特表 2023-547986 回折アーチファクトを低減するための多層の偏光格子を有する光学素子

(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】2023-11-15

(54)【発明の名称】回折アーチファクトを低減するための多層の偏光格子を有する光学素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/32 20060101AFI20231108BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20231108BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20231108BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALN20231108BHJP

   G02F 1/1347 20060101ALN20231108BHJP

【ＦＩ】

G02B5/32

G02B27/02 Z

G02B5/18

G02F1/1335

G02F1/1347

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023516563

(86)(22)【出願日】2021-09-12

(85)【翻訳文提出日】2023-04-27

(86)【国際出願番号】 US2021049984

(87)【国際公開番号】W WO2022093410

(87)【国際公開日】2022-05-05

(31)【優先権主張番号】17/083,370

(32)【優先日】2020-10-29

(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】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】マケルダウニー、スコット チャールズ

(72)【発明者】

【氏名】アミルソライマニ、ババク

(72)【発明者】

【氏名】ワン、ジュンレン

(72)【発明者】

【氏名】ワン、メンフェイ

(72)【発明者】

【氏名】イ、ユン－ハン

(72)【発明者】

【氏名】ルー、ルー

【テーマコード（参考）】

2H189

2H199

2H249

2H291

【Ｆターム（参考）】

2H189AA33

2H189LA05

2H199CA13

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA27

2H199CA29

2H199CA30

2H199CA32

2H199CA43

2H199CA49

2H199CA50

2H199CA62

2H199CA66

2H199CA68

2H199CA75

2H199CA83

2H199CA86

2H199CA92

2H199CA96

2H249AA02

2H249AA06

2H249AA12

2H249AA43

2H249AA60

2H249AA62

2H249AA64

2H249AA65

2H249CA01

2H249CA05

2H249CA09

2H249CA15

2H249CA22

2H291FA48X

2H291FA71X

2H291FB05

2H291FD07

2H291GA08

2H291GA18

2H291LA03

2H291LA21

2H291MA02

2H291PA84

2H291PA85

(57)【要約】

光学素子は、傾斜ブラッグ格子面（４７５）と、水平線に沿った第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチで空間的に変化する、第１の光学異方性分子のダイレクタの配向とを有する第１の複屈折媒体格子層（４５５）を含む。光学素子はまた、傾斜ブラッグ格子面（４６５）と、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチで空間的に変化する、第２の光学異方性分子のダイレクタの配向とを有する第２の複屈折媒体層（４６０）を含む。第２の複屈折媒体層は、第１の複屈折媒体層と光学的に結合されているとともに、第１の複屈折媒体層により回折された光の色分散効果を低減させるように構成されている。第１の面内ピッチは第２の面内ピッチと実質的に同じであり、第２の垂直ピッチは第１の垂直ピッチより小さく、このことは、第２の格子のねじれ角が第１の格子のねじれ角よりも大きいことを意味する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子であって、
第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチで空間的に変化する、第１の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第１の複屈折媒体層と、
第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチで空間的に変化する、第２の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第２の複屈折媒体層であって、前記第１の複屈折媒体層と光学的に結合されているとともに、前記第１の複屈折媒体層による光の回折を低減させるように構成されている、前記第２の複屈折媒体層と、を備え、
前記第１の面内ピッチが前記第２の面内ピッチと実質的に同じであり、前記第２の垂直ピッチが前記第１の垂直ピッチよりも小さい、光学素子。

【請求項2】

前記第２の垂直ピッチと前記第１の垂直ピッチの比が０．２～０．８の範囲内にある、請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記第２の垂直ピッチと前記第１の垂直ピッチの比が約０．５である、請求項１または２に記載の光学素子。

【請求項4】

前記第２の複屈折媒体層の厚さと前記第１の複屈折媒体層の厚さとの比が、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％よりも小さい、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項5】

前記第１の複屈折媒体層または前記第２の複屈折媒体層の少なくとも一方が、面内方向にも面外方向にも空間的に変化する配向で構成された光軸を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項6】

前記第１の複屈折媒体層または前記第２の複屈折媒体層の少なくとも一方が、重合液晶（「ＬＣ」）、ポリマー安定化ＬＣ、フォトポリマー、または能動ＬＣのうちの少なくとも１つを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項7】

前記第１の複屈折媒体層または前記第２の複屈折媒体層の少なくとも一方が、ネマチックＬＣ、ツイストベンドＬＣ、キラルネマチックＬＣ、またはスメクチックＬＣのうちの少なくとも１つを含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項8】

第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチで空間的に変化する、第３の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第３の複屈折媒体層をさらに備え、
前記第３の面内ピッチが前記第１の面内ピッチと実質的に同じであり、前記第３の垂直ピッチが前記第１の垂直ピッチよりも小さく、
前記第３の垂直ピッチが前記第２の垂直ピッチと実質的に同じであるか、または異なる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項9】

第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチで空間的に変化する、第３の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第３の複屈折媒体層と、
第４の面内ピッチおよび第４の垂直ピッチで空間的に変化する、第４の複屈折媒体層中の第４の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する前記第４の複屈折媒体層とをさらに備え、
前記第４の面内ピッチが前記第３の面内ピッチと実質的に同じであり、前記第４の垂直ピッチが前記第３の垂直ピッチよりも小さい、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項10】

前記第３の面内ピッチが前記第１の面内ピッチと実質的に同じであるか、または異なり、前記第３の垂直ピッチが前記第１の垂直ピッチと実質的に同じであるか、または異なる、請求項９に記載の光学素子。

【請求項11】

前記第１の複屈折媒体層が、現実世界環境からの可視多色光を第１の光として回折させるように構成されており、
前記第２の複屈折媒体層が、前記第１の複屈折媒体層から出力された前記第１の光を第２の光として回折させるように構成されており、
前記第１の複屈折媒体層と前記第２の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率が、前記第１の複屈折媒体層の回折効率よりも小さい、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項12】

前記第１の複屈折媒体層および前記第２の複屈折媒体層に結合された光ガイドをさらに備え、
前記第２の複屈折媒体層が前記第１の複屈折媒体層と前記光ガイドの間に配置されているか、または前記第１の複屈折媒体層が前記第２の複屈折媒体層と前記光ガイドの間に配置されている、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項13】

前記光ガイドが、ディスプレイ画像を表す画像光と、現実世界環境から来て前記第１の複屈折媒体層および前記第２の複屈折媒体層を通過する可視多色光とを、前記光学素子のアイボックスに向かって伝搬する結合光として結合するように構成されている、請求項１２に記載の光学素子。

【請求項14】

デバイスであって、
第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチを有しているとともに、光を回折させるように構成されている第１の偏光選択性素子と、
前記第１の偏光選択性素子に光学的に結合された第２の偏光選択性素子であって、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチを有しているとともに、前記第１の偏光選択性素子による光の回折を低減させるように構成されている、前記第２の偏光選択性素子と、を備え、
前記第１の面内ピッチが前記第２の面内ピッチと実質的に同じであり、前記第２の垂直ピッチが前記第１の垂直ピッチよりも小さい、デバイス。

【請求項15】

前記第２の垂直ピッチと前記第１の垂直ピッチの比が０．２～０．８の範囲内にある、請求項１４に記載のデバイス。

【請求項16】

前記第２の垂直ピッチと前記第１の垂直ピッチの比が約０．５である、請求項１４または１５に記載のデバイス。

【請求項17】

前記第２の偏光選択性素子の厚さと前記第１の偏光選択性素子の厚さの比が、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％よりも小さい、請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項18】

前記第１の偏光選択性素子または前記第２の偏光選択性素子の少なくとも一方が、サブ波長構造、液晶材料、または光屈折ホログラフィック材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項19】

前記第１の偏光選択性素子または前記第２の偏光選択性素子の少なくとも一方が、面内方向にも面外方向にも空間的に変化する配向で構成された光軸を有する複屈折材料を含む、請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項20】

第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチを有する第３の偏光選択性素子をさらに備え、前記第３の面内ピッチが前記第１の面内ピッチと実質的に同じであり、前記第３の垂直ピッチが前記第１の垂直ピッチよりも小さい、請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に光学デバイスに関し、より詳細には、回折アーチファクトを低減させるための複数の層を有する光学素子に関する。

【背景技術】

【0002】

偏光選択性素子は、光学デバイスおよび光学システムの用途、たとえばビームステアリングデバイス、導波路、およびディスプレイにおいて、ますます関心を得てきた。偏光選択性素子は、光学的に等方性または異方性の材料をベースとして作製することができ、適切なサブ波長構造、液晶、光屈折ホログラフィック材料、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。偏光体積ホログラム（「ＰＶＨ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｍ）」）は、偏光選択性素子の一種である。ＰＶＨの光軸は、偏光感受性ホログラフィック応答を可能にするための、面内方向にも面外方向にも空間的に変化する配向を有している。ＰＶＨまたはＰＶＨ素子には、小型化、偏光選択性、高い回折効率、大きい回折効率などの特徴がある。したがって、ＰＶＨは、様々な技術分野の様々な用途で実施することができる。ＰＶＨ素子は、様々な方法を用いて、たとえばホログラフィック干渉またはホログラフィ、レーザ直接書刻、および他の様々な形のリソグラフィを用いて、作製することができる。

【発明の概要】

【0003】

本開示の第１の態様によれば、光学素子が提供され、この光学素子は、第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチで空間的に変化する、第１の光学異方性分子のダイレクタ（ｄｉｒｅｃｔｏｒｓ）の配向を有する第１の複屈折媒体層と、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチで空間的に変化する、第２の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第２の複屈折媒体層であって、第１の複屈折媒体層と光学的に結合されているとともに、第１の複屈折媒体層による光の回折を低減させるように構成されている、第２の複屈折媒体層とを含み、第１の面内ピッチは第２の面内ピッチと実質的に同じであり、第２の垂直ピッチは第１の垂直ピッチよりも小さい。

【0004】

いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は０．２～０．８の範囲内にあり得る。
いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は約０．５であり得る。

【0005】

いくつかの実施形態では、第２の複屈折媒体層の厚さと第１の複屈折媒体層の厚さとの比は、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0006】

いくつかの実施形態では、第１の複屈折膜または第２の複屈折膜の少なくとも一方は、面内方向にも面外方向にも空間的に変化する配向で構成された光軸を有し得る。
いくつかの実施形態では、第１の複屈折膜または第２の複屈折膜の少なくとも一方は、重合液晶（「ＬＣ」）、ポリマー安定化ＬＣ、フォトポリマー、または能動ＬＣのうちの少なくとも１つを含み得る。

【0007】

いくつかの実施形態では、第１の複屈折媒体層または第２の複屈折媒体層の少なくとも一方は、面内方向にも面外方向にも空間的に変化する配向で構成された光軸を有し得る。
いくつかの実施形態では、第１の複屈折媒体層または第２の複屈折媒体層の少なくとも一方は、重合液晶（「ＬＣ」）、ポリマー安定化ＬＣ、フォトポリマー、または能動ＬＣのうちの少なくとも１つを含み得る。

【0008】

いくつかの実施形態では、第１の複屈折媒体層または第２の複屈折媒体層の少なくとも一方は、ネマチックＬＣ、ツイストベンド（ｔｗｉｓｔ－ｂｅｎｄ）ＬＣ、キラルネマチック（ｃｈｉｒａｌ ｎｅｍａｔｉｃ）ＬＣ、またはスメクチック（ｓｍｅｃｔｉｃ）ＬＣのうちの少なくとも１つを含み得る。

【0009】

いくつかの実施形態では、光学素子は、第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチで空間的に変化する、第３の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第３の複屈折媒体層をさらに含むことができ、第３の面内ピッチは第１の面内ピッチと実質的に同じでよく、第３の垂直ピッチは第１の垂直ピッチよりも小さくてよく、第３の垂直ピッチは第２の垂直ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよい。

【0010】

いくつかの実施形態では、光学素子は、第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチで空間的に変化する、第３の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第３の複屈折媒体層と、第４の面内ピッチおよび第４の垂直ピッチで空間的に変化する、第４の複屈折媒体層中の第４の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第４の複屈折媒体層とをさらに含むことができ、第４の面内ピッチは第３の面内ピッチと実質的に同じであり、第４の垂直ピッチは第３の垂直ピッチより小さくてもよい。

【0011】

いくつかの実施形態では、第３の面内ピッチは第１の面内ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよく、第３の垂直ピッチは第１の垂直ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよい。

【0012】

いくつかの実施形態では、第１の複屈折媒体層は、現実世界環境からの可視多色光を第１の光として回折させるように構成することができ、第２の複屈折媒体層は、第１の複屈折媒体層から出力された第１の光を第２の光として回折させるように構成することができ、第１の複屈折媒体層と第２の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率は、第１の複屈折媒体層の回折効率より小さくてもよい。

【0013】

いくつかの実施形態では、光学素子は、第１の複屈折媒体層および第２の複屈折媒体層に結合された光ガイドをさらに含むことができ、第２の複屈折媒体層は第１の複屈折媒体層と光ガイドの間に配置されていてよい、または第１の複屈折媒体層は第２の複屈折媒体層と光ガイドの間に配置されていてよい。

【0014】

いくつかの実施形態では、光ガイドは、ディスプレイ画像を表す画像光と、現実世界環境から来て第１の複屈折媒体層および第２の複屈折媒体層を通過する可視多色光とを、光学素子のアイボックスに向かって伝搬する結合光として結合するように構成することができる。

【0015】

本開示の第２の態様によれば、デバイスが提供され、このデバイスは、第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチを有しているとともに、光を回折させるように構成されている第１の偏光選択性素子と、第１の偏光選択性素子に光学的に結合された第２の偏光選択性素子であって、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチを有しているとともに、第１の偏光選択性素子による光の回折を低減させるように構成されている、第２の偏光選択性素子とを含み、第１の面内ピッチは第２の面内ピッチと実質的に同じであり、第２の垂直ピッチは第１の垂直ピッチよりも小さい。

【0016】

いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は０．２～０．８の範囲内にあり得る。
いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は約０．５であり得る。

【0017】

いくつかの実施形態では、第２の偏光選択性素子の厚さと第１の偏光選択性素子の厚さの比は、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0018】

いくつかの実施形態では、第１の偏光選択性素子または第２の偏光選択性素子の少なくとも一方は、サブ波長構造、液晶材料、または光屈折ホログラフィック材料のうちの少なくとも１つを含み得る。

【0019】

いくつかの実施形態では、第１の偏光選択性素子または第２の偏光選択性素子の少なくとも一方は、面内方向にも面外方向にも空間的に変化する配向で構成された光軸を有する複屈折材料を含み得る。

【0020】

いくつかの実施形態では、デバイスは、第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチを有する第３の偏光選択性素子をさらに含むことができ、第３の面内ピッチは第１の面内ピッチと実質的に同じであり、第３の垂直ピッチは第１の垂直ピッチより小さくてもよい。

【0021】

本開示の１つまたは複数の態様または実施形態への組み込みに適しているとして本明細書に記載されているいずれの特徴も、本開示のありとあらゆる態様および実施形態にわたって一般化可能なものであることを理解されたい。本開示の他の態様は、本開示の明細書、特許請求の範囲、および図面に照らして、当業者には理解することができる。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。

【0022】

本開示の他の態様は、本開示の明細書、特許請求の範囲、および図面に照らして、当業者には理解することができる。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。

【0023】

以下の図面は、開示された様々な実施形態による例示を目的として提供されており、本開示の範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1A】本開示の１つまたは複数の実施形態による、偏光体積ホログラム（「ＰＶＨ」）の概略３次元（「３Ｄ」）図。

【図1B】本開示の１つまたは複数の実施形態による、ＰＶＨに含まれる光学異方性分子の概略的な３Ｄ配向パターンの一部分を示す図。

【図1C】本開示の１つまたは複数の実施形態による、ＰＶＨに含まれる光学異方性分子の概略的な３Ｄ配向パターンの一部分を示す図。

【図1D】本開示の１つまたは複数の実施形態による、ＰＶＨに含まれる光学異方性分子の概略的な３Ｄ配向パターンの一部分を示す図。

【図1E】本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１Ｂ～図１Ｄに示されたＰＶＨに含まれる光学異方性分子の概略的な面内配向パターンの一部分を示す図。

【図1F】本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１Ｂ～図１Ｄに示されたＰＶＨに含まれる光学異方性分子の概略的な面内配向パターンの一部分を示す図。

【図1G】本開示の１つまたは複数の実施形態による、図１Ｂ～図１Ｄに示されたＰＶＨに含まれる光学異方性分子の概略的な面内配向パターンの一部分を示す図。

【図2A-2B】図２Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、透過型ＰＶＨの回折次数を示す図、図２Ｂは、本開示の１つまたは複数の実施形態による、反射型ＰＶＨの回折次数を示す図。

【図3A】本開示の１つまたは複数の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイスの概略図。

【図3B】本開示の１つまたは複数の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイスの概略図。

【図3C】本開示の１つまたは複数の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイスの概略図。

【図4A】従来の単層ＰＶＨの概略図。

【図4B】図４Ａに示された従来の単層ＰＶＨについての視野角と回折効率の関係を示すシミュレーション結果の図。

【図4C】本開示の１つまたは複数の実施形態による、多層ＰＶＨの概略図。

【図4D】本開示の１つまたは複数の実施形態による、図４Ｃに示された多層ＰＶＨについての視野角と回折効率の関係を示すシミュレーション結果の図。

【図4E】図４Ａに示された単層ＰＶＨおよび図４Ｂに示された多層ＰＶＨについての、視野角と回折効率の関係を示すシミュレーション結果の図。

【図5A】本開示の１つまたは複数の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイスの概略図。

【図5B】本開示の１つまたは複数の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイスの概略図。

【図5C】本開示の１つまたは複数の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイスの概略図。

【図6】本開示の１つまたは複数の実施形態による、光ガイドディスプレイシステムの概略図。

【図7】本開示の１つまたは複数の実施形態による、物体追跡システムの概略図。

【図8A】本開示の１つまたは複数の実施形態による、ニアアイディスプレイ（「ＮＥＤ」）の概略図。

【図8B】本開示の１つまたは複数の実施形態による、図８Ａに示されたＮＥＤの半分の概略断面図。

【図9】本開示の１つまたは複数の実施形態による一方法を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本開示と一致する実施形態について添付の図面を参照して説明するが、これらは説明を目的とする例にすぎず、本開示の範囲を限定するものではない。可能な限り、同じ参照番号は、同一または同様の構成要素を指し示すために図面全体を通して使用され、その詳細な説明は省かれることがある。

【0026】

さらに、本開示において、開示された各実施形態、および開示された各実施形態の特徴は組み合わされてもよい。記載された実施形態は、本開示の実施形態の一部ではあるが、全部ではない。開示された実施形態に基づいて、当業者であれば、本開示と一致する他の実施形態を導き出すことができる。たとえば、開示された実施形態に基づいて、修正、適応、置換、追加、または他の変形を加えることができる。開示された実施形態のそのような変形は、本開示の範囲内に依然としてある。したがって、本開示は、開示された実施形態に限定されない。そうではなく、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

【0027】

本明細書で使用される、用語「結合する」、「結合された」、「結合」などは、光結合、機械結合、電気結合、電磁結合、またはこれらの任意の組み合わせを包含し得る。２つの光学素子間の「光結合」とは、２つの光学素子が光学的直列に配置され、一方の光学素子から出力された光ビームが他方の光学素子で直接または間接的に受光されることが可能である構成のことを指す。光学的直列とは、１つの光学素子から出力された光ビームが他の光学素子のうちの１つまたは複数によって透過、反射、回折、変換、修正、またはそれとは別の処理もしくは操作ができるように、複数の光学素子を光ビーム経路内に光学的に位置付けることを指す。いくつかの実施形態では、複数の光学素子を配置する順序は、複数の光学素子の全体出力に影響を及ぼすことも及ぼさないこともある。結合が、直接結合であることも間接結合（たとえば、中間要素を介する結合）であることもある。

【0028】

「ＡまたはＢの少なくとも一方」という表現は、Ａだけ、Ｂだけ、またはＡおよびＢなどの、ＡとＢのすべての組み合わせを包含し得る。同様に、表現「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」は、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣなどの、ＡとＢとＣのすべての組み合わせを包含し得る。表現「Ａおよび／またはＢ」は、表現「ＡまたはＢの少なくとも一方」と同様に解釈することができる。たとえば、表現「Ａおよび／またはＢ」は、Ａだけ、Ｂだけ、またはＡおよびＢなどの、ＡとＢのすべての組み合わせを包含し得る。同様に、表現「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」は、表現「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」と同様の意味を有する。たとえば、表現「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」は、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣなどの、ＡとＢとＣのすべての組み合わせを包含し得る。

【0029】

第１の要素が、第２の要素に、または少なくとも部分的に、「取り付けられる」、「提供される」、「形成される」、「貼り付けられる」、「装着される」、「固定される」、「接続される」、「接合される」、「記録される」または「配置される」、と記述される場合、第１の要素は、堆積、コーティング、エッチング、結合、接着、ねじ止め、圧入、スナップフィット、クランプなどの任意の適切な機械的または非機械的方法を用いて、第２の要素に、または少なくとも部分的に、「取り付けられる」、「提供される」、「形成される」、「貼り付けられる」、「装着される」、「固定される」、「接続される」、「接合される」、「記録される」または「配置される」ことが可能である。さらに、第１の要素は、第２の要素と直接接触していてもよいし、第１の要素と第２の要素との間に中間要素があってもよい。第１の要素は、第２の要素の左、右、前、後、上、または下などの任意の適切な側に配置することができる。

【0030】

第１の要素が第２の要素の「上に」配置（ｄｉｓｐｏｓｅｄ）または配置（ａｒｒａｎｇｅｄ）されているとして図示または説明される場合、用語「上」は、単に、第１の要素と第２の要素との間の例示的な相対的配向を示すために用いられている。その説明は、図に示された基準座標系に基づくことができ、または図に示された現在の視像もしくは例示的な構成に基づくことができる。たとえば、図に示された視像が説明される場合、第１の要素は、第２の要素の「上に」配置されていると説明されることがある。この用語「上」は、第１の要素が垂直重力方向において第２の要素の上にあるという意味を必ずしも含まないことがあると理解されたい。たとえば、第１の要素と第２の要素のアセンブリが１８０度回転した場合には、第１の要素は第２の要素の「下」にあり得る（すなわち、第２の要素は第１の要素の「上」にあり得る）。したがって、第１の要素が第２の要素の「上に」あることを図が示している場合、その構成は単なる例示であることを理解されたい。第１の要素は、第２の要素に対して任意の適切な配向で配置または配置されてよい（たとえば、第２の要素の上または上方、第２の要素の下または下方、第２の要素に対して左側、第２の要素に対して右側、第２の要素の後、第２の要素の前など）。

