JP2022547380A - 体積ブラッグ格子を含むレンズアセンブリおよびそのレンズアセンブリを含むディスプレイデバイス - Google Patents

Abstract

光学アセンブリ（７００）は、第１の表面（７１０－１）および第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面（７１０－２）を有する基板（７１０）と、反射板（７１２）と、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）とを含む。ＶＢＧ（７１４）は、第１の所定の角度範囲内の入射角でＶＢＧに入射する光を透過させ、第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲内の入射角でＶＢＧに入射する光を反射するように構成される。光学アセンブリは、第１の表面で受光された第１の光（４９２）を、反射板での反射およびＶＢＧでの反射を含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第２の光（４９０）を、第２の光が反射板での反射もＶＢＧでの反射も経ることなく第２の表面から出力されるように透過させるように構成される。【選択図】図７Ａ

Description

関連出願
本出願は、２０１９年９月１７日に出願された米国仮出願第６２／９０１，７０６の利益および優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、本明細書と同時出願された（１）「Ｔｈｉｎ Ｓｅｅ－Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐａｎｃａｋｅ Ｌｅｎｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」（代理人整理番号０１０２３５－０１－５２７８－ＵＳ）という名称の米国特許出願第＿＿＿＿号、（２）本明細書と同時出願された「Ｃｕｒｖｅｄ Ｓｅｅ－Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐａｎｃａｋｅ Ｌｅｎｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」（代理人整理番号０１０２３５－０１－５２７９－ＵＳ）という名称の米国特許出願第＿＿＿＿号、（３）本明細書と同時出願された「Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｓｅｅ－Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｌｅｎｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」（代理人整理番号０１０２３５－０１－５２８１－ＵＳ）という名称の米国特許出願第＿＿＿＿号、（４）本明細書と同時出願された「Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｓｅｅ－Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｌｅｎｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」（代理人整理番号０１０２３５－０１－５２８２－ＵＳ）という名称の米国特許出願第＿＿＿＿号、（５）本明細書と同時出願された「Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｓｅｅ－Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｌｅｎｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」（代理人整理番号０１０２３５－０１－５２８３－ＵＳ）という名称の米国特許出願第＿＿＿＿号、および（６）本明細書と同時出願された「Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｕｓｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｓｅｅ－Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｌｅｎｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ」（代理人整理番号０１０２３５－０１－５２８４－ＵＳ）という名称の米国特許出願第＿＿＿＿号に関し、これらはすべて、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、一般に、ディスプレイデバイスに関連し、より詳細には、ヘッドマウントディスプレイデバイスに関する。

ヘッドマウントディスプレイデバイス（本明細書ではヘッドマウントディスプレイとも呼ぶ）は、ユーザに視覚情報を提供するための手段として人気が高まっている。たとえば、一部のヘッドマウントディスプレイデバイスは、仮想現実および拡張現実の動作に使用される。

ヘッドマウントディスプレイデバイスをＡＲ用途に使用する場合、ディスプレイデバイスは、１つまたは複数の画像をユーザの眼に投影しながら、周囲光をユーザの眼にシームレスに透過させることが望ましい場合がある。

したがって、光学収差を低減した状態で、画像光をユーザの眼に投射し、周囲光をユーザの眼に透過させることができるヘッドマウントディスプレイデバイスが必要とされている。光学系において、光学収差は、光学系内の光学要素の完全または理想的な光学性能からの逸脱である。これらの収差は、画質の低下につながる可能性があり、たとえば、画像のぼやけまたは歪みが生じる可能性がある。幸いにも、綿密なレンズ設計によって多くの光学収差を補正することができ、それにより、完全またはほぼ完全な光学系は、光学収差を低減した状態で画像を作成することが可能になる（理想的には、光学収差は最小限であるか、まったくない）。

したがって、従来のヘッドマウントディスプレイデバイスに関連する上記の欠陥および他の問題は、開示するディスプレイデバイスによって低減または排除される。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリは、第１の表面と、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面とを有する基板を含む。光学アセンブリはまた、基板にそれぞれ結合された反射板とビームスプリッタとを含む。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第１の光を、第１の光が第２の表面から出力される前に、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第２の光を、第２の光が反射板での反射もビームスプリッタでの反射も経ることなく第２の表面から出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、ディスプレイと、光学アセンブリとを含む。ディスプレイは、画像光を出力し、周囲光を透過させるように構成される。光学アセンブリは、第１の表面と、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面とを有する基板を含む。光学アセンブリはまた、基板にそれぞれ結合された反射板とビームスプリッタとを含む。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第１の光を、第１の光が第２の表面から出力される前に、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第２の光を、第２の光が反射板での反射もビームスプリッタでの反射も経ることなく第２の表面から出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリに光を透過させる方法は、画像光を第１の光路において透過させることと、周囲光を第１の光路とは異なる第２の光路において透過させることとを含む。画像光を透過させることは、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面と、基板に結合された反射板と、基板に結合されたビームスプリッタとを含む基板の第１の表面で画像光を受光することを含む。画像光を透過させることは、第１の光路が反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含むように、第２の表面から画像光を出力することも含む。周囲光を透過させることは、第１の表面で周囲光を受光することと、周囲光を反射板での反射もビームスプリッタでの反射も経ることなく第２の表面から出力することとを含む。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリは、第１の湾曲輪郭を有する第１の表面と、第２の湾曲輪郭を有し、第１の表面と反対側の平行である第２の表面とを有する基板を含む。光学アセンブリは、第１の表面上に配置され、第１の表面の第１の湾曲輪郭に一致する、ビームスプリッタも含む。光学アセンブリは、第２の表面上に配置され、第２の表面の第２の湾曲輪郭に一致する、反射板をさらに含む。光学アセンブリは、第１の表面で第１の光を受光し、第１の光を反射板から出力する前に、第１の光を反射板で反射し、続いてビームスプリッタで反射するように構成される。第１の光は、光学アセンブリを第１の光パワーで透過する。光学アセンブリはまた、第２の光を反射板で反射することなく光学アセンブリに透過させるように構成される。第２の光は、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリを透過する。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、画像光を出力するように構成され、周囲光を透過させるように構成可能である、ディスプレイを含む。ディスプレイデバイスは、第１の湾曲輪郭を有する第１の表面と、第２の湾曲輪郭を有し、第１の表面と平行である第２の表面とを含む光学アセンブリも含む。光学アセンブリは、第１の表面上に配置され、第１の表面の第１の湾曲輪郭に一致する、ビームスプリッタも含む。光学アセンブリは、第２の表面上に配置され、第２の表面の第２の湾曲輪郭に一致する、反射板も含む。光学アセンブリは、画像光を第１の表面で受光し、画像光を反射板から出力する前に、画像光を反射板で反射し、続いてビームスプリッタで反射するように構成される。画像光は、光学アセンブリを第１の非ゼロ光パワーで透過する。光学アセンブリはまた、周囲光を、反射板で反射することなく光学アセンブリに透過させるように構成される。周囲光は、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリを透過する。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリに光を透過させる方法は、画像光を第１の光路において透過させることと、周囲光を第１の光路とは異なる第２の光路において透過させることとを含む。画像光を透過させることは、第１の湾曲輪郭を有する基板の第１の表面で画像光を受光することを含む。画像光を透過させることはまた、第２の湾曲輪郭を有し、基板の第１の表面に実質的に平行である反射板で画像光を反射することと、第１の基板上に配置され、第１の表面の第１の湾曲輪郭に一致するビームスプリッタで画像光を反射することと、画像光を反射板から第１の光パワーで出力することとを含む。周囲光を透過させることは、第１の表面で周囲光を受光することと、周囲光を反射板で反射することなく光学アセンブリに透過させることと、周囲光を第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリから出力することとを含む。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリは、第１の表面と、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面とを有する基板を含む。光学アセンブリはまた、基板に結合された反射板と、基板に結合された体積ブラッグ格子とを含む。体積ブラッグ格子は、第１の所定の角度範囲内の入射角で体積ブラッグ格子に入射する光を透過させ、第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲内の入射角で体積ブラッグ格子に入射する光を反射するように構成される。光学アセンブリは、第１の表面で受光された第１の光を、第１の光が第２の表面から出力される前に、反射板での反射と体積ブラッグ格子での反射とを含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第２の光を、第２の光が反射板での反射も体積ブラッグ格子での反射も経ることなく第２の表面から出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、ディスプレイと、光学アセンブリとを含む。ディスプレイは、画像光を出力し、周囲光を透過させるように構成される。光学アセンブリは、第１の表面と、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面とを有する基板を含む。光学アセンブリはまた、基板に結合された反射板と、基板に結合された体積ブラッグ格子とを含む。体積ブラッグ格子は、第１の所定の角度範囲内にある入射角で体積ブラッグ格子に入射する画像を透過させ、第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲内にある入射角で体積ブラッグ格子に入射する画像光を反射し、周囲光を透過させるように構成される。光学アセンブリは、画像光が第２の表面から出力される前に、反射板での反射および体積ブラッグ格子での反射を含む光路において、第１の表面で画像光を透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、周囲光が反射板での反射も体積ブラッグ格子での反射も経ることなく第２の表面から出力されるように、周囲光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリに光を透過させる方法は、画像光を第１の光路において透過させることと、周囲光を第１の光路とは異なる第２の光路において透過させることとを含む。画像光を透過させることは、基板の第１の表面で画像光を受光することを含む。基板は、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面と、基板に結合された反射板と、基板に結合された体積ブラッグ格子とを含む。体積ブラッグ格子は、第１の所定の角度範囲内の入射角で体積ブラッグ格子に入射する画像光を透過させ、第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲内の入射角で体積ブラッグ格子に入射する画像光を反射するように構成される。画像光を透過させる方法はまた、反射板での反射および体積ブラッグ格子での反射を含む光路を介して、画像光を第２の表面から第１の光パワーで出力することを含む。周囲光を透過させることは、第１の表面で周囲光を受光することと、反射板での反射も体積ブラッグ格子での反射も含まない光路を介して、周囲光を第２の表面から第２の光パワーで出力することとを含む。第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、ディスプレイと、光学アセンブリとを含む。ディスプレイは、前面と、反対側の背面とを有する。ディスプレイは、前面から画像光を出力し、背面から前面に周囲光を透過させるように構成される。光学アセンブリは、実質的に均一な厚さを有する基板と、基板に結合されたビームスプリッタと、基板に結合された反射板とを含む。光学アセンブリは、画像光を受光し、ディスプレイの前面から出力された画像光の一部分を、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の非ゼロ光パワーで透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、周囲光を受光し、周囲光の一部分を、反射板で反射することなく光学アセンブリに第２の光パワーで透過させるように構成される。第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の画像を表示する方法は、ディスプレイの前面から画像光を出力することを含む。ディスプレイは、前面と反対側の背面も含む。方法はまた、背面から前面に周囲光を透過させることと、光学アセンブリで前面から出力された画像光を受光することと、画像光の一部分を第１の光パワーで透過させることとを含む。方法は、光学アセンブリで前面から出力された周囲光を受光することと、周囲光の一部分を第１の光パワーとは異なる第２の光パワーで透過させることとをさらに含む。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、画像光を受光したことに応答して拡散画像を出力するように構成された光拡散器を含む。光拡散器から出力される拡散画像光は、受光された画像光と同じ偏光を有する。光拡散器はまた、周囲を受光し、周囲光の少なくとも第１の部分を、周囲光の偏光を変えることなく出力するように構成される。ディスプレイデバイスは、第１の表面および第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面を有する基板と、基板に結合された反射板と、基板に結合されたビームスプリッタとを含む光学アセンブリも含む。光学アセンブリは、拡散画像光を反射板およびビームスプリッタで反射することによって、拡散画像光を第１の非ゼロ光パワーで透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、周囲光の第２の部分が第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリを透過するように、周囲光の第２の部分を反射板でもビームスプリッタでも反射することなく光学アセンブリに透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、方法は、光拡散器で画像光を受光することと、光拡散器から拡散画像光を出力することと、拡散画像光を第１の非ゼロ光パワーで光学アセンブリに透過させることとを含む。光拡散器から出力される拡散画像光は、受光された画像光と同じ偏光を有する。方法はまた、光拡散器で周囲光を受光することと、光拡散器から周囲光の少なくとも第１の部分を出力することとを含む。方法は、周囲光の第２の部分を、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリに透過させることをさらに含む。光学アセンブリは、第１の表面および第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面を有する基板と、基板に結合された反射板と、基板に結合されたビームスプリッタとを含む。拡散画像光を第１の非ゼロ光パワーで光学アセンブリに透過させることは、拡散画像光を反射板およびビームスプリッタで反射することを含む。周囲光の第２の部分が第２の光パワーで光学アセンブリを透過するように、周囲光の第２の部分は、反射板でもビームスプリッタでも反射することなく光学アセンブリを透過する。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、前面、前面と反対側の背面、および前面と背面との間に配置された光学的異方性分子を有する、ディスプレイを含む。ディスプレイは、前面で画像光を受光し、画像光を拡散して前面から拡散画像光を出力するように、または背面で周囲光を受光し、前面から周囲光を出力するように構成可能である。ディスプレイデバイスは、実質的に均一な厚さの光学アセンブリ基板と、光学アセンブリ基板に結合された反射板と、光学アセンブリ基板に結合されたビームスプリッタとを有する光学アセンブリも含む。光学アセンブリは、拡散画像光の一部分を、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の光パワーで透過させ、ディスプレイの前面から出力される周囲光の一部分を、反射板で反射することなく第２の光パワーで透過させるように構成可能である。第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスを動作させるための方法は、ディスプレイデバイスを第１のモードで動作させることを含む。ディスプレイデバイスを第１のモードで動作させることは、ディスプレイの前面で画像光を受光することと、画像光を拡散して、前面から拡散画像光を出力することと、少なくとも１つの折り畳みを含む第１の光路を介して、拡散画像光の一部分を光学アセンブリに第１の光パワーで透過させることとを含む。ディスプレイデバイスを動作させるための方法は、ディスプレイデバイスを第２のモードで動作させることも含む。ディスプレイデバイスを第２のモードで動作させることは、ディスプレイの前面と反対側の背面で周囲光を受光することと、周囲光をディスプレイに透過させることと、第２の光路を介して周囲光の一部分を光学アセンブリに第２の光パワーで透過させることとを含む。第２の光パワーは第１の光パワーよりも小さく、第２の光路は折り畳みを一切含まない。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイスは、画像光を投射するように構成された１つまたは複数のプロジェクタと、第１の表面および第２の表面を有するディスプレイとを含む。ディスプレイは、１つまたは複数のプロジェクタからの画像光を受光し、第１の表面から拡散画像光を出力し、第２の表面で周囲光を受光し、第１の表面から周囲光を出力するように構成される。ディスプレイデバイスはまた、実質的に均一な厚さを有する基板を有する光学アセンブリと、基板に結合されたビームスプリッタと、基板に結合された反射板とを含む。光学アセンブリは、ディスプレイの第１の表面から出力された拡散画像光を受光し、拡散画像光の一部分を、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の光パワーで透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、ディスプレイの第１の表面から出力された周囲光を受光し、周囲光の一部分を、反射板で反射することなく光学アセンブリに第２の光パワーで透過させるように構成される。第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の画像を表示する方法は、１つまたは複数のプロジェクタから画像光の投射することと、１つまたは複数のプロジェクタから投射された画像光をディスプレイで受光することと、画像光をディスプレイで拡散することと、ディスプレイの第１の表面から拡散画像光を出力することとを含む。方法はまた、ディスプレイの第２の表面で周囲光を受光することと、ディスプレイの第１の表面から周囲光を出力することとを含む。第２の表面は、第１の表面と反対側にある。方法は、ディスプレイの第１の表面から出力された拡散画像光および周囲光を光学アセンブリで受光することと、１つまたは複数の折り畳みを含む第１の光路において拡散画像光を透過させることと、第１の光路とは異なる第２の光路において周囲光を透過させることとをさらに含む。

したがって、開示する実施形態は、第１の偏光を有する画像光を方向付けることができ、かつ大幅な収差または歪みを加えることなく第１の偏光とは異なる偏光を有する周囲光を透過させることが可能な光学アセンブリを含むディスプレイデバイスを提供する。

記載された様々な実施形態をよりよく理解するために、同様の参照番号が図全体の対応する部分を指す以下の図面と併せて、以下の発明を実施するための形態を参照されたい。

いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの斜視図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスを含むシステムのブロック図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの等角図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、透過性の発光ディスプレイを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、透過性の非発光ディスプレイを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、フレネル構造を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、偏光感受性ホログラムを含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、偏光感受性ホログラムを含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、偏光感受性ホログラムを含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、偏光感受性ホログラムを含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、曲面を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、曲面を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、曲面を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、体積ブラッグ格子を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、体積ブラッグ格子を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、体積ブラッグ格子を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ハイブリッド光学要素を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、体積ブラッグ格子を含む光学アセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの時間同時動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの時間同時動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの時系列動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの時系列動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの時系列動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスの時系列動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、光拡散器ディスプレイを含むディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイとシャッタアセンブリとを含むディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、シャッタの２次元アレイを含むシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイとシャッタアセンブリとを含むディスプレイデバイスの動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイとシャッタアセンブリとを含むディスプレイデバイスの動作を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子分散液晶を備えた切替可能ディスプレイを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子分散液晶を備えた切替可能ディスプレイを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子安定化液晶を備えた切替可能ディスプレイを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子安定化液晶を備えた切替可能ディスプレイを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、液晶および色素を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、液晶および色素を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ねじれネマティック液晶を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ねじれネマティック液晶を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子分散液晶を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子分散液晶を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子安定化液晶を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、高分子安定化液晶を備えたシャッタアセンブリを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ナノ粒子ディスプレイを含むディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、ナノ粒子ディスプレイを含むディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、浸漬拡散反射板ディスプレイを含むディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、浸漬拡散反射板ディスプレイを含むディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、くさび形導波路を含むディスプレイデバイスを示す概略図である。 いくつかの実施形態による、くさび形導波路内の光路の例を示す概略図である。 いくつかの実施形態による、光学アセンブリに光を透過させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、光学アセンブリに光を透過させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、体積ブラッグ格子を含む光学アセンブリに光を透過させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、拡張現実アプリケーションのためのディスプレイデバイスを動作させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、光拡散器ディスプレイを含むディスプレイデバイス内に光を透過させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイデバイスを動作させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイデバイスを動作させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイデバイスを動作させる方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、１つまたは複数の画像を表示する方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、１つまたは複数の画像を表示する方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、１つまたは複数の画像を表示する方法を示す流れ図である。 いくつかの実施形態による、１つまたは複数の画像を表示する方法を示す流れ図である。

これらの図は、特に明記しない限り、一定の縮尺で描写されていない。

本開示は、画像光を投射するとともに周囲光をユーザの眼に向けて透過させるヘッドマウントディスプレイデバイス（またはディスプレイデバイス）を提供する。ディスプレイデバイスのユーザが外部環境内の物体を正確に知覚し、その物体と対話できるようにするために、周囲光は、ディスプレイデバイスの光学構成要素からの大幅な光学収差なしに視聴者に透過される。

次に、実施形態を参照し、その例を添付の図面に示す。以下の説明では、説明する様々な実施形態への理解を深めるために、詳細を多数具体的に記載している。しかしながら、記載された様々な実施形態がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることは当業者には明らかであろう。他の例では、実施形態の態様を不必要に不明瞭にしないように、よく知られている方法、手順、構成要素、回路、およびネットワークについては詳細に説明していない。

場合によっては、本明細書において様々な要素を説明するために第１、第２などの用語が使用されるが、その様々な要素がこれらの用語によって限定されるべきではないことも理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。たとえば、記載された様々な実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の投光器は、第２の投光器と呼ばれ得、同様に、第２の投光器は、第１の投光器と呼ばれ得る。第１の投光器と第２の投光器はいずれも、投光器であるが、同じ投光器ではない。

本明細書に記載の様々な実施形態の説明で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図するものではない。単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、記載された様々な実施形態および添付の特許請求の範囲の説明において使用される場合、文脈上特に明記されていない限り複数形も含むことを意図する。本明細書で使用される「および／または」という用語は、列挙された関連する項目のうちの１つまたは複数のありとあらゆる可能な組合せを指し、その組合せを包含することも理解されよう。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、および／または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。本明細書において、「例示的」という用語は、「例、実例、または例示としての役割を果たす」という意味で使用されており、「その種の最良のものを表す」という意味ではない。

