特表 2023-505928 空間的に変化するリターダ光学系を備えたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）

(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】2023-02-14

(54)【発明の名称】空間的に変化するリターダ光学系を備えたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20230207BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20230207BHJP

   G01M 11/02 20060101ALI20230207BHJP

   G01M 11/00 20060101ALI20230207BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20230207BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20230207BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02B5/30

G01M11/02 B

G01M11/00 T

H04N5/64 511A

G02B3/00 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022523482

(86)(22)【出願日】2020-11-19

(85)【翻訳文提出日】2022-04-20

(86)【国際出願番号】 US2020061293

(87)【国際公開番号】W WO2021102148

(87)【国際公開日】2021-05-27

(31)【優先権主張番号】16/692,823

(32)【優先日】2019-11-22

(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】517160525

【氏名又は名称】バルブ コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハドマン、ジョーシュア・マーク

(72)【発明者】

【氏名】マククラッケン、イヴァン・エー

【テーマコード（参考）】

2G086

2H149

2H199

【Ｆターム（参考）】

2G086EE09

2G086EE12

2G086HH07

2H149AA01

2H149AA22

2H149BA03

2H149DA01

2H149DA04

2H149DA12

2H149EA02

2H149FA24Y

2H149FC10

2H199CA04

2H199CA12

2H199CA23

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA30

2H199CA42

2H199CA45

2H199CA46

2H199CA47

2H199CA62

2H199CA63

2H199CA64

2H199CA65

2H199CA86

2H199CA94

(57)【要約】

ヘッドマウントディスプレイ、または他のニアツーアイディスプレイは、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を含む光学系を組み込んでいる。ＳＶＲは、システムの光学系に含まれる成形レンズおよび／または偏光ビームスプリッタに提示される１つ以上の製造誤差を補償するために、それに適用される補正係数を用いて製造され得る。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
レンズアセンブリに含まれることになる、成形レンズまたは偏光ビームスプリッタのうちの少なくとも１つにおける製造誤差の程度を判定することと、
前記製造誤差の前記程度に少なくとも部分的に基づいて、前記レンズアセンブリに含まれることになる空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）の補正係数を判定することと、
前記補正係数を適用することによって前記ＳＶＲを形成することと、を含む、方法。

【請求項2】

前記製造誤差の前記程度が、前記成形レンズ内の応力複屈折の量を含み、前記補正係数が、前記成形レンズ内の前記応力複屈折の量に基づいて判定される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記製造誤差の前記程度が、前記偏光ビームスプリッタ内の偏光変動を含み、前記補正係数が、前記偏光ビームスプリッタ内の前記偏光変動に基づいて判定される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記製造誤差の前記程度を前記判定することが、前記成形レンズ内の第１の製造誤差の程度を判定することと、前記偏光ビームスプリッタ内の第２の製造誤差の程度を判定することと、を含み、前記補正係数が、前記第１の製造誤差および前記第２の製造誤差に基づいて判定される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記成形レンズまたは前記偏光ビームスプリッタのうちの前記少なくとも１つにおける前記製造誤差の場所を判定すること、をさらに含み、
前記補正係数を適用することによる前記ＳＶＲの前記形成が、前記成形レンズまたは前記偏光ビームスプリッタのうちの前記少なくとも１つにおける前記製造誤差の前記場所に対応する前記ＳＶＲ上の場所に前記補正係数を適用することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記補正係数が、
前記ＳＶＲを製作するために使用される複屈折材料のタイプの調整、
前記ＳＶＲに含めるいくつかの複屈折層の調整、または
前記ＳＶＲに含める１つ以上の特徴に対する調整、のうちの少なくとも１つに関する補正の係数である、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記レンズアセンブリが、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に組み込まれることになる、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

方法であって、
ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の光学サブシステムに含まれることになるレンズまたは反射偏光子のうちの少なくとも１つにおける製造誤差の程度を判定することと、
前記光学サブシステムに含まれることになる空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を製造する間に適用される補正係数を判定することと、
前記補正係数を適用することによって前記ＳＶＲを製造することと、を含む、方法。

【請求項9】

前記製造誤差の前記程度が、前記レンズ内の応力複屈折の量を含み、前記補正係数が、前記レンズ内の前記応力複屈折の量に基づいて判定される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記製造誤差の前記程度が、前記反射偏光子内の偏光変動を含み、前記補正係数が、前記反射偏光子内の前記偏光変動に基づいて判定される、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記製造誤差の前記程度を前記判定することが、前記レンズ内の第１の製造誤差の程度を判定することと、前記反射偏光子内の第２の製造誤差の程度を判定することと、を含み、前記補正係数が、前記第１の製造誤差および前記第２の製造誤差に基づいて判定される、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記補正係数が、
前記ＳＶＲを製作するために使用される複屈折材料のタイプの調整、
前記ＳＶＲに含める重合性液晶のいくつかの複屈折層の調整、または
前記ＳＶＲに含める特徴のタイプ、数、もしくは密度のうちの少なくとも１つに対する調整、のうちの少なくとも１つに関する補正の係数である、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記ＳＶＲが、四分の一波長板の一部として製造される、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

前記補正係数が、前記製造誤差の場所に対応する前記ＳＶＲ上の場所に適用される、請求項８に記載の方法。

【請求項15】

システムであって、
集合的に画像を形成するように構成されているピクセルを含む情報ディスプレイと、
前記情報ディスプレイの前記ピクセルを照明するためのバックライトアセンブリと、
前記情報ディスプレイからの前記画像の光をユーザの目に向けて方向づけるための光学サブシステムと、を備え、前記光学サブシステムが、
成形レンズと、
前記成形レンズと前記光学サブシステムの出射面との間に位置する偏光ビームスプリッタと、
前記レンズと前記偏光ビームスプリッタとの間に介在する空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）であって、前記ＳＶＲが、成形レンズまたは前記偏光ビームスプリッタのうちの少なくとも１つにおける製造誤差を補償するように構成されている、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）と、を含む、システム。

【請求項16】

前記ＳＶＲが、前記成形レンズ内の応力複屈折の量を補償するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記ＳＶＲが、前記偏光ビームスプリッタ内の偏光変動を補償するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。

【請求項18】

前記ＳＶＲが、前記成形レンズ内の応力複屈折および前記偏光ビームスプリッタ内の偏光変動の量を補償するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。

【請求項19】

前記ＳＶＲが、前記成形レンズまたは前記偏光ビームスプリッタのうちの少なくとも１つにおける前記製造誤差を補償する特性を含み、前記特性が、
前記ＳＶＲを製作するために使用される複屈折材料の特定のタイプ、
前記ＳＶＲに含まれる複屈折層の特定の数、または
前記ＳＶＲに含まれる特徴の特定のタイプ、特定の数、もしくは特定の密度のうちの少なくとも１つ、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載のシステム。

【請求項20】

前記ＳＶＲが、四分の一波長板の一部である、請求項１５に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
これは、２０１９年１１月２２日に出願された「ＨＥＡＤ－ＭＯＵＮＴＥＤ ＤＩＳＰＬＡＹ（ＨＭＤ）ＷＩＴＨ ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ－ＶＡＲＹＩＮＧ ＲＥＴＡＲＤＥＲ ＯＰＴＩＣＳ」と題する米国特許出願第１６／６９２，８２３号の優先権を主張するＰＣＴ出願であり、現在は米国特許第１０，７７８，９６３号である、２０１８年８月１０日に出願された「ＨＥＡＤ－ＭＯＵＮＴＥＤ ＤＩＳＰＬＡＹ（ＨＭＤ）ＷＩＴＨ ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ－ＶＡＲＹＩＮＧ ＲＥＴＡＲＤＥＲ ＯＰＴＩＣＳ」と題された係属中の米国特許出願第１６／１０１，３３３号の一部継続として、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０の下で優先権を主張し、これらのすべては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