【0031】

第１の要素が第２の要素の「上に」配置されていると記述されている場合、第１の要素は、第２の要素の上に直接配置されていることも間接的に配置されていることもある。第１の要素が第２の要素の上に直接配置されているとは、第１の要素と第２の要素の間に追加の要素が配置されていないことを示す。第１の要素が第２の要素の上に間接的に配置されているとは、第１の要素と第２の要素の間に１つまたは複数の追加の要素が配置されていることを示す。

【0032】

本明細書で使用される用語「プロセッサ」は、中央処理装置（「ＣＰＵ」）、グラフィックス処理装置（「ＧＰＵ」）、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルロジックデバイス（「ＰＬＤ」）、またはこれらの任意の組み合わせなどの、任意の適切なプロセッサを包含し得る。上に列挙されていない他のプロセッサもまた使用されることがある。プロセッサは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせとして実施することができる。

【0033】

用語「コントローラ」は、デバイス、回路、光学素子などを制御するための制御信号を生成するように構成された、任意の適切な電気回路、ソフトウェア、またはプロセッサを包含し得る。「コントローラ」は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせとして実施することができる。たとえば、コントローラは、プロセッサを含むことがあり、またはプロセッサの一部として含まれることがある。

【0034】

用語「非一時的なコンピュータ可読媒体」は、データ、信号、または情報を記憶、転送、通信、同報通信、または伝送するための任意の適切な媒体を包含し得る。たとえば、非一時的なコンピュータ可読媒体は、メモリ、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、テープなどを含み得る。メモリは、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、フラッシュメモリなどを含み得る。

【0035】

用語「通信可能に結合されている」または「通信可能に接続されている」は、関連アイテムが、有線または無線の通信接続、チャネルまたはネットワークなどの電気的および／または電磁的な結合もしくは接続を介して、結合または接続されていることを示す。

【0036】

本開示で言及された波長範囲、スペクトル、または帯域は、例示を目的としている。開示された光学デバイス、システム、要素、アセンブリ、および方法は可視波長範囲、ならびに、紫外線（「ＵＶ」）波長範囲、赤外線（「ＩＲ」）波長範囲、またはこれらの組み合わせなどの、他の波長範囲に適用することができる。

【0037】

用語「膜」および「層」は、支持基板上または基板間に配置できる、剛性もしくは可撓性、自己支持型もしくは自立型の膜、コーティングまたは層を含み得る。表現「面内方向」、「面内配向」、「面内回転」、「面内アライメントパターン」、および「面内ピッチ」はそれぞれ、膜または層の平面（たとえば、膜もしくは層の表面平面、または膜もしくは層の表面平面と平行な平面）内の、方向、配向、回転、アライメントパターンおよびピッチを指す。用語「面外方向」は、膜または層の平面に対して非平行である方向（たとえば、膜または層の表面平面に対して垂直、たとえば、その表面平面に平行な平面に対して垂直）を示す。たとえば、「面内」方向が表面平面内のある方向を指す場合、「面外」方向は、表面平面に対して垂直の厚さ方向、または表面平面と平行ではない方向を指し得る。

【0038】

「直交偏光」に使用される用語「直交」、または「直交して偏光された」に使用される用語「直交して」は、２つの偏光を表す２つのベクトルの内積が実質的にゼロであることを意味する。たとえば、直交偏光を持つ２つの光、すなわち直交して偏光された２つの光は、直交する２つの方向（たとえば、デカルト座標系におけるｘ軸方向およびｙ軸方向）の偏光を持つ２つの直線偏光された光、または正反対の回り方向（たとえば、左円偏光光および右円偏光光）を持つ２つの円偏光された光であり得る。

【0039】

ニアアイディスプレイ（「ＮＥＤ」）は、ビデオ再生、ゲーム、およびスポーツなどの様々な用途で広範に実施されてきた。ＮＥＤは、仮想現実（「ＶＲ」）、拡張現実（「ＡＲ」）、または複合現実（「ＭＲ」）を実現するのに使用されてきた。ＡＲおよび／またはＭＲ用途のＮＥＤは、現実世界画像またはシースル画像と重なる仮想画像を表示することができる。回折構造を持つ瞳孔拡大型光ガイドディスプレイシステムまたはアセンブリは、ＮＥＤのための有望な設計であり、サングラス／眼鏡フォームファクタ、適度に大きい視野（「ＦＯＶ（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）」）、高い透過率、および大きいアイボックスを提供し得る。加えて、ＶＲ、ＡＲおよび／またはＭＲ用途のＮＥＤは、ユーザの眼および／またはユーザの眼を取り囲む領域を監視する視線追跡機能を提供することができる。眼および／または取り囲む領域を監視することにより、ＮＥＤは、ユーザの注視方向を決定することができ、ディスプレイの品質、性能、およびユーザ体験を改善するために、また輻輳調節矛盾に対処するために使用することができる。さらに、眼および／または取り囲む領域を監視することにより、ＮＥＤは、ユーザの心理状態および／または心理状態の変化、ならびにユーザの身体的特徴を推定することができる。

【0040】

光ガイドディスプレイ、視線追跡結合器などのＡＲまたはＭＲ用途のＮＥＤに含まれる回折構造が、現実世界環境から来る可視多色光を回折させて、特にＮＥＤを装着したユーザが明るい光源を特定の角度から見るときに、シースル視像に多色グレアを生じさせることがある。このようなシースルアーチファクトは「レインボー効果」と呼ばれ、シースル視像の画質を低下させることがある。レインボー効果は、回折構造によって生じる光分散に起因し得る。たとえば、格子は、入射多色光（たとえば、現実世界環境からの白色光）を構成波長成分に空間的に分離することがある。すなわち、多色光は、格子によって分散されることがある。入射光スペクトルの各波長は、異なる方向に回折されて、白色光照明の下で虹の色を生じることがある。回折次数が低いほど、多色光の構成波長成分の空間分離の点で分散が弱く（または認知しにくく）、それゆえにレインボー効果が弱くなり得るのに対して、回折次数が高いほど、分散が強く（または認知しやすく）、それゆえにレインボー効果が強くなり得る。加えて、回折次数が低いほど光強度が高くなり得るのに対して、回折次数が高いほど光強度が低くなり得る。レインボー効果を低減させるのに、従来の減光要素が使用されて、異なる入射角でディスプレイウィンドウに入射する現実世界環境からの光を減光し、それによって、全体的な分散の光強度を減光していた。すなわち、すべての回折次数の光強度が低減され得る。しかし、望ましいシースル画像の明るさもまた、それに応じて低減され得る。

【0041】

本開示は、所定の回折次数、たとえば１次の回折次数（＋１次の回折次数および／または－１次の回折次数）よりも高い回折次数などの、可視光（たとえば、現実世界環境からの可視多色光）の望ましくない回折次数を抑制することによってレインボー効果を低減させるように構成されたデバイスを提供する。したがって、望ましくない回折次数を眼で知覚できなくすること、または知覚できにくくすることができる。このデバイスは、ＮＥＤで実施され、光ガイドディスプレイ、視線追跡結合器などとして機能し、またはそれに含まれて、シースル視像におけるレインボー効果を低減させ、シースル視像の画質を改善することができる。デバイスは、第１の複屈折媒体層と、第１の複屈折媒体層に光学的に結合された第２の複屈折媒体層とを含み得る。第１の複屈折媒体層中の第１の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチで空間的に変化し得る。第２の複屈折媒体層中の第２の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチで空間的に変化し得る。第１の面内ピッチは、第２の面内ピッチと実質的に同じになるように構成することができる。用語「実質的に同じ」は、特定の実施態様に基づいて定義することができる。たとえば、２つの数値の差が［－２０％、＋２０％］、［－１０％、＋１０％］、［－５％、＋５％］などの所定の範囲内にある場合、これら２つの数値は「実質的に同じ」とみなすことができる。第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチよりも小さくなるように構成されてもよい。たとえば、第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約２０％～８０％とすることができる。すなわち、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は、０．２～０．８の範囲内とすることができる。いくつかの実施形態では、この比は、約０．２～０．７５、０．２～０．７、０．２～０．６５、０．２～０．６、０．２～０．５５、０．２～０．５、０．２～０．４５、０．２～０．４、０．２～０．３５、０．２～０．３、または０．２～０．２５の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．２５～０．３、０．２５～０．３５、０．２５～０．４、０．２５～０．４５、０．２５～０．５、０．２５～０．５５、０．２５～０．６、０．２５～０．６５、０．２５～０．７、または０．２５～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．３～０．３５、０．３～０．４、０．３～０．４５、０．３～０．５、０．３～０．５５、０．３～０．６、０．３～０．６５、０．３～０．７、０．３～０．７５、または０．３～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．３５～０．４、０．３５～０．４５、０．３５～０．５、０．３５～０．５５、０．３５～０．６、０．３５～０．６５、０．３５～０．７、０．３５～０．７５、または０．３５～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．４～０．４５、０．４～０．５、０．４～０．５５、０．４～０．６、０．４～０．６５、０．４～０．７、０．４～０．７５、または０．４～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．４５～０．５、０．４５～０．５５、０．４５～０．６、０．４５～０．６５、０．４５～０．７、０．４５～０．７５、または０．４５～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．５～０．５５、０．５～０．６、０．５～０．６５、０．５～０．７、０．５～０．７５、または０．５～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．５５～０．６、０．５５～０．６５、０．５５～０．７、０．５５～０．７５、または０．５５～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．６～０．６５、０．６～０．７、０．６～０．７５、または０．６～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．６５～０．７、０．６５～０．７５、または０．６５～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．７～０．７５、または０．７～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．７５～０．８の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、または０．８であってもよい。いくつかの実施形態では、比は、約０．２５、０．３５、０．４５、０．５５、０．６５、または０．７５であってもよい。たとえば、１つの実施形態では、比は約０．５とすることができる。すなわち、第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分とすることができる。いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの半分よりもわずかに小さくなるか、またはわずかに大きくなるように構成することができる。いくつかの実施形態では、第２の複屈折媒体層の厚さが、第１の複屈折媒体層の厚さよりかなり薄くてもよい。第２の複屈折媒体層の厚さと第１の複屈折媒体層の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0042】

第２の複屈折媒体層は、第１の複屈折媒体層で生じる回折を低減させるように構成することができる。１つの複屈折媒体層（たとえば、第１の複屈折媒体層もしくは第２の複屈折媒体層）、または複屈折媒体層のスタック（たとえば、第１の複屈折媒体層および第２の複屈折媒体層のスタック）の透過回折は、多層干渉の作用と同様の作用であってもよい。現実世界環境からの可視多色光（たとえば、白色光）に対して、第１の複屈折媒体層および第２の複屈折媒体層の面内ピッチと垂直ピッチを設計することによって、第１の複屈折媒体層と第２の複屈折媒体層を組み合わせたものによる回折は、層干渉の結果として、第１の複屈折媒体層だけによる回折と比較して低減され得る。たとえば、現実世界環境からの可視多色光（たとえば、白色光）では、第１の複屈折媒体層と第２の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率は、第１の複屈折媒体層だけの回折効率と比較して低減され得る。いくつかの実施形態では、第１の複屈折媒体層は、第１の光としての現実世界環境からの可視多色光（たとえば、白色光）を少なくとも部分的に回折させるように構成することができる。第１の光は、現実世界環境からの可視多色光（たとえば、白色光）の前方回折部分を少なくとも含み得る。いくつかの実施形態では、第１の光はまた、現実世界環境からの可視多色光（たとえば、白色光）の直接透過部分を含むこともある。第１の光は、第１の数の知覚可能な回折次数を含み得る。第２の複屈折媒体層は、第１の複屈折媒体層から第１の光を受光して、この第１の光が第２の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。第２の光は、第１の光の前方回折部分を少なくとも含み得る。いくつかの実施形態では、第２の光はまた、第１の光の直接透過部分も含み得る。第２の光は、第２の数の知覚可能な回折次数を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の複屈折媒体層は、所定の回折次数、たとえば１次の回折次数（＋１次の回折次数および／または－１次の回折次数）よりも高い回折次数などの、第１の複屈折媒体層によって生じる望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、知覚可能な回折次数の第２の数は、知覚可能な回折次数の第１の数よりも少なくすることができる。すなわち、第１の複屈折媒体層によって生じるレインボー効果は、第２の複屈折媒体層によって低減され得る。言い換えると、第１の複屈折媒体層と第２の複屈折媒体層を組み合わせたものによって生じるレインボー効果は、第１の複屈折媒体層だけによって生じるレインボー効果よりも弱く（すなわち認知しにくく）なり得る。

【0043】

いくつかの実施形態では、第１の複屈折膜または第２の複屈折膜の少なくとも一方（たとえば、それぞれ）は、面内方向にも面外方向にも空間的に変化する配向で構成された光軸を有する複屈折媒体を含み得る。用語「光軸」は、結晶中の方向を指すことがある。光軸方向に伝搬する光は、複屈折（または二重屈折）しないことがある。光軸は、単一の線ではなく１つの方向であることがあり、その方向に平行な光は複屈折しないことがある。いくつかの実施形態では、複屈折媒体は、重合液晶（「ＬＣ」）、ポリマー安定化ＬＣ、またはフォトポリマーのうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、複屈折媒体は、ネマチックＬＣ、ツイストベンドＬＣ、キラルネマチックＬＣ、またはスメクチックＬＣのうちの少なくとも１つを含み得る。複屈折膜に含まれる複屈折媒体の光軸はまた、複屈折膜の光軸と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、複屈折媒体の光軸は、偏光選択性ホログラフィック応答を得るために、面内方向と面外方向の両方で空間的に変化する配向で構成され得る。いくつかの実施形態では、そのような空間的に変化する配向で構成された光軸を含む複屈折膜または複屈折媒体は、偏光体積ホログラム（「ＰＶＨ」）またはＰＶＨ素子を形成することができる。レインボー効果を低減させるように構成されている開示されたデバイスはまた、多層ＰＶＨまたは多層ＰＶＨ素子と呼ばれることもある。

【0044】

いくつかの実施形態では、デバイスは、第２の複屈折媒体層に光学的に結合された第３の複屈折媒体層をさらに含み得る。第３の複屈折媒体層は、第２の複屈折媒体層から出力された第２の光を受光して、この第２の光を第３の光として少なくとも部分的に回折させることができる。第３の光は、第２の光の前方回折部分を少なくとも含み得る。いくつかの実施形態では、第３の光はまた、第２の光の直接透過部分も含むこともある。第３の複屈折媒体層は、第１および第２の複屈折媒体層による回折を低減させるように構成することができる。たとえば、現実世界環境からの可視多色光（たとえば、白色光）では、第１から第３の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率は、第１と第２の複屈折媒体層だけを組み合わせたものの回折効率と比較して低減され得る。いくつかの実施形態では、第３の複屈折媒体層は、第２の複屈折媒体層から出力された第２の光の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。

【0045】

第３の複屈折媒体層中の第３の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチで空間的に変化し得る。いくつかの実施形態では、第１の面内ピッチは、第３の面内ピッチと実質的に同じになるように構成することができる。いくつかの実施形態では、第３の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチよりも小さくなるように構成されてもよい。第３の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比に関連して上記で説明された範囲または数値（たとえば、０．２～０．８）と同様に、適切な範囲内または適切な数値にすることができる。１つの実施形態では、第３の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分であってもよい。

【0046】

いくつかの実施形態では、第３の垂直ピッチは、第２の垂直ピッチと実質的に同じにすることができる。いくつかの実施形態では、第３の垂直ピッチは、第２の垂直ピッチより小さくてもよい。第３の垂直ピッチと第２の垂直ピッチの比は、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比に関連して上記で説明された範囲または数値と同様に、適切な範囲内または適切な数値にすることができる。たとえば、１つの実施形態では、第３の垂直ピッチは、第２の垂直ピッチの約半分であってもよい。いくつかの実施形態では、第３の面内ピッチは、第２の面内ピッチおよび第１の面内ピッチと実質的に同じであってもよい。

【0047】

いくつかの実施形態では、第３の複屈折媒体層の厚さは、第１の複屈折媒体層の厚さよりもかなり薄くなるように構成することができる。第３の複屈折媒体層の厚さと第１の複屈折媒体層の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、第３の複屈折媒体層の厚さは、第２の複屈折媒体層の厚さと実質的に同じであってもよい。いくつかの実施形態では、第３の複屈折媒体層の厚さは、第２の複屈折媒体層の厚さよりもかなり薄くすることができる。たとえば、第３の複屈折媒体層の厚さは、第２の複屈折媒体層の厚さの約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％であってもよい。

【0048】

いくつかの実施形態では、デバイスは、第３の複屈折媒体層に光学的に結合された第４の複屈折媒体層をさらに含み得る。第４の複屈折媒体層は、第３の複屈折媒体層から出力された第３の光を受光して、この第３の光が第４の光として少なくとも部分的に回折することができる。第４の光は、第３の光の前方回折部分を少なくとも含み得る。いくつかの実施形態では、第４の光はまた、第３の光の直接透過部分を含むこともある。第４の複屈折媒体層は、第１から第３の複屈折媒体層による回折を低減させるように構成することができる。たとえば、現実世界環境からの可視多色光（たとえば、白色光）では、第１から第４の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率は、第１から第３の複屈折媒体層だけを組み合わせたものの回折効率と比較して低減され得る。いくつかの実施形態では、第４の複屈折媒体層は、第３の複屈折媒体層から出力された光の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。第４の複屈折媒体層中の第４の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第４の面内ピッチおよび第４の垂直ピッチで空間的に変化し得る。いくつかの実施形態では、第３の面内ピッチは、第４の面内ピッチと実質的に同じになるように構成することができる。いくつかの実施形態では、第４の面内ピッチは、第１の面内ピッチと実質的に同じであってもよい。いくつかの実施形態では、第４の面内ピッチと第３の面内ピッチと第２の面内ピッチと第１の面内ピッチとは、実質的に同じであってよい。

【0049】

いくつかの実施形態では、第４の垂直ピッチは、第３の垂直ピッチよりも小さくなるように構成することができる。第４の垂直ピッチと第３の垂直ピッチの比は、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比に関連して上記で説明された範囲または数値（たとえば、０．２～０．８）と同様に、適切な範囲内または適切な数値にすることができる。いくつかの実施形態では、第４の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比に関連して上記で説明された範囲または数値（たとえば、０．２～０．８）と同様に、適切な範囲内または適切な数値にすることができる。いくつかの実施形態では、第４の垂直ピッチは、第３の垂直ピッチの約半分であってもよい。いくつかの実施形態では、第４の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分であってもよい。

【0050】

いくつかの実施形態では、第４の複屈折媒体層の厚さは、第３の複屈折媒体層の厚さよりもかなり薄くなるように構成することができる。第４の複屈折媒体層の厚さと第３の複屈折媒体層の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、第４の面内ピッチは、第３の面内ピッチと実質的に同じになるように、または異なるように構成することができ、第４の垂直ピッチは、第３の垂直ピッチまたは第１の垂直ピッチと実質的に同じになるように、または異なるように構成することができる。第３の複屈折媒体層および第４の複屈折媒体層のそれぞれは、ＰＶＨまたはＰＶＨ素子であってもよい。いくつかの実施形態では、第４の垂直ピッチは第２の垂直ピッチと同じであってもよく、第１の垂直ピッチは第３の垂直ピッチと同じであってもよい。いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチは第１の垂直ピッチの約２０％～８０％とすることができ、第３の垂直ピッチは第２の垂直ピッチの約２０％～８０％とすることができ、第４の垂直ピッチは第３の垂直ピッチの約２０％～８０％とすることができる。いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチは第１の垂直ピッチの約５０％であってもよく、第３の垂直ピッチは第２の垂直ピッチの約５０％であってもよく、第４の垂直ピッチは第３の垂直ピッチの約５０％であってもよい。いくつかの実施形態では、第２と第３と第４の垂直ピッチは、実質的に同じにすることができる。いくつかの実施形態では、この同じ垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約５０％であってもよい。

【0051】

以下の説明では、例示を目的として、ＰＶＨを含む偏光選択性格子が、たとえばシースル画像におけるレインボー効果を低減させる例として用いられることがある。ＰＶＨは、偏光選択性素子の一種である。いくつかの実施形態では、他の適切な偏光選択性素子もまた、ＰＶＨを含む偏光選択性格子に関して本明細書に記載の同一または同様の設計原理に従って、たとえばシースル画像におけるレインボー効果を低減させるように使用および構成することができる。たとえば、デバイスは、第１の偏光選択性素子と、第１の偏光選択性素子に光学的に結合された第２の偏光選択性素子とを含み得る。第１の偏光選択性素子または第２の偏光選択性素子の少なくとも一方（たとえば、それぞれ）は、サブ波長構造、液晶、または光屈折ホログラフィック材料のうちの少なくとも１つを含む、偏光選択性格子またはホログラフィック素子を含み得る。たとえば、第１の偏光選択性素子のサブ波長構造または光学異方性分子は、第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチで空間的に変化する配向で構成され得る。第２の偏光選択性素子のサブ波長構造または光学異方性分子は、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチで空間的に変化する配向で構成され得る。第１の面内ピッチは、第２の面内ピッチと実質的に同じであってもよい。第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチより小さくてもよい。いくつかの実施形態では、第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は、上述のように、適切な範囲内または適切な数値にすることができる。たとえば、１つの実施形態では、第２の垂直ピッチは、第１の複屈折膜の第１の垂直ピッチの約半分であってもよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光選択性素子の厚さは、第１の偏光選択性素子の厚さよりかなり薄くてもよい。第２の偏光選択性素子の厚さと第１の偏光選択性素子の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0052】

図１Ａは、本開示の実施形態による、ＰＶＨなどの偏光選択性光学素子１００の概略３次元（「３Ｄ」）図を示す。説明の目的のために、ＰＶＨは、複屈折光学素子の例として使用されており、複屈折光学素子１００はＰＶＨ１００と呼ばれることがある。図１Ａに示されるように、入射光ビーム１０２は、－ｚ軸に沿ってＰＶＨ１００に入射し得る。ＰＶＨ１００は、層（または膜、プレート）の形の複屈折媒体を含み得る。この層はまた、複屈折膜とも呼ばれる。複屈折膜は、ＰＶＨ１００の光学的機能を実現するために、３次元（「３Ｄ」）配向パターンで構成された光学異方性分子を含み得る。