図１は、いくつかの実施形態によるディスプレイデバイス１００の斜視図である。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス１００は、（たとえば、図１に示すような眼鏡（ｓｐｅｃｔａｃｌｅｓ）または眼鏡（ｅｙｅｇｌａｓｓｅｓ）の形態を有することによって）ユーザの頭部に装着されるように、（またはユーザによって装着されるヘルメットの一部として含まれるように）構成される。ディスプレイデバイス１００がユーザの頭部に装着されるように構成される場合、ディスプレイデバイス１００は、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれる。代替として、ディスプレイデバイス１００は、頭部に取り付けられることなく、固定された場所でユーザの１つまたは複数の眼の近くに配置されるように構成される（たとえば、ディスプレイデバイス１００は、ユーザの１つまたは複数の眼の前への配置のために、自動車または飛行機などの車両内に取り付けられる）。図１に示すように、ディスプレイデバイス１００は、ディスプレイ１１０を含む。ディスプレイ１１０は、視覚的コンテンツ（たとえば、拡張現実コンテンツ、仮想現実コンテンツ、複合現実コンテンツ、またはそれらの任意の組合せ）をユーザに提示するように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス１００は、図２に関してここで説明する１つまたは複数の構成要素を含む。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス１００は、図２に示されていない追加の構成要素を含む。

図２は、いくつかの実施形態によるシステム２００のブロック図である。図２に示すシステム２００は、コンソール２１０にそれぞれ結合された、（図１に示すディスプレイデバイス１００に対応する）ディスプレイデバイス２０５と、画像化デバイス２３５と、入力インターフェース２４０とを含む。図２は、ディスプレイデバイス２０５と、画像化デバイス２３５と、入力インターフェース２４０とを含むシステム２００の一例を示しているが、他の実施形態では、これらの任意の数の構成要素がシステム２００に含まれ得る。たとえば、ディスプレイデバイス２０５が複数存在してもよく、それぞれ、関連する入力インターフェース２４０を有し、１つまたは複数の画像化デバイス２３５によって監視され、ディスプレイデバイス２０５、入力インターフェース２４０、および画像化デバイス２３５は、コンソール２１０と通信する。代替構成では、異なる構成要素および／または追加の構成要素がシステム２００に含まれ得る。たとえば、いくつかの実施形態において、コンソール２１０は、ネットワーク（たとえば、インターネット）を介してシステム２００に接続されるか、またはディスプレイデバイス２０５の一部として自己内蔵される（たとえば、ディスプレイデバイス２０５の内部に物理的に配置される）。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス２０５は、実際の周囲のビューを組み込むことによって複合現実を作成するために使用される。したがって、ここで説明するディスプレイデバイス２０５およびシステム２００は、拡張現実、仮想現実、および複合現実を実現させることができる。

いくつかの実施形態において、図１に示すように、ディスプレイデバイス２０５は、ユーザに媒体を提示するヘッドマウントディスプレイである。ディスプレイデバイス２０５によって提示される媒体の例には、１つまたは複数の画像、映像、音声、またはそれらの何らかの組合せが含まれる。いくつかの実施形態において、音声は、ディスプレイデバイス２０５、コンソール２１０、またはその両方から音声情報を受信して、音声情報に基づいて音声データを提示する、外部デバイス（たとえば、スピーカおよび／またはヘッドホン）を介して提示される。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス２０５は、ユーザを拡張環境に没入させる。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス２０５は、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセットとしても機能する。これらの実施形態において、ディスプレイデバイス２０５は、コンピュータによって生成された要素（たとえば、画像、映像、音声など）を用いて、物理的な実世界の環境のビューを拡張する。さらに、いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス２０５は、異なるタイプの動作間を循環することが可能である。したがって、ディスプレイデバイス２０５は、アプリケーションエンジン２５５からの指示に基づいて、仮想現実（ＶＲ）デバイス、拡張現実（ＡＲ）デバイスとして、眼鏡またはそれらの何らかの組合せ（たとえば、光学補正のない眼鏡、ユーザ用に光学補正された眼鏡、サングラス、またはそれらの何らかの組合せ）として動作する。

ディスプレイデバイス２０５は、電子ディスプレイ２１５、１つまたは複数のプロセッサ２１６、眼追跡モジュール２１７、調整モジュール２１８、１つまたは複数のロケータ２２０、１つまたは複数の位置センサ２２５、１つまたは複数の位置カメラ２２２、メモリ２２８、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）２３０、１つまたは複数の光学アセンブリ２６０、またはそのサブセットもしくはスーパーセットを含む（たとえば、ディスプレイデバイス２０５は、電子ディスプレイ２１５および光学アセンブリ２６０を備え、他の列挙された構成要素を備えない）。ディスプレイデバイス２０５のいくつかの実施形態は、ここで説明するモジュールとは異なるモジュールを有する。同様に、機能は、ここで説明する方法とは異なる方法で、モジュール間で分散され得る。

１つまたは複数のプロセッサ２１６（たとえば、処理ユニットまたは処理コア）は、メモリ２２８に記憶された命令を実行する。メモリ２２８は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ ＲＡＭ、または他のランダムアクセスソリッドステートメモリデバイスなどの高速ランダムアクセスメモリを含み、１つまたは複数の磁気ディスク記憶デバイス、光ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリデバイス、または他の不揮発性ソリッドステート記憶デバイスなどの不揮発性メモリを含み得る。メモリ２２８、あるいはメモリ２２８内の不揮発性メモリデバイスは、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体を含む。いくつかの実施形態において、メモリ２２８またはメモリ２２８のコンピュータ可読記憶媒体は、プログラム、モジュール、およびデータ構造、ならびに／または電子ディスプレイ２１５上に１つもしくは複数の画像を表示するための命令を記憶する。

電子ディスプレイ２１５は、コンソール２１０および／またはプロセッサ２１６から受信したデータに従って、画像をユーザに対して表示する。様々な実施形態において、電子ディスプレイ２１５は、単一の調整可能な表示要素または複数の調整可能な表示要素（たとえば、ユーザの各眼用のディスプレイ）を備え得る。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ２１５は、１つまたは複数の光学アセンブリ２６０を介して画像をユーザに対して投影するように構成される。

いくつかの実施形態において、表示要素は、１つまたは複数の発光デバイス、および対応する空間光変調器のアレイを含む。空間光変調器は、電気光学画素アレイ、光電子画素アレイ、各デバイスによって透過される光の量を動的に調整するデバイスの何らかの他のアレイ、またはそれらの組合せである。これらの画素は、１つまたは複数のレンズの背後に配置される。いくつかの実施形態において、空間光変調器は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）内の液晶ベースの画素アレイである。発光デバイスの例には、有機発光ダイオード、アクティブマトリックス式有機発光ダイオード、発光ダイオード、フレキシブルディスプレイに配置することができる何らかのタイプのデバイス、またはそれらの何らかの組合せが含まれる。発光デバイスは、画像生成に使用される可視光（たとえば、赤、緑、青など）を生成することが可能なデバイスを含む。空間光変調器は、個々の発光デバイス、発光デバイスのグループ、またはそれらの何らかの組合せを選択的に減衰させるように構成される。あるいは、発光デバイスが、個々の発光デバイスおよび／または発光デバイスのグループを選択的に減衰するように構成される場合、表示要素は、別個の放射強度アレイなしの、そのような発光デバイスのアレイを含む。

１つまたは複数の光学アセンブリ２６０内の１つまたは複数の光学構成要素は、光を、発光デバイスのアレイから（任意選択で放射強度アレイを介して）各アイボックス内の位置へ方向付ける。アイボックスは、ディスプレイデバイス２０５から画像を見ているディスプレイデバイス２０５のユーザ（たとえば、ディスプレイデバイス２０５を装着しているユーザ）の眼が視認できる領域である。いくつかの実施形態において、アイボックスは、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形として表される。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学構成要素は、反射防止コーティングなどの１つまたは複数のコーティングを含む。

いくつかの実施形態において、表示要素は、見ているユーザの網膜、角膜の表面、眼の水晶体、またはそれらの何らかの組合せから再帰反射される赤外線（ＩＲ）光を検出するＩＲ検出器アレイを含む。ＩＲ検出器アレイは、１つのＩＲセンサまたは複数のＩＲセンサを含み、これらはそれぞれ、見ているユーザの眼の瞳孔の異なる位置に対応する。代替の実施形態において、他の眼追跡システムも使用され得る。

眼追跡モジュール２１７は、ユーザの眼の各瞳孔の位置を決定する。いくつかの実施形態において、眼追跡モジュール２１７は、電子ディスプレイ２１５に、（たとえば、表示要素内のＩＲ発光デバイスを介して）ＩＲ光によってアイボックスを照明するように指示する。

放射されたＩＲ光の一部分は、見ているユーザの瞳孔を通過し、網膜からＩＲ検出器アレイに向けて再帰反射され、ＩＲ検出器アレイを使用して瞳孔の位置が決定される。代替として、瞳孔の位置を決定するために、眼の表面での反射も使用される。ＩＲ検出器アレイは再帰反射を走査し、再帰反射が検出されたときにどのＩＲ放射デバイスがアクティブであるかを識別する。眼追跡モジュール２１７は、追跡ルックアップテーブルおよび識別されたＩＲ放射デバイスを使用して、各眼の瞳孔位置を決定することができる。追跡ルックアップテーブルは、ＩＲ検出器アレイ上で受信した信号を（瞳孔の位置に対応する）各アイボックス内の位置にマッピングする。いくつかの実施形態において、追跡ルックアップテーブルは、較正手順によって生成される（たとえば、ユーザは、画像内の様々な既知の基準点を見ており、眼追跡モジュール２１７は、ユーザが基準点を見ている間のユーザの瞳孔の位置を、ＩＲ追跡アレイ上で受信された対応する信号にマッピングする）。上記のように、いくつかの実施形態において、システム２００は、本明細書に記載の埋め込み型ＩＲシステム以外の眼追跡システムを使用し得る。

調整モジュール２１８は、瞳孔の決定された位置に基づいて画像フレームを生成する。いくつかの実施形態において、この調整モジュール２１８は、離散画像をディスプレイに送信し、ディスプレイはサブ画像を互いに並べて表示し、したがって、コヒーレントなステッチ画像が網膜の裏側に表示される。調整モジュール２１８は、瞳孔の検出された位置に基づいて、電子ディスプレイ２１５の出力（すなわち、生成された画像フレーム）を調整する。調整モジュール２１８は、電子ディスプレイ２１５の一部に、瞳孔の決定された位置に画像光を通過させるように指示する。いくつかの実施形態において、調整モジュール２１８はまた、電子ディスプレイに、瞳孔の決定された位置以外の位置に画像光を通過させないように指示する。調整モジュール２１８は、たとえば、画像光が決定された瞳孔位置から外れている発光デバイスを遮断および／もしくは停止すること、決定された瞳孔位置内にある画像光を他の発光デバイスが放射できるようにすること、１つまたは複数の表示要素を並進および／もしくは回転させること、レンズ（たとえば、マイクロレンズ）アレイ内の１つまたは複数のアクティブレンズの曲率および／もしくは屈折力を動的に調整すること、またはそれらの何らかの組合せを行うことができる。

任意選択のロケータ２２０は、互いに相対的でディスプレイデバイス２０５上の特定の基準点と相対的なディスプレイデバイス２０５上の特定の位置に配置されるオブジェクトである。ロケータ２２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、コーナーキューブリフレクタ、反射マーカ、ディスプレイデバイス２０５が動作する環境と対比する一種の光源、またはそれらの何らかの組合せであり得る。ロケータ２２０がアクティブである実施形態（すなわち、ＬＥＤまたは他のタイプの発光デバイス）では、ロケータ２２０は、可視帯域（たとえば、約４００ｎｍから７５０ｎｍ）、赤外線帯域（たとえば、約７５０ｎｍから１ｍｍ）、紫外線帯域（約１００ｎｍ～４００ｎｍ）、電磁スペクトルの何らかの他の部分、またはそれらの何らかの組合せの中で光を放射し得る。

いくつかの実施形態において、ロケータ２２０は、ロケータ２２０によって放射または反射される光の波長に対して透過性であるか、またはロケータ２２０によって放射もしくは反射される光を実質的に減衰させない程度に薄い、ディスプレイデバイス２０５の外面の下方に配置される。さらに、いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス２０５の外面または他の部分は、光の波長の可視帯域において不透過性である。したがって、ロケータ２２０は、ＩＲ帯域では透過性であるが可視帯域では不透過性である外面の下のＩＲ帯域内で光を放射し得る。

ＩＭＵ２３０は、１つまたは複数の位置センサ２２５から受信した測定信号に基づいて較正データを生成する電子デバイスである。位置センサ２２５は、ディスプレイデバイス２０５の動きに応答して１つまたは複数の測定信号を生成する。位置センサ２２５の例には、１つまたは複数の加速度計、１つまたは複数のジャイロスコープ、１つまたは複数の磁力計、動きを検出する別の適切なタイプのセンサ、ＩＭＵ２３０の誤り訂正に使用されるタイプのセンサ、またはそれらの何らかの組合せが含まれる。位置センサ２２５は、ＩＭＵ２３０の外部、ＩＭＵ２３０の内部、またはそれらの何らかの組合せに配置され得る。

ＩＭＵ２３０は、１つまたは複数の位置センサ２２５からの１つまたは複数の測定信号に基づいて、ディスプレイデバイス２０５の初期位置に対するディスプレイデバイス２０５の推定位置を示す第１の較正データを生成する。たとえば、位置センサ２２５は、並進運動（前／後、上／下、左／右）を測定するための複数の加速度計と、回転運動（たとえば、ピッチ、ヨー、ロール）を測定するための複数のジャイロスコープとを含む。いくつかの実施形態において、ＩＭＵ２３０は、測定信号を迅速にサンプリングし、サンプリングされたデータからディスプレイデバイス２０５の推定位置を算出する。たとえば、ＩＭＵ２３０は、加速度計から受信した測定信号を経時的に積分して速度ベクトルを推定し、速度ベクトルを経時的に積分してディスプレイデバイス２０５上の基準点の推定位置を決定する。代替として、ＩＭＵ２３０は、サンプリングされた測定信号をコンソール２１０に提供し、コンソール２１０が、第１の較正データを決定する。基準点は、ディスプレイデバイス２０５の位置を説明するために使用され得る点である。基準点は通常、空間内の点として定義され得る。しかしながら、実際には、基準点は、ディスプレイデバイス２０５内の点（たとえば、ＩＭＵ２３０の中心）として定義される。

いくつかの実施形態において、ＩＭＵ２３０は、コンソール２１０から１つまたは複数の較正パラメータを受信する。さらに後述するように、１つまたは複数の較正パラメータは、ディスプレイデバイス２０５の追跡を維持するために使用される。ＩＭＵ２３０は、受信した較正パラメータに基づいて、１つまたは複数のＩＭＵパラメータ（たとえば、サンプルレート）を調整し得る。いくつかの実施形態において、ある一定の較正パラメータにより、ＩＭＵ２３０が、基準点の初期位置を、基準点の次の較正位置に対応するように更新できるようになる。基準点の初期位置を基準点の次の較正位置として更新することは、決定された推定位置に関連する累積誤差を低減するのに役立つ。累積誤差は、ドリフト誤差とも呼ばれ、基準点の推定位置が基準点の実際の位置から経時的に「ドリフト」する原因となる。

画像化デバイス２３５は、コンソール２１０から受信した較正パラメータに従って較正データを生成する。較正データは、画像化デバイス２３５によって検出可能なロケータ２２０の観察された位置を示す１つまたは複数の画像を含む。いくつかの実施形態において、画像化デバイス２３５は、１つまたは複数のスチルカメラ、１つまたは複数のビデオカメラ、１つまたは複数のロケータ２２０を含む画像を捕捉することが可能な任意の他のデバイス、またはそれらの何らかの組合せを含む。さらに、画像化デバイス２３５は、（たとえば、信号対雑音比を増加させるために使用される）１つまたは複数のフィルタを含み得る。画像化デバイス２３５は、画像化デバイス２３５の視野内でロケータ２２０から放射または反射された光を任意選択で検出するように構成される。ロケータ２２０が受動要素（たとえば、再帰反射板）を含む実施形態では、画像化デバイス２３５は、ロケータ２２０の一部または全部を照明する光源を含み得、ロケータ２２０は、画像化デバイス２３５内の光源に向けて光を再帰反射する。画像化デバイス２３５からコンソール２１０に第２の較正データが通信され、画像化デバイス２３５は、１つまたは複数の画像化パラメータ（たとえば、焦点距離、焦点、フレームレート、ＩＳＯ、センサ温度、シャッタ速度、絞りなど）を調整するための１つまたは複数の較正パラメータを、コンソール２１０から受信する。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス２０５は、単一の光学アセンブリ２６０または複数の光学アセンブリ２６０（たとえば、ユーザの各眼のための光学アセンブリ２６０）を含むことができる、１つまたは複数の光学アセンブリ２６０を含む。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学アセンブリ２６０は、コンピュータで生成された画像の画像光を電子ディスプレイ２１５から受光し、画像光をユーザの１つまたは複数の眼へ方向付ける。コンピュータ生成画像には、静止画像、アニメーション画像、および／またはそれらの組合せが含まれる。コンピュータ生成画像には、２次元および／または３次元のオブジェクトのように表示されるオブジェクトが含まれる。

いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ２１５は、コンピュータ生成画像を１つまたは複数の反射要素（図示せず）に投影し、１つまたは複数の光学アセンブリ２６０は、１つまたは複数の反射要素から画像光を受光し、画像光をユーザの眼へ方向付ける。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の反射要素は、部分的に透過性であり（たとえば、１つまたは複数の反射要素の透過率は、少なくとも１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、または５０％である）、これにより周囲光の透過が可能になる。そのような実施形態では、電子ディスプレイ２１５によって投影されたコンピュータ生成画像が、透過した周囲光（たとえば、透過した周囲画像）と重ね合わされて、拡張現実画像を提供する。

入力インターフェース２４０は、ユーザがコンソール２１０にアクション要求を送信することを可能にするデバイスである。アクション要求は、特定のアクションを実行するための要求である。たとえば、アクション要求は、アプリケーションを開始もしくは終了すること、またはアプリケーション内で特定のアクションを実行することであり得る。入力インターフェース２４０は、１つまたは複数の入力デバイスを含み得る。入力デバイスの例には、キーボード、マウス、ゲームコントローラ、脳信号からのデータ、人体の他の部分からのデータ、またはアクション要求を受信し、受信したアクション要求をコンソール２１０に通信するための任意の他の適切なデバイスが含まれる。入力インターフェース２４０によって受信されたアクション要求は、コンソール２１０に通信され、コンソール２１０は、アクション要求に対応するアクションを実行する。いくつかの実施形態において、入力インターフェース２４０は、コンソール２１０から受信した指示に従って、触覚フィードバックをユーザに提供し得る。たとえば、触覚フィードバックは、アクション要求が受信されるときに提供されるか、またはコンソール２１０がアクションを実行するときに、コンソール２１０が、入力インターフェース２４０に命令を通信して、入力インターフェース２４０に触覚フィードバックを生成させる。

コンソール２１０は、画像化デバイス２３５、ディスプレイデバイス２０５、および入力インターフェース２４０のうちの１つまたは複数から受信した情報に従って、ユーザに提示するための媒体をディスプレイデバイス２０５に提供する。図２に示す例では、コンソール２１０は、アプリケーションストア２４５、追跡モジュール２５０、およびアプリケーションエンジン２５５を含む。コンソール２１０のいくつかの実施形態は、図２に関連して説明したモジュールとは異なるモジュールを有する。同様に、本明細書でさらに説明する機能は、ここで説明する方法とは異なる方法で、コンソール２１０の構成要素間で分散され得る。

アプリケーションストア２４５がコンソール２１０に含まれる場合、アプリケーションストア２４５は、コンソール２１０が実行するための１つまたは複数のアプリケーションを記憶する。アプリケーションは命令のグループであり、命令のグループは、プロセッサによって実行されたときに、ユーザに提示するコンテンツを生成するために使用される。アプリケーションに基づいてプロセッサによって生成されるコンテンツは、ディスプレイデバイス２０５または入力インターフェース２４０の動きを介してユーザから受信された入力に応答し得る。アプリケーションの例には、ゲームアプリケーション、会議アプリケーション、ビデオ再生アプリケーション、または他の適切なアプリケーションが含まれる。

追跡モジュール２５０がコンソール２１０に含まれる場合、追跡モジュール２５０は、１つまたは複数の較正パラメータを使用してシステム２００を較正し、ディスプレイデバイス２０５の位置の決定における誤差を低減するように１つまたは複数の較正パラメータを調整し得る。たとえば、追跡モジュール２５０は、画像化デバイス２３５の焦点を調整して、ディスプレイデバイス２０５上で観察されたロケータのより正確な位置を取得する。さらに、追跡モジュール２５０によって実行される較正は、ＩＭＵ２３０から受信した情報にも対処する。さらに、ディスプレイデバイス２０５の追跡が失われた場合（たとえば、画像化デバイス２３５が少なくともロケータ２２０の閾値数の視線を失った場合）、追跡モジュール２５０は、システム２００の一部または全部を再較正する。

いくつかの実施形態において、追跡モジュール２５０は、画像化デバイス２３５からの第２の較正データを使用して、ディスプレイデバイス２０５の動きを追跡する。たとえば、追跡モジュール２５０は、第２の較正データおよびディスプレイデバイス２０５のモデルから観察されたロケータを使用して、ディスプレイデバイス２０５の基準点の位置を決定する。いくつかの実施形態において、追跡モジュール２５０はまた、第１の較正データからの位置情報を使用して、ディスプレイデバイス２０５の基準点の位置を決定する。さらに、いくつかの実施形態において、追跡モジュール２５０は、第１の較正データ、第２の較正データ、またはそれらの何らかの組合せの一部を使用して、ディスプレイデバイス２０５の将来の位置を予測し得る。追跡モジュール２５０は、ディスプレイデバイス２０５の推定または予測された将来の位置をアプリケーションエンジン２５５に提供する。

