想ピンボード）に対応する物理的位置に近接しているかどうかを検出する。
【0041】
ユーザインターフェースエンジン３２８は、人工現実環境におけるレンダリングのための仮想ユーザインターフェースを生成するように構成される。ユーザインターフェースエンジン３２８は、仮想描画インターフェース、選択可能なメニュー（たとえば、ドロップダウンメニュー）、仮想ボタン、方向パッド、キーボードなどの１つまたは複数の仮想ユーザインターフェース要素３２９、または他のユーザ選択可能なユーザインターフェース要素、グリフ、ディスプレイ要素、コンテンツ、ユーザインターフェース制御などを含むように仮想ユーザインターフェースを生成する。
【0042】
コンソール１０６は、ＨＭＤ１１２における表示のために、通信チャネルを介して、この仮想ユーザインターフェースと他の人工現実コンテンツとをＨＭＤ１１２に出力し得る。
【0043】
撮像デバイス１３８または１０２、あるいは他のセンサーデバイスのいずれかからの検知されたデータに基づいて、ジェスチャー検出器３２４は、ユーザ１１０によって実施された１つまたは複数のジェスチャーを識別するために、コントローラ１１４および／またはユーザ１１０のオブジェクト（たとえば、手、腕、手首、フィンガー、手のひら、親指）の追跡された動き、構成、位置、および／または配向を分析する。より詳細には、ジェスチャー検出器３２４は、ＨＭＤ１１２の撮像デバイス１３８ならびに／またはセンサー９０および外部カメラ１０２によってキャプチャされた画像データ内で認識されたオブジェクトを分析して、（１つまたは複数の）コントローラ１１４ならびに／あるいはユーザ１１０の手および／または腕を識別し、ＨＭＤ１１２に対する（１つまたは複数の）コントローラ１１４、手、および／または腕の移動を追跡して、ユーザ１１０によって実施されたジェスチャーを識別する。いくつかの例では、ジェスチャー検出器３２４は、キャプチャされた画像データに基づいて、（１つまたは複数の）コントローラ１１４、手、指（ｄｉｇｉｔ）、および／または腕の位置および配向の変化を含む移動を追跡し、オブジェクトの動きベクトルをジェスチャーライブラリ３３０中の１つまたは複数のエントリと比較して、ユーザ１１０によって実施されたジェスチャーまたはジェスチャーの組合せを検出し得る。いくつかの例では、ジェスチャー検出器３２４は、（１つまたは複数の）コントローラ１１４の（１つまたは複数の）プレゼンスセンシティブ表面によって検出されたユーザ入力を受信し、ユーザ入力を処理して、（１つまたは複数の）コントローラ１１４に関してユーザ１１０によって実施された１つまたは複数のジェスチャーを検出し得る。
【0044】
本明細書で説明される技法によれば、光学アセンブリ２０５Ａおよび２０５Ｂは、各々、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む。たとえば、光学アセンブリ２０５は、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリを提供するために、連続光学段において光を透過するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。積層ＬＣ構造は、２つのＬＣセル間で共通基板を共有する光学直列において配列された２つのＬＣセルを含み得る。いくつかの前の積層ＬＣ構造では、各ＬＣセルは、対応する第１の基板および第２の基板（たとえば、ＬＣセルの第１の側の１つの基板、およびＬＣセルの第２の側の１つの基板）によって囲まれる。共通の中間基板を共有することによって、積層ＬＣ構造の総厚さは低減され得る。これは、光学アセンブリ２０５Ａおよび２０５Ｂのサイズまたは厚さを低減し得る。光学アセンブリ２０５Ａおよび２０５Ｂのサイズまたは厚さを低減することは、ＨＭＤ１１２のサイズおよび重量の低減を可能にし得、これは、ユーザ１１０の快適さを改善し得る。
【0045】
図４は、本開示で説明される技法による、ＨＭＤ１１２がスタンドアロン人工現実システムである一例を示すブロック図である。
【0046】
この例では、図３のように、ＨＭＤ１１２は、いくつかの例では、オペレーティングシステム３０５を実行するためのコンピュータプラットフォームを提供する１つまたは複数のプロセッサ３０２とメモリ３０４とを含み、オペレーティングシステム３０５は、たとえば埋込み型リアルタイムマルチタスキングオペレーティングシステム、または他のタイプのオペレーティングシステムであり得る。次に、オペレーティングシステム３０５は、１つまたは複数のソフトウェア構成要素４１７を実行するためのマルチタスキング動作環境を提供する。その上、（１つまたは複数の）プロセッサ３０２は、電子ディスプレイ２０３と、動きセンサー２０６と、撮像デバイス１３８とに結合される。
【0047】
図４の例では、ソフトウェア構成要素４１７は、人工現実アプリケーション全体を提供するように動作する。この例では、ソフトウェアアプリケーション４１７は、アプリケーションエンジン４４０と、レンダリングエンジン４２２と、ジェスチャー検出器４２４と、ポーズトラッカー４２６と、ユーザインターフェースエンジン４２８とを含む。様々な例では、ソフトウェア構成要素４１７は、ユーザ１１０への表示のための人工コンテンツ上に、または人工コンテンツの一部としてオーバーレイされる仮想ユーザインターフェースを構築するために、図３のコンソール１０６のカウンターパート構成要素（たとえば、アプリケーションエンジン３２０、レンダリングエンジン３２２、ジェスチャー検出器３２４、ポーズトラッカー３２６、およびユーザインターフェースエンジン３２８）と同様に動作する。
【0048】
図３に関して説明された例と同様に、撮像デバイス１３８または１０２、（１つまたは複数の）コントローラ１１４、あるいは他のセンサーデバイスのいずれかからの検知されたデータに基づいて、ジェスチャー検出器４２４は、ユーザ１１０によって実施された１つまたは複数のジェスチャーを識別するために、（１つまたは複数の）コントローラ１１４および／またはユーザのオブジェクト（たとえば、手、腕、手首、フィンガー、手のひら、親指）の追跡された動き、構成、位置、および／または配向を分析する。
【0049】
本明細書で説明される技法によれば、光学アセンブリ２０５は、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む。たとえば、光学アセンブリ２０５は、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリの一部として、連続光学段において光を透過するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。
【0050】
図５は、１つまたは複数のデバイス（たとえば、周辺デバイス１３６およびＨＭＤ１１２）が各デバイス内の１つまたは複数のシステムオンチップ（ＳｏＣ）集積回路を使用して実装される、人工現実システムのための分散アーキテクチャのより詳細な例示的な実装形態を示すブロック図である。周辺デバイス１３６およびＨＭＤ１１２は、セキュアなプライバシー保護デバイス構成証明および相互認証を可能にするように設計および構成される。
【0051】
周辺デバイス１３６は、ＡＲシステム１０が仮想ユーザインターフェース１３７をその上にオーバーレイする表面を有する物理的な現実世界のデバイスである。周辺デバイス１３６は、プレゼンスセンシティブ表面のロケーションにタッチするかまたはそのロケーション上をホバリングする１つまたは複数のオブジェクト（たとえば、フィンガー、スタイラス）の存在を検出することによってユーザ入力を検出するための１つまたは複数のプレゼンスセンシティブ表面を含み得る。いくつかの例では、周辺デバイス１３６は、プレゼンスセンシティブディスプレイであり得る出力ディスプレイを含み得る。いくつかの例では、周辺デバイス１３６は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、個人情報端末（ＰＤＡ）、または他のハンドヘルドデバイスであり得る。いくつかの例では、周辺デバイス１３６は、スマートウォッチ、スマートリング、または他のウェアラブルデバイスであり得る。周辺デバイス１３６はまた、キオスク、あるいは他の固定または移動システムの一部であり得る。周辺デバイス１３６は、コンテンツをスクリーンに出力するためのディスプレイデバイスを含むことも含まないこともある。
【0052】
概して、図５に示されているＳｏＣは、各ＳｏＣ集積回路が人工現実アプリケーションのための動作環境を提供するように構成された様々な特殊な機能ブロックを含む分散アーキテクチャにおいて配列された特殊な集積回路の集合を表す。図５は、ＳｏＣ集積回路の１つの例示的な配列にすぎない。マルチデバイス人工現実システムのための分散アーキテクチャは、ＳｏＣ集積回路の任意の集合および／または配列を含み得る。
【0053】
この例では、ＨＭＤ１１２のＳｏＣ５３０Ａは、セキュリティプロセッサ２２４と、追跡５７０と、暗号化／解読５８０と、コプロセッサ５８２と、インターフェース５８４とを含む機能ブロックを含む。追跡５７０は、眼追跡５７２（「眼５７２」）、手追跡５７４（「手５７４」）、深度追跡５７６（「深度５７６」）、ならびに／または同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）５７８（「ＳＬＡＭ５７８」）のための機能ブロックを提供する。たとえば、ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２の現在の加速度を示すデータを出力する（慣性測定ユニットまたは「ＩＭＵ」とも呼ばれる）１つまたは複数の加速度計、ＨＭＤ１１２のロケーションを示すデータを出力するＧＰＳセンサー、様々なオブジェクトからのＨＭＤ１１２の距離を示すデータを出力するレーダーまたはソナー、あるいは、ＨＭＤ１１２または物理的環境内の他のオブジェクトのロケーションまたは配向の指示を提供する他のセンサーから、入力を受信し得る。ＨＭＤ１１２はまた、１つまたは複数の撮像デバイス５８８Ａ～５８８Ｎ（まとめて、「撮像デバイス５８８」）から画像データを受信し得る。撮像デバイスは、物理的環境を表す画像データを出力するように構成された、ビデオカメラ、レーザースキャナ、ドップラーレーダースキャナ、深度スキャナなどを含み得る。より詳細には、撮像デバイスは、一般にＨＭＤ１１２の観察パースペクティブと対応する、撮像デバイスの視野内にある、物理的環境中の（周辺デバイス１３６および／または手を含む）オブジェクトを表す画像データをキャプチャする。検知されたデータおよび／または画像データに基づいて、追跡５７０は、たとえば、ＨＭＤ１１２の基準系についての現在のポーズを決定し、現在のポーズに従って、人工現実コンテンツをレンダリングする。
【0054】
暗号化／解読５８０は、周辺デバイス１３６またはセキュリティサーバに通信される発信データを暗号化し、周辺デバイス１３６またはセキュリティサーバから通信された着信データを解読するための機能ブロックである。暗号化／解読５８０は、セッション鍵（たとえば、秘密対称鍵）でデータを暗号化／解読するために対称鍵暗号法をサポートし得る。