【0053】

いくつかの実施形態では、ＰＶＨ１００は、局所的に制御できる固有の配向秩序を有する光学異方性分子を含む複屈折材料をベースとして、作製することができる。複屈折材料は、キラリティを示し得る。いくつかの実施形態において、複屈折材料のキラリティは、ホスト複屈折材料にドープされたキラルドーパントによって導入されることがあり、たとえば、アキラルネマチック液晶（「ＬＣ」）にドープされたキラルドーパントによって導入されるか、またはアキラルＲＭにドープされたキラル反応性メソゲン（「ＲＭ」）によって導入されることがある。いくつかの実施形態では、複屈折材料のキラリティは、固有分子キラリティなどの複屈折材料の特性であり得る。たとえば、複屈折材料はキラル液晶分子を含み得るか、または複屈折材料は、１つまたは複数のキラル官能基を有する分子を含み得る。いくつかの実施形態では、キラリティを有する複屈折材料は、ツイストベンドネマチックＬＣ（またはツイストベンドネマチック相のＬＣ）を含むことができ、その中で液晶（「ＬＣ」）ダイレクタが、正反対の回り方向を有する二重縮退領域とともに円錐らせんを形成する、周期的なねじれ変形および曲げ変形を呈示し得る。ツイストベンドネマチックＬＣのＬＣダイレクタは、らせん軸に対して傾斜させることができる。したがって、ツイストベンドネマチック相は、ＬＣダイレクタがらせん軸に対して直交している従来のネマチック相の一般化された状態と考えることができる。いくつかの実施形態では、ＰＶＨ１００は、非晶質ポリマー、液晶（「ＬＣ」）ポリマーなどの感光性ポリマーをベースとして作製することができ、これらの感光性ポリマーは、偏光照射されると、誘起（たとえば、光誘起）光学異方性、および誘起（たとえば、光誘起）局所光軸配向を生じ得る。偏光照射されたとき、感光性ポリマー中の光化学反応の効率は、光誘起配向をもたらす励起光ビームの偏光に依存し得る。正反対の回り方向を有する２つのコヒーレント円偏光光ビームによって形成された偏光干渉を受けると、３Ｄ偏光フィールドが感光性ポリマーの体積に記録され得る。本明細書に記載のＰＶＨまたはＰＶＨ素子はまた、ホログラフィック干渉、レーザ直接書刻、および他の様々な形のリソグラフィなどの、他の様々な方法によって作製することもできる。したがって、本明細書に記載の「ホログラム」は、ホログラフィック干渉、または「ホログラフィ」による作成に限定されない。

【0054】

図１Ｂ～図１Ｄは、本開示の様々な実施形態による、ＰＶＨ１００の複屈折膜に含まれる光学異方性分子の３Ｄ配向パターンの一部分を概略的に示す。図１Ｅ～図１Ｇは、本開示の様々な実施形態による、図１Ｂ～図１Ｄに示された複屈折膜の第１の面または第２の面の少なくとも一方に近接して置かれた（表面のものを含む）光学異方性分子の周期的な面内配向パターンの一部分を概略的に示している。説明の目的のために、ＬＣ分子は、複屈折膜の光学異方性分子の例として使用されている。図１Ｂ～図１Ｇの各ＬＣ分子は、長手方向（または長さ方向）および横方向（または幅方向）を有するように描かれている。ＬＣ分子の長手方向は、ＬＣ分子のダイレクタまたはＬＣダイレクタと呼ばれる。

【0055】

図１Ｂは、ＰＶＨ１００の複屈折膜１１５に含まれるＬＣ分子１１２の３Ｄ配向パターンの一部を概略的に示す。図１Ｂに示されるように、複屈折膜１１５は、第１の面１１５－１と、第１の面１１５－１と向かい合う第２の面１１５－２とを有し得る。複屈折膜１１５は、例示を目的として平坦に示されているが、複屈折膜１１５は、非平坦な形状（たとえば、湾曲した形状）を有していてもよい。複屈折膜１１５の体積内に、ＬＣ分子１１２は、複数のらせん軸１１８およびらせんピッチＰ_ｈを有する複数のらせん構造１１７の形で配置され得る。らせん軸１１８に沿って同じらせん構造１１７に含まれるＬＣ分子１１２のダイレクタは、らせん軸１１８のまわりで空間的に所定の回転方向（たとえば、時計回り方向または反時計回り方向）に連続して回転することができる。それに応じて、らせん構造１１７は、１つの回り方向、たとえば右回り方向または左回り方向を示し得る。らせんピッチＰ_ｈは、らせん軸１１８に沿った、ＬＣダイレクタ（またはＬＣ分子の方位角）がその距離にわたって３６０°回転する距離として定義される。ＬＣ分子１１２の方位角は、ＬＣダイレクタと、複屈折膜１１５の表面と平行な平面内の方向（たとえば、＋ｘ軸方向）との間の角度として定義される。

【0056】

図１Ｂに示される実施形態では、らせん構造１１７の各らせん軸１１８は、互いに平行であり得る。らせん軸１１８は、複屈折膜１１５の第１の面１１５－１および／または第２の面１１５－２に対して実質的に垂直である方向を有し得る。言い換えると、らせん構造１１７のらせん軸１１８は、複屈折膜１１５の厚さ方向（たとえば、ｚ軸方向）に沿った方向を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣ分子１１２は、かなり小さいプレチルト角（ゼロ度のプレチルト角を含む）を有するようにアライメントすることができ、ＬＣ分子１１２のＬＣダイレクタは、らせん軸１１８と実質的に直交しているとみなすことができる。複屈折膜１１５（または複屈折膜１１５を含むＰＶＨ１００）は垂直ピッチＰ_ｖを有し得る。このＰ_ｖは、複屈折膜１１５の厚さ方向に沿った、ＬＣダイレクタがその距離にわたって１８０°回転する距離として定義される。図１Ｂに示された垂直ピッチＰ_ｖは、らせんピッチＰ_ｈの半分であってもよい。

【0057】

いくつかの実施形態では、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２は、表面に沿って（または表面と平行な面内で）所定の方向（たとえば、ｘ軸方向）に連続回転するＬＣダイレクタで構成され得る。ＬＣダイレクタの連続的回転により、均一な（たとえば、同一の）面内ピッチＰ_ｉｎの周期的回転パターンを形成することができる。所定の方向は、複屈折膜１１５の表面（または表面と平行な面内）に沿った任意の適切な方向とすることができる。例示の目的で、図１Ｂは、所定の方向がｘ軸方向であることを示している。この所定の方向は面内方向と呼ばれることがあり、面内方向に沿ったピッチＰ_ｉｎは、面内ピッチまたは水平ピッチと呼ばれることがある。均一な（または同一の）面内ピッチＰ_ｉｎを有するパターンは、周期的ＬＣダイレクタ面内配向パターンと呼ばれることがある。

【0058】

図１Ｅは、本開示の実施形態による、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２のダイレクタ（図１Ｅに矢印１８８で示す）の周期的面内配向パターンの一部分を概略的に示す。面内ピッチＰ_ｉｎは、面内方向（たとえば、ｘ軸方向）に沿った、ＬＣダイレクタがその距離にわたって１８０°回転する距離として定義される。言い換えると、複屈折膜１１５の表面にかなり近い領域（表面のところを含む）において、複屈折膜１１５の局所光軸配向は、均一な（または同一の）面内ピッチＰ_ｉｎを有するパターンで面内方向（たとえばｘ軸方向）に周期的に変化し得る。加えて、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）で、ＬＣ分子１１２のダイレクタは、所定の回転方向に、たとえば時計回り方向または反時計回り方向に、回転することができる。それに応じて、複屈折膜１１５の表面のＬＣ分子１１２のダイレクタが回転すると、１つの回り方向、たとえば右回り方向または左回り方向が示され得る。いくつかの実施形態では、複屈折膜１１５の周期的なＬＣダイレクタ面内配向パターンまたは周期的な局所光軸配向パターンは、ホログラフィ技法などの様々な技法を使用して記録媒体またはアライメント表面をパターニングすることによって得ることができる。図１Ｅに示される実施形態では、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）で、ＬＣ分子１１２のダイレクタは時計回り方向に回転することができる。それに応じて、複屈折膜１１５の表面のＬＣ分子１１２のダイレクタの回転は、左回り方向を示し得る。

【0059】

図１Ｆは、本開示の別の実施形態による、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２のダイレクタ（図１Ｆに矢印１８８で示す）の周期的面内配向パターンの一部分を概略的に示す。図１Ｆに示される実施形態では、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）で、ＬＣ分子１１２のダイレクタは反時計回り方向に回転することができる。それに応じて、複屈折膜１１５の表面のＬＣ分子１１２のダイレクタの回転は、右回り方向を示し得る。図１Ｅに示される複屈折膜１１５の表面に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２のダイレクタと、図１Ｆに示される複屈折膜１１５の表面に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２のダイレクタとは、鏡対称の配向パターンであり得る。

【0060】

図１Ｇは、本開示の別の実施形態による、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２のダイレクタ（図１Ｇに矢印１８８で示す）の周期的な面内配向パターンの一部分を概略的に示す。図１Ｇには、いくつかのダイレクタだけが矢印１８８で示されていることに留意されたい。図を簡単にするために、矢印は、ダイレクタすべてには示されていない。図１Ｇに示される実施形態では、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）で、ＬＣ分子１１２のダイレクタが時計回り方向に回転できる領域（領域Ｄ_Ｌと呼ばれる）と、ＬＣ分子１１２のダイレクタが反時計回り方向に回転できる領域（領域Ｄ_Ｒと呼ばれる）とが、ｘ軸方向とｙ軸方向の両方に交互に配置され得る。領域Ｄ_Ｌおよび領域Ｄ_Ｒは、点線の四角形で概略的に囲まれている。いくつかの実施形態では、領域Ｄ_Ｌと領域Ｄ_Ｒは、実質的に同じサイズを有し得る。各領域の幅は、面内ピッチＰ_ｉｎの値と実質的に等しくすることができる。図示されていないが、いくつかの実施形態では、領域Ｄ_Ｌと領域Ｄ_Ｒは、複屈折膜１１５の表面（たとえば、第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）に沿って、少なくとも１つの方向に交互に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、各領域の幅は、面内ピッチＰｉｎの値の整数倍とすることができる。いくつかの実施形態では、領域ＤＬと領域ＤＲは、異なるサイズを有してもよい。

【0061】

図１Ｂに戻って参照すると、複屈折媒体層１１５の体積内に、ＬＣ分子１１２は、複数のらせん軸１１８と、この螺旋軸に沿ったらせんピッチＰ_ｈとを有する複数のらせん構造１１７の形で配置され得る。単一のらせん構造１１７に沿って配置されたＬＣ分子１１２の方位角は、らせん軸１１８のまわりに所定の回転方向に、たとえば時計回り方向または反時計回り方向に、連続して変化し得る。言い換えると、単一のらせん構造１１７に沿って配置されたＬＣ分子１１２のＬＣダイレクタは、らせん軸１１８のまわりを所定の回転方向に連続回転して、方位角が連続して変化し得る。それに応じて、らせん構造１１７は、１つの回り方向、たとえば右回り方向または左回り方向を示し得る。らせんピッチＰ_ｈは、らせん軸１１８に沿った、ＬＣダイレクタがその距離にわたってらせん軸１１８のまわりを３６０°回転するか、またはＬＣ分子の方位角が３６０°変化する距離として定義され得る。

【0062】

図１Ｂに示す実施形態では、らせん軸１１８は、複屈折媒体層１１５の第１の面１１５－１および／または第２の面１１５－２に対して実質的に垂直であり得る。言い換えると、らせん構造１１７のらせん軸１１８は、複屈折媒体層１１５の厚さ方向（たとえば、ｚ軸方向）にあり得る。すなわち、ＬＣ分子１１２は、かなり小さい傾斜角（ゼロ度の傾斜角を含む）を有していることがあり、ＬＣ分子１１２のＬＣダイレクタは、らせん軸１１８と実質的に直交していることがある。複屈折媒体層１１５（または複屈折媒体層１１５を含むＰＶＨ１００）は垂直ピッチＰ_ｖを有し得る。このＰ_ｖは、複屈折媒体層１１５の厚さ方向に沿った、ＬＣ分子１１２のＬＣダイレクタがその距離にわたってらせん軸１１８のまわりを１８０°回転する（またはＬＣダイレクタの方位角が１８０°変化する）距離として定義され得る。

【0063】

図１Ｂに示されるように、第１の同一配向（たとえば、同一の傾斜角および方位角）を有する複数のらせん構造１１７のＬＣ分子１１２は、複屈折媒体層１１５の体積内に周期的に分布する、第１の系列の傾斜した平行屈折率面１１４を形成することができる。ラベル標示されていないが、第１の同一配向とは異なる第２の同一配向（たとえば、同一の傾斜角および方位角）を有するＬＣ分子１１２は、複屈折媒体層１１５の体積内に周期的に分布する、第２の系列の傾斜した平行屈折率面を形成することができる。別の系列の傾斜した平行屈折率面が、異なる配向を有するＬＣ分子１１２によって形成され得る。同じ系列の、平行で周期的に分布する傾斜屈折率面１１４では、ＬＣ分子１１２は同一配向を有することができ、屈折率は同じであり得る。別の系列の傾斜屈折率面は、異なる屈折率に対応し得る。傾斜屈折率面の数（または複屈折膜の厚さ）が十分な値まで増加すると、ブラッグ回折が体積格子の原理に従って確立され得る。したがって、傾斜した周期的に分布する屈折率面１１４はまた、ブラッグ面１１４と呼ばれることもある。このようにして、複屈折媒体層１１５内には異なる系列のブラッグ面が存在する。

【0064】

同じ系列の隣り合うブラッグ面１１４間の距離（または周期）は、ブラッグ周期Ｐ_Ｂと呼ばれることがある。複屈折媒体層１１５の体積（またはＰＶＨ１００の体積）内に形成された別々の系列のブラッグ面は、複屈折媒体層１１５の体積内に周期的に分布する、変化する屈折率プロファイルを生じさせ得る。複屈折媒体層１１５（またはＰＶＨ１００）は、ブラッグ条件を満たす入力光をブラッグ回折で回折させることができる。複屈折媒体層１１５を含むＰＶＨ１００の傾斜角αはα＝９０°－βと定義することができ、ここでβ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ_ｖ／Ｐ_ｘ）である。すなわち、傾斜角は、垂直ピッチおよび水平面内ピッチの関数であり得る。具体的には、傾斜角は、垂直ピッチと水平面内ピッチの比の関数であり得る。いくつかの実施形態では、傾斜角が０°＜α＜４５°である、図１Ｂに示された複屈折媒体層１１５を含むＰＶＨ１００は、透過型ＰＶＨとして機能することができる。

【0065】

図１Ｃは、本開示の別の実施形態による、複屈折媒体層１３５に含まれるＬＣ分子１３２の３Ｄ配向パターンの一部分を示す。図１Ｂおよび図１Ｅ～図１Ｇに示された複屈折媒体層１１５の表面（第１の面１１５－１または第２の面１１５－２の少なくとも一方）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２と同様に、複屈折媒体層１３５の表面（第１の面１３５－１または第２の面１３５－２の少なくとも一方）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１３２は、その表面に、またはその表面と平行な面に、所定の面内方向（たとえば、ｘ軸方向）に沿って所定の回転方向（たとえば、時計回りまたは反時計回り）に連続的および周期的に回転するＬＣダイレクタで構成され得る。すなわち、ＬＣダイレクタの配向は、表面に沿って、またはその表面と平行な面に沿って、所定の面内方向（たとえば、ｘ軸方向）に連続的および周期的に変化し得る。連続的回転は、面内ピッチＰ_ｘの面内回転パターンを有し得る。いくつかの実施形態では、面内ピッチＰ_ｘは、均一（または同一）であり得る。ＬＣ分子は、図１Ｂに示されたブラッグ面１１４と同様の複数のブラッグ面１３４を形成し得る。図１Ｅ～図１Ｇは、複屈折媒体層１３５の表面（たとえば、１３５－１または１３５－２）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１３２のＬＣダイレクタの周期的面内回転パターンを示す。

【0066】

図１Ｃに示された実施形態では、らせん構造１３７のらせん軸１３８は、複屈折媒体層１３５の第１の面１３５－１および／または第２の面１３５－２に対して（または複屈折媒体層１３５の厚さ方向に対して）傾けることができる。たとえば、らせん構造１３７のらせん軸１３８は、複屈折媒体層１３５の第１の面１３５－１および／または第２の面１３５－２に対して鋭角または鈍角を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＣ分子１３２のＬＣダイレクタは、らせん軸１３８に対して実質的に直交し得る（すなわち、傾斜角は実質的にゼロ度であり得る）。いくつかの実施形態では、ＬＣ分子１３２のＬＣダイレクタは、らせん軸１３８に対して鋭角に傾けることができる。複屈折媒体層１３５（または複屈折媒体層１３５を含むＰＶＨ１００）は、垂直周期性（またはピッチ）Ｐ_ｖを有し得る。複屈折媒体層１３５を含むＰＶＨ１００の傾斜角αはα＝９０°－βと定義することができ、ここでβ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ_ｖ／Ｐ_ｘ）である。いくつかの実施形態では、傾斜角が４５°＜α＜９０°である、図１Ｃに示された複屈折媒体層１３５を含むＰＶＨ１００は、反射型ＰＶＨとして機能することができる。

【0067】

図１Ｄは、本開示の別の実施形態による、複屈折媒体層１５５に含まれるＬＣ分子１５２の概略３Ｄ配向パターンの一部分を示す。図１Ｄに示されるように、複屈折媒体層１５５は、第１の面１５５－１と、第１の面１５５－１と向かい合う第２の面１５５－２とを含み得る。図１Ｂおよび図１Ｅ～図１Ｇに示された複屈折媒体層１１５の表面に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１１２と同様に、複屈折媒体層１５５の表面（第１の面１５５－１または第２の面１５５－２の少なくとも一方）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１５２は、その表面に、またはその表面と平行な面に、所定の面内方向（たとえば、ｘ軸方向）に沿って所定の回転方向（たとえば、時計回り）に連続的に回転するＬＣダイレクタで構成され得る。この連続回転は、面内ピッチＰ_ｉｎ（この例ではＰ_ｘ）を有する周期的面内回転パターンを示し得る。いくつかの実施形態では、面内ピッチＰ_ｉｎは、均一（たとえば、同一）であってもよく、または所定の面内方向（たとえば、ｘ軸方向）に変化してもよい。図１Ｅ～図１Ｇはまた、複屈折媒体層１５５の表面（たとえば、１５５－１または１５５－２）に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子１５２のＬＣダイレクタの配向の周期的面内回転パターンも示す。

【0068】

図１Ｄに戻って参照すると、複屈折媒体層１５５の体積内で、ＬＣ分子１５２は、図１Ｂに示された構成と同様に、複数の系列の傾斜した周期的屈折率面（またはブラッグ面）１５４の形で配置され得る。複屈折媒体層１５５（または、複屈折媒体層１５５を含むＰＶＨ１００）はまた、複屈折媒体層１５５の厚さ方向に垂直周期性（またはピッチ）Ｐ_ｖを有していてもよい。複屈折媒体層１５５を含むＰＶＨ１００の傾斜角αはα＝９０°－βと定義することができ、ここでβ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ_ｖ／Ｐ_ｘ）である。いくつかの実施形態では、傾斜角が０°＜α＜４５°である、図１Ｄに示された複屈折媒体層１５５を含むＰＶＨ１００は、透過型ＰＶＨとして機能することができる。

【0069】

図１Ｅ～図１Ｇに示された、複屈折媒体層の表面に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子のダイレクタの周期的面内回転パターン（または複屈折媒体層の表面の複屈折媒体層の周期的局所光軸配向）は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。図示されていないが、複屈折媒体層の表面に、またはそれに近接して置かれたＬＣ分子のダイレクタ（または複屈折媒体層の表面の複屈折媒体層の局所光軸配向）は、少なくとも１つの面内方向に、たとえば半径方向に、ピッチが変化する面内配向パターンを有するように構成することができる。

【0070】

いくつかの実施形態では、ＰＶＨ１００は、所定の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）を主に（または実質的に）回折させるように、また、所定の回り方向とは反対の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）を主に（または実質的に）透過させるように（たとえば、無視できる回折を伴って）、構成することができる。ＰＶＨ１００は、所定の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）を、所定の回り方向の反対の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）よりもはるかに小さい光透過率で透過させ得ることを理解されたい。ＰＶＨ１００は、所定の回り方向の反対の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）を、所定の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）よりもはるかに小さい回折効率で回折させ得る。非偏光光または直線偏光光は、反対の回り方向を有する２つの円偏光成分（たとえば、第１の成分および第２の成分）に分解され得る。すなわち、第１の成分はＰＶＨ１００によって主に回折され、第２の成分はＰＶＨ１００によって主に透過され得る（たとえば、無視できる回折を伴って）。ＰＶＨ１００は、所定の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）を主に前方または後方に回折させるように構成することができる。ＰＶＨ１００が、所定の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）を主に前方に回折させるように構成されている場合、ＰＶＨ１００は、透過型ＰＶＨ１００と呼ばれることがある。ＰＶＨ１００が、所定の回り方向を有する円偏光光（または楕円偏光光）を主に後方に回折させるように構成されている場合、ＰＶＨ１００は反射型ＰＶＨ１００と呼ばれることがある。