ニアアイディスプレイ技術は、仮想現実（「ＶＲ」）または拡張現実（「ＡＲ」）システムの一部として、ユーザに情報および画像を提示するために使用され得る。そのようなニアアイディスプレイは、ヘッドマウントディスプレイ（「ＨＭＤ」）デバイスまたはヘッドセットに組み込まれ得る。これらのニアアイ情報ディスプレイは、直視型として方向づけることができる一方、多くの場合、情報ディスプレイは、ＨＭＤ内の１つ以上のレンズと結合されている。レンズシステムは、レンズ、様々な光学素子、開口絞り、および互いに光学的に整合した様々な構成要素を収容するためのレンズハウジングを備え得る。このようなレンズは、ＶＲまたはＡＲの体験を向上し得るが、レンズシステムの性能は、一部、システムの素子の各々の設計、ならびに素子間の光学的相互作用を定めるシステムの全体的な設計に依存する。

【0003】

液晶ディスプレイなどの従来の情報ディスプレイは、通常、広い角錐または視野にわたって光を放出する。これらの従来のディスプレイの角度発散は、１６０度を超える範囲にわたり、１８０度に近づくことさえあり得る。直接見た場合、この角度的に広い光は、望ましくない効果を引き起こし得ない。しかしながら、従来の情報ディスプレイが、ＶＲまたはＡＲシステム内などのＨＭＤ内に用いられる場合、角度的に広い放出は、望ましくない結果につながる可能性がある。これは、情報ディスプレイによって放出された光が、レンズの結像能力を超える入射角でＨＭＤのレンズに当たる場合に当てはまる。そのような光は、少なくとも部分的には、軸外光が、いくぶん楕円形である偏光を提示するという事実のために、ユーザの目に適切に画像化されない。つまり、軸上光が、直線偏光される一方、軸外光は、ある程度の楕円偏光を提示する。したがって、ＨＭＤのレンズの合焦能力を超える角度の光は、フラッド照明、ゴースト、グレア、散乱、および他の迷光効果などの望ましくない視覚効果をもたらす可能性がある。この画像化されない迷光により、ＶＲまたはＡＲヘッドセットのユーザは、望ましくない視覚的アーティファクトを体験する結果になる可能性がある。

【図面の簡単な説明】

【0004】

添付の図を参照して、発明を実施するための形態を説明する。図において、参照番号の左端の数字は、参照番号が最初に現れる図を識別する。異なる図における同じ参照番号は、同様または同一の項目を示す。

【0005】

【図1】ユーザ、および本明細書に記載の技法および構成が実装され得るウェアラブルデバイスを示す概略図である。

【0006】

【図2】ユーザの目に対して位置づけられた例示的なウェアラブルデバイスの一部の概略断面図である。

【0007】

【図3】いくつかの実施形態による、ディスプレイと、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を含む光学サブシステムと、を含むシステムの概略断面図である。

【0008】

【図4】いくつかの実施形態による、ディスプレイと、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を含む光学サブシステムと、を含むシステムの概略断面図である。

【0009】

【図5】いくつかの実施形態による、ディスプレイと、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を含む光学サブシステムと、を含むシステムの概略断面図である。

【0010】

【図6】いくつかの実施形態による、例示的な空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）の概略図である。

【0011】

【図7】いくつかの実施形態による、ディスプレイと、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を含む光学サブシステムと、を含むシステムの概略断面図である。

【0012】

【図8】いくつかの例示的な実施形態による、合焦された画像をディスプレイデバイスのユーザの目に提供するためのプロセスを例解する流れ図である。

【0013】

【図9】空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）の製造中に補正係数を適用して、成形レンズおよび／または偏光ビームスプリッタ内の既知のまたは判定された製造誤差を補償するためのプロセスを例解する流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本明細書に記載の様々な実施例では、技法およびアーキテクチャを使用して、ウェアラブルデバイスのユーザの目（片方または両方）に合焦された画像を生成することができる。ウェアラブルデバイスの例としては、ヘッドマウントディスプレイ（「ＨＭＤ」）デバイスまたはヘッドセットなど、ユーザの頭の上に、またはヘルメットの一部として着用されるディスプレイデバイスが挙げられ、ウェアラブルデバイスの慣性位置または配向を測定するための位置および／または動きセンサが含まれ得る。ディスプレイデバイスは、片方の目、各目、または両方の目の前にディスプレイを備え得る。ディスプレイデバイスとしては、ほんの数例を挙げると、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、リキッドクリスタルオンシリコン（ＬＣＯＳ）、または陰極線管（ＣＲＴ）が挙げられ得る。ウェアラブルデバイスは、仮想画像と称されるコンピュータ生成画像を表示し得る。例えば、ウェアラブルデバイスのプロセッサは、以下に説明するように、視聴者（ウェアラブルデバイスの着用者）がシーンを現実（または拡張現実）として知覚するように、合成（仮想）シーンをレンダリングし、表示し得る。

【0015】

いくつかの実施例では、ＬＣＤディスプレイデバイスは、いくつかの構成要素を備える。構成要素のうちの２つは、粒状またはピクセル化された様式で光を遮って画像を作成するディスプレイマトリックス、および光源またはバックライトである。光源は通常、ディスプレイマトリックスの後ろに位置づけられ、画像を照射する。カラーディスプレイの場合、バックライトは通常、例えば、白色光などの広いスペクトル光を放出する。

【0016】

ニアアイディスプレイ技術は、上記で紹介したものなどのウェアラブルデバイスの形態であり得る仮想現実（「ＶＲ」）または拡張現実（「ＡＲ」）システムの一部として、ユーザに情報および画像を提示するために使用され得る。ＶＲまたはＡＲのＨＭＤは、１つ以上のレンズを使用して、１つ以上の情報ディスプレイ（例えば、ピクセル化されたＬＣＤディスプレイデバイス）上に表示された画像に関連づけられた光をユーザの目に指向し得る。とりわけ、レンズは、情報ディスプレイが、実際よりも遠くにあるようにユーザに見えるようにするために、情報ディスプレイからの光を曲げるために使用される。これにより、仮想環境でより大きい被写界深度がユーザに提供され、ユーザが、表示された画像により容易に焦点を合わせることを可能にする。レンズはまた、ユーザに対する情報ディスプレイの視野を広げるために、ＶＲまたはＡＲヘッドセット内で使用することができる。より広い視野は、ＶＲまたはＡＲシステムの没入効果を高めることができる。レンズはさらに、ユーザによって受容される光が、ユーザの左目および右目用に別々に調整されるように、単一のディスプレイからの光を成形するために、ＶＲまたはＡＲヘッドセット内で使用され得る。各目のために別々に調整された画像の使用は、ユーザに、例えば、立体画像または三次元画像を知覚させることができる。レンズはさらに、目の近くの環境で、ユーザの目が情報ディスプレイに比較的近いという制約で設計される。

【0017】

様々な実施例において、ウェアラブルデバイスの光学システムは、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を組み込んでいる。とりわけ、情報ディスプレイも含むシステムは、情報ディスプレイに比較的近いユーザの目の上に画像を合焦させることを伴うニアツーアイ（ｎｅａｒ－ｔｏ－ｅｙｅ）アプリケーションを可能にする。ＳＶＲは、（情報ディスプレイによって生成された画像の）光の位相を、ＳＶＲの異なる部分ごとに異なる量だけ変更するために使用される。したがって、ＳＶＲは、様々な入射角に対して適切なレベルの位相差を提供し、これにより、従来の光学システム設計に存在するフラッド照明、ゴースト、グレア、散乱、および他の迷光効果などの望ましくない視覚効果が軽減される。ＳＶＲによるそのような位相変更は、以下に説明するように、光学システム内の様々な光学素子と協調して機能する。