【0055】
コアプリケーションプロセッサ５８２は、ビデオ処理ユニット、グラフィックス処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、エンコーダおよび／またはデコーダ、ならびに／あるいは他のものなど、様々なプロセッサを含む。
【0056】
インターフェース５８４は、ＳｏＣ５３０Ａの機能ブロックに接続するための１つまたは複数のインターフェースを含む機能ブロックである。一例として、インターフェース５８４は、周辺構成要素相互接続エクスプレス（ＰＣＩｅ）スロットを含み得る。ＳｏＣ５３０Ａは、インターフェース５８４を使用してＳｏＣ５３０Ｂ、５３０Ｃと接続し得る。ＳｏＣ５３０Ａは、他のデバイス、たとえば、周辺デバイス１３６と通信するためにインターフェース５８４を使用して通信デバイス（たとえば、無線送信機）と接続し得る。
【0057】
セキュリティプロセッサ２２４は、ＡＲ環境内で連携して使用されるデバイス、たとえば、周辺デバイス１３６とペアリングするとき、ＨＭＤ１１２のセキュアデバイス構成証明および相互認証を提供する。ＨＭＤ１１２が電源投入され、セキュアブートを実施するとき、セキュリティプロセッサ２２４は、ＮＶＭ５３４に記憶されたペアリング証明書に基づいてＨＭＤ１１２のＳｏＣ５３０Ａ～５３０Ｃを認証し得る。ペアリング証明書が存在しないか、またはペアリングされるべきデバイスが変わった場合、セキュリティプロセッサ２２４は、セキュリティサーバに、構成証明についてＳｏＣ５３０Ａ～５３０Ｃのデバイス証明書を送り得る。
【0058】
ＳｏＣ５３０Ｂおよび５３０Ｃは、各々、人工現実コンテンツをそれぞれのディスプレイ、たとえば、ディスプレイ５８６Ａ、５８６Ｂ（まとめて、「ディスプレイ５８６」）上に出力するためのディスプレイコントローラを表す。この例では、ＳｏＣ５３０Ｂは、光学アセンブリ５８９Ａを介してユーザの左眼５８７Ａのための人工現実コンテンツを出力するための、ディスプレイ５６８Ａのためのディスプレイコントローラを含み得る。たとえば、ＳｏＣ５３０Ｂは、人工現実コンテンツをディスプレイ５８６Ａ上に出力するための解読ブロック５９２Ａ、デコーダブロック５９４Ａ、ディスプレイコントローラ５９６Ａ、および／またはピクセルドライバ５９８Ａを含む。同様に、ＳｏＣ５３０Ｃは、ユーザの右眼５８７Ｂのための人工現実コンテンツを出力するための、ディスプレイ５６８Ｂのためのディスプレイコントローラを含み得る。たとえば、ＳｏＣ５３０Ｃは、人工現実コンテンツを生成し、ディスプレイ５８６Ｂ上に出力するための解読５９２Ｂ、デコーダ５９４Ｂ、ディスプレイコントローラ５９６Ｂ、および／またはピクセルドライバ５９８Ｂを含む。ディスプレイ５６８は、ＡＲコンテンツを表示するための発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、量子ドットＬＥＤ（ＱＬＥＤ）、電子ペーパー（Ｅ－ｉｎｋ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、または他のタイプのディスプレイを含み得る。
【0059】
光学系アセンブリ５８９Ａおよび５８９Ｂは、ＨＭＤ１１２のユーザ（たとえば、図１のユーザ１１０）によって観察するための、それぞれ、電子ディスプレイ５８６Ａおよび５８６Ｂによって出力された光を透過し、管理するように構成された光学要素を含む。光学要素は、たとえば、電子ディスプレイ５８６Ａおよび５８６Ｂによって出力された光を操作する（たとえば、集束させること、焦点をぼかすこと、反射すること、屈折させること、回折すること、散乱させることなどを行う）１つまたは複数のレンズ、１つまたは複数の回折光学要素、１つまたは複数の反射光学要素、１つまたは複数の導波路などを含み得る。本開示の技法によれば、光学アセンブリ５８９Ａおよび５８９Ｂの各々は、１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む。たとえば、光学アセンブリ５８９Ａおよび５８９Ｂの各々は、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリの一部として、連続光学段において光を透過するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。積層ＬＣ構造は、２つのＬＣセル間で共通基板を共有する光学直列において配列された２つのＬＣセルを含み得る。いくつかの前の積層ＬＣ構造では、各ＬＣセルは、対応する第１の基板および第２の基板（たとえば、ＬＣセルの第１の側の１つの基板、およびＬＣセルの第２の側の１つの基板）によって囲まれる。共通の中間基板を共有することによって、積層ＬＣ構造の総厚さは低減され得る。これは、光学アセンブリ５８９Ａおよび５８９Ｂのサイズまたは厚さを低減し得る。光学アセンブリ５８９Ａおよび５８９Ｂのサイズまたは厚さを低減することは、ＨＭＤ１１２のサイズおよび重量の低減を可能にし得、これは、ユーザ１１０の快適さを改善し得る。
【0060】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造は、積層ＬＣ構造が第１の光学状態（たとえば、「オフ」状態）または第２の光学状態（たとえば、「オン」状態）において構成され得る切替え可能波長板またはリターダであり得る。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光とは異なる偏光を有する透過光に変換するように構成され得る。異なる偏光は、円偏光された光への直線偏光された光の変換またはその逆（公称４分の１波長板）、直交直線偏光（ｌｉｎｅａｒ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）への１つの直線偏光の光の変換、または直交円偏光（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）への１つの円偏光の光の変換（公称半波長板）などを含む、任意の好適な変更された偏光であり得る。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過するように構成され得る。このようにして、積層ＬＣ構造は、画像光が、偏光感応性または偏光依存光学要素を含み得る光学系アセンブリ５８９Ａおよび５８９Ｂを通して透過されるとき、画像光の偏光を管理するために使用され得る。
【0061】
周辺デバイス１３６は、人工現実アプリケーションをサポートするように構成されたＳｏＣ５１０Ａおよび５１０Ｂを含む。この例では、ＳｏＣ５１０Ａは、セキュリティプロセッサ２２６と、追跡５４０と、暗号化／解読５５０と、ディスプレイプロセッサ５５２と、インターフェース５５４とを含む機能ブロックを備える。追跡５４０は、眼追跡５４２（「眼５４２」）、手追跡５４４（「手５４４」）、深度追跡５４６（「深度５４６」）、ならびに／または同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）５４８（「ＳＬＡＭ５４８」）を提供する機能ブロックである。たとえば、周辺デバイス１３６は、周辺デバイス１３６の現在の加速度を示すデータを出力する（慣性測定ユニットまたは「ＩＭＵ」とも呼ばれる）１つまたは複数の加速度計、周辺デバイス１３６のロケーションを示すデータを出力するＧＰＳセンサー、様々なオブジェクトからの周辺デバイス１３６の距離を示すデータを出力するレーダーまたはソナー、あるいは、周辺デバイス１３６または物理的環境内の他のオブジェクトのロケーションまたは配向の指示を提供する他のセンサーから、入力を受信し得る。周辺デバイス１３６は、いくつかの例では、物理的環境を表す画像データを出力するように構成された、ビデオカメラ、レーザースキャナ、ドップラーレーダースキャナ、深度スキャナなど、１つまたは複数の撮像デバイスから画像データをも受信し得る。検知されたデータおよび／または画像データに基づいて、追跡ブロック５４０は、たとえば、周辺デバイス１３６の基準系についての現在のポーズを決定し、現在のポーズに従って、ＨＭＤ１１２に人工現実コンテンツをレンダリングする。
【0062】
暗号化／解読５５０は、ＨＭＤ１１２またはセキュリティサーバに通信される発信データを暗号化し、ＨＭＤ１１２またはセキュリティサーバから通信された着信データを解読する。
【0063】
ディスプレイプロセッサ５５２は、ＨＭＤ１１２に人工現実コンテンツをレンダリングするための、ビデオ処理ユニット、グラフィックス処理ユニット、エンコーダおよび／またはデコーダ、ならびに／あるいは他のものなど、１つまたは複数のプロセッサを含む。
【0064】
インターフェース５５４は、ＳｏＣ５１０Ａの機能ブロックに接続するための１つまたは複数のインターフェースを含む。一例として、インターフェース５８４は、周辺構成要素相互接続エクスプレス（ＰＣＩｅ）スロットを含み得る。ＳｏＣ５１０Ａは、インターフェース５８４を使用してＳｏＣ５１０Ｂと接続し得る。ＳｏＣ５１０Ａは、他のデバイス、たとえば、ＨＭＤ１１２と通信するためにインターフェース５８４を使用して１つまたは複数の通信デバイス（たとえば、無線送信機）と接続し得る。
【0065】
セキュリティプロセッサ２２６は、ＡＲ環境内で連携して使用されるデバイス、たとえば、ＨＭＤ１１２とペアリングするとき、周辺デバイス１３６のセキュアデバイス構成証明および相互認証を提供する。周辺デバイス１３６が電源投入され、セキュアブートを実施するとき、セキュリティプロセッサ２２６は、ＮＶＭ５１４に記憶されたペアリング証明書に基づいて周辺デバイス１３６のＳｏＣ５１０Ａ、５１０Ｂを認証し得る。ペアリング証明書が存在しないか、またはペアリングされるべきデバイスが変わった場合、セキュリティプロセッサ２２６は、セキュリティサーバ１４０に、構成証明についてＳｏＣ５１０Ａ、５１０Ｂのデバイス証明書を送り得る。
【0066】
ＳｏＣ５１０Ｂは、コアプリケーションプロセッサ５６０とアプリケーションプロセッサ５６２とを含む。この例では、コアプリケーションプロセッサ５６０は、視覚処理ユニット（ＶＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、および／または中央処理ユニット（ＣＰＵ）など、様々なプロセッサを含む。アプリケーションプロセッサ５６２は、たとえば、仮想ユーザインターフェースを生成し、周辺デバイス１３６の表面にレンダリングするための、および／または周辺デバイス１３６に関してユーザによって実施されたジェスチャーを検出するための、１つまたは複数の人工現実アプリケーションを実行するための処理ユニットを含み得る。
【0067】