【0071】

図２Ａは、本開示の実施形態による、透過型ＰＶＨ２００の回折次数を示す。透過型ＰＶＨ２００は、所定の回り方向（たとえば、ＬＣダイレクタ面のＬＣダイレクタの回転の回り方向と同じ、またはＰＶＨ２００のらせん構造の回り方向と同じ回り方向）を有する円偏光光ビーム（または楕円偏光光ビーム）を回折光ビーム（たとえば、１次回折光ビーム）へと、主に前方に回折させるように構成することができる。透過型ＰＶＨ２００は、所定の回り方向とは反対の回り方向（たとえば、ＬＣダイレクタ面のＬＣダイレクタの回転の回り方向とは反対の、またはＰＶＨ２００のらせん構造の回り方向とは反対の回り方向）を有する円偏光光ビームを透過光ビーム（０次）へと、主に透過させることができる（たとえば、無視できる回折を伴って）。いくつかの実施形態では、ＰＶＨ２００から出力される回折光ビームは、透過型ＰＶＨ２００によって反転された回り方向を有する円偏光光ビームであり得る。いくつかの実施形態では、透過光ビームは、透過型ＰＶＨ２００によって実質的に維持された回り方向を有する円偏光光ビームであり得る。すなわち、透過型ＰＶＨ２００は、回折に加えて光ビームに偏光変換も行うことができる。説明の目的のために、図２Ａは、ＰＶＨ２００が右回り透過型ＰＶＨであることを示しており、このＰＶＨは、ＲＨＣＰ光ビーム２３０をＬＨＣＰ光ビーム２４０として主に前方に回折させるように、また、ＬＨＣＰ光ビーム２３５をＬＨＣＰ光ビーム２４５として０次へと主に透過させるように（たとえば、無視できる回折を伴って）、構成されている。いくつかの実施形態では、回折光ビームは、楕円偏光光ビームまたは直線偏光光ビームであり得る。いくつかの実施形態では、透過光ビームは、楕円偏光光ビームまたは直線偏光光ビームであり得る。

【0072】

図２Ｂは、本開示の実施形態による、反射型ＰＶＨ２５０の回折次数を示す。反射型ＰＶＨ２５０は、所定の回り方向（たとえば、ＰＶＨ２５０のらせん構造の回り方向と同じ回り方向）を有する円偏光光ビーム（または楕円偏光光ビーム）を回折光ビーム（たとえば、１次回折光ビーム）へと、主に後方に回折させるように、また、所定の回り方向とは反対の回り方向（たとえば、ＰＶＨのらせん構造の回り方向と反対の回り方向）を有する円偏光光ビームを透過光ビーム（０次）へと、主に透過させるように（たとえば、無視できる回折を伴って）、構成することができる。いくつかの実施形態では、回折光ビームは、反射型ＰＶＨ２５０によって実質的に維持される回り方向を有する円偏光光ビームであり得る。いくつかの実施形態では、透過光ビームは、反射型ＰＶＨ２５０によって実質的に維持される回り方向を有する円偏光光ビームであり得る。説明の目的のために、図２Ｂは、反射型ＰＶＨ２５０が右回り反射型ＰＶＨであることを示しており、このＰＶＨは、ＲＨＣＰ光ビーム２３０をＲＨＣＰ光ビーム２６０として主に後方に回折させるように、また、ＬＨＣＰ光ビーム２３５をＬＨＣＰ光ビーム２６５として０次へと主に透過させるように（たとえば、無視できる回折を伴って）、構成されている。いくつかの実施形態では、反射型ＰＶＨ２５０は、回折光ビームおよび／または透過光ビームの偏光を変化させることができる。いくつかの実施形態では、回折光ビームは、楕円偏光光ビームまたは直線偏光光ビームであり得る。いくつかの実施形態では、透過光ビームは、楕円偏光光ビームまたは直線偏光光ビームであり得る。

【0073】

図３Ａは、本開示の実施形態による、レインボー効果を抑制する（または回折アーチファクトを抑制する）ための光学デバイス（または光学素子）３００の概略図を示す。光学デバイス３００は、複数の複屈折媒体層を含み得る。たとえば、いくつかの実施形態では、光学デバイス３００は、多層ＰＶＨであってもよい。図３Ａに示されるように、光学デバイス３００は、一緒に積層された複数のＰＶＨ、たとえば第１のＰＶＨ３０５および第２のＰＶＨ３１０を含み得る。いくつかの実施形態では、第１のＰＶＨ３０５および第２のＰＶＨ３１０の少なくとも一方（たとえば、それぞれ）は、複屈折膜（または複屈折媒体層）を含み得る。いくつかの実施形態では、複屈折膜は、重合（または架橋）液晶（「ＬＣ」）、ポリマー安定化ＬＣ、フォトポリマー（たとえば、非晶質ポリマー、液晶（「ＬＣ」）ポリマーなど）、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。ＬＣは、ネマチックＬＣ、ツイストベンドＬＣ、キラルネマチックＬＣ、スメクチックＬＣ、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。複屈折膜の光学異方性分子は、垂直ピッチＰ_ｖ（たとえば、厚さ方向のピッチ）および面内ピッチＰ_ｉｎ（たとえば、ｘ－ｙ平面内の方向のピッチ）を有する適切な３Ｄ配向パターン（図１Ｂ、図１Ｃまたは図１Ｄに示されるものなど）で配置され得る。第１のＰＶＨ３０５および第２のＰＶＨ３１０の体積内のブラッグ面は、それぞれのＰＶＨ内の斜線によって概略的に示されている。

【0074】

図３Ａに示された実施形態では、第１のＰＶＨ３０５は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ（一次ＰＶＨ層３０５と呼ばれることがある）、第２のＰＶＨ３１０は、厚さが比較的薄くなるように構成することができる（二次ＰＶＨ層３１０と呼ばれることがある）。二次ＰＶＨ層３１０の厚さは、一次ＰＶＨ層３０５の厚さよりかなり薄くてもよい。たとえば、二次ＰＶＨ層３１０の厚さは、一次ＰＶＨ層３０５の厚さの所定の百分率より小さくてもよい。二次ＰＶＨ層３１０の厚さと一次ＰＶＨ層３０５の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３０５と二次ＰＶＨ層３１０の各面内ピッチＰ_ｉｎは、実質的に同じになるように構成することができ、二次ＰＶＨ層３１０の垂直ピッチ（または第２の垂直ピッチ）Ｐ_ｖは、一次ＰＶＨ層３０５の垂直ピッチ（または第１の垂直ピッチ）Ｐ_ｖよりも小さくなるように構成することができる。第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は、適切な範囲内または適切な数値、たとえば、上記で説明された、０．２～０．８の範囲内の任意の部分範囲または任意の数値であってよい。１つの実施形態では、第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分であってもよい。ＰＶＨの傾斜角αはα＝９０°－βと定義され、ここでβ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ_ｖ／Ｐ_ｉｎ）である。一次ＰＶＨ層３０５の傾斜角αは、二次ＰＶＨ層３１０の傾斜角αよりも小さくなるように構成することができる。

【0075】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３０５と二次ＰＶＨ層３１０の両方が、同じタイプのＰＶＨ、たとえば反射型ＰＶＨまたは透過型ＰＶＨを含み得る。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３０５と二次ＰＶＨ層３１０は、別々のタイプのＰＶＨを含み得る。たとえば、一次ＰＶＨ層３０５および二次ＰＶＨ層３１０の一方が反射型ＰＶＨを含み、他方が透過型ＰＶＨを含み得る。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３０５と二次ＰＶＨ層３１０は、同じ偏光選択性を有するように構成することができる。たとえば、一次ＰＶＨ層３０５と二次ＰＶＨ層３１０は、第１の回り方向を有する偏光光を回折させ、第１の回り方向と反対である第２の回り方向を有する偏光を、無視できる回折を伴って透過させるように構成することができる。

【0076】

光３０２（たとえば、現実世界環境からの可視多色光）が一次ＰＶＨ層３０５に入射する場合、一次ＰＶＨ層３０５は、光３０２の少なくとも一部を異なる回折次数に回折させるように構成することができる。たとえば、現実世界環境からの可視多色光３０２が、反対の回り方向を有する２つの円偏光成分に分解できる非偏光光（または直線偏光光）である場合、一次ＰＶＨ層３０５は、第１の回り方向を有する一方の円偏光成分を異なる回折次数へ実質的に回折させるように、また、第２の回り方向を有する他方の円偏光成分を実質的に透過させるように構成することができる。現実世界環境からの可視多色光３０２が第１の回り方向を有する円偏光光である場合、一次ＰＶＨ層３０５は、第１の回り方向を有する円偏光光を異なる回折次数へ実質的に回折させるように構成することができる。回折角は波長依存性であるので、一次ＰＶＨ層３０５は可視多色光３０２を、レインボー効果を伴って回折させて、一次ＰＶＨ層３０５を通して見た現実世界画像に多色グレアを生じさせ得る。二次ＰＶＨ層３１０は、一次ＰＶＨ層３０５によって生じるレインボー効果が低減され得るように、一次ＰＶＨ層３０５によって生じる可視多色光３０２の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、回折次数が低いほど、レインボー効果が弱く（または認知しにくく）、回折次数が高いほど、レインボー効果が強い（または認知しやすい）。二次ＰＶＨ層３１０は、一次ＰＶＨ層３０５によって生じる可視多色光３０２の高い回折次数、たとえば所定の回折次数よりも高い回折次数、を抑制するように構成することができる。

【0077】

たとえば、一次ＰＶＨ層３０５は、現実世界環境からの可視多色光３０２が第１の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。この第１の光は、第１の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３１０は、第１の光を一次ＰＶＨ層３０５から受光して、この第１の光が第２の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。第２の光は、第２の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３１０は、所定の回折次数、たとえば１次の回折次数（＋１次の回折次数および／または－１次の回折次数）よりも高い回折次数などの、一次ＰＶＨ層３０５によって生じる望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、知覚可能な回折次数の第２の数は、知覚可能な回折次数の第１の数よりも小さくすることができる。すなわち、一次ＰＶＨ層３０５によって生じるレインボー効果は、二次ＰＶＨ層３１０によって低減され得る。言い換えると、一次ＰＶＨ層３０５と二次ＰＶＨ層３１０を組み合わせたものによって生じるレインボー効果は、一次ＰＶＨ層３０５だけで生じるレインボー効果よりも弱く（すなわち認知しにくく）なり得る。

【0078】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３０５および二次ＰＶＨ層３１０のそれぞれは、それぞれの複屈折およびそれぞれのキラリティを有する複屈折媒体を含み得る。ＰＶＨの垂直ピッチＰ_ｖは、複屈折媒体のキラリティによって決定することができる。いくつかの実施形態では、複屈折媒体のキラリティは、誘起キラリティであってよい。たとえば、複屈折媒体は、ホスト複屈折材料と、そのホスト複屈折材料に所定の濃度でドープされたキラルドーパントとを含み得る。キラリティは、ホスト複屈折材料にドープされるキラルドーパント、たとえば、ネマチックＬＣにドープされるキラルドーパント、またはアキラルＲＭにドープされるキラル反応性メソゲン（「ＲＭ（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｅｓｏｇｅｎ）」）によって導入することができる。ＲＭはまた、重合性メソゲン化合物もしくは液晶化合物、または重合性ＬＣと呼ばれることもある。簡単にするために、以下の説明では、用語「液晶」または「ＬＣ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）」は、メソゲン材料とＬＣ材料の両方を包含し得る。複屈折媒体のキラリティが、ホスト複屈折材料にドープされるキラルドーパントによって導入される場合、ＰＶＨの垂直ピッチＰ_ｖは、キラルドーパントのねじり力（「ＨＴＰ（ｈｅｌｉｃａｌ ｔｗｉｓｔ ｐｏｗｅｒ）」）と、ホスト複屈折材料にドープされるキラルドーパントの濃度とによって決定され得る。いくつかの実施形態では、複屈折媒体のキラリティは、固有キラリティであり得る。たとえば、複屈折媒体は、固有分子キラリティを有する複屈折材料を含んでもよく、キラルドーパントは含まれなくてもよい。いくつかの実施形態では、複屈折材料は、キラル液晶分子、または１つもしくは複数のキラル官能基を有する分子を含み得る。ＰＶＨの垂直ピッチＰ_ｖは、複屈折材料の固有分子キラリティによって決定され得る。

【0079】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３０５は、第１の複屈折および第１のキラリティを有する第１の複屈折媒体を含むことができ、二次ＰＶＨ層３１０は、第２の複屈折および第２のキラリティを有する第２の複屈折媒体を含むことができる。第１のキラリティは、第２のキラリティと異なるように構成することができ、その結果、一次ＰＶＨ層３０５と二次ＰＶＨ層３１０の垂直ピッチが異なることになる。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３０５の第１のキラリティは、二次ＰＶＨ層３１０の第２のキラリティよりも小さくなるように構成することができ、それにより、二次ＰＶＨ層３１０の垂直ピッチＰ_ｖ（または第２の垂直ピッチ）は、一次ＰＶＨ層３０５の垂直ピッチＰ_ｖ（または第１の垂直ピッチ）よりも小さくなる。第２の垂直ピッチと第１の垂直ピッチの比は、適切な範囲内または適切な数値、たとえば、上記で説明された、０．２～０．８の範囲内の任意の部分範囲または任意の数値であってよい。１つの実施形態では、第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分であってもよい。一次ＰＶＨ層３０５の第１の複屈折は、二次ＰＶＨ層３１０の第２の複屈折と異なっていても、実質的に同じであってもよい。

【0080】

第１のＰＶＨ層３０５および第２のＰＶＨ層３１０は、例示の目的で平坦な形状を有するものとして示されているが、第１のＰＶＨ層３０５および／または第２のＰＶＨ層３１０は、湾曲した形状を有していてもよい。例示の目的で、図３Ａは、第１のＰＶＨ層３０５および第２のＰＶＨ層３１０のそれぞれが均一な厚さを有していることを示す。図示されていないが、いくつかの実施形態では、第１のＰＶＨ層３０５および／または第２のＰＶＨ層３１０は、変化する厚さ、たとえば、ｘ軸方向またはｙ軸方向の少なくとも一方などに沿って、ｘ－ｙ平面内で変化する厚さを有していてもよい。第１のＰＶＨ層３０５および第２のＰＶＨ層３１０のそれぞれが、変化する厚さを有している場合、これらのＰＶＨ層の対応する局所点において、第１のＰＶＨ層３０５は比較的厚い局所厚さを有するように構成することができ、第２のＰＶＨ層３１０は比較的薄い局所厚さを有するように構成することができる。たとえば、対応する局所点において、二次ＰＶＨ層３１０の厚さは、一次ＰＶＨ層３０５の厚さよりもかなり薄くてもよい。二次ＰＶＨ層３１０の厚さと一次ＰＶＨ層３０５の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0081】

例示の目的で、図３Ａは、光学デバイス３００が、一緒に積層された２つのＰＶＨ３０５およびＰＶＨ３１０を含むことを示す。いくつかの実施形態では、光学デバイス３００は、一緒に積層された２つより多い（たとえば、３つ、４つ、または５つなどの）ＰＶＨを含み得る。いくつかの実施形態では、光学デバイス３００の複数のＰＶＨは、少なくとも１つの一次ＰＶＨ層、および少なくとも１つの二次ＰＶＨを含み得る。少なくとも１つの一次ＰＶＨ層は現実世界環境からの可視多色光がレインボー効果を伴って回折するように構成することができ、少なくとも１つの二次ＰＶＨ層は、少なくとも１つの一次ＰＶＨ層によって生じるレインボー効果が低減され得るように、少なくとも１つの一次ＰＶＨ層によって生じる可視光の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。

【0082】

図３Ｂは、本開示の別の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイス（または光学素子）３３０の概略図を示す。光学デバイス３３０は、多層ＰＶＨとすることができる。図３Ｂに示される光学デバイス３３０は、図３Ａに示された光学デバイス３００に含まれる要素と同一または同様の要素を含み得る。同一または同様の要素についての詳細な説明は、図３Ａに関連して提示された上記の説明を参照されたい。図３Ｂに示されるように、光学デバイス３３０は、一緒に積層された複数のＰＶＨを含み得る。この複数のＰＶＨは、一次ＰＶＨ層および複数の二次ＰＶＨ層を含み得る。説明の目的のために、図３Ｂは、光学デバイス３３０が一次ＰＶＨ層３３５と、２つの二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂ（たとえば、第１の二次ＰＶＨ層３４０ａおよび第２の二次ＰＶＨ層３４０ｂ）とを含み得ることを示す。いくつかの実施形態では、光学デバイス３３０は、２つより多い二次ＰＶＨ層を含み得る。一次ＰＶＨ層３３５、ならびに二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂは、適切な順序で配置することができる。説明の目的のために、二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂは一緒に積層されてよく、一次ＰＶＨ層３３５は、二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂのスタックに配置されてよい。たとえば、二次ＰＶＨ層３４０ａは、二次ＰＶＨ層３４０ｂと一次ＰＶＨ層３３５の間に配置され得る。図示されていないが、いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３３５および２つの二次ＰＶＨ層３４０ａ、３４０ｂは、他の適切な順序で配置されてもよい。たとえば、一次ＰＶＨ層３３５は、２つの二次ＰＶＨ層３４０ａと３４０ｂの間に配置されてもよい。例示の目的で１つの一次ＰＶＨ層３３５が示されているが、いくつかの実施形態では、光学デバイス３３０は複数の一次ＰＶＨ層を含み得る。

【0083】

図３Ｂに示された一次ＰＶＨ層３３５は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂのそれぞれは、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。二次ＰＶＨ層３４０ａまたは３４０ｂの厚さは、一次ＰＶＨ層３３５の厚さよりかなり薄くてもよい。二次ＰＶＨ層３４０ａまたは３４０ｂの厚さと一次ＰＶＨ層３３５の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３３５と二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂの各面内ピッチＰ_ｉｎは、実質的に同じになるように構成することができる。

【0084】

いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層３４０ａと二次ＰＶＨ層３４０ｂの各垂直ピッチＰ_ｖ（第２の垂直ピッチおよび第３の垂直ピッチ）は、実質的に同じであってもよい。いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層３４０ａおよび二次ＰＶＨ層３４０ｂの垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層３３５の垂直ピッチより小さくてもよい。二次ＰＶＨ層３４０ａ（または３４０ｂ）の垂直ピッチと一次ＰＶＨ層３３５の垂直ピッチとの比は、適切な範囲内または適切な数値、たとえば、上述の、０．２～０．８の範囲内の任意の部分範囲または任意の数値であってよい。１つの実施形態では、二次ＰＶＨ層３４０ａまたは３４０ｂの垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層３３５の垂直ピッチＰ_ｖの約半分になるように構成することができる。

【0085】

いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層３４０ａの垂直ピッチと二次ＰＶＨ層３４０ｂの垂直ピッチとは異なっていてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層３４０ｂの垂直ピッチ（第３の垂直ピッチ）は、二次ＰＶＨ層３４０ａの垂直ピッチ（第２の垂直ピッチ）より小さくても（たとえば、約半分でも）よい。二次ＰＶＨ層３４０ｂの垂直ピッチと二次ＰＶＨ層３４０ａの垂直ピッチとの比は、上記で説明されたように、０．２～０．８の範囲内の任意の適切な部分範囲または数値であってよい。１つの実施形態では、二次ＰＶＨ層３４０ｂの垂直ピッチと二次ＰＶＨ層３４０ａの垂直ピッチとの比は、０．５であってもよい。すなわち、二次ＰＶＨ層３４０ｂの垂直ピッチは、二次ＰＶＨ層３４０ａの垂直ピッチの約半分であってよい。

【0086】

一次ＰＶＨ層３３５は、現実世界環境からの可視多色光３０２がレインボー効果を伴って回折するように構成することができ、二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂは、一次ＰＶＨ層３３５によって生じるレインボー効果が低減され得るように、一次ＰＶＨ層３３５によって生じる可視多色光３０２の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。

【0087】

たとえば、一次ＰＶＨ層３３５は、現実世界環境からの可視多色光３０２が第１の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。この第１の光は、第１の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３４０ａは、第１の光を一次ＰＶＨ層３３５から受光して、この第１の光が第２の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。第２の光は、第２の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３４０ｂは、二次ＰＶＨ層３４０ａから第２の光を受光して、第２の光が第３の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。第３の光は、第３の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂは、所定の回折次数、たとえば１次の回折次数（＋１次の回折次数および／または－１次の回折次数）よりも高い回折次数などの、一次ＰＶＨ層３３５によって生じる望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、知覚可能な回折次数の第２の数は、知覚可能な回折次数の第１の数よりも小さくすることができる。知覚可能な回折次数の第３の数は、知覚可能な回折次数の第２の数よりも小さくすることができる。すなわち、一次ＰＶＨ層３３５によって生じるレインボー効果は、二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂによって低減され得る。言い換えると、一次ＰＶＨ層３３５と二次ＰＶＨ層３４０ａおよび３４０ｂとを組み合わせたものによって生じるレインボー効果は、一次ＰＶＨ層３３５だけで生じるレインボー効果よりも弱く（すなわち認知しにくく）なり得る。

【0088】

図３Ｃは、本開示の別の実施形態による、レインボー効果を抑制するための光学デバイス（または光学素子）３５０の概略図を示す。光学デバイス３５０は、多層ＰＶＨとすることができる。図３Ｃに示された光学デバイス３５０は、図３Ａに示された光学デバイス３００、および／または図３Ｂに示された光学デバイス３３０に含まれる要素と同一または同様の要素を含み得る。同一または同様の要素についての詳細な説明は、図３Ａおよび図３Ｂに関連して提示された上記の説明を参照されたい。図３Ｃに示されるように、光学デバイス３５０は、一緒に積層された複数のＰＶＨを含み得る。この複数のＰＶＨは、複数の一次ＰＶＨ層および複数の二次ＰＶＨ層を含み得る。いくつかの実施形態では、それぞれの一次ＰＶＨ層は、現実世界環境からの可視多色光３０２がレインボー効果を伴って回折するように構成することができ、１つまたは複数の二次ＰＶＨ層は、それぞれの一次ＰＶＨ層によって生じるレインボー効果が低減され得るように、それぞれの一次ＰＶＨ層と対にして、それぞれの一次ＰＶＨ層による望ましくない回折次数を抑制することができる。

【0089】

説明の目的のために、図３Ｃは、光学デバイス３５０が、２つの一次ＰＶＨ層３５５ａおよび３５５ｂ（たとえば、第１の一次ＰＶＨ層３３５ａおよび第２の一次ＰＶＨ層３３５ｂ）と、２つの二次ＰＶＨ層３６０ａおよび３６０ｂ（たとえば、第１の二次ＰＶＨ層３６０ａおよび第２の二次ＰＶＨ層３６０ｂ）とを含み得ることを示す。いくつかの実施形態では、光学デバイス３５０は、２つより多い一次ＰＶＨ層、および／または２つより多い二次ＰＶＨ層を含み得る。一次ＰＶＨ層３５５ａおよび３５５ｂ、ならびに二次ＰＶＨ層３６０ａおよび３６０ｂは、適切な順序で配置することができる。説明の目的のために、図３Ｃは、一次ＰＶＨ層と二次ＰＶＨ層とが交互に配置され得ることを示す。たとえば、二次ＰＶＨ層３６０ａは、一次ＰＶＨ層３５５ａと一次ＰＶＨ層３５５ｂの間に配置されてよく、一次ＰＶＨ層３５５ｂは、二次ＰＶＨ層３６０ａと二次ＰＶＨ層３６０ｂの間に配置されてよい。図示されていないが、いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３５５ａおよび３５５ｂならびに二次ＰＶＨ層３６０ａおよび３６０ｂは、他の適切な順序で配置されてもよい。たとえば、すべての一次ＰＶＨ層が一緒に積層されてもよく、すべての二次ＰＶＨ層が一緒に積層されてもよく、また、一次ＰＶＨ層のスタックが二次ＰＶＨ層のスタックと積層されてもよい。

