JP2021192092A - 照射システム - Google Patents

Abstract

【課題】より軽く、より薄く、より小型であり、従来の偏光ビームスプリッタキューブよりも広範囲の、ディスプレイ投射システム内の光学的照射源および投射経路を可能にすることができる光学アセンブリを提供する。【解決手段】例示的な光学アセンブリは、ディスプレイと、このディスプレイを照射するための光源と、第１の光ディレクタからの光を方向づけるように構成された第１の回折型偏光ビームスプリッタ（ＤＴ−ＰＢＳ）であって、偏光感受性であり、偏光に基づいて、光の第１の部分をディスプレイの方へ方向づけるように構成された第１のＤＴ−ＰＢＳとを含む。【選択図】図２Ａ

Description

本開示は、一般に、さまざまなタイプの電子システムおよび電子デバイス内で実装される光学素子および光学システムに関する。

反射型液晶（ＬＣｏＳ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）アクティブマトリクスデバイスは、シリコンバックプレーンの上で液晶層を使用する小型反射デバイスである。ＬＣｏＳは、さまざまな適用例の中でもとりわけ、プロジェクションテレビおよびニアアイプロジェクションディスプレイのための照射システムの一部として、空間光変調、波長選択スイッチング、構造化された照射、および光パルス成形に使用可能である。ＬＣｏＳシステムは、ＬＣｏＳピクセルの液晶全体に電界を印加することによって、ＬＣｏＳアクティブマトリクスのピクセル内の光に位相遅れとして空間情報（たとえば、ディスプレイ情報）を符号化する。

一般に、本開示は、偏光された光を方向づけるように構成された光学アセンブリを対象とする。光学アセンブリは、たとえば、ＬＣｏＳプロジェクタ、アイトラッキングシステムなどにおいて使用され得る。たとえば、光学アセンブリは、プロジェクタ光源から偏光された光を抽出し、ＬＣｏＳディスプレイに方向づけ、ＬＣｏＳディスプレイから偏光された光を抽出し、光コンバイナに方向づけるために使用されることがある。光学アセンブリは、２つ以上の光のディレクタ（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）を含んでよく、この光のディレクタの少なくとも１つは、直交直線偏光または円偏光を用いて非偏光の光を２つのビームに分割し、異なる方向に各ビームを方向づける回折型偏光ビームスプリッタ（ＤＴ−ＰＢＳ：ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）である。本開示は、透過および反射偏光体積格子（ＰＶＧ）、ＰＢＰ（Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ−Ｂｅｒｒｙ位相）格子、液晶充填表面レリーフ格子（ＬＣ−ＳＲＧ）、ホログラフィック高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）格子、または異なる方向に第１の偏光状態および第２の偏光状態を方向づける、もしくは第２の偏光状態を方向転換することなく第１の偏光状態を方向転換することができる他の任意の光学部品などの偏光感受性格子を含むＤＴ−ＰＢＳに基づいた光学アセンブリを提供する。回折型偏光ビームスプリッタは、薄くて軽量であるという利点を有し、従来の偏光ビームスプリッタキューブを使用することが可能でない小フォームファクタＬＣｏＳシステムを可能にする。加えて、回折型偏光ビームスプリッタは、分散を補正するように２つ１組で設計可能である。

他の例では、本開示は、眼に反射した後でアイトラッキング検出器に光を方向づけるための光学アセンブリも対象とする。回折型偏光ビームスプリッタは、薄く、軽量で、設計において柔軟性があり、分散を補正することができるので、代替フォームファクタと、アイトラッキングのための広帯域照射たとえばＬＥＤの使用を可能にする。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳは、第１の偏光状態を有する光の一部分を抽出し、透過中の第１の偏光状態を、たとえば回折格子次数へと方向転換することができる。他の例では、ＤＴ−ＰＢＳは、第１の偏光状態を有する光の一部分を抽出し、反射中の第１の偏光状態を方向転換する、たとえば、光がＤＴ−ＰＢＳに入射したのと同じ表面を通ってＤＴ−ＰＢＳを出て、たとえば反射中の回折格子次数に入るように光を方向転換することができる。

いくつかの例では、第１の分割された偏光状態と第２の分割された偏光状態が直交する。たとえば、ＤＴ−ＰＢＳは、透過または反射によって、第１の角度で第１の直線偏光を方向転換し、第２の、直交する直線偏光、たとえば、第１の直線偏光状態に対して９０°回転された直線偏光状態を透過することができる。別の例として、ＤＴ−ＰＢＳは、透過または反射によって、右回りの円偏光（ＲＣＰ）を方向転換し、左回りの円偏光（ＬＣＰ）を屈折なしに透過することができ、その逆も同様である。もう１つの例として、ＤＴ−ＰＢＳは、異なる方向に、たとえば、異なる回折次数で、右円偏光（ＲＣＰ）と左円偏光（ＬＣＰ）両方の光を透過および方向転換することができる。

いくつかの例では、本開示は、ディスプレイと、このディスプレイを照射するための光源と、第１の光ディレクタからの光を方向づけるように構成された第１のＤＴ−ＰＢＳであって、偏光感受性であり、偏光に基づいて、光の第１の部分をディスプレイの方へ方向づけるように構成された第１のＤＴ−ＰＢＳとを備える光学アセンブリを説明する。

いくつかの例では、本開示は、ディスプレイと、このディスプレイを照射するための光源と、第１の光ディレクタからの光を方向づけるように構成された第１のＤＴ−ＰＢＳであって、偏光感受性であり、偏光に基づいて、光の第１の部分をディスプレイの方へ方向づけるように構成された第１のＤＴ−ＰＢＳとを備えるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を説明する。

いくつかの例では、本開示は、第１の光ディレクタによって光源から第１のＤＴ−ＰＢＳに光を方向づけることと、第１のＤＴ−ＰＢＳによって、偏光に基づいて、ディスプレイの方へ光の第１の部分を方向づけることとを含む、光を方向づける方法を説明する。

いくつかの例では、本開示は、眼を照射するための光源と、第１のＤＴ−ＰＢＳと、第２のＤＴ−ＰＢＳとを備え、第１のＤＴ−ＰＢＳは、偏光に基づいて、第２のＤＴ−ＰＢＳからアイトラッキング検出器の方へ光の第１の部分を方向づけるように構成される、アイトラッキング光学アセンブリを説明する。

いくつかの例では、本開示は、眼を照射するための光源と、偏光に基づいて、第２のＤＴ−ＰＢＳからアイトラッキング検出器の方へ光の第１の部分を方向づけるように構成される第１のＤＴ−ＰＢＳとを備えるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：ｈｅａｄ ｍｏｕｎｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ）を説明する。

いくつかの例では、本開示は、ＨＭＤユーザの一方および／または両方の眼を追跡する方法であって、光源からユーザの眼の方へ光を方向づけることと、ユーザの眼から第１のＤＴ−ＰＢＳの方へ光を反射することと、偏光に基づいて、第１のＤＴ−ＰＢＳから第２のＤＴ−ＰＢＳの方へ光の第１の部分を方向づけることと、偏光に基づいて、第２のＤＴ−ＰＢＳから検出器の方へ光の第１の部分を方向づけることとを含む方法を説明する。

したがって、開示される例は、より軽く、より薄く、より小型であり、従来の偏光ビームスプリッタキューブよりも広範囲の、ディスプレイ投射システム内の光学的照射源および投射経路を可能にすることができる光学アセンブリを提供する。その上、開示される例は、アイトラッキングシステムのための独創的で効果的な解決策を提供する。

本開示において説明される技法による、少なくとも１つの回折型偏光ビームスプリッタを含む例示的な人工現実システムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、少なくとも１つの回折型偏光ビームスプリッタを含む例示的なＨＭＤを描く図解である。 本開示において説明される技法による、少なくとも１つの回折型偏光ビームスプリッタを含む別の例示的なＨＭＤを描く図解である。 本開示において説明される技法による、図１の人工現実システムのコンソールおよびＨＭＤの例示的な実装形態を図示するブロック図である。 本開示において説明される技法による、図１の人工現実システムの例示的なＨＭＤを描くブロック図である。 本開示において説明される技法による、例示的な回折型偏光ビームスプリッタを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的な回折型偏光ビームスプリッタおよび空間光変調器を描く図解である。 本開示において説明される技法による、２つの回折型偏光ビームスプリッタの例示的な組み合わせを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的な光源を描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステムを描く図解である。 本開示において説明される技法による、切り替え可能なホログラフィック高分子分散型液晶（Ｈ−ＰＤＬＣ）格子を図解する概略図である。 本開示において説明される技法による、例示的な液晶表面レリーフ格子（ＬＣ−ＳＲＧ）を図解する概略図である。 本開示において説明される技法による、別の例示的なＬＣ−ＳＲＧを図解する概略図である。 本開示において説明される技法による、ＰＢＰ格子２４００、反射ＰＶＧ（ｒ−ＰＶＧ）２４３０、および透過ＰＶＧ（ｔ−ＰＶＧ）２４６０の例を図解する概略図である。 本開示において説明される技法による、パッシブ回折格子と組み合わせた例示的な液晶シャッタを図解する概略図である。 本開示において説明される技法による、パッシブ回折格子と組み合わせた例示的な液晶シャッタを図解する概略図である。 本開示において説明される技法による、パッシブ回折格子と組み合わせた例示的な液晶シャッタを図解する概略図である。

典型的なＬＣｏＳイメージングアプリケーションでは、照射源は、従来の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を通ってＬＣｏＳディスプレイの方へ方向づけられる。ＰＢＳは、偏光たとえば直線偏光の光をＬＣｏＳディスプレイの方へ通過させるまたは方向づける。ＬＣｏＳディスプレイは、入射光の位相の空間変調、したがって偏光を介して画像情報を符号化し、光をＰＢＳに反射する。ＰＢＳは、偏光に基づいて、画像情報の画像平面への投射のために投射システムの方へ反射光の一部分を方向づける。多くの場合、従来のＰＢＳは重く、ＬＣｏＳ照射システムの機械的設計、たとえばフォームファクタを強いる。

本開示は、光を偏光させ方向づけるように構成された光学アセンブリを対象とする。この光学アセンブリは、たとえば、ＬＣｏＳプロジェクタ、アイトラッキングシステムを利用する、人工現実システム、複合現実システム、仮想現実システム、または拡張現実システムなどにおいて使用され得る。たとえば、光学アセンブリは、光を偏光させてＬＣｏＳディスプレイに方向づけ、次いで加えて、ＬＣｏＳディスプレイから反射された偏光された光を受けて、光を投射システムに方向づけるために使用されることがある。光学アセンブリは、２つ以上の、光のディレクタを含んでよく、その機能は、入射光の少なくとも一部分を方向転換することである。光ディレクタは、鏡、プリズムなどの従来の光学素子を含んでよい。本開示では、少なくとも１つの光ディレクタは、光を２つの直交偏光状態（直線または円）へと分割し、異なる方向に第２の偏光状態を方向づけながら、または第２の偏光状態を方向転換することなく、第１の方向に第１の偏光状態を方向転換するように構成されたＤＴ−ＰＢＳであってよい。ＤＴ−ＰＢＳは、透過および反射ＰＶＧ、液晶充填表面レリーフ格子（ＬＣ ＳＲＧ）、ホログラフィック高分子分散型液晶格子（ＰＤＬＣ）、ＰＢＰ格子、または異なる方向に第２の偏光状態を方向づけながら、もしくは第２の偏光状態を方向転換することなく、１つの偏光を選択的に透過することができる他の任意の光学部品などの、比較的薄く軽量な光学素子を含んでよい。ＤＴ−ＰＢＳは、薄くて軽量であるという利点を有し、ＬＣｏＳシステムが、従来の光学部品を使用することが可能でない小フォームファクタをもつことを可能にする。加えて、ＤＴ−ＰＢＳは、分散を少なくとも部分的に補正するように２つ１組で設計可能である。

他の例では、本開示は、眼に反射した後でアイトラッキング検出器に光を方向づけるための光学アセンブリも対象とする。ＤＴ−ＰＢＳは、薄く、軽量で、設計において柔軟性があり、分散を補正することができるので、代替フォームファクタと、アイトラッキングのための広帯域照射たとえばＬＥＤの使用を可能にする。いくつかの例では、広帯域照射は、ある範囲の波長、たとえば、１００ｎｍ範囲の波長、５００ｎｍ範囲の波長、可視波長の範囲、近赤外波長、中赤外波長、もしくは遠赤外波長の範囲、またはそれらの任意の組み合わせを備える光を含んでよい。いくつかの例では、たとえば狭帯域光源からの、狭帯域照射は、ある範囲の波長、たとえば、１ｎｍ範囲の波長、５ｎｍ範囲の波長、５０ｎｍ範囲の波長、１００ｎｍ範囲の波長、広帯域範囲の波長よりも小さい波長の範囲（たとえば、波長フィルタリングされた広帯域光源からのような）、またはそれらの任意の組み合わせを備える光を含んでよい。いくつかの例では、たとえば単色光源からの、単色照射は、小さい範囲の波長、たとえば、ｎｍよりも小さい範囲の波長などを備える光を含んでよい。単色照射は、たとえば、レーザ、ガス放電光源、水銀灯、または照射に含まれる波長の範囲を減少させるのに十分な波長フィルタをもつ任意の狭帯域光源もしくは広帯域光源からの、照射を含んでよい。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳは、透過中の第１の偏光状態を、たとえば回折格子次数へと方向転換することができる。他の例では、ＤＴ−ＰＢＳは、反射中の第１の偏光状態を方向転換する、たとえば、偏光感受性光ディレクタを出て、偏光感受性光ディレクタに入射したのと同じ表面を通って、たとえば、反射中の回折格子次数に入るように光を方向転換することができる。

いくつかの例では、第１の偏光状態は、第２の偏光状態に直交する。たとえば、ＤＴ−ＰＢＳは、無偏光の光を２つの直交する直線偏光に分割し、１つの直線偏光を第１の角度で方向転換し、直交する直線偏光を透過させることができ、たとえば、その直線偏光状態は、第１の直線偏光状態に対して９０°回転される。別の例として、ＤＴ−ＰＢＳは、無偏光の光を２つの直交円偏光に分割し、右回りの円偏光（ＲＣＰ）を方向転換し、左回りの円偏光（ＬＣＰ）を透過させることができ、逆もまた同様である。

図１は、本開示において説明される技法による、少なくとも１つの偏光感受性光ディレクタを含む例示的な人工現実システムを描く図解である。図１の例では、人工現実システム１００は、ＨＭＤ１１２と、１つもしくは複数のコントローラ１１４Ａおよび１１４Ｂ（総称して、「コントローラ１１４」）とを含み、いくつかの例では、１つもしくは複数の外部センサ９０および／またはコンソール１０６を含んでよい。いくつかの例では、人工現実システム１００は、人工現実システム、拡張現実システム、複合現実システム、および／または仮想現実システムのいずれかであってよい。

ＨＭＤ１１２は、典型的には、ユーザ１１０によって装着され、電子ディスプレイと、人工現実コンテンツ１２２をユーザ１１０に提示するための光学アセンブリとを含む。加えて、ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２の動きを追跡するための１つまたは複数のセンサ（たとえば、加速度計）を含み、周囲の物理環境の画像データをキャプチャするための１つまたは複数の撮像装置１３８（たとえば、カメラ、ラインスキャナ）を含んでよい。ヘッドマウントディスプレイとして図解されているが、ＡＲシステム１００は、代替的に、または追加的に、メガネ、または人工現実コンテンツ１２２をユーザ１１０に提示するための他のディスプレイデバイスを含んでよい。

各コントローラ１１４は、ユーザ１１０がコンソール１０６、ＨＭＤ１１２、または人工現実システム１００の別の構成要素に入力を提供するために使用し得る入力デバイスである。コントローラ１１４は、存在感受性表面の場所上で接触するまたは浮かぶ１つまたは複数の物体（たとえば、指、スタイラス）の存在を検出することによってユーザ入力を検出するための１つまたは複数の存在感受性表面を含んでよい。いくつかの例では、コントローラ１１４は、出力ディスプレイを含んでよく、この出力ディスプレイは存在感受性ディスプレイであってよい。いくつかの例では、コントローラ１１４は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または他のハンドヘルドデバイスであってよい。いくつかの例では、コントローラ１１４は、スマートウォッチ、スマートリング、または他のウェアラブルデバイスであってよい。コントローラ１１４は、キオスクまたは他の定置システムもしくはモバイルシステムの一部であってもよい。代替的に、または追加的に、コントローラ１１４は、ユーザが、人工現実システム１００によってユーザ１１０に提示される人工現実コンテンツ１２２の態様と対話するおよび／またはこれを制御することを可能にするために、１つまたは複数のボタン、トリガ、ジョイスティック、Ｄパッドなどの他のユーザ入力機構を含んでよい。

この例では、コンソール１０６は、ゲームコンソール、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、またはラップトップなどの、単一のコンピューティングデバイスとして図示される。他の例では、コンソール１０６は、分散されたコンピューティングネットワーク、データセンタ、またはクラウドコンピューティングシステムなどの複数のコンピューティングデバイス間で分散されてよい。コンソール１０６、ＨＭＤ１１２、およびセンサ９０は、この例で図示されるように、ネットワーク１０４を介して通信可能に結合されてよく、ネットワーク１０４は、Ｗｉ−Ｆｉ、メッシュネットワークもしくは短距離ワイヤレス通信媒体、またはそれらの組み合わせなどの、ワイヤードネットワークまたはワイヤレスネットワークであってよい。ＨＭＤ１１２は、この例では、コンソール１０６と通信する、たとえば、これにつながれる、またはこれとワイヤレス通信するように図示されているが、いくつかの実装形態では、ＨＭＤ１１２は、スタンドアロンのモバイル人工現実システムとして動作し、人工現実システム１００は、コンソール１０６を省略してよい。