アプリケーションエンジン２５５は、システム２００内でアプリケーションを実行し、ディスプレイデバイス２０５の位置情報、加速度情報、速度情報、予測される将来の位置、またはそれらの何らかの組合せを、追跡モジュール２５０から受信する。アプリケーションエンジン２５５は、受信した情報に基づいて、ユーザへの提示のためにディスプレイデバイス２０５に提供するコンテンツを決定する。たとえば、受信した情報が、ユーザが左を向いたことを示す場合、アプリケーションエンジン２５５は、拡張環境におけるユーザの動きをミラーリングする、ディスプレイデバイス２０５のコンテンツを生成する。さらに、アプリケーションエンジン２５５は、入力インターフェース２４０から受信したアクション要求に応答して、コンソール２１０上で実行されているアプリケーション内でアクションを実行し、アクションが実行されたことをユーザにフィードバックする。提供されるフィードバックは、ディスプレイデバイス２０５を介した視覚的または聴覚的フィードバック、または入力インターフェース２４０を介した触覚フィードバックであり得る。

図３は、いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイス１００（図１を参照）の一部または全部に対応する、ディスプレイデバイス３００の等角図である。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス３００は、発光デバイスアレイ３１０（たとえば、発光デバイスアレイまたは反射要素）と、１つまたは複数の光学構成要素３３０（たとえば、レンズ）を有する光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ２６０）とを含む。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス３００は、ＩＲ検出器アレイも含む。

いくつかの実施形態において、発光デバイスアレイ３１０は、画像光および任意選択のＩＲ光を光学構成要素３３０に向けて放射する。発光デバイスアレイ３１０は、たとえば、ＬＥＤのアレイ、マイクロＬＥＤのアレイ、ＯＬＥＤのアレイ、またはそれらの何らかの組合せであり得る。発光デバイスアレイ３１０は、可視光で光を放射する発光デバイス３１０を含む（任意選択で、ＩＲで光を放射するデバイスを含む）。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス３００は、発光デバイスアレイ３１０から放射される光を選択的に減衰させるように構成された放射強度アレイを含む。いくつかの実施形態において、放射強度アレイは、複数の液晶セルまたは液晶画素、発光デバイスのグループ、またはそれらの何らかの組合せから構成される。液晶セルはそれぞれ、またはいくつかの実施形態において液晶セルのグループは、特定のレベルの減衰を有するようにアドレス指定可能である。たとえば、所与の時間において、液晶セルのうちのいくつかは、減衰なしに設定され得、他の液晶セルは、最大減衰に設定され得る。このようにして、放射強度アレイは、発光デバイスアレイ３１０から放射された画像光のどの部分が１つまたは複数の光学構成要素３３０に渡されるかを制御することが可能である。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス３００は、放射強度アレイを使用して、ユーザの眼３４０の瞳孔３５０の位置への画像光の提供を容易にし、アイボックス内の他の領域に提供される画像光の量を最小限に抑える。

任意選択のＩＲ検出器アレイは、眼３４０の網膜、眼３４０の角膜、眼３４０の水晶体、またはそれらの何らかの組合せから再帰反射されたＩＲ光を検出する。ＩＲ検出器アレイは、単一のＩＲセンサまたは複数のＩＲ高感度検出器（たとえば、フォトダイオード）のいずれかを含む。いくつかの実施形態において、ＩＲ検出器アレイは、発光デバイスアレイ３１０から分離されている。いくつかの実施形態において、ＩＲ検出器アレイは、発光デバイスアレイ３１０に統合されている。

いくつかの実施形態において、発光デバイスアレイ３１０および放射強度アレイは、表示要素を構成する。代替として、表示要素は、（たとえば、発光デバイスアレイ３１０が個別に調整可能な画素を含む場合）放射強度アレイなしで、発光デバイスアレイ３１０を含む。いくつかの実施形態において、表示要素は、ＩＲアレイをさらに含む。いくつかの実施形態において、表示要素は、瞳孔３５０の決定された位置に対応して、表示要素によって出力された光が１つまたは複数の光学構成要素３３０によって瞳孔３５０の決定された位置に向けて屈折され、別の推定位置に向けて屈折されないように、放射された画像光を調整する。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス３００は、発光デバイスアレイ３１０に加えて、または発光デバイスアレイ３１０に代わりに、複数のカラーフィルタと結合された１つまたは複数の広帯域光源（たとえば、１つまたは複数の白色ＬＥＤ）を含む。

１つまたは複数の光学構成要素３３０は、発光デバイスアレイ３１０から画像光（または修正された画像光、たとえば、減衰光）を受光し、画像光を、ユーザの眼３４０の瞳孔３５０の検出されたまたは推定された位置へ方向付ける。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学構成要素は、１つまたは複数の光学アセンブリ２６０を含む。

図４Ａ～図４Ｂは、いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイス４００を示す概略図である。図４Ａに示すように、ディスプレイデバイス４００は、ディスプレイ４１０と、光学アセンブリ４１２とを含む。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス４００は、切替可能ウィンドウ４１４およびフレーム４１６のうちの１つまたは複数も含み得る。いくつかの実施形態において、フレーム４１６、ディスプレイ４１０、および切替可能ウィンドウ４１４は、ハウジングを形成し、ディスプレイデバイス４００のための内部空間を画定する。いくつかの実施形態において、図示のように、ディスプレイデバイス４００は、シャッタアセンブリ４１８も含み得る。このような場合、シャッタアセンブリ４１８、フレーム４１６、および切替可能ウィンドウ４１４は、ハウジングを形成し、ディスプレイデバイス４００のための内部空間を画定する。光学アセンブリ４１２は、（デバイスが使用されているとき）ディスプレイ４１０とユーザの眼３４０との間のハウジング内（たとえば、内部空間内）に配置され、同じくハウジング内に配置されるディスプレイ４１０は、光学アセンブリ４２とシャッタアセンブリ４１８との間に配置される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス４００は、ヘッドマウントディスプレイデバイスであり、フレーム４１６および光学アセンブリ４１２の形状および寸法は、ユーザの眉骨との干渉を回避するように設計される。

いくつかの実施形態において、切替可能ウィンドウ４１４およびシャッタアセンブリ４１８は、ディスプレイデバイス４００の外部の環境からの光など、ハウジングの外部から発生する周囲光４９０－１、４９０－２、および４９０－３の透過を遮断または可能にするように構成可能である。図示のように、周囲光の一部（たとえば、周囲光４９０－１）は、アイボックス４８０に到達する前に、シャッタアセンブリ４１８（存在する場合）、ディスプレイ４１０、および光学アセンブリ４１２を透過する。また、周囲光の一部（たとえば、周囲光４９０－２）は、アイボックス４８０に到達する前に、切替可能ウィンドウ４１４および光学アセンブリ４１２を透過し、周囲光の一部（たとえば、周囲光４９０－３）は、切替可能ウィンドウ４１４を通してディスプレイデバイス４００の内部空間に入り、光学アセンブリ４１２を透過することなくアイボックス４８０に向けて伝搬する。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ４１０は、周囲光４９０－１を透過し、画像光４９２を出力するように構成された透過性のディスプレイである。光学アセンブリ４１２は、ディスプレイ４１０から出力された画像光４９２を受光し、画像光４９２を、ユーザの眼３４０の瞳孔３５０を表すアイボックス４８０に向けて、第１の光パワーで透過させるように構成される。光学アセンブリ４１２はまた、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２のいずれかを、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーでアイボックス４８０に向けて透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。いくつかの実施形態において、光学アセンブリ４１２は、大幅な光学収差を加えることなく、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２のいずれかを透過させるように構成される。図４Ｃに示すように、ディスプレイ４１０は、画像光４９２を放射するように構成された透過性の発光ディスプレイ４１０－Ａであり得る。代替として、図４Ｄに示すように、ディスプレイ４１０は、プロジェクタなどの１つまたは複数の光源４３０から投射された画像光４３２を受光し、画像光４３２を受光したことに応答して、拡散画像光４９２を出力（たとえば、反射、拡散）するように構成された、透過性の非発光ディスプレイ４１０－Ｂであり得る。

いくつかの実施形態において、図４Ｂに示すように、切替可能ウィンドウ４１４は、切替可能ウィンドウ４１４の第１の縁部がディスプレイ４１０に隣接し、切替可能ウィンドウ４１４の第１の縁部と反対側の第２の縁部が光学アセンブリ４１２に隣接するように、ディスプレイ４１０と光学アセンブリ４１２との間に配置され得る。

図５Ａ～図５Ｅは、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ４１２に対応する光学アセンブリ５００を示す概略図である。図５Ａに示すように、光学アセンブリ５００は、互いに実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）両側の表面５１０－１および表面５１０－２を有する基板５１０を含む。いくつかの実施形態において、基板５１０は、実質的に均一な厚さを有する。光学アセンブリ５００は、第２の表面５１０－２に光学的に結合された反射板５１２も含む。光学アセンブリ５００は、表面５１０－１と５１０－２の間に配置されて複数のフレネル構造を含む、ビームスプリッタ５１４をさらに含む。ビームスプリッタ５１４は、入射光を受光したことに応答して、入射光の少なくとも一部分を透過させ、入射光の別の部分を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ５１４は、入射光の同等の部分を透過および反射するように構成される（たとえば、反射５０％および透過５０％）。ビームスプリッタ５１４は、任意の反射対透過比（たとえば、反射３０％および透過７０％、反射１０％および透過９０％など）を有するように構成され得る。いくつかの実施形態において、図示のように、複数のフレネル構造は、平面上に配置され得る。代替として、複数のフレネル構造は、曲面（たとえば、凸面、凹面、球面、および非球面）上に配置され得る。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、光学アセンブリ５００は、画像光４９２を第１の光パワーで透過させ、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を第２の光パワーで透過させるように構成される。図５Ａに示すように、ディスプレイ４１０および（たとえば、光学アセンブリ４１２の中央部分４１２－Ｃに対応する）光学アセンブリ５００の中央部分を透過する周囲光４９０－１、ならびに切替可能ウィンドウ４１４および（たとえば、光学アセンブリ４１２の周辺部分４１２－Ｐに対応する）光学アセンブリ５００の周辺部分を透過する周囲光４９０－２は、折り畳みを一切含まない光路を有する。図示のように、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２は、ビームスプリッタ５１４および反射板５１２で反射することなく、ビームスプリッタ５１４および反射板５１２を透過する。図５Ｂは、光学アセンブリ５００の中央部分から出力されて光学アセンブリ５００の中央部分を透過する画像光４９２－Ｃの光路、およびディスプレイ４１０の周辺部分から出力されて光学アセンブリ５００の周辺部分を透過する画像光４９２－Ｐの光路を示す。図示のように、画像光４９２－Ｃおよび画像光４９２－Ｐ（総称して、また個別に、画像光４９２と呼ぶ）は、表面５１０－１で受光され、表面５１０－２から出力される前に、反射板５１２での反射およびビームスプリッタ５１４での反射を含む折り畳まれた光路を通過する（たとえば、画像光４９２の光路は、１つまたは複数の折り畳みを含む）。

図５Ｃを参照すると、挿入図Ａは、ビームスプリッタ５１４の複数のフレネル構造のうちのあるフレネル構造の詳細を示している。各フレネル構造は、傾斜ファセット５２０およびドラフトファセット５２２を含む。ドラフトファセット５２２は、ドラフト角度φを特徴とする（たとえば、ドラフトファセット５２２は、基準軸５２４からドラフト角度φだけ傾いている）。いくつかの実施形態において、ドラフトファセット５２２は平坦面である。いくつかの実施形態において、ドラフトファセット５２２は曲面であり、ドラフト角度はドラフトファセットの平均ドラフト角度である。いくつかの実施形態において、傾斜ファセット５２０は、傾斜角θを特徴とする（たとえば、傾斜ファセット５２０は、基準軸５２６から傾斜角θだけ傾いている）。いくつかの実施形態において、傾斜ファセット５２０は平坦面である。いくつかの実施形態において、傾斜ファセット５２０は曲面であり、傾斜角は傾斜ファセットの平均傾斜角である。各フレネル構造は、フレネル構造の幅に対応するピッチ５２８も有する。

いくつかの実施形態において、複数のフレネル構造は可変ピッチを有する（たとえば、複数のフレネル構造のうちのあるフレネル構造は、複数のフレネル構造のうちの別のフレネル構造のピッチとは異なるピッチを有する）。そのような場合、それぞれのフレネル構造のピッチは、それぞれのフレネル構造の、ビームスプリッタ５１４の光軸５２９（たとえば、中心軸または対称軸）からの距離に基づく。たとえば、複数のフレネル構造が可変ピッチを有する場合、光軸５２９の近くにあるフレネル構造は、光軸５２９から離れているフレネル構造よりも大きいピッチを有する。フレネル構造のピッチをビームスプリッタ５１４の縁部に向けて減少させると、一定のピッチを伴うフレネル構造を有する場合と比較して、リングパターンの視認性が低下し、それにより、投影された画像の均一性および品質が改善される。したがって、いくつかの実施形態において、可変ピッチを伴うフレネル構造を有することが望ましい場合がある。

いくつかの実施形態において、複数のフレネル構造は動的ドラフトを有する（たとえば、複数のフレネル構造のうちのあるフレネル構造は、複数のフレネル構造のうちの別のフレネル構造のドラフト角度とは異なるドラフト角度を有する）。そのような場合、それぞれのフレネル構造のドラフト角度は、それぞれのフレネル構造の、ビームスプリッタ５１４の光軸５２９からの距離に基づく。たとえば、複数のフレネル構造が動的ドラフトを有する場合、光軸５２９の近くにあるフレネル構造は、光軸５２９から離れているフレネル構造よりも小さいドラフト角度を有する。フレネル構造のドラフト角度をビームスプリッタ５１４の縁部に向けて増加させると、均一なドラフト角度を有するフレネル構造と比較して、リングパターンの視認性が低下し、それにより、投影された画像の均一性および品質が改善される。したがって、いくつかの実施形態において、可変ピッチを伴うフレネル構造を有することが望ましい場合がある。図５Ｄを参照すると、反射板５１２は、反射偏光子５１２Ｂ（たとえば、偏光感受性反射板）と、光学リターダ５１２Ａ（たとえば、４分の１波長板）とを含む。反射偏光子５１２Ｂは、第１の直線偏光を有する光を反射し、第１の直線偏光とは異なる（たとえば、直交する）第２の直線偏光を有する光を透過させるように構成される。光学リターダ５１２Ａは、入射偏光を有する光を受光し、光の偏光を異なる偏光に変換しながら光を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、図示のように、光学リターダ５１２Ａおよび反射偏光子５１２Ｂは、互いに分離されている。代替として、光学リターダ５１２Ａおよび反射偏光子５１２Ｂは、表面５１０－２上に積み重ねられるかまたは積層される２層の光学コーティングであり得る。

画像光４９２の光路、ならびに周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を、図５Ｄに示す。ディスプレイ４１０は、第１の偏光（たとえば、第１の円偏光）を有する画像光４９２を出力し、第２の偏光（たとえば、第２の円偏光）を有する周囲光４９０－１を透過させるように構成される。図示のように、切替可能ウィンドウ４１４を透過する周囲光４９０－２も、第２の偏光を有する。いくつかの実施形態において、第１の偏光は左回りの円偏光（ＬＣＰ）であり、第２の偏光は右回りの円偏光（ＲＣＰ）であり、またはその逆である。

図示のように、光学アセンブリ５００は、表面５１０－１で画像光４９２を受光し、画像光４９２が表面５１０－２から第１の方向に出力される前に、反射偏光子５１２Ｂおよびビームスプリッタ５１４での反射を含む光路において画像光４９２を集束および出力するように構成される。光学アセンブリ５００はまた、第２の方向に伝搬する周囲光４９０－１を表面５１０－１で受光し、その方向（たとえば、１度未満である第２の方向との角度を形成する、光学アセンブリ５００から出力される周囲光４９０－１の方向）を実質的に変えることなく、表面５１０－２から周囲光４９０－１を出力するように構成される。いくつかの実施形態において、画像光４９２および周囲光４９０－１に関して図示されているように、第１の方向および第２の方向は、ほぼ同じであり、同じ場所または互いに近い場所から来るものとしてユーザによって知覚され得る。光学アセンブリ５００を通る周囲光４９０－２の光路は、周囲光４９０－１の光路に類似しており、したがって、簡潔にするために繰り返さない。

図５Ｄの挿入図Ｂは、光学アセンブリ５００内の画像光４９２の光路、および周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路、ならびに光のそれぞれの光路に沿った光のそれぞれの偏光を示している。

画像光４９２の光路を参照すると、表面５１０－１は、第１の偏光（たとえば、ＬＣＰ）を有する画像光４９２を受光し、画像光４９２をビームスプリッタ５１４に向けて透過させるように構成される。ビームスプリッタ５１４は、画像光４９２の少なくとも第１の部分を反射板５１２に向けて透過させるように構成される。反射板５１２の光学リターダ５１２Ａは、画像光４９２の第１の部分を第３の偏光（たとえば、第１の直線偏光）に変換しながら、画像光４９２の第１の部分を反射偏光子５１２Ｂに向けて透過させるように構成される。反射偏光子５１２Ｂは、第３の偏光を有する画像光４９２の第１の部分を光学リターダ５１２Ａに向けて反射するように構成される。光学リターダ５１２Ａは、画像光４９２の第１の部分を第３の偏光から第１の偏光に変換しながら、画像光４９２の第１の部分をビームスプリッタ５１４に向けて透過させるように構成される。ビームスプリッタ５１４は、第１の偏光を有する画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の反射された第２の部分が第２の偏光を有するように、画像光４９２の第２の部分を反射板５１２に向けて反射するように構成される。光学リターダ５１２Ａは、画像光４９２の第２の部分を第４の偏光（たとえば、第２の直線偏光）に変換しながら、第２の偏光を有する画像光４９２の第２の部分を反射偏光子５１２Ｂに向けて透過させるように構成される。反射偏光子５１２Ｂは、第４の偏光を有する画像光４９２の第２の部分が第１の光パワーで表面５１０－２から出力されるように、画像光４９２の第２の部分を透過させるように構成される。ビームスプリッタ５１４での反射により、複数のフレネル構造は、第１の光パワーに寄与する。

周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を参照すると、表面５１０－１は、第２の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する周囲光４９０を受光し、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２をビームスプリッタ５１４に向けて透過させるように構成される。ビームスプリッタ５１４は、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の少なくとも第１の部分を反射板５１２に向けて透過させるように構成される。光学リターダ５１２Ａは、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分を第４の偏光に変換しながら、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分を反射偏光子５１２Ｂに向けて透過させるように構成される。反射偏光子５１２Ｂは、第４の偏光を有する周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分が表面５１０－２から第２の光パワーで出力されるように、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、反射偏光子５１２Ｂは、（ｉ）第１の直線偏光および所定の波長範囲の波長を有する光を反射し、（ｉｉ）第２の直線偏光および所定の波長範囲の波長を有する光、ならびに偏光に関係なく所定の波長範囲外の波長を有する光を透過させるように構成された、狭帯域反射偏光子であり得る。さらに、反射偏光子５１２Ｂが狭帯域反射偏光子である場合、光学アセンブリ５００は、所定の波長範囲に対応する（たとえば、所定の波長範囲と同じであるか、または少なくとも部分的に重なる）狭帯域出力を有する画像光４９２を方向付けるように構成される。たとえば、画像光は、レーザなどの狭帯域光源からの光を含み得る。したがって、狭帯域反射偏光子５１２Ｂを含む光学アセンブリ５００は、狭帯域反射偏光子ではない（たとえば、広帯域反射偏光子である）反射偏光子５１２Ｂを含む光学アセンブリと比較して、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２のより大きい部分（たとえば、スペクトル範囲のより大きな割合、または強度のより大きい部分）を透過させるように構成される。たとえば、狭帯域反射偏光子を含む光学アセンブリ５００は、周囲光の９０％、９５％、９９％またはそれ以上を透過させ得る。

いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ５１４は、所定の波長範囲（たとえば、幅が１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、または３０ｎｍ未満、２０ｎｍ未満、１０ｎｍ未満の波長範囲）の波長を有する光のビームを分割し（たとえば、反射５０％および透過５０％）、所定の波長範囲外の波長を有する光を透過させるように構成された狭帯域ビームスプリッタなどの、波長選択性ビームスプリッタである。たとえば、ビームスプリッタ５１４が狭帯域ビームスプリッタである場合、ビームスプリッタ５１４は、画像光が狭い所定の波長範囲の波長を有するとき、ディスプレイから出力された画像光の５０％を反射し、５０％を透過させるように構成される。狭帯域ビームスプリッタ５１４はまた、所定の波長範囲外の波長を有する光（たとえば、所定の波長範囲外の可視光）に対して１００％に近い透過率（たとえば、９０％を超えるまたは８０％を超える透過率）を提供するように構成される。さらに、ビームスプリッタ５１４が狭帯域ビームスプリッタである場合、光学アセンブリ５００は、所定の波長範囲と少なくとも部分的に重なる（または、所定の波長範囲と同じ、もしくは所定の波長範囲内の）狭帯域出力を有する画像光４９２を方向付けるように構成される。たとえば、画像光は、レーザなどの狭帯域光源からの光を含み得る。したがって、狭帯域ビームスプリッタを含む光学アセンブリ５００は、狭帯域ビームスプリッタではない（たとえば、広帯域ビームスプリッタである）ビームスプリッタを含む光学アセンブリと比較して、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２のより大きい部分（たとえば、スペクトル範囲のより大きい割合、または強度のより大きい部分）を透過させるように構成される。たとえば、狭帯域ビームスプリッタを含む光学アセンブリ５００は、周囲光の９０％、９５％、９９％またはそれ以上を透過させ得る。

いくつかの実施形態において、図５Ａ～図５Ｃに示すように、表面５１０－１および表面５１０－２は平面である。そのような場合、ビームスプリッタ５１４の複数のフレネル構造は、実質的に平面の輪郭（たとえば、平坦な輪郭、たとえば１００メートルよりも大きい曲率半径）を有する。いくつかの実施形態において、表面５１０－１および表面５１０－２は曲面であり得る。たとえば、図５Ｅに示すように、光学アセンブリ５００と同じである光学アセンブリ５００’は、表面５１０－１’および５１０－２’が曲面であることを示している。表面５１０－１’および５１０－２’は同じ曲率半径を有し、したがって、互いに実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）。そのような場合、ビームスプリッタ５１４’の複数のフレネル構造は、表面５１０－１’と同じ曲率を有する湾曲輪郭を形成する。ビームスプリッタ５１４’の複数のフレネル構造が、湾曲輪郭を形成する場合、湾曲輪郭の曲率半径も、第１の光パワーに寄与し得る。いくつかの実施形態において、曲率半径は７５ミリメートルよりも大きい。

図５Ｆ～図５Ｈは、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ４１２に対応する光学アセンブリ５０１を示す概略図である。光学アセンブリ５００と同様に、光学アセンブリ５０１は、互いに反対側の実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）両側の表面５１０－１および表面５１０－２を有する基板５１０を含む。光学アセンブリ５０１は、反射板５１２’およびビームスプリッタ５１４も含む。画像光４９２の光路ならびに周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を、図５Ｆおよび図５Ｇに示す。

図示のように、反射板５１２’は、光学アセンブリ５００の光学リターダ５１２Ａおよび反射偏光子５１２Ｂとそれぞれ同様に、光学リターダ５１２Ａ’および反射偏光子５１２Ｂ’を含む。反射偏光子５１２Ｂとは異なり、反射偏光子５１２Ｂ’は、ビームスプリッタ５１４と表面５１０－２との間に配置され、湾曲した反射面を有する。いくつかの実施形態において、反射偏光子５１２Ｂ’は、表面５１０－１および表面５１０－２のそれぞれから離間している。いくつかの実施形態において、反射偏光子５１２Ｂ’は、表面５１０－２上に配置される。いくつかの実施形態において、図示のように、光学リターダ５１２Ｂ’は平面を有する。代替として、光学リターダ５１２Ａ’は、反射偏光子５１２Ｂ’の湾曲した反射面の表面輪郭に沿った曲面を有し得る。光学アセンブリ５００に関して上述したように、ビームスプリッタ５１４は、表面５１０－１と表面５１０－２との間に配置され、複数のフレネル構造を含む。複数のフレネル構造に関する詳細は、光学アセンブリ５００の複数のフレネル構造に類似しており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。画像光４９２が光学アセンブリ５００を透過するときの第１の光パワーへの寄与が（ある場合でも）ごくわずかである反射偏光子５１２Ｂの反射面と比較して、反射偏光子５１２Ｂ’の湾曲した反射面の曲率半径とビームスプリッタ５１４の複数のフレネル構造はどちらも、画像光４９２が光学アセンブリ５０１を透過するときの第１の光パワーに寄与する。

図５Ｈを参照すると、挿入図Ｃは、画像光４９２の光路、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路、ならびに光のそれぞれの光路に沿った光のそれぞれの偏光を示しており、これらは、光学アセンブリ５００に関して上述したそれぞれの光路および偏光と同じであり、したがって、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

図５Ｉ～図５Ｋは、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ４１２に対応する光学アセンブリ５０２を示す概略図である。光学アセンブリ５００と同様に、光学アセンブリ５０２は、互いに反対側の実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）両側の表面５１０－１および表面５１０－２を有する基板５１０を含む。光学アセンブリ５０１は、反射板５１２およびビームスプリッタ５１４’’も含む。画像光４９２の光路ならびに周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を、図５Ｉおよび図５Ｊに示す。

図５Ｉに示すように、反射板５１２は、光学リターダ５１２Ａおよび反射偏光子５１２Ｂを含む。ビームスプリッタ５１４’’は、光学アセンブリ５００に関して上述したように、表面５１０－１と表面５１０－２との間に配置され、複数のフレネル構造を含む。図示のように、複数のフレネル構造は、湾曲輪郭を形成し、したがって、ビームスプリッタ５１４’’は、表面５１０－１および表面５１０－２のそれぞれから離間している。画像光４９２が光学アセンブリ５０２から第１の光パワーで出力されるとき、ビームスプリッタ５１４’’の複数のフレネル構造の湾曲輪郭も、第１の光パワーに寄与する。

図５Ｋを参照すると、挿入図Ｄは、画像光４９２の光路、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路、ならびに光のそれぞれの光路に沿った光のそれぞれの偏光を示しており、これらは、光学アセンブリ５００に関して上述したそれぞれの光路および偏光と同じであり、したがって、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

図５Ｌ～図５Ｍは、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ４１２に対応する光学アセンブリ５０３を示す概略図である。光学アセンブリ５００と同様に、光学アセンブリ５０３は、互いに反対側の実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）両側の表面５１０－１および表面５１０－２を有する基板５１０を含む。光学アセンブリ５０３は、反射板５１２’’およびビームスプリッタ５１４’’’も含む。画像光４９２の光路ならびに周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を、図５Ｌおよび図５Ｍに示す。

図５Ｌに示すように、反射板５１２’’は、表面５１０－２上に配置され、偏光感受性ホログラム（ＰＳＨ）５１２Ｃを含む。ＰＳＨ５１２Ｃは、選択された偏光を有する光（たとえば、ＬＣＰ）を、選択された偏光を有する光が表面５１０－２から第１の光パワーで出力されるように、反射するように構成される。ＰＳＨ５１２Ｃはまた、異なる（たとえば、直交）偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する光を、選択された偏光とは異なる偏光を有する光が光学アセンブリ５０３から第２の光パワーで出力されるように、透過させるように構成される。ビームスプリッタ５１４は、表面５１０－１上に配置される。図示のように、ビームスプリッタ５１４’’’は、表面５１０－１の表面輪郭に沿っており、フレネル構造を一切含まない。画像光が光学アセンブリ５０３を透過するとき、反射板５１２’’のＰＳＨ５１２Ｃは、第１の光パワーに寄与する。

図５Ｍを参照すると、挿入図Ｅは、画像光４９２、周囲光４９０－１、および４９０－２の光路、ならびに光のそれぞれの光路に沿った光のそれぞれの偏光を示している。

画像光４９２の光路を参照すると、表面５１０－１上に配置されたビームスプリッタ５１４’’’は、第１の偏光（たとえば、ＬＣＰ）を有する画像光４９２を受光し、画像光４９２の第１の部分を反射板５１２’’に向けて透過させるように構成される。反射板５１２’’は、画像光４９２の第１の部分を受光し、第１の偏光を有する画像光４９２の第１の部分をビームスプリッタ５１４’’’に向けて第１の光パワーで反射するように構成される。ビームスプリッタ５１４’’’は、第１の偏光を有する画像光４９２の第１の部分を受光し、第２の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する画像光４９２の第２の部分を反射板５１２’’に向けて反射するように構成される。反射板５１２’’は、画像光４９２の第２の部分が表面５１０－２から第１の光パワーで出力されるように、画像光４９２の第２の部分を透過させるように構成される。

周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を参照すると、表面５１０－１は、第２の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を受光し、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分を反射板５１２’’に向けて透過させるように構成される。反射板５１２’’は、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分が光学アセンブリ５０３から第２の光パワーで出力されるように、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分を透過させるように構成される。

図５Ｎ～図５Ｏは、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ５０４を示す概略図である。光学アセンブリ５０３と同様に、光学アセンブリ５０４は、互いに実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）両側の表面５１０－１および表面５１０－２を有する基板５１０を含む。光学アセンブリ５０４は、反射板５１２’’、ビームスプリッタ５１４’’’、およびクリーンアップ偏光子５１６も含む。図示のように、クリーンアップ偏光子５１６は、表面５１０－２に隣接している。場合によっては、クリーンアップ偏光子は、表面５１０－２上に配置され得る。画像光４９２の光路、ならびに周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を、図５Ｎおよび図５Ｏに示す。

光学アセンブリ５０３と同様に、反射板５１２’’は、ＰＳＨ５１２Ｃを含み、その詳細は、図５Ｌに関して上述されており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。図示のように、反射板５１２’’は表面５１０－１上に配置され、ビームスプリッタ５１４は、表面５１０－２上に配置され、フレネル構造を一切含まない。したがって、ビームスプリッタ５１４’’’は、表面５１０－１の表面輪郭に沿っている。画像光が光学アセンブリ５０４を透過するとき、反射板５１２’’のＰＳＨ５１２Ｃは、第１の光パワーに寄与する。

図５Ｏを参照すると、挿入図Ｆは、画像光４９２、周囲光４９０－１、および４９０－２の光路、ならびに光のそれぞれの光路に沿った光のそれぞれの偏光を示している。

画像光４９２の光路を参照すると、反射板５１２’’は、第１の偏光（たとえば、ＬＣＰ）を有する画像光４９２を受光し、画像光４９２を第２の偏光（たとえば、ＲＣＰ）に変換しながら、画像光４９２をビームスプリッタ５１４’’’に向けて透過させるように構成される。ビームスプリッタ５１４’’’は、第２の偏光を有する画像光４９２を受光し、第１の偏光を有する画像光４９２の第１の部分を、反射板５１２’’に向けて反射するように構成される。反射板５１２’’は、偏光を変化させることなく、画像光４９２の第１の部分をビームスプリッタ５１４’’’に向けて第１の光パワーで反射するように構成される。ビームスプリッタ５１４’’は、第１の偏光を有する画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の第３の部分が光学アセンブリ５０４から第１の光パワーで出力されるように、画像光４９２の第３の部分を透過させるように構成される。表面５１０－２上にまたは表面５１０－２に隣接して配置されたクリーンアップ偏光子５１６は、ビームスプリッタ５１４’’’を透過した、画像光４９２の第３の部分を含むがこれに限定されない任意の光を受光し、第１の偏光とは異なる偏光を有する光がアイボックス４８０に向けて透過するのを遮断しながら、第１の偏光を有する光を透過させるように構成される。

周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を参照すると、反射板５１２’’は、第２の偏光を有する周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を受光し、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を第１の偏光に変換しながら、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２をビームスプリッタ５１４’’’に向けて透過させるように構成される。ビームスプリッタ５１４’’’は、第１の偏光を有する周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分が、光学アセンブリ５０４から第２の光パワーで出力されるように、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の第１の部分を透過させるように構成される。

図６Ａ～図６Ｃは、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ４１２に対応する光学アセンブリ６００を示す。光学アセンブリ６００は、互いに実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）両側の曲面６１０－１および曲面６１０－２を含む。図示のように、曲面６１０－１および曲面６１０－２はそれぞれ湾曲輪郭を有する。光学アセンブリ６００は、反射板６１２およびビームスプリッタ６１４も含む。反射板６１２は、曲面６１０－２上に配置され、曲面６１０－２の湾曲輪郭に一致する。ビームスプリッタ６１４は、曲面６１０－１上に配置され、曲面６１０－１の湾曲輪郭に一致する。ビームスプリッタ６１４は、ビームスプリッタ５１４’’’に対応し（たとえば、ビームスプリッタ５１４’’’と同じであり）、したがって、ビームスプリッタ６１４の動作については簡潔にするためにここでは繰り返さない。いくつかの実施形態において、曲面６１０－１および曲面６１０－２の湾曲輪郭は、同心球形輪郭である。いくつかの実施形態において、曲面６１０－１および曲面６１０－２は同じ曲率を有する。いくつかの実施形態において、基板６１０の厚さは、実質的に均一である。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、光学アセンブリ６００は、画像光４９２を第１の光パワーで透過させ、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を第２の光パワーで透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、第１の光パワーは、反射偏光子６１２Ｂおよびビームスプリッタ６１４の曲率に依存する。図６Ａは、ディスプレイ４１０の中央領域と周辺領域の両方からの画像光４９２の光路を示す。図６Ｂは、（たとえば、光学アセンブリ４１２の中央部分４１２－Ｃに対応する）光学アセンブリ６００の中央部分から出力されて光学アセンブリ６００の中央部分を透過する画像光４９２－Ｃの光路、およびディスプレイ４１０の周辺部分から出力されて（たとえば、光学アセンブリ４１２の周辺部分４１２－Ｐに対応する）光学アセンブリ６００の周辺部分を透過する画像光４９２－Ｐの光路を示す。図示のように、画像光４９２－Ｃおよび画像光４９２－Ｐ（総称して、また個別に、本明細書において画像光４９２と呼ぶ）は、曲面６１０－１で受光され、曲面６１０－２から出力される前に、反射板６１２での反射およびビームスプリッタ６１４での反射を含む折り畳まれた光路を通過する（たとえば、画像光４９２の光路は、１つまたは複数の折り畳みを含む）。図６Ｂに示すように、ディスプレイ４１０および光学アセンブリ６００の中央部分を透過する周囲光４９０－１、ならびに切替可能ウィンドウ４１４および光学アセンブリ６００の周辺部分を透過する周囲光４９０－２は、折り畳みを一切含まない光路を有する。図示のように、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２は、ビームスプリッタ６１４および反射板６１２で反射することなく、ビームスプリッタ６１４および反射板６１２を透過する。

図６Ａに示すように、反射板６１２は、反射偏光子６１２Ｂ（たとえば、偏光感受性反射板）と、光学リターダ６１２Ａ（たとえば、４分の１波長板）とを含む。反射偏光子６１２Ｂは、反射偏光子５１２Ｂに対応し（たとえば、反射偏光子５１２Ｂと同じであり）、したがって、反射偏光子６１２Ｂの動作については簡潔にするためにここでは繰り返さない。いくつかの実施形態において、光学リターダ６１２Ａおよび反射偏光子６１２Ｂは、図示のように、互いに分離されている。代替として、光学リターダ６１２Ａおよび反射偏光子６１２Ｂは、曲面６１０－２上に積み重ねられるかまたは積層される２層の光学コーティングであり得る。

図６Ｃは、光学アセンブリ６００における画像光４９２の光路、および周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路、ならびに光のそれぞれの光路に沿った光のそれぞれの偏光を示しており、これらは、光学アセンブリ５００に関して上述したそれぞれの光路および偏光と同じであり、したがって、簡潔にするためにここでは繰り返さない。説明を簡単にするために、光学リターダ６１２Ａは、図６Ｃにおいて間隔を置いて示されている。

上記のように、光学アセンブリ５００～５０４および６００はそれぞれ、入射光の少なくとも第１の部分を透過させ、入射光の少なくとも第２の部分を反射するように構成された、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４、５１４’、５１４’’、５１４’’’、および６１４）を含む。たとえば、反射５０％および透過５０％を提供するビームスプリッタを含む光学アセンブリの場合、光学アセンブリを透過した画像光４９２は、光学アセンブリから出力される前に、その強度の７５％を損失することになる（たとえば、画像光４９２が最初にビームスプリッタを透過すると５０％の損失が生じ、画像光の透過部分がビームスプリッタで反射されるとさらに５０％の損失が生じる）。同じ光学アセンブリを透過した周囲光４９０－１または４９０－２も、光学アセンブリから出力される前にその強度の５０％を損失することになる。光学アセンブリの効率を高め、光学的損失を低減するために、光学アセンブリのビームスプリッタは、図７Ａに示すように、体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）７１４によって置き換えられ得る。

図７Ａは、光学アセンブリ７００が、光学アセンブリ５００～５０４および６００に含まれるビームスプリッタの代わりにＶＢＧ７１４を含むことを除いて、光学アセンブリ４１２ならびに光学アセンブリ５００～５０４および６００のいずれかと同様である光学アセンブリ７００を示す概略図である。図示のように、光学アセンブリ７００は、表面７１０－１および表面７１０－２を有する、基板５１０および基板６１０のいずれかに対応する基板７１０を含む。光学アセンブリ７００は、反射板５１２、５１２’、５１２’’、および６１２のいずれかに対応する反射板７１２、ならびにビームスプリッタ５１４、５１４’、５１４’’、５１４’’’、および６１４のいずれかの代わりにＶＢＧ７１４も含む。基板７１０および反射板７１２に関する詳細は、簡潔にするためにここでは繰り返さない。図７Ａは、ＶＢＧ７１４が表面７１０－１上に配置されていることを示している。しかしながら、ＶＢＧ７１４は、表面７１０－１上に配置される、（図７Ｅに示すように）表面７１０－２上に配置される、または表面７１０－１と表面７１０－２との間に配置されるなど、任意の方法で基板７１０に結合され得る。ＶＢＧ７１４は、偏光選択性および角度選択性であるように構成される。たとえば、図７Ｂに示すように、ＶＢＧ７１４は、第１の偏光（たとえば、ＬＣＰ）を有するとともに第１の所定の角度範囲θ１内でＶＢＧ７１４に入射する光７８０を透過させ、かつ方向転換（たとえば、回折する）ように構成される。ＶＢＧ７１４はまた、第１の偏光を有するとともに第２の所定の角度範囲θ２内でＶＢＧ７１４に入射する光７８２を反射および方向転換するように構成される。所定の第１の角度範囲θ１と所定の第２の角度範囲θ１の両方から外れる入射角でＶＢＧ７１４に入射する第１の偏光を有する光７８４、および光の入射角に関係なく第２の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する光７８６は、方向も偏光も変化することなくＶＢＧ７１４を透過する。さらに、ＶＢＧ７１４はまた、ＶＢＧ７１４のどこに光が入射するかに応じて、光を異なる回折次数で方向転換（たとえば、回折）するように設計され得る。たとえば、図７Ｃに示すように、ＶＢＧ７１４は、第１の所定の角度範囲内にある入射角でＶＢＧに入射する第１の偏光を有する発散光を実質的にコリメートする光学特性を有し得る。

図示のように、ディスプレイ４１０は、画像光４９２を光学アセンブリ７００に向けて出力するように構成され、光学アセンブリ７００は、反射板７１２での反射およびＶＢＧ７１４での反射を含む光路で画像光４９２を透過させるように構成される。光学アセンブリ７００はまた、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を受光し、反射板７１２またはＶＢＧ７１４のいずれかでの反射を含まない光路において透過させるように構成される。

挿入図Ｇを参照すると、光線７９２－１～７９２－１’’’は画像光４９２の光路を示す。図示のように、光線７９２－１は、第１の偏光を有し、第１の所定の角度（たとえば、受容角範囲）内の入射角でＶＢＧ７１４に入射する。したがって、光線７９２－１は、光線７９２－１の伝搬方向とは異なる方向に伝搬する光線７９２－１’として、ＶＢＧ７１４を透過し、ＶＢＧ７１４によって方向転換される。光線７９２－１’は、反射板７１２で光線７９２－１’’として反射される。第２の所定の角度範囲内にある（たとえば、受容角範囲外の）入射角でＶＢＧ７１４に入射する光線７９１－１’’は、ＶＢＧ７１４によって、第２の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する光線７９２－１’’’として反射および方向転換される。光線７９２－１’’’は反射板７１２を透過する。光線７９２－２～７９２－２’’’は、光線７９２－１～７９２－１’’’に関して説明した光路と同様の光路をたどる。しかしながら、光線７９２－２および７９２－２’’は、光線７９２－１および光線７９２－１’’とは異なる位置でＶＢＧ７１４に入射するので、光線７９２－１’’’と光線７９２－２’’’との両方が光学アセンブリ７００を出るときに互いに実質的に平行になる（たとえば、５度未満の角度を形成する）ように、光線７９２－２および７９２－２’’は、光線７９２－１および光線７９２－１’’とは異なる方向に方向転換される。

挿入図Ｈを参照すると、第２の偏光を有する周囲光４９０－１および周囲光４９０－２は、方向が変化することなく、（反射板７１２およびＶＢＧ７１４を含む）光学アセンブリ７００を透過する。