本開示によれば、（図２Ａ、図２Ｂ、図３および図４に示されている）光学アセンブリ２０５と、（図５に示されている）光学アセンブリ５８９Ａおよび５８９Ｂとの各々は、位相調整を、積層ＬＣ構造の入力側に入射するブロードバンド光の偏光に適用するように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含む。位相調整の量は、ブロードバンド光の偏光が回転されるようなものである。いくつかの実施形態では、積層ＬＣ構造は、光学直列において配列された２つまたはそれ以上の液晶（ＬＣ）セルを含む。積層ＬＣ構造は、隣接するＬＣセル間の共通基板を含む１つまたは複数の基板層、および／または１つまたは複数の電極層をさらに含み得る。
【0068】
ブロードバンド光がスタック中の各ＬＣセルを通過するとき、各ＬＣセルは、ある量の位相調整をブロードバンド光の偏光に適用する。本明細書で使用される位相調整は、光の偏光ベクトル成分間の位相の変更、および／または偏光ベクトル成分の回転を指す。位相は０であり得、位相の変更は、位相を非０にすることであり、またはその逆も同様であり得ることに留意されたい。いくつかの例では、位相調整の量は、直線偏光された光の回転（たとえば、９０度回転）、または円偏光された光についての掌性（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）の（たとえば、右円偏光された光から左円偏光された光への、またはその逆の）変更を引き起こし得る。したがって、いくつかの例では、積層ＬＣ構造は、半波長板として機能し得る。他の例では、積層ＬＣ構造は、直線偏光された光を円偏光された光におよびその逆に変換する４分の１波長板として働き得る。いくつかの例では、位相調整の総量は、ブロードバンド光の偏光を回転する（たとえば、直線偏光された光をいくらかの量だけ回転する）ように働く。他の例では、積層ＬＣ構造は、選択された偏光の変更を入射光に付与する波長板またはリターダとして働き得る。ブロードバンド光は、たとえば、可視スペクトル全体を含み得る。
【0069】
いくつかの実施形態では、たとえば、積層ＬＣ構造は、それぞれのコントローラを介して（たとえば、制御電圧の印加を介して）第１の光学状態（たとえば、「オフ」状態）または第２の光学状態（たとえば、「オン」状態）になるように構成可能であり得る。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光とは異なる偏光を有する透過光に変換するように構成され得る。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過するように構成され得る。たとえば、積層ＬＣ構造が第１の状態に設定され、半波長板であるように構成されたとき、積層ＬＣ構造に入射する左円偏光された（ＬＣＰ）光は、右円偏光された（ＲＣＰ）光として透過されることになり、その逆も同様である。対照的に、積層ＬＣ構造が第２の状態に設定され、０波長板または全波長板であるように構成されたとき、積層ＬＣ構造に入射する光は、その光の偏光の変更なしに透過されることになる（たとえば、ＬＣＰ光はＬＣＰのままであり、ＲＣＰ光はＲＣＰのままである）。このようにして、積層ＬＣ構造は、積層ＬＣ構造の光学透過特性が印加電圧に基づいて変更または制御され得るという点で「切替え可能」であると見なされ得る。
【0070】
いくつかの実施形態では、各積層ＬＣ構造は、第１のＬＣセルに入射し、第１のＬＣセルを通して透過される光が、第２のＬＣセルに入射し、第２のＬＣセルを通して透過されるように、光学直列において配列される２つのＬＣセルを含む。２つのＬＣセルは、互いに対して逆平行または垂直整列を有するように構成される。積層ＬＣ構造内のＬＣセルは、能動状態または受動状態になり得、いくらかの量の位相調整を、積層ＬＣ構造によって放出された光に与えるように構成される。積層ＬＣ構造は、入射角の広い範囲にわたるブロードバンド光を含む波長の範囲について波長非依存（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）であり得る。
【0071】
積層ＬＣ構造は、積層ＬＣ構造の状態が１つまたは複数の電極層を使用して印加される電圧に基づいて制御され得るように、１つまたは複数の電極層を含み得る。たとえば、積層ＬＣ構造の入力側に入射するブロードバンド光の偏光に対する位相調整の量を制御するために、積層ＬＣ構造の１つまたは複数の電極層に制御電圧が印加され得る。このようにして、ＨＭＤ１１２の光学アセンブリは、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリの一部であるように構成された１つまたは複数の積層ＬＣ構造を含み得る。
【0072】
例示的な可変焦点光学ディスプレイアセンブリは、２０１７年９月１日に出願された米国出願第１５／６９３，８３９号、および２０１９年３月１５日に出願された米国出願第１６／３５５，６１２号、「Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｖａｒｉｆｏｃａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」において説明され、その両方は本明細書で説明される。可変焦点光学ディスプレイアセンブリは、位相調整が光の偏光に適用されるか、または光の偏光が波長の広い範囲にわたって、および入射角の広い範囲にわたって回転される、他のＨＭＤおよび／または他のアプリケーションにおいても使用され得る。
【0073】
いくつかの例では、ＨＭＤの光学アセンブリは、１つまたは複数の積層ＬＣ構造に加えて１つまたは複数の光学要素を含み得る。１つまたは複数の光学要素は、１つまたは複数の積層ＬＣ構造と直列に配列され得、１つまたは複数の積層ＬＣ構造の前に（入力側に）、１つまたは複数の積層ＬＣ構造の後に（出力側に）、または１つまたは複数の積層ＬＣ構造のいずれかとの間にのいずれかで配列され得る。たとえば、（１つまたは複数の）光学要素は、１つまたは複数の積層ＬＣ構造のうちの１つに入射する光、または１つまたは複数の積層ＬＣ構造のうちの１つから出る光に対して何らかの光学調整を実施するように働き得る。別の例として、（１つまたは複数の）光学要素は、積層ＬＣ構造から放出される画像光における収差を補正するように働くこと、積層ＬＣ構造から放出された画像光に対してレンズとして働く（正または負の光学パワーを印加する）こと、積層ＬＣ構造から放出された画像光の何らかの他の光学調整を実施すること、またはそれらの何らかの組合せを行い得る。光学要素は、たとえば、開口、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、回折要素、導波路、フィルタ、偏光子、ディフューザ、ファイバーテーパ、１つまたは複数の反射面、偏光反射面、複屈折要素、（幾何学的位相レンズとも呼ばれる）パンチャラトナムベリー位相（ＰＢＰ）レンズ、（幾何学的位相格子とも呼ばれる）ＰＢＰ格子、偏光感応性ホログラム（ＰＳＨ）レンズ、ＰＳＨ格子、液晶光学位相アレイ、あるいは積層ＬＣ構造に入射するかまたは積層ＬＣ構造から放出される画像光に影響を及ぼす任意の他の好適な光学要素を含み得る。
【0074】
たとえば、可変焦点光学ディスプレイは、入射光の偏光に応じて正または負の焦点距離を呈する複数のＰＢＰレンズを含み得る。可変焦点光学ディスプレイは、各ＰＢＰレンズの前に対応する積層ＬＣ構造を含み得る。積層ＬＣ構造は、後続のＰＢＰレンズに入射する光の円偏光を選択し、したがって、それらのＰＢＰレンズが正の焦点パワーを呈するのか負の焦点パワーを呈するのかを制御するように構成および制御され得る。
【0075】
積層ＬＣ構造におけるＬＣセルのうちの１つまたは複数は、たとえば、フィルムタイプＬＣセルまたは薄ガラスタイプＬＣセルを含み得る。積層ＬＣ構造における各ＬＣセルは、電子制御複屈折（ＥＣＢ）モード、垂直配向（ＶＡ：ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ：ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ツイステッドネマチック（ＴＮ）モード、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モード、光学補償ベンド（ＯＣＢ）モード、または任意の他の液晶モードを含む複数の光学モードのうちの１つにおいて動作し得る。
【0076】
積層ＬＣ構造におけるＬＣセルは、能動であるか、受動であるか、またはそれらの何らかの組合せであり得る。いくつかの実施形態では、ＬＣセルのうちの少なくとも１つは、ネマチックＬＣセル、キラルドーパントをもつネマチックＬＣセル、キラルＬＣセル、一様配向らせん（ＵＬＨ：ｕｎｉｆｏｒｍ ｌｙｉｎｇ ｈｅｌｉｘ）ＬＣセル、または強誘電性ＬＣセルである。いくつかの実施形態では、ＬＣセルは、電気的に駆動可能な複屈折性材料を含む。
【0077】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造内の各ＬＣセルは、積層ＬＣ構造において隣接するＬＣセルに垂直であるように整列され得る。垂直整列では、隣接するＬＣセルの平均分子整列は、互いに直交するように構成される。いくつかの例では、積層ＬＣ構造内の各ＬＣセルは、積層ＬＣ構造において隣接するＬＣセルに対して逆平行整列を有し得る。逆平行整列では、第１のＬＣセルと、隣接する第２のＬＣセルの両方は、互いに平行になるが、反対の光学整列をもつ。すなわち、逆平行整列では、第１のＬＣセルの平均分子整列は、第２のＬＣセルの平均分子整列に逆平行であるように構成される。いくつかの例では、隣接するＬＣセルは、垂直でも平行でもなく、積層ＬＣ構造６００の所望の光学挙動に応じて０～９０度の間の平均分子整列を有するように設計され得る。
【0078】
図６は、例示的な積層ＬＣ構造６００を示す。概して、本明細書で説明される積層ＬＣ構造は、入力側または表面６１６（入射光６４０を受光する側または表面）と、出力側または表面６１８（光６５０が透過される側または表面）とを有する。同様に、積層ＬＣ構造内の各層は、対応する入力（入射する光）側と出力（透過される光）側とを有する。この例では、積層ＬＣ構造６００は、２つのＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂと、第１の下部基板６１０と、第２の共通基板６１２と、第３の上部基板６１４とを含む。第２の共通基板６１２を共有することによって、積層ＬＣ構造６００の厚さは、各ＬＣセル６０５ａ、６０５ｂが対応する上部基板および下部基板に関連付けられた積層ＬＣ構造と比較して低減され得る。他の例では、積層ＬＣ構造は、隣接するＬＣセル間で共通基板を共有する光学直列において配列された少なくとも２つの液晶（ＬＣ）セルを含み得る。したがって、２つのＬＣセルを含む積層ＬＣ構造が、説明の目的で図６～図１０に関して図示および説明されているが、本開示は、この点について限定されず、（１つまたは複数の）積層ＬＣ構造は、一般に、複数のＬＣセルを含み得ることを理解されたい。
【0079】