一般に、人工現実システム１００は、ＨＭＤ１１２におけるユーザ１１０への表示のために人工現実コンテンツ１２２をレンダリングする。図１の例では、ユーザ１１０は、ＨＭＤ１１２および／またはコンソール１０６上で実行する人工現実アプリケーションによって構築およびレンダリングされた人工現実コンテンツ１２２を視聴する。いくつかの例では、人工現実コンテンツ１２２は、完全に人工である、すなわち、ユーザ１１０が配置される環境に関連しない画像であってよい。いくつかの例では、人工現実コンテンツ１２２は、複合現実および／または拡張現実を生じさせるために、現実世界像（たとえば、ユーザ１１０の手、コントローラ１１４、ユーザ１１０の近くの他の環境物体）と仮想物体１２０の混合物を含んでよい。いくつかの例では、仮想コンテンツアイテムは、たとえば、現実世界像に対して、人工現実コンテンツ１２２内の特定の位置にマップされ（たとえば、ピン留めされ、ロックされ、設置され）てよい。仮想コンテンツアイテムの位置は、たとえば、壁または地面のうちの１つに対して固定されてよい。仮想コンテンツアイテムのための位置は、たとえば、コントローラ１１４またはユーザに対して可変であってよい。いくつかの例では、人工現実コンテンツ１２２内の仮想コンテンツアイテムの特定の位置は、現実世界の物理環境内の（たとえば、物理的物体の表面上の）位置と関連づけられる。

動作中、人工現実アプリケーションは、基準のフレーム、典型的にはＨＭＤ１１２の視聴観点のためにポーズ情報を追跡および計算することによって、ユーザ１１０への表示のための人工現実コンテンツ１２２を構築する。基準のフレームとしてＨＭＤ１１２を使用し、ＨＭＤ１１２の現在の推定ポーズによって決定される現在の視野に基づいて、人工現実アプリケーションは、３Ｄ人工現実コンテンツをレンダリングし、この３Ｄ人工現実コンテンツは、いくつかの例では、少なくとも一部はユーザ１１０の現実世界の３Ｄ物理環境上に重ね合わされ得る。このプロセス中に、人工現実アプリケーションは、移動情報およびユーザコマンドなどの、ＨＭＤ１１２から受け取られた感知データと、いくつかの例では、外部カメラなどの任意の外部センサ９０からのデータを使用して、ユーザ１１０による動きおよび／またはユーザ１１０に関する特徴追跡情報などの、現実世界の物理環境内の３Ｄ情報をキャプチャする。感知データに基づいて、人工現実アプリケーションは、ＨＭＤ１１２の基準のフレームのための現在のポーズを決定し、この現在のポーズに従って、人工現実コンテンツ１２２をレンダリングする。

人工現実システム１００は、ユーザのリアルタイム凝視追跡、または他の条件によって決定され得る、ユーザ１１０の現在の視野１３０に基づいた仮想コンテンツアイテムの生成およびレンダリングをトリガし得る。より具体的には、ＨＭＤ１１２の撮像装置１３８は、撮像装置１３８の視野１３０内にある現実世界の物理環境内の物体を表す画像データをキャプチャする。視野１３０は、典型的には、ＨＭＤ１１２の視聴観点に一致する。いくつかの例では、人工現実アプリケーションは、複合現実および／または拡張現実を備える人工現実コンテンツ１２２を提示する。人工現実アプリケーションは、仮想物体１２０とともに人工現実コンテンツ１２２内などの視野１３０内にある、周辺デバイスの部分、ユーザ１１０の手および／または腕などの現実世界物体の画像をレンダリングし得る。他の例では、人工現実アプリケーションは、人工現実コンテンツ１２２内に、視野１３０内にある、周辺デバイス、ユーザ１１０の手および／または腕の部分の仮想表現をレンダリング（たとえば、仮想物体１２０として現実世界物体をレンダリング）し得る。いずれかの例では、ユーザ１１０は、ユーザ１１０の手、腕、周辺デバイス、および／または人工現実コンテンツ１２２内の視野１３０内にある他の任意の現実世界物体の部分を視聴することが可能である。他の例では、人工現実アプリケーションは、ユーザ１１０の手または腕の表現をレンダリングしないことがある。

仮想コンテンツを提供するために、ＨＭＤ１１２は、電子ディスプレイを含むことができる。いくつかの例では、このディスプレイは、反射型液晶（ＬＣｏＳ）プロジェクタなどの投射ディスプレイを含んでよい。本明細書で開示される例によれば、ＬＣｏＳプロジェクタは、光源と、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳと、ＬＣｏＳディスプレイと、視野１３０内に少なくとも部分的に位置決めされた画像を投射する投射光学部品とを含んでよい。少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、ある偏光の光を光源からＬＣｏＳディスプレイに方向づけるために小型で軽量なシステム構成要素として使用されてよく、たとえば、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、従来の偏光ビームスプリッタキューブ（ＰＢＳ）などの現在のＬＣｏＳ光ディレクタよりも軽く薄くてよい。たとえば、従来のＬＣｏＳプロジェクタにおいて使用される従来のＰＢＳキューブは、ＰＢＳの偏光インタフェースを介して光源からの光の方向に対して垂直方向に第１の直線偏光を有する入射光の一部分を方向転換し、これは、光源からの光の方向に対して４５°の角度で設定される。したがって、ＰＢＳの奥行きたとえば厚さは、４５°において偏光インタフェースを達成するために、光源からの光のビーム幅に等しい。典型的には、従来のＬＣｏＳ投射システムでは、光源からの光は、ＰＢＳによって通過される直線偏光状態にクリーンアップ偏光子によって事前偏光される、たとえば、ＰＢＳの偏光インタフェースにおいてに方向転換されず、ＬＣｏＳディスプレイによってＰＢＳに反射される。ＬＣｏＳディスプレイは、ディスプレイのＬＣピクセルによってもたらされた位相遅れを介して、光の中の空間情報たとえば画像を符号化する。画像の明状態および暗状態は、楕円偏光の特殊なケースである２つの直交する直線偏光に対応する。ディスプレイの「明」ピクセルに対応する第１の直線偏光の光は、ＰＢＳの偏光インタフェースによって光コンバイナの方へ９０°角度において反射されるが、「暗」ピクセルに対応する直交する直線偏光の光は、反射のないＰＢＳキューブを通過し、したがって光コンバイナに到達しない。他のピクセルを通過した後に出現した他の偏光状態の光は、変化する「グレイ」レベルのピクセルに関して、ＰＢＳによって部分的に反射および透過される。したがって、ＰＢＳキューブを利用する従来のＬＣｏＳプロジェクタは、「透過−反射」構成を使用する。

本明細書において開示される例によれば、回折型偏光スプリッタを利用するＬＣｏＳプロジェクタは、複数の構成を使用し、プロジェクタの設計およびフォームファクタにおける増加された柔軟性を可能にすることができる。たとえば、いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳを利用するＬＣｏＳプロジェクタは、以下で図８に関して図解および説明される「反射−透過」構成、以下で図９に関して図解および説明される「透過−透過」構成、以下で図１０に関して図解および説明される「反射−反射」構成、ならびに／または以下で図１１に関して図解および説明される「透過−反射」構成を有してよい。

図２Ａは、本開示において説明される技法による、少なくとも１つの偏光感受性光ディレクタを含む例示的なＨＭＤ１１２を描く図解である。図２ＡのＨＭＤ１１２は、図１のＨＭＤ１１２の一例であってよい。図２Ａに図示されるように、ＨＭＤ１１２はメガネの形をとってよい。ＨＭＤ１１２は、図１の人工現実システム１００などの人工現実システムの一部であってもよいし、本明細書において説明される技法を実装するように構成されたスタンドアロンのモバイル人工現実システムとして動作してもよい。

この例では、ＨＭＤ１１２は、ＨＭＤ１１２をユーザに固着するために、ＨＭＤ１１２がユーザの鼻に載置することを可能にするブリッジを含む前面フレームと、ユーザの耳の上に延びるつる（すなわち「アーム」）とを備えるメガネである。加えて、図２ＡのＨＭＤ１１２は、１つまたは複数の窓２０３Ａと２０３Ｂ（総称して、「窓２０３」）を含む。窓２０３は、実質的に透明であってよく、ユーザに、窓２０３を通る現実世界シーン内の物体の視聴を可能にする。窓２０３は、１つまたは複数のプロジェクタ１４８Ａおよび１４８Ｂ（総称して、「プロジェクタ１４８」）によって窓２０３へと導入された光のための光ガイドたとえば導波路であってもよい。窓２０３は、光ガイドとして光を窓２０３へと導入するように構成された１つまたは複数の結合器１４６Ａおよび１４６Ｂ（総称して、「結合器１４６」）をさらに含んでよい。窓２０３は、窓２０３からの光、たとえば窓２０３へと結合されたプロジェクタ２４８からの光を抽出するように構成された１つまたは複数のコンバイナ２０５Ａと２０５Ｂ（総称して、「コンバイナ２０５」）をさらに含んでよい。コンバイナ２０５は、現実世界シーン内の物体からの両方の光が、コンバイナ２０５を透過し、たとえばプロジェクタ１４８からの窓２０３から抽出された仮想物体を含む光と結合され得るように、現実世界シーンのユーザ１１０の視野を定めるようにさらに構成されてよい。いくつかの例では、ＨＭＤ１１２の前面フレームに対する窓２０３の既知の方位および位置は、ＨＭＤ１１２およびユーザの現在の視聴観点に従って人工現実コンテンツをレンダリングするためのＨＭＤ１１２の位置および方位を追跡するとき、ローカル原点とも呼ばれる基準のフレームとして使用される。いくつかの例では、プロジェクタ１４８は、別個の画像をユーザの各眼に提供するための立体表示を提供することができる。

図示される例では、コンバイナ２０５は、窓２０３の一部分を覆い、窓２０３を通ってユーザ１１０によって視聴可能な視野の一部分を定める。他の例では、コンバイナ２０５は、窓２０３の他の部分、または窓２０５のエリア全体を覆うことができる。

図２Ａにさらに図示されるように、この例では、ＨＭＤ１１２は、１つまたは複数の動きセンサ２０６と、１つまたは複数の統合された撮像装置１３８Ａと１３８Ｂ（総称して、「撮像装置１３８」）と、内部制御ユニット２１０とをさらに含み、内部制御ユニット２１０は、感知データを処理して人工現実コンテンツをコンバイナ２０５上に提示するためにプログラム可能な動作を実行するための動作環境を提供するために、内部電源と、１つまたは複数のプロセッサを有する１つまたは複数のプリント回路基板と、メモリと、ハードウェアとを含んでよい。

仮想コンテンツを提供するために、ＨＭＤ１１２は、たとえば、プロジェクタ１４８の構成要素として、電子ディスプレイを含むことができる。いくつかの例では、このディスプレイは、反射型液晶（ＬＣｏＳ）プロジェクタなどの投射ディスプレイを含んでよい。本明細書で開示される例によれば、ＬＣｏＳプロジェクタは、光源と、そのうちの少なくとも１つがＤＴ−ＰＢＳである光ディレクタと、ＬＣｏＳディスプレイと、視野内に少なくとも部分的に位置決めされた画像を投射する投射光学部品とを含んでよい。少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、光を光源からＬＣｏＳディスプレイに方向づけるために小型で軽量なシステム構成要素として使用されてよく、たとえば、少なくとも１つの偏光感受性光ディレクタは、偏光ビームスプリッタキューブ（ＰＢＳ）などの現在のＬＣｏＳ光ディレクタよりも軽く薄くてよい。

図２Ｂは、本開示において説明される技法による、別の例示的なＨＭＤ１１２を描く図解である。ＨＭＤ１１２は、図１の人工現実システム１００などの人工現実システムの一部であってもよいし、本明細書において説明される技法を実装するように構成されたスタンドアロンのモバイル人工現実システムとして動作してもよい。

この例では、ＨＭＤ１１２は、前面剛体と、ＨＭＤ１１２をユーザに固着するバンドとを含む。加えて、ＨＭＤ１１２は、コンバイナ２０５を介して人工現実コンテンツをユーザに提示するように構成された窓２０３を含む。いくつかの例では、ＨＭＤ１１２の前面剛体に対する窓２０３の既知の方位および位置は、ＨＭＤ１１２およびユーザの現在の視聴観点に従って人工現実コンテンツをレンダリングするためのＨＭＤ１１２の位置および方位を追跡するとき、ローカル原点とも呼ばれる基準のフレームとして使用される。他の例では、ＨＭＤ１１２は、メガネまたはゴーグルなどの他のウェアラブルヘッドマウントディスプレイの形をとってよい。

仮想コンテンツを提供するために、ＨＭＤ１１２は、たとえば、プロジェクタ１４８の構成要素として、電子ディスプレイを含むことができる。いくつかの例では、このディスプレイは、反射型液晶（ＬＣｏＳ）プロジェクタなどの投射ディスプレイを含んでよい。本明細書で開示される例によれば、ＬＣｏＳプロジェクタは、光源と、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳと、ＬＣｏＳディスプレイと、視野内に少なくとも部分的に位置決めされた画像を投射する投射光学部品とを含んでよい。少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、光を光源からＬＣｏＳディスプレイに方向づけるために小型で軽量なシステム構成要素として使用されてよく、たとえば、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、偏光ビームスプリッタキューブ（ＰＢＳ）などの現在のＬＣｏＳ光ディレクタよりも軽く薄くてよい。

図３は、本開示において説明される技法による、コンソール１０６とＨＭＤ１１２とを含む人工現実システムの例示的な実装形態を図示するブロック図である。図３の例では、コンソール１０６は、ＨＭＤ１１２および／または外部センサから受け取られた動きデータおよび画像データなどの感知データに基づいて、ポーズ追跡、ジェスチャ検出、ならびにＨＭＤ１１２のためのユーザインタフェース生成およびレンダリングを行う。

この例では、ＨＭＤ１１２は、１つまたは複数のプロセッサ３０２と、メモリ３０４とを含み、これらは、いくつかの例では、オペレーティングシステム３０５を実行するためのコンピュータプラットフォームを提供し、オペレーティングシステム３０５は、たとえば、組み込み型リアルタイムマルチタスクオペレーティングシステムであってもよいし、他のタイプのオペレーティングシステムであってもよい。次に、オペレーティングシステム３０５は、アプリケーションエンジン３４０を含む１つまたは複数のソフトウェア構成要素３０７を実行するためのマルチタスク動作環境を提供する。図２Ａおよび図２Ｂの例に関して論じられるように、プロセッサ３０２は、電子ディスプレイ３０３、動きセンサ２０６、撮像装置１３８と、いくつかの例では光学システム３０６とに結合される。いくつかの例では、プロセッサ３０２とメモリ３０４は、別個の、個別構成要素であってよい。他の例では、メモリ３０４は、単一の集積回路内でプロセッサ３０２と同じ所に設置されたオンチップメモリであってよい。

いくつかの例では、電子ディスプレイ３０３は、反射型液晶（ＬＣｏＳ）プロジェクタなどの投射ディスプレイを含んでよい。本明細書で開示される例によれば、ＬＣｏＳプロジェクタは、光源と、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳと、ＬＣｏＳディスプレイと、視野内に少なくとも部分的に位置決めされた画像を投射する投射光学部品とを含んでよい。少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、光を光源からＬＣｏＳディスプレイに方向づけるために小型で軽量なシステム構成要素として使用されてよく、たとえば、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）などの現在のＬＣｏＳ光ディレクタよりも軽く薄くてよい。

一般に、コンソール１０６は、ＨＭＤ１１２のためにジェスチャ検出ならびにユーザインタフェースおよび／または仮想コンテンツの生成を行うために撮像装置１３８から受け取られた画像情報および追跡情報を処理するコンピューティングデバイスである。いくつかの例では、コンソール１０６は、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、またはゲームシステムなどの、単一のコンピューティングデバイスである。いくつかの例では、プロセッサ３１２および／またはメモリ３１４などの、コンソール１０６の少なくとも一部分は、クラウドコンピューティングシステム、データセンタ内で分散されてもよいし、インターネット、別のパブリック通信ネットワークもしくはプライベート通信ネットワーク、たとえば、ブロードバンド、セルラー、Ｗｉ−Ｆｉ、ならびに／またはコンピューティングシステム、サーバ、およびコンピューティングデバイスの間でデータを送信するための他のタイプの通信ネットワークなどのネットワークを介して分散されてもよい。

図３の例では、コンソール１０６は、１つまたは複数のプロセッサ３１２と、メモリ３１４とを含み、これらは、いくつかの例では、オペレーティングシステム３１６を実行するためのコンピュータプラットフォームを提供し、オペレーティングシステム３０５は、たとえば、組み込み型リアルタイムマルチタスクオペレーティングシステムであってもよいし、他のタイプのオペレーティングシステムであってもよい。次に、オペレーティングシステム３１６は、１つまたは複数のソフトウェア構成要素３１７を実行するためのマルチタスク動作環境を提供する。プロセッサ３１２は、１つまたは複数のＩ／Ｏインタフェース３１５に結合され、Ｉ／Ｏインタフェース３１５は、キーボード、ゲームコントローラ、ディスプレイデバイス、撮像装置、ＨＭＤ、周辺デバイスなどの外部デバイスと通信するための１つまたは複数のＩ／Ｏインタフェースを提供する。さらに、１つまたは複数のＩ／Ｏインタフェース３１５は、ネットワーク１０４などのネットワークと通信するための１つまたは複数のワイヤードネットワークインタフェースコントローラ（ＮＩＣ）またはワイヤレスネットワークインタフェースコントローラ（ＮＩＣ）を含んでよい。

コンソール１０６のソフトウェアアプリケーション３１７は、全体的な人工現実アプリケーションを提供するように動作する。この例では、ソフトウェアアプリケーション３１７は、アプリケーションエンジン３２０と、レンダリングエンジン３２２と、ジェスチャ検出器３２４と、ポーズトラッカ３２６と、ユーザインタフェースエンジン３２８とを含む。

一般に、アプリケーションエンジン３２０は、人工現実アプリケーション、たとえば、テレビ会議アプリケーション、ゲームアプリケーション、ナビゲーションアプリケーション、教育アプリケーション、トレーニングアプリケーション、またはシミュレーションアプリケーションなどを提供および提示する機能性を含む。アプリケーションエンジン３２０は、たとえば、コンソール１０６上で人工現実アプリケーションを実装するための、１つまたは複数のソフトウェアパッケージ、ソフトウェアライブラリ、ハードウェアドライバ、および／またはアプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）を含んでよい。アプリケーションエンジン３２０による制御に応答して、レンダリングエンジン３２２は、ＨＭＤ１１２のアプリケーションエンジン３４０によるユーザへの表示のための３Ｄ人工現実コンテンツを生成する。