ＶＢＧ７１４は、１つまたは複数のＶＢＧ層を含み得る。たとえば、ＶＢＧ７１４は、複数のＶＢＧ層を含み得、各ＶＢＧ層は、異なる受容角範囲を有し、その結果、複数のＶＢＧを有するＶＢＧ７１４は、単一のＶＢＧ層（または単一のＶＢＧ層を含むＶＢＧ７１４）の受容角範囲よりも大きい受容角範囲を有する。したがって、複数のＶＢＧ層を有するＶＢＧ７１４を含む光学アセンブリ７００は、単一のＶＢＧ層を有するＶＢＧ７１４を含む光学アセンブリ７００と比較して、より広い範囲の瞳孔サイズおよびより広い範囲の注視角に対応し得る。

いくつかの実施形態において、ＶＢＧ７１４の代わりに、図７Ｄに示すハイブリッド光学要素７１５が光学アセンブリ７００で使用される。いくつかの実施形態において、ハイブリッド光学要素７１５はディスク形状であり、図７Ｄは、ハイブリッド光学要素７１５の正面図を示す。ハイブリッド光学要素７１５は、中央部分７１５－１と、中央部分７１５－１を取り囲む周辺部分７１５－２とを含む。中央部分７１５－１は、ビームを分割するように構成されたビームスプリッタ（たとえば、入射光の一部分を反射し、入射光の一部分を透過させ、場合によっては、５０／５０ミラーなどの入射光の偏光とは無関係に動作する、部分反射板）を含み、周辺部分７１５－２は、偏光および／または入射角に基づいて光を選択的に透過させ、または反射するように構成されたＶＢＧを含む。いくつかの実施形態において、中央部分７１５－１は、部分反射板を含むコーティングを含み、周辺部分７１５－２は、１つまたは複数のＶＢＧ層を含むコーティングを含む。いくつかの実施形態において、中央部分７１５－１内のビームスプリッタと周辺部分７１５－２内のＶＢＧとの間の遷移は急激である。いくつかの実施形態において、中央部分７１５－１内のビームスプリッタと周辺部分７１５－２内のＶＢＧとの間の遷移は連続的である。いくつかの実施形態において、ハイブリッド光学要素７１５は、平滑で連続的な表面を有する。

図７Ｅは、光学アセンブリが反射板７１２の代わりにＶＢＧ７１３を含むことを除いて、光学アセンブリ７００と同様である光学アセンブリ７０１を示す概略図である。図示のように、光学アセンブリ７０１は、基板５１０、６１０、および７１０のいずれかに対応する基板７３０を含み、基板７３０は、表面７３０－１および表面７３０－２を有する。光学アセンブリ７０１は、ビームスプリッタ５１４、５１４’、５１４’’、５１４’’’、および６１４のいずれかに対応し得るビームスプリッタ７１６も含む。基板７３０、反射板７１２、およびビームスプリッタ７１６に関する詳細は、簡潔にするためにここでは繰り返さない。いくつかの実施形態において、ＶＢＧ７１３は、偏光選択性および角度選択性であるように構成され、その詳細については、図７Ａに関して上述している。画像光（たとえば、光７９２－１から７９２－１’’’および光７９２－２から７９２－２’’’）の光路を挿入図Ｉに示し、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２の光路を挿入図Ｊに示す。

光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００、および７００を含む上記の光学アセンブリは、同じ基板の表面上に配置された反射板およびビームスプリッタを示しているが、いくつかの実施形態において、反射板およびビームスプリッタは、異なる（たとえば、別個の）基板の表面上に配置され得る。たとえば、以下の図８Ａに示す光学アセンブリ４１２は、２つの別個の基板４１２－１および基板４１２－２を含む。ビームスプリッタは基板４１２－２の表面上に配置され得、反射板は基板４１２－２の表面上に配置され得る。

光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００、および７００を含む上記の光学アセンブリは、ディスプレイデバイス４００などのディスプレイデバイスの一部として使用され得る。このようなディスプレイデバイスは、表示される画像が実世界の環境と混合される拡張現実（ＡＲ）アプリケーションにおいて使用され得る。画像光によって表示される画像と周囲光によって透過される実世界からの画像とを混合するために、ディスプレイデバイスは、画像光と周囲光がディスプレイデバイス内で同時に透過される時間同時動作、またはディスプレイデバイスが画像光の表示と周囲光の透過とを切り替える時系列動作のいずれかを有することができる。図８Ａ～図８Ｂおよび図９Ａ～図９Ｄはそれぞれ、ディスプレイデバイスの時間同時動作および時系列動作を示している。

図８Ａ～図８Ｂは、いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイス４００の時間同時動作を示す概略図である。図４Ａ～図４Ｂに関して上述したように、ディスプレイデバイス４００は、ディスプレイ４１０、光学アセンブリ４１２、および任意選択でシャッタアセンブリ４１８を含む。シャッタアセンブリ４１８は、存在する場合、周囲光４９０－１を選択的に透過させるように構成される。ディスプレイ４１０は、両側の表面４１０－１と表面４１０－２を有する透過性のディスプレイである。ディスプレイ４１０は、表面４１０－２から画像光４９２を出力し、周囲光４９０－１を表面４１０－１から表面４１０－２に透過させるように構成された、（図４Ｃに示す）発光ディスプレイである。図示のように、光学アセンブリは、画像光４９２を第１の光路で透過させ、周囲光４９０－１を第１の光路とは異なる第２の光路で透過させるように構成される。光学アセンブリ４１２は、光学アセンブリ５００～５０４および６００のいずれかであり得、画像光４９２および周囲光４９０－１の光路に関する詳細は、それぞれの光学アセンブリに関して上記で提供されている。ディスプレイデバイス４００の時間同時動作では、図８Ａ～図８Ｂに示すように、画像光４９２および周囲光４９０－１は、アイボックス４８０に向かって光学アセンブリ４１２を並行して（たとえば、同時に）透過する。

図８Ｂは、ディスプレイデバイス４００内の画像光４９２および周囲光４９０－１の光路、ならびに光のそれぞれの光路に沿った光のそれぞれの偏光を示している。

図示のように、図８Ｂにおいて、光学アセンブリ４１２は、光学リターダ８１２および８１６（たとえば、４分の１波長板）と、（ビームスプリッタ５１４、５１４’’、５１４’’’、および６１４のいずれかに対応する）ビームスプリッタ８１４と、（反射板５１２、５１２’’、および６１２のいずれかに対応する）反射板８１８とを含む。ディスプレイ４１０は、第３の偏光（たとえば、第１の直線偏光）を有する画像光４９２を光学アセンブリ４１２に向けて出力するように構成される。いくつかの実施形態において、ディスプレイ４１０は、直線偏光によって画像光４９２がディスプレイ４１０から出力されることを可能にする直線偏光子を含む。光学リターダ８１２は、画像光４９２を受光し、ディスプレイ４１０から出力し、画像光４９２の偏光を第３の偏光から第２の偏光（たとえば、ＬＣＰ）に変換しながら画像光４９２を透過させるように構成される。ビームスプリッタ８１４は、画像光４９２の第１の部分を光学リターダ８１６に向けて透過させるように構成される。光学リターダ８１６は、画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の第１の部分の偏光を第３の偏光に変換しながら、画像光４９２の第１の部分を透過させるように構成される。反射板８１８は、光学リターダ８１６を透過した画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の第１の部分を再び光学リターダ８１６に向けて反射するように構成される。光学リターダ８１６は、反射板８１８から反射された画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の第１の部分の偏光を第３の偏光から第２の偏光に変換しながら画像光４９２の第１の部分を透過させるように構成される。ビームスプリッタ８１４は、第２の偏光を有する画像光４９２の第１の部分を受光し、第１の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する画像光４９２の第２の部分を光学リターダ８１６に向けて反射するように構成される。光学リターダ８１６は、画像光４９２の第２の部分の偏光を第４の偏光（たとえば、第２の直線偏光）に変換しながら、画像光４９２の第２の部分を反射板８１８に向けて透過させるように構成される。反射板８１８は、画像光４９２の第２の部分が光学アセンブリ４１２から出力されるように画像光４９２の第２の部分を透過させるように構成される。

周囲光４９０－１の光路を参照すると、ここではコントローラ８４０に電気的に結合されたものとして示されているシャッタアセンブリ４１８が、周囲光４９０－１の透過を可能にする（たとえば、コントローラ８４０がシャッタアセンブリ４１８を制御して「開」状態にする）ように構成されるとき、周囲光４９０－１は、シャッタアセンブリ４１８を透過する。いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ４１８は、シャッタアセンブリ４１８から出力される周囲光４９０－１が直線偏光を有するような直線偏光子を含み得る。図示のように、シャッタアセンブリ４１８を透過した周囲光４９０－１は、第４の偏光を有する。周囲光４９０－１は、ディスプレイ４１０を透過し、光学リターダ８１２に入射する。光学リターダ８１２は、周囲光４９０－１の偏光を第４の偏光から第１の偏光に変換しながら、周囲光４９０－１を透過させるように構成される。ビームスプリッタ８１４は、周囲光４９０－１の第１の部分を光学リターダ８１６に向けて透過させるように構成される。光学リターダ８１６は、周囲光４９０－１の第１の部分の偏光を第４の偏光に変換しながら、周囲光４９０－１の第１の部分を透過させるように構成される。反射板８１８は、周囲光４９０－１の第１の部分が光学アセンブリ４１２から出力されるように、第４の偏光を有する周囲光４９０－１の第１の部分を透過させるように構成される。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、画像光４９２は、ディスプレイ４１０を透過した周囲光４９０－１と並行して、ディスプレイ４１０から出力される。さらに、画像光４９２および周囲光４９０－１は光学アセンブリ４１２を同時に透過し、その結果、画像光４９２の第２の部分および周囲光４９０－１の第１の部分が並行して光学アセンブリ４１２から出力される。

図９Ａ～図９Ｄは、いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイス４００の時系列動作を示す概略図である。ディスプレイデバイス４００に関する詳細は、図４Ａ～図４Ｂおよび図８Ａに関して上記で提供されており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。ディスプレイデバイス４００の時系列動作において、ディスプレイデバイスは、画像光４９２がディスプレイデバイス４００を透過する、図９Ａに示す第１のモードと、周囲光４９０－１がディスプレイデバイス４００を透過する、図９Ｂに示す第２のモードとを交互に入れ替える。表示される画像光４９２と透過した周囲光４９０－１とを効率的に混合するために、ディスプレイデバイスは、フリッカ融合閾値（通常、ほとんどの表示条件で６０ヘルツから９０ヘルツの間）よりも速い速度で、第１モードと第２モードを交互に入れ替える（たとえば、切り替える）。

図９Ａは、第１のモードでのディスプレイデバイス４００の動作を示す。図示のように、ここでは制御部８４０に電気的に結合されるものとして示すシャッタアセンブリ４１８は、周囲光４９０－１の透過を可能にしない閉状態にある（たとえば、周囲光４９０－１は、ディスプレイデバイス４００に入るのを遮断される）。ディスプレイ４１０は、画像光４９２を出力するように構成され、光学アセンブリ４１２は、画像光４９２をアイボックス４８０に向けて透過させるように構成される。

図９Ｂは、第２のモードでのディスプレイデバイス４００の動作を示す。図示のように、シャッタアセンブリ４１８は、周囲光４９０－１の透過を可能にする開状態にある。このモードでは、ディスプレイ４１０は、画像光４９２を出力せずに周囲光４９０－１を透過させるように構成される。光学アセンブリ４１２は、周囲光４９０－１をアイボックス４８０に向けて透過させるように構成される。

ディスプレイデバイス４００が第１のモードにあるときにディスプレイデバイス４００内の光路に沿って伝搬する画像光４９２の偏光に関する詳細を、図９Ｃに示す。図９Ｃに示すように、光学アセンブリ４１２は、切替可能光学リターダ９１２（たとえば、アクティブ半波長板）と、（ビームスプリッタ５１４、５１４’’、５１４’’’および６１４のいずれかに対応する）ビームスプリッタ９１４と、光学リターダ９１６（たとえば、４分の１波長板）と、（反射板５１２、５１２’’、および６１２のいずれかに対応する）反射板９１８とを含む。第１のモードでは、シャッタアセンブリ４１８は「閉」状態にあり、周囲光４９０－１の透過を遮断するように構成される。ディスプレイ４１０は、第２の偏光（たとえば、ＬＣＰ）を有する画像光４９２を光学アセンブリ４１２に向けて出力するように構成される。いくつかの実施形態において、ディスプレイ４１０は、円偏光によって画像光４９２がディスプレイ４１０から出力されることを可能にする円偏光子を含む。ここではコントローラ９４０に電気的に結合されたものとして示されている切替可能光学リターダ９１２は、「オフ」状態にあり、画像光４９２の偏光を変えることなく画像光４９２を透過させるように構成される。ビームスプリッタ９１４は、画像光４９２を受光し、画像光４９２の第１の部分を光学リターダ９１６に向けて透過させるように構成される。光学リターダ９１６は、画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の第１の部分の偏光を第２の偏光から第３の偏光に変換しながら、画像光４９２の第１の部分を透過させるように構成される。反射板９１８は、光学リターダ９１６を透過した画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の第１の部分を再び光学リターダ９１６に向けて反射するように構成される。光学リターダ９１６は、反射板９１８から反射された画像光４９２の第１の部分を受光し、画像光４９２の第１の部分の偏光を第３の偏光から第２の偏光に変換しながら画像光４９２の第１の部分を透過させるように構成される。ビームスプリッタ９１４は、第２の偏光を有する画像光４９２の第１の部分を受光し、第１の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有する画像光４９２の第２の部分を光学リターダ９１６に向けて反射するように構成される。光学リターダ９１６は、画像光４９２の第２の部分の偏光を第４の偏光（たとえば、第２の直線偏光）に変換しながら、画像光４９２の第２の部分を反射板９１８に向けて透過させるように構成される。反射板９１８は、画像光４９２の第２の部分が光学アセンブリ４１２から出力されるように画像光４９２の第２の部分を透過させるように構成される。

ディスプレイデバイス４００が第２のモードにあるときにディスプレイデバイス４００内の光路に沿って伝搬する周囲光４９０－１の偏光に関する詳細を、図９Ｄに示す。第２のモードでは、シャッタアセンブリ４１８は「開」状態にあり、周囲光４９０－１の透過を可能にするように構成される。ディスプレイ４１０は、周囲光４９０－１を光学アセンブリ４１２に向けて透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ４１８またはディスプレイ４１０は、シャッタアセンブリ４１８およびディスプレイ４１０を透過した周囲光４９０－１が円偏光を有するような円偏光子を含み得る。図示のように、シャッタアセンブリ４１８およびディスプレイ４１０を透過する周囲光４９０－１は、第２の偏光を有する。周囲光４９０－１は、切替可能光学リターダ９１２に入射する。切替可能光学リターダ９１２は「オフ」状態にあり、周囲光４９０－１の偏光を第２の偏光から第１の偏光に変換しながら、周囲光４９０－１を透過させるように構成される。ビームスプリッタ９１４は、周囲光４９０－１の第１の部分を光学リターダ９１６に向けて透過させるように構成される。光学リターダ９１６は、周囲光４９０－１の第１の部分の偏光を第４の偏光に変換しながら、周囲光４９０－１の第１の部分を透過させるように構成される。反射板９１８は、周囲光４９０－１の第１の部分が光学アセンブリ４１２から出力されるように、第４の偏光を有する周囲光４９０－１の第１の部分を透過させるように構成される。

図９Ｃおよび図９Ｄに示すように、ディスプレイデバイス４００の時系列動作において、ディスプレイデバイス４００は、（画像光４９２を表示する）第１のモードと（周囲光４９０－１を透過させる）第２のモードとを交互に入れ替える。したがって、所与の時点で、ディスプレイ４１０は、画像光４９２を出力するか周囲光４９０－１を透過させるように構成され、光学アセンブリ４１２は、画像光４９２を出力するか周囲光４９０－１を出力するように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス４００は、モーションブラーアーチファクトを回避するために、低残像モードで動作し得る（たとえば、各フレームが短時間表示され、次のフレームが表示されるまで空白または暗い画面が残る）。そのような場合、ディスプレイ４１０は、総動作時間の１０％～２０％の間だけ画像光４９２を出力し得る。したがって、残りの動作時間（たとえば、動作時間の残りの８０％～９０％）の間、ディスプレイデバイス４００は、周囲光４９０－１がユーザの眼に透過することを可能にすることができる。場合によっては、ディスプレイデバイス４００は、（たとえば、周囲光をユーザの眼に透過させるための時間を調整することによって）ユーザの眼に透過される周囲光４９０－１の量を調整し得る。たとえば、ユーザに対して一定の輝度レベルを維持するために、周囲光４９０－１は、周囲照明レベルの測定値に基づいて調整され得る。別の例では、仮想画像のコントラストを強化するためのグローバル調光機能を提供するために、周囲光４９０－１は、仮想画像のシーンの必要性に基づいて調整され得る（たとえば、拡張現実（ＡＲ）アプリケーションでは、表示される画像の妨害を低減するために、周囲光４９０－１の一部、全部より少ない部分が遮断または調光され得る）。

図１０は、いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイス４００に対応するディスプレイデバイス１０００を示す概略図である。図示のように、ディスプレイデバイス１０００は、プロジェクタ１０１０、光拡散器ディスプレイ１０２０、および光学アセンブリ１０３０を含む。プロジェクタ１０１０は、画像光１０９０を光拡散器ディスプレイ１０２０に向けて投射するように構成される。光拡散器ディスプレイ１０２０は、図４Ｄに示すディスプレイ４１０に対応する非発光ディスプレイであり、画像光１０９０を受光し、画像光４９２に対応する拡散画像光１０９２を出力するように構成される。拡散画像光１０９２と周囲光４９０－１の両方が、光拡散器ディスプレイ１０２０から、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、および６００のいずれかに対応する光学アセンブリ１０３０に向けて出力される。

いくつかの実施形態において、画像光１０９０が直線偏光を有するときなどに、光拡散器ディスプレイ１０２０は、画像光１０９０の偏光が維持されるように、画像光１０９０を拡散するように動作可能である。結果として、光拡散器ディスプレイ１０２０から出力された拡散画像光１０９２は、光拡散器ディスプレイ１０２０に投影された画像光１０９０と同じ直線偏光を有することができる。たとえば、図示のように、画像光１０９０は、第１の直線偏光を有し、拡散画像光１０９２も、第１の直線偏光を有する。光拡散器ディスプレイ１０２０はまた、周囲光４９０－１を透過させるように動作可能である。同様に、周囲光４９０－１が直線偏光を有する場合、光拡散器ディスプレイ１０２０は、その偏光を変化させることなく周囲光４９０－１を透過させるように構成される。たとえば、周囲光４９０－１は、第１の直線偏光に直交する第２の直線偏光を有し得る。そのような場合、周囲光４９０－１は、光拡散器ディスプレイ１０２０を透過した後、同じ偏光（たとえば、第２の直線偏光）を維持する。

いくつかの実施形態において、光拡散器ディスプレイ１０２０は、一定の入射角範囲内の入射角で光拡散器ディスプレイ１０２０に入射する光を拡散し、一定の入射角範囲外の入射角で光拡散器ディスプレイ１０２０に入射する光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、光拡散器ディスプレイ１０２０は、偏光選択性である。たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０は、第１の直線偏光を有する光を拡散し、第２の直線偏光を有する光を透過させるように構成され得る。

いくつかの実施形態において、光拡散器ディスプレイ１０２０は、ホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）（たとえば、ホログラフィック拡散器）である。

いくつかの実施形態において、図示のように、光拡散器ディスプレイ１０２０は、両側の表面１０２０－１および表面１０２０－２を有する。図示のように、光拡散器ディスプレイ１０２０は、表面１０２０－１で画像光１０９０を受光し、拡散画像光１０９２が表面１０２０－１から出力されるように画像光１０９０を拡散するように構成される。画像光１０９０は、たとえば、（法線１０１１に対して）第１の角度θ１と第２の角度θ２との間、すなわちθ１＜α＜θ２である入射角αで、表面１０２０－１に入射する。光拡散器ディスプレイ１０２０はまた、表面１０２０－２で周囲光４９０－１を受光し、周囲光４９０－１が方向を変えることなく表面１０２０－１から出力されるように周囲光４９０－１を透過させるように構成される。周囲光４９０－は、第１の角度θ１よりも小さい、すなわちβ＜θ１である入射角βで表面１０２０－２に入射する。拡散画像光１０９２および周囲光４９０－１は、光学アセンブリ１０３０によって、図４Ａ～図４Ｂ、図５Ａ～図５Ｏ、および図６Ａ～図６Ｃに関して上述した光路を通してアイボックス４８０へ方向付けられる。いくつかの実施形態において、θ１は３０度以下であり、θ２は６０度以上である。