【0018】

また、本明細書では、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）が説明されており、これは、本明細書に記載のシステムの構成要素内で生じ得る製造上の誤差を補正するために、補正係数を用いて製造され得る。本明細書に記載のＳＶＲの製作中に補正され得る１つの例示的な製造誤差は、製造中にレンズを成形することの副産物であり得る成形レンズにおける応力複屈折である。本明細書に記載のＳＶＲの製作中に補正され得る別の例示的な製造誤差は、偏光ビームスプリッタ（本明細書では「反射偏光子」または「反射フィルム」と称されることもある）にわたる偏光変動である。例示的なプロセスでは、成形レンズまたは偏光ビームスプリッタのうちの少なくとも１つにおける製造誤差の程度が判定され得る。製造誤差の程度に少なくとも部分的に基づいて、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）の補正係数が判定され得る。次いで、ＳＶＲは、製造誤差を補償する（または補正する）ために、ＳＶＲの製作中に補正係数を適用することによって形成され得る。また、本明細書に記載されるように、成形レンズまたは偏光ビームスプリッタのうちの少なくとも１つにおける製造誤差を補償するために、補正係数を使用して製造されたＳＶＲを含むシステムも、本明細書に記載されている。この補正係数がＳＶＲの製作中に適用されると、光学システムの全体的な性能が改善され得る。例えば、ＳＶＲを含む光学サブシステムは、光学サブシステムの他の構成要素部品の製造欠陥によって引き起こされ得る望ましくない視覚効果をさらに軽減し得る。

【0019】

当業者は、以下の説明が例解的であるにすぎず、決して限定するものではないことを認識するであろう。本開示の利益を享受する当業者には、他の実施形態もおのずから容易に示唆されるであろう。ここで、添付の図面に例解されるような特定の実装形態を詳細に参照する。図面および以下の説明全体にわたって、同じまたは類似の部品を参照するために同じ参照番号が使用される。

【0020】

図１は、いくつかの実施形態による、ユーザ１０２およびウェアラブルデバイス１０４を示す概略図である。ウェアラブルデバイス１０４に関連づけられたコンピューティングデバイスは、個々の仮想コンテンツアイテムに関連づけられたレンダリングデータをウェアラブルデバイス１０４に提供し、個々の仮想コンテンツアイテムを、ウェアラブルデバイス１０４に関連づけられたディスプレイ上に提示させ得る。レンダリングデータは、デバイスのディスプレイを介して、仮想コンテンツアイテムのグラフィック表現をレンダリングするための命令を含み得る。例えば、レンダリングデータは、仮想コンテンツアイテムに関連づけられた幾何形状、視点、テクスチャ、照明、陰影、等を説明する命令を含み得る。例解的な実施例では、仮想コンテンツアイテムは、ユーザ１０２が、ウェアラブルデバイス１０４を使用してプレイすることができるゲームの一部として、ウェアラブルデバイス１０４のディスプレイ上に提示され得る。

【0021】

いくつかの実施例では、コンピューティングデバイスは、インターネットなどのネットワーク内にウェアラブルデバイス１０４から遠く離れて位置し得る。他の実施形態では、コンピューティングデバイスは、ウェアラブルデバイス１０４と併置され得る（例えば、ウェアラブルデバイス１０４内に埋め込まれる）。さらに、ウェアラブルデバイス１０４は、グローバルまたはローカルの有線または無線接続（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、等）によってなど、任意の様態でネットワークに通信可能に結合され得る。ネットワークは、コンピューティングデバイスと、ユーザ１０２などの１人以上のユーザに関連づけられたウェアラブルデバイス１０４との間の通信を容易にし得る。

【0022】

図２は、ユーザの目２０６に対して位置づけられたウェアラブルデバイス２０４の一部２０２の概略断面図である。例えば、ウェアラブルデバイス２０４は、ウェアラブルデバイス１０４と同じまたは類似であり得る。特定の実施形態では、ウェアラブルデバイス２０４は、ユーザの左目および右目の両方によって見られる画像を表示するように構成され得る。これは、別々の左および右のＬＣＤディスプレイを使用して達成することができ、または単一のＬＣＤディスプレイを使用して達成することができる。同様に、ウェアラブルデバイス２０４（例えば、ＶＲまたはＡＲヘッドセットの形態の）は、単一のレンズアセンブリを備え得るか、または個々の左および右のレンズアセンブリを使用し得る。

【0023】

例示的な光線２０８および２１０は、ウェアラブルデバイス２０４から目２０６の角膜２１２までの可能な光の経路を例解している。角膜２１２は、実質的に球形を有するものとして扱われ得る。ウェアラブルデバイス２０４は、例えば、約２０ミリメートルのアイレリーフを提供するように、光線２０８および２１０の経路が比較的短くなるようにニアツーアイディスプレイを含み得る。この場合、ウェアラブルデバイス２０４の光学系は、ウェアラブルデバイスに比較的近い表面（例えば、角膜２１２）上に光を合焦させるように構成される。そのような構成は、ユーザの目２０６からの物理的クリアランスを可能にしながら、パンケーキ光学システムがウェアラブルデバイス２０４内に収まることを可能にする、比較的薄いプロファイルを有するパンケーキ光学システムを伴い得る。

【0024】

図３は、いくつかの実施形態による、ディスプレイと、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を含む光学サブシステムと、を含むシステム３００の概略断面図である。システム３００は、例えば、ウェアラブルデバイス１０４／２０４などのヘッドマウント可能デバイス内に組み込まれ得る。しかしながら、システム３００は、カメラ、双眼鏡、事務機器、科学機器などを含むがこれらに限定されない他のタイプのデバイス内に組み込まれ得ることが理解されるべきである。システム３００は、情報ディスプレイ３０２と呼ばれることもあるピクセル化されたディスプレイデバイス３０２と、バックライトアセンブリ３０４と、光学サブシステム３０６と、を含み得る。ユーザの目３０８の概略図もまた、例解されている。そのような要素は、光軸３１０に沿って整合されている。

【0025】

光を放出するバックライトアセンブリ３０４は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）、１つ以上のＯＬＥＤ、１つ以上の冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）、１つ以上のレーザ、１つ以上の量子ドット、またはこれらの例示的な光源の任意の組み合わせなどの光源を含み得る。バックライトアセンブリ３０４内の光源は、情報ディスプレイ３０２が、可視スペクトルにわたってカラー画像を生成することができるように、広域スペクトル（例えば、白色光）にわたって光を放出し得る。バックライトアセンブリ３０４は、例えば、約１６０～１８０度の範囲にわたり、その前面全体にわたって均一に光を放出し得る。

【0026】

情報ディスプレイ３０２は、バックライトアセンブリ３０４と連携して、最大約１８０度の範囲の角度にわたって光（バックライトアセンブリ３０４の面とほぼ平行な光）を放出し得る。この範囲の放出角度は、バックライトアセンブリ３０４の視野、またはバックライトアセンブリ３０４の光錐と称されることもある。いくつかの実施形態では、情報ディスプレイ３０２は、１つ以上の偏光層、液晶層、および薄膜トランジスタ層を含むＬＣＤマトリックスであり得る。ＬＣＤマトリックスは、バックライトの部分をピクセル化された様式で覆い隠すことによって画像を作成する。光３１２がバックライトアセンブリ３０４から放出され、情報ディスプレイ３０２（例えば、ＬＣＤマトリックス）を通過するときに、画像が表示される。明確にするために、図３は、バックライトアセンブリ３０４と、情報ディスプレイ３０２との間の分離を示している。しかしながら、これら２つの構成要素は、それらの間に、あったとしてもごくわずかのスペースを有して、一緒に挟みこまれ得る。

【0027】

光学サブシステム３０６は、情報ディスプレイ３０２からの光をユーザの目３０８に向けて方向づけるためのレンズアセンブリを備え得る。光学サブシステム３０６は、例えば、パンケーキ構成を有し得る。この場合、光学サブシステム３０６は、以下に説明するように、光の偏光に少なくとも部分的に基づく軸上光学折り曲げを使用して、情報ディスプレイ３０２からの光をユーザの目３０８に向けて方向づけるように構成された光学素子のアセンブリを備え得る。いくつかの実施形態では、光学サブシステム３０６のレンズアセンブリは、レンズ以外の様々な光学素子を含む。例えば、光学サブシステム３０６は、少なくとも１つの偏光ビームスプリッタ３３８と、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）３１６と、を含み得る。偏光ビームスプリッタ３３８は、ＳＶＲ３１６と、光学サブシステム３０６の出射面（または側）３１４との間に位置され得る。ＳＶＲ３１６は、ＳＶＲ３１６を通過する光の位相を、ＳＶＲ３１６の異なる部分ごとに異なる量だけ変更するように構成される。例えば、ディスプレイの周辺からユーザの目に向けて放出された光は、比較的大きな入射角で光学サブシステム３０６に入射し得る。ＳＶＲ３１６は、ＳＶＲ３１６全体にわたって位相変更の程度を変化させるように構成された場合、望ましくない視覚効果を軽減する（例えば、望ましくない迷光がユーザの目３０８に到達するのを排除する）ために、あらゆる角度からの光に対して適切なレベルの位相差を提供し得る。