アプリケーションエンジン３２０およびレンダリングエンジン３２２は、ポーズトラッカ３２６によって決定される基準のフレーム、典型的にはＨＭＤ１１２の視聴観点のための現在のポーズ情報に従って、ユーザ１１０への表示のための人工コンテンツを構築する。現在の視聴観点に基づいて、レンダリングエンジン３２２は、いくつかのケースでは少なくとも一部はユーザ１１０の現実世界３Ｄ環境上に重ね合わされ得る３Ｄ人工現実コンテンツを構築する。このプロセス中に、ポーズトラッカ３２６は、移動情報およびユーザコマンドなどの、ＨＭＤ１１２から受け取られた感知データと、いくつかの例では、外部カメラなどの任意の外部センサ９０（図１）からのデータを使用して、ユーザ１１０による動きおよび／またはユーザ１１０に関する特徴追跡情報などの、現実世界環境内の３Ｄ情報をキャプチャする。感知データに基づいて、ポーズトラッカ３２６は、ＨＭＤ１１２の基準のフレームのための現在のポーズを決定し、この現在のポーズに従って、ユーザ１１０への表示のために、１つまたは複数のＩ／Ｏインタフェース３１５を介したＨＭＤ１１２への通信のために、人工現実コンテンツを構築する。

ポーズトラッカ３２６は、ＨＭＤ１１２のための現在のポーズを決定してよく、この現在のポーズに従って、任意のレンダリングされる仮想コンテンツと関連づけられたある機能性をトリガする（たとえば、仮想コンテンツアイテムを仮想表面上に設置する、仮想コンテンツアイテムを操作する、１つまたは複数の仮想マーキングを生成およびレンダリングする、レーザポインタを生成およびレンダリング）。いくつかの例では、ポーズトラッカ３２６は、仮想コンテンツのレンダリングをトリガするために、ＨＭＤ１１２が、仮想表面に対応する物理的位置（たとえば、仮想ピンボード）に近接しているかどうかを検出する。

ユーザインタフェースエンジン３２８は、人工現実環境においてレンダリングするための仮想ユーザインタフェースを生成するように構成される。ユーザインタフェースエンジン３２８は、仮想描画インタフェース、選択可能なメニュー（たとえば、ドロップダウンメニュー）、仮想ボタン、方向パッド、キーボード、または他のユーザ選択可能ユーザインタフェース要素、グリフ、表示要素、コンテンツ、ユーザインタフェース制御機構などの１つまたは複数の仮想ユーザインタフェース要素３２９を含むように仮想ユーザインタフェースを生成する。

コンソール１０６は、ＨＭＤ１１２における表示のために、この仮想ユーザインタフェースおよび他の人工現実コンテンツを、通信チャネルを介してＨＭＤ１１２に出力し得る。

撮像装置１３８のいずれかまたは他のセンサデバイスからの感知データに基づいて、ジェスチャ検出器３２４は、ユーザ１１０によって行われた１つまたは複数のジェスチャを識別するために、コントローラ１１４および／またはユーザ１１０の物体（たとえば、手、腕、手首、指、手のひら、親指）の追跡された動き、構成、位置、および／または方位を分析する。より具体的には、ジェスチャ検出器３２４は、コントローラ１１４ならびに／またはユーザ１１０の手および／もしくは腕を識別し、ユーザ１１０によって行われたジェスチャを識別するためにＨＭＤ１１２に対するコントローラ１１４、手、および／または腕の移動を追跡するために、ＨＭＤ１１２の撮像装置１３８および／またはセンサ９０および外部カメラ１０２によってキャプチャされた画像データ内で認識された物体を分析する。いくつかの例では、ジェスチャ検出器３２４は、キャプチャされた画像データに基づいてコントローラ１１４、手、指、および／または腕の、位置および方位の変化を含む移動を追跡し、ユーザ１１０によって行われたジェスチャまたはジェスチャの組み合わせを検出するためにジェスチャライブラリ３３０内の１つまたは複数のエントリに対する物体の動きベクトルを比較することがある。いくつかの例では、ジェスチャ検出器３２４は、コントローラ１１４の存在感受性表面によって検出されたユーザ入力を受け取り、コントローラ１１４に対してユーザ１１０によって行われた１つまたは複数のジェスチャを検出するためにユーザ入力を処理することがある。

図４は、本開示において説明される技法による、ＨＭＤ１１２がスタンドアロン人工現実システムである例を描くブロック図である。この例では、図３のように、ＨＭＤ１１２は、１つまたは複数のプロセッサ３０２と、メモリ３０４とを含み、これらは、いくつかの例では、オペレーティングシステム３０５を実行するためのコンピュータプラットフォームを提供し、オペレーティングシステム３０５は、たとえば、組み込み型リアルタイムマルチタスクオペレーティングシステムであってもよいし、他のタイプのオペレーティングシステムであってもよい。次に、オペレーティングシステム３０５は、１つまたは複数のソフトウェア構成要素４１７を実行するためのマルチタスク動作環境を提供する。その上、プロセッサ３０２は、電子ディスプレイ３０３、可変焦点光学システム３０６、動きセンサ２０６、および撮像装置１３８に結合される。

いくつかの例では、電子ディスプレイ３０３は、反射型液晶（ＬＣｏＳ）プロジェクタなどの投射ディスプレイを含んでよい。本明細書で開示される例によれば、ＬＣｏＳプロジェクタは、光源と、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳと、ＬＣｏＳディスプレイと、視野内に少なくとも部分的に位置決めされた画像を投射する投射光学部品とを含んでよい。少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、光を光源からＬＣｏＳディスプレイに方向づけるために小型で軽量なシステム構成要素として使用されてよく、たとえば、少なくとも１つのＤＴ−ＰＢＳは、偏光ビームスプリッタキューブなどの現在のＬＣｏＳビームスプリッタよりも軽く薄くてよい。

図４の例では、ソフトウェア構成要素４１７は、全体的な人工現実アプリケーションを提供するように動作する。この例では、ソフトウェアアプリケーション４１７は、アプリケーションエンジン４４０と、レンダリングエンジン４２２と、ジェスチャ検出器４２４と、ポーズトラッカ４２６と、ユーザインタフェースエンジン４２８とを含む。さまざまな例では、ソフトウェア構成要素４１７は、ユーザ１１０への表示のための、人工コンテンツ上に重ね合わされた、またはその一部として、仮想ユーザインタフェースを構築するように、図３のコンソール１０６の対応物となる構成要素（たとえば、アプリケーションエンジン３２０、レンダリングエンジン３２２、ジェスチャ検出器３２４、ポーズトラッカ３２６、およびユーザインタフェースエンジン３２８）と同様に動作する。

図３に関して説明された例と同様に、撮像装置１３８または１０２のいずれか、コントローラ１１４、または他のセンサデバイスからの感知データに基づいて、ジェスチャ検出器４２４は、ユーザ１１０によって行われた１つまたは複数のジェスチャを識別するために、ユーザのコントローラ１１４および／または物体（たとえば、手、腕、手首、指、手のひら、親指）の追跡された動き、構成、位置、および／または方位を分析する。

本明細書において説明される例では、光学アセンブリは、異なる方向に第２の偏光状態を方向づけながら、または第２の偏光状態を方向転換することなく、第１の偏光状態を方向転換するように構成されたＤＴ−ＰＢＳを含む。ＤＴ−ＰＢＳを利用する光学アセンブリは、たとえば、人工現実システム１００のＨＭＤ１１２などの人工現実システムのＨＭＤにおいて使用されてよい。ＤＴ−ＰＢＳは、光学アセンブリの構成に応じて、いくつかのやり方で無方向性の（ｕｎｄｉｒｅｃｔｅｄ）光を偏光させ方向転換させてもよいし、残してもよい。

図５Ａ〜図５Ｄは、本開示において説明される技法による、ＤＴ−ＰＢＳ５０２の例を描く図解である。図示される例では、図５Ａ〜図５Ｃの各々は、ＤＴ−ＰＢＳ５０２による光の偏光感受性方向転換を図解する。

図５Ａは、本開示において説明される技法による、例示的なＤＴ−ＰＢＳ５０２を描く図解である。図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、反射器５０３と組み合わされてよく、たとえば、反射器５０３は、鏡であってもよいし、コレステロール鏡（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｍｉｒｒｏｒ）であってもよい。図示される例では、非偏光の光５０４、たとえば無偏光の光またはランダムに偏光された光５０４は、ＤＴ−ＰＢＳ５０２の第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、方向転換なしに光の第１の偏光５０６を透過させる。次いで、光の透過された第１の偏光５０６は、方向転換なしに反射器５０３から反射する、たとえば、光の第１の偏光５０６は、反射角度が反射器５０３の表面法線に対する入射角と同じ大きさである（たとえば、角度「ｉ」は角度「ｒ」に等しい）ように反射される。図示される例では、ランダムに偏光された光５０４が法線入射し、第１の偏光たとえば光の第１の偏光５０６を有する光は通常、ランダムに偏光された光５０４の反対方向に反射器５０３から反射される。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、方向転換ありで光の第２の偏光５０８を反射する、たとえば、光の第２の偏光５０８は、反射角度が、偏光感受性光ディレクタ５０２の表面法線に対する入射角と異なる大きさである（たとえば、角度「ｉ」は角度「ｒ」に等しくない）ように反射される。言い換えれば、反射器５０３と組み合わせたＤＴ−ＰＢＳ５０２は、回折なしに第１の偏光を反射し、両方が光の第２の偏光を反射および屈折する反射偏光感受性回折格子であってよい。いくつかの例では、反射器５０３は鏡であってよい。たとえば、光の、直線の第１の偏光５０６の場合、反射器５０３は、鏡であってよく、たとえば、反射時の位相変化を介して光の第１の偏光５０６の偏光を変化させなくてよい。いくつかの例では、反射器５０３はコレステロール鏡であってよい。たとえば、光の、円の第１の偏光５０６の場合、反射器５０３は、たとえば、光の右回りの円入射第１の偏光５０６を反射後の光の右回りの円第１の偏光５０６として維持するために、または光の右回りの円入射第１の偏光５０６を反射後の光の右回りの円第１の偏光５０６として維持するために、反射後に光の第１の偏光５０６の偏光を維持するように構成されたコレステロール鏡であってよい。コレステロール鏡としての反射器５０３は、たとえば、反射時に入射する、光の第１の偏光５０６の位相変化を補正することによって、偏光を維持し得る。

いくつかの例では、偏光感受性光ディレクタ５０２は、ＰＶＧ、液晶充填表面レリーフ格子（ＬＣ ＳＲＧ）、ホログラフィック高分子分散型液晶格子（ＰＤＬＣ）、ＰＢＰ格子、または異なる方向に第２の偏光状態を方向づけながら、もしくは第２の偏光状態を方向転換することなく、１つの偏光を選択的に透過することができる他の任意の光学部品などの、薄く軽量な光学素子であってよい。

図５Ｂは、本開示において説明される技法による、例示的なＤＴ−ＰＢＳ５０２を描く図解である。図示される例では、非偏光の光５０４、たとえば無偏光の光またはランダムに偏光された光５０４は、ＤＴ−ＰＢＳ５０２の第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、光を２つの直交する偏光に分割する。光の第１の偏光５０６は方向転換なしに透過され、光の第２の偏光５０８は、方向転換ありで反射される。言い換えれば、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、光の第２の偏光のための反射回折格子として働いてよい。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、光の第２の偏光を反射および方向転換することに加えて、光の第２の偏光の一部分を透過および方向転換することがある。

図５Ｃは、本開示において説明される技法による、例示的なＤＴ−ＰＢＳ５０２を描く図解である。図示される例では、非偏光の光５０４、たとえば無偏光の光またはランダムに偏光された光５０４は、ＤＴ−ＰＢＳ５０２の第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、光を２つの直交する偏光に分割する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、方向転換なしに光の第１の偏光５０６を透過させ、方向転換ありで光の第２の偏光５０８を透過させる、たとえば、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は回折のない第１の偏光を透過させ、両方は光の第２の偏光を透過および回折させる偏光感受性回折格子として作用することがある。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、光の第２の偏光を透過および方向転換することに加えて、光の第２の偏光を反射および方向転換することがある。

図５Ｄは、本開示において説明される技法による、例示的なＤＴ−ＰＢＳ５０２を描く図解である。図示される例では、非偏光の光５０４、たとえば無偏光の光またはランダムに偏光された光５０４は、ＤＴ−ＰＢＳ５０２の第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、光を２つの直交する偏光に分割する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、第１の方向に方向転換ありで光の第１の偏光５０６を透過させ、第２の方向に方向転換ありで光の第２の偏光５０８を透過させる、たとえば、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、直交する偏光を透過させ、異なる方向に回折させる偏光感受性回折格子として作用してよい。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、直線偏光または円偏光に対する感受性が高いことがある。たとえば、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、第１の偏光の光を方向転換し、第１の偏光に直交する第２の偏光の光を方向転換しないことがある。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、直線偏光に対する感受性が高いことがある。たとえば、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、以下で図２０Ａ〜図２０Ｂに関して図解および説明されるものなどの、透過または反射ホログラフィック高分子分散型液晶格子（Ｈ−ＰＤＬＣ）であってよい。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、以下で図２１Ａ〜図２１Ｂおよび図２２Ａ〜図２２Ｂに関して図解および説明されるものなどの、液晶充填表面レリーフ格子（ＬＣ−ＳＲＧ）であってよい。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、たとえば、以下で図２３Ａ〜図２３Ｂに関して説明されるものなどのＰＢＰとして、円偏光に対する感受性が高いことがある。いくつかの例では、偏光感受性光ディレクタ５０２は、以下で図２３Ｃ〜図２３Ｆに関して図解および説明されるものなどの、反射ＰＶＧまたは透過ＰＶＧであってよい。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、以下で図２４〜図２６に関して説明されるものなどの、パッシブ回折格子と組み合わせた液晶シャッタであってよい。

本明細書において提供される例では、ＤＴ−ＰＢＳを利用する光学アセンブリは、人工現実システムのＨＭＤにおいて使用されてよく、ディスプレイ、たとえばＬＣｏＳディスプレイを含んでよい。いくつかの例では、ＬＣｏＳディスプレイは、ＤＴ−ＰＢＳによってディスプレイに方向づけられた入射光における位相および偏光変調の形で情報を符号化し、空間的に変調された光をＤＴ−ＰＢＳに反射する空間光変調器として機能してよい。後者は、偏光子として作業し、偏光の空間変調を振幅の空間変調、たとえば画像に変換する。いくつかの例では、１つまたは複数のＤＴ−ＰＢＳは、ＬＣｏＳ投射ディスプレイシステム内の従来のＰＢＳを置き換え、空間光変調器によって符号化された画像を表示するために空間的に変調された光を投射光学部品に方向転換することがある。

図６は、例示的なＤＴ−ＰＢＳ５０２を用いた例示的なＬＣｏＳディスプレイ６１２の作業原理を描く図解である。図示される例では、第１の偏光の光５０６は、ＤＴ−ＰＢＳ５０２の第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、方向転換なしに光の第１の偏光５０６を透過させる。次いで、第１の偏光５０６を有する透過させられた光は、空間光変調器６１２を透過し、鏡６１４から反射し、空間光変調器６１４を反対方向にもう一度透過し得る。光は、位相変化が空間光変調器を介してそれに付与されることがある。したがって、光の偏光状態は、空間光変調器６１２の透過後および鏡６１４からの反射後に変化することがある。たとえば、ＤＴ−ＰＢＳ５０２と空間光変調器６１２との間の領域内の光６０４は、第１の偏光状態と第２の偏光状態の両方の成分を有し得る。図示される例では、第２の偏光状態５０８を有する光は、たとえば、上記で図５Ｂに関して図解および説明されるように、ＤＴ−ＰＢＳ５０２によって反射および方向転換されてよい。いくつかの実施形態では、第２の偏光状態５０８を有する光は、回折を介してＤＴ−ＰＢＳ５０２によって方向転換されてよく、たとえば、第２の偏光状態５０８を有する光は、反射および回折されてよい。図示される例では、空間光変調器６１２を出る第１の偏光６０６を有する光は、方向転換なしにＤＴ−ＰＢＳ５０２を透過されてよい。いくつかの例では、第１の偏光６０６を有する光は、空間光変調器６１２を介して、振幅、位相、および／または偏光状態に関して空間的に変調されてよい。

いくつかの例では、空間光変調器６１２は、複屈折材料を含むことがある。複屈折材料は、空間光変調器６１２の表面法線に垂直な空間光変調器６１２の平面内の異なる空間位置において異なる光学的厚さを有してよい。追加的に、空間光変調器６１２の複屈折材料は、偏光の直交成分たとえば第１の偏光状態および第２の偏光状態の各々に対して異なる光路長を有してよい。たとえば、光の第１の偏光状態のための屈折率すなわちｎ_１は、光の第２の偏光成分のための屈折率すなわちｎ_２とは異なってよい。直交する第１の偏光状態と第２の偏光状態のための屈折率の差Δｎは、直交する偏光をもつ光の２つの成分との間で空間光変調器６１２によって誘発される位相遅れに比例する。たとえば、空間光変調器６１２中を伝搬し、鏡６１４から反射され、特定の空間位置において空間光変調器６１２中を伝搬した後の、光の２つの直交偏光成分間の位相遅れはΔφ＝２＊（２πΔｎｄ／λ）であり、ここで、ｄはその位置における空間光変調器６１２の厚さ、λは光の波長であり、乗数「２」は、光が空間光変調器６１２中を２回伝搬するからである。入射する偏光された光の２つの成分間の位相遅れを誘発することによって、光の偏光状態が変化されることがある。位相遅れは、材料の厚さ、光の波長、および材料の複屈折率（たとえばΔｎ）に依存するので、厚さおよび複屈折率のうちのいずれか一方または両方は、選択された位相遅れを付与するために、たとえば、選択された変化を空間光変調器６１２のその特定の位置において光の偏光状態に付与するために、光の波長に基づいて選択されてよい。したがって、空間光変調器６１２は、空間光変調器６１２を出る２つの直交する偏光状態成分、たとえば光６０４の各々の大きさを制御し得る。

いくつかの例では、空間光変調器６１２は、液晶ディスプレイを備えてよく、この液晶ディスプレイは、印加電圧に応じて、各ピクセル（たとえば空間位置）においてΔｎを変化させてよく、たとえば、空間光変調器６１２の各ピクセルは調節可能であってよい。ＤＴ−ＰＢＳ５０２は、（第１の偏光状態成分を通過させ、第２の偏光状態成分を反射し、方向転換することによって）偏光子と（同様に、第１の偏光状態成分を通過させ、第２の偏光状態成分を反射し、方向転換することによって）分析器の両方として機能してよい。空間光変調器６１２と鏡６１４は、デバイス内で、たとえば、ＬＣｏＳディスプレイとして組み合わされてよい。他の例では、空間光変調器６１２は、異方性薄膜を含んでよい。