積層ＬＣ構造６００は、共通基板６１２の入力側の第１の電極６１５ｂと共通基板６１２の出力側の第２の電極６１５ｃとを有する共通基板６１２を含み、さもなければ第１のＬＣセル６０５ａと第２のＬＣセル６０５ｂとの間に存在するであろう基板層を省略し、積層ＬＣ構造６００全体の低減された厚さを可能にする。これは、積層ＬＣ構造６００が使用される光学アセンブリのサイズおよび重量を低減し得、これは、ヘッドマウントディスプレイのユーザ快適さのための重要な考慮事項である。積層ＬＣ構造における基板層をなくすことによって達成される低減された厚さは、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリを提供するために連続光学段において複数の積層ＬＣ構造が使用されるとき、さらにより明らかになり得る。
【0080】
この例では、ＬＣセル６０５ａおよびＬＣセル６０５ｂの各々は、Ｐｉセルとして構成され、分散性媒質が電界および磁界に反応する高度に構造化された液体である、光学的等方コロイド系（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｙｓｔｅｍ）からなる。ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂは、各々、複数のＬＣ分子６２０を懸濁させる（ｓｕｓｐｅｎｄ）。様々な例では、ＬＣセル６０５ａおよびＬＣセル６０５ｂの各々は、（光学伝搬方向に沿って）厚さ５０マイクロメートル（μｍ）よりも小さい。たとえば、ＬＣセル６０５ａおよびＬＣセル６０５ｂの各々は、（光学伝搬方向に沿って）厚さ１０μｍよりも小さくなり得る。各ＬＣセルの厚さは、たとえば、液晶材料の屈折率または液晶材料の複屈折（異なる偏光についての屈折率の差）に基づいて変動し得ることを理解されたい。
【0081】
図６の例では、ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂは、両方ともＰｉ状態に安定させられる。すなわち、ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂ内にカプセル化された複数のＬＣ分子６２０は、Ｐｉセルを形成するように構成される。Ｐｉセルは、一般に、高速応答時間と増加された観察角とを必要とする適用例（たとえば、大きいスクリーンのテレビジョンおよび高速光学シャッター）において使用される。ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂでは、複数のＬＣ分子６２０は、１８０°ツイスト角を有する。複数のＬＣ分子６２０の各ＬＣ分子は、分子の軸に沿って双極子モーメントをもつ細長いロッド状分子である。１つまたは複数の例では、複数のＬＣ分子６２０の各々は数ナノメートルのサイズを有し、配向および位置の順序（ｏｒｄｅｒ）を可能にする剛性部分と可とう性部分の両方を含む。複数のＬＣ分子は、外界（たとえば、印加電圧）などの外部条件に応じて光学複屈折を呈し得る。一般に、Ｐｉセルでは、電界がオフに切り替えられた（たとえば、０Ｖの印加）とき、ＬＣ分子６２０は、Ｐｉセルの電気光学応答を引き起こすトルクを経験する。したがって、ＬＣセル（たとえば、ＬＣセル６０５ａまたはＬＣセル６０５ｂ）への外界の変調は、そのＬＣセルの光学複屈折の修正を生じ得る。ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂは、図６の例ではＰｉセルとして説明されているが、ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂ（ならびに、また、図７～図１０に関して図示および説明されるＬＣセルのいずれか）は、Ｐｉセル（平行摩擦）、逆平行、ツイステッドネマチック（ＴＮ）、強誘電体、当技術分野において知られている任意の他のタイプのＬＣセル、またはそれらの任意の組合せを含む、任意のタイプのＬＣセルであり得、本開示は、この点について限定されないことを理解されたい。
【0082】
ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂの各々は、２つの光学的に透明な電極層の間に配置される。ＬＣセル６０５ａは電極層６１５ａと電極層６１５ｂとの間に配置され、ＬＣセル６０５ｂは電極層６１５ｃと電極層６１５ｄとの間に配置される。電極層６１５ａは第１の下部基板６１０の出力側に適用され、電極層６１５ｄは第３の上部基板６１４の入力側に適用される。第２の共通基板６１２は、入力側と出力側の両方に電極層を含み、すなわち、電極層６１５ｂは第２の共通基板６１２の入力側に適用され、電極層６１５ｃは第２の共通基板６１２の出力側に適用される。このようにして、電極層６１５ａおよび６１５ｂは、ＬＣセル６０５ａに電圧を印加するように構成された電極層ペア６１５ａ／６１５ｂであると見なされ得、電極層６１５ｃおよび６１５ｄは、ＬＣセル６０５ｂに電圧を印加するように構成された電極層ペア６１５ｃ／６１５ｄであると見なされ得る。
【0083】
基板６１０、６１２、および６１４は、たとえば、光学的に透明なガラスまたはプラスチック基板材料を備え得る。電極６１５ａ、６１５ｂ、６１５ｃ、および６１５ｄは、たとえば、光学的に透明な導電性ポリマー、金属、またはセラミックを備え得る。いくつかの実施形態では、光学的に透明な導電性ポリマー、金属、またはセラミックは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。いくつかの例では、基板６１０、６１２、および６１４は等方性であり、ブロードバンド光が基板を通過するとき、ブロードバンド光の偏光に影響を及ぼさない。いくつかの例では、基板６１０、６１２、および６１４のうちの１つまたは複数は、（１つまたは複数の）補償フィルムとして働くために異方性であり得る。基板６１０、６１２、および６１４と、電極６１５ａ、６１５ｂ、６１５ｃ、および６１５ｄとは、実質的に均一な電界がＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂを通して印加されるように構成される。ＬＣセル６０５ａおよびＬＣセル６０５ｂは、ＬＣセルのうちの一方が積層ＬＣ構造６００を駆動する（すなわち、積層ＬＣ構造６００の総位相リターデーション（ｔｏｔａｌ ｐｈａｓｅ ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）を制御する）ように構成され、他方が、積層ＬＣ構造の角度応答を改善するために補償セルとして働くように構成される。図６に示されているように、ＬＣセル６０５ａおよび６０５ｂは、観察角を改善するのを助ける逆平行摩擦方向を有する。詳細には、ツイステッドネマチック液晶セルの例においてデュアルセルを使用する別の理由は、２つのセルが右旋円偏光された光を左に、およびその逆に変更するために必要とされるということである。その例では、両方のセルは、一方のセルがｘ偏光を回転し、他方のセルがｙ偏光を回転するように、電界と同時に駆動される。デュアルセルを使用するまた別の理由は、第１のセル６０５ａが、０度から７０度までのツイストを生成し、第２のセル６０５ｂが、反対の掌性で７０度から０度までのツイストを生成するという点で、２つのセルを使用する積層ＬＣ構造６００がデュアルツイストであると見なされ得るということであり、これは、スペクトルの可視範囲にわたって実質的に均一な性能を達成するのを助け得る。
【0084】
電極層ペア６１５ａ／６１５ｂおよび６１５ｃ／６１５ｄは、それぞれ、ＬＣセル６１５ａおよび６１５ｂのうちの１つまたは複数に電圧を印加するように構成されたコントローラ（たとえば、図３および図４の（１つまたは複数の）プロセッサ３０２、あるいは図５のＳＯＣ５３０Ａ、５３０Ｂ、または５３０Ｃ）にさらに結合される。電極層ペアへの電圧の印加は、対応するＬＣセルを通した電界の形成を引き起こす。様々な例では、生成された電界は、印加電圧に比例する。いくつかの例では、コントローラは、ＬＣセルのうちの１つ（たとえば、ＬＣセル６０５ａまたはＬＣセル６０５ｂ）の障害を決定し、それに応じて印加される電圧を調整するように構成される。たとえば、コントローラがＬＣセル６０５ａの障害を検出した場合、コントローラは、ＬＣセル６０５ｂが積層ＬＣ構造６００の総位相リターデーションを駆動するように、ＬＣセル６０５ｂに電圧を印加し得る。
【0085】
次に積層ＬＣ構造６００を通した光の伝搬を参照すると、入射光６４０は、第１の下部基板６１０ａを介してＬＣセル６０５ａに透過される。光６４０がＬＣセル６０５ａを通って伝搬するとき、ＬＣセル６０５ａの正常軸および異常軸に対応する光６４０の偏光が、ＬＣセル６０５ａを通る異なる経路をとる。正常軸および異常軸が異なる屈折率を有することに少なくとも部分的に基づいて、ある量の位相調整が行われる。したがって、ＬＣセル６０５ａは、光６４０がＬＣセル６０５ａを通って伝搬するとき、第１の量の位相調整を光６４０に適用する。光６４０は、第２の共通基板６１２を介してＬＣセル６０５ｂに透過される。ＬＣセル６０５ｂは、第２の量の位相調整を光６４０に適用するように構成される。光６４０は、第３の上部基板６１４を介して、透過光６５０として積層ＬＣ構造６００を出る。透過光６５０は、光６４０の位相が第３の量だけ調整された後の光６４０であり、第３の量は、積層ＬＣ構造６００によって適用される位相調整の総量を表す。すなわち、積層ＬＣ構造６００は、第３の量の位相調整を入射光６４０に適用するように構成される。第３の量は、第１の量と第２の量との線形組合せでないことがある。いくつかの例では、透過光６５０は、右旋円偏光される（ＲＣＰ）か、左旋円偏光される（ＬＣＰ）か、水平方向に直線偏光されるか、垂直方向に直線偏光されるか、またはそれらの任意の組合せである。いくつかの実施形態では、たとえば、積層ＬＣ構造６００は、第１の状態において、透過光がＲＣＰされるようにＬＣＰ入射光の偏光を回転するかまたはその逆を行い、第２の状態において光をそのまま透過する。
【0086】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造６００の総位相リターデーションは、一方または両方のＬＣセル６０５ａおよび／または６０５ｂへの電圧の印加を通して制御可能または構成可能であり得る。このようにして、積層ＬＣ構造は、積層ＬＣ構造の光透過（位相）特性が印加電圧に基づいて変更または制御され得るという点で「切替え可能」であると見なされ得る。言い換えれば、積層ＬＣ構造は、切替え可能位相変調器要素であると見なされ得る。いくつかの例では、積層ＬＣ構造６００の総位相リターデーションは、積層ＬＣ構造６００が公称４分の１波長板、公称半波長板、または公称全波長板として働くようなものであり得る。本明細書で使用される「公称」波長板は、入射光の少なくともいくつかの波長について公称波長板構造に近似的に関連付けられた偏光変更を付与する。波長板は、波長板が動作するように設計された範囲内でさえ、光のすべての波長に等しく影響を及ぼすとは限らないことがある。さらに、波長板は、ブロードバンド光よりも小さくなり得る、選択された波長または波長の範囲にわたって動作するように設計され得る。