【0028】

偏光ビームスプリッタ３３８は、直線偏光された光のみを通過させ、それによって、直線偏光されていないすべての他の光を反射するビームスプリッタを表し得る。偏光ビームスプリッタ３３８は、直線偏光子反射器、または反射直線偏光子と見なされ得る。すなわち、偏光ビームスプリッタ３３８は、直線偏光子およびビームスプリッタの機能を単一の素子に組み合わせ得る。

【0029】

いくつかの実施形態では、偏光ビームスプリッタ３３８は、部分反射ミラー（例えば、５０／５０ミラー）で置き換えられ得る。すなわち、いくつかの実施形態によれば、光学サブシステム３０６は、ＳＶＲ３１６と、光学サブシステム３０６の出射面（または側）３１４との間に位置する少なくとも１つの部分反射ミラーを含み得る（例えば、部分反射ミラーは、図３の参照番号３３８の位置にあり得る）。

【0030】

図３は、情報ディスプレイ３０２によって生成された画像の光の例示的な光経路３１８を例解する。簡潔にするために、光学サブシステム３０６は、少なくとも１つのレンズ形状の素子を含むものとして概略的に例解されている。しかしながら、光学サブシステム３０６は、レンズである必要のないいくつかのタイプの光学素子のいずれかを含み得る。ここで、光学サブシステム３０６の特定の実施例について説明する。

【0031】

光学サブシステム３０６は、前面３２２と、裏面３２４と、を有する第１の四分の一波長板３２６を含み得る。前面３２２は、光が光学サブシステム３０６に入射する、光学サブシステム３０６（例えば、レンズアセンブリ）の入口側と見なされ得る。第１の四分の一波長板３２６の前面３２２は、情報ディスプレイ３０２上に配設され得る。本明細書で使用される「上に配設される」は、「接触している」か、または別の層上に配設された層との間にスペースが存在し得るように「隣接している」ことを意味し得る。したがって、第１の四分の一波長板３２６は、情報ディスプレイ３０２と接触し得るか、または情報ディスプレイ３０２から距離を置いて離間し得るが、情報ディスプレイとレンズ３３０との間に介在している。また、「上に配設される」は、上に直接配設されるか、または（例えば、１つ以上の中間層を伴って）上に間接的に配設されることを意味し得ることも理解されるべきである。レンズ３３０は、第１の四分の一波長板３２６と、ＳＶＲ３１６との間に介在し得る。ＳＶＲ３１６は、偏光ビームスプリッタ３３８上に配設され得る（または、代替的に、ＳＶＲ３１６は、図３の参照番号３３８の位置にある部分反射ミラー上に配設され得る）。

【0032】

一例では、ＳＶＲ３１６は、第２の四分の一波長板の一部であり得る。この様態において、（レンズ３３０と、偏光ビームスプリッタ３３８（または部分反射ミラー）との間に介在する）第２の四分の一波長板は、ＳＶＲ３１６を通過する光の位相を、ＳＶＲ３１６の異なる部分ごとに異なる量だけ変更する材料、特徴、または別の適切な機構を含むことができる。ＳＶＲ３１６は、レンズ３３０と、偏光ビームスプリッタ３３８（または部分反射ミラー）との間に介在するものとして図３に示され、説明されているが、代替的に、ＳＶＲ３１６は、そうしないで、第１の四分の一波長板３２６の一部になり得ることが理解されるべきである。この代替的な実施形態では、図３に示されるＳＶＲ３１６は、標準的な四分の一波長板（すなわち、ＳＶＲを有さない四分の一波長板）で置き換えることができる。すなわち、光学サブシステム３０６は、２つの四分の一波長板（１つは３２６の位置に、今１つは３１６の位置に）を含み得、ＳＶＲは、２つの四分の一波長板のいずれかの一部であり得る。いくつかの実施形態では、光学サブシステム３０６が、２つの四分の一波長板（１つは３２６の位置に、今１つは３１６の位置に）を含む場合、ＳＶＲは、両方の四分の一波長板の一部であることができる。

【0033】

光学サブシステム３０６の動作原理を例解すると、光経路３１８は、第１の四分の一波長板３２６の前面３２２で偏光された（例えば、１つの配向ｐに直線偏光された）第１の四分の一波長板３２６に入射する。第１の四分の一波長板３２６の裏面３２４を出射する光は、円偏光され得る。この光は、レンズ３３０を通過する。次に、レンズ３３０から出てくる光は、ＳＶＲ３１６を通過し、偏光ビームスプリッタ３３８から反射される（または、代替的に、ＳＶＲ３１６を通過する光は、図３の参照番号３３８の位置にある部分反射ミラーから反射される）。この反射光は、ＳＶＲ３１６を逆方向に通過し、円偏光されて４５度に配向されたまま、光にその利き手を変えさせる。ＳＶＲ３１６を逆方向に通過した光は、再びレンズ３３０によって反射され、光を、ＳＶＲ３１６を順方向に（すなわち、ユーザの目３０８に向かって）３回目の通過をさせる。この反射光は、偏光ビームスプリッタ３３８を通過して（または、代替的に、光は、図３の参照番号３３８の位置にある部分反射ミラーを通過して）、光学サブシステム３０６の出射側（または面）３１４から出てくる。

【0034】

ＳＶＲ３１６は、ＳＶＲ３１６を通過する光の位相を、入ってくる光がＳＶＲ３１６に入射するＳＶＲ３１６上の位置の関数として適切なレベルの位相差で変更する。この様態において、ＳＶＲ３１６から出てくる光は、水平偏光されている。偏光ビームスプリッタ３３８が、水平偏光された光がユーザの目３０８に向かって通過することを可能にし、さもなければ垂直偏光された光を遮断するので、ＳＶＲ３１６は、後期段階の位相変更を行って、光が、偏光ビームスプリッタ３３８を通過することを可能にする。図３の実施例では、例示的な光経路３１８が軸外れであるため、ＳＶＲ３１６に入射する光経路３１８は楕円偏光され、光経路３１８がＳＶＲ３１６に入射するＳＶＲ３１６上の位置は、光の位相を適切な量だけ変更して、入ってくる楕円偏光された光を水平偏光された光として出現させる材料（例えば、複屈折材料）および／または特徴を含む。これは、ゼロに等しい入射角で光学サブシステム３０６に入射する軸上光経路（図示せず）と対比することができる。位相が変更される量は、ＳＶＲ３１６のエリア全体で異なり、ＳＶＲ３１６の中心では位相変更がほとんどないか全くないので、このような軸上光経路は、ＳＶＲ３１６によってその偏光状態が変えられることはない。しかしながら、さらに軸外れである入射光については、ＳＶＲ３１６は、その軸外れで入ってくる光の位相を、入射角、したがってＳＶＲ３１６上の位置の関数として適切な量に変更するように構成される。偏光ビームスプリッタ３３８は、水平偏光された光がユーザの目３０８に向かって通過することを可能にし、さもなければ、水平偏光されていないすべての他の光を反射することを、実施例は説明しているが、偏光ビームスプリッタ３３８は、垂直偏光された光がユーザの目３０８に向かって通過することを可能にし、さもなければ、垂直偏光されていないすべての他の光を反射し得ることが理解されるべきである。