本明細書において提供される例では、ＤＴ−ＰＢＳのペアを利用する光学アセンブリは、分散を補正し得る。たとえば、回折による入射光の方向転換は、入射光の波長に依存し得る。複数のＤＴ−ＰＢＳによる方向転換は、反対側の分散を追加することによって、分散の補正を可能にする。

図７Ａ〜図７Ｄは、本開示において説明される技法による、ＤＴ−ＰＢＳ５０２の組み合わせに基づいた光学アセンブリを描く図解である。図示される例では、光学アセンブリは、光の１つの偏光成分を抽出および変位および／または方向転換し、抽出された光の分散を少なくとも部分的に補正する。図示される例では、図７Ａ〜図７Ｄの各々は、各個々のＤＴ−ＰＢＳ５０２から生じる分散を補正するように構成された２つのＤＴ−ＰＢＳ５０２のそれぞれの組み合わせを図解する。いくつかの例では、２つのＤＴ−ＰＢＳ５０２の組み合わせは、より広い発光スペクトルを有する光源の使用を可能にし得る。

図７Ａは、本開示において説明される技法による、入射光伝搬方向を保持する２つのＤＴ−ＰＢＳ５０２の例示的な組み合わせを描く図解である。図示される例では、広帯域光７０４は、第１のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａの第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光７０４を透過し、分散を用いて方向転換し、光の波長依存性角拡散をもたらす。図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光を、最大角度で方向転換される光７０４に含まれる最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で方向転換される光７０４に含まれる最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で方向転換される光７０４に含まれる中間波長を有する光７０６Ｂへと分散する。次いで、光７０６のスペクトルがＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂに入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂは、光７０６を透過し、ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａと比較して実質的に等しく反対の分散を用いて方向転換する。たとえば、第２のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂは、光７０６Ａ〜７０６Ｃの各々が、広帯域光７０８として図解されるように、互いに対して実質的に平行に、および到来ビーム７０４と平行に、方向転換されるように、最大角度で最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で中間波長を有する光７０６Ｂを方向転換する。言い換えれば、このアセンブリは、その伝搬の方向を変化させることなく、到来ビーム７０４の変位を提供する。このケースは、たとえば、類似の性質をもつ２つの適切な格子、すなわち、円偏光された光とともに動作する２つの透過ＰＶＧまたは２つのＬＣ ＳＲＧまたは直線偏光された光とともに動作する２つのＨ−ＰＤＬＣを使用することによって、実現可能である。

図７Ｂは、本開示において説明される技法による、入射光伝搬方向を逆転させる２つのＤＴ−ＰＢＳ５０２の例示的な組み合わせを描く図解である。図示される例では、広帯域光７０４は、第１のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａの第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光７０４を反射し、分散を用いて方向転換し、光の波長依存性角拡散をもたらす。図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光を、最大角度で方向転換される光７０４に含まれる最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で方向転換される光７０４に含まれる最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で方向転換される光７０４に含まれる中間波長を有する光７０６Ｂへと分散する。次いで、分散された光７０６が第２のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂに入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂは、分散された光７０６のすべてのスペクトル成分を透過し、ＤＴ−ＰＢＳアセンブリへの入り口において光７０４の初期方向とは反対の方向に方向転換する。これを達成するために、第２のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂは、光７０６Ａ〜７０６Ｃの各々が、広帯域光７０８として図解されるように、互いに対して実質的に平行に方向転換されるように、最大角度で最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で中間波長を有する光７０６Ｂを方向転換する。したがって、このアセンブリは、到来ビーム７０４の変位を提供し、その伝搬方向を反対に変化させる。

図７Ｃは、本開示において説明される技法による、入射光伝搬方向を保持する２つのＤＴ−ＰＢＳ５０２の例示的な組み合わせを描く図解である。図示される例では、広帯域光７０４は、保持する５０２Ａの第１の表面に入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光７０４を反射し、分散を用いて方向転換し、光の波長依存性角拡散をもたらす。図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光を、最大角度で方向転換される光７０４に含まれる最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で方向転換される光７０４に含まれる最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で方向転換される光７０４に含まれる中間波長を有する光７０６Ｂへと分散する。次いで、分散された光７０６が第２のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂに入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂは、光７０６を反射し、実質的に同じ大きさの分散で方向転換する。たとえば、第２の偏光感受性光ディレクタ５０２Ｂは、すべてのスペクトル成分が平行であり、広帯域光７０８として図解される１つのビームに組み合わされるように、光７０６Ａ〜７０６Ｃの各々が互いに対して実質的に平行に方向転換されるように、最大角度で最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で中間波長を有する光７０６Ｂを方向転換する。

図７Ｄは、本開示において説明される技法による、入射光伝搬方向を変位および逆転させる２つのＤＴ−ＰＢＳ５０２の例示的な組み合わせを描く図解である。図示される例では、広帯域光７０４は、第１のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａに入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光７０４を透過し、分散を用いて方向転換し、光の波長依存性角拡散をもたらす。図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ａは、光を、最大角度で方向転換される光７０４に含まれる最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で方向転換される光７０４に含まれる最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で方向転換される光７０４に含まれる中間波長を有する光７０６Ｂへと分散する。次いで、光７０６のスペクトルが第２のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂに入射する。ＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂは、光７０６を反射し、実質的に同じ大きさの分散で方向転換する。たとえば、第２のＤＴ−ＰＢＳ５０２Ｂは、光７０６Ａ〜７０６Ｃの各々が、広帯域光７０８として図解されるように、互いに対して実質的に平行に方向転換されるように、最大角度で最大波長を有する光７０６Ａ、最小角度で最小波長を有する光７０６Ｃ、および中間角度で中間波長を有する光７０６Ｂを方向転換する。したがって、図７Ｂに図示されるアセンブリと同じである、このアセンブリは、到来ビーム７０４の変位と、その伝搬方向の反対への変化を提供する。

本明細書において提供される例では、偏光感受性光ディレクタを利用する光学アセンブリは、人工現実システム、拡張現実システム、仮想現実システム、および／または複合現実システムのＨＭＤにおいて使用されてよく、上記で図２Ａおよび図２Ｂに関して図解および説明されたように、ディスプレイ、たとえばＬＣｏＳディスプレイと、２つ以上のＤＴ−ＰＢＳと、導波路、たとえば窓２０３とを含んでよい。一般に、ＤＴ−ＰＢＳを利用する光学アセンブリは、以下で図８〜図１１に関して図解および説明されるように、複数の構成、たとえば、反射−透過、透過−透過、反射−反射、および透過−反射として構成されたＤＴ−ＰＢＳを可能にし得る。

図８は、本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステム８００を描く図解である。例示的なディスプレイシステム８００は、２つのＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａおよび８０２Ｂと、光源８０４と、ディスプレイ８０６、たとえば、ＬＣｏＳディスプレイ８０６とを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム８００は、偏光子８０８、たとえば、直線偏光子または円偏光子８０８と、光コンバイナ８１０と、導波路入力結合器８１２とを含んでよい。いくつかの例では、ディスプレイシステム８００は、拡大を行ってまたは行わずにディスプレイ８０６の画像コンテンツを再画像化する投射光学部品（図示せず）を含んでよい。

図示される例では、光源８０４は面光源であってよい。いくつかの例では、光源８０４は、複数のより小さな源、たとえば、発光ダイオードまたはレーザを含んでよい。いくつかの例では、光源８０４は点状光源であってよい。いくつかの例では、光源８０２からの光は、広範囲の波長（たとえば、広帯域）を含んでもよいし、狭帯域の波長を含んでもよいし、単色であってもよいし、広帯域光源、狭帯域光源、および／または単色光源の任意の組み合わせを含んでもよい。図示される例では、光源８０４からの光は、広帯域、非偏光で、第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａの方へ方向づけられてよい。いくつかの例では、偏光子８０８は、光源８０４と第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａとの間に位置決めされ、たとえば、第１の偏光を透過し（たとえば、「通過させ」）、第１の偏光に直交する第２の偏光を透過しない（たとえば、第２の偏光を「遮蔽」または「除外」する）ことによって第１の偏光を選択するように構成される。代替的に、第１の偏光は、ＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａによって源８０４から照射された無偏光の光から抽出可能であり、たとえば、偏光子８０８は省略されてよい。いくつかの例では、光源８０４は偏光されてよく、偏光子８０８は省略されてよい。

図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａは、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよい。たとえば、光は、反射と屈折の両方が行われてよく、たとえば、鏡を介して、反射中と反対の符号を有する入射角以外の角度で反射されてよい。第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａは、円偏光または直線偏光に対する感受性が高いことがあり、たとえば、ＤＴ−ＰＢＳはそれぞれ、ＰＶＧおよびＨ−ＰＤＬＣに基づく。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａは、偏光子８０８を通って第２の偏光感受性光ディレクタ８０２Ｂの方へ透過（たとえば、通過）された第１の偏光の光の反射と方向転換の両方を行うように構成される。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａは、偏光子８０８を通って第２の偏光感受性光ディレクタ８０２Ｂの方へ透過（たとえば、通過）された第１の偏光の光の反射と方向転換の両方を行うように、さらに追加的に、第１の偏光を第２の偏光、たとえば、第１の偏光に直交する第２の偏光に変換するように、構成される。

図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、実質的に第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａとディスプレイ８０６との間にある光路内に位置決めされる。図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、入射光を透過し、ディスプレイ８０８の方へ方向転換する。図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、透過ＤＴ−ＰＢＳであってよい。たとえば、光は、透過と方向転換の両方が行われてよく、たとえば、窓を通って、透過中と同様に入射角以外の角度で透過されてよい。第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、任意のＤＴ−ＰＢＳ、たとえば、Ｈ−ＰＤＬＣ、ＰＶＧなどの上記で論じられたＤＴ−ＰＢＳのいずれかであってよい。第１のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａおよび第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、光の同じタイプの偏光に対する感受性が高くなるように選択される（たとえば、両方とも円偏光に対する感受性が高い、または両方とも直線偏光に対する感受性が高い）。いくつかの例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、第１の偏光の光の透過とディスプレイ８０８の方への方向転換の両方を行うように構成される。いくつかの例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、第２の偏光の光の透過とディスプレイ８０８の方への方向転換の両方を行うように構成される。いくつかの例では、第２の偏光感受性光ディレクタ８０２Ｂは追加的に、第１の偏光または第２の偏光のどちらかを直交する偏光に変換するように、たとえば、第１の偏光を第２の偏光に変換するように、または第２の偏光を第１の偏光に変換するように、構成される。一般に、第１の偏光感受性光ディレクタ８０２Ａおよび第２の偏光光ディレクタ８０２Ｂは、ディスプレイ８０８に適した偏光の光を方向転換するために連携して作業するように構成される。

図示される例では、ディスプレイ８０８は、任意のタイプのディスプレイ、たとえば、ＬＣｏＳディスプレイ８０８であってよい。ディスプレイ８０８は、シリコンバックプレーンなどの反射器と、ＬＣｏＳデバイスのピクセル化されたＬＣ層などの空間光変調器の両方を含んでよい。ディスプレイ８０８は、入射光の位相および／または振幅を変調し得る。ディスプレイ８０８を出る光の位相および偏光は、各ピクセル内の電気的に設定されたＬＣ配向により空間的に変調されてよい。たとえば反対方向にディスプレイ８０８からＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂを通過するこの光は、ＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂによって２つの直交する偏光に分割され、１つの偏光のみが、導波路などのターゲットたとえば光コンバイナ８１０の方へ透過される、たとえば方向づけられる。この光の振幅は、空間的に変調され、したがって、視聴者の眼によって知覚される画像情報を含有する。言い換えれば、ＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは追加的に、ディスプレイ８０８からの偏光光の空間変調を光の振幅の空間変調に変換してよい。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ８０２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、同じタイプの偏光、たとえば、円偏光または直線偏光を方向づける、方向転換する、またはこれに対する感受性が高い。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ８０２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、実質的に同じ格子期間を有してよく、分散を補正するように構成されてよい。

図示される例では、空間的に変調された光は、次いで、搬送および所望の場所における出力結合のために空間的に変調された光を導波路８１０へと結合する導波路入力結合器８１２に入射する。

一般に、例示的なディスプレイシステム８００は、反射ＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａと、透過ＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂとを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム８００は、より小型の光学ディスプレイシステム、ならびに／または光学ディスプレイシステムの包装を容易にするおよび／もしくは改善する代替フォームファクタを有するディスプレイシステムを可能にし得る。

図９は、本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステム９００を描く図解である。例示的なディスプレイシステム９００は、２つのＤＴ−ＰＢＳ９０２Ａおよび９０２Ｂと、光源８０４と、ディスプレイ８０６、たとえば、ＬＣｏＳディスプレイ８０６とを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム９００は、偏光子８０８、たとえば、直線偏光子または円偏光子８０８と、光コンバイナ８１０と、導波路入力結合器８１２とを含んでよい。いくつかの例では、ディスプレイシステム９００は、拡大を行ってまたは行わずにディスプレイ８０６の画像コンテンツを再画像化する投射光学部品（図示せず）を含んでよい。例示的なディスプレイシステム９００は、２つの透過ＤＴ−ＰＢＳ９０２Ａと９０２Ｂとを含む。ＤＴ−ＰＢＳ９０２Ａおよび９０２Ｂは、同じ種類の偏光（直線または円）に対する感受性が高い。いくつかの例では、ディスプレイシステム９００は、より小型の光学ディスプレイシステム、ならびに／または光学ディスプレイシステムの包装を容易にするおよび／もしくは改善する代替フォームファクタを有するディスプレイシステムを可能にし得る。

図示される例では、光源８０４、ディスプレイ８０６、および偏光子８０８は、上記で図８を参照して図解および説明された光源８０４、ディスプレイ８０６、および偏光子８０８に類似していてもよいし、これらと実質的に同じであってもよい。追加的に、いくつかの実装形態では、図８を参照して説明されたように、偏光子８０８は省略されてよい。

図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ａは、上記で図８のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂに関して説明されたものなどの、透過ＤＴ−ＰＢＳであってよい。図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ａは、選択された偏光の光の透過と第２のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂの方への方向転換の両方を行うように構成される。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ａは追加的に、選択された偏光状態を異なる偏光状態、たとえば直交する偏光状態に変換するように構成されてよい。

図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂは、実質的に第１のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ａとディスプレイ８０６との間にある光路内に位置決めされ、透過ＤＴ−ＰＢＳであってよい。第２のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂは、上記で図８に関して説明されたように、適切な偏光の光の透過とディスプレイ８０８の方への方向転換の両方を行うように構成される。

図示される例では、空間的に変調された位相および／または偏光をもつ、ＬＣｏＳからの反射光は、第２のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂに再度入り得る。このケースでは、第２のＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂは、入射光を２つの直交する偏光に分割する。空間的に変調された振幅をもつ、より早くあらかじめ選択された偏光成分は、透過され、導波路などのターゲット、たとえば光コンバイナ８１０の方へ方向づけられるが、追加の（直交する）偏光の光は、異なる方向に方向転換される。言い換えれば、ＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂは追加的に、ディスプレイ８０８からの偏光光の空間変調を光の振幅の空間変調に変換してよい。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ９０２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂは、同じタイプの偏光、たとえば、円偏光または直線偏光を方向づける、方向転換する、またはこれに対する感受性が高い。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ９０２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ９０２Ｂは、実質的に同じ格子期間を有してよく、分散を補正するように構成されてよい。

図１０は、本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステム１０００を描く図解である。例示的なディスプレイシステム１０００は、２つのＤＴ−ＰＢＳ１００２Ａおよび１００２Ｂと、光源８０４と、ディスプレイ８０６、たとえば、ＬＣｏＳディスプレイ８０６とを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム１０００は、偏光子８０８、たとえば、直線偏光子または円偏光子８０８と、光コンバイナ８１０と、導波路入力結合器８１２とを含んでよい。上記で説明されたように、いくつかの例では、偏光子８０８は省略されてよい。いくつかの例では、ディスプレイシステム１０００は、拡大を行ってまたは行わずにディスプレイ８０６の画像コンテンツを再画像化する投射光学部品（図示せず）を含んでよい。例示的なディスプレイシステム１０００は、２つの反射ＤＴ−ＰＢＳ１００２Ａと１００２Ｂとを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム１０００は、より小型の光学ディスプレイシステム、ならびに／または光学ディスプレイシステムの包装を容易にするおよび／もしくは改善する代替フォームファクタを有するディスプレイシステムを可能にし得る。

図示される例では、光源８０４、ディスプレイ８０６、および偏光子８０８は、上記で図８を参照して図解および説明された光源８０４、ディスプレイ８０６、および偏光子８０８に類似していてもよいし、これらと実質的に同じであってもよい。

図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ａは、上記で図８に関して説明されたものなどの、反射偏光感受性光ディレクタであってよい。図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ａは、選択された偏光の光の反射と第２のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂの方への方向転換の両方を行うように構成される。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ａは追加的に、選択された偏光状態を異なる偏光状態、たとえば直交する偏光状態に変換するように構成されてよい。

図示される例では、第２の偏光感受性光ディレクタ１００２Ｂは、実質的に第１の偏光感受性光ディレクタ１００２Ａとディスプレイ８０６との間にある光路内に位置決めされ、上記で図８に関して説明されたものなどの、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよい。第２のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂは、上記で図８に関して説明されたように、適切な偏光の光の透過とディスプレイ８０８の方への方向転換の両方を行うように構成される。

図示される例では、空間的に変調された位相および／または偏光をもつ、ＬＣｏＳからの反射光は、第２のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂに再度入射し得る。このケースでは、第２のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂは、入射光を２つの直交する偏光に分割する。空間的に変調された振幅をもつ、より早くあらかじめ選択された偏光成分は、透過され、導波路などのターゲット、たとえば光コンバイナ８１０の方へ方向づけられるが、追加の（直交する）偏光の光は、反射され、異なる方向に方向転換される。言い換えれば、ＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂは追加的に、ディスプレイ８０８からの偏光光の空間変調を光の振幅の空間変調に変換してよい。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１００２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂは、同じタイプの偏光、たとえば、円偏光または直線偏光を方向づける、方向転換する、またはこれに対する感受性が高い。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１００２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂは、実質的に同じ格子期間を有してよく、分散を補正するように構成されてよい。