【0087】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造６００は、ＨＭＤ１１２のコントローラなど、それぞれのコントローラによる電極層６０５ａ～６０５ｄのうちの１つまたは複数への制御電圧の印加を介して、第１の光学状態または第２の光学状態になるように構成可能である。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造６００は、第１または第２の偏光の入射光を、それぞれ、第２または第１の偏光の透過光に変換する。第１の偏光は第２の偏光に直交する。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造６００は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0088】
図７は、いくつかの例による、逆平行整列をもつ２つのＬＣセル７０５ａおよび７０５ｂを含む例示的な積層ＬＣセル構造７００を示す。積層ＬＣセル構造７００は、ＬＣセル７０５ａと、ＬＣセル７０５ｂと、第１の下部基板７１０と、第２の共通基板７１２と、第３の上部基板７１４とを含む。ＬＣセル７０５ａおよび７０５ｂの各々は複数のＬＣ分子７２０を含む。
【0089】
ＬＣセル７０５ａおよび７０５ｂの各々は、２つの光学的に透明な電極層の間に配置される。ＬＣセル７０５ａは電極層７１５ａと電極層７１５ｂとの間に配置され、ＬＣセル７０５ｂは電極層７１５ｃと電極層７１５ｄとの間に配置される。電極層７１５ａは第１の下部基板７１０の出力側に適用され、電極層７１５ｄは第３の上部基板７１４の入力側に適用される。第２の共通基板７１２は、両方の側に電極層を含み、すなわち、電極層７１５ｂは第２の共通基板７１２の入力側に適用され、電極層７１５ｃは第２の共通基板７１２の出力側に適用される。このようにして、電極層７１５ａおよび７１５ｂは、ＬＣセル７０５ａに電圧を印加するように構成された電極層ペア７１５ａ／７１５ｂであると見なされ得、電極層７１５ｃおよび７１５ｄは、ＬＣセル７０５ｂに電圧を印加するように構成された電極層ペア７１５ｃ／７１５ｄであると見なされ得る。
【0090】
次に積層ＬＣ構造７００を通した光の伝搬を参照すると、入射光７４０は、第１の下部基板７１０ａに入射する。光７４０は、第１の下部基板７１０ａを介してＬＣセル７０５ａに透過される。ＬＣセル７０５ａは、光７４０がＬＣセル７０５ａを通って伝搬するとき、第１の量の位相調整を光７４０に適用する。光７４０は、第２の共通基板７１２を介してＬＣセル７０５ｂに透過される。ＬＣセル７０５ｂは、第２の量の位相調整を光７４０に適用するように構成される。光７４０は、第３の上部基板７１４を介して、透過光７５０として積層ＬＣ構造６００を出る。透過光７５０は、光７４０の位相が第３の量だけ調整された後の光７４０であり、第３の量は、積層ＬＣ構造７００によって適用される位相調整の総量を表す。第３の量は、第１の量と第２の量との線形組合せに等しくないことがある。いくつかの例では、ＬＣセル７０５ｂは、積層ＬＣ構造の角度応答を改善するために補償セルとして働き得る。
【0091】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造７００の総位相リターデーションは、一方または両方のＬＣセル７０５ａおよび／または７０５ｂへの電圧の印加を通して制御可能または構成可能であり得る。このようにして、積層ＬＣ構造７００は、積層ＬＣ構造７００の光透過特性が印加電圧に基づいて変更または制御され得るという点で「切替え可能」であると見なされ得る。いくつかの例では、積層ＬＣ構造７００の総位相リターデーションは、積層ＬＣ構造７００が４分の１波長板、半波長板、または全波長板として働くようなものであり得る。
【0092】
いくつかの実施形態では、積層ＬＣ構造７００は、ＨＭＤ１１２のコントローラなど、それぞれのコントローラによる電極層７０５ａ～７０５ｄのうちの１つまたは複数への制御電圧の印加を介して、第１の光学状態または第２の光学状態になるように構成可能である。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造７００は、第１または第２の偏光の光を、それぞれ、第２または第１の偏光の光に変換する。第１の偏光は第２の偏光に直交する。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造７００は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0093】
図８Ａは、一実施形態による、垂直整列を有する２つのＬＣセル８０５ａおよび８０５ｂを含む例示的な積層ＬＣセル構造８００Ａを示す。垂直整列では、ＬＣセル８０５ａの分子８２０ａの平均分子整列は、ＬＣセル８０５ｂの分子８２０ｂの平均分子整列に直交する。図８Ａの例では、ＬＣセル８０５ａに関連付けられた複数のＬＣ分子８２０ａの各々は、ＬＣ分子８２０ａの双極子モーメントが電界の不在下でｙ軸に平行であるように配向される。一方、ＬＣセル８０５ｂに関連付けられた複数のＬＣモジュール８２０ｂは、ＬＣモジュール８２０ｂの双極子モーメントが分子８２０ａの双極子モーメントに実質的に平行であるように配向される。たとえば、ＬＣセル８０５ｂに関連付けられた複数のＬＣ分子８２０ｂは、ＬＣ分子８２０ｂの双極子モーメントが電界の不在下でＸ－Ｚ平面に垂直または平行でない（たとえば、ＬＣ分子８２０ｂの双極子モーメントが電界の不在下でＸ－Ｚ平面に対して０．５°から８９．５°の間の範囲内にある）ように配向され得る。ＬＣセル８０５ａおよび８０５ｂが正の誘電異方性を有するある例では、複数のＬＣ分子８２０ｂは、Ｘ－Ｚ平面に対して０．５°～１０°の範囲内の角度を作る。ＬＣセル８０５ａおよび８０５ｂが負の誘電異方性を有するいくつかの例では、複数のＬＣ分子８２０は、Ｘ－Ｚ平面に対して８０°～８９．５°の範囲内の角度を作り得る。
【0094】
複数のＬＣ分子８２０ａおよび８２０ｂの各々の複屈折は、複数のＬＣ分子８２０ａおよび８２０ｂに関連付けられたＬＣ分子の固有性質である。すなわち、複数のＬＣ分子８２０ａまたは８２０ｂのうちのＬＣ分子の複屈折は、そのＬＣ分子の配向に関係しない。様々な例では、ＬＣセル８０５ａおよび８０５ｂを通って伝搬する光が受ける位相リターデーションは、それぞれ、複数のＬＣ分子８２０ａおよび８２０ｂの配向に関係する。たとえば、正の誘電異方性をもつＬＣセル８０５ａおよび８０５ｂを含む例では、リターデーションは、分子８２０ａおよび８２０ｂの傾斜角の増加とともに減少する。負の誘電異方性をもつＬＣセル８０５ａおよび８０５ｂを含むいくつかの他の例では、ＬＣセル８０５ａおよび８０５ｂを通過する光が受ける位相リターデーションは、傾斜角の減少とともに増加する。図８Ａの例では、電極層ペア８１５ａ／８１５ｂによってＬＣセル８０５ｂに印加される電界が、電極層ペア８１５ｃ／８１５ｄによってＬＣセル８０５ａに印加される電界に逆平行に配向され得る。たとえば、電極層ペア８１５ａ／８１５ｂは、ＬＣセル８０５ａを通してｚ軸に逆平行に配向された均一な電界を生成するように構成され得、電極層ペア８１５ｃ／８１５ｄは、ＬＣセル８０５ａを通して電界に逆平行に配向された均一な電界を生成するように構成され得る。
【0095】
次に積層ＬＣ構造８００を通した光の伝搬を参照すると、入射光８４０は、第１の下部基板８１０ａに入射する。光８４０は、第１の下部基板８１０ａを介してＬＣセル８０５ａに透過される。光８４０がＬＣセル８０５ａを通って伝搬するとき、ＬＣセル８０５ａの正常軸および異常軸に対応する光８４０の偏光が、ＬＣセル８０５ａを通る異なる経路をとる。正常軸および異常軸が異なる屈折率を有することに少なくとも部分的に基づいて、ある量の位相調整が行われる。したがって、ＬＣセル８０５ａは、光８４０がＬＣセル８０５ａを通って伝搬するとき、第１の量の位相調整を光８４０に適用する。光８４０は、第２の共通基板８１２を介してＬＣセル８０５ｂに透過される。ＬＣセル８０５ｂは、第２の量の位相調整を光８４０に適用するように構成される。光８４０は、第３の上部基板８１４を介して、透過光８５０として積層ＬＣ構造８００を出る。透過光８５０は、光８４０の位相が第３の量だけ調整された後の光８４０であり、第３の量は、積層ＬＣ構造８００によって適用される位相調整の総量を表し、第３の量は、第１の量と第２の量との線形組合せに等しくないことがある。いくつかの例では、ＬＣセル８０５ｂは、システムを駆動するためのバックアップセルとして利用され得る。たとえば、ＬＣセル８０５ａが、積層ＬＣ構造８００の総位相リターデーションを駆動するために使用され、ＬＣセル８０５ａにおいて障害が検出された例では、ＬＣセル８０５ｂは、代わりに駆動セルとして動作し得る。
【0096】
図８Ｂは、いくつかの実施形態による、代替の例示的な積層ＬＣ構造８００Ｂを示す。積層ＬＣ構造８００Ｂは、第１のＬＣセル８０５ａと、第２のＬＣセル８０５ｄとを含む。ＬＣセル８０５ｃの分子８２０ｃが、ＬＣセル８０５ａの分子８２０ａと比較して実質的に垂直に配向され、ＬＣセル８０５ｄの分子８２０ｄが、ＬＣセル８０５ｂの分子８２０ｂと比較して実質的に垂直に配向される。
【0097】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造８００Ａおよび８００Ｂの総位相リターデーションは、（積層ＬＣ構造８００Ａの場合）一方または両方のＬＣセル８０５ａおよび／または８０５ｂへの、ならびに（積層ＬＣ構造８００Ｂの場合）一方または両方のＬＣセル８０５ｃおよび／または８０５ｄへの、電圧の印加を通して制御可能または構成可能であり得る。このようにして、積層ＬＣ構造８００Ａおよび８００Ｂは、積層ＬＣ構造８００Ａおよび８００Ｂの光透過特性が印加電圧に基づいて変更または制御され得るという点で「切替え可能」であると見なされ得る。いくつかの例では、積層ＬＣ構造８００Ａおよび８００Ｂの総位相リターデーションは、積層ＬＣ構造８００Ａおよび８００Ｂが４分の１波長板、半波長板、または全波長板として働くようなものであり得る。
【0098】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造８００Ａおよび８００Ｂは、ＨＭＤ１１２のコントローラなど、それぞれのコントローラによる電極層８０５ａ～８０５ｄのうちの１つまたは複数への制御電圧の印加を介して、第１の光学状態または第２の光学状態になるように構成可能である。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造８００Ａおよび／または８００Ｂは、第１または第２の偏光の光を、それぞれ、第２または第１の偏光の光に変換する。第１の偏光は第２の偏光に直交する。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造８００Ａおよび／または８００Ｂは、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0099】