【0090】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３５５ａは、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、二次ＰＶＨ層３６０ａは、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。二次ＰＶＨ層３６０ａの厚さは、一次ＰＶＨ層３５５ａの厚さよりかなり薄くてもよい。二次ＰＶＨ層３６０ａの厚さと一次ＰＶＨ層３５５ａの厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３５５ａと二次ＰＶＨ層３６０ａの各面内ピッチＰ_ｉｎは、実質的に同じになるように構成することができる。いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層３６０ａの垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層３５５ａの垂直ピッチＰ_ｖよりも小さく（たとえば、約半分に）なるように構成することができる。二次ＰＶＨ層３６０ａの垂直ピッチと一次ＰＶＨ層３５５ａの垂直ピッチとの比は、上記で説明されたように、任意の適切な部分範囲にあってよく、または０．２～０．８の範囲内の任意の適切な数値であってよい。

【0091】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３５５ｂは、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、二次ＰＶＨ層３６０ｂは、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。二次ＰＶＨ層３６０ｂの厚さは、一次ＰＶＨ層３５５ｂの厚さよりかなり薄くてもよい。二次ＰＶＨ層３６０ｂの厚さと一次ＰＶＨ層３５５ｂの厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３５５ｂと二次ＰＶＨ層３６０ｂの各面内ピッチＰ_ｉｎは、実質的に同じになるように構成することができる。いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層３６０ｂの垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層３５５ｂの垂直ピッチＰ_ｖよりも小さく（たとえば、約半分に）なるように構成することができる。二次ＰＶＨ層３６０ｂの垂直ピッチと一次ＰＶＨ層３５５ｂの垂直ピッチとの比は、上記で説明されたように、任意の適切な部分範囲にあってよく、または０．２～０．８の範囲内の任意の適切な数値であってよい。

【0092】

一次ＰＶＨ層３５５ａおよび二次ＰＶＨ層３６０ａの各面内ピッチＰ_ｉｎは、一次ＰＶＨ層３５５ｂおよび二次ＰＶＨ層３６０ｂの各面内ピッチＰ_ｉｎと実質的に同じであっても異なっていてもよい。一次ＰＶＨ層３５５ａの垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層３５５ｂの垂直ピッチＰ_ｖと実質的に同じであっても異なっていてもよい。二次ＰＶＨ層３６０ａの垂直ピッチＰ_ｖは、二次ＰＶＨ層３６０ｂの垂直ピッチＰ_ｖと実質的に同じであっても異なっていてもよい。一次ＰＶＨ層３５５ａの厚さは、一次ＰＶＨ層３５５ｂと実質的に同じであっても異なっていてもよい。二次ＰＶＨ層３６０ａの厚さは、二次ＰＶＨ層３６０ｂと実質的に同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層３５５ａ、３５５ｂの少なくとも一方または二次ＰＶＨ層３６０ａ、３６０ｂの少なくとも一方の厚さは、ｘ軸方向またはｙ軸方向の少なくとも一方などに沿って、ｘ－ｙ平面内で変化し得る。

【0093】

図３Ｃに示される実施形態では、現実世界環境からの可視多色光３０２が一次ＰＶＨ層３５５ａに入射する場合、一次ＰＶＨ層３５５ａは、可視多色光３０２がレインボー効果を伴って回折するように構成することができる。二次ＰＶＨ層３６０ａ、一次ＰＶＨ層３５５ｂ、および二次ＰＶＨ層３６０ｂは、一次ＰＶＨ層３５５ａによって生じるレインボー効果が低減され得るように、一次ＰＶＨ層３５５ａによって生じる可視多色光３０２の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、一次ＰＶＨ層３５５ａは、現実世界環境からの可視多色光３０２が第１の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。この第１の光は、第１の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３４０ａは、第１の光を一次ＰＶＨ層３３５ａから受光して、この第１の光が第２の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。第２の光は、第２の数の知覚可能な回折次数を含み得る。一次ＰＶＨ層３５５ｂは、二次ＰＶＨ層３６０ａから第２の光を受光して、第２の光が第３の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。第３の光は、第３の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３６０ｂは、一次ＰＶＨ層３５５ｂから第３の光を受光して、この第３の光が第４の光として少なくとも部分的に回折するように構成することができる。第４の光は、第４の数の知覚可能な回折次数を含み得る。二次ＰＶＨ層３６０ａおよび３６０ｂは、所定の回折次数、たとえば１次の回折次数（＋１次の回折次数および／または－１次の回折次数）よりも高い回折次数などの、一次ＰＶＨ層３５５ａおよび３５５ｂによって生じる望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、知覚可能な回折次数の第２の数は、知覚可能な回折次数の第１の数よりも小さくすることができる。知覚可能な回折次数の第３の数は、知覚可能な回折次数の第２の数よりも小さくすることができる。知覚可能な回折次数の第４の数は、知覚可能な回折次数の第３の数よりも小さくすることができる。すなわち、一次ＰＶＨ層３５５ａおよび３５５ｂによって生じるレインボー効果は、二次ＰＶＨ層３６０ａおよび３６０ｂによって低減され得る。言い換えると、一次ＰＶＨ層３５５ａおよび３５５ｂと二次ＰＶＨ層３６０ａおよび３６０ｂとを組み合わせたものは、一次ＰＶＨ層３５５ａだけよりも、または一次ＰＶＨ層３５５ａと３５５ｂを組み合わせたものよりも、生じ得るレインボー効果が弱い（または認知しにくい）。

【0094】

いくつかの実施形態では、４つのＰＶＨ層を有する図３Ｃに示された光学デバイス３５０に関して、ＰＶＨ層３５５ａは、一次ＰＶＨ層（第１の垂直ピッチを有する第１のＰＶＨ層）であってよく、他のＰＶＨ層３６０ａ、３５５ｂ、および３６０ｂは、一次ＰＶＨ層による回折を低減させるように、たとえば、一次ＰＶＨ層から出力される望ましくない回折次数の光を抑制するように、構成された二次ＰＶＨ層（第２、第３、および第４の垂直ピッチをそれぞれ有する、第２、第３、および第４のＰＶＨ層）であってよい。ＰＶＨ層３６０ａ、３５５ｂ、および３６０ｂの各垂直ピッチは、実質的に同じであってよい。たとえば、ＰＶＨ層３０６ａ、３５５ｂ、および３６０ｂの同一の垂直ピッチは、一次ＰＶＨ層３５５ａの垂直ピッチの約２０％～８０％であってよい。いくつかの実施形態では、ＰＶＨ層３０６ａ、３５５ｂ、および３６０ｂの同一の垂直ピッチは、一次ＰＶＨ層３５５ａの垂直ピッチの約半分であってもよい。いくつかの実施形態では、第２のＰＶＨ層３６０ａの第２の垂直ピッチは、一次ＰＶＨ層３５５ａの第１の垂直ピッチの約半分であってもよく、第３のＰＶＨ層３５５ｂの第３の垂直ピッチは、第２のＰＶＨ層３６０ａの第２の垂直ピッチの約半分であってもよく、第４のＰＶＨ層３６０ｂの第４の垂直ピッチは第３の垂直ピッチの約半分であってもよい。

【0095】

図４Ａは、従来の単層ＰＶＨ４００の概略図を示し、図４Ｂは、図４Ａに示された従来の単層ＰＶＨ４００の視野角と回折効率の関係を示すシミュレーション結果を示す。図４Ｃは、本開示の実施形態による多層ＰＶＨ４５０の概略図を示し、図４Ｄは、本開示の実施形態による図４Ｃに示された多層ＰＶＨ４５０の視野角と回折効率の関係を示すシミュレーション結果を示す。

【0096】

図４Ａに示されるように、従来の単層ＰＶＨ４００は、厚さｔ＝４．７μｍ、垂直ピッチＰｖ＝２８２ｎｍ、および面内ピッチＰ_ｉｎ＝９３７ｎｍである単一のＰＶＨ層４０５を含む。図４Ｃに示されるように、本開示の実施形態による多層ＰＶＨ４５０は、厚さｔ１＝４．７μｍ、垂直ピッチＰｖ＝２８２ｎｍ、および面内ピッチＰ_ｉｎ＝９３７ｎｍである第１のＰＶＨ層４５５と、厚さｔ２＝０．０６μｍ、垂直ピッチＰｖ＝１４５ｎｍ、および面内ピッチＰ_ｉｎ＝９３７ｎｍである第２のＰＶＨ層４６０とを含む。すなわち、第１のＰＶＨ層４５５と第２のＰＶＨ層４６０の面内ピッチＰ_ｉｎとは同じにすることができ、第２のＰＶＨ層４６０の垂直ピッチＰｖは、第１のＰＶＨ層４５５の垂直ピッチＰｖの約半分（よりわずかに小さい）にすることができる。多層ＰＶＨ４５０の第１のＰＶＨ層４５５の厚さ、垂直ピッチ、および面内ピッチはそれぞれ、従来の単層ＰＶＨ４００の単層ＰＶＨ層４０５の厚さ、垂直ピッチ、および面内ピッチと類似している。説明の目的のために、単層ＰＶＨ４００および多層ＰＶＨ４５０は透過型ＰＶＨである。図４Ａは、従来の単層ＰＶＨ４００が複数の平行ブラッグ面４１５を含むことを示す。図４Ｃは、第１のＰＶＨ層４５５が複数の平行ブラッグ面４７５を含み、第２のＰＶＨ層４６０が、ブラッグ面４７５と平行でなくてもよい複数の平行ブラッグ面４６５を含むことを示している。

【0097】

図４Ｂおよび図４Ｄは、図４Ａに示された従来の単層ＰＶＨ４００、および図４Ｃに示された本開示の多層ＰＶＨ４５０それぞれの、視野角の関数としてプロットされた平均透過回折効率を示す。図４Ｂおよび図４Ｄには、従来の単層ＰＶＨ４００または本開示の多層ＰＶＨ４５０の平均透過回折効率を表すためのグレースケールバー４１１または４１２（濃いグレーから薄いグレーまで）が、白色光（所定の可視波長範囲を有する）の入射角の所定の範囲にわたって示されている。グレースケールバー４１１または４１２では、濃いグレーが低い平均透過回折効率を表し、薄いグレーが高い平均透過回折効率を表している。効率は、グレースケールバー４１１または４１２の濃いグレーから、グレースケールバー４１１または４１２の薄いグレーに向けて高くなっている。高い平均透過回折効率（薄いグレーに対応する）は、強いレインボー効果を示し得る。図４Ｂおよび図４Ｄに示された円形グラフの中心は、０度視野（「ＦＯＶ」）を表し、中心から始まる４つの同心円４２１、４２２、４２３および４２４は、１５°ＦＯＶ、３０°ＦＯＶ、４５°ＦＯＶ、および６０°ＦＯＶを表す。円形グラフの中心から始まる放射方向は、視野角方向を表している。例示の目的で、７つの視野角方向（たとえば、０°、５１．４°、１０３°、１５４°、２０６°、２５７°、および３０９°）が図４Ｂおよび図４Ｄに印付けされている。

【0098】

図４Ｂで、円形グラフは、異なる入射角での平均透過効率の分布を示す。このグラフは、垂直方向に分布する、交互の薄いグレーの細片（「Ｌ」でラベル標示されている）と、濃いグレーの細片（「Ｄ」でラベル標示されている）とを示す。図４Ｂを参照すると、従来の単層ＰＶＨ４００の平均透過回折効率は、円４２４（たとえば、６０°ＦＯＶ）内のほとんどの領域で約０．７％と約０．２％の間で変化している。図４Ｄを参照すると、多層ＰＶＨ４５０の平均透過回折効率は、円４２４（たとえば、６０°ＦＯＶ）内のほとんどの領域で実質的に均一であり、約０．２％と約０．１５％の間で変化している。図４Ｄに示されるように、円形グラフ（または円４２４）全体は、薄いグレーで覆われている破線領域４２５を除いて、濃いグレーで実質的に覆われている。これは、多層ＰＶＨ４５０の平均透過回折効率が、図４Ｂに示される従来の単層ＰＶＨ４００よりもはるかに均一であることを示す。図４Ｂと図４Ｄを比較すると、円４２４（たとえば、６０°ＦＯＶ）内のほとんどの領域において、多層ＰＶＨ４５０の平均透過回折効率の変化（たとえば、約０．０５％）は、従来の単層ＰＶＨ４００の平均透過回折効率の変化（たとえば、５％）と比較して大幅に低減されている。加えて、円４２４（たとえば、６０°ＦＯＶ）内のほとんどの領域において、多層ＰＶＨ４５０の最高平均透過回折効率（たとえば、０．２％）は、単層ＰＶＨ４００の最高平均透過回折効率（たとえば、０．７％）と比較して、大幅に低減されている。図４Ｄは、多層ＰＶＨ４５０においてレインボー効果が大幅に低減され得ることを示している。

【0099】

図４Ｅは、図４Ａに示された従来の単層ＰＶＨ４００と、図４Ｃに示された本開示の多層ＰＶＨ４５０とについての視野角と回折効率の関係を示すシミュレーション結果を表す。図４Ｅに示されるように、横軸は視野角（または視野角方向）を表し、縦軸は入射角の所定の範囲、および入射光の所定の可視波長範囲にわたって平均透過回折効率を表している。曲線４８０および４８５はそれぞれ、図４Ａに示された従来の単層ＰＶＨ４００、および図４Ｃに示された本開示の多層ＰＶＨ４５０の平均透過回折効率を示す。視野角方向が０°から約２８０°まで変化するので、本開示の多層ＰＶＨ４５０の平均透過回折効率は、従来の単層ＰＶＨ４００の平均透過回折効率よりもはるかに低い。たとえば、本開示の多層ＰＶＨ４５０の平均透過回折効率は、従来の単層ＰＶＨ４００の平均透過回折効率の約半分である。したがって、本開示の多層ＰＶＨ４５０によって生じるレインボー効果は、実質的に同じ波長範囲および同じ入射角範囲の白色入射光に対して、従来の単層ＰＶＨ４００の約半分に低減され得る。

【0100】

図５Ａは、本開示の別の実施形態による、レインボー効果を抑制するための複数の層を含む光学デバイス（または光学素子）５００の概略図を示す。光学デバイス５００は多層ＰＶＨであってよい。光学デバイス５００は受動光学デバイスであってよい。図５Ａに示された光学デバイス５００は、図３Ａに示された光学デバイス３００、図３Ｂに示された光学デバイス３３０、および／または図３Ｃに示された光学デバイス３５０に含まれるものと同一または同様の要素を含み得る。同一または同様の要素についての詳細な説明は、図３Ａ～図３Ｃに関連して提示された上記の説明を参照されたい。図５Ａに示されるように、光学デバイス５００は、基板５１２と、基板５１２上に配置されたアライメント構造５１４と、アライメント構造５１４上に配置されたＰＶＨのスタックとを含み得る。

【0101】

ＰＶＨのスタックは、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに示されたもの、またはこれらの組み合わせなどの、開示された任意のＰＶＨのスタックであってよい。ＰＶＨのスタックは、少なくとも１つの一次ＰＶＨ層、および少なくとも１つの二次ＰＶＨ層を含み得る。例示の目的で、図５Ａは、ＰＶＨのスタックが、第１のＰＶＨ（または一次ＰＶＨ層）５０５および第２のＰＶＨ（または二次ＰＶＨ層）５１０を含むことを示し、これらはそれぞれ、図３Ａに示された一次ＰＶＨ層３０５および二次ＰＶＨ層３１０と同一または同様であってもよい。たとえば、図５Ａに示されるように、一次ＰＶＨ層５０５は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、二次ＰＶＨ層５１０は、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。二次ＰＶＨ層５１０の厚さは、一次ＰＶＨ層５０５の厚さよりかなり薄くてもよい。二次ＰＶＨ層５１０の厚さと一次ＰＶＨ層５０５の厚さの比は、所定の百分率、たとえば５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0102】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層５０５と二次ＰＶＨ層５１０の面内ピッチＰ_ｉｎは実質的に同じになるように構成することができ、二次ＰＶＨ層５１０の垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層５０５の垂直ピッチＰ_ｖの約半分になるように構成することができる。ＰＶＨの傾斜角αはα＝９０°－βと定義され、ここでβ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ_ｖ／Ｐ_ｉｎ）である。一次ＰＶＨ層５０５の傾斜角αは、二次ＰＶＨ層５１０の傾斜角αよりも小さくなるように構成することができる。一次ＰＶＨ層５０５は、現実世界環境からの可視多色光５０２を回折させることができる。一次ＰＶＨ層５０５による回折にはレインボー効果があり、それによって、ユーザが一次ＰＶＨ層５０５を通して見る現実世界画像に多色グレアが生じることがある。二次ＰＶＨ層５１０は、一次ＰＶＨ層５０５によって生じるレインボー効果が低減または抑制され得るように、一次ＰＶＨ層５０５の回折によって生成される可視光５０２の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、二次ＰＶＨ層５１０は、一次ＰＶＨ層５０５の回折によって生成される可視光５０２の高い回折次数、たとえば、所定の回折次数よりも高い回折次数を抑制するように構成することができる。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層５０５および二次ＰＶＨ層５１０のそれぞれは、重合（または架橋）ＬＣ、ポリマー安定化ＬＣ、またはこれらの組み合わせを含む、複屈折膜を含み得る。ＬＣは、ネマチックＬＣ、ツイストベンドＬＣ、キラルネマチックＬＣ、スメクチックＬＣ、またはこれらの組み合わせを含み得る。複屈折膜の光学異方性分子は、図１Ｂまたは図１Ｃに示されるような適切な３Ｄ配向パターンで配置され得る。一次ＰＶＨ層５０５および二次ＰＶＨ層５１０は、例示の目的で平坦な形状を有するものとして示されているが、一次ＰＶＨ層５０５および／または二次ＰＶＨ層５１０は、湾曲した形状を有していてもよい。

【0103】

基板５１２は、基板５１２（たとえば、その上または間）に配置された様々な層、膜、および／または構造を支持および／または保護するように構成することができる。いくつかの実施形態では、基板５１２は、少なくとも可視スペクトル（たとえば、約５８０ｎｍから約７００ｎｍまでの範囲の波長）において光学的に透明である（たとえば、少なくとも約６０％以上の光透過率を有する）ことが可能である。いくつかの実施形態では、基板５１２はまた、赤外線（「ＩＲ」）スペクトル（たとえば、約７００ｎｍから約１ｍｍまでの範囲の波長）の少なくとも一部において透明であり得る。いくつかの実施形態では、基板５１２は、上記の波長範囲の光ビームに対して実質的に透明であるガラス、プラスチック、サファイア、ポリマー、半導体、またはこれらの組み合わせなどの適切な材料を含み得る。基板５１２は、剛性、半剛性、可撓性、または半可撓性であってよい。いくつかの実施形態では、基板５１２は、平坦な、凸面の、凹面の、非球面の、または自由な形状の、１つまたは複数の表面を有することができる。いくつかの実施形態では、基板５１２は、別の光学素子もしくはデバイスの一部、または別の光電気素子もしくはデバイスの一部であってもよい。たとえば、基板５１２は、固体光学レンズもしくは固体光学レンズの一部、光ガイド（もしくは導波路）、または機能デバイス（たとえば、表示画面）の一部であってもよい。いくつかの実施形態では、基板５１２は、従来のレンズ、たとえばガラスレンズであってもよい。図５Ａには１つの基板５１２が示されているが、いくつかの実施形態では、光学デバイス５００は、一次ＰＶＨ層５０５および二次ＰＶＨ層５１０を挟んでいる２つの基板５１２を含み得る。いくつかの実施形態では、各基板５１２にアライメント構造５１４が配置されていてもよい。

【0104】

アライメント構造５１４は、任意の適切なアライメント構造であってよい。たとえば、アライメント構造５１４は、ポリイミド層、光アライメント材料（「ＰＡＭ（ｐｈｏｔｏ－ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）」）層、複数のナノ構造もしくはマイクロ構造、アライメントネットワーク、またはこれらの組み合わせを含み得る。たとえば、いくつかの実施形態では、アライメント構造５１４は、ＰＡＭ層を含み得る。いくつかの実施形態では、アライメント構造５１４は、異方性ナノインプリントを有するポリマー層を含み得る。いくつかの実施形態では、アライメント構造５１４は、異方性ナノインプリントを有するポリマー層を含み得る。いくつかの実施形態では、アライメント構造５１４は、追加のアライメント材料（たとえば、ポリイミド）を用いて、または用いずに配置された複数のマイクロ構造またはナノ構造を含み得る。いくつかの実施形態では、アライメント構造５１４は、磁場または電場の存在下で表面アライメントを提供するように構成された強誘電性材料または強磁性材料を含み得る。

【0105】

二次ＰＶＨ層５１０は、第１の面５１０－１と、第１の面５１０－１と向かい合う第２の面５１０－２とを有し得る。いくつかの実施形態では、第１の面５１０－１は、二次ＰＶＨ層５１０とアライメント構造５１４との間の界面であってもよく、また、第２の面５１０－２は、一次ＰＶＨ層５０５と二次ＰＶＨ層５１０との間の界面であってもよい。一次ＰＶＨ層５０５は、二次ＰＶＨ層５１０の第２の面５１０－２に配置されてよい。いくつかの実施形態では、アライメント構造５１４は、二次ＰＶＨ層５１０の光学異方性分子に対して表面アライメント（たとえば、平面アライメント）を提供し、二次ＰＶＨ層５１０の光学異方性分子を空間的に変化するアライメントパターンで、たとえば周期的アライメントパターンで、少なくとも部分的にアライメントするように構成することができる。たとえば、二次ＰＶＨ層５１０とアライメント構造５１４との間の界面（たとえば、二次ＰＶＨ層５１０の第１の面５１０－１）に近接して置かれた光学異方性分子（界面のものを含む）は、光学異方性分子のダイレクタが所定の方向に連続的および周期的に回転できるように、アライメント構造５１４によってアライメントされてよい。二次ＰＶＨ層５１０とアライメント構造５１４との間の界面に、またはそれに近接して置かれた光学異方性分子の上に配置されている、二次ＰＶＨ層５１０の体積内の光学異方性分子のダイレクタは、らせん軸の方向に沿ってらせん状にねじれ得る。