図１１は、本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステム１１００を描く図解である。例示的なディスプレイシステム１１００は、２つのＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ａおよび１１０２Ｂと、光源８０４と、ディスプレイ８０６、たとえば、ＬＣｏＳディスプレイ８０６とを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム１１００は、偏光子８０８、たとえば、直線偏光子または円偏光子８０８と、光コンバイナ８１０と、導波路入力結合器８１２とを含んでよい。上記で説明されたように、いくつかの例では、偏光子８０８は省略されてよい。いくつかの例では、ディスプレイシステム１１００は、拡大を行ってまたは行わずにディスプレイ８０６の画像コンテンツを再画像化する投射光学部品（図示せず）を含んでよい。例示的なディスプレイシステム１１００は、２つの反射ＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ａと１１０２Ｂとを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム１１００は、より小型の光学ディスプレイシステム、ならびに／または光学ディスプレイシステムの包装を容易にするおよび／もしくは改善する代替フォームファクタを有するディスプレイシステムを可能にし得る。

図示される例では、光源８０４、ディスプレイ８０６、および偏光子８０８は、上記で図８を参照して図解および説明された光源８０４、ディスプレイ８０６、および偏光子８０８に類似していてもよいし、これらと実質的に同じであってもよい。

図示される例では、第１の偏光感受性光ディレクタ１１０２Ａは、上記で図８に関して説明されたものなどの、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよい。図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ａは、選択された偏光の光の反射と第２のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂの方への方向転換の両方を行うように構成される。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ａは追加的に、選択された偏光状態を異なる偏光状態、たとえば直交する偏光状態に変換するように構成されてよい。

図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂは、実質的に第１のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ａとディスプレイ８０６との間にある光路内に位置決めされ、上記で図８のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａに関して説明されたものなどの、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよい。第２のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂは、上記で図８のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ａおよび図１０のＤＴ−ＰＢＳ１００２Ｂに関して説明されたように、適切な偏光の光の透過とディスプレイ８０８の方への方向転換の両方を行うように構成される。

図示される例では、空間的に変調された位相および／または偏光をもつ、ＬＣｏＳからの反射光は、第２のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂに再度入射し得る。このケースでは、第２のＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂは、入射光を２つの直交する偏光に分割する。空間的に変調された振幅をもつ、より早くあらかじめ選択された偏光成分は、透過され、導波路などのターゲット、たとえば光コンバイナ８１０の方へ方向づけられるが、追加の（直交する）偏光の光は、異なる方向に方向転換される。言い換えれば、ＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂは追加的に、ディスプレイ８０８からの偏光光の空間変調を光の振幅の空間変調に変換してよい。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１１０２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂは、同じタイプの偏光、たとえば、円偏光または直線偏光を方向づける、方向転換する、またはこれに対する感受性が高い。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１１０２ＡおよびＤＴ−ＰＢＳ１１０２Ｂは、実質的に同じ格子期間を有してよく、分散を補正するように構成されてよい。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳを利用する光学アセンブリは、たとえば、左眼／右眼構成での表示のために両方の直交する偏光状態を使用することによって光源からの光を効率的に使用するために、追加の構成を可能にし得る。たとえば、図１２は、本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステム１１００を描く図解である。例示的なディスプレイシステム１２００は、４つのＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌ、１２０２Ｂ−Ｌ、１２０２Ａ−Ｒ、および１２０２Ｂ−Ｒ、光源８０４と、２つのディスプレイ８０６Ｌおよび８０６Ｒ、たとえば、ＬＣｏＳディスプレイ８０６Ｌおよび８０６Ｒとを含む。いくつかの例では、ディスプレイシステム１２００は、導波路８１０と、導波路入力結合器８１２とを含んでよい。いくつかの例では、ディスプレイシステム１２００は、拡大を行ってまたは行わずにディスプレイ８０６の画像コンテンツを再画像化する投射光学部品（図示せず）を含んでよい。例示的なディスプレイシステム１２００は、２つの反射ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌおよび１２０２Ａ−Ｒと、２つの透過ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｌおよび１２０２Ｂ−Ｒとを含み、このことは、たとえば、仮想コンテンツの立体的な提示のための、ユーザの左眼および右眼への仮想コンテンツの投射を独立的に可能にし得る。いくつかの例では、ディスプレイシステム１２００は、より小型の光学ディスプレイシステム、ならびに／または光学ディスプレイシステムの包装を容易にするおよび／もしくは改善する代替フォームファクタを有するディスプレイシステムを可能にし得る。いくつかの例では、ディスプレイシステム１２００は、たとえば、一方を選択して他方を除外するのではなく両方の偏光状態を利用することによって、源８０４によって発される非偏光の光のより効率的な使用を可能にし得る。いくつかの例では、ディスプレイシステム１２００は、コンテンツをユーザの左眼および右眼に独立的に表示するために、２つのディスプレイのための単一光源８０４の使用を可能にし得る。いくつかの例では、ディスプレイシステム１２００は、共通光軸、たとえば光源を有するために、左眼経路と右眼経路の両方のための光学アセンブリの少なくとも一部を可能にし、偏光感受性光ディレクタのうちの少なくとも２つは、共通光軸を介してアライメントされてよい。

図示される例では、光源８０４ならびにディスプレイ８０６Ｌおよび８０６Ｒは、上記で図８を参照して図解および説明された光源８０４およびディスプレイ８０６に類似していてもよいし、これらと実質的に同じであってもよい。

図示される例では、システム８００〜１１００とは対照的に、システム１２００は、光源８０４と第１の偏光感受性光ディレクタとの間に位置決めされた偏光子を含まない。代わりに、システム１２００における例は、偏光感受性光ディレクタとしてサービスするＤＴ−ＰＢＳの２つのペアを利用し、各ペアは、他方のペアに対して直交する偏光に対する感受性が高い。たとえば、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌおよび１２０２Ｂ−Ｌは、第１の偏光に対する感受性が高いことがあり、たとえば、第１の偏光をユーザの左眼に方向転換することがあり、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒおよび１２０２Ｂ−Ｒは、第１の偏光に直交する第２の偏光に対する感受性が高いことがあり、たとえば、第２の偏光をユーザの右眼に方向転換することがある。いくつかの例では、システム１２００は、たとえば、ＤＴ−ＰＢＳを使用して、システムによる使用のための光の第１の偏光の方向づけとシステムによる使用のための第２のＤＴ−ＰＢＳへの光の第２の偏光の通過の両方を行うことによって、光源と第１のＤＴ−ＰＢＳの間の偏光子を利用するシステムと比較して、光をより効率的に使用することがある。言い換えれば、システム１２００は、光源と第１のＤＴ−ＰＢＳとの間に配置された吸収性の直線偏光子または円偏光子を介して１つの偏光を選択することと比較して、光源によって発される光の両方の偏光を使用するＤＴ−ＰＢＳを含んでよい。

図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒは、上記で図８に関して説明されたものなどの、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよい。図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒは、第１の偏光の光の反射と第２のＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｒの方への方向転換の両方を行うように構成される。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒは追加的に、選択された偏光状態を異なる偏光状態、たとえば直交する偏光状態に変換するように構成されてよい。さらに、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒは、第２の偏光、たとえば第１の偏光に直交する第２の偏光を透過する、たとえば「通過させる」ように構成される。

図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌは、上記で図８に関して説明されたものなどの、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよい。図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌは、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒによって反射および方向転換された第１の偏光に直交する第２の偏光の光の反射と方向転換の両方を行うように構成される。図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌは、第２の偏光を反射し、第２のＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｒの方へ方向転換するように構成される。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒは追加的に、選択された偏光状態を異なる偏光状態、たとえば直交する偏光状態に変換するように構成されてよい。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌ、１２０２Ｂ−Ｌ、１２０２Ａ−Ｒ、および１２０２Ｂ−Ｒのいずれも、入射光の偏光を異なる偏光状態、たとえば直交偏光状態に変換してよく、したがって、説明を簡単にするために、図示される例ではＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒを介して反射および方向転換される第１の偏光は、「右選択された」偏光と呼ばれ、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌを介して反射および方向転換される、右選択された偏光に直交する偏光は、「左選択された」偏光と呼ばれる。

図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｒは、実質的にＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｒとディスプレイ８０６Ｒとの間にある光路内に位置決めされ、上記で図８に関して説明されたものなどの、透過ＤＴ−ＰＢＳであってよい。ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｒは、右選択された偏光された光の透過とディスプレイ８０８Ｒの方への方向転換の両方を行うように構成される。

図示される例では、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｌは、実質的にＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌとディスプレイ８０６Ｌとの間にある光路内に位置決めされ、上記で図８に関して説明されたものなどの、透過ＤＴ−ＰＢＳであってよい。ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｌは、左選択された偏光された光の透過とディスプレイ８０８Ｌの方への方向転換の両方を行うように構成される。

図示される例では、ディスプレイからの反射後の空間的に変調された位相および／または偏光を有する左選択された光および右選択された光はそれぞれ、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−ＬおよびＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ｂ−Ｒに再度入射し得る。スプリッタ１２０２Ｂ−Ｌおよび１２０２Ｂ−Ｒを通過した後、光は均一に偏光されるようになり、偏光の空間変調は、振幅の空間変調に変換され、これは、眼によって画像として知覚され得る。この画像光は、次いで、導波路入力結合器８１２Ｒおよび８１２Ｌにそれぞれ入射し、それによって、搬送および所望の場所におけるユーザの右眼および左眼それぞれへの出力結合のために、画像光をそれぞれ導波路８１０Ｒおよび８１０Ｌへと結合し得る。

いくつかの例では、ディスプレイシステム１２００は、上記で図８〜図１１に関して説明された、任意の反射−透過構成、透過−透過構成、反射−反射構成、および反射−反射構成であってよい。たとえば、ＤＴ−ＰＢＳ１２０２Ａ−Ｌ、１２０２Ｂ−Ｌ、１２０２Ａ−Ｒ、および１２０２Ｂ−Ｒは、反射であってもよいし、透過であってもよく、上記で図８〜図１１に関して説明された構成のいずれかにおいて組み合わされてよい。さらに、左側および右側は独立して構成されてよく、たとえば、同じ構成タイプ（たとえば反射−透過）を有してもよいし、異なる構成タイプを有してもよい。

図８〜図１２の各々では、光源８０４は、たとえば変化する振幅の複数の波長を有する広帯域光源であってよい。ＤＴ−ＰＢＳ８０２、９０２、１００２、１１０２、１２０２の各々は、分散的であってよく、たとえば、波長依存性角度において光を方向転換してよい。ディスプレイシステム８００、９００、１０００、１１００、および１２００の各々は、少なくとも２つの結合されたＤＴ−ＰＢＳを含み、たとえば、上記で図７Ａ〜図７Ｃに関して説明されたように、分散を補正し得る。

いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳを利用する光学アセンブリは、最終表示画像のコントラストを増加させる、エネルギー効率を増加させる、ゾーン照射を実現する、またはそれらの組み合わせであるように構成されてよい。たとえば、使用される光源は、以下で図１３に関して説明されるように空間位置に基づいて明るさを選択的に変化させることができる、面源、または複数の点状源を備える面であってよい。いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳのうちの１つまたは複数は、以下で図１４に関して説明されるように、空間位置に基づいて切り替え可能であってよい。いくつかの例では、表示画像のコントラストは、光源を局所的に調光することによって増加されてもよいし、偏光感受性光ディレクタを介してディスプレイに方向づけられることになる光を局所的に選択することによって増加されてもよいし、これら２つの任意の組み合わせによって増加されてもよい。

図１３は、本開示において説明される技法による、例示的な光源１４０４を描く図解である。例示的な光源１４０４は、複数の個々の点状源、たとえば、より小さな面源、たとえば、ＬＥＤ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、レーザ源などを含む。光源１４０４は、先行する図たとえば図８〜図１２と以下の図１４のいずれかにおいて光源８０４として使用されてよい。

図示される例では、複数の個々の光源は、選択的に作動されてよい。たとえば、個々の光源１４０２は作動され、光を発し、個々の光源１４０６は作動されず、光を発しない。いくつかの例では、光源１３０４内の空間位置に基づいて光源を選択的に作動することによって、ディスプレイシステムのコントラストが改善され得る、ならびに／またはディスプレイシステム、たとえばディスプレイシステム８００、９００、１０００、１１００、および１２００のいずれかのエネルギー効率が改善され得る。いくつかの例では、光源１３０４内の空間位置に基づいて光源を選択的に作動することによって、ゾーン照射、たとえば、特定の時間における画像の一部分のみの照射が可能にされ得る、および／またはこれが改善され得る。

図１４は、本開示において説明される技法による、例示的なディスプレイシステム１５００を描く図解である。例示的なディスプレイシステム１５００は、本明細書において説明される違いを除いて、図８のシステム８００に実質的に類似している。特に、システム８００とは異なり、システム１５００は、２つのＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａと１５０２Ｂとを含み、そのうちの少なくとも１つはピクセル化されてよい。

図示される例では、第１のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、切り替え可能である、たとえば電子的に制御可能であるように構成されてよい。たとえば、第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、選択された偏光の光の反射と方向転換の両方を行うように構成された少なくとも第１の状態と、方向転換なしですべての光を透過するように構成された少なくとも第２の状態との間で切り替えられてよい。

追加的に、第１のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、ピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａが複数の切り替え可能な部分を含むように、ピクセル化されてよい。たとえば、第１のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、個々のドメインが独立して切り替え可能であるように、透明電極構成によってドメインへと空間的に分けられてよい。第１のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、２つの基板間に配された電子的に切り替え可能な複屈折材料に基づいた回折素子であってよく、個々のドメインは、第１のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａの基板のうちの１つの表面の上の透明電極パターンによって決定されてよい。他の基板は、電極パターンに印加される電圧が、電極パターンと対向する導体との間に確立される電界パターンをもたらすように、対向する基板の表面上に配された、面透明導体、または対向する透明電極パターンを有してよい。複屈折材料は、力線に沿って、またはこれに垂直に、アライメントし、それによって、電極パターンの各ドメインの局所的エリア内の材料の平面内複屈折（たとえば、Δｎ）を変化させてよい。したがって、第１のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａはまた、照射の強度を空間的に変調し、ディスプレイシステム１５００のコントラストを強調するために、空間変調器として機能してもよい。

いくつかの例では、第１のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、たとえば、透明電極間の電界によって、１つまたは複数の状態間で直接的に駆動される液晶格子であってよい。他の例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、パッシブ（たとえば切り換え不可能な）偏光感受性格子と、それに光入射の側から隣接する切り替え可能な半波長板の組み合わせであってよい。この板は、それを通過する光の偏光を直交に局所的に変化させ、これは、ＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａによって第２のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａに、次いでディスプレイに屈折されない。他の例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａは、パッシブ（たとえば切り換え不可能な）格子と、それに光入射の側から隣接するピクセル化されたシャッタの組み合わせであってよい。適切なシャッタの例は、以下でそれぞれ図２４、図２５、および図２６に関して図解および説明される、ピクセル化された複屈折タイプＬＣシャッタ、ゲスト−ホストタイプＬＣシャッタ、および散乱タイプＬＣシャッタである。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａを切り替え可能に構成することによってディスプレイ８０６、に入射する光の空間的制御、たとえば入射光の空間的振幅制御が可能にされることがあり、ディスプレイシステム１５００のコントラスト強調ならびにゾーン照射をもたらすことがある。

図示される例では、第２のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ｂは、実質的に第１の偏光感受性光ディレクタ１５０２Ａとディスプレイ８０６との間にある光路内に位置決めされ、上記で図８に関して説明されたものなどの、透過ＤＴ−ＰＢＳであってよい。第２のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ｂは、上記で図８に関して説明されたように、適切な偏光の光の透過とディスプレイ８０８の方への方向転換の両方を行うように構成されてよい。いくつかの例では、第２のピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ｂは、上記で第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａに関して説明されたように、切り替え可能であってよい。

図示される例では、空間的に変調された光は、次いで、搬送および所望の場所における出力結合のために空間的に変調された光を導波路８１０へと結合する導波路入力結合器８１２に入射する。

図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａと第２のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ｂの両方は、切り替え可能であり、ピクセル化される。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａまたは第２のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ｂのどちらかは、切り替え可能でピクセル化されてよく、他方は、上記で説明されたＤＴ−ＰＢＳ８０２、９０２、１００２、１１０２、および／または１２０２ＡのいずれかなどのパッシブＤＴ−ＰＢＳであってよい。加えて、第１のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａおよび第２のＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ｂは、任意の組み合わせで、または上記で図８〜図１２に関して説明された反射−透過、透過−透過、透過−反射、反射−反射、および／もしくは立体的などの任意の構成において使用されてよい。

いくつかの例では、本開示は、眼に反射した後でアイトラッキング検出器に光を方向づけるための光学アセンブリも対象とする。偏光感受性光ディレクタは、薄く、軽量であり、分散を補正することができるので、小フォームファクタおよび新しい設計解決策を可能にし、アイトラッキングのための広帯域照射たとえばＬＥＤの使用を可能にする。以下の図１５〜図１９は、偏光感受性光ディレクタを利用して光をアイトラッキングカメラたとえばアイトラッキングシステムに方向づけるための例示的な光学アセンブリを図解および説明する。図１５〜図１８は、反射−透過偏光感受性光ディレクタ構成における例示的なアイトラッキングシステム内での光源設置の例を図解し、図１７〜図１９は、ＤＴ−ＰＢＳの反射−反射、透過−透過、および透過−反射の組み合わせを図解する。

図１５は、本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステム１６００を描く図解である。例示的なアイトラッキングシステム１６００は、２つのＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａおよび１６０２Ｂと、光源１６０４Ａおよび１６０４Ｂと、カメラ１６０６と、眼１６０８とを含む。いくつかの例では、アイトラッキングシステム１６００は、より小型の光学システム、ならびに／またはアイトラッキングシステムの包装を容易にするおよび／もしくは改善する、代替の、たとえばより小さい、フォームファクタを有するシステムを可能にし得る。図示される例では、アイトラッキングシステム１６００は、反射−透過構成で２つのＤＴ−ＰＢＳ１６０２を含む。いくつかの例では、たとえば、眼１６０８および／または照射された眼１６０８によって反射されたどちらかの源の鮮明な画像を形成するために、アイトラッキングシステム１６００における少なくとも２つのＤＴ−ＰＢＳ１６０２の使用によって、上記で図７Ａ〜図７Ｃに関して説明された分散補正と、アイトラッキングのための広帯域源の使用が可能にされ得る。