図６に関して上記で説明されたように、（図７に示されている積層ＬＣ構造７００、および／または図８に示されている積層ＬＣ構造８００Ａ／８００Ｂなどの）積層ＬＣ構造は、本明細書で説明される技法によれば、共通基板の入力側の第１の電極と共通基板の出力側の第２の電極とを有する（共通基板７１２および／または８１２などの）共通基板を含む。これにより、積層ＬＣ構造は、さもなければ第１のＬＣセルと第２のＬＣセルとの間に存在するであろう基板層を省略し、積層ＬＣ構造全体の低減された厚さを可能にする。これは、積層ＬＣ構造が使用される光学アセンブリのサイズおよび重量を低減し得、これは、ヘッドマウントディスプレイのユーザ快適さのための重要な考慮事項である。積層ＬＣ構造における基板層をなくすことによって達成される低減された厚さは、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリを提供するために連続光学段において複数の積層ＬＣ構造が使用されるとき、さらにより明らかになり得る。
【0100】
いくつかの例では、入力側の電極と出力側の電極とを有する共通基板を含むのではなく、積層ＬＣ構造は、ＬＣセル間の追加の基板なしに、２つのＬＣセル間の共通電極層を含み得る。図９は、共通電極層９１８を有する例示的な積層ＬＣ構造９００を示す。積層ＬＣ構造９００は、２つのＬＣセル９０５ａおよび９０５ｂと、下部基板９１０と、共通電極層９１８と、上部基板９１４とを含む。この例では、ＬＣセル９０５ａおよびＬＣセル９０５ｂの各々は、本明細書で説明されるように、または当業者に知られているように任意のタイプのＬＣセルであり得る。他の例では、積層ＬＣ構造は、隣接するＬＣセル間で共通電極層を共有する光学直列において配列された少なくとも２つのＬＣセルを含む。したがって、２つのＬＣセルを含む積層ＬＣ構造が、説明の目的で図９に関して図示および説明されているが、本開示は、この点について限定されず、（１つまたは複数の）積層ＬＣ構造は、対応する複数の共通電極層が隣接するＬＣセル間に散在した複数のＬＣセルを含み得ることを理解されたい。
【0101】
本明細書の技法によれば、積層ＬＣ構造９００は、それぞれ、図６、図７、ならびに図８Ａおよび図８Ｂに示されている基板６１２、７１２、および８１２など、入力表面と出力表面の両方の上に電極を有する共通基板の代わりに、共通電極層９１８を使用する。結果として、積層ＬＣ構造９００において、ＬＣセル９０５ａは電極層９１５ａと共通電極９１８との間に配置され、ＬＣセル９０５ｂは電極層９１５ｄと共通電極層９１８との間に配置される。このようにして、電極層９１５ａおよび共通電極９１８は、ＬＣセル９０５ａに電圧を印加するように構成された電極層ペア９１５ａ／９１８であると見なされ得、電極層９１５ｄおよび共通電極９１８は、ＬＣセル９０５ｂに電圧を印加するように構成された電極層ペア９１５ｄ／９１８であると見なされ得る。
【0102】
いくつかの実施形態では、共通電極層９１８は、光学的に透明な導電性ポリマーを含み得る。たとえば、光学的に透明な導電性ポリマーはポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）であり得る。いくつかの例では、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む共通電極層９１８は、共通電極層９１８の導電率に影響を及ぼすために１つまたは複数の化合物とともに扱われ得る。たとえば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の導電率に影響を及ぼすために、エチレングリコール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、塩、共溶媒、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などのアルコール、カーボンナノチューブ、銀ナノワイヤまたは粒子などとともに扱われ得る。共通電極層９１８は、スピンコーティングおよび乾燥を含む任意の好適な技法を使用して形成され得る。共通基板と２つの電極との代わりに共通電極層９１８を含むことによって、積層ＬＣ構造９００は、いくつかの積層ＬＣセルよりもさらに低減された厚さをさらに有し得る。さらに、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、適切に準備され、扱われるとき、ＩＴＯよりも高い導電率を有し得る。
【0103】
基板９１０および９１４は、たとえば、光学的に透明なガラスまたはプラスチック基板材料を含み得る。電極層９１５ａおよび９１５ｄは、たとえば、光学的に透明な導電性材料を備え得る。いくつかの実施形態では、光学的に透明な導電性材料は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。いくつかの例では、基板６１０および６１４は等方性であり、ブロードバンド光が基板を通過するとき、ブロードバンド光の偏光に影響を及ぼさない。
【0104】
入射光９４０は、下部基板９１０ａを介してＬＣセル９０５ａに透過される。ＬＣセル９０５ａは、光９４０がＬＣセル９０５ａを通って伝搬するとき、第１の量の位相調整を光９４０に適用する。光９４０は、共通電極層９１８を通してＬＣセル９０５ｂに透過される。ＬＣセル９０５ｂは、第２の量の位相調整を光９４０に適用するように構成される。光９４０は、上部基板９１４を介して、透過光９５０として積層ＬＣ構造９００を出る。
【0105】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造９００の総位相リターデーションは、一方または両方のＬＣセル９０５ａおよび／または９０５ｂへの電圧の印加を通して制御可能または構成可能であり得る。このようにして、積層ＬＣ構造は、積層ＬＣ構造の光透過特性が印加電圧に基づいて変更または制御され得るという点で「切替え可能」であると見なされ得る。いくつかの例では、積層ＬＣ構造９００の総位相リターデーションは、積層ＬＣ構造９００が４分の１波長板、半波長板、または全波長板として働くようなものであり得る。
【0106】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造９００は、ＨＭＤ１１２のコントローラなど、それぞれのコントローラによる電極層９０５ａ、９０５ｄ、および／または９１８のうちの１つまたは複数への制御電圧の印加を介して、第１の光学状態または第２の光学状態になるように構成可能である。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造９００は、第１または第２の偏光の入射光を、それぞれ、第２または第１の偏光の透過光に変換する。第１の偏光は第２の偏光に直交する。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造９００は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0107】
本明細書で説明される技法による、隣接するＬＣセル間に（共通電極９１８などの）共通電極を含み、中間または共通基板を含まない、（図９に示されている積層ＬＣ構造９００などの）積層ＬＣ構造は、さもなければ第１のＬＣセルと第２のＬＣセルとの間に存在するであろう２つの基板層を省略し、積層ＬＣ構造全体のさらに低減された厚さを可能にする。これは、積層ＬＣ構造が使用される光学アセンブリのサイズおよび重量を低減し得、これは、ヘッドマウントディスプレイのユーザ快適さのための重要な考慮事項である。積層ＬＣ構造における２つの基板層をなくすことによって達成される低減された厚さは、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリを提供するために連続光学段において複数の積層ＬＣ構造が使用されるとき、さらにより明らかになり得る。
【0108】
いくつかの例では、可変焦点光学システムのさらなる厚さ低減は、上部基板、たとえば、上部基板９１４上に液晶光学要素を直接組み込むことによって達成され得る。これは、さもなければ液晶光学要素がその上に形成されるであろう別の基板の省略を可能にし得る。図１０は、いくつかの例による、光学要素１０３０と組み合わせた例示的な積層ＬＣ構造１０００を示す。図１０の積層ＬＣ構造１０００は、図６～図８に関して図示および説明されたもののいずれかなどの３基板積層ＬＣ構造として示されているが、図９に関して図示および説明されたものなどの２基板積層ＬＣ構造が、３基板積層ＬＣ構造１０００の代わりに使用され得、本開示は、この点について限定されないことを理解されたい。
【0109】
積層ＬＣセル構造１０００は、ＬＣセル１００５ａと、ＬＣセル１００５ｂと、第１の下部基板１０１０と、第２の共通基板１０１２と、第３の上部基板１０１４とを含む。ＬＣセル１００５ａおよび１００５ｂの各々は複数のＬＣ分子（図１０に詳細に図示せず）を備える。
【0110】
本明細書の技法によれば、ＬＣセル１００５ａおよび１００５ｂの各々は、それぞれ、２つの光学的に透明な電極層１０１５ａと電極層１０１５ｂとの間に、および電極層１０１５ｃと電極層１０１５ｄとの間に配置される。電極層１０１５ａは第１の下部基板１０１０の出力側に適用され、電極層１０１５ｄは第３の上部基板１０１４の入力側に適用される。第２の共通基板１０１２は、両方の側に電極層を含み、すなわち、電極層１０１５ｂは第２の共通基板１０１２の入力側に適用され、電極層１０１５ｃは第２の共通基板１０１２の出力側に適用される。このようにして、電極層１０１５ａおよび１０１５ｂは、ＬＣセル１００５ａに電圧を印加するように構成された電極層ペア１０１５ａ／１０１５ｂであると見なされ得、電極層１０１５ｃおよび１０１５ｄは、ＬＣセル１００５ｂに電圧を印加するように構成された電極層ペア１０１５ｃ／１０１５ｄであると見なされ得る。
【0111】
次に積層ＬＣ構造１０００を通した光の伝搬を参照すると、入射光１０４０は、第１の下部基板１０１０ａに入射する。光１０４０は、第１の下部基板１０１０ａを介してＬＣセル１００５ａに透過される。光１０４０がＬＣセル１００５ａを通って伝搬するとき、ＬＣセル１００５ａの正常軸および異常軸に対応する光１０４０の偏光が、ＬＣセル１００５ａを通る異なる経路をとる。正常軸および異常軸が異なる屈折率を有することに少なくとも部分的に基づいて、ある量の位相調整が行われる。したがって、ＬＣセル１００５ａは、光１０４０がＬＣセル１００５ａを通って伝搬するとき、第１の量の位相調整を光１０４０に適用する。光１０４０は、第２の共通基板１０１２を介してＬＣセル１００５ｂに透過される。ＬＣセル１００５ｂは、第２の量の位相調整を光１０４０に適用するように構成される。光１０４０は、第３の上部基板１０１４を介して、透過光１０５０として積層ＬＣ構造１０００を出る。透過光１０５０は、光１０４０の位相が第３の量だけ調整された後の光１０４０であり、第３の量は、積層ＬＣ構造１０００によって適用される位相調整の総量を表し、第３の量は、第１の量と第２の量との線形組合せに等しくないことがある。