【0106】

いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層５１０は、一次ＰＶＨ層５０５の光学異方性分子に対して表面アライメント（たとえば、平面アライメント）を提供するように構成することができる。たとえば、二次ＰＶＨ層５１０は、一次ＰＶＨ層５０５の光学異方性分子を空間的に変化するアライメントパターンで、たとえば周期的アライメントパターンで、少なくとも部分的にアライメントすることができる。たとえば、一次ＰＶＨ層５０５と二次ＰＶＨ層５１０との間の界面（たとえば、二次ＰＶＨ層５１０の第２の面５１０－２）に近接して置かれた光学異方性分子（界面にあるものを含む）は、一次ＰＶＨ層５０５の光学異方性分子のダイレクタが所定の方向に連続的および周期的に回転できるように、二次ＰＶＨ層５１０によってアライメントされることができる。一次ＰＶＨ層５０５と二次ＰＶＨ層５１０との間の界面に、またはそれに近接して置かれた光学異方性分子の上に配置されている、一次ＰＶＨ層５０５の体積内の光学異方性分子のダイレクタは、らせん軸の方向に沿ってらせん状にねじれ得る。

【0107】

いくつかの実施形態では、アライメント構造５１４は、空間的に変化する第１のアライメントパターン（たとえば、均一な第１の面内ピッチを有する第１の周期的アライメントパターン）を提供するように構成された第１のアライメント構造であってよい。光学デバイス５００は、一次ＰＶＨ層５０５と二次ＰＶＨ層５１０の間に配置された第２のアライメント構造を含み得る。第２のアライメント構造は、空間的に変化する第２のアライメントパターン（たとえば、均一な第２の面内ピッチを有する第２の周期的アライメントパターン）を一次ＰＶＨ層５０５に提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、第１のアライメント構造５１４によって提供される、空間的に変化する第１のアライメントパターンは、第２のアライメント構造によって提供される、空間的に変化する第２のアライメントパターンと実質的に同じであってよい。

【0108】

いくつかの実施形態では、基板５１２および／またはアライメント構造５１４は、光学デバイス５００を作製、保管、または輸送するために使用されてよい。いくつかの実施形態では、基板５１２および／またはアライメント構造５１４は、光学デバイス５００の他の部分が作製された後に、または別の場所もしくはデバイスへ輸送された後に、光学デバイス５００のその他の部分から取り外し可能または除去可能であり得る。たとえば、基板５１２は、アライメント構造５１４と、基板５１２上に設けられたＰＶＨのスタック（たとえば、一次ＰＶＨ層５０５および二次ＰＶＨ層５１０を含む）とを支持するために、作製、輸送、および／または保管の際に使用することができ、また、光学デバイス５００の作製が完了したときに、または光学デバイス５００が別の光学デバイスまたは光学システムに実装されるときに、アライメント構造５１４およびＰＶＨ（たとえば、一次ＰＶＨ層５０５および二次ＰＶＨ層５１０）から分離または除去することができる。アライメント構造５１４は、アライメント構造５１４上に設けられたＰＶＨのスタック（たとえば、一次ＰＶＨ層５０５および二次ＰＶＨ層５１０を含む）を支持するために、作製、輸送、および／または保管の際に使用することができ、また、光学デバイス５００の作製が完了したときに、または光学デバイス５００が別の光学デバイスまたは光学システムに実装されるときに、ＰＶＨのスタック（たとえば、一次ＰＶＨ層５０５および二次ＰＶＨ層５１０）から分離または除去することができる。

【0109】

図５Ｂは、本開示の別の実施形態による、レインボー効果を抑制するための複数の層を含む光学デバイス（または光学素子）５３０の概略図を示す。光学デバイス５３０は、多層ＰＶＨであってよい。光学デバイス５３０は、受動光学デバイスであってよい。図５Ｂに示された光学デバイス５３０は、図３Ａに示された光学デバイス３００、図３Ｂに示された光学デバイス３３０、図３Ｃに示された光学デバイス３５０、および／または図５Ａに示された光学デバイス５００に含まれるものと同一または同様の要素を含み得る。同一または同様の要素についての詳細な説明は、図３Ａ～図３Ｃおよび図５Ａに関連して提示された上記の説明を参照されたい。図５Ｂに示されるように、光学デバイス５３０は、基板５４２と、基板５４２上に配置されたＰＶＨのスタックとを含み得る。アライメント構造が、光学デバイス５３０では省かれてもよい。

【0110】

ＰＶＨのスタックは、図３Ａ、図３Ｂ、または図３Ｃに示されたものなどの、開示された任意のＰＶＨのスタックであってよい。ＰＶＨのスタックは、少なくとも１つの一次ＰＶＨ層、および少なくとも１つの二次ＰＶＨ層を含み得る。例示の目的で、図５Ｂは、ＰＶＨのスタックが、第１のＰＶＨ（または一次ＰＶＨ層）５３５および第２のＰＶＨ（または二次ＰＶＨ層）５４０を含むことを示し、これらは、図３Ａに示された一次ＰＶＨ層３０５および二次ＰＶＨ層３１０と同一または同様であってもよい。たとえば、図５Ｂに示されるように、一次ＰＶＨ層５３５は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、二次ＰＶＨ層５４０は、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。二次ＰＶＨ層５４０の厚さは、一次ＰＶＨ層５３５の厚さよりかなり薄くてもよい。二次ＰＶＨ層５４０の厚さと一次ＰＶＨ層５３５の厚さの比は、所定の百分率、たとえば約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0111】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層５３５と二次ＰＶＨ層５４０の面内ピッチＰ_ｉｎは実質的に同じになるように構成することができ、二次ＰＶＨ層５４０の垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層５３５の垂直ピッチＰ_ｖの約半分になるように構成することができる。ＰＶＨの傾斜角αはα＝９０°－βと定義され、ここでβ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ_ｖ／Ｐ_ｉｎ）である。一次ＰＶＨ層５３５の傾斜角αは、二次ＰＶＨ層５４０の傾斜角αよりも小さくなるように構成することができる。一次ＰＶＨ層５３５は、現実世界環境からの可視多色光５０２を回折させ得る。一次ＰＶＨ層５３５による回折にはレインボー効果があり、それによって、ユーザが一次ＰＶＨ層５３５を通して見る現実世界画像に多色グレアが生じることがある。二次ＰＶＨ層５４０は、一次ＰＶＨ層５３５によって生じるレインボー効果が低減され得るように、一次ＰＶＨ層５３５の回折によって生じる可視光５０２の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、二次ＰＶＨ層５４０は、一次ＰＶＨ層５３５の回折によって生じる可視光５０２の高い回折次数、たとえば、所定の回折次数よりも高い回折次数を抑制するように構成することができる。いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層５３５および二次ＰＶＨ層５４０のそれぞれは、フォトポリマー（たとえば、非晶質ポリマー、液晶（「ＬＣ」）ポリマーなど）を含む複屈折膜を含み得る。複屈折膜の光学異方性分子は、図１Ｄに示されるような適切な３Ｄ配向パターンで配置され得る。一次ＰＶＨ層５３５および二次ＰＶＨ層５４０は、例示の目的で平坦な形状を有するものとして示されているが、一次ＰＶＨ層５３５および／または二次ＰＶＨ層５４０は、湾曲した形状を有していてもよい。

【0112】

例示の目的で、図５Ｂは、二次ＰＶＨ層５４０が一次ＰＶＨ層５３５と基板５４２の間に配置され得ることを示す。基板５４２は、図５Ａに示される基板５１２と類似していてよい。いくつかの実施形態では、基板５４２は、光学デバイス５３０を作製、保管、または輸送するために使用されてよい。いくつかの実施形態では、基板５４２は、光学デバイス５３０の他の部分が作製された後、または別の場所もしくはデバイスへ輸送された後に、光学デバイス５３０のその他の部分から取り外し可能または除去可能であり得る。たとえば、基板５４２は、基板５４２上に設けられたＰＶＨのスタック（たとえば、一次ＰＶＨ層５３５および二次ＰＶＨ層５４０を含む）を支持するために、作製、輸送、および／または保管の際に使用することができ、また、光学デバイス５３０の作製が完了したときに、または光学デバイス５３０が別の光学デバイスまたは光学システムに実装されるときに、ＰＶＨ（たとえば、一次ＰＶＨ層５３５および二次ＰＶＨ層５４０）から分離または除去することができる。

【0113】

図５Ｃは、本開示の別の実施形態による、レインボー効果を抑制するための複数の層を含む光学デバイス（または光学素子）５５０の概略図を示す。光学デバイス５５０は、多層ＰＶＨであってよい。光学デバイス５５０は、能動光学デバイスであってよい。図５Ｃに示された光学デバイス５５０は、図３Ａに示された光学デバイス３００、図３Ｂに示された光学デバイス３３０、図３Ｃに示された光学デバイス３５０、図５Ａに示された光学デバイス５００、および／または図５Ｂに示された光学デバイス５３０に含まれるものと同一または同様の要素を含み得る。同一または同様の要素についての詳細な説明は、図３Ａ～図３Ｃ、ならびに図５Ａおよび図５Ｂに関連して提示された上記の説明を参照されたい。

【0114】

図５Ｃに示されるように、光学デバイス５５０は、一緒に積層された複数のＬＣセル、たとえば第１のＬＣセル５５１ａおよび第２のＬＣセル５５１ｂを含み得る。いくつかの実施形態では、各ＬＣセル５５１ａまたは５５１ｂは、２つの基板と、２つの基板の間に配置されたＰＶＨ層とを含み得る。２つの基板の少なくとも一方は、１つまたは複数の導電性電極層、およびアライメント構造を備え得る。たとえば、図５Ｃに示されるように、第１のＬＣセル５５１ａは、２つの基板５６２ａおよび５６２ｂと、２つの基板５６２ａと５６２ｂの間に配置された第１のＰＶＨ（または一次ＰＶＨ層）５５５とを含み得る。基板５６２ａには、導電性電極層５６６ａおよびアライメント構造５６４ａが配置されていてもよい。基板５６２ｂは、一次ＰＶＨ層５５５と向かい合う第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを有し得る。基板５６２ｂの第１の面には、導電性電極層５６６ｂおよびアライメント構造５６４ｂが配置されていてもよい。導電性電極層５６６ａまたは５６６ｂは、基板５６２ａまたは５６２ｂと少なくとも同じスペクトル帯域において透過性および／または反射性であり得る。導電性電極層５６６ａまたは５６６ｂは、平坦な連続電極層であってもパターン化された電極層であってもよい。導電性電極層５６６ａおよび５６６ｂは、一次ＰＶＨ層５５５に駆動電圧を印加するために電源５６８ａと電気的に結合されてよい。いくつかの実施形態では、導電性電極層５６６ａおよび５６６ｂは、同じ基板５６２ａまたは５６２ｂに配置されてもよい。

【0115】

アライメント構造５６４ａまたは５６４ｂは、図５Ａに示されたアライメント構造５１４と同様または同一であってよい。基板５６２ａおよび５６２ｂに配置されたアライメント構造５６４ａおよび５６４ｂは、平行面アライメントまたは反平行面アライメントを提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、アライメント構造５６４ａおよび５６４ｂは、ハイブリッド表面アライメント（ｓｕｒｆａｃｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を提供するように構成することができる。たとえば、アライメント構造５６４ａおよび５６４ｂの一方は、平面アライメント（ｐｌａｎａｒ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（またはプレチルト角が小さいアライメント）を提供するように構成することができ、その他方は、ホメオトロピックアライメント（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、アライメント構造５６４ａおよび５６４ｂの一方が省かれてもよい。

【0116】

第２のＬＣセル５５１ｂは、第１のＬＣセル５５１ａに含まれるものと同一または同様の要素を含み得る。たとえば、第２のＬＣセル５５１ｂは、２つの基板５６２ｂおよび５６２ｃと、これら２つの基板５６２ｂと５６２ｃの間に配置された第２のＰＶＨ（または二次ＰＶＨ層）５６０とを含み得る。基板５６２ｃには、導電性電極層５６６ｄおよびアライメント構造５６４ｄが配置されていてよい。基板５６２ｂの第２の面には、導電性電極層５６６ｃおよびアライメント構造５６４ｃが配置されていてよい。導電性電極層５６６ｃまたは５６６ｄは、第１のＬＣセル５５１ａの導電性電極層５６６ａまたは５６６ｂと類似していてよい。導電性電極層５６６ｃおよび５６６ｄは、二次ＰＶＨ層５６０に駆動電圧を印加するために電源５６８ｂと電気的に結合されてよい。一次ＰＶＨ層５５５および二次ＰＶＨ層５６０は、例示の目的で平坦な形状を有するものとして示されているが、一次ＰＶＨ層５５５および／または二次ＰＶＨ層５６０は、湾曲した形状を有していてもよい。

【0117】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層５５５および二次ＰＶＨ層５６０のそれぞれは、能動ＬＣを含む複屈折膜（または媒体層）を含むことができ、ＬＣ分子が外部場によって、たとえば外部場によって再配向可能であり得る。電圧オフ状態において（または、一次ＰＶＨ層５５５もしくは二次ＰＶＨ層５６０に印加される駆動電圧が、第１の所定の電圧、たとえばＬＣ分子を再配向させる閾値電圧よりも低いときに）、複屈折膜のＬＣ分子は、図１Ｂまたは図１Ｃに示されるような適切な３Ｄ配向パターンで配置され得る。一次ＰＶＨ層５５５は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、二次ＰＶＨ層５６０は、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。二次ＰＶＨ層５６０の厚さは、一次ＰＶＨ層５５５の厚さよりも著しく薄くてもよい。二次ＰＶＨ層５６０の厚さと一次ＰＶＨ層５５５の厚さの比は、所定の百分率、たとえば約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。

【0118】

いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層５５５と二次ＰＶＨ層５６０の初期面内ピッチＰ_ｉｎは、実質的に同じになるように構成することができる。二次ＰＶＨ層５６０の初期垂直ピッチＰ_ｖは、一次ＰＶＨ層５５５の初期垂直ピッチＰ_ｖの約半分になるように構成することができる。ＰＶＨの傾斜角αはα＝９０°－βと定義され、ここでβ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ_ｖ／Ｐ_ｉｎ）である。一次ＰＶＨ層５５５の初期傾斜角αは、二次ＰＶＨ層５６０の初期傾斜角αよりも小さくなるように構成することができる。電圧オフ状態において、一次ＰＶＨ層５５５は、現実世界環境からの可視多色光５０２を回折させ得る。回折にはレインボー効果があり、それによって、ユーザが一次ＰＶＨ層５５５を通して見る現実世界画像に多色グレアが生じることがある。二次ＰＶＨ層５６０は、一次ＰＶＨ層５５５の回折によって生じるレインボー効果が低減され得るように、一次ＰＶＨ層５５５の回折によって生じる可視光５０２の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、二次ＰＶＨ層５６０は、一次ＰＶＨ層５５５の回折によって生じる可視光５０２の高い回折次数、たとえば、所定の回折次数よりも高い回折次数を抑制するように構成することができる。

【0119】

電圧オン状態において、第１の所定の電圧よりも高い駆動電圧が一次ＰＶＨ層５５５または二次ＰＶＨ層５６０に供給されると、一次ＰＶＨ層５５５または二次ＰＶＨ層５６０の面内ピッチＰ_ｉｎおよび／または垂直ピッチＰ_ｖは、駆動電圧によって変化し得る。いくつかの実施形態では、電源５６８ａによって一次ＰＶＨ層５５５に供給される駆動電圧と、電源５６８ｂによって二次ＰＶＨ層５６０に供給される駆動電圧とは、たとえばコントローラ（図５Ｃには示されていない）によって個別に制御可能とすることができ、それにより、電圧オン状態において、一次ＰＶＨ層５５５と二次ＰＶＨ層５６０の各面内ピッチＰ_ｉｎが実質的に同一になるように構成されること、および／または二次ＰＶＨ層５６０の垂直ピッチＰ_ｖが一次ＰＶＨ層５５５の垂直ピッチＰ_ｖの約半分になるように構成されることが可能になる。いくつかの実施形態では、電源５６８ｂによって二次ＰＶＨ層５６０に供給される駆動電圧は、電源５６８ａによって一次ＰＶＨ層５５５に供給される駆動電圧に応じてコントローラによって調整されてよい。たとえば、電源５６８ａによって提供される駆動電圧が一次ＰＶＨ層５５５に供給される場合、一次ＰＶＨ層５５５の面内ピッチＰ_ｉｎおよび／または垂直ピッチＰ_ｖは、駆動電圧によって変化し得る。電源５６８ｂによって二次ＰＶＨ層５６０に供給される駆動電圧は、コントローラによって、二次ＰＶＨ層５６０の面内ピッチＰ_ｉｎが一次ＰＶＨ層５５５の面内ピッチＰ_ｉｎと実質的に同じになるように調整されてよく、かつ／または二次ＰＶＨ層５６０の垂直ピッチＰ_ｖが一次ＰＶＨ層５５５の垂直ピッチＰ_ｖの約半分になるように調整されてよい。こうして、電圧オン状態において、一次ＰＶＨ層５５５が現実世界環境からの可視多色光５０２を回折させ、それがレインボー効果を生じさせるとき、二次ＰＶＨ層５６０は、一次ＰＶＨ層５５５の回折によって生じるレインボー効果が低減され得るように、一次ＰＶＨ層５５５の回折によって生じる可視光５０２の望ましくない回折次数を抑制するように構成することができる。たとえば、一次ＰＶＨ層５５５は、現実世界環境からの可視多色光５０２を、第１の数の回折次数を含む第１の光として回折させるように構成することができる。いくつかの実施形態では、二次ＰＶＨ層５６０は、一次ＰＶＨ層５５５から受光された第１の光を、第２の数の回折次数を含む第２の光として回折させるように構成することができる。いくつかの実施形態では、回折次数の第１の数は、回折次数の第２の数よりも大きい。

【0120】

２つのＰＶＨ層５５５および５６０（それぞれが複屈折媒体層）が例示の目的で図５Ｃに示されているが、多層ＰＶＨ５５０は、第３のＰＶＨ層、第４のＰＶＨ層などの追加のＰＶＨ層を含み得る。追加のＰＶＨ層は、一次ＰＶＨ層または二次ＰＶＨ層を含み得る。第３のＰＶＨ層は、第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチで空間的に変化する、第３の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第３の複屈折媒体層を含み得る。第４のＰＶＨ層は、第４の面内ピッチおよび第４の垂直ピッチで空間的に変化する、第４の光学異方性分子のダイレクタの配向を有する第４の複屈折媒体層を含み得る。第３の面内ピッチは、第４の面内ピッチと実質的に同じであってよく、第４の垂直ピッチは、第３の垂直ピッチの約半分であってよい。第４の複屈折媒体層の厚さと第３の複屈折媒体層の厚さとの比は、所定の百分率より小さくてもよい。第３の面内ピッチは、第１の面内ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよく、第３の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよい。

【0121】

本明細書に開示された多層ＰＶＨには、いくつかの技術分野において様々な用途がある。拡張現実（「ＡＲ」）、仮想現実（「ＶＲ」）、および複合現実（「ＭＲ」）」の分野、またはこれらのいくつかの組み合わせでの、いくつかの例示的な用途について以下で説明する。ニアアイディスプレイ（「ＮＥＤ」）は、航空、工学、科学研究、医療デバイス、コンピュータゲーム、ビデオ、スポーツ、トレーニング、シミュレーションなどの、多種多様な用途で広く使用されている。ＮＥＤは、ＶＲデバイス、ＡＲデバイス、および／またはＭＲデバイスとして機能することができる。ＡＲデバイスおよび／またはＭＲデバイスとして機能する場合、ＮＥＤは、ユーザから見て少なくとも部分的に透明であり、それによってユーザは、周囲の現実世界環境を見ることが可能になる。このようなＮＥＤは、光学シースルＮＥＤとも呼ばれる。ＶＲデバイスとして機能しているときには、ＮＥＤによって提供されるＶＲ画像にユーザが充分に浸るように、ＮＥＤは不透明になっている。ＮＥＤは、光学シースルデバイスとしての機能とＶＲデバイスとしての機能との間で切り替え可能とすることができる。

【0122】

回折カップリング構造を含む瞳複製（または瞳拡大）光ガイドディスプレイシステムはＮＥＤとして実現されており、このＮＥＤは、眼鏡フォームファクタ、適度に大きい視野（「ＦＯＶ」）、高い透過率、および大きいアイボックスを提供できる可能性がある。瞳複製光ガイドディスプレイシステムは、画像光を生成するように構成されたディスプレイ要素（たとえば、電子ディスプレイ）と、光ガイドディスプレイシステムによって設けられたアイボックスまで画像光を案内するように構成された光ガイド（または導波路）とを含み得る。回折格子は、インカップリング回折素子およびアウトカップリング回折素子として光ガイドと結合されてよい。光ガイドはまた、表示要素によって生成された仮想画像が現実世界画像またはシースル画像と重ね合わされ得るように、画像光と現実世界環境からの光とを結合するＡＲおよび／またはＭＲ結合器として機能することもできる。瞳複製光ガイドディスプレイシステムでは、インカップリング回折素子およびアウトカップリング回折素子と結合された光ガイドは、光ガイドの内部を伝搬する光の光伝搬方向に沿って出口瞳を拡大することができる。