図示される例では、アイトラッキングシステム１６００は、光源１６０４Ａと１６０４Ｂ、たとえば総称して「光源１６０４」を含む。図示される例では、光源１６０４は、ＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａの表面の近くにおよび／またはこれに隣接して配置され、眼１６０８を照射するように構成される。いくつかの例では、アイトラッキングシステム１６００は、単一の光源１６０４のみを含むことがあり、他の例では、アイトラッキングシステム１６００は、３つ以上の光源１６０８を含むことがある。いくつかの例では、光源１６０４は、複数の角度から眼１６０８を照射するように構成された光源１６０４のリングであってよい。いくつかの例では、光源１６０４は、近赤外（ＮＩＲ）光を発する。

図示される例では、光源１６０４は、点状源、たとえば、ＬＥＤ、ｍｉｃｒｏ−ＬＥＤ、レーザ、ＶＣＳＥＬレーザダイオードなどであってよい。いくつかの例では、光源１６０４からの光は、広範囲の波長（たとえば、広帯域）を含んでもよいし、狭帯域の波長を含んでもよいし、単色であってもよいし、広帯域光源、狭帯域光源、および／または単色光源の任意の組み合わせを含んでもよい。図示される例では、光源１６０４からの光１６２０は、広帯域および／または非偏光であってよい。

図示される例では、光源１６０４からの光１６２０は、眼１６０８から反射し得る。いくつかの例では、眼１６０８は、ユーザの眼、たとえばユーザ１１０であってよい。いくつかの例では、眼１６０８は、ユーザ１１０の眼の代わりに使用される眼球カメラなどのカメラであってよい。

図示される例では、反射光１６３０は、第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａに入射する。第１の偏光感受性光ディレクタ１６０２Ａは、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよい。たとえば、反射光１６３０は、反射と方向転換の両方を行ってよく、たとえば、第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２によって第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂの方へ、鏡を介して反射中と反対の符号を有する入射角以外の角度で反射されてよい。第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａは、任意のＤＴ−ＰＢＳ、たとえば、Ｈ−ＰＤＬＣ、ＰＶＧなどの、上記で論じられたＤＴ−ＰＢＳのいずれかであってよい。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａは、第１の偏光、たとえば選択された偏光の光の反射と方向転換の両方を行うように構成される。選択された偏光は、直線であってもよいし、円であってもよいし、楕円であってもよい。いくつかの例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａは、選択された偏光を第２の偏光、たとえば選択された偏光に直交する第２の偏光に追加的に変換するように構成されてよい。

図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂは、実質的に第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａとカメラ１６０６との間にある光路内に位置決めされる。図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂは、入射光、たとえば反射光１６３０を透過し、カメラ１６０８の方へ方向転換する。図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂは、透過偏光感受性光ディレクタであってよい。たとえば、光は、透過と方向転換の両方が行われてよく、たとえば、窓を通って、透過中と同様に入射角以外のある角度で透過されてよい。第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂは、任意のＤＴ−ＰＢＳ、たとえば、Ｈ−ＰＤＬＣ、ＰＶＧなどの、上記で論じられたＤＴ−ＰＢＳのいずれかであってよい。いくつかの例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ８０２Ｂは、第１の（たとえば選択された）偏光または第２の偏光のどちらかを直交する偏光に変換するように、たとえば、選択された偏光を第２の偏光に変換するように、または第２の偏光を選択された偏光に変換するように、追加的に構成される。一般に、第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａおよび第２の偏光光ディレクタ１６０２Ｂは、反射光１６３０の少なくとも一部分を検出器１６０６の方へ方向転換するために連携して作業するように構成される。

いくつかの例では、検出器１６０６は、任意のタイプのカメラ、たとえば、シリコン系ＣＣＤアレイカメラやＣＭＯＳアレイカメラ、水銀テルル化カドミウムアレイ、インジウムアンチモンアレイ、インジウムガリウム砒素アレイ、酸化バナジウムアレイなどの、赤外線感受性（たとえば、近赤外線感受性、短赤外線感受性、中波赤外線感受性、長波赤外線感受性）焦点面アレイを有するカメラなどであってよい。別の例では、検出器１６０６は、位置敏感検出器（ＰＳＤ）であってよい。

図１６は、本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステム１７００を描く図解である。例示的なアイトラッキングシステム１７００は、光源１６０４の場所がカメラ１６０６に近いおよび／またはこれに隣接するように変化され、ＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａと１６０２Ｂの両方による反射および方向転換を介して眼１６０８を照射するように構成された、アイトラッキングシステム１６００に類似している。図示される例では、光源１６０４からの光１６２０は第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂに入射し、第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂは、選択された偏光の光１６２０を透過し、第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａの方へ方向転換し得る。次いで、第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａは、選択された光の偏光１６２０を反射し、眼１６０８の方へ方向転換してよく、眼１６０８は、光（たとえば、反射光１６３０）を第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａの方へ反射する。第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａおよび第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂは、次いで、上記で図１５に関して説明されたように、反射光１６３０を検出器１６０６の方へ方向転換する。いくつかの例では、光源１６０４は、第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂの近くにおよび／またはこれに隣接して配置されることがあり、いくつかの例では、光源１６０４は、図１６において図解されるように、眼１６０８と検出器１６０６との間の光路内のどこにでも配置されてよい。

図１７は、本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステム１８００を描く図解である。例示的なアイトラッキングシステム１８００は、光源１６０４（図示せず）の場所が眼１６０８と検出器１６０６との間の光路内のどこにでもあり、眼１６０８を照射するように構成された、アイトラッキングシステム１６００に類似している。眼１６０８は、光源１６０４からの光を反射し、反射光１６３０の少なくとも一部分が第１のＤＴ−ＰＢＳ１８０２Ａの方へ方向づけられる結果になる。図示される例では、アイトラッキングシステム１８００は、反射−反射構成で２つのＤＴ−ＰＢＳ１８０２を含む。

図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１８０２Ａは、選択された偏光の反射光１６３０の反射とＤＴ−ＰＢＳ１８０２Ｂの方への方向転換の両方を行うように構成されたＤＴ−ＰＢＳであってよく、上記で図１５に関して説明された第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａに類似していてもよいし、これと実質的に同じであってもよい。

図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１８０２Ｂは、実質的にＤＴ−ＰＢＳ１８０２Ａと検出器１６０６との間にある光路内に位置決めされる。第２のＤＴ−ＰＢＳ１８０２Ｂは、反射光１６３０の反射と検出器１６０８の方への方向転換の両方を行うように構成されてよい。図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂは、反射ＤＴ−ＰＢＳであってよく、上記で図１５および図１６に関して説明された第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａに類似していてもよいし、これと実質的に同じであってもよい。いくつかの例では、アイトラッキングシステム１８００の反射−反射構成は、図７Ａ〜図７Ｃに関して説明された２つのＤＴ−ＰＢＳ１８０２の使用を介した分散補正に加えて、異なるおよび／またはより小型のアイトラッキングフォームファクタを可能にし得る。

図１８は、本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステム１９００を描く図解である。例示的なアイトラッキングシステム１９００は、光源１６０４（図示せず）の場所が眼１６０８と検出器１６０６との間の光路内のどこにでもあり、眼１６０８を照射するように構成された、アイトラッキングシステム１６００に類似している。眼１６０８は、光源１６０４からの光を反射し、反射光１６３０の少なくとも一部分が第１のＤＴ−ＰＢＳ１９０２Ａの方へ方向づけられる結果になる。図示される例では、アイトラッキングシステム１９００は、透過−透過構成で２つのＤＴ−ＰＢＳ１９０２を含む。

図示される例では、第１のＤＴ−ＰＢＳ１９０２Ａは、選択された偏光の反射光１６３０の透過と第２のＤＴ−ＰＢＳ１９０２Ｂの方への方向転換の両方を行うように構成されたＤＴ−ＰＢＳであってよく、上記で図１５に関して説明された第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂに類似していてもよいし、これと実質的に同じであってもよい。

図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１９０２Ｂは、実質的に第１のＤＴ−ＰＢＳ１９０２Ａと検出器１６０６との間にある光路内に位置決めされる。第２のＤＴ−ＰＢＳ１９０２Ｂは、反射光１６３０の透過と検出器１６０８の方への方向転換の両方を行うように構成されてよい。図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ１９０２Ｂは、上記で図１５に関して説明された第２のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ｂに類似していてもよいし、これと実質的に同じであってもよい。いくつかの例では、アイトラッキングシステム１９００の透過−透過構成は、図７Ａ〜図７Ｃに関して説明された２つのＤＴ−ＰＢＳ１９０２の使用を介した分散補正に加えて、異なるおよび／またはより小型のアイトラッキングフォームファクタを可能にし得る。

図１９は、本開示において説明される技法による、例示的なアイトラッキングシステム２０００を描く図解である。例示的なアイトラッキングシステム２０００は、光源１６０４（図示せず）の場所が眼１６０８と検出器１６０６との間の光路内のどこにでもあり、眼１６０８を照射するように構成された、アイトラッキングシステム１６００に類似している。眼１６０８は、光源１６０４からの光を反射し、反射光１６３０の少なくとも一部分が第１のＤＴ−ＰＢＳ２００２Ａの方へ方向づけられる結果になる。図示される例では、アイトラッキングシステム２０００は、透過−反射構成で２つのＤＴ−ＰＢＳ２００２を含む。

図示される例では、第１の偏光感受性光ディレクタ２００２Ａは、選択された偏光の反射光１６３０の透過と第２の偏光感受性光ディレクタ２００２Ｂの方への方向転換の両方を行うように構成された透過偏光感受性光ディレクタであってよく、上記で図１５に関して説明された第２の偏光感受性光ディレクタ１６０２Ｂに類似していてもよいし、これと実質的に同じであってもよい。

図示される例では、第２の偏光感受性光ディレクタ２００２Ｂは、実質的に第１の偏光感受性光ディレクタ２００２Ａと検出器１６０６との間の光路内に位置決めされる。第２のＤＴ−ＰＢＳ２００２Ｂは、反射光１６３０の反射と検出器１６０８の方への方向転換の両方を行うように構成されてよい。図示される例では、第２のＤＴ−ＰＢＳ２００２Ｂは、上記で図１５に関して説明された第１のＤＴ−ＰＢＳ１６０２Ａに類似していてもよいし、これと実質的に同じであってもよい。いくつかの例では、アイトラッキングシステム２０００の透過−反射構成は、上記で図７Ａ〜図７Ｃに関して説明された２つのＤＴ−ＰＢＳ２００２の使用を介した分散補正に加えて、異なるおよび／またはより小型のアイトラッキングフォームファクタを可能にし得る。

ここで図１５〜図１９をまとめて参照すると、いくつかの例では、ＤＴ−ＰＢＳ１６０２、１７０２、１８０２、１９０２、および２００２のうちの１つまたはこれらの各々のどちらかは、たとえば、光を集束または発散させるために、光パワーを含んでよい。いくつかの例では、偏光感受性光ディレクタ１６０２、１７０２、１８０２、１９０２、および２００２は湾曲することがあり、他の例では、偏光感受性光ディレクタ１６０２、１７０２、１８０２、１９０２、および２００２は、光を集束または発散させるように、位相遅れを入射光たとえば光１５２０および／または反射光１６３０の波面に付与することがある。

いくつかの例では、偏光感受性光ディレクタ１６０２、１７０２、１８０２、１９０２、および２００２のうちの１つまたはこれらの各々のどちらかは、上記で図１４に関して説明されたように、切り替え可能であってよい。

本明細書において提供される例では、光学アセンブリは、第２の偏光状態を異なる方向に方向づけながら、または第２の偏光状態を方向転換することなく、第１の偏光状態を方向転換するように構成されたＤＴ−ＰＢＳを含む。ＤＴ−ＰＢＳを利用する光学アセンブリは、たとえば、人工現実システム１００のＨＭＤ１１２などの人工現実システムのＨＭＤにおいて使用されてよい。ＤＴ−ＰＢＳは、光学アセンブリの構成に応じて、いくつかのやり方で光を方向転換させてもよいし、方向転換されないままにしてもよい。図２０〜図２６は、例示的なＤＴ−ＰＢＳを図解し、ＤＴ−ＰＢＳの基本要素として使用され得る偏光感受性回折格子の例を説明する。

図２０Ａおよび図２０Ｂは、本開示において説明される技法による、ブラッグレジメで作業する切り替え可能なホログラフィック高分子分散型液晶（Ｈ−ＰＤＬＣ）格子２１０２を図解する概略図である。図２０Ａおよび図２０Ｂに図示される例は、直線偏光に対する感受性の高い例示的な回折格子を図解する。図２０Ａは、オン状態の、たとえば、電圧がＨ−ＰＤＬＣ２１０２の電極に印加された、Ｈ−ＰＤＬＣ格子２１０２を図解し、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２では、第１の直線偏光２１０８および／または第２の直線偏光２１１０のどちらかを有する光が、回折または方向転換されることなく、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２を透過する。図２０Ｂは、オフ状態のＨ−ＰＤＬＣ格子２１０２を図解し、このＨ−ＰＤＬＣ格子２１０２では、第１の直線偏光２１０８を有する光が、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２による回折によって方向転換され、第２の直線偏光２１１０を有する光が、回折または方向転換されることなく、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２を透過する。

図２０Ａおよび図２０Ｂに図示される例では、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、第１の基板と第２の基板との間に配された等方性ポリマー２１０６と液晶２１０４とを含む第１の基板と第２の基板とを含む。Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、等方性ポリマー２１０６および液晶２１０４の位相分離中にホログラフィック記録を介してアライメントされ得る液晶ドメインまたは液滴を用いて形成されてよい。このアライメントは、位相分離中に印加される外部電界または磁界によって修正されてよい。基板は、電極を含んでもよいし、電極パターンを含んでもよく、これらに対して、電圧が印加され、それによって、第１の基板と第２の基板との間に電界を印加し得る。液晶の配向は、外部電界を用いて制御され得る。たとえば、Ｈ−ＰＣＤＬ２１０２の液晶材料の異常屈折率がアライメントする液晶の配向は、異常屈折率配向に垂直に配向される液晶材料の正常屈折率とともに、電極への電圧の印加によって制御、たとえば選択され得る。

図２０Ａに図示される例では、電圧は、垂直に液晶２１０４をアライメントする電極間に電界を作る電極に印加され得る、すなわち、液晶のディレクタは、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２の第１の基板および第２の基板に垂直または実質的に垂直である主軸を有する。いくつかの例では、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、等方性マトリックス内に分散された任意の適切な異方性材料を含んでよい。

図示される例では、液晶２１０４は、たとえば、図解されるようにｚ軸に沿ってＨ−ＰＤＬＣ２１０２の第１の基板および第２の基板に実質的に垂直にアライメントされる、すなわち、液晶ディレクタは、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２の第１の基板および第２の基板に垂直である、またはこれに実質的に（たとえば、法線から３０度以内に）垂直である。いくつかの例では、液晶２１０４の正常屈折率は、ポリマー２１０６の屈折率に一致する。たとえば、ｎｐ＝ｎｏ＜ｎｅであり、ここで、ｎｏおよびｎｅは液晶２１０４の正常屈折率および異常屈折率、ｎｐはポリマーの屈折率である。液晶は複屈折であるので、液晶の屈折率は、液晶２１０４のディレクタに対する偏光および光の伝搬方向に依存する。法線入射光２１０８、２１１０の伝搬は、液晶のディレクタと実質的に平行であり、したがって、光２１０８、２１１０のための液晶２１０４の有効屈折率は、法線入射光２１０８、２１１０の偏光に関係なく、正常屈折率すなわちｎｏである。図示される例では、ポリマー指数ｎｐは、液晶２１０４の正常屈折率すなわちｎｏと実質的に同じであり、液晶２１０４の液滴とポリマー２１０６との間に指数差はない。したがって、ＨＰＤＬＣ２００２は、法線入射光２１０８、２１１０を回折させず、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、法線入射光２１０８、２１１０に対して実質的に透明である。その結果、液晶ディレクタと平行である、たとえば図示される例では法線入射する、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２に入射する光２１０８、２１１０は、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２に透明に透過される、たとえば、方向転換／回折がほとんどなくまたは全くなしに透過される。

図２０Ｂに図示される例では、電圧は、もはや電極に印加されないことがあり、液晶２１０４は、上記で説明されたように、所定の優先方向に従ってアライメントしてよい。図示される例では、液晶２１０４の優先方向は、平面内で実質的にアライメントされる、すなわち、液晶分子は、図解されるように、たとえばｘ−ｙ平面内に、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２の第１の基板および第２の基板に平行または実質的に平行であるディレクタを有する。その上、ディレクタは、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２の格子ベクトルと平行にアライメントされてよく、たとえば、優先的にｘ方向にアライメントされてよい。液晶は複屈折であるので、液晶の屈折率は、液晶２１０４のディレクタたとえば液晶２１０４の光軸に対する偏光および光の伝搬方向に依存する。法線入射光２１１０の偏光は、液晶２１０４のディレクタと実質的に垂直であり、たとえば、入射光２１１０の電場は液晶２１０４のディレクタと垂直であり、したがって、光２１１０のための液晶２１０４の有効率は、ポリマー指数ｎ_ｐに実質的に一致する正常屈折率すなわちｎ_ｏである。したがって、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２格子は法線入射光２１１０を回折させず、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、法線入射光２１１０に対して実質的に透明である。反対に、法線入射光２１０８の偏光は、液晶２１０４のディレクタと実質的に平行であり、たとえば、入射光２１０８の電場は、液晶２１０４のディレクタと平行であり、したがって、光２１０８のための液晶２１０４の有効率は、ポリマー指数ｎｐと不一致である異常屈折率すなわちｎｅである。したがって、液晶２１０４の液滴は、法線入射光２１０８を方向転換し得る、たとえば、回折させ得る。

いくつかの例では、異方性材料たとえば液晶２１０４の液滴は、図２０Ａおよび図２０Ｂに図解されるように隔離された液滴または孔を形成することとは反対に、等方性材料たとえばポリマー内で相互接続されてよい。いくつかの例では、液晶２１０４、または異方性材料は、ポリマーネットワーク内で永続相を形成することができる。