図１１Ａは、いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイ１１１０とシャッタアセンブリ１１２０とを含むディスプレイデバイス１１００を示す概略図である。いくつかの実施形態において、切替可能ディスプレイ１１１０は、ディスプレイ４１０および図４Ｄに示す透過性の非発光ディスプレイに対応し、シャッタアセンブリ１１２０は、シャッタアセンブリ４１８に対応する。図示のように、切替可能ディスプレイ１１１０は、コントローラ１１４６に結合され、シャッタアセンブリ１１２０は、コントローラ１１４２に結合される。ディスプレイデバイス１１００は、光学アセンブリ４１２ならびに光学アセンブリ５００～５０４および６００に対応する、光学アセンブリ１１３０も含む。図示のように、切替可能ディスプレイ１１１０は、シャッタアセンブリ１１２０と光学アセンブリ１１３０との間に配置される。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス１１００は、コントローラ１１４４に結合された１つまたは複数の画像源１１４０（たとえば、プロジェクタ）も含み得る。

挿入図Ｋは、いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイ１１１０の詳細を示している。図示のように、切替可能ディスプレイ１１１０は、前面１１１０－１、前面１１１０－１と反対側の背面１１１０－２、および前面１１１０－１と背面１１１０－２との間に配置された光学的異方性分子１１１０－３を含む。いくつかの実施形態において、図示のように、切替可能ディスプレイ１１１０は、前面１１１０－１に結合された（たとえば、被覆された）前面電極１１１２－１、および背面１１１０－２に結合された（たとえば、被覆された）背面電極１１１２－２も含む。このような場合、前面電極および背面電極は、電圧源Ｖ１に動作可能に（たとえば、電気的に）結合される。いくつかの実施形態において、電圧源Ｖ１は、コントローラ１１４６に電気的に接続される。電圧源Ｖ１の電圧を変更することによって、光学的異方性分子１１１０－３（したがって、切替可能ディスプレイ１１１０）は、（１）入射光を拡散するか、または（２）入射光を拡散せずに入射光を透過させるように構成され得る。

挿入図Ｌは、いくつかの実施形態によるシャッタアセンブリ１１２０の詳細を示している。図示のように、シャッタアセンブリ１１２０は、両側の基板１１２０－１および基板１１２０－２、ならびに基板１１２０－１と基板１１２０－２との間に配置された光学的異方性分子１１２０－３を含む。いくつかの実施形態において、図示のように、ディスプレイは、基板１１２０－１に結合された（たとえば、被覆された）電極１１２２－１、および基板１１２０－２に結合された（たとえば、被覆された）電極１１２２－２も含む。このような場合、電極１１２２－１および電極１１２２－２は、調整可能電圧源Ｖ２に動作可能に（たとえば、電気的に）結合される。いくつかの実施形態において、電圧源Ｖ２は、コントローラ１１４２に電気的に接続されるか、またはコントローラ１１４２の一部である。光学的異方性分子１１２０－３（したがって、シャッタアセンブリ１１２０）は、シャッタアセンブリ１１２０を透過した周囲光４９０－１の強度Ｉ（たとえば、０％≦Ｉ＜１００％）を、電圧源Ｖ２の電圧を調整することによって、変調するように構成され得る。

いくつかの実施形態において、図１１Ｂに示すように、シャッタアセンブリ１１２０は、シャッタ（たとえば、シャッタ１１２０－Ａ１、１１２０－Ａ２．．．１１２０－Ｅ６）の２次元アレイである。このような場合、それぞれのシャッタは、それぞれのシャッタを透過する周囲光４９０－１のそれぞれの部分を変調するように構成される。さらに、それぞれのシャッタは、基板１１２０－１上のそれぞれの電極および基板１１２０－２上のそれぞれの電極を含む。たとえば、図１１Ａの挿入図Ｍに示すように、（図１１Ｂに示す）シャッタ１１２０－Ａ１は、基板１１２０－１上に配置された電極１１２２－１Ａと、基板１１２０－２上に配置された電極１１２２－２Ａとを含む。（図１１Ｂに示す）別のシャッタ１１２０－Ｂ１は、基板１１２０－１上に配置された電極１１２２－１Ｂと、基板１１２０－２上に配置された電極１１２２－２Ｂとを含む。シャッタ１１２０－Ａの電極１１２２－１Ａおよび電極１１２２－２Ａは、調整可能電圧源ＶＡに動作可能に結合され、シャッタ１１２０－Ｂの電極１１２２－１Ｂおよび電極１１２２－２Ｂは、異なる調整可能電圧源ＶＢに動作可能に結合される。したがって、シャッタ１１２０－Ａ１は、シャッタ１１２０－Ａ１を透過する周囲光の一部の強度を、（たとえば、調整可能電圧源ＶＡの電圧を調整することによって）変調するように独立して構成可能であり、シャッタ１１２０－Ｂ１は、シャッタ１１２０－Ｂ１を透過する周囲光の一部の強度を、（たとえば、調整可能電圧源ＶＢの電圧を調整することによって）変調するように独立して構成可能である。たとえば図１１Ｂに示すように、シャッタ１１２０－Ａ１、１１２０－Ａ２、１１２０－Ａ３、および１１２０－Ａ４は、周囲光４９０－１の対応する部分を第１の強度（たとえば、９９．９％）で透過させるように構成され、シャッタ１１１２－Ａ５および１１２０－Ａ６は、周囲光４９０－１の対応する部分を第２の強度（たとえば、５０％）で透過させるように構成され、シャッタ１１２－Ｂ４は、周囲光４９０－１の対応する部分を第３の強度（たとえば、２０％）で透過させるように構成され、シャッタ１１１２－Ｂ５は、周囲光４９０－１の対応する部分の透過を遮断するように構成される（たとえば、０％透過）。

図１１Ｃおよび図１１Ｄに示すように、ディスプレイデバイス１１００は、（図１１Ｃに示す）第１のモードと（図１１Ｄに示す）第２のモードとを交互に入れ替えるように構成される。

図１１Ｃを参照すると、ディスプレイデバイス１１００が第１のモードにあるとき、１つまたは複数の画像源１１４０は、画像光１１９０を切替可能ディスプレイ１１１０に向けて投射するように構成される。切替可能ディスプレイ１１１０の前面１１１０－１は、１つまたは複数の画像源１１４０から投射された画像光１１９０を受光し、拡散画像光４９２が切替可能ディスプレイ１１１０の前面１１１０－１から出力されるように、画像光１１９０を拡散するように構成される。切替可能ディスプレイ１１１０から出力された拡散画像光４９２は、光学アセンブリ１１３０によって第１の光パワーでアイボックス４８０へ方向付けられる。第１のモードでは、シャッタアセンブリ１１２０は、周囲光４９０－１の透過を遮断するように構成され、その結果、周囲光４９０－１は、シャッタアセンブリ１１２０を透過せず、周囲光４９０－１の一部たりとも（たとえば、Ｉは約０％）、切替可能ディスプレイ１１１０の背面１１１０－２に入射しない。

図１１Ｄを参照すると、ディスプレイデバイス１１００が第２のモードにあるとき、１つまたは複数の画像源１１４０は、画像光１１９０を切替可能ディスプレイ１１１０に向けて投射しないように構成される（たとえば、１つまたは複数の画像源１１４０がオフにされるか、または画像光１１９０が１つまたは複数の画像源１１４０から出るのを遮断される）。シャッタアセンブリ１１２０は、周囲光４９０－１の少なくとも一部が、周囲光４９０－１の強度よりも小さい強度（たとえば、Ｉ＜１００％）で周囲光４９０－１’としてシャッタアセンブリ１１２０を透過するように、シャッタアセンブリ１１２０を透過する周囲光４９０－１の強度を変調する（たとえば、変更するまたは変化させる）ように構成される。したがって、ディスプレイデバイス１１００が第２のモードにあるとき、周囲光４９０－１’は、周囲光４９０－１の強度の０％から１００％の間である強度Ｉを有することができる。切替可能ディスプレイ１１１０の背面１１１０－２は、周囲光４９０－１’を受光し、周囲光４９０－１’を光学アセンブリ１１３０に向けて透過させるように構成される。光学アセンブリ１１３０は、周囲光４９０－１’の方向に大きな変化を与えることなく、第２の光パワーで周囲光４９０－１’を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、周囲光４９０－１の強度は、シャッタアセンブリ１１２０を透過する周囲光４９０－１’が、切替可能ディスプレイ１１１０から出力される拡散画像光４９２の強度に適合する強度を有するように変調（たとえば、変化、変更）される。（たとえば、周囲光４９０－１’、およびディスプレイ１１１０から出力された拡散画像光４９２は、それらがユーザの眼３４０に到達するときに同等の強度を有する）。

第１のモードと第２のモードとを交互に入れ替えることによって、ディスプレイデバイス１１００は、（画像光１１９０および拡散画像光４９２に対応する）画像光を時系列的に方向付け、（周囲光４９０－１および４９０－１’に対応する）周囲光をユーザの眼３４０へ透過させることが可能であり、その結果、画像光によって表示される仮想画像と、周囲光として透過した実世界からの画像とが混合されて、拡張現実環境を表示する。

図１１Ｅ～図１１Ｆは、いくつかの実施形態による、高分子分散液晶を備えた切替可能ディスプレイ１１１０を示す概略図である。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学的異方性分子１１１０－３は、（図１１Ｅおよび図１１Ｆに示すように）高分子マトリックス１１１６中に形成された（たとえば、懸濁された）液晶ドメイン１１１４を含む高分子分散液晶（ＰＤＬＣ：ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）媒体であり得る。たとえば、ＰＤＬＣ媒体は、モノマおよび／またはオリゴマの感光性組成物などのプレポリマーならびに光開始剤と混合される、ネマティック液晶などの液晶を含み得る。液晶とプレポリマーの混合物が露光されて、プレポリマーの光重合を活性化し、「スイスチーズ」形態またはポリマーボール形態のいずれかをもたらす。（図１１Ｅおよび図１１Ｆに示す）「スイスチーズ」形態では、ポリマー構造は、液晶によって充填される球状の空隙を含む。ポリマーボールの形態（図示せず）では、ポリマー構造は、液晶によって充填される相互連結された細孔を含む。

図示のように、ＰＤＬＣ媒体は、（図１１Ｅに示すように）入射光を拡散するように、または（図１１Ｆに示すように）入射光を拡散せずに入射光を透過させるように構成可能である。図１１Ｅを参照すると、電圧源Ｖ１がオフである（たとえば、開回路を作成するためにオフに切り替えられるか、またはゼロ電圧を有するように設定される）場合、異なる液晶ドメイン１１１４中の液晶は、互いにランダムな方向を向いている。したがって、ＰＤＬＣ媒体は、画像光１１９０を受光すると、拡散画像光４９２を出力するように構成される。図１１Ｆを参照すると、電圧源Ｖ１が非ゼロ電圧を生成するように（たとえば、前面１１１０－１と背面１１１０－２との間に電圧差があるように）設定されると、各液晶ドメイン１１１４中の液晶は整列する。したがって、ＰＤＬＣ媒体は、周囲光４９０－１’を拡散することなく（たとえば、周囲光４９０－１’の方向を実質的に変化させることなく）周囲光４９０－１’を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、液晶によって充填された空隙は、非球形（たとえば、楕円体、または偏長回転楕円体もしくは偏球回転楕円体などの回転楕円体）である。いくつかの実施形態において、空隙中または相互連結された細孔中の液晶は、切替可能ディスプレイ１１１０の（たとえば、前面１１１０－１または背面１１１０－２に平行な方向に電圧を印加することによって）前面１１１０－１または背面１１１０－２に平行な方向に配列され、その結果、第１の偏光を有する光が透過され、第１の偏光に直交する第２の偏光を有する光が散乱される。

図１１Ｇ～図１１Ｈは、いくつかの実施形態による、高分子安定化液晶を備えた切替可能ディスプレイ１１１０を示す概略図である。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学的異方性分子１１１０－３は、（図１１Ｇおよび図１１Ｈに示す）高分子網目１１１９によって安定化されたコレステリック液晶１１１８を含む高分子安定化コレステリック組織（ＰＳＣＴ：ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｔｅｘｔｕｒｅ）媒体であり得る。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学的異方性分子１１１０－３は、高分子網目１１１９によって安定化されたネマティック液晶を含み得る。

ＰＳＣＴ媒体は、入射光を拡散するように（図１１Ｇに示す）、または入射光を拡散することなく入射光を透過させるように（図１１Ｈに示す）構成可能である。図１１Ｇを参照すると、電圧源Ｖ１がオフである（たとえば、開回路を作成するためにオフに切り替えられるか、またはゼロ電圧を有するように設定される）場合、らせん構造を有する（したがってキラルである）コレステリック液晶１１１８は、ランダムな方向を向いているドメインを形成するフォーカルコニック状態である。ランダムな方向を向いているドメインにより、ＰＳＣＴ媒体は、画像光４９２を受光すると、拡散画像光４９２を出力することが可能になる。図１１Ｈを参照すると、電圧源Ｖ１が非ゼロ電圧を生成するように（たとえば、前面１１１０－１と背面１１１０－２との間に電圧差があるように）設定されると、コレステリック液晶１１１８はホメオトロピック状態に整列し、それにより、ＰＳＣＴ媒体は、周囲光４９０－１’を拡散することなく（たとえば、周囲光４９０－１’の方向を実質的に変化させることなく）周囲光４９０－１’を透過させることが可能になる。図示していないが、ＰＳＣＴ媒体は、逆モードでも動作し得る。逆モードでは、コレステリック液晶１１１８は、電圧差がゼロであるとき、ホメオトロピック状態に整列し、電圧差がゼロ以外であるとき、ランダムな方向を向いているドメインを有するフォーカルコニック状態になる。代替として、ＰＳＣＴ媒体は、２周波双安定モードでも動作し得る。２周波双安定モードでは、コレステリック液晶１１１８は、高周波電圧が印加されるとホメオトロピック状態からフォーカルコニック状態に移行し、コレステリック液晶１１１８は、低周波数電圧が印加されるとフォーカルコニック状態からホメオトロピック状態に移行する。

いくつかの実施形態において、切替可能ディスプレイ１１１０の光学的異方性分子１１１０－３は、ネマティック液晶などの液晶、およびネマティック相で液晶中に分散している無機ナノ粒子（たとえば、シリカ）を含み得る。このような場合、光学的異方性分子１１１０－３は、双安定であり、電圧源Ｖ１が非ゼロ電圧を生成するように（たとえば、前面１１１０－１と背面１１１０－２との間に電圧差があるように）設定することによって、透過性になるように構成され得る。このような場合、光学的異方性分子１１１０－３は、電圧源Ｖ１が非ゼロ電圧を生成するように設定することによって、周囲光４９０－１’を透過させるように構成可能である。電圧源Ｖ１がオフにされた（たとえば、電圧がゼロである）場合、光学的異方性分子１１１０－３は、透過性を維持するように構成される。光学的異方性分子１１１０－３はまた、光学的異方性分子１１１０－３をレーザ書き込みすること（たとえば、光学的異方性分子１１１０－３をレーザ光で照射すること）によって、画像光１１９０を散乱させるように構成可能である。光学的異方性分子１１１０－３は、レーザ書き込みが完了した後も散乱状態を維持し、（たとえば、非ゼロ電圧を生成するように電圧源Ｖ１を設定することによって）光学的異方性分子１１１０－３に非ゼロ電圧が印加されるまで、散乱状態を維持する。

図１１Ｉ～図１１Ｊは、いくつかの実施形態による、液晶および色素を備えたシャッタアセンブリ１１２０を示す概略図である。いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ１１２０の光学的異方性分子１１２０－３は、ネマティック液晶などの液晶１１２４、および色素（たとえば、二色性色素）１１２６を含む。たとえば、色素１１２６は、異方性分子吸収を有する二色性色素であり得る。このような場合、二色性色素は伸長分子である。いくつかの実施形態において、色素１１２６は、多くの異なるタイプの色素分子の組合せを含む。このような場合、色素分子の組合せは、光の可視範囲（たとえば、３８０ｎｍ～７４０ｎｍ）全体などの広範囲の波長にわたって吸収を提供するように構成される。説明したように、光学的異方性分子１１２０－３は、入射光の強度を変調するように構成可能である。

図１１Ｉを参照すると、調整可能電圧源Ｖ２がオフである（たとえば、開回路を作成するためにオフに切り替えられるか、またはゼロ電圧を有するように設定される）場合、液晶１１２４および色素１１２６分子は、光の透過を可能にしない第１の方向に整列する。したがって、液晶１１２４および色素１１２６分子は、周囲光４９０－１の透過を遮断するように構成される。図１１Ｊを参照すると、調整可能電圧源Ｖ２が所定の電圧Ｖ_ｓｅｔに設定されると、液晶１１２４および色素１１２６は、第１の方向に直交する第２の方向に整列する。この場合、液晶１１２４および色素１１２６分子は、（１００％に近い）最大強度の周囲光４９０－１を周囲光４９０－１’として透過させるように構成される。調整可能電圧源Ｖ２の電圧をゼロとＶ_ｓｅｔとの間で調整すること（たとえば、変更すること、変化させること）によって、液晶１１２４および色素１１２６分子は、第１の方向と第２の方向との間で回転し、光学的異方性分子１１２０－３を透過する光の量（たとえば、強度）は、液晶１１２４および色素１１２６分子の回転の程度（したがって、調整可能電圧源Ｖ２の電圧）に比例する。

代替として、調整可能電圧源Ｖ２がオフである（たとえば、開回路を作成するためにオフに切り替えられるか、またはゼロ電圧を有するように設定される）場合、液晶１１２４および色素１１２６分子が、（１００％に近い）最大強度の周囲光４９０－１を周囲光４９０－１’として透過させるように構成され、調整可能電圧源Ｖ２がゼロ以外の所定の電圧Ｖ_ｓｅｔに設定される場合、液晶１１２４および色素１１２６分子が、周囲光４９０－１の透過を遮断するように構成されるように、液晶１１２４および色素１１２６分子は整列し得る。

図１１Ｋ～図１１Ｌは、いくつかの実施形態による、ねじれネマティック液晶を備えたシャッタアセンブリ１１２０を示す概略図である。いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ１１２０は、シャッタアセンブリ１１２０の第１の側に配置される偏光子１１２７－１、およびシャッタアセンブリ１１２０の第２の側に配置される偏光子１１２７－２も含む。いくつかの実施形態において、各偏光子は、それぞれのシャッタ基板上に被覆または配置され得る（たとえば、偏光子１１２７－１は、基板１１２０－１上に配置され得、偏光子１１２７－２は、基板１１２０－２上に配置され得る）。２つの偏光子１１２７－１および１１２７－２は、直交偏光を選択的に透過させるように構成される。たとえば、偏光子１１２７－１は、第１の直線偏光を有する光を透過させるように構成され、偏光子１１２７－２は、第２の直線偏光を有する光を透過させるように構成されるか、またはその逆である。１つまたは複数の光学的異方性分子１１２０－３は、ネマティック状態の液晶１１２８を含む。図１１Ｋに示すように、２つの基板１１２０－１および１１２０－２は、液晶１１２８が２つの基板１１２０－１と１１２０－２との間に位置し、電圧源Ｖ２がオフである（たとえば、開回路を作成するためにオフに切り替えられるか、またはゼロ電圧を有するように設定される）場合に、液晶１１２８が９０度のねじれを形成することを指示するパターン化光配向層を含み得る。この場合、第１の直線偏光を有する周囲光４９０－１の一部分は、偏光子１１２７－１を透過し、（液晶１１２８のねじれ構造に起因して）第１の直線偏光から第２の直線偏光に変換されながら、光学的異方性分子１１２０－３を周囲光４９０－１’として透過する。第２の直線偏光を有する周囲光４９０－１’は、偏光子１１２７－２を透過する。電圧源Ｖ２が非ゼロ電圧を生成するように（たとえば、基板１１２０－１と基板１１２０－２との間に電圧差があるように）設定されると、液晶１１２８はホメオトロピック配向となるように構成される。この場合、第１の直線偏光を有する周囲光４９０－１の一部分は、偏光子１１２７－１を透過し、（液晶１１２８のホメオトロピック配向に起因して）偏光を変化させることなく光学的異方性分子１１２０－３を周囲光４９０－１’として透過する。第１の直線偏光を有する周囲光４９０－１’は、偏光子１１２７－２を透過しない。したがって、電圧Ｖ２が非ゼロ電圧を生成するように設定されると、シャッタアセンブリ１１２０は、周囲光４９０－１の透過を遮断するように構成される。

図１１Ｍ～図１１Ｎは、いくつかの実施形態による、高分子分散液晶を備えたシャッタアセンブリ１１２０を示す概略図である。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学的異方性分子１１２０－３は、図１１Ｅおよび図１１Ｆに関して上述したように、高分子マトリックス１１１６中に懸濁された液晶ドメイン１１１４を含む高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）媒体であり得る。ＰＤＬＣ媒体は、（図１１Ｍに示すように）周囲光４９０－１を拡散することによって周囲光４９０－１の透過を遮断するように、または（図１１Ｎに示すように）周囲光４９０－１を拡散せずに周囲光４９０－１’として透過させるように構成可能である。図１１Ｍを参照すると、電圧源Ｖ２がオフである（たとえば、開回路を作成するためにオフに切り替えられるか、またはゼロ電圧を有するように設定される）場合、異なる液晶ドメイン１１１４中の液晶は、互いにランダムな方向を向いており、ＰＤＬＣ媒体は、周囲光４９０－１の透過を遮断するように構成される。図１１Ｎを参照すると、電圧源Ｖ２が非ゼロ電圧を生成するように（たとえば、基板１１２０－１と基板１１２０－２との間に電圧差があるように）設定されると、各液晶ドメイン１１１４中の液晶は整列する。したがって、ＰＤＬＣ媒体は、周囲光４９０－１を拡散することなく（たとえば、周囲光４９０－１の方向を実質的に変化させることなく）周囲光４９０－１を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ＰＤＬＣ媒体は、１つまたは複数の二色性色素分子も含み得る。１つまたは複数の二色性色素分子を含むＰＤＬＣ媒体は、事前定義された波長範囲内の波長を有する光を透過させる、または遮断するように構成され得る。