【0123】

図６は、本開示の実施形態による、光ガイド（または導波路）ディスプレイシステム６００の概略図を示す。光ガイドディスプレイシステム６００は、瞳複製（または瞳拡大）を実現することができる。光ガイドディスプレイシステム６００は、ＶＲ用途、ＡＲ用途、および／またはＭＲ用途のＮＥＤで実施されてよい。光ガイドディスプレイシステム６００は、開示された１つまたは複数の多層ＰＶＨを含み得る。図６に示されるように、光ガイドディスプレイシステム６００は、光源アセンブリ６０５、光ガイド６１０、およびコントローラ６１５を含み得る。コントローラ６１５は、本明細書に記載の様々な制御、調整、または他の機能もしくは処理を実施するように構成することができる。光源アセンブリ６０５は、光源６２０、および光調節システム６２５を含み得る。いくつかの実施形態では、光源６２０は、コヒーレント光または部分的コヒーレント光を生成するように構成された光源であってよい。光源６２０は、たとえばレーザダイオード、垂直共振器面発光レーザ、発光ダイオード、またはこれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、光源６２０は、液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）パネル、液晶オンシリコン（「ＬＣｏＳ」）ディスプレイパネル、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイパネル、マイクロ発光ダイオード（「マイクロＬＥＤ」）ディスプレイパネル、デジタル光処理（「ＤＬＰ」）ディスプレイパネル、レーザ走査ディスプレイパネル、またはこれらの組み合わせなどのディスプレイパネルであってよい。いくつかの実施形態では、光源６２０は、ＯＬＥＤディスプレイパネルまたはマイクロＬＥＤディスプレイパネルなどの、自己発光パネルであってよい。いくつかの実施形態では、光源６２０は、ＬＣＤパネル、ＬＣｏＳディスプレイパネル、またはＤＬＰディスプレイパネルなどの、外部光源によって照明されるディスプレイパネルであってよい。外部光源の例としては、レーザ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。光調節システム６２５は、光源６２０からの光を調節するように構成された１つまたは複数の光学構成要素を含み得る。たとえば、コントローラ６１５は、光源６２０からの光を調節するように光調節システム６２５を制御することができ、この調節には、たとえば光の透過、減衰、拡大、コリメーティング、および／または配向調整が含まれ得る。

【0124】

光源アセンブリ６０５は、画像光６３０を生成し、その画像光６３０を、光ガイド６１０の第１の部分に配置されたインカップリング要素６３５へ出力することができる。光ガイド６１０は、画像光６３０を拡大し、光ガイドディスプレイシステム６００のアイボックス６６５内に位置する眼６６０まで導くことができる。出口瞳６６２は、アイボックス１６５内の、眼６６０が位置している場所であってよい。光ガイド６１０は、光ガイド６１０の第１の部分に置かれたインカップリング要素６３５で画像光６３０を受光することができる。画像光６３０は、光ガイド６１０の内部を（たとえば、内部全反射（「ＴＩＲ」）によって）、光ガイド６１０の第２の部分に置かれたアウトカップリング要素６４５に向かって伝搬し得る。第１の部分と第２の部分とは、光ガイド６１０の別々の部分に置かれてよい。アウトカップリング要素６４５は、画像光６３０を、眼６６０に向けて光ガイド６１０の中から外へつなぐように構成することができる。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は、画像光６３０を光ガイド６１０の内部のＴＩＲ経路に結合することができる。画像光６３０は、光ガイド６１０の内部をＴＩＲによってＴＩＲ経路に沿って伝搬し得る。

【0125】

光ガイド６１０は、現実世界環境と向き合う第１の面すなわち側面６１０－１と、眼６６０と向き合う、反対側の第２の面すなわち側面６１０－２とを含み得る。いくつかの実施形態では、図６に示されるように、インカップリング要素６３５は、光ガイド６１０の第２の面６１０－２に配置されてよい。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は、光ガイド６１０の一部として第２の面６１０－２に一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は別個に形成されてもよく、また、光ガイド６１０の第２の面６１０－２に配置されても（たとえば、貼り付けられても）よい。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は、光ガイド６１０の第１の面６１０－１に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は、光ガイド６１０の一部として第１の面６１０－１に一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は別個に形成されてもよく、また、光ガイド６１０の第１の面６１０－１に配置されても（たとえば、貼り付けられても）よい。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は、１つまたは複数の回折格子、１つまたは複数のカスケード反射器、１つまたは複数のプリズム面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイ、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は、表面レリーフ格子、体積ホログラム、偏光選択性格子、偏光体積ホログラム、メタ表面格子、別のタイプの回折素子、またはこれらの任意の組み合わせなどの、１つまたは複数の回折格子を含み得る。回折格子の周期は、光ガイド６１０内の画像光６３０の内部全反射（「ＴＩＲ」）を可能にするように構成することができる。その結果、画像光６３０は、光ガイド６１０内部をＴＩＲによって伝搬し得る。いくつかの実施形態では、インカップリング要素６３５は、本明細書に開示されたＰＶＨを含み得る。

【0126】

アウトカップリング要素６４５は、光ガイド６１０の第１の面６１０－１または第２の面６１０－２に配置されてよい。たとえば、図６に示されるように、アウトカップリング要素６４５は、光ガイド６１０の第１の面６１０－１に配置されてよい。いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は、光ガイド６１０の一部として、たとえば第１の面６１０－１に一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は別個に形成されてもよく、また、光ガイド６１０の第１の面６１０－１に配置されても（たとえば、貼り付けられても）よい。いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は、光ガイド６１０の第２の面６１０－２に配置されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は、光ガイド６１０の一部として第２の面６１０－２に一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は別個に形成されてもよく、また、光ガイド６１０の第２の面６１０－２に配置されても（たとえば、貼り付けられても）よい。いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は、１つまたは複数の回折格子、１つまたは複数のカスケード反射器、１つまたは複数のプリズム面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイ、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は、表面レリーフ格子、体積ホログラム、偏光選択性格子、偏光体積ホログラム（「ＰＶＨ」）、メタ表面格子、別のタイプの回折素子、またはこれらの任意の組み合わせなどの、１つまたは複数の回折格子を含み得る。回折格子の周期は、入射画像光６３０が光ガイド６１０を出るように、すなわち、画像光６３０の方向が変わってＴＩＲがもはや起こらないように構成することができる。言い換えると、アウトカップリング要素６４５の回折格子は、光ガイド６１０の内部をＴＩＲによって伝搬してきた画像光６３０を、回折によって光ガイド６１０の中から外へつなぐことができる。いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５はまた、アウトカップリング格子６４５と呼ばれることもある。

【0127】

いくつかの実施形態では、アウトカップリング要素６４５は、図３Ａに示された多層ＰＶＨ３００、図５Ｂに示された多層ＰＶＨ３３０、図３Ｃに示された多層ＰＶＨ３５０、図５Ａに示された多層ＰＶＨ５００、図５Ｂに示された多層ＰＶＨ５３０、または図５Ｃに示された多層ＰＶＨ５５０などの、本明細書に開示された多層ＰＶＨを含み得る。いくつかの実施形態では、光ガイド６１０は、本明細書に開示された多層ＰＶＨの基板として機能し得る。例示の目的で、図６は、アウトカップリング要素６４５が、一緒に積層された一次ＰＶＨ層６５５および二次ＰＶＨ層６５６を含む、開示された多層ＰＶＨを含み得ることを示す。図６に示された実施形態では、アウトカップリング要素６４５は、光ガイド６１０の第１の面６１０－１に配置され、二次ＰＶＨ層６５６は、一次ＰＶＨ層６５５と光ガイド６１０の間に配置されている。図示されていないが、いくつかの実施形態では、一次ＰＶＨ層６５５が二次ＰＶＨ層６５６と光ガイド６１０の間に配置されてもよい。たとえば、アウトカップリング要素６４５が光ガイド６１０の第２の面６１０－２に配置される場合には、一次ＰＶＨ層６５５が二次ＰＶＨ層６５６と光ガイド６１０の間に配置されてもよい。インカップリング要素６３５およびアウトカップリング要素６４５と結合された光ガイド６１０が、ＡＲまたはＭＲ結合器として機能する場合、光ガイド６１０は、光源アセンブリ６０５によって生成された仮想画像が現実世界画像またはシースル画像と重ね合わされ得るように、仮想画像を表す画像光６３０と現実世界環境からの可視多色光６０２とを一緒にすることができる。本明細書に開示された多層ＰＶＨを含むアウトカップリング要素６４５は、シースル視像の画質が著しく改善され得るように、レインボー効果が低減された可視多色光６０２を回折させるように構成することができる。

【0128】

上記で説明されたように、従来の光ガイドディスプレイシステムは、現実世界環境から来る可視多色光を回折構造の故に回折させるので、特にＮＥＤを装着したユーザが明るい光源を特定の角度から見るときに、シースル視像にレインボー効果が生じることがある。このようなシースルアーチファクトは、シースル視像の画質を低下させ得る。本開示では、本明細書にアウトカップリング要素６４５として開示された多層ＰＶＨを使用することによって、可視多色光７０２の回折によってシースル視像に生じるレインボー効果を、シースル視像の画質が著しく改善され得るように大幅に低減させることができる。

【0129】

光ガイド６１０は、画像光６３０の内部全反射を助長するように構成された１つまたは複数の材料を含み得る。光ガイド６１０は、たとえばプラスチック、ガラス、および／またはポリマーを含み得る。光ガイド６１０は、フォームファクタが比較的小さくてもよい。たとえば、光ガイド６１０は、ｘ次元に沿った幅が約５０ｍｍ、ｙ次元に沿った長さが３０ｍｍ、ｚ次元に沿った厚さが０．５～１ｍｍであってよい。コントローラ６１５は、光源アセンブリ６０５と通信可能に結合されてよく、また、光源アセンブリ６０５の動作を制御することができる。いくつかの実施形態では、光ガイド６１０は、視野（「ＦＯＶ」）が増加または拡大している眼６６０に向けて拡大画像光６３０を出力することができる。たとえば、拡大画像光６３０は、対角ＦＯＶが（ｘおよびｙで）６０度以上で１５０度以下の眼６６０に供給されてよい。光ガイド６１０は、幅が８ｍｍ以上で５０ｍｍ以下、および／または高さが６ｍｍ以上で６０ｍｍ以下のアイボックスが得られるように構成することができる。光ガイドディスプレイアセンブリ６００では、物理的ディスプレイおよび電子装置がＮＥＤのフロントボディ側に移動することができ、また、実質的にまったく妨げられない現実世界環境の視像を得ることができ、このことがＡＲユーザ体験を向上させる。

【0130】

いくつかの実施形態では、光ガイド６１０は、光源アセンブリ６０５の瞳を方向変更する、折り返す、および／または拡大するように構成された追加の要素を含み得る。たとえば、図６に示されるように、光ガイド６１０は、受光入力画像光６３０がアウトカップリング要素６４５を介して光ガイド６１０の中から外へつながるように、受光入力画像光６３０をアウトカップリング要素６４５に向けて方向を変えるように構成された方向変更要素６４０を含み得る。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、アウトカップリング要素６４５の位置の反対側の光ガイド６１０の位置に配置されてよい。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、光ガイド６１０の第２の面６１０－２に配置されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、光ガイド６１０の一部として第２の面６１０－２に一体的に形成されてよい。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は別個に形成されてもよく、また、光ガイド６１０の第２の面６１０－２に配置されても（たとえば、貼り付けられても）よい。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、光ガイド６１０の第１の面６１０－１に配置されてよい。たとえば、いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、光ガイド６１０の一部として第１の面６１０－１に一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は別個に形成されてもよく、また、光ガイド６１０の第１の面６１０－１に配置されても（たとえば、貼り付けられても）よい。

【0131】

いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０とアウトカップリング要素６４５は、同様の構造を有し得る。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、１つまたは複数の回折格子、１つまたは複数のカスケード反射器、１つまたは複数のプリズム面要素、および／またはホログラフィック反射器のアレイ、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、表面レリーフ格子、体積ホログラム、偏光選択性格子、偏光体積ホログラム、メタ表面格子、別のタイプの回折素子、またはこれらの任意の組み合わせなどの、１つまたは複数の回折格子を含み得る。方向変更要素６４０はまた、折り返し格子６４０または方向変更格子６４０と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、方向変更要素６４０は、図３Ａに示された多層ＰＶＨ３００、図５Ｂに示された多層ＰＶＨ３３０、図３Ｃに示された多層ＰＶＨ３５０、図５Ａに示された多層ＰＶＨ５００、図５Ｂに示された多層ＰＶＨ５３０、または図５Ｃに示された多層ＰＶＨ５５０などの、本明細書に開示された多層ＰＶＨを含み得る。いくつかの実施形態では、光ガイド６１０は、本明細書に開示された多層ＰＶＨの基板として機能し得る。インカップリング要素６３５およびアウトカップリング要素６４５と結合された光ガイド６１０が、ＡＲまたはＭＲ結合器として機能する場合、光ガイド６１０は、光源アセンブリ６０５によって生成された仮想画像が現実世界画像またはシースル画像と重ね合わされ得るように、仮想画像を表す画像光６３０と現実世界環境からの光６０２とを一緒にすることができる。本明細書に開示された多層ＰＶＨを含む方向変更要素６４０は、重ね合わせ画像の画質が著しく改善され得るように、アウトカップリング要素６４５から受光された、レインボー効果が低減された可視多色光６０２を回折させるように構成することができる。いくつかの実施形態では、たとえば、光源アセンブリ６０５によって生成された光の瞳を方向変更する、折り返す、および／または拡大する複数の機能が組み合わされて単一の要素に、たとえばアウトカップリング要素にされてもよい。

【0132】

いくつかの実施形態では、光ガイドディスプレイシステム６００は、積層構成（図６には示されていない）で配置された複数の光ガイド６１０を含み得る。複数の光ガイド６１０のうちの少なくとも１つ（たとえば、それぞれ）は、１つまたは複数の回折素子（たとえば、インカップリング要素、アウトカップリング要素、および／または方向付け要素）と結合されても、これを含んでいてもよく、この回折素子は、画像光６３０を眼６６０に向けて導くように構成することができる。いくつかの実施形態では、積層構成で配置された複数の光ガイド６１０は、拡大多色画像光（たとえば、フルカラー画像光）を出力するように構成することができる。いくつかの実施形態では、光ガイドディスプレイシステム６００は、１つまたは複数の光源アセンブリ６０５および／または１つまたは複数の光ガイド６１０を含み得る。いくつかの実施形態では、光源アセンブリ６０５のうちの少なくとも１つ（たとえば、それぞれ）は、原色（たとえば、赤、緑、または青）および所定のＦＯＶ（またはＦＯＶの所定の一部分）に対応する特定の波長帯の単色画像光を発するように構成することができる。いくつかの実施形態では、光ガイドディスプレイシステム６００は、たとえば、赤、緑、および青の光それぞれを任意の適切な順序でインカップリングし、続いてアウトカップリングすることによって構成要素の色の画像（たとえば、原色画像）を送出するように構成された、３つの異なる光ガイド６１０を含み得る。いくつかの実施形態では、光ガイドディスプレイアセンブリ６００は、たとえば、赤と緑の光の組み合わせ、および緑と青の光の組み合わせそれぞれを任意の適切な順序でインカップリングし、続いてアウトカップリングすることによって構成要素の色の画像（たとえば、原色画像）を送出するように構成された、２つの異なる光ガイドを含み得る。いくつかの実施形態では、光源アセンブリ６０５の少なくとも１つ（たとえば、それぞれ）は、多色画像光（たとえば、フルカラー画像光）を発するように構成することができる。図６に示された眼６６０と光源アセンブリ６０５の相対的な位置は例示が目的であり、いくつかの実施形態では、眼６６０および光源アセンブリ６０５は、光ガイド６１０の同じ側に配置されてもよい。

【0133】

図７は、本開示の実施形態による、物体追跡システム７００の概略図を示す。いくつかの実施形態では、物体追跡システム７００は、ＮＥＤで実施されてよい。物体追跡システム７００は、ユーザの眼などの、追跡されるターゲットまたは物体から発せられるか、または反射される光を利用することによって画像を生成することができる。説明の目的で、以下の説明では、視線追跡システムが物体追跡システムの例として用いられる。眼は、追跡される物体の例として用いられる。視線追跡システム（または方法）は、物体追跡システム（または方法）の例として本明細書で説明される。物体追跡システム７００は、ユーザの眼以外のターゲットまたは物体を追跡するために使用されてもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、視線追跡システム７００は、ユーザの片眼または両眼７１５を照明するための光を発するように構成された光源７０５を含み得る。光源７０５は、ユーザの視線の外（たとえば、眼７１５の下）に置かれてよい。図７は、例示の目的で片眼７１５を示している。眼７１５を追跡するための構成要素は、図７では省かれているユーザの他方の眼を追跡するために複製され得ることを理解されたい。

【0134】

いくつかの実施形態では、光源７０５から発せられる光は、狭いスペクトルまたは比較的広いスペクトルを含むことができ、１つまたは複数の光の波長は、赤外線（「ＩＲ」）スペクトル内にあってよく、すなわち、光源７０５のスペクトルは、ＩＲスペクトルの少なくとも一部分の中にある、少なくとも一部分と重なり合う、または少なくとも一部分を包含することがある。いくつかの実施形態では、光源７０５は、近赤外（「ＮＩＲ」）帯域またはスペクトル（約７５０ｎｍ～１２５０ｎｍ）の光、または電磁スペクトルの他のどれか一部分の光を発することができる。ＮＩＲスペクトル光は、人間の眼には見えず、したがって、動作中に、ＮＥＤを装着しているユーザの気を散らさないので、いくつかの用途では望ましいことがある。ＩＲ光は、眼７１５の瞳領域、ユーザの眼７１５全体、ユーザの眼７１５の上、下、左側もしくは右側などの近くの領域によって、または、まぶたおよび／もしくは眼７１５のまわりの顔の皮膚を含めて眼７１５と眼７１５の近くの領域とを含む領域で反射され得る。

【0135】

視線追跡システム７００は、眼７１５で反射されたＩＲ光を光センサ７１０に向けて導くように構成された回折光学素子７２０を含み得る。光センサ７１０は、回折光学素子７２０と向かい合って配置されてよい。光センサ７１０は、回折光学素子７２０によって導かれたＩＲ光を受光し、受光光に基づいた眼７１５の画像などの信号または情報を視線追跡のために生成するように構成することができる。光センサ７１０は、ＩＲスペクトルの少なくとも一部分を含むスペクトル内の波長を有する光を感知可能であってよい。いくつかの実施形態では、光センサ７１０は、ＩＲ光に対しては感知可能であり得るが可視多色光に対しては感知可能でないことがある。いくつかの実施形態では、光センサ７１０には、電荷結合素子（「ＣＣＤ」）カメラ、相補型金属酸化物半導体（「ＣＭＯＳ」）センサ、Ｎ型金属酸化物半導体（「ＮＭＯＳ」）センサ、ピクセル化偏光カメラ、または他の任意の適切なカメラのうちの１つまたは複数などのカメラが含まれ得る。

【0136】

いくつかの実施形態では、光センサ７１０は、ＩＲ光を処理して眼７１５の画像を生成するように、かつ／または眼７１５の画像を解析して、ユーザにどの情報を提示すべきかを決定するか、または情報の提示のレイアウトを決定するなどのための、視線追跡（たとえば、視線追跡情報）および他の動作に使用できる情報を取得するように構成された、プロセッサを含み得る。いくつかの実施形態では、光センサ７１０はまた、生成された画像などのデータを記憶するように構成された、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（たとえば、コンピュータ可読メモリ）も含み得る。いくつかの実施形態では、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に開示されたいずれの方法の様々な工程も実行するためのプロセッサによって実行可能であり得る、コードまたは命令を記憶することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ、および非一時的なコンピュータ可読媒体は、光センサ７１０とは別に設けられてもよい。たとえば、視線追跡システム７００は、光センサ７１０と通信可能に接続されている、かつ、光センサ７１０からデータを受信するように構成されている、コントローラを含み得る。コントローラは、プロセッサ、および非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。コントローラは、光センサ７１０から受信したデータ（たとえば、眼７１５の画像）を解析して、視線追跡または他の目的のための情報を得るように構成することができる。いくつかの実施形態では、視線追跡システム７００は、視線追跡情報を決定するための眼に関連するセンサデータを取得するための、モーションセンサなどの他のセンサを含み得る。視線追跡情報は、光センサ７１０、および／または視線追跡システム７００に含まれ得る他のセンサによって取得されたデータに基づいて、決定されてよい。

【0137】

いくつかの実施形態では、回折光学素子７２０は、本明細書に開示された多層ＰＶＨ７５０を含むことができ、この多層ＰＶＨは、図３Ａに示された多層ＰＶＨ３００、図５Ｂに示された多層ＰＶＨ３３０、図３Ｃに示された多層ＰＶＨ３５０、図５Ａに示された多層ＰＶＨ５００、図５Ｂに示された多層ＰＶＨ５３０、または図５Ｃに示された多層ＰＶＨ５５０のうちの実施形態であってよい。多層ＰＶＨ７５０は、眼７１５で反射されたＩＲ光７０１（以下の説明では反射光と呼ばれる）を光センサ７１０に向けて回折させるように構成することができる。たとえば、反射ＩＲ光７０１は、多層ＰＶＨ７５０に０度（すなわち、多層ＰＶＨ７５０の表面に対して垂直）、３０度、４５度、６０度、７０度などの様々な入射角で入射した後、ブラッグ条件が満たされるときに多層ＰＶＨ７５０によって回折ＩＲ光７０３として回折され得る。光センサ７１０は、回折ＩＲ光７０３を受光するように置かれ（たとえば、所定の角度に向けられ）ており、回折ＩＲ光７０３に基づいて眼７１５の画像を生成することができる。多層ＰＶＨ７５０はまた、ユーザの眼７１５が、現実世界画像またはシースル画像に重ね合わされたディスプレイシステム生成仮想物体を認知できるように、現実世界環境から眼７１５に向けて可視多色光７０２を透過させるように構成することもできる。いくつかの実施形態では、多層ＰＶＨ７５０を含む回折光学素子７２０はまた、視線追跡結合器とも呼ばれ、眼７１５で反射されたＩＲ光７０１を光センサ７１０に向けて回折させ、コンピュータ生成画像を現実世界環境の直視像に重ね合わせることができる。上記で説明されたように、従来の視線追跡結合器は、現実世界環境から来る可視多色光を回折構造の故に回折させるので、特にＮＥＤを装着したユーザが明るい光源を特定の角度から見るときに、シースル視像にレインボー効果が生じることがある。このようなシースルアーチファクトは、シースル視像の画質を低下させ得る。本開示では、本明細書に開示された多層ＰＶＨ７５０を含む視線追跡結合器（たとえば、回折光学素子７２０）は、可視多色光７０２を回折させるときのレインボー効果をシースル視像の画質が著しく改善され得るように低減させるべく構成することができる。

【0138】

図６および図７は、現実世界環境からの可視多色光を回折させるときのレインボー効果を抑制するための、本明細書に開示された多層ＰＶＨを使用する２つの光学システムを示す。これら２つの光学システムは例示を目的としており、本開示の範囲を限定しない。たとえばシースル画像におけるレインボー効果を低減させるための例示的な構造および機構は、本開示によって限定されない他の任意の光学システムに適用可能であり得る。