いくつかの例では、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２などのＨ−ＰＤＬＣは、直線偏光に対する感受性が高い。いくつかの例では、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、入射光の偏光方向を切り替えることによって切り替え可能であってよい。他の例では、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、上記で説明されたように液晶２１０４の配向を切り替えることによって切り替え可能であってよい。いくつかの例では、Ｈ−ＰＤＬＣ２１０２は、ブラッグ回折格子を備えてよい。

図２１Ａ〜図２１Ｂおよび図２２Ａ〜図２２Ｂは、本開示において説明される技法による直線偏光に対する感受性の高い格子、すなわち、液晶充填表面レリーフ格子（ＬＣ−ＳＲＧ）２２００、２３００、のさまざまな例を図解する概略図である。

図２１Ａおよび図２１Ｂに図示される例では、ＬＣ−ＳＲＧ２２００は、パッシブ回折格子２２０２と、直線偏光回転子２２０４とを含む。パッシブ回折格子２２０２は、たとえば、エッチング、転写などを介して、基板内に形成される表面レリーフプロファイルを有してよく、プロファイルの空間は、複屈折材料たとえば液晶で充填されてよい。いくつかの例では、直線偏光回転子２２０４は、切り替え可能なねじれネマチック液晶セルであってもよいし、切り替え可能な半波長板であってもよいし、他の任意の適切な直線偏光回転子であってもよい。

図２１Ａに図示される例では、第１の直線偏光を有する入射光２２０８は、直線偏光回転子２２０４を透過し、直線偏光回転子２２０４は、透過光２２１０が、第１の直線偏光に実質的に垂直な第２の直線偏光を有するように、入射光２２０８の偏光を９０度回転させる。表面レリーフパターン空間を充填する液晶材料のディレクタは、光２２１０の第２の直線偏光に垂直にアライメントされてよく、パッシブ回折格子２２０２の基板内に形成される表面レリーフプロファイルの率に実質的に一致する正常屈折率を有してよい。したがって、光２２１０のための有効屈折率は、その偏光が液晶ディレクタに直交するので、正常屈折率であり、光２２１０は、方向転換および／または回折なしにパッシブ回折格子２２０２を透過し、第２の直線偏光を光２２１２として出る。

図２１Ｂに図示される例では、電圧は、図２１Ａと比較してその回転状態を切り換える直線偏光回転子２２０４に印加されてよい。たとえば、第１の直線偏光を有する入射光２２０８は、透過光２２１４が第１の直線偏光を保持するように、その直線偏光の回転なしで直線偏光回転子２２０４を透過する。したがって、光２２１４のための有効屈折率は、その偏光が液晶ディレクタと平行であるので、異常屈折率である。基板内に形成される（たとえば、または基板上に配される）表面レリーフプロファイルの材料間の率不一致のために、パッシブ回折格子２２０２は、光２２１４のための位相回折格子として機能する。したがって、光２２１４は、パッシブ回折格子２２０２によって方向転換され、たとえば回折され、第１の直線偏光を用いて出て、回折光２２１４としてパッシブ回折格子２２０２の率プロファイルによって誘発される位相プロファイルに基づいて回折される。

いくつかの例では、上記で図８〜図１２および図１４〜図１９に関して説明された、ディスプレイシステム８００〜１３００、１５００およびアイトラッキングシステム１６００〜２００のいずれかにおけるＤＴ−ＰＢＳ８０２〜１２０２、１５０２〜１６０２、および１８０２〜２００２のいずれも、ＬＣ−ＳＲＧ２２００を含んでよい。

図２２Ａおよび図２２Ｂに図示される例では、ＬＣ−ＳＲＧ２３００は、対向する基板の一方または両方の表面上に形成された表面レリーフパターンを備えるアクティブ回折格子２３０２を含み、プロファイルの空間は、複屈折材料、たとえば、液晶で充填されてよい。いくつかの例では、液晶の配向は、基板上に配された電極または電極パターンに電圧を印加することによって選択されてよい。

図２２Ａに図示される例では、第１の直線偏光を有する入射光２３０８は、ＬＣ−ＳＲＧ２３００を透過し得る。アクティブ格子２３０２の空間を充填する液晶は、表面レリーフプロファイルの率に実質的に一致する正常屈折率と、表面レリーフプロファイルの率と不一致である異常屈折率とを有してよい。電圧は、ＬＣ−ＳＲＧ２３００の電極に印加され、対向する基板の間に電界を形成してよく、液晶は、その電界とアライメントされ得る。図示される例では、液晶のディレクタは、基板に垂直であり、入射光２３０８の伝搬方向と平行であるように、電界によってアライメントされる。したがって、液晶の入射光２３０８のための有効屈折率は、入射光２３０８の偏光に関係なく正常屈折率である。したがって、液晶の率は、表面レリーフプロファイルの率と一致せず、入射光２３０８は、回折なしにＬＣ−ＳＲＧ２３００を透過する。

図２２Ｂに図示される例では、電圧はＬＣ−ＳＲＧ２３００の電極に印加されず、液晶は、その優先アライメントとアライメントされる。図示される例では、優先アライメントは、表面レリーフプロファイルの溝に沿っており、たとえばｙ軸と平行である。液晶のディレクタと平行な、たとえばｙ軸に沿った、第１の直線偏光を有する入射光２３０８の場合、液晶の有効率は、異常率であり、表面レリーフプロファイルの率と不一致である。したがって、第１の直線偏光を有する入射光２３０８は、表面レリーフプロファイルから生じる位相プロファイルパターンに基づいて回折および方向転換される。

いくつかの例では、ＬＣ−ＳＲＧ２２００と２３００の両方は、ラマン−ナス（Ｒａｍａｎ−Ｎａｔｈ）回折格子またはブラッグ回折格子として設計されてよい。いくつかの例では、ＬＣ−ＳＲＧ２２００と２３００の両方は、透過または反射のどちらかであってよく、たとえば、入射光の少なくとも一部分を透過および方向転換する（たとえば回折させる）、または入射光の少なくとも一部分を反射および回折させる（たとえば、方向転換する）。いくつかの例では、上記で図８〜図１２および図１５〜図２０に関して説明された、ディスプレイシステム８００〜１３００、１５００およびアイトラッキングシステム１６００〜２００のいずれかにおけるＤＴ−ＰＢＳ８０２〜１２０２、１５０２〜１６０２、および１８０２〜２００２のいずれも、ＬＣ−ＳＲＧ２３００を含んでよい。

図２３Ａ〜図２３Ｆは、本開示において説明される技法による、ＰＢＰ格子２４００、反射ＰＶＧ（ｒ−ＰＶＧ）２４３０、および透過ＰＶＧ（ｔ−ＰＶＧ）２４６０の例を図解する概略図である。ＰＢＰ格子２４００、ｒ−ＰＶＧ２４３０、およびｔ−ＰＶＧ２４６０の各々は、本開示において説明される技法により、偏光感受性光分割および方向転換を示すように構成されてよい。いくつかの例では、上記で図８〜図１２および図１４〜図１９に関して説明された、ディスプレイシステム８００〜１３００、１５００およびアイトラッキングシステム１６００〜２００のいずれかにおけるＤＴ−ＰＢＳ８０２〜１２０２、１５０２〜１６０２、および１８０２〜２００２のいずれも、ＰＢＰ格子２４００、ｒ−ＰＶＧ２４３０、および／またはｔ−ＰＶＧ２４６０を含んでよい。図２３Ａ〜図２３Ｆに図示される例は、円偏光に対する感受性の高い例示的な回折格子を図解する。たとえば、ＰＢＰ２４００、ｒ−ＰＶＧ２４３０、およびｔ−ＰＶＧ２４６０、またはＰＢＰ２４５０は、異なる方向に、たとえば、異なる回折次数を介して、右円偏光と左円偏光の両方の光を透過および方向転換することができる。

図２３Ａは、本開示において説明される技法による、ＰＢＰ格子２４００の例示的な分子配向を図解する概略断面図である。図２３Ｂは、本開示において説明される技法による、ＰＢＰ格子２４００の例示的な光応答を図解する概略断面図である。いくつかの例では、ＰＢＰ格子２４００は、液晶の１つまたは複数の層を含む液晶光学素子である。いくつかの例では、ＰＢＰ格子２４００は、他のタイプの下部構造たとえば高屈折率材料から構成されるナノピラーの層を含む。

図２３Ａに図示されるように、液晶２４０２の配向は、ｚ方向に沿って一定のままである。いくつかの例では、ｚ軸に沿った一定の配向と設計波長の半分であるのが理想的である複屈折厚さ（Δｎ×ｄ）とを有するＰＢＰ格子２４００、ここで、Δｎは液晶材料の複屈折率、ｄはＰＢＰレンズ２４００の液晶材料の物理的厚さである。図２３Ａに図示される例では、ＰＢＰ格子２４００は格子ピッチΛを有し、格子ピッチΛは、液晶２４０２のアジマス角が初期配向から１８０度回転したｘ軸に沿った距離として定義され得る。

いくつかの例では、ＰＢＰ格子２４００は、図２３Ａに図示される液晶構造とは異なる液晶構造を有してよい。たとえば、ＰＢＰ格子２４００は、ｚ方向に沿った二重ねじれ（ｄｏｕｂｌｅ ｔｗｉｓｔ）液晶構造を含んでよい。別の例では、ＰＢＰ格子は、広いスペクトル範囲にわたって無色応答を提供するために、ｚ方向に沿った３層の代替構造を含んでよい。

図２３Ｂに図示されるように、ＰＢＰ格子２４００は、入射光を偏光させ、偏光に基づいて方向転換させ得る。たとえば、ＰＢＰ格子２４００は、偏光に基づいた方向転換を介して無偏光の光を分割してよい、たとえば、これを方向転換してよい。図示される例では、ＰＢＰ格子２４００は、入射する無偏光の光のＬＣＰ部分を第１の透過方向に方向転換させ、入射する無偏光の光のＲＣＰ部分を第２の透過方向に方向転換させ、それによって、円偏光に基づいて入射光を偏光および方向転換させる。

図２３Ｃは、本開示において説明される技法による、ｒ−ＰＶＧ２４３０の例示的な分子配向を図解する概略断面図である。図２３Ｄは、本開示において説明される技法による、ｒ−ＰＶＧ２４３０の例示的な光応答を図解する概略断面図である。いくつかの例では、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、液晶の１つまたは複数の層を含む液晶光学素子である。いくつかの例では、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、他のタイプの下部構造たとえば高屈折率材料から構成されるナノピラーの層を含む。

図２３Ｃに図示されるように、液晶２４０２の配向は斜めであってよく、たとえば、液晶２４３２は、ｚ方向に沿ってらせん状配列で配列されてよい。いくつかの例では、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、表面媒介光アライメントを介して、たとえば、キラルドーパント添加剤でドープされた液晶２４３２を介して、形成されてよい。いくつかの例では、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、ｒ−ＰＶＧ２４３０の表面に対して角度θでブラッグ格子ピッチΛ_Ｂを含むブラッグ回折格子であってよい。

図２３Ｄに図示されるように、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、入射光を偏光させ、偏光に基づいて方向転換させ得る。たとえば、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、偏光に基づいた方向転換を介して無偏光の光を分割してよい、たとえば、これを方向転換してよい。図示される例では、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、入射する無偏光の光のＬＣＰ部分を第１の反射方向に方向転換させ、入射する無偏光の光のＲＣＰ部分を方向転換なしで透過させ、それによって、円偏光に基づいて入射光を偏光および分割させる。他の例では、ｒ−ＰＶＧ２４３０は、入射する無偏光の光のＲＣＰ部分を第１の反射方向に方向転換させ、入射する無偏光の光のＬＣＰ部分を方向転換なしで透過し、それによって、円偏光に基づいて入射光を偏光および分割する。

図２３Ｅは、本開示において説明される技法による、ｔ−ＰＶＧ２４６０の例示的な分子配向を図解する概略断面図である。図２３Ｆは、本開示において説明される技法による、ｔ−ＰＶＧ２４６０の例示的な光応答を図解する概略断面図である。いくつかの例では、ｔ−ＰＶＧ２４６０は、液晶の１つまたは複数の層を含む液晶光学素子である。いくつかの例では、ｔ−ＰＶＧ２４６０は、他のタイプの下部構造たとえば高屈折率材料から構成されるナノピラーの層を含む。

図２３Ｅに図示されるように、液晶２４６２の配向は斜めであってよく、たとえば、液晶２４６２は、ｚ軸に対して方向θに一定の配向を有してよい。いくつかの例では、ｔ−ＰＶＧ２４６は、バルク媒介光アライメントを介して、たとえば、感光性ＬＣポリマーの厚い層内の配向構造を記録することを介して、形成されてよい。いくつかの例では、ｔ−ＰＶＧ２４６０は、ｔ−ＰＶＧ２４６０の表面に対して角度θでブラッグ格子ピッチΛ_Ｂを含むブラッグ回折格子であってよい。

図２３Ｆに図示されるように、ｔ−ＰＶＧ２４６０は、入射光を偏光させ、偏光に基づいて方向転換させ得る。たとえば、ｔ−ＰＶＧ２４６０は、偏光に基づいた方向転換を介して無偏光の光を分割してよい、たとえば、これを方向転換してよい。図示される例では、ｔ−ＰＶＧ２４６０は、入射する無偏光の光のＬＣＰ部分を第１の透過方向に方向転換させ、入射する無偏光の光のＲＣＰ部分を方向転換なしで透過させ、それによって、円偏光に基づいて入射光を偏光および分割する。他の例では、ｔ−ＰＶＧ２４６０は、入射する無偏光の光のＲＣＰ部分を第１の透過方向に方向転換させ、入射する無偏光の光のＬＣＰ部分を方向転換なしで透過し、それによって、円偏光に基づいて入射光を偏光および分割する。

図２４〜図２６は、本開示において説明される技法による、パッシブ回折格子と組み合わせた例示的な液晶シャッタを図解する概略図である。図示される例では、パッシブ回折格子は、ＬＣ充填表面レリーフ格子（ＬＣ−ＳＲＧ）、Ｈ−ＰＤＬＣ格子、ＰＶＧ、ＰＢＰ格子、または他の任意のタイプの偏光感受性回折格子であってよい。図２４〜図２６において図解される液晶シャッタは各々、上記で図１４に関して説明されたＤＴ−ＰＢＳ１５０２Ａおよび１５０２Ｂなどのピクセル化されたＤＴ−ＰＢＳの一例であってよい。

図２４Ａおよび図２４Ｂは、切り替え可能なピクセル化された複屈折タイプ液晶（ＬＣ）シャッタ２５００を図解する概略図である。図示される例では、ＬＣシャッタ２５００は、ＬＣセルが間に配された直交偏光子のペア、たとえば偏光子１と偏光子２とを含む。図２４Ａに図解される例では、入射光２５０２は、任意の偏光であってもよいし、ランダムに偏光されてもよい、たとえば非偏光されてもよい。入射光２５０２は、偏光子１を通過し、次いで、直線偏光される。ＬＣセルは、光の偏光を９０度回転させ、光は、次いで、かなり高い透過とともに偏光子２を通過する。暗状態および明状態は、シャッタのピクセル化によって空間的に分散可能である。光束の断面を遮断しない光は、次いで、パッシブ格子２５０４によって方向転換される。

図２４Ｂに図解される例では、入射光２５０２は、任意の偏光であってもよいし、ランダムに偏光されてもよい、たとえば非偏光されてもよい。入射光２５０２は、偏光子１を通過し、次いで、直線偏光される。ＬＣセルは、ＬＣセルの対向する基板上で透明導体に印加させられる電圧を有し、それによって、電極間に電界を形成し、液晶のアライメントを変化させてよい。回転の量は、印加される電圧によって制御され得る。図示される例では、液晶は、光の偏光が回転されないように回転され、光は、偏光子２を実質的に透過せず、たとえば、偏光子のタイプに基づいて吸収または反射される。これらのタイプのシャッタは直線偏光子を備えるので、これらのタイプのシャッタは、光の直線偏光に対する感受性の高い格子と組み合わせて作業し得る。

図２５Ａおよび図２５Ｂは、切り替え可能なピクセル化されたゲスト−ホスト液晶（ＬＣ）シャッタ２６００を図解する概略図である。図示される例では、ＬＣシャッタ２６００は、液晶セルの液晶２６０８の中に溶解された二色性染料２６０６と、パッシブ回折格子２６０４とを含む。染料分子（ゲスト）は、ＬＣ分子（ホスト）とアライメントする。染料は、ＬＣが第１の状態である、たとえば液晶の長軸がＬＣセルの表面に垂直であるように印加される電圧をもつときは、わずかな吸収のみを引き起こし（図２５Ａの明状態）、ＬＣが第２の状態である、たとえば印加される電圧がなく、液晶分子の長軸がＬＣセルの平面と平行であるときは、強い吸収を引き起こす（図２５Ｂの暗状態）。いくつかの例では、明状態と暗状態は、反対の異方性、たとえば正の異方性とは反対に負の異方性を有するＬＣセルの場合は、逆にされてよい。

図２６Ａおよび図２６Ｂは、切り替え可能なピクセル化された散乱液晶（ＬＣ）シャッタ２７００を図解する概略図である。図示される例では、ＬＣシャッタ２７００は、ＬＣ散乱セル２７１０と、パッシブ回折格子２７０４とを含む。いくつかの例では、ＬＣ散乱セル２７１０は、切り替え可能な高分子分散型液晶セル（ＰＤＬＣ）であってよい。液晶は、ＰＤＬＣのポリマー屈折率と実質的に一致する正常屈折率と、ポリマー屈折率と実質的に不一致である異常屈折率とを有してよい。

図２６Ａに図解される例では、入射光２７０２は、任意の偏光であってもよいし、ランダムに偏光されてもよい、たとえば非偏光されてもよい。図示される例では、ＬＣ散乱セル２７１０内の液晶のディレクタは、優先アライメントに沿って、たとえば、ＰＤＬＣの表面に垂直に（およびｘ−ｙ平面内にある）、アライメントされてよい。入射光２７０２の偏光に関係なく、偏光は液晶のディレクタに垂直であり、ＬＣ散乱セル２７１０の有効率は正常屈折率であり、ポリマーと一致する。したがって、入射光２７０２は、散乱されず、ＬＣ散乱セル２７１０を透明に透過し、パッシブ回折格子２７０４を介して回折する。