図１１Ｏ～図１１Ｐは、いくつかの実施形態による、高分子安定化液晶を備えたシャッタアセンブリ１１２０を示す概略図である。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光学的異方性分子１１２０－３は、高分子網目１１１９によって安定化されるコレステリック液晶１１１８を含む高分子安定化コレステリック組織（ＰＳＣＴ）媒体であり得る。ＰＳＣＴ媒体は、（図１１Ｏに示すように）周囲光４９０－１を遮断するように、または（図１１Ｐに示すように）周囲光４９０－１を拡散せずに周囲光４９０－１’として透過させるように構成可能である。図１１Ｏを参照すると、電圧源Ｖ２がオフである（たとえば、開回路を作成するためにオフに切り替えられるか、またはゼロ電圧を有するように設定される）場合、コレステリック液晶１１１８は、周囲光４９０－１の透過を遮断するように構成される。図１１Ｐを参照すると、電圧源Ｖ２が非ゼロ電圧を生成するように（たとえば、基板１１２０－１と基板１１２０－２との間に電圧差があるように）設定されると、コレステリック液晶１１１８はホメオトロピック状態で整列し、それにより、ＰＳＣＴ媒体は、周囲光４９０－１を拡散せずに（たとえば、周囲光４９０－１の方向を実質的に変化させることなく）透過させることが可能になる。逆モードおよび２周波双安定モードでのＰＳＣＴ媒体の動作に関する詳細は、図１１Ｇ～図１１Ｈに関して上記で提供されており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ１１２０の光学的異方性分子１１２０－３は、ネマティック液晶などの液晶、およびネマティック相で液晶中に分散している無機ナノ粒子（たとえば、シリカ）を含み得る。このような場合、光学的異方性分子１１２０－３は、双安定であり、電圧源Ｖ２が非ゼロ電圧を生成するように（たとえば、基板１１２０－１と基板１１２０－２との間に電圧差があるように）設定することによって、透過性になるように構成され得る。このような場合、光学的異方性分子１１２０－３は、電圧源Ｖ２が非ゼロ電圧を生成するように設定することによって、周囲光４９０－１’を透過させるように構成可能である。電圧源Ｖ２がオフにされた（たとえば、電圧がゼロである）場合、光学的異方性分子１１２０－３は、透過性を維持するように構成される。光学的異方性分子１１２０－３はまた、光学的異方性分子１１２０－３をレーザ書き込みすること（たとえば、光学的異方性分子１１２０－３をレーザ光で照射すること）によって、周囲光４９０－１’を散乱させるように構成可能である。光学的異方性分子１１２０－３は、レーザ書き込みが完了した後も散乱状態を維持し、（たとえば、非ゼロ電圧を生成するように電圧源Ｖ１を設定することによって）光学的異方性分子１１２０－３に非ゼロ電圧が印加されるまで、散乱状態を維持する。

図１２Ａ～図１２Ｂは、いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイス１２００を示す概略図である。ディスプレイデバイス１２００は、図４Ｄに示す１つまたは複数の光源４３０に対応するプロジェクタ（たとえば、短焦点プロジェクタ）１２１０と、ディスプレイ４１０に対応する拡散ディスプレイ１２１４と、光学アセンブリ４１２に対応する光学アセンブリ１２１８とを含む。いくつかの実施形態において、拡散ディスプレイ１２１４は、非発光ディスプレイであり、図４Ｄに示す非発光ディスプレイ４１０－Ｂに対応する。図示のように、プロジェクタ１２１０は、画像光１２１２を拡散ディスプレイ１２１４の表面１２１４－１に向けて投射するように構成される。拡散ディスプレイ１２１４は、プロジェクタ１２１０から投射された画像光１２１２を受光し、表面１２１２－１から拡散画像光４９２を出力するように構成される。光学アセンブリ１２１８は、拡散ディスプレイ１２１４から出力された拡散画像光４９２を受光し、拡散画像光４９２をアイボックス４８０へ方向付けるように構成される。光学アセンブリ１２１８を通る拡散画像光４９２の光路に関する詳細は、図５Ａ～図５Ｏ、図６Ａ～図６Ｃ、および図７Ａ～図７Ｃに関して上述しており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

いくつかの実施形態において、拡散ディスプレイ１２１４は、１つまたは複数の拡散光学要素を含み得る。いくつかの実施形態において、拡散ディスプレイ１２１４の表面１２１４－１は、拡散特性を有し、光を拡散するように構成され得る。

いくつかの実施形態において、プロジェクタ１２１０は、サイズがコンパクトである。たとえば、プロジェクタ１２１０は、５センチメートル（長さ）×５センチメートル（幅）×５センチメートル（高さ）を超えない寸法を有し得る。いくつかの実施形態において、プロジェクタ１２１０は、２センチメートル（長さ）×２センチメートル（幅）×２センチメートル（高さ）を超えない寸法を有し得る。いくつかの実施形態において、プロジェクタ１２１０は、１センチメートル（長さ）×１センチメートル（幅）×１センチメートル（高さ）を超えない寸法を有し得る。いくつかの実施形態において、プロジェクタ１２１０は、２センチメートルから２０センチメートルの間である作動距離ｄを有する。いくつかの実施形態において、プロジェクタ１２１０は、１センチメートル、２センチメートル、３センチメートル、５センチメートル、１０センチメートル、１５センチメートル、２０センチメートル、２５センチメートル、または３０センチメートルのいずれか以下である作動距離ｄを有する。いくつかの実施形態において、拡散ディスプレイ１２１４は、プロジェクタ１２１０の画像平面上（たとえば、プロジェクタ１２１０の作動距離ｄ内、または作動距離ｄに）配置される。

図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、拡散ディスプレイ１２１４は、拡散ディスプレイ１２１４の中央（たとえば、中心）と交差する表面１２１４－１への法線方向（たとえば、ｙ軸）に沿った光軸１２１６（たとえば、中心軸）を有する。いくつかの実施形態において、図示のように、プロジェクタ１２１０は、拡散ディスプレイ１２１４の中央からオフセットされた位置に配置される（たとえば、光軸１２１６は、拡散ディスプレイ１２１４の光軸１２１６に対して１つまたは複数の方向で軸外の位置であるプロジェクタ１２１０と交差しない）。図１２Ｂに示すように、プロジェクタ１２１０は、拡散ディスプレイ１２１４の左もしくは右、および／または拡散ディスプレイ１２１４の上もしくは下に配置され得る。

図１２Ａおよび図１２Ｂには１つのプロジェクタ１２１０のみを示しているが、ディスプレイデバイス１２００は、１つまたは複数のプロジェクタを含み得る。たとえば、ディスプレイデバイス１２００は、それぞれ赤色光、緑色光、および青色光に対応する波長を有する光を出力するように構成された３つのプロジェクタを含み得る。

図１２Ｃおよび図１２Ｄは、いくつかの実施形態による、ディスプレイデバイス１２０２を示す概略図である。図１２Ｃに示すように、ディスプレイデバイス１２０２は、図４Ｄに示す１つまたは複数の光源４３０に対応する１つまたは複数のプロジェクタ１２２２と、図４Ｄに示す非発光ディスプレイ４１０－Ｂに対応するナノ粒子ディスプレイ１２２４と、光学アセンブリ１２２５とを含む。ナノ粒子ディスプレイ１２２４は、両側の表面１２２４－１および表面１２２４－２を有し、透過性材料１２２６（たとえば、アクリルまたは他の任意の透過性の高いプラスチック）を含む。ナノ粒子ディスプレイ１２２４は、透過性材料１２２６に埋め込まれ、かつ表面１２２４－１と表面１２２４－５との間に配置された複数のナノ粒子１２２８（たとえば、銀ナノ粒子）も含む。複数のナノ粒子は、特定の波長範囲内の光を散乱（または拡散）させるように構成される。

１つまたは複数のプロジェクタ１２２２は、画像光１２３２をナノ粒子ディスプレイ１２２４の表面１２２４－１に向けて投射するように構成される。ナノ粒子ディスプレイ１２２４は、画像光１２３２を受光し、画像光１２３２を拡散し、拡散画像光４９２を出力するように構成される。画像光１２３２が特定の波長範囲内にある波長を有する場合、複数のナノ粒子１２２８は、拡散画像光４９２がナノ粒子ディスプレイ１２２４の表面１２２４－１から出力されるように、画像光１２３２を拡散するように構成される。光学アセンブリ１２２５は、ナノ粒子ディスプレイ１２２４から出力された拡散画像光４９２を受光し、拡散画像光４９２をアイボックス４８０へ方向付けるように構成される。光学アセンブリ１２２５を通る拡散画像光４９２の光路に関する詳細は、図５Ａ～図５Ｏ、図６Ａ～図６Ｃ、および図７Ａ～図７Ｃに関して上述しており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

ナノ粒子ディスプレイ１２２４はまた、表面１２２４－２で周囲光４９０－１を受光し、周囲光４９０－１を比較的低い損失（たとえば、１０％未満の損失）で表面１２２４－２から表面１２２４－１に透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、複数のナノ粒子１２２８は、比較的狭いスペクトル範囲（たとえば、ある一定の波長の＋／－２０ｎｍ）内で光を散乱させるように構成される。このような場合、ナノ粒子ディスプレイ１２２４は、周囲光４９０－１を効率的に透過させることが可能であり（たとえば、＞９０％の透過）、これにより高い視認性が可能になる。いくつかの実施形態において、複数のナノ粒子１２２８は、赤外（ＩＲ）光を散乱させることなく可視光を散乱させるように構成される。

いくつかの実施形態において、たとえば、ディスプレイがＡＲ用途に使用されない場合、複数のナノ粒子１２２８は、広帯域可視光（たとえば、４００ｎｍ～７００ｎｍ）を散乱させるように構成され得る。

いくつかの実施形態において、図１２Ｄに示すように、ディスプレイデバイス１２０２は、２つ以上のプロジェクタ１２２２を含み得る。たとえば、図示のように、１つまたは複数のプロジェクタ１２２２は、３つのプロジェクタ、すなわち、赤色光（たとえば、赤色画像光）に対応する波長を有する画像光１２３２－１を投射するように構成されたプロジェクタ１２２２－１と、緑色光（たとえば、緑色画像光）に対応する波長を有する画像光１２３２－２を投射するように構成されたプロジェクタ１２２２－２と、青色光（たとえば、青色画像光）に対応する波長を有する画像光１２３２－３を投射するように構成されたプロジェクタ１２２２－３ １とを含み得る。さらに、プロジェクタ１２２２は、ユーザの眼の周辺のあらゆる場所に配置され得る。たとえば、プロジェクタ１２２２－１は、ユーザの右眼の上に配置され得、プロジェクタ１２２２－２は、ユーザの右眼の下に配置され得る。いくつかの実施形態において、各プロジェクタは、ナノ粒子ディスプレイ１２２４の異なる領域を照明するように構成され得る。たとえば、プロジェクタ１２２２－１は、ナノ粒子ディスプレイ１２２４の上部領域を照明するように構成され得、プロジェクタ１２２２－２は、ナノ粒子ディスプレイ１２２４の中央領域を照明するように構成され得、プロジェクタ１２２２－３は、ナノ粒子ディスプレイ１２２４の下部領域を照明するように構成され得る。いくつかの実施形態において、異なる領域のうちの各領域は、少なくとも１つの他の領域と重複し得る。代替として、異なる領域は、互いに重複しない別個の領域であり得る。

また図１２Ｄに示すように、複数のナノ粒子１２２８は、異なるサイズのナノ粒子を含み得る。たとえば、図１２Ｄの複数のナノ粒子は、第１のサイズを有するナノ粒子１２２８－１（たとえば、白い円）と、第２のサイズを有するナノ粒子１２２８－２（たとえば、灰色の円）と、第３のサイズを有するナノ粒子１２２８－３（たとえば、黒い円）とを含む。第１のサイズ、第２のサイズ、および第３のサイズは互いに異なる。いくつかの実施形態において、ナノ粒子のサイズは事前に決定されており、ナノ粒子が散乱させるように構成されている光の特定の波長に対応する。たとえば、ナノ粒子１２２８－１は、赤色光（たとえば、約６３０ｎｍ＋／－２０ｎｍ）を散乱させるように構成され得（たとえば、所定のサイズを有し得）、ナノ粒子１２２８－２は、緑色光（たとえば、約５３０ｎｍ＋／－２０ｎｍ）を散乱させるように構成され得（たとえば、所定のサイズを有し得）、ナノ粒子１２２８－３は、青色光（たとえば、約４２０ｎｍ＋／－２０ｎｍ）を散乱させるように構成され得る（たとえば、所定のサイズを有し得る）。したがって、プロジェクタ１２２２－１から出力された赤色画像光１２３２－１は、ナノ粒子１２２８－１によって散乱され、その結果、拡散した赤色画像光１２３２－１Ｄがナノ粒子ディスプレイ１２２４の表面１２２４－１から出力される。同様に、プロジェクタ１２２２－２から出力された緑色画像光１２３２－２は、ナノ粒子１２２８－２によって散乱され、その結果、拡散した緑色画像光１２３２－２Ｄがナノ粒子ディスプレイ１２２４の表面１２２４－１から出力され、プロジェクタ１２２２－３から出力された青色画像光１２３２－３は、ナノ粒子１２２８－３によって散乱され、その結果、拡散した青色画像光１２３２－３Ｄがナノ粒子ディスプレイ１２２４の表面１２２４－１から出力される。複数のナノ粒子に３つの異なるサイズのナノ粒子を含めることによって、異なるサイズのナノ粒子は、異なる狭いスペクトル範囲（たとえば、４２０ｎｍ＋／－２０ｎｍ、５３０ｎｍ＋／２０ｎｍ、および６３０ｎｍ＋／－２０ｎｍ）内で光を散乱させるように構成され、画像光１２３２（たとえば、赤色画像光１２３２－１、緑色画像光１２３２－２、および青色画像光１２３２－３）を使用して、表示される画像においてトゥルーカラーを作成することによって、色混合を実現できると同時に、（たとえば、低損失の）周囲光４９０－１が、ナノ粒子ディスプレイ１２２４を効率的に透過する。

図１３Ａ～図１３Ｂは、いくつかの実施形態による、浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０を含むディスプレイデバイス１３００を示す概略図である。図示のように、ディスプレイデバイス１３００は、図４Ｄに示す１つまたは複数の光源４３０に対応する１つまたは複数の光源（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ、画像源）１３１２と、図４Ｄに示す非発光ディスプレイ４１０－Ｂに対応する浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０と、光学アセンブリ１３１６とを含む。浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０は、両側の表面１３１０－１および表面１３１０－２、ならびに表面１３１０－１と表面１３１０－２との間に位置する拡散表面１３１０－３を含む。浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０は、表面１３１０－１と拡散面１３１０－３との間に位置する第１の表示部分１３１０－４、および拡散面１３１０－３と表面１３１０－２との間に位置する第２の表示部分１３１０－５も含む。第１の表示部分１３１０－４は、第１の屈折率を有する第１の材料と、第１の屈折率と実質的に同じである第２の屈折率を有する第２の材料の第２の表示部分１３１０－５で構成される。いくつかの実施形態において、第２の材料は第１の材料と同じであり、したがって、第２の屈折率は第１の屈折率と同じである。したがって、拡散面１３１０－３は、第１の表示部分１３１０－４と第２の表示部分１３１０－５との間に浸漬されるか、または挟まれている。拡散面１３１０－３は、第１の表示部分１３１０－４または第２の表示部分１３１０－５のテクスチャ加工された（平滑ではない）表面であり得、その上に、反射偏光子またはビームスプリッタ（たとえば、５０／５０ミラー）などの反射コーティングが形成される。したがって、拡散面は、入射する光の少なくとも一部分を反射および散乱（または拡散）するように構成される。

１つまたは複数の光源１３１２は、図４Ｄに示す画像光４３２に対応する画像光１３１４を浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０の表面１３１０－１に向けて放射するように構成される。浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０は、画像光１３１４を受光し、画像光１３１４の少なくとも一部分を、画像光１３１４の透過した部分が拡散面１３１０－３に入射するように、第１の表示部分１３１０－４に透過させるように構成される。拡散面１３１０－３は、画像光１３１４の透過した部分を受光したことに応答して、画像光１３１４の部分を拡散画像光４９２として反射および拡散（たとえば、散乱）するように構成される。拡散画像光４９２の少なくとも一部分は、第１の表示部分１３１０－４を透過し、ディスプレイ１３１０の表面１３１０－１から出力される。光学アセンブリ１３１６は、浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０から出力された拡散画像光４９２を受光し、拡散画像光４９２をアイボックス４８０へ方向付けるように構成される。光学アセンブリ１３１６を通る拡散画像光４９２の光路に関する詳細は、図５Ａ～図５Ｏ、図６Ａ～図６Ｃ、および図７Ａ～図７Ｃに関して上述しており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０はまた、表面１３１０－２で周囲光４９０－１を受光し、周囲光４９０－１を表面１３１０－２から表面１３１０－１に透過させるように構成される。第１の表示部分１３１０－４および第２の表示部分１３１０－５は、実質的に同様の屈折率（理想的には、同じ屈折率）を有するので、周囲光４９０－１の一部分は、浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０の第１の表示部分１３１０－４および第２の表示部分１３１０－５を高効率（たとえば、低損失）で透過する。

いくつかの実施形態において、拡散面１３１０－３は、ビームスプリッタまたは５０／５０ミラーとしても機能する。このような場合、画像光１３１４の少なくとも半分は、拡散面１３１０－３を通って第２の表示部分１３１０－５へ透過し、したがって、拡散面１３１０－３で反射および拡散されない（たとえば、画像光１３１４の少なくとも５０％が失われる）。同様に、周囲光４９０－１の少なくとも半分は、拡散面１３１０－３で反射され、したがって、第１の表示部分１３１０－４に透過されない（たとえば、周囲光４９０－１の少なくとも５０％は、反射して周囲に戻る）。

いくつかの実施形態において、拡散面１３１０－３は、第１の偏光（たとえば、第１の直線偏光）を有する光を反射し、第１の偏光に直交する第２の偏光（たとえば、第２の直線偏光）を有する光を透過させるように構成された反射偏光子を含む。このような場合、図１３Ｂに示すように、画像光１３１４は、画像光１３１４が拡散面１３１０－３で拡散画像光４９２として拡散および反射されるように、第１の直線偏光を有するように構成される。いくつかの実施形態において、表面１３１０－１から出力された拡散画像光４９２も、第１の偏光を有する。第２の直線偏光を有する周囲光４９０－１の一部分は、拡散面１３１０－３を透過する。このような場合、浸漬拡散反射板ディスプレイ１３１０は、拡散画像光４９２を出力し、周囲光４９０－１の一部分を高効率かつ低損失で透過させることが可能である。

図１４Ａは、いくつかの実施形態による、くさび形導波路１４１０を含むディスプレイデバイス１４００を示す概略図である。図示のように、ディスプレイデバイス１４００は、１つまたは複数のプロジェクタ１４１２と、くさび形導波路１４１０と、くさび形導波路１４１０に結合された光拡散器１４１６と、光学アセンブリ１４２０とを含む。くさび形導波路１４１０は、くさび形導波路１４１０の第１の端部の近くに位置する誘導部分１４１０－Ｇと、くさび形導波路１４１０の第２の端部の近くに位置する出力部分１４１０－Ｏ（たとえば、くさび形部分）とを含む。くさび形導波路１４１０は、くさび形導波路１４１０の第１の端部に配置された入力面１４１０－１も含む。誘導部分１４１０－Ｇにおいて、くさび形導波路１４１０は、互いに実質的に平行である（たとえば、５度未満の角度を形成する）両側の２つの表面１４１０－２および表面１４１０－３を含む。いくつかの実施形態において、図示のように、入力面１４１０－１は、くさび形導波路１４１０の誘導部分１４１０－Ｇ内の両側の表面１４１０－２および表面１４１０－３のいずれにも垂直ではない。出力部分１４１０－Ｏにおいて、くさび形導波路は、出力面１４１０－４と、出力面１４１０－４に対して角度θ（たとえば、鋭角）を形成する反対側の表面１４１０－５とを有する。出力面１４１０－４は、光拡散器１４１６の表面１４１６－１に（たとえば、光学的に）結合される。光拡散器１４１６は、両側の２つの表面１４１６－１および表面１４１６－２を有する。