【0035】

図４は、いくつかの実施形態による、ディスプレイと、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）を含む光学サブシステムと、を含むシステム４００の概略断面図である。システム４００は、例えば、ウェアラブルデバイス１０４／２０４などのヘッドマウント可能デバイス内に組み込まれ得る。しかしながら、システム４００は、カメラ、双眼鏡、事務機器、科学機器などを含むがこれらに限定されない他のタイプのデバイス内に組み込まれ得ることが理解されるべきである。システム４００は、情報ディスプレイ４０２と呼ばれることもあるピクセル化されたディスプレイデバイス４０２と、バックライトアセンブリ４０４と、光学サブシステム４０６と、を含み得る。ユーザの目４０８の概略図もまた、例解されている。そのような要素は、光軸４１０に沿って整合されている。

【0036】

光を放出するバックライトアセンブリ４０４は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）、１つ以上のＯＬＥＤ、１つ以上の冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）、１つ以上のレーザ、１つ以上の量子ドット、またはこれらの例示的な光源の任意の組み合わせなどの光源を含み得る。バックライトアセンブリ４０４内の光源は、情報ディスプレイ４０２が、可視スペクトルにわたってカラー画像を生成することができるように、広域スペクトル（例えば、白色光）にわたって光を放出し得る。バックライトアセンブリ４０４は、例えば、約１６０～１８０度の範囲にわたり、その前面全体にわたって均一に光を放出し得る。

【0037】

情報ディスプレイ４０２は、バックライトアセンブリ４０４と連携して、最大約１８０度の範囲の角度にわたって光（バックライトアセンブリ４０４の面とほぼ平行な光）を放出し得る。この範囲の放出角度は、バックライトアセンブリ４０４の視野、またはバックライトアセンブリ４０４の光錐と称されることもある。いくつかの実施形態では、情報ディスプレイ４０２は、１つ以上の偏光層、液晶層、および薄膜トランジスタ層を含むＬＣＤマトリックスであり得る。ＬＣＤマトリックスは、バックライトの部分をピクセル化された様式で覆い隠すことによって画像を作成する。光４１２がバックライトアセンブリ４０４から放出され、情報ディスプレイ４０２（例えば、ＬＣＤマトリックス）を通過するときに、画像が表示される。明確にするために、図４は、バックライトアセンブリ４０４と、情報ディスプレイ４０２との間の分離を示している。しかしながら、これら２つの構成要素は、それらの間に、あったとしてもごくわずかのスペースを有して、一緒に挟みこまれ得る。

【0038】

光学サブシステム４０６は、情報ディスプレイ４０２からの光をユーザの目４０８に向けて方向づけるためのレンズアセンブリを備え得る。光学サブシステム４０６は、例えば、パンケーキ構成を有し得る。この場合、光学サブシステム４０６は、以下に説明するように、光の偏光に少なくとも部分的に基づく軸上光学折り曲げを使用して、情報ディスプレイ４０２からの光をユーザの目４０８に向けて方向づけるように構成された光学素子のアセンブリを備え得る。いくつかの実施形態では、光学サブシステム４０６のレンズアセンブリは、レンズ以外の様々な光学素子を含む。例えば、光学サブシステム４０６は、少なくとも１つの直線偏光子４３８と、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）４１６と、を含み得る。直線偏光子４３８は、ＳＶＲ４１６と、光学サブシステム４０６の出射面４１４との間に位置し得る。ＳＶＲ４１６は、ＳＶＲ４１６を通過する光の位相を、ＳＶＲ４１６の異なる部分ごとに異なる量だけ変更するように構成される。例えば、ディスプレイの周辺からユーザの目に向けて放出された光は、比較的大きな入射角で光学サブシステム４０６に入射し得る。ＳＶＲ４１６は、ＳＶＲ４１６全体にわたって位相変更の程度を変化させるように構成された場合、望ましくない視覚効果を軽減する（例えば、望ましくない迷光がユーザの目４０８に到達するのを排除する）ために、あらゆる角度からの光に対して適切なレベルの位相差を提供し得る。

【0039】

図４は、情報ディスプレイ４０２によって生成された画像の光の例示的な光経路４１８を例解する。簡潔にするために、光学サブシステム４０６は、少なくとも１つのレンズ形状の素子を含むものとして概略的に例解されている。しかしながら、光学サブシステム４０６は、レンズである必要のないいくつかのタイプの光学素子のいずれかを含み得る。ここで、光学サブシステム４０６の特定の実施例について説明する。

【0040】

光学サブシステム４０６は、反射および屈折素子４３０（「素子４３０」と称されることもある）を含み得る。反射および屈折素子４３０は、入ってくる光の約５０パーセントが素子４３０を通過することを可能にする一方、入ってくる光の約５０パーセントが素子４３０によって反射されて離れる、５０／５０ミラーを含み得る。光学サブシステム４０６は、前面４２２と、裏面４２４と、を有する第１の四分の一波長板４２６をさらに含み得る。第１の四分の一波長板４２６は、第１の四分の一波長板４２６の裏面４２４に隣接する前面と、裏面４２８と、を有するビームスプリッタ４３６上に配設され得る。ビームスプリッタ４３６は、ＳＶＲ４１６上に配設され得る。ＳＶＲ４１６は、直線偏光子４３８上に配設され得る。「上に配設される」は、上に直接配設されるか、または（例えば、１つ以上の中間層を伴って）上に間接的に配設されることを意味し得ることが理解されるべきである。加えて、「上に配設される」は、「接触している」か、または別の層上に配設された層との間にスペースが存在し得るように「隣接している」ことを意味し得ることが理解されるべきである。

【0041】

一例では、ＳＶＲ４１６は、第２の四分の一波長板の一部であり得る。この様態において、（偏光ビームスプリッタ４３６と、直線偏光子４３８との間に介在する）第２の四分の一波長板は、ＳＶＲ４１６を通過する光の位相を、ＳＶＲ４１６の異なる部分ごとに異なる量だけ変更する材料、特徴、または別の適切な機構を含むことができる。ＳＶＲ４１６は、ビームスプリッタ４３６と、直線偏光子４３８との間に介在するものとして図４に示され、説明されているが、代替的に、ＳＶＲ４１６は、そうしないで、第１の四分の一波長板４２６の一部であり得ることが理解されるべきである。この代替的な実施形態では、図４に示されるＳＶＲ４１６は、標準的な四分の一波長板と置き換えることができる。すなわち、光学サブシステム４０６は、２つの四分の一波長板（１つは４２６の位置に、今１つは４１６の位置に）を含み得、ＳＶＲは、２つの四分の一波長板のいずれかの一部であり得る。いくつかの実施形態では、光学サブシステム４０６が、２つの四分の一波長板（１つは４２６の位置に、今１つは４１６の位置に）を含む場合、ＳＶＲは、両方の四分の一波長板の一部であることができる。

【0042】

光学サブシステム４０６の動作原理を例解すると、光経路４１８は、光学サブシステム４０６の入口側（または面）で（例えば、素子４３０の入口側で）偏光された（例えば、１つの配向ｐに直線偏光された）光学サブシステム４０６に入射する。光の一部は、反射および屈折素子４３０を通過する一方、光の残りは、素子４３０によって反射されて離れる。素子４３０の出射側から出てくる光経路４１８は、素子４３０を通過する光の部分を表す。次に、素子４３０から出てくる光は、第１の四分の一波長板４２６を通過して円偏光される。この円偏光された光は、ビームスプリッタ４３６から反射し、第１の四分の一波長板４２６を逆方向に通過し、円偏光されて４５度に配向されたまま、光にその利き手を変えさせる。いくつかの実施形態では、ビームスプリッタ４３６は、別の５０／５０ミラーを含む。第１の四分の一波長板４２６を逆方向に通過した光は、再び反射され、光を、第１の四分の一波長板４２６を順方向に（すなわち、ユーザの目４０８に向かって）３回目の通過をさせる。この反射光は、ビームスプリッタ４３６を通過し、次に、ＳＶＲ４１６（例えば、ＳＶＲ４１６を含む第２の四分の一波長板）を通過し、その後、直線偏光子４３８を通過して、光学サブシステム４０６の出射側（または面）４１４から出てくる。