【0112】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造１０００は、ＨＭＤ１１２のコントローラなど、それぞれのコントローラによる電極層１００５ａ～１００５ｄのうちの１つまたは複数への制御電圧の印加を介して、第１の光学状態または第２の光学状態になるように構成可能である。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造１０００は、第１または第２の偏光の光を、それぞれ、第２または第１の偏光の光に変換する。第１の偏光は第２の偏光に直交し得る。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造１００は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する。
【0113】
いくつかの例では、積層ＬＣ構造１０００および光学要素１０３０は、たとえば、可変焦点光学システムの光学段１０６０に対応する光学要素のペアを形成する。積層ＬＣ構造１０００は、それぞれのコントローラを介して（たとえば、電極層１０１５ａ～１０１５ｄのうちの１つまたは複数の制御電圧の印加を介して）第１の光学状態（たとえば、「オフ」状態）または第２の光学状態（たとえば、「オン」状態）になるように構成可能である。第１の光学状態において、積層ＬＣ構造１０００は、入射光を、入射光の偏光とは異なる偏光を有する透過光に変換するように構成される。第２の光学状態において、積層ＬＣ構造１０００は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過するように構成される。たとえば、積層ＬＣ構造１０００が第１の状態に設定されたとき、積層ＬＣ構造１０００に入射する左円偏光された（ＬＣＰ）光は、右円偏光された（ＲＣＰ）光として透過されることになり、その逆も同様である。対照的に、積層ＬＣ構造１０００が第２の状態に設定されたとき、積層ＬＣ構造１０００への入射光は、その入射光の偏光の変更なしに透過されることになる（たとえば、ＬＣＰ光はＬＣＰのままであり、ＲＣＰ光はＲＣＰのままである）。いくつかの実施形態では、積層ＬＣ構造１０００は、切替え可能半波長板など、切替え可能リターダまたは切替え可能波長板と見なされ得る。
【0114】
光学要素１０３０は、第１の偏光の光に対する第１の光学パワーと、第１の偏光に直交する第２の偏光の光に対する、第１の光学パワーとは異なる第２の光学パワーとを呈する光学要素であり得る。いくつかの例では、光学要素１０３０は、パンチャラトナムベリー位相（ＰＢＰ）レンズである。ＰＢＰレンズは、能動ＰＢＰレンズまたは受動ＰＢＰレンズであり得る。受動ＰＢＰレンズは、２つの光学状態、すなわち、加法的状態（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｓｔａｔｅ）および減法的状態（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ ｓｔａｔｅ）を有する。受動ＰＢＰ液晶レンズの状態は、受動ＰＢＰ液晶レンズに入射する光の偏光の掌性によって決定される。受動ＰＢＰ液晶レンズは、第１の円偏光（たとえば、ＲＣＰ）をもつ入射光に応答して減法的状態（負の焦点パワー）において動作し、第２の円偏光（たとえば、ＬＣＰ）をもつ入射光に応答して加法的状態（正の光学パワー）において動作する。受動ＰＢＰ液晶レンズは、受動ＰＢＰ液晶レンズに入力される光の掌性の反対の掌性を有する光を出力することに留意されたい。受動ＰＢＰレンズの場合、たとえば、ＲＣＰである入射光は、ＬＣＰで出力され、ＬＣＰである入射光は、ＲＣＰで出力される。
【0115】
能動ＰＢＰレンズは、３つの光学状態、すなわち、加法的状態、中間状態（ｎｅｕｔｒａｌ ｓｔａｔｅ）、および減法的状態を有する。加法的状態は、システムに光学パワーを加算し、中間状態は、システムの光学パワーに影響を及ぼさず（および能動ＰＢＰレンズを通過する光の偏光に影響を及ぼさず）、減法的状態は、システムから光学パワーを減算する。能動ＰＢＰ液晶レンズの状態は、能動ＰＢＰレンズに入射する光の偏光の掌性と、ＰＢＰレンズに印加される電圧とによって決定される。能動ＰＢＰレンズは、第１の円偏光（たとえば、ＲＣＰ）をもつ入射光と、あるしきい値を下回る印加電圧とに応答して、減法的状態において動作し、第２の直交円偏光（たとえば、ＬＣＰ）をもつ入射光と、しきい値よりも小さい印加電圧とに応答して、加法的状態において動作し、しきい値電圧よりも大きい印加電圧に応答して（偏光にかかわらず）中間状態において動作し、これは、電界方向とともに正の誘電異方性をもつ液晶を整列させる。能動ＰＢＰ液晶レンズが加法的状態または減法的状態にある場合、能動ＰＢＰレンズから出力された光は、能動ＰＢＰレンズに入力される光の掌性の反対の掌性を有することに留意されたい。対照的に、能動ＰＢＰレンズが中間状態にある場合、能動ＰＢＰレンズから出力された光は、能動ＰＢＰレンズに入力される光と同じ掌性を有する。ＰＢＰ液晶レンズに関するさらなる詳細は、２０１６年１２月２９日に出願された米国出願第１０，１５１，９６１号に記載されており、これは本明細書で説明される。
【0116】
いくつかの実施形態では、光学要素１０３０は、積層ＬＣ構造１０００の表面上に形成された薄膜を含む。たとえば、光学要素１０３０は、第３の上部基板１０１４の出力側になど、積層ＬＣ構造１０００の表面上に堆積されたコーティングまたは薄膜であり得る。たとえば、光学要素１０３０は、第３の上部基板１０１４の出力側に整列層を形成することと、次いで光学要素１０３０を形成する液晶層で整列層をコーティングすることとによって形成され得る。別の例として、光学要素１０３０は、第３の上部基板１０１４の出力側に第１の光学的に透明な電極を形成することと、光学的に透明な電極上に第１の整列層を形成することと、第１の整列層上に液晶層を形成することと、液晶層上に第２の整列層を形成することと、第２の整列層上に第２の光学的に透明な電極を形成することとによって形成され得る。
【0117】
いくつかの例では、第３の上部基板１０１４上に光学要素１０３０を直接形成するのではなく、光学要素１０３０は、別個の基板上に形成され、別個の基板から取り外され、たとえば、光学的に透明な接着剤を使用して、第３の上部基板１０１４に接合され得る。そのような技法は、整列層のうちの少なくとも１つの省略を可能にし得、これは、積層ＬＣ構造１０００の厚さをさらに低減し得る。
【0118】
２つまたはそれ以上の光学段１０６０など、２つまたはそれ以上の光学段が、いくつかの実施形態によれば、可変焦点光学アセンブリを提供するために光学直列において配列され得る。各光学段は、本明細書で説明される積層ＬＣ構造と、選択された焦点パワーをもつＰＢＰレンズなどのレンズとを含み得る。図３および図４の（１つまたは複数の）プロセッサ３０２、あるいは図５のＳＯＣ５３０Ａ、５３０Ｂ、および／または５３０Ｃなど、ＨＭＤの制御電子回路は、積層ＬＣ構造、および随意に（ＰＢＰレンズが能動である例において）ＰＢＰレンズに印加される電圧を制御して、ＰＢＰレンズへの入射する光の掌性と（ＰＢＰレンズが能動である例において）ＰＢＰレンズに印加される電圧とに基づいて、光学段の焦点パワーを、正、負または０になるように制御し得る。異なる光学パワーを有する複数の光学段を組み合わせることによって、可変焦点光学アセンブリは、個々の光学段の光学パワーと光学段の数とに応じて、複数の有効光学パワーを用いて生成され得る。
【0119】
本明細書で説明される技法による、共通基板の入力側の第１の電極と共通基板の出力側の第２の電極とを有する（共通基板６１２、７１２および／または８１２などの）共通基板を備える（図６に示されている積層ＬＣ構造６００、図７に示されている積層ＬＣ構造７００、図８に示されている積層ＬＣ構造８００Ａ／８００Ｂ、および／または図１０に示されている積層ＬＣ構造１０００などの）積層ＬＣ構造、あるいは（共通電極９１８などの）共通電極を有する（図９に示されている積層ＬＣ構造９００などの）積層ＬＣ構造を含む、（光学段１０６０など）光学段が、さもなければ積層ＬＣ構造における隣接するＬＣセル間に存在するであろう１つまたは複数の基板層を省略し、積層ＬＣ構造全体の低減された厚さ、したがって、光学段全体の低減された厚さを可能にする、光学段を生じる。これは、積層ＬＣ構造／光学段が使用される光学アセンブリのサイズおよび重量を低減し得、これは、ヘッドマウントディスプレイのユーザ快適さのための重要な考慮事項である。積層ＬＣ構造および対応する光学段における１つまたは複数の基板層をなくすことによって達成される低減された厚さは、調整可能な光学パワーを有する可変焦点光学ディスプレイアセンブリを提供するために連続光学段において複数の積層ＬＣ構造が使用されるとき、さらにより明らかになり得る。
【0120】
本明細書で提示される設計は、例示的なものにすぎず、本明細書で説明される原理を使用して積層ＬＣ構造の他の設計が生成され得ることを理解されたい。当業者は、上記の開示を考慮して多くの修正および変形が可能であることを諒解することができる。
【0121】
本明細書の様々な例として説明されたように、本開示の技法は、人工現実システムを含むか、または人工現実システムとともに実装され得る。説明されたように、人工現実は、ユーザへの提示の前に何らかの様式で調整された形式の現実であり、これは、たとえば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、あるいはそれらの何らかの組合せおよび／または派生物を含み得る。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、またはキャプチャされたコンテンツ（たとえば、現実世界の写真）と組み合わせられた生成されたコンテンツを含み得る。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組合せを含み得、それらのいずれも、（観察者に３次元効果をもたらすステレオビデオなどの）単一のチャネルまたは複数のチャネルにおいて提示され得る。さらに、いくつかの実施形態では、人工現実は、たとえば、人工現実におけるコンテンツを作成するために使用される、および／または人工現実において使用される（たとえば、人工現実におけるアクティビティを実施する）アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはそれらの何らかの組合せに関連し得る。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウントデバイス（ＨＭＤ）、スタンドアロンＨＭＤ、モバイルデバイスまたはコンピューティングシステム、あるいは、１人または複数の観察者に人工現実コンテンツを提供することが可能な任意の他のハードウェアプラットフォームを含む、様々なプラットフォーム上に実装され得る。
【0122】