【0139】

図８Ａは、本開示の実施形態による光学システム８００の概略図を示す。例示の目的で、ニアアイディスプレイ（「ＮＥＤ」）が光学システム８００の例として使用されており、１つまたは複数の開示された多層ＰＶＨを、ＮＥＤ８００がＡＲ用途および／またはＭＲ用途に使用されるときのシースル視像のレインボー効果が低減され得るように実施することができる。説明の便宜上、光学システム８００はＮＥＤ８００と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、ＮＥＤ８００はヘッドマウントディスプレイ（「ＨＭＤ」）と呼ばれることがある。ＮＥＤ８００は、１つまたは複数の画像、ビデオ、音声、またはこれらの組み合わせなどのメディアコンテンツをユーザに提示することができる。いくつかの実施形態では、音声は、外部デバイス（たとえば、スピーカおよび／またはヘッドフォン）を介してユーザに提示され得る。ＮＥＤ８００は、ＶＲデバイス、ＡＲデバイス、ＭＲデバイス、またはこれらの組み合わせとして動作し得る。いくつかの実施形態では、ＮＥＤ８００がＡＲおよび／またはＭＲデバイスとして動作するとき、ＮＥＤ８００の一部分が少なくとも部分的に透明であり、ＮＥＤ８００の内部構成要素が少なくとも部分的に見えてよい。

【0140】

図８Ａに示されるように、ＮＥＤ８００は、ユーザの頭部に装着されるように構成されたフレーム８０５と、フレーム８０５に取り付けられた左眼ディスプレイシステム８１０Ｌおよび右眼ディスプレイシステム８１０Ｒと、視線追跡システム（図８Ａには示されていない）とを含み得る。いくつかの実施形態では、図８Ａに示されている特定のデバイスが省かれることがある。いくつかの実施形態では、図８Ａに示されていない追加のデバイスまたは構成要素もまた、ＮＥＤ８００に含まれ得る。フレーム８０５は、右ディスプレイシステム８１０Ｒおよび左ディスプレイシステム８１０Ｌをユーザの体部（たとえば、頭部）に（たとえば、ユーザの眼に隣接して）取り付けるように構成された、適切なタイプの取り付け構造を含み得る。フレーム８０５は、ユーザに媒体を表示するように構成されていてよい１つまたは複数の光学素子に結合することができる。いくつかの実施形態では、フレーム８０５は眼鏡のフレームであってもよい。

【0141】

右ディスプレイシステム８１０Ｒおよび左ディスプレイシステム８１０Ｌは、ユーザがＮＥＤ８００によって提示されたコンテンツを見ること、および／または現実世界物体の画像を見ることを可能にするように構成することができる（たとえば、右ディスプレイシステム８１０Ｒおよび左ディスプレイシステム８１０Ｌのそれぞれが、シースル光学素子を含み得る）。いくつかの実施形態では、右ディスプレイシステム８１０Ｒおよび左ディスプレイシステム８１０Ｌは、光（たとえば、仮想画像に対応する画像光）を生成するように、かつ画像光をユーザの眼まで導くように構成された、任意の適切なディスプレイアセンブリ（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態では、ＮＥＤ８００は投影システムを含み得る。例示の目的で、図８Ａは、投影システムが、フレーム８０５に結合されたプロジェクタ８３５を含み得ることを示している。たとえば、左眼ディスプレイシステム８１０Ｌおよび右眼ディスプレイシステム８１０Ｒのそれぞれは、コンピュータ生成された仮想画像をユーザのＦＯＶ内の左ディスプレイウィンドウ８１５Ｌおよび右ディスプレイウィンドウ８１５Ｒに投影するように構成された画像ディスプレイ構成要素を含み得る。

【0142】

図８Ｂは、本開示の実施形態による、図８Ａに示されたＮＥＤ８００の半分の断面図である。例示の目的で、図８Ｂは、左ディスプレイシステム８１０Ｌに関連した断面図を示す。図８Ｂに示されるように、左ディスプレイシステム８１０Ｌは、ユーザの眼８６０用の光ガイドディスプレイアセンブリ８１２を含み得る。光ガイドディスプレイアセンブリ８１２は、図６に示された光ガイドディスプレイシステム６００の実施形態であってもよい。すなわち、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２は、シースル視像におけるレインボー効果を低減させるために、たとえば、アウトカップリング要素（または、含まれる場合には方向変更要素）として機能するか、またはそれに含まれる、本明細書に開示された１つまたは複数の多層ＰＶＨを含み得る。出口瞳８６２は、ユーザがＮＥＤ８００を装着するときに眼８６０がアイボックス８６５内に位置する場所であってもよい。例示の目的で、図８Ｂは、単一の眼８６０および単一の光ガイドディスプレイアセンブリ８１２に関連した断面図を示す。いくつかの実施形態では、図８Ｂに示された光ガイドディスプレイアセンブリ８１２とは別個であるが類似している別の光ガイドディスプレイアセンブリが、ユーザの他方の眼の出口瞳に置かれたアイボックスに画像光を供給し得る。いくつかの実施形態では、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２は、ＮＥＤ８００の構成要素であってよい。いくつかの実施形態では、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２は、画像光を特定の場所まで導く何らか他のＮＥＤまたはシステムの構成要素であってもよい。図８Ｂに示されるように、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２は、ユーザの一方の眼８６０に提供されてもよい。この一方の眼の光ガイドディスプレイアセンブリ８１２は、もう一方の眼の光ガイドディスプレイアセンブリ８１２から分離されていてよく、または部分的に分離されていてよい。いくつかの実施形態では、単一の光ガイドディスプレイアセンブリ８１２が、ユーザの両方の眼８６０用として含まれ得る。

【0143】

いくつかの実施形態では、ＮＥＤ８００は、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２と眼８６０の間に配置された１つまたは複数の光学素子を含み得る。この光学素子は、たとえば、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２から出力される画像光の収差を補正するようにも、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２から出力される画像光を拡大するようにも、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２から出力される画像光の別のタイプの光学調整を実施するようにも、構成することができる。１つまたは複数の光学素子の例としては、絞り、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、フィルタ、画像光に影響を及ぼす他の任意の適切な光学素子、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態では、光ガイドディスプレイアセンブリ８１２は、光ガイドディスプレイのスタックを含み得る（たとえば、各光ガイドディスプレイは、光ガイド、光源アセンブリ、インカップリング要素、アウトカップリング要素、および、含まれていれば方向変更要素を含み得る）。いくつかの実施形態では、積層光ガイドディスプレイは、それぞれの単色光源が別々の色の光を発するように構成されている光ガイドディスプレイを積層することによって形成された、多色ディスプレイ（たとえば、赤緑青（「ＲＧＢ」）ディスプレイ）を含み得る。たとえば、積層光ガイドディスプレイは、画像光を複数の平面に投影するように構成された多色ディスプレイ（たとえば、マルチフォーカスカラーディスプレイ）を含み得る。いくつかの実施形態では、積層光ガイドディスプレイは、画像光を複数の平面に投影するように構成された単色ディスプレイ（たとえば、マルチフォーカス単色ディスプレイ）を含み得る。いくつかの実施形態では、ＮＥＤ８００は適応型調光要素を含むことができ、これは、現実世界物体で反射された光の透過率を動的に調整することができ、それによって、ＮＥＤ８００をＶＲデバイスとＡＲデバイスの間で、またはＶＲデバイスとＭＲデバイスの間で切り替える。いくつかの実施形態では、ＡＲ／ＭＲデバイスとＶＲデバイスの間での切り替えとともに、適応型調光要素は、ＡＲおよび／またはＭＲデバイスにおいて、現実世界物体で反射される光と仮想画像光との明るさの差を緩和するために使用され得る。

【0144】

ＮＥＤ８００に含まれる視線追跡システムは、追跡されている眼８６０から発せられる光または反射される光を利用することによって視線追跡情報を提供するように構成された光学システムであってよい。視線追跡システムは、図７に示された視線追跡システム７００と類似していてよい。たとえば、視線追跡システムは、ユーザの片眼または両眼８６０を照明するための光を発するように構成された光源８４１と、光センサ８４２と、眼８６０で反射された光を回折によって光センサ８４２に向けて案内するように構成された視線追跡結合器８４３とを含み得る。光センサ８４２は、視線追跡結合器８４３が回折された光を受光するように視線追跡結合器８４３と相対的に配置されてよい。光センサ８４２は、受光光に基づいた信号または画像を視線追跡のために生成するように構成することができる。たとえば、眼８６０の画像は、視線追跡結合器から受光された光に基づいて生成され得る。視線追跡結合器８４３は、本明細書に開示された、レインボー効果が低減された多層ＰＶＨを含み得る。

【0145】

図９は、本開示の実施形態による方法９００を示すフローチャートである。方法９００は、シースル視像におけるレインボー効果（または回折アーチファクト）を低減させるために実施されてよい。方法９００は、現実世界環境から受光された可視多色光の高い回折次数を抑制することによってレインボー効果を低減させるために実施されてよい。方法９００は、第１の複屈折媒体層が第１の光を受光する工程を含み得る（工程９１０）。いくつかの実施形態では、第１の光は、現実世界環境からの可視多色光であってよい。いくつかの実施形態では、第１の複屈折媒体層は第１のＰＶＨであってもよい。第１の複屈折媒体層中の第１の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチで空間的に変化し得る。方法９００はまた、第１の複屈折媒体層が第１の光を、第１の数の回折次数を含む第２の光として少なくとも部分的に回折させる工程も含み得る（工程９２０）。いくつかの実施形態では、第２の光は、第１の光の前方回折部分を含む可視多色光であってよい。いくつかの実施形態では、第２の光は、第１の光の前方回折部分と第１の光の直接透過部分とを含む可視多色光であってもよい。方法９００はまた、第２の複屈折媒体層が第２の光を受光する工程も含み得る（工程９３０）。いくつかの実施形態では、第２の複屈折媒体層は第２のＰＶＨであってよい。第２の複屈折媒体層中の第２の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチで空間的に変化し得る。

【0146】

第１の複屈折媒体層は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、第２の複屈折媒体層は、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。第２の複屈折媒体層の厚さは、第１の複屈折媒体層の厚さよりかなり薄くてもよい。第２の複屈折媒体層の厚さと第１の複屈折媒体層の厚さの比は、所定の百分率、たとえば約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。第１の面内ピッチは、第２の面内ピッチと実質的に同じになるように構成することができ、第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分になるように構成することができる。方法９００はまた、第２の複屈折媒体層が第２の光を、第２の数の回折次数を含む第３の光として少なくとも部分的に回折させる工程も含み得る（工程９４０）。いくつかの実施形態では、第３の光は、第２の光の前方回折部分を含む可視多色光であってよい。いくつかの実施形態では、第３の光は、第２の光の前方回折部分と第２の光の直接透過部分とを含む可視多色光であってもよい。いくつかの実施形態では、第３の光に含まれる回折次数の第２の数は、第２の光に含まれる回折次数の第１の数よりも小さくすることができる。すなわち、第３の光は、第２の光よりも小さい数の回折次数を含み得る。言い換えると、第３の光は、含み得る回折次数が第２の光よりも少ない。いくつかの実施形態では、第１と第２の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率は、第１の複屈折媒体層だけの回折効率よりも小さくなり得る。第３の光は、光学デバイスまたは光学システムのアイボックスに向かって伝搬し得る。いくつかの実施形態では、方法９００はまた、光結合器によって、仮想画像を表す画像光と第３の光を、光学デバイスまたは光学システムのアイボックスに向かって伝搬する結合光として結合する工程も含み得る。いくつかの実施形態では、方法９００はまた、第１の複屈折媒体層および第２の複屈折媒体層が物体で反射された赤外光を光センサに向けて回折させる工程も含み得る。

【0147】

いくつかの実施形態では、方法９００はまた、第３の複屈折媒体層が第３の光を受光する工程も含み得る。いくつかの実施形態では、第３の複屈折媒体層は第３のＰＶＨであってよい。第３の複屈折媒体層中の第３の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第３の面内ピッチおよび第３の垂直ピッチで空間的に変化し得る。いくつかの実施形態では、第１の複屈折媒体は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、第３の複屈折媒体層は、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。いくつかの実施形態では、第３の複屈折媒体層の厚さは、第１の複屈折媒体層の厚さよりかなり薄くてもよい。第３の複屈折媒体層の厚さと第１の複屈折媒体層の厚さの比は、所定の百分率、たとえば約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、第１の面内ピッチは、第３の面内ピッチと実質的に同じになるように構成することができる。いくつかの実施形態では、第３の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分になるように構成することができる。第３の垂直ピッチは、第２の垂直ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、方法９００はまた、第３の複屈折媒体層が第３の光を、第３の数の回折次数を含む第４の光として少なくとも部分的に回折させる工程も含み得る。いくつかの実施形態では、第４の光は、第３の光の前方回折部分を含む可視多色光であってよい。いくつかの実施形態では、第４の光は、第３の光の前方回折部分と第３の光の直接透過部分とを含む可視多色光であってもよい。第４の光に含まれる回折次数の第３の数は、第３の光に含まれる回折次数の第２の数よりも小さくすることができる。すなわち、第４の光は、第３の光よりも小さい数の回折次数を含み得る。言い換えると、第４の光は、含み得る回折次数が第３の光よりも少ない。いくつかの実施形態では、第１から第３の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率は、第１と第２の複屈折媒体層だけを組み合わせたものの回折効率よりも小さくなり得る。

【0148】

いくつかの実施形態では、方法９００はまた、第４の複屈折媒体層が第４の光を受光する工程も含み得る。いくつかの実施形態では、第４の複屈折媒体層は第４のＰＶＨであってよい。第４の複屈折媒体層中の第４の光学異方性分子のダイレクタの配向は、第４の面内ピッチおよび第４の垂直ピッチで空間的に変化し得る。いくつかの実施形態では、第３の複屈折媒体は、厚さが比較的厚くなるように構成することができ、第４の複屈折媒体層は、厚さが比較的薄くなるように構成することができる。いくつかの実施形態では、第４の複屈折媒体層の厚さは、第３の複屈折媒体層の厚さよりかなり薄くてもよい。第４の複屈折媒体層の厚さと第３の複屈折媒体層の厚さの比は、所定の百分率、たとえば約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、第４の面内ピッチは、第３の面内ピッチと実質的に同じになるように構成することができる。いくつかの実施形態では、第４の垂直ピッチは、第３の垂直ピッチの約半分になるように構成することができる。第３の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよい。第３の面内ピッチは、第１の面内ピッチと実質的に同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、方法９００はまた、第４の複屈折媒体層が第４の光を、第４の数の回折次数を含む第５の光として少なくとも部分的に回折させる工程も含み得る。いくつかの実施形態では、第５の光は、第４の光の前方回折部分を含む可視多色光であってよい。いくつかの実施形態では、第５の光は、第３の光の前方回折部分と第４の光の直接透過部分とを含む可視多色光であってもよい。第５の光に含まれる回折次数の第４の数は、第４の光に含まれる回折次数の第３の数よりも小さくすることができる。すなわち、第５の光は、第４の光よりも小さい数の回折次数を含み得る。言い換えると、第５の光は、含み得る回折次数が第４の光よりも少ない。いくつかの実施形態では、第１から第４の複屈折媒体層を組み合わせたものの回折効率は、第１から第３の複屈折媒体層だけを組み合わせたものの回折効率よりも小さくなり得る。

【0149】

たとえばシースル画像におけるレインボー効果を低減させるための方法９００は、本開示によって限定されていない任意の偏光選択性素子に適用可能であり得る。たとえば、方法９００は、第１の光を第１の偏光選択性素子で受光する工程を含み得る。第１の偏光選択性素子中の光学異方性分子またはサブ波長構造の配向は、第１の面内ピッチおよび第１の垂直ピッチで空間的に変化し得る。方法９００はまた、第１の偏光選択性素子で第１の光を、第１の数の回折次数を含む第２の光として少なくとも部分的に回折させる工程も含み得る。方法９００はまた、第２の光を第２の偏光選択性素子で受光する工程も含み得る。第２の偏光選択性素子中の光学異方性分子またはサブ波長構造の配向は、第２の面内ピッチおよび第２の垂直ピッチで空間的に変化し得る。第２の偏光選択性素子の厚さは、第１の偏光選択性素子の厚さよりかなり薄くてもよい。第２の偏光選択性素子の厚さと第１の偏光選択性素子の厚さの比は、所定の百分率、たとえば約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％より小さくてもよい。第１の面内ピッチは、第２の面内ピッチと実質的に同じになるように構成することができ、第２の垂直ピッチは、第１の垂直ピッチの約半分になるように構成することができる。方法９００はまた、第２の偏光選択性素子で第２の光を、第２の数の回折次数を含む第３の光として少なくとも部分的に回折させる工程も含み得る。いくつかの実施形態では、第３の光に含まれる回折次数の第２の数は、第２の光に含まれる回折次数の第１の数よりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、第１と第２の偏光選択性素子を組み合わせたものの回折効率は、第１の偏光選択性素子だけの回折効率よりも小さくなり得る。

【0150】

第３の光は、光学デバイスまたは光学システムのアイボックスに向かって伝搬し得る。いくつかの実施形態では、方法９００はまた、光結合器によって、仮想画像を表す画像光と第３の光を、光学デバイスまたは光学システムのアイボックスに向かって伝搬する結合光として結合する工程も含み得る。いくつかの実施形態では、方法９００はまた、第１の偏光選択性素子および第２の偏光選択性素子が物体で反射された赤外光を光センサに向けて回折させる工程も含み得る。

【0151】

本開示の実施形態についての前述の説明は例示の目的で提示されている。説明は網羅的なものではなく、あるいは、開示されたそのままの形に本開示を限定するものでもない。当業者には、上記の開示に照らして多くの修正形態および変形形態が可能であることが理解されよう。

【0152】

本明細書のいくつかの部分では、本開示の実施形態を、情報に対する動作のアルゴリズムおよび記号表現に関して説明していることがある。これらの動作は、機能的、計算的、または論理的に説明されているが、コンピュータプログラムまたは同等の電気回路、マイクロコードなどによって実現され得る。さらに、これらの動作の装置をモジュールと呼ぶことが場合により便利であることが、一般性を失うことなく判明している。説明された動作およびその関連するモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはこれらの任意の組み合わせとして具現化することができる。

【0153】

本明細書に記載の工程、動作、または処理のいずれも、１つまたは複数のハードウェアモジュールおよび／またはソフトウェアモジュールだけで、または他のデバイスとの組み合わせで行い、または実施することができる。１つの実施形態では、ソフトウェアモジュールが、コンピュータプログラムコードを含有するコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品によって実施され、このコンピュータプログラムコードは、記載された工程、動作、または処理のいずれか、または全部を行うために、コンピュータプロセッサによって実行することができる。いくつかの実施形態では、ハードウェアモジュールは、デバイス、システム、光学素子、コントローラ、電気回路、論理ゲートなどのハードウェア構成要素を含み得る。

【0154】

本開示の実施形態はまた、本明細書の動作を行うための装置とも関連がある。この装置は、特定の目的のために特別に構築することができ、かつ／または、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に起動もしくは再構成される汎用計算デバイスを含むことができる。このようなコンピュータプログラムは、非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体、または電子的命令を記憶するのに適している任意のタイプの媒体に記憶することができ、これらの媒体はコンピュータシステムバスに結合することができる。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、プログラムコードを記憶することができる任意の媒体、たとえば、磁気ディスク、光ディスク、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）またはランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、電気的プログラム可能読み取り専用メモリ（「ＥＰＲＯＭ」）、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、レジスタ、ハードディスク、固体ディスクドライブ、スマートメディアカード（「ＳＭＣ」）、セキュリティデジタルカード（「ＳＤ」）、フラッシュカードなど、であってよい。さらに、本明細書に記載のいずれの計算システムも、単一のプロセッサを含むことができ、あるいは計算能力の増大のために多数のプロセッサを使うアーキテクチャとすることができる。プロセッサは、中央処理装置（「ＣＰＵ」）、グラフィックス処理装置（「ＧＰＵ」）、またはデータを処理するように構成されている、および／もしくはデータに基づいて計算を実施する任意の処理デバイスであってよい。プロセッサは、ソフトウェア構成要素とハードウェア構成要素の両方を含み得る。たとえば、プロセッサは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルロジックデバイス（「ＰＬＤ」）、またはこれらの組み合わせなどの、ハードウェア構成要素を含み得る。ＰＬＤは、複合プログラマブルロジックデバイス（「ＣＰＬＤ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）などであってよい。

【0155】

本開示の実施形態はまた、本明細書に記載の計算処理によって製造される製品にも関連があり得る。このような製品は、計算処理から得られた情報を含むことができ、この情報は、非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体に記憶され、また、本明細書に記載のコンピュータプログラム製品または他のデータ組み合わせの任意の実施形態を含み得る。

【0156】

さらに、図面に示された実施形態が単一の要素を示す場合、その実施形態、または図に示されていないが本開示の範囲内にある別の実施形態は、複数のそのような要素を含み得ると理解されたい。同様に、図面に示された実施形態が複数のそのような要素を示す場合、その実施形態、または図に示されていないが本開示の範囲内にある別の実施形態は、そのような要素を１つだけ含み得ると理解されたい。図面に示された要素の数は、説明のためだけのものであり、実施形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、特に断らない限り、図面に示された実施形態は相互に排他的ではなく、これらは任意の適切な方法で組み合わせることができる。たとえば、１つの図／実施形態に示されているが別の図／実施形態には示されていない要素がそれでもなお、他の図／実施形態に含まれていてもよい。１つまたは複数の光学層、膜、プレート、または要素を含む、本明細書に開示された任意の光学デバイスにおいて、図に示された層、膜、プレート、または要素の数は、説明のためだけのものである。図に示されていないが本開示の範囲内に依然としてある他の実施形態において、同一または異なる図／実施形態で示されている同一または異なる層、膜、プレート、または要素は、様々に組み合わされて、または繰り返されてスタックを形成することができる。

【0157】

例示的な実施態様を示すために、様々な実施形態が説明されている。開示された実施形態に基づいて、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な他の変更、修正、再配置、および置換を行うことができる。したがって、本開示は、上記の実施形態を参照して詳細に説明されているが、上述の実施形態に限定されない。本開示は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の等価な形で具現化され得る。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲で定義される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図1G】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【国際調査報告】