【0043】

ＳＶＲ４１６は、ＳＶＲ４１６を通過する光の位相を、入ってくる光がＳＶＲ４１６に入射するＳＶＲ４１６上の位置の関数として適切なレベルの位相差で変更する。この様態において、ＳＶＲ４１６から出てくる光は、水平偏光されている。直線偏光子４３８は、水平偏光された光がユーザの目４０８に向かって通過することを可能にし、さもなければ垂直偏光された光を遮断するので、ＳＶＲ４１６は、後期段階の位相変更を行って、光が、直線偏光子４３８を通過することを可能にする。図４の実施例では、例示的な光経路４１８が軸外れであるため、ＳＶＲ４１６に入射する光経路４１８は楕円偏光され、光経路４１８がＳＶＲ４１６に入射するＳＶＲ４１６上の位置は、光の位相を適切な量だけ変更して、入ってくる楕円偏光された光を水平偏光された光として出現させる材料（例えば、複屈折材料）および／または特徴を含む。これは、ゼロに等しい入射角で光学サブシステム４０６に入射する軸上光経路（図示せず）と対比することができる。位相が変更される量は、ＳＶＲ４１６のエリア全体で異なり、ＳＶＲ４１６の中心では位相変更がほとんどないか全くないので、このような軸上光経路は、ＳＶＲ４１６によってその偏光状態が変えられることはない。しかしながら、さらに軸外れである入射光については、ＳＶＲ４１６は、その軸外れで入ってくる光の位相を、入射角、したがってＳＶＲ４１６上の位置の関数として適切な量に変更するように構成される。

【0044】

図５は、いくつかの実施形態による、ディスプレイと、光学サブシステムと、を含むシステム５００の概略断面図である。システム５００は、例えば、ウェアラブルデバイス１０４／２０４などのヘッドマウント可能デバイス内に組み込まれ得る。しかしながら、システム５００は、カメラ、双眼鏡、事務機器、科学機器などを含むがこれらに限定されない他のタイプのデバイス内に組み込まれ得ることが理解されるべきである。システム５００は、情報ディスプレイ５０２と呼ばれることもあるピクセル化されたディスプレイデバイス５０２と、バックライトアセンブリ５０４と、光学サブシステム５０６と、を含み得る。ユーザの目５０８の概略図もまた、例解されている。そのような要素は、光軸５１０に沿って整合されている。

【0045】

光を放出するバックライトアセンブリ５０４は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）、１つ以上のＯＬＥＤ、１つ以上の冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）、１つ以上のレーザ、１つ以上の量子ドット、またはこれらの例示的な光源の任意の組み合わせなどの光源を含み得る。バックライトアセンブリ５０４内の光源は、情報ディスプレイ５０２が、可視スペクトルにわたってカラー画像を生成することができるように、広域スペクトル（例えば、白色光）にわたって光を放出し得る。バックライトアセンブリ５０４は、例えば、約１６０～１８０度の範囲にわたり、その前面全体にわたって均一に光を放出し得る。

【0046】

情報ディスプレイ５０２は、バックライトアセンブリ５０４と連携して、最大約１８０度の範囲の角度にわたって光（バックライトアセンブリ５０４の面とほぼ平行な光）を放出し得る。この範囲の放出角度は、バックライトアセンブリ５０４の視野、またはバックライトアセンブリ５０４の光錐と称されることもある。いくつかの実施形態では、情報ディスプレイ５０２は、１つ以上の偏光層、液晶層、および薄膜トランジスタ層を含むＬＣＤマトリックスであり得る。ＬＣＤマトリックスは、バックライトの部分をピクセル化された様式で覆い隠すことによって画像を作成する。光５１２がバックライトアセンブリ５０４から放出され、情報ディスプレイ５０２（例えば、ＬＣＤマトリックス）を通過するときに、画像が表示される。明確にするために、図５は、バックライトアセンブリ５０４と、情報ディスプレイ５０２との間の分離を示している。しかしながら、これら２つの構成要素は、それらの間に、あったとしてもごくわずかのスペースを有して、一緒に挟みこまれ得る。

【0047】

光学サブシステム５０６は、情報ディスプレイ５０２からの光をユーザの目５０８に向けて方向づけるためのレンズアセンブリを備え得る。光学サブシステム５０６は、例えば、パンケーキ構成を有し得る。この場合、光学サブシステム５０６は、以下に説明するように、光の偏光に少なくとも部分的に基づく軸上光学折り曲げを使用して、情報ディスプレイ５０２からの光をユーザの目５０８に向けて方向づけるように構成された光学素子のアセンブリを備え得る。いくつかの実施形態では、光学サブシステム５０６のレンズアセンブリは、レンズ以外の様々な光学素子を含む。例えば、光学サブシステム５０６は、少なくとも１つの直線偏光子５３８と、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）５１６と、を含み得る。直線偏光子５３８は、ＳＶＲ５１６と、光学サブシステム５０６の出射面５１４との間に位置し得る。ＳＶＲ５１６は、ＳＶＲ５１６を通過する光の位相を、ＳＶＲ５１６の異なる部分ごとに異なる量だけ変更するように構成される。例えば、バックライト／ディスプレイが様々な角度で光を放出する場合、ディスプレイの周辺からユーザの目に向けて放出された光は、比較的大きな入射角で光学サブシステム５０６に入射し得る。ＳＶＲ５１６は、ＳＶＲ５１６全体にわたって位相変更の程度を変化させるように構成された場合、望ましくない視覚効果を軽減する（例えば、望ましくない迷光がユーザの目５０８に到達するのを排除する）ために、あらゆる角度からの光に対して適切なレベルの位相差を提供し得る。

【0048】

図５は、情報ディスプレイ５０２によって生成された画像の光の例示的な光経路５１８を例解する。簡潔にするために、光学サブシステム５０６は、少なくとも１つのレンズ形状の素子を含むブロックとして概略的に例解されている。しかしながら、光学サブシステム５０６は、レンズである必要のないいくつかのタイプの光学素子のいずれかを含み得る。ここで、光学サブシステム５０６の特定の実施例について説明する。

【0049】

光学サブシステム５０６は、前面５２２と、裏面５２４と、を有する直線偏光子５２０を含み得る。直線偏光子５２０は、直線偏光子５２０の裏面５２４に隣接する前面と、裏面５２８と、を有する四分の一波長板５２６上に配設され得る。四分の一波長板５２６は、レンズダブレット５３０上に配設され得る。実施例では、レンズダブレット５３０は、平面５３２と、凹面５３４と、を有する平凹シングレットを備え得る。凹面５３４の曲率は、光学サブシステム５０６の焦点距離を確立し得る。光学コーティング（例えば、金属薄膜または多層誘電体膜）を備え得る第１の反射偏光ビームスプリッタは、レンズダブレット５３０の凹面５３４に位置（例えば、上に配設）し得る。レンズダブレット５３０は、ＳＶＲ５１６上に配置され得る。ＳＶＲ５１６は、第２の反射偏光ビームスプリッタ５３６上に配設され得る。第２の反射偏光ビームスプリッタ５３６は、任意選択的な第２の直線偏光子５３８上に配設され得る。「上に配設される」は、上に直接配設されるか、または（例えば、１つ以上の中間層を伴って）上に間接的に配設されることを意味し得ることが理解されるべきである。加えて、「上に配設される」は、「接触している」か、または別の層上に配設された層との間にスペースが存在し得るように「隣接している」ことを意味し得ることが理解されるべきである。

【0050】

光学サブシステム５０６の動作原理を例解すると、光経路５１８は、光学サブシステム５０６の入口側（または面）に無偏光で光学サブシステム５０６に入射し、光経路５１８は、直線偏光子５２０によって、例えば、１つの配向ｐに偏光される。四分の一波長板５２６を通過した後、光は、右旋円偏光される。レンズダブレット５３０を通過し、続いてＳＶＲ５１６を通過した後、結果として生じるｓ偏光された光は、第２の反射偏光ビームスプリッタ５３６から反射し、ＳＶＲ５１６を逆方向に通過し、レンズダブレット５３０の凹面５３４で第１の反射偏光ビームスプリッタから再び反射し、ＳＶＲ５１６を３回目の通過をして、ｐ偏光された光として光学サブシステム５０６の出射側（または面）５１４から出てくる。いかなるｓ偏光された迷光も、任意選択的な第２の直線偏光子５３８によって除去され得、その結果、純粋なｐ偏光された光が、目５０８に到達する。