本開示で説明される技法は、少なくとも部分的に、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの任意の組合せで実装され得る。たとえば、説明される技法の様々な態様が、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、あるいは任意の他の等価な集積論理回路または個別論理回路、ならびにそのような構成要素の任意の組合せを含む、１つまたは複数のプロセッサ内で実装され得る。「プロセッサ」または「処理回路」という用語は、概して、単独でまたは他の論理回路と組み合わせて、上記の論理回路のいずれか、あるいは任意の他の等価な回路を指し得る。ハードウェアを備える制御ユニットも、本開示の技法のうちの１つまたは複数を実施し得る。
【0123】
そのようなハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアは、本開示で説明される様々な動作および機能をサポートするために、同じデバイス内にまたは別個のデバイス内に実装され得る。さらに、説明されるユニット、モジュール、または構成要素のいずれかは、一緒に、または個別の、ただし相互運用可能な論理デバイスとして別個に、実装され得る。モジュールまたはユニットとしての異なる特徴の図は、異なる機能的態様を強調することが意図され、そのようなモジュールまたはユニットが別個のハードウェアまたはソフトウェア構成要素によって実現されなければならないことを必ずしも暗示するとは限らない。むしろ、１つまたは複数のモジュールまたはユニットに関連する機能性は、別個のハードウェアまたはソフトウェア構成要素によって実施されるか、あるいは共通のまたは別個のハードウェアまたはソフトウェア構成要素内に組み込まれ得る。
【0124】
本開示で説明される技法はまた、命令を含んでいる、コンピュータ可読記憶媒体など、コンピュータ可読媒体において具現されるかまたは符号化され得る。コンピュータ可読記憶媒体において埋め込まれるかまたは符号化される命令は、たとえば、命令が実行されるとき、プログラマブルプロセッサ、または他のプロセッサに方法を実施させ得る。コンピュータ可読記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電子的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、フロッピーディスク、カセット、磁気媒体、光媒体、または他のコンピュータ可読媒体を含み得る。
【0125】
本明細書の様々な例として説明されたように、本開示の技法は、人工現実システムを含むか、または人工現実システムとともに実装され得る。説明されたように、人工現実は、ユーザへの提示の前に何らかの様式で調整された形式の現実であり、これは、たとえば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、あるいはそれらの何らかの組合せおよび／または派生物を含み得る。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、またはキャプチャされたコンテンツ（たとえば、現実世界の写真）と組み合わせられた生成されたコンテンツを含み得る。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組合せを含み得、それらのいずれも、（観察者に３次元効果をもたらすステレオビデオなどの）単一のチャネルまたは複数のチャネルにおいて提示され得る。さらに、いくつかの実施形態では、人工現実は、たとえば、人工現実におけるコンテンツを作成するために使用される、および／または人工現実において使用される（たとえば、人工現実におけるアクティビティを実施する）アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはそれらの何らかの組合せに関連し得る。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウントデバイス（ＨＭＤ）、スタンドアロンＨＭＤ、モバイルデバイスまたはコンピューティングシステム、あるいは、１人または複数の観察者に人工現実コンテンツを提供することが可能な任意の他のハードウェアプラットフォームを含む、様々なプラットフォーム上に実装され得る。
【0126】
例
【0127】
例１． 積層液晶（ＬＣ）構造であって、下部基板と、共通基板と、上部基板と、下部基板と共通基板との間に配設された第１のＬＣセルと、共通基板と上部基板との間に配設された第２のＬＣセルとを備え、共通基板が、２つのＬＣセルのうちの少なくとも１つのための電極として働く少なくとも１つの導電層を含むか、または少なくとも１つの導電層でコーティングされ、積層ＬＣ構造が、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、第１の状態において、積層ＬＣ構造が、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、第２の状態において、積層ＬＣ構造が、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する、積層液晶（ＬＣ）構造。
【0128】
例２． 共通基板が入力表面と出力表面とを含み、共通基板が、第１のＬＣセルのための電極として働く、入力表面上に配設された第１の導電層と、第２のＬＣセルのための電極として働く、出力表面上に配設された第２の導電層とを含む、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0129】
例３． 下部基板が、第１のＬＣセルに隣接する第３の導電層を含み、上部基板が、第２のＬＣセルに隣接する第４の導電層を含み、第１の導電層と第３の導電層とが、第１のＬＣセルのための電極ペアとして働き、第２の導電層と第４の導電層とが、第２のＬＣセルのための電極ペアとして働く、例２に記載の積層ＬＣ構造。
【0130】
例４． 積層ＬＣ構造が、少なくとも１つの導電層への電圧の印加によって第１の状態または第２の状態になるように構成可能である、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0131】
例５． 第１の状態が、少なくとも１つの導電層への第１の電圧の印加に関連付けられ、第２の状態が、少なくとも１つの導電層への第２の電圧の印加に関連付けられ、第１の電圧が第２の電圧とは異なる、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0132】
例６． 第１の電圧が実質的に０に等しい、例５に記載の積層ＬＣ構造。
【0133】
例７． 第１の偏光の光が右円偏光された光であり、第２の偏光の光が左旋円偏光された光である、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0134】
例８． 導電層が、光学的に透明な導電性ポリマーである、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0135】
例９． 光学的に透明な導電性ポリマーがポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）であり、基板が別個の導電層でコーティングされない、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0136】
例１０． 第１の状態において、積層ＬＣ構造が、公称４分の１波長板または公称半波長板のうちの１つとして機能する、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0137】
例１１． 上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、光学要素の挙動が、光学要素に入射する光の偏光に依存する、例１に記載の積層ＬＣ構造。
【0138】
例１２． 積層液晶（ＬＣ）構造であって、下部基板と、上部基板と、共通導電層と、下部基板の出力表面と共通導電層との間に配設された第１のＬＣセルと、上部基板の入力表面と共通導電層との間に配設された第２のＬＣセルとを備え、積層ＬＣ構造が、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、第１の状態において、積層ＬＣ構造が、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、第２の状態において、積層ＬＣ構造は、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する、積層液晶（ＬＣ）構造。
【0139】
例１３． 共通導電層が、第１のＬＣセルと第２のＬＣセルとのための電極として働く、例１２に記載の積層ＬＣ構造。
【0140】
例１４． 下部基板が、第１のＬＣセルに隣接する第１の導電層を含み、上部基板が、第２のＬＣセルに隣接する第２の導電層を含み、第１の導電層と共通導電層とが、第１のＬＣセルのための電極ペアとして働き、第２の導電層と共通導電層とが、第２のＬＣセルのための電極ペアとして働く、例１３に記載の積層ＬＣ構造。
【0141】
例１５． 積層ＬＣ構造が、共通導電層への電圧の印加によって第１の状態または第２の状態になるように構成可能である、例１２に記載の積層ＬＣ構造。
【0142】
例１６． 共通導電層が導電性ポリマーを備える、例１２に記載の積層ＬＣ構造。
【0143】
例１７． 上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、光学要素の挙動が、光学要素に入射する光の偏光に依存する、例１２に記載の積層ＬＣ構造。
【0144】
例１８． ヘッドマウントディスプレイであって、画像光を放出するように構成されたディスプレイと、画像光を透過するように構成された光学アセンブリとを備え、光学アセンブリが、積層液晶（ＬＣ）構造を備え、積層ＬＣ構造が、下部基板と、共通基板と、上部基板と、下部基板と共通基板との間に配設された第１のＬＣセルと、共通基板と上部基板との間に配設された第２のＬＣセルとを備え、共通基板が、２つのＬＣセルのうちの少なくとも１つのための電極として働く少なくとも１つの導電層を含むか、または少なくとも１つの導電層でコーティングされ、積層ＬＣ構造が、第１の状態または第２の状態になるように構成可能であり、第１の状態において、積層ＬＣ構造が、第１の偏光の入射光を第２の偏光の光に変換し、第２の状態において、積層ＬＣ構造が、入射光を、入射光の偏光を変更することなしに透過する、ヘッドマウントディスプレイ。
【0145】
例１９． 導電層が、光学的に透明な導電性ポリマーである、例１８に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【0146】
例２０． 積層ＬＣ構造が、上部基板の出力表面上の光学要素をさらに備え、光学要素の挙動が、光学要素に入射する光の偏光に依存する、例１８に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【0147】
様々な例が説明された。これらおよび他の例が、以下の特許請求の範囲内に入る。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】