図２６Ｂに図解される例では、電圧が、ＬＣ散乱セル２７１０の対向する基板上で透明導体に印加され、それによって、電極間に電界を形成し、液晶のアライメントを変化させてよい。回転の量は、印加される電圧によって制御され得る。ＬＣ液滴は、基板間のＬＣ散乱セル２７１０ボリューム内でランダムに分散されてよいので、光２７０２は、不一致率インタフェースのランダムなパターンを経験し、後方散乱を含めてランダムに散乱し、入射光２７０２の透過は実質的に減少される。

本明細書において種々の例として説明されるように、本開示の技法は、人工現実システムを含んでもよいし、これに関連して実装されてもよい。説明されたように、人工現実は、ユーザへの提示の前に何らかの様式で調整された現実の一形態であり、たとえば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッドリアリティ、または何らかの組み合わせおよび／もしくはその派生物を含んでよい。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツを含んでもよいし、キャプチャされたコンテンツ（たとえば、現実世界の写真またはビデオ）と組み合わされた生成されたコンテンツを含んでもよい。人工現実コンテンツは、ビデオフィードバック、音声フィードバック、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組み合わせを含んでよく、これらのいずれも、単一チャネル内で提示されてもよいし、複数のチャネル（視聴者への３次元効果を生じさせる立体ビデオなど）内で提示されてもよい。追加的に、いくつかの実施形態では、人工現実は、たとえば、人工現実内のコンテンツを作成するために使用され得るおよび／または人工現実内で使用され（たとえば、この中で活動を実施し）得る、アプリケーション、製品、付属品、サービス、またはそれらの何らかの組み合わせと関連づけられることがある。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウントデバイス（ＨＭＤ）、スタンドアロンＨＭＤ、モバイルデバイスもしくはコンピューティングシステム、または１人または複数人の視聴者に人工現実コンテンツを提供することが可能である他の任意のハードウェアプラットフォームを含む種々のプラットフォーム上に実装されてよい。

本開示において説明される技法は、少なくとも一部は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせ内で実装されてよい。たとえば、説明された技法の種々の態様は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の任意の等価な統合された集積回路構成要素もしくはディスクリート論理回路構成要素、ならびにそのような構成要素の任意の組み合わせを含む、１つまたは複数のプロセッサ内で実装されてよい。「プロセッサ」または「処理回路構成要素」という用語は一般に、単独で、もしくは他の論理回路要素または他の任意の等価な回路構成要素と組み合わせて、前述の論理回路構成要素のいずれかを指してよい。ハードウェアを備える制御ユニットはまた、本開示の技法のうちの１つまたは複数を実施してよい。

そのようなハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアは、本開示において説明される種々の動作および機能をサポートするために、同じデバイス内に実装されてもよいし、別個のデバイス内に実装されてもよい。加えて、説明されたユニット、モジュール、または構成要素のいずれも、ディスクリートであるが共同利用可能な論理デバイスと一緒に実装されてもよいし、これと別個に実装されてもよい。モジュールまたはユニットとしての異なる特徴の描画は、異なる機能態様を強調することを意図したものであり、そのようなモジュールまたはユニットは別個のハードウェア構成要素またはソフトウェア構成要素によって実現されなければならないことを必ずしも暗示しない。むしろ、１つまたは複数のジュールまたはユニットと関連づけられた機能は、別個のハードウェア構成要素またはソフトウェア構成要素によって実施されてもよいし、共通のまたは別個のハードウェア構成要素またはソフトウェア構成要素内で統合されてもよい。

本開示において説明される技法はまた、命令を含有する、コンピュータ可読記憶媒体などのコンピュータ可読媒体内で具現化または符号化されてよい。コンピュータ可読記憶媒体内に組み込まれたまたは符号化された命令は、プログラマブルプロセッサ、または他のプロセッサに、たとえば、命令が実行されるとき、方法を実施させ得る。コンピュータ可読記憶媒体としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電子的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、カセット、磁気媒体、光媒体、または他のコンピュータ可読媒体があり得る。

本明細書において種々の例として説明されるように、本開示の技法は、人工現実システムを含んでもよいし、これに関連して実装されてもよい。説明されたように、人工現実は、ユーザへの提示の前に何らかの様式で調整された現実の一形態であり、たとえば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッドリアリティ、または何らかの組み合わせおよび／もしくはその派生物を含んでよい。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツを含んでもよいし、キャプチャされたコンテンツ（たとえば、現実世界の写真）と組み合わされた生成されたコンテンツを含んでもよい。人工現実コンテンツは、ビデオフィードバック、音声フィードバック、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組み合わせを含んでよく、これらのいずれも、単一チャネル内で提示されてもよいし、複数のチャネル（視聴者への３次元効果を生じさせる立体ビデオなど）内で提示されてもよい。追加的に、いくつかの実施形態では、人工現実は、たとえば、人工現実内のコンテンツを作成するために使用され得るおよび／または人工現実内で使用され（たとえば、この中で活動を実施し）得る、アプリケーション、製品、付属品、サービス、またはそれらの何らかの組み合わせと関連づけられることがある。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたヘッドマウントデバイス（ＨＭＤ）、スタンドアロンＨＭＤ、モバイルデバイスもしくはコンピューティングシステム、または１人または複数人の視聴者に人工現実コンテンツを提供することが可能である他の任意のハードウェアプラットフォームを含む種々のプラットフォーム上に実装されてよい。

９０ 外部センサ、センサ
１００ 人工現実システム、ＡＲシステム
１０２ 外部カメラ
１０４ ネットワーク
１０６ コンソール
１１０ ユーザ
１１２ ＨＭＤ
１１４ コントローラ
１１４Ａ コントローラ
１１４Ｂ コントローラ
１２０ 仮想物体
１２２ 人工現実コンテンツ
１３０ 視野
１３８ 撮像装置
１４６ 結合器
１４６Ａ 結合器
１４６Ｂ 結合器
１４８ プロジェクタ
１４８Ａ プロジェクタ
１４８Ｂ プロジェクタ
２００ アイトラッキングシステム
２０３ 窓
２０３Ａ 窓
２０３Ｂ 窓
２０５ コンバイナ
２０５Ａ コンバイナ
２０５Ｂ コンバイナ
２０６ 動きセンサ
２１０ 内部制御ユニット
２４８ プロジェクタ
３０２ プロセッサ
３０３ 電子ディスプレイ
３０４ メモリ
３０５ オペレーティングシステム
３０６ 光学システム、可変焦点光学システム
３０７ ソフトウェア構成要素
３１２ プロセッサ
３１４ メモリ
３１５ Ｉ／Ｏインタフェース
３１６ オペレーティングシステム
３１７ ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェア構成要素
３２０ アプリケーションエンジン
３２２ レンダリングエンジン
３２４ ジェスチャ検出器
３２６ ポーズトラッカ
３２８ ユーザインタフェースエンジン
３２９ 仮想ユーザインタフェース要素
３３０ ジェスチャライブラリ
４１７ ソフトウェア構成要素、ソフトウェアアプリケーション
４２２ レンダリングエンジン
４２４ ジェスチャ検出器
４２６ ポーズトラッカ
４２８ ユーザインタフェースエンジン
４４０ アプリケーションエンジン
５０２ 偏光感受性光ディレクタ
５０２Ａ 第１の偏光感受性光ディレクタ、第１のＤＴ−ＰＢＳ、ＤＴ−ＰＢＳ
５０２Ｂ 第２の偏光感受性光ディレクタ、第２のＤＴ−ＰＢＳ、ＤＴ−ＰＢＳ
５０３ 反射器
５０４ 光
５０６ 第１の偏光
５０８ 第２の偏光、第２の偏光状態
６０４ 光
６０６ 第１の偏光
６１２ ＬＣｏＳディスプレイ、空間光変調器
６１４ 鏡、空間光変調器
７０４ 広帯域光、光、到来ビーム
７０６ 光
７０６Ａ 光
７０６Ｂ 光
７０６Ｃ 光
７０８ 広帯域光
８００ ディスプレイシステム、システム
８０２ 光源
８０２Ａ 第１の偏光感受性光ディレクタ
８０２Ｂ 第２の偏光感受性光ディレクタ、第２の偏光光ディレクタ
８０４ 光源、源
８０６ ディスプレイ、ＬＣｏＳディスプレイ
８０６Ｌ ＬＣｏＳディスプレイ、ディスプレイ
８０６Ｒ ＬＣｏＳディスプレイ、ディスプレイ
８０８ 偏光子、直線偏光子、円偏光子、ＬＣｏＳディスプレイ、ディスプレイ
８０８Ｌ ディスプレイ
８０８Ｒ ディスプレイ
８１０ 光コンバイナ、導波路
８１０Ｌ 導波路
８１０Ｒ 導波路
８１２ 導波路入力結合器
８１２Ｌ 導波路入力結合器
８１２Ｒ 導波路入力結合器
９００ ディスプレイシステム
１０００ ディスプレイシステム
１００２Ａ 第１の偏光感受性光ディレクタ、第１のＤＴ−ＰＢＳ
１００２Ｂ 第２の偏光感受性光ディレクタ、第２のＤＴ−ＰＢＳ
１１００ ディスプレイシステム
１１０２Ａ 第１の偏光感受性光ディレクタ、第１のＤＴ−ＰＢＳ
１１０２Ｂ 第２のＤＴ−ＰＢＳ
１２００ ディスプレイシステム
１２０２Ｂ−Ｌ スプリッタ
１２０２Ｂ−Ｒ スプリッタ
１３００ ディスプレイシステム
１３０４ 光源
１４０２ 光源
１４０４ 光源
１４０６ 光源
１５００ ディスプレイシステム、システム
１５０２Ａ 第１のＤＴ−ＰＢＳ
１５０２Ｂ 第２のＤＴ−ＰＢＳ
１５２０ 光
１６００ アイトラッキングシステム
１６０２ 偏光感受性光ディレクタ
１６０２Ａ 第１の偏光感受性光ディレクタ、第１のＤＴ−ＰＢＳ
１６０２Ｂ 第２の偏光光ディレクタ、第２の偏光感受性光ディレクタ、第２のＤＴ−ＰＢＳ
１６０４ 光源
１６０４Ａ 光源
１６０４Ｂ 光源
１６０６ カメラ、検出器
１６０８ 眼、光源、カメラ、検出器
１６２０ 光、偏光
１６３０ 反射光
１７００ アイトラッキングシステム
１７０２ 偏光感受性光ディレクタ、ＤＴ−ＰＢＳ
１８００ アイトラッキングシステム
１８０２ 偏光感受性光ディレクタ、ＤＴ−ＰＢＳ
１８０２Ａ 第１のＤＴ−ＰＢＳ
１８０２Ｂ 第２のＤＴ−ＰＢＳ
１９００ アイトラッキングシステム
１９０２ 偏光感受性光ディレクタ、ＤＴ−ＰＢＳ
１９０２Ａ 第１のＤＴ−ＰＢＳ
１９０２Ｂ 第２のＤＴ−ＰＢＳ
２０００ アイトラッキングシステム
２００２ 偏光感受性光ディレクタ、ＤＴ−ＰＢＳ
２００２Ａ 第１の偏光感受性光ディレクタ、第１のＤＴ−ＰＢＳ
２００２Ｂ 第２の偏光感受性光ディレクタ、第２のＤＴ−ＰＢＳ
２１０２ Ｈ−ＰＤＬＣ格子
２１０４ 液晶
２１０６ ポリマー
２１０８ 光、入射光、第１の直線偏光、法線入射光
２１１０ 光
２２０２ パッシブ回折格子
２２０４ 直線偏光回転子
２２０８ 入射光
２２１０ 光
２２１２ 光
２２１４ 光
２３０２ アクティブ回折格子、アクティブ格子
２３０８ 入射光
２４００ ＰＢＰレンズ、ＰＢＰ格子
２４０２ 液晶
２４３０ 反射ＰＶＧ（ｒ−ＰＶＧ）
２４３２ 液晶
２４６０ 透過ＰＶＧ（ｔ−ＰＶＧ）
２４６２ 液晶
２５００ 液晶（ＬＣ）シャッタ、ＬＣシャッタ、シャッタ
２５０２ 入射光
２５０４ パッシブ格子
２６００ 液晶（ＬＣ）シャッタ、ＬＣシャッタ
２６０４ パッシブ回折格子
２６０６ 二色性染料
２６０８ 液晶
２７００ 液晶（ＬＣ）シャッタ、ＬＣシャッタ
２７０２ 光
２７０４ パッシブ回折格子
２７１０ ＬＣ散乱セル

Claims (20)

1. ディスプレイと、
   前記ディスプレイを照射するための光源と、
   第１の光ディレクタからの光を方向づけるように構成された第１の回折型偏光ビームスプリッタ（ＤＴ−ＰＢＳ：ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）であって、偏光感受性であり、偏光に基づいて、光の第１の部分を前記ディスプレイの方へ方向づけるように構成された第１のＤＴ−ＰＢＳと
   を備える光学アセンブリ。
2. 前記ディスプレイが反射型液晶（ＬＣｏＳ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）ディスプレイである、請求項１に記載の光学アセンブリ。
3. 前記光源と前記第１のＤＴ−ＰＢＳとの間の光路内に配された偏光子をさらに備える、請求項１に記載の光学アセンブリ。
4. 前記第１の光ディレクタがＤＴ−ＰＢＳであり、偏光に基づいて、前記光の第１の部分を前記第１のＤＴ−ＰＢＳの方へ方向づけるように構成される、請求項１に記載の光学アセンブリ。
5. 前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび前記第１の光ディレクタのうちの少なくとも１つの少なくとも一部分が、作動されたときは、偏光に基づいて、前記光の第１の部分を選択的に方向づけ、停止されたときは前記光の第１の部分を方向づけないように電子的に制御可能である、請求項１に記載の光学アセンブリ。
6. 前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび前記第１の光ディレクタのうちの少なくとも１つが、反射もしくは透過偏光体積格子、ＰＢＰ（Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ−Ｂｅｒｒｙ位相）格子、液晶充填表面レリーフ格子、またはホログラフィック高分子分散型液晶格子のうちの１つを備える、請求項１に記載の光学アセンブリ。
7. 前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび前記第１の光ディレクタのうちの少なくとも１つが、偏光に基づいて、前記第１の部分を反射および方向づけ、またはこれを透過および方向づけ、前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび前記第１の光ディレクタのうちの少なくとも１つの他のものが、偏光に基づいて、前記第１の部分を反射および方向づけ、またはこれを透過および方向づける、請求項１に記載の光学アセンブリ。
8. 前記第１のＤＴ−ＰＢＳが、前記ディスプレイから、偏光に基づいて、ターゲットの方へ光を方向づけるように構成される、請求項１に記載の光学アセンブリ。
9. 第２のディスプレイと、
   第２の光ディレクタからの光を方向づけるように構成された第２のＤＴ−ＰＢＳであって、偏光感受性であり、偏光に基づいて、光の第２の部分を前記第２のディスプレイの方へ方向づけるように構成された第２のＤＴ−ＰＢＳと
   をさらに備える、請求項１に記載の光学アセンブリ。
10. ディスプレイと、
    前記ディスプレイを照射するための光源と、
    第１の光ディレクタからの光を方向づけるように構成された第１の回折型偏光ビームスプリッタ（ＤＴ−ＰＢＳ：ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）であって、偏光感受性であり、偏光に基づいて、光の第１の部分を前記ディスプレイの方へ方向づけるように構成された第１のＤＴ−ＰＢＳと
    を備えるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：ｈｅａｄ ｍｏｕｎｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ）。
11. 前記光源と前記第１のＤＴ−ＰＢＳとの間の光路内に配された偏光子をさらに備え、前記ディスプレイが反射型液晶（ＬＣｏＳ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）ディスプレイである、請求項１０に記載のＨＭＤ。
12. 前記第１の光ディレクタが、前記第１のＤＴ−ＰＢＳのスペクトル分散を補正するように構成されたＤＴ−ＰＢＳである、請求項１０に記載のＨＭＤ。
13. 前記第１の光ディレクタがＤＴ−ＰＢＳであり、偏光に基づいて、前記光の第１の部分を前記第１のＤＴ−ＰＢＳの方へ方向づけるように構成され、前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび前記第１の光ディレクタのうちの少なくとも１つの少なくとも一部分が、作動されたときは偏光に基づいて、前記光の第１の部分を選択的に方向づけ、停止されたときは前記光の第１の部分を方向づけないように電子的に制御可能である、請求項１０に記載のＨＭＤ。
14. 前記第１の光ディレクタがＤＴ−ＰＢＳであり、偏光に基づいて、前記光の第１の部分を前記第１のＤＴ−ＰＢＳの方へ方向づけるように構成される、請求項１０に記載のＨＭＤ。
15. 前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび前記第１の光ディレクタのうちの少なくとも１つが、反射もしくは透過偏光体積格子、ＰＢＰ格子、液晶充填表面レリーフ格子、またはホログラフィック高分子分散型液晶格子のうちの１つを備える、請求項１０に記載のＨＭＤ。
16. 前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび前記第１の光ディレクタのうちの少なくとも１つが、偏光に基づいて、前記光の第１の部分を反射および方向づける、請求項１０に記載のＨＭＤ。
17. 第２のディスプレイと、
    第２の光ディレクタからの光を方向づけるように構成された第２のＤＴ−ＰＢＳであって、偏光感受性であり、偏光に基づいて、光の第２の部分を前記第２のディスプレイの方へ方向づけるように構成された第２のＤＴ−ＰＢＳと
    をさらに備える、請求項１０に記載のＨＭＤ。
18. 第１の光ディレクタによって光源から第１の回折型偏光ビームスプリッタ（ＤＴ−ＰＢＳ：ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）に光を方向づけることと、
    前記第１のＤＴ−ＰＢＳによってディスプレイの方へ光の第１の偏光を方向転換することと
    を含む、光を方向づける方法。
19. 前記第１の光ディレクタを介して、前記第１のＤＴ−ＰＢＳのスペクトル分散を補正することであって、前記第１の光ディレクタがＤＴ−ＰＢＳである、補正すること
    をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１のＤＴ−ＰＢＳおよび第２のＤＴ−ＰＢＳのうちの少なくとも１つによって前記光を集束させることまたは発散させることのうちの少なくとも１つ
    をさらに含む、請求項１８に記載の方法。

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