【0051】

図６は、いくつかの実施形態による、例示的な空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）６００の概略図である。ＳＶＲ６００は、例えば、図３／図４／図５に例解されたＳＶＲ３１６／４１６／５１６と同じか、または類似であり得る。

【0052】

いくつかの実施例では、ＳＶＲ６００は、基板６０２と整合層６０４と、液晶素子のＭ個のねじれ複屈折層６０６Ａ、６０６Ｂ、．．．６０６Ｍと、を備えたモノリシック構造であり得、ここで、Ｍは、２以上の整数である。そのような層は、重合性液晶を含み得る。図６の円筒は、光軸（およびネマチックダイレクタフィールド）に対応する。後続のねじれ複屈折層６０６は、先行するねじれ複屈折層６０６によって整合される。楕円６０８および６１０は、それぞれ、入射光６１２および出射光６１４の偏光を概略的に示す。

【0053】

ＳＶＲ６００は、広帯域偏光変換の効果的な制御などの多くの便益を提供する。ＳＶＲ６００は、前の層によって直接整合される後続の液晶層を含むので、ＳＶＲ６００の製作は比較的単純であり、自動的な層位置合わせを達成し、連続的に変化する光軸を有するモノリシックフィルムをもたらす。ＳＶＲ６００は、概して、パターン化されたアクロマティックリターダに最適であり、可視光から赤外線までの波長内で、広帯域および／または低変動の位相差を実現することができる。例えば、ＳＶＲ６００は、４５０～６５０ナノメートル（ｎｍ）および４００～８００ｎｍの帯域幅にわたって比較的高い収色性で動作し得る。

【0054】

図６に示される例示的なＳＶＲ６００は、本明細書に記載の技法およびシステムにおける実装に好適であるＳＶＲ４１６／５１６の一例のタイプにすぎないことを理解されたい。いくつかの実施形態では、例示的なＳＶＲ４１６／５１６は、ＳＶＲを通過する光の偏光状態を、ＳＶＲの異なる部分ごとに異なる量で変更するメカニズムとして作用する、ポリマーなどの複屈折材料の１つ以上の層を備えることができる。いくつかの実施形態では、例示的なＳＶＲ４１６／５１６は、ＳＶＲを通過する光の偏光状態を、ＳＶＲの異なる部分ごとに異なる量で変更するメカニズムとして作用する薄膜ダイクロイック材料（例えば、スタック）を備えることができる。いくつかの実施形態では、例示的なＳＶＲ４１６／５１６は、ＳＶＲを通過する光の偏光状態を、ＳＶＲの異なる部分ごとに異なる量で変更するメカニズムとして作用するナノ特徴を有する基板を備えることができる。これらの例示的な構成のいずれにおいても、ＳＶＲ４１６／５１６は、ＳＶＲ４１６／５１６上の位置の関数として異なる程度／量で偏光を変更する（例えば、ＳＶＲ４１６／５１６の周辺に向かってより大きな量だけ偏光状態を変更する、およびＳＶＲ４１６／５１６の中心に向かってより少ない量だけ偏光状態を変更する）。

【0055】

図７は、いくつかの実施形態による、ディスプレイと、光学サブシステムと、を含む、システム７００の概略断面図である。システム７００は、例えば、ウェアラブルデバイス１０４／２０４などのヘッドマウント可能デバイスに組み込まれ得る。システム７００は、情報ディスプレイ７０２と、バックライトアセンブリ７０４と、光学サブシステム７０６と、を含み得る。ユーザの目７０８の概略図もまた、例解されている。そのような要素は、光軸７１０に沿って整合されている。

【0056】

システム７００は、図５に例解されたシステム５００と同様であり得、光学サブシステム７０６の入口側（もしくは面）７１４に配設されたフレネルレンズ７１２、または光学サブシステム７０６の出射側（もしくは面）７１８上のフレネルレンズ７１６が追加されている。例えば、フレネルレンズ７１２は、図４を参照して説明したような、第１の四分の一波長板４２６の前面４２２上に、または図５を参照して説明したような、直線偏光子５２０の前面５２２上に配設され得る。代替的に、（図３／図４／図５を参照して説明されるように）偏光ビームスプリッタ３３８、第２の反射偏光ビームスプリッタ５３６、または直線偏光子４３８／５３８が、フレネルレンズ７１６上に配設され得る。図７は、光学サブシステム７０６の一部としてフレネルレンズ７１６および７１８の両方を示しているが、光学サブシステム７０６は、フレネルレンズ７１６なしで、フレネルレンズ７１２を含み得るか、または光学サブシステム７０６は、レネルレンズ７１２なしで、フレネルレンズ７１６を含み得ることが理解されるべきである。光学サブシステム７０６へのフレネルレンズ（７１２または７１６）のそのような追加は、光学サブシステム７０６を出射する光の焦点距離を変更するために使用され得る。追加的または代替的に、他のタイプのレンズが、光学サブシステム７０６の側面７１４、および／または側面７１８に使用され得る。

【0057】

図８は、いくつかの例示的な実施形態による、合焦された画像をディスプレイデバイスのユーザの目に提供するためのプロセス８００を例解する流れ図である。例えば、そのようなディスプレイデバイスは、ウェアラブルデバイス１０４と同じか、または類似であるＨＭＤ内に含まれ得る。ブロック８０２において、ディスプレイデバイスは、例えば、ＬＣＤディスプレイなどのピクセル化されたディスプレイデバイスを使用して画像を生成し得る。そのような生成は、例えば、照明バックライトと連携し得る。ブロック８０４において、ディスプレイデバイスは、画像の光を、光学サブシステム５０６などのレンズアセンブリに向けて、画像の焦点距離を変更された焦点距離に変更し得る。例えば、レンズアセンブリは、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）３１６／４１６／５１６／６００を含み得、これは、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００を通過する光の位相を、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００の異なる部分ごとに異なる量だけ変更するように構成されている。ブロック８０６において、ディスプレイデバイスは、変更された焦点距離を有する画像をユーザの目に投影し得る。

【0058】

いくつかの実施形態では、本明細書に記載の空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）３１６／４１６／５１６／６００は、本明細書に記載のシステムの構成要素内で生じ得る製造誤差を補正するために、補正係数を用いて製造され得る。本明細書に記載のＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００の製作中に補正され得る１つの例示的な製造誤差は、製造中にレンズを成形することの副産物であり得る成形レンズ内の応力複屈折である。例解すると、等方性材料に応力がかかりまたは変形され（すなわち、延伸または曲げられ）、物理的等方性の損失を引き起こし、結果として材料の誘電率テンソルの等方性の損失を引き起こすときに、応力複屈折が生じる。したがって、レンズが成形されるとき、これは、成形レンズに応力複屈折をもたらす可能性がある。例えば、図３を参照すると、光学サブシステム３０６は、第１の四分の一波長板３２６とＳＶＲ３１６との間に介在するレンズ３３０を含み得る。このレンズ３３０は、レンズ３３０の材料が、最終部品の所望される特性（例えば、形状）を作り出すために応力が加えられるか、または変形される、成形技法を使用して製造された成形レンズであり得る。この製造プロセスの結果として、製造されたレンズ３３０は、本明細書で説明されるように、応力複屈折を提示し得る。成形レンズ３３０内のこの応力複屈折は、本明細書に記載のＳＶＲ３１６の製造中に補償することができ、これは、レンズ３３０から出てくる光の偏光を、応力複屈折が成形レンズ３３０内に存在しなかった場合に存在したであろう状態に効果的に戻すことができる。別の言い方をすれば、（レンズ３３０を製造することの結果として）応力複屈折を含む成形レンズ３３０は、所望されない仕方でそれを通過する光を偏光し得、これらの所望されない偏光の影響は、所望されない偏光の影響を補償する補正係数を用いてＳＶＲ３１６を製造することによって効果的に「元に戻す」ことができる。例えば、ＳＶＲ３１６の製造中（例えば、ＳＶＲ３１６の材料シートをレイアウトする製造プロセス中）、補正係数をＳＶＲ３１６に適用して、製造された、または製造されることになる成形レンズ３３０内の既知のまたは判定された量の応力複屈折を考慮に入れることができる。この補正係数は、これらに限定されないが、ＳＶＲ３１６を製作するために使用される複屈折材料のタイプの調整、ＳＶＲ３１６に含める複屈折層６０６の数Ｍ（図６を参照）の調整、ＳＶＲ３１６に含める特徴（例えば、ナノ特徴）に対する調整（例えば、特徴のタイプ、数、および／または密度を変更することによって）などを含み得る。いくつかの実施形態では、応力複屈折が局所的である場合、補正係数は、成形レンズ３３０内の局所的応力複屈折に対応するＳＶＲ３１６上の場所でＳＶＲ３１６に適用さ得る。いくつかの実施形態では、ＳＶＲ３１６は、成形レンズ３３０内の製造誤差を補正または補償するために、補正係数を有するフィルムとして適用され得る。したがって、製造されたＳＶＲ３１６は、成形レンズ３３０内の製造欠陥の程度および／または場所の関数として適切なレベルの位相差を提供することができる。

【0059】

本明細書に記載のＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００の製作中に補正され得る別の例示的な製造誤差は、偏光ビームスプリッタ（本明細書では「反射偏光子」または「反射フィルム」と称されることもある）にわたる偏光変動である。例解すると、ロールツーロールプロセスを使用して、偏光ビームスプリッタを製造し得る。そのような製造プロセスでは、偏光ビームスプリッタのための材料は、ロールアウトされ（例えば、シートに）、ロールアウトされるにつれて材料を延伸し得、次いで、フィルムの層がロールアウトされた材料に適用されて、最終部品を作製し得る。例として、再び図３を参照すると、光学サブシステム３０６は、ＳＶＲ３１６と光学サブシステム３０６の出射面（または側）３１４との間に位置する偏光ビームスプリッタ３３８を含み得る。この偏光ビームスプリッタ３３８は、本明細書に記載のように、偏光ビームスプリッタ３３８の材料が延伸または変形されて、最終部品を作成するロールツーロール技法を使用して製造され得る。この製造プロセスの結果として、製造された偏光ビームスプリッタ３３８は、製造誤差を有し得、これは、偏光ビームスプリッタ３３８にわたる偏光において所望されない変動を含み得る。偏光ビームスプリッタ３３８内のこれらの製造誤差はまた、本明細書に記載のＳＶＲ３１６を形成する間に補償することができる。例えば、ＳＶＲ３１６の製作中（例えば、ＳＶＲ３１６のための材料シートをレイアウトする製造プロセス）に、補正係数をＳＶＲ３１６に適用して、製造された、または製造されるべき偏光ビームスプリッタ３３８内の既知のまたは判定された量の偏光変動を考慮に入れることができる。この補正係数は、これらに限定されないが、ＳＶＲ３１６を製作するために使用される複屈折材料のタイプの調整、ＳＶＲ３１６に含める複屈折層６０６の数Ｍ（図６を参照）の調整、ＳＶＲ３１６に含める特徴（例えば、ナノ特徴）に対する調整（例えば、特徴のタイプ、数、および／または密度を変更することによって）などを含み得る。いくつかの実施形態では、偏光ビームスプリッタ３３８内の所望されない偏光が局所的である場合、補正係数は、偏光ビームスプリッタ３３８内の局所的な所望されない偏光に対応するＳＶＲ３１６上の場所でＳＶＲ３１６に適用され得る。いくつかの実施形態では、ＳＶＲ３１６は、偏光ビームスプリッタ３３８内の既知のまたは判定された製造誤差を補正または補償するために、補正係数を有するフィルムとして偏光ビームスプリッタ３３８に適用され得る。いくつかの実施形態では、（ＳＶＲ３１６を形成している間に適用される）この補正係数は、製造プロセス中に偏光ビームスプリッタ３３８に直接適用することができ、これは、偏光ビームスプリッタ３３８の全体的な性能、およびそれによる、本明細書に記載のように、これらの構成要素を含むシステムの全体的な性能に役立ち得る。

【0060】

成形レンズ３３０内の第１の製造誤差および偏光ビームスプリッタ３３８内の第２の製造誤差は、上記で別々に考察されているが、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００は、本明細書に記載のように、成形レンズ３３０および偏光ビームスプリッタ３３８の両方における製造誤差を補正または補償するために、補正係数を用いて製造され得ることを理解されたい。すなわち、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００の製作中にＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００に適用される補正係数は、成形レンズ３３０内の第１の製造誤差および偏光ビームスプリッタ３３８内の第２の製造誤差の両方に基づき得る。この様態において、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００は、両方の製造誤差を補償する仕方で製作することができる。

【0061】

図９は、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）３１６／４１６／５１６／６００の製造中に、補正係数を適用して、成形レンズおよび／または偏光ビームスプリッタ内の既知のまたは判定された製造誤差を補償するためのプロセス９００を例解する流れ図である。プロセス９００は、ウェアラブルデバイス１０４と同じまたは類似であるＨＭＤなどの、ＨＭＤ内に含まれることになるディスプレイシステムの光学サブシステムの製造プロセス中に実装され得る。

【0062】

ブロック９０２において、光学サブシステムの製造された構成要素における製造誤差の程度が判定され得る。例えば、サブブロック９０４では、成形レンズ内の応力複屈折の量が判定され得る。これは、成形レンズの材料を通過する光の偏光の変化を測定することによってなど、偏光測定技法を使用して測定され得る。いくつかの実施形態では、成形レンズの材料内の構成要素の屈折率の差は、応力複屈折の量を判定するために測定され得る。いくつかの実施形態では、応力複屈折が成形レンズ内で不均一である場合、応力複屈折が提示される成形レンズ上の場所が、サブブロック９０４で判定され得る。別の例として、サブブロック９０６で、偏光ビームスプリッタ内の偏光変動が判定され得る。これは、消光比、レーザ誘導損傷閾値（ＬＩＤＴ）、波長範囲、および／または偏光ビームスプリッタ全体にわたる厚さの観点から測定され得る。いくつかの実施形態では、所望されない／望まない偏光が偏光ビームスプリッタ内で局在化されている場合、所望されない偏光が提示されている偏光ビームスプリッタ上の場所は、サブブロック９０６で判定され得る。

【0063】

ブロック９０８において、補正係数が判定され得、これは、空間的に変化するリターダ（ＳＶＲ）３１６／４１６／５１６／６００の製造プロセス中（例えば、形成または製作中）に適用される。ブロック９０８で判定された補正係数は、ブロック９０２で判定された製造誤差を補償するように構成される。例えば、補正係数は、成形レンズの第１の製造誤差を補正するため、偏光ビームスプリッタの第２の製造誤差を補正するため、または成形レンズおよび偏光ビームスプリッタの両方の製造誤差を補正するために判定され得る。いくつかの実施形態では、補正係数は、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００を製作するために使用される複屈折材料のタイプの調整、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００に含める複屈折層６０６の数Ｍ（図６を参照）の調整、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００に含める特徴（例えば、ナノ特徴）に対する調整（例えば、特徴のタイプ、数、および／または密度を変更することによって）などに関する補正の係数である。いくつかの実施形態では、補正対象である製造欠陥が欠陥部に局所化されている場合、補正係数は、欠陥部の局所化された製造欠陥に対応するＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００上の場所で、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００に適用され得る。

【0064】

ブロック９１０において、ＳＶＲ３１６／４１６／５１６／６００は、ブロック９０８で判定された補正係数を適用することによって製造され得る（例えば、形成され得る）。上記の実施例に対して多くの変形および変更が行われ得、その要素は、他の許容可能な実施例の中にあるものとして理解されるべきである。そのようなすべての変更および変形は、本開示の範囲内で本明細書に含まれることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】