１つまたは複数のプロジェクタ１４１２は、くさび形導波路１４１０の入力面１４１０－１に向けて画像光１４１４を出力するように構成される。画像光１４１４は、入力面１４１０－１を透過し、導波路の第２の端部に向けて伝搬する。くさび形導波路１４１０の誘導部分１４１０－Ｇでは、画像光１４１４が、非常に低い損失（たとえば、１％未満の損失）で全内部反射によって誘導される。くさび形導波路１４１０の出力部分１４１０－Ｏでは、画像光１４１４が、出力面１４１０－２でくさび形導波路１４１０から出力される。出力面１４１０－２と表面１４１０－３との間の角度θに起因して、画像光１４１４は、全内部反射の条件を満たさない角度で出力面１４１０－２の様々な部分に入射する（たとえば、画像光１４１４は、臨界角よりも小さい角度で出力面１４１０－２の様々な部分に入射する）。したがって、画像光１４１４は、出力面１４１０－２でくさび形導波路１４１０から出力され、光拡散器１４１６の中に結合される。光拡散器１４１６は、くさび形導波路の出力面１４１０－２から出力された画像光１４１４を受光し、光拡散器１４１６の表面１４１６－２から拡散画像光４９２を出力するように構成される。光学アセンブリ１４２０は、光拡散器１４１６から出力された拡散画像光４９２を受光し、拡散画像光４９２をアイボックス４８０へ方向付けるように構成される。光学アセンブリ１４２０を通る拡散画像光４９２の光路に関する詳細は、図５Ａ～図５Ｏ、図６Ａ～図６Ｃ、および図７Ａ～図７Ｃに関して上述しており、簡潔にするためにここでは繰り返さない。

図１４Ｂは、いくつかの実施形態による、くさび形導波路内の光路の例を示す概略図である。図示のように、画像光１４１４は、入力面１４１０－１を介してくさび形導波路１４１０に入る。画像光１４１４は、くさび形導波路１４１０の誘導部分１４１０－Ｇにおける全内部反射によって誘導される。くさび形導波路１４１０の出力部分１４１０－Ｏでは、画像光１４１４が出力面１４１０－２から出力される。図１４Ｂには、くさび形導波路１４１０を透過した画像光１４１４の光路が示されており、異なる破線は、入力面１４１０－１への異なる入射角を有する光線を表す。

いくつかの実施形態において、図１４Ｂに示すように、くさび形導波路１４１０は、プロジェクタ１４１２から出力された画像光１４１４を受光し、画像光１４１４を入力面１４１０－１を介してくさび形導波路１４１０の中に結合するように構成された、結合構成要素（たとえば、結合プリズム、結合光学要素、カスタマイズされたレンズまたはカスタマイズされたホログラフィック光学要素などのカスタマイズされた光学部品）を含む。

図１５は、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）に光を透過させる方法１５００を示す流れ図である。方法１５００は、（ステップ１５１０）画像光４９２を第１の光路で透過させることを含み、画像光４９２を第１の光路で透過させることは、（ステップ１５１２）基板５１０の表面５１０－１で画像光４９２を受光することを含む。基板５１０はまた、表面５１０－１と反対側の実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）表面５１０－２、ならびに基板５１０に結合された反射板５１２、および基板５１０に結合されたビームスプリッタ５１４を含む。方法１５００はまた、（ステップ１５１４）第１の光路が反射板およびビームスプリッタでの反射を含むように、第２の表面から画像光を出力することを含む。方法１５００は、（ステップ１５２０）周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を第１の光路とは異なる第２の光路で透過させることをさらに含む。周囲光を透過させることは、（ステップ１５２２）表面５１０－１で周囲光４９０を受光することと、（ステップ１５２４）周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を反射板５１２での反射もビームスプリッタ５１４での反射も経ることなく第２の表面５１０－２から出力することとを含む。

いくつかの実施形態において、方法１５００は、画像光４９２を第１の光パワーで出力することと、周囲光を第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させることとを含む。いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、方法１５００は、大幅な光学的歪みおよび／または収差を加えることなく、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を透過させることも含む。

図１６は、いくつかの実施形態による、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）に光を透過させる方法１６００を示す流れ図である。（ステップ１６１０）画像光４９２を透過させる方法１６００は、（ステップ１６１２）基板６１０の曲面６１０－１で画像光４９２を受光することを含む。曲面６１０－１は、第１の湾曲輪郭を有する。方法１６００はまた、（ステップ１６１４）第２の湾曲輪郭を有し、曲面６１０－１に実質的に平行である反射板６１２で画像光４９２を反射することと、（ステップ１６１６）ビームスプリッタ６１４で画像光４９２を反射することとを含む。ビームスプリッタ６１４は、曲面６１０－１上にあり、曲面６１０－１の湾曲輪郭に一致する。方法１６００は、（ステップ１６１８）画像光を反射板６１２から第１の光パワーで出力することも含む。（ステップ１６２０）周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を透過させる方法１６００は、（ステップ１６２２）曲面６１０－１で周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を受光することと、（ステップ１６２４）周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を、反射板６１２で反射することなく光学アセンブリ６００に透過させることとを含む。方法１６００は、（ステップ１６２６）周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を第１のパワーよりも小さい第２のパワーで光学アセンブリ６００から出力することも含む。いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、方法１５００は、大幅な光学的歪みおよび／または収差を加えることなく、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２を透過させることも含む。

図１７は、いくつかの実施形態による、ＶＢＧ７１４を含む光学アセンブリ７００に光を透過させる方法１７００を示す流れ図である。方法１７００は、（ステップ１７１０）画像光４９２を第１の光路で透過させることと、（ステップ１７２０）周囲光４９０－１を第１の光路とは異なる第２の光路で透過させることとを含む。画像光４９２を透過させることは、（ステップ１７１２）基板７１０の第１の表面７１０－１で画像光４９２を受光することを含む。基板７１０はまた、第１の表面７１０－１と反対側の実質的に平行である第２の表面７１０－２と、反射板７１２と、ＶＢＧ７１４とを含む。ＶＢＧ７１４は、第１の所定の角度範囲θ１内の入射角でＶＢＧに入射する光を透過させ、第１の所定の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲θ２内の入射角でＶＢＧに入射する光を反射するように構成される。画像光４９２を透過させることは、（ステップ１７１４）反射板７１２およびＶＢＧ７１４での反射を含む光路を介して、画像光４９２を第２の表面７１０－２から第１の光パワーで出力することも含む。方法１７００は、（ステップ１７２０）周囲光４９０－１を第１の光路とは異なる第２の光路で透過させることも含む。周囲光４９０－１を透過させることは、（ステップ１７２２）第１の表面で周囲光４９０－１を受光することと、（ステップ１７２４）反射板７１２での反射もＶＢＧ７１４での反射も含まない第２の光路を介して、周囲光４９０－１を第２の表面７１０－２から第２の光パワーで出力することとを含む。第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

図１８は、いくつかの実施形態による、拡張現実アプリケーションのためのディスプレイデバイス４００を動作させる方法１８００を示す流れ図である。方法１８００は、（ステップ１８１０）ディスプレイ４１０の前面４１０－２から画像光４９２を出力することを含む。ディスプレイ４１０は、前面４１０－２と反対側の背面４１０－１も含む。方法１８００は、（ステップ１８２０）周囲光４９０－１を背面４１０－１から前面４１０－２に透過させることも含む。方法１８００は、（ステップ１８３０）光学アセンブリ４１２で前面４１０－２から出力された画像光４９２を受光することと、（ステップ１８４０）画像光４９２の一部分を第１の光パワーで透過させることとをさらに含む。方法１８００はまた、（ステップ１８５０）光学アセンブリ４１２で前面４１０－２から出力された周囲光４９０－１を受光することと、（ステップ１８６０）周囲光４９０－１の一部分を第１の光パワーとは異なる第２の光パワーで透過させることとを含む。いくつかの実施形態において、第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。いくつかの実施形態において、第２の光パワーは、ゼロまたはごくわずかである。

いくつかの実施形態において、（ステップ１８２２）画像光４９２がディスプレイ４１０の前面４１０－２から出力されると同時に、周囲光４９０－１がディスプレイ４１０の前面４１０－２から出力される。

いくつかの実施形態において、（ステップ１８２４）ディスプレイ４１０の前面４１０－２から周囲光４９０－１が出力されることと、ディスプレイ４１０の前面４１０－２から画像光４９２が出力されることとが交互に繰り返される。

いくつかの実施形態において、（ステップ１８３２）画像光４９２は、第１の偏光（たとえば、ＲＣＰ）を有し、（ステップ１８５２）周囲光４９０－１は、第１の偏光とは異なる（たとえば、直交する）第２の偏光を有する。

いくつかの実施形態において、（ステップ１８４２）画像光４９２の部分は、１つまたは複数の折り畳みを含む光路を介して光学アセンブリ４１２を透過し、（ステップ１８６２）周囲光４９０－１の部分は、折り畳みを一切含まない異なる光路を介して光学アセンブリ４１２を透過する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ４１２は、大幅な光学収差なしに周囲光４９０－１の部分を透過させるように構成される。

図１９は、いくつかの実施形態による、光拡散器ディスプレイを含むディスプレイデバイスにおいて光を透過させる方法１９００を示す流れ図である。方法１９００は、（ステップ１９１０）光拡散器ディスプレイ１０２０において画像光１０９０を受光することと、画像光１０９０を受光したことに応答して、（ステップ１９２０）画像光の偏光を変化させることなく光拡散器ディスプレイ１０２０から拡散画像光１０９２を出力することとを含む。方法１９００は、（ステップ１９３０）拡散画像光１０９２を光学アセンブリ１０３０に第１の非ゼロ光パワーで透過させることも含む。ステップ１９３２に示すように、光学アセンブリ１０３０は、第１の表面と、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面とを有する基板、基板に結合された反射板、および基板に結合されたビームスプリッタを含む。拡散画像光１０９２を光学アセンブリ１０３０に第１の非ゼロ光パワーで透過させることは、（ステップ１９３４）反射板およびビームスプリッタで拡散画像光１０９２を反射することを含む。方法１９００は、（ステップ１９４０）光拡散器ディスプレイ１０２０において周囲光４９０－１を受光することと、（ステップ１９５０）光拡散器ディスプレイ１０２０から、周囲光４９０－１の少なくとも第１の部分を出力することとをさらに含む。方法１９００は、（ステップ１９６０）周囲光４９０－１の第２の部分を、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリ１０３０に透過させることも含む。ステップ１９６２に示すように、周囲光４９０－１の第２の部分は、反射板でもビームスプリッタでも反射することなく光学アセンブリ１０３０を透過する。

いくつかの実施形態において、画像光１０９０および拡散画像光１０９２は、第１の直線偏光を有し、周囲光は、第１の直線偏光に直交する第２の直線偏光を有する。

いくつかの実施形態において、方法１９００はまた、プロジェクタ１０１０から光拡散器ディスプレイ１０２０に向けて画像光１０９０を投射することと、光拡散器ディスプレイ１０２０で画像光１０９０を受光することと、光拡散器ディスプレイ１０２０から拡散画像光１０９２が出力されるように、光拡散器ディスプレイ１０２０で画像光１０９０を拡散することとを含む。

いくつかの実施形態において、画像光１０９０は、光拡散器ディスプレイ１０２０の第２の表面１０２０－２で受光され、拡散画像光１０９２は、光拡散器ディスプレイ１０２０の第２の表面１０２０－２から出力される。

いくつかの実施形態において、光拡散器ディスプレイ１０２０は、第１の方向に伝搬する画像光１０９０を受光し、拡散画像光１０９２が複数の方向に伝搬するように、画像光１０９０を拡散するように構成される。

いくつかの実施形態において、拡散画像光１０９２が光拡散器ディスプレイ１０２０から出力されると同時に、周囲光４９０－１の第１の部分が光拡散器ディスプレイ１０２０に透過され、周囲光４９０－１の第２の部分および拡散画像光１０９２は、光学アセンブリ１０３０を同時に透過する。

いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、周囲光４９０－１の第２の部分は、大幅な光学収差なしに、好ましくは光学収差なしに、光学アセンブリ１０３０を透過する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ１０３０の基板は、実質的に均一な厚さを有する。

図２０Ａ～図２０Ｃは、いくつかの実施形態による、切替可能ディスプレイデバイス１１００を動作させる方法２０００を示す流れ図である。方法２０００は、（ステップ２０１０）切替可能ディスプレイデバイス１１００を第１のモードで動作させることを含む。切替可能ディスプレイデバイス１１００を動作させることは、（ステップ２０１２）切替可能ディスプレイ１１１０の前面１１１０－１で画像光１１９０を受光することと、（ステップ２０１６）画像光１１９０を拡散して前面１１１０－１から拡散画像光４９２を出力することと、少なくとも１つの折り畳みを含む第１の光路を介して、拡散画像光４９２の一部分を光学アセンブリ１１３０に第１の光パワーで透過させることとを含む。いくつかの実施形態において、（ステップ２０１４）切替可能ディスプレイ１１１０は、前面１１１０－１に結合された前面電極１１１２－１、背面１１１０－２に結合された背面電極１１１２－２、および前面１１１０－１と背面１１１０－２との間に配置された光学的異方性分子１１１０－３を含む。前面電極１１１２－１および背面電極１１１２－２は、第１の電圧源Ｖ１に動作可能に結合される。ディスプレイデバイス１１００を第１のモードで動作させることは、第１の電圧源Ｖ１をオフにすることを含む。

方法２０００は、（ステップ２０２０）ディスプレイデバイス１１００を第２のモードで動作させることも含み、ディスプレイデバイス１１００を第２のモードで動作させることは、（ステップ２０２２）切替可能ディスプレイ１１１０の背面１１１０－２で周囲光４９０－１を受光することを含む。いくつかの実施形態において、（ステップ２０２２－Ａ）周囲光４９０－１は、２つの基板１１２０－１および１１２０－２と、２つのシャッタ基板の間に配置された光学的異方性分子１１２０－３とを含むシャッタアセンブリ１１２０を透過する。いくつかの実施形態において、（ステップ２０２２－Ａ１）シャッタアセンブリ１１２０は、基板のうちの一方１１２０－１に結合された第１の電極１１２２－１と、他方の基板１１２０－２に結合された第２の電極１１２２－２とを含む。第１の電極および第２の電極は、調整可能な電圧を有する第２の電圧源Ｖ２に動作可能に結合される。いくつかの実施形態において、方法２０００は、（ステップ２０２４）光学的異方性分子１１２０－３を構成することによって、周囲光４９０－１を変調する（たとえば、周囲光４９０－１の強度を変調する）ことも含む。周囲光４９０－１を変調することは、（ステップ２０２４－Ａ）第２の電圧源Ｖ２の調整可能な電圧を調整することを含み得る。いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ１１２０を透過する周囲光４９０－１’の強度を、切替可能ディスプレイ１１１０から出力される拡散画像光４９２の強度に一致するように変更するために、第２の電圧源Ｖ２の調整可能な電圧が調整される。いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス１１００を第２のモードで動作させることはまた、（ステップ２０２６）第１の電圧源Ｖ１を第１の電圧に設定することと、（ステップ２０２８）周囲光４９０－１’を切替可能ディスプレイ１１１０に透過させることと、（ステップ２０２９）折り畳みを一切含まない第２の光路を介して、周囲光４９０－１’の一部分を、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリ１１３０に透過させることとを含む。

いくつかの実施形態において、方法２０００は、（ステップ２０３０）ディスプレイデバイス１１００が拡張現実アプリケーションを実行しているかどうかを検出することも含む。（ステップ３０３２）ディスプレイデバイス１１００が拡張現実アプリケーションを実行しているとの検出に応答して、第１のモードと第２のモードとを交互に入れ替えることによってディスプレイデバイス１１００を動作させること、および（ステップ３０３４）ディスプレイデバイス１１００が拡張現実アプリケーションを実行していないとの検出に応答して、ディスプレイデバイスを第１のモードで動作させること。

図２１Ａ～図２１Ｄは、１つまたは複数の画像を表示する方法２１００を示す流れ図である。方法２１００は、（ステップ２１１２）１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１２１０、１２２２、１３１２、１４１２）から画像光（たとえば、画像光１２１２、１２３２、１３１４、１４１４、４３２）を投射することを含む。方法２１００はまた、（ステップ２１１２）１つまたは複数のプロジェクタから投射された画像光を、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ１２１４、１２２４、１３１０、１４００、４１０）で受光することと、（ステップ２１１４）画像光をディスプレイで拡散することと、（ステップ２１１６）拡散画像光（たとえば、拡散画像光４９２、１２３２－１Ｄ、１２３２－２Ｄ、１２３２－３Ｄ）をディスプレイの第１の表面（たとえば、表面１２１４－１、１２２４－１、１３１０－１、１４１６－２）から出力することとを含む。方法は、（ステップ２１１８）ディスプレイの第２の表面（たとえば、表面１２１４－２、１２２４－２、１３１０－２、１４１０－２）で周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を受光することと、（ステップ２０２０）ディスプレイの第１の表面から周囲光を出力することとをさらに含む。第２の表面は、第１の表面と反対側にある。方法２１００はまた、（ステップ２１２２）画像光と周囲光のいずれかを光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１２１８、１２２５、１３１６、１２４０、４１２、５００～５０４、６００）で受光することと、（ステップ２１２４）１つまたは複数の折り畳みを含む第１の光路において画像光を透過させることと、（ステップ２１２６）第１の光路とは異なる第２の光路において周囲光を透過させることとを含む。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、拡散画像光を第１の非ゼロ光パワーで透過させ、周囲光を第１の光パワーとは異なる（たとえば、より少ない）第２の光パワーで透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、（ステップ２１１０－Ａ）１つまたは複数のプロジェクタは、ディスプレイの光軸に対して軸外の位置に配置され、１つまたは複数のプロジェクタは、ディスプレイから２インチ未満に位置する。

いくつかの実施形態において、図２１Ｂに示すように、ステップ２１３０において、ディスプレイ１３１０は、ディスプレイ１３１０の第１の表面１３１０－１と第２の表面１３１０－２との間に位置する拡散面１３１０－３を含む。ディスプレイ１３１０は、ディスプレイの第１の表面１３１０－１と拡散面１３１０－３との間に位置し、第１の屈折率を有する、第１の表示部分１３１０－４）も含む。ディスプレイは、拡散面１３１０－３と第２の表面１３１０－２との間に位置し、第１の屈折率に等しい第２の屈折率を有する、第２の表示部分１３１０－５も含む。拡散面は、画像光１３１４を拡散するように構成される。このような場合、（ステップ２１３２）ディスプレイ１３１０で画像光１３１４を拡散することは、拡散面１３１０－３で画像光１３１４を拡散することを含む。

いくつかの実施形態において、図２１Ｃに示すように、ステップ２１１２－Ａにおいて、ディスプレイは、くさび形導波路１４１０と、くさび形導波路１４１０の表面１４１０－２に結合された光拡散器１４１６とを含む。くさび形導波路１４１０の少なくとも一部分１４１０－Ｏは、ディスプレイの第１の表面と第２の表面との間に配置される。このような場合、（ステップ２１１２－Ｂ）１つまたは複数のプロジェクタ１４１２から画像光１４１４を投射することは、画像光１４１４をくさび形導波路１４１０の入力面１４１０－１に投射することを含む。方法２１００は、（ステップ２１１２－Ｃ）１つまたは複数のプロジェクタ１４１２からの画像光１４１４をくさび形導波路１４１０で受光することと、（ステップ２１１２－Ｄ）画像光１４１４を全内部反射によって光拡散器１４１６に向けて伝搬することと、（ステップ２１１２－Ｅ）導波路の表面１４１０－２から画像光を出力することとを含む。このような場合、（ステップ２１１４－Ａ）画像光１４１４をディスプレイで拡散することは、くさび形導波路１４１０から出力された画像光１４１４を受光したことに応答して、光拡散器１４１６で画像光１４１４を拡散することを含む。

いくつかの実施形態において、図２１Ｄに示すように、ステップ２１１３－Ａにおいて、ディスプレイ１２２４は、第１の表面１２２４－１と第２の表面１２２４－２との間に複数のナノ粒子１２２８を含む。このような場合、（ステップ２１１４－Ｂ）ディスプレイ１２２４で画像光１２３２を拡散することは、１つまたは複数のプロジェクタ１２２２からの画像光１２３２を、複数のナノ粒子１２２８によって散乱させることを含む。

これらの原理に照らして、次に、光学アセンブリおよびディスプレイデバイスの特定の実施形態に移る。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ５００～５０４）は、基板（たとえば、基板５１０）を含む。基板は、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）と、第１の表面と反対側の実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）とを有する。光学アセンブリは、反射板（たとえば、反射板５１２Ｂ）およびビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）も含み、これらはそれぞれ基板に結合される。光学アセンブリは、第１の表面で受光された第１の光（たとえば、画像光４９２）を、第１の光が第２の表面から出力される前に、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を、第２の光が反射板での反射もビームスプリッタでの反射も経ることなく第２の表面から出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ５００～５０４）はまた、第１の光（たとえば、画像光４９２）を第１の光パワー（たとえば、非ゼロ光パワー）で出力し、第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、大幅な光学収差を加えることなく第２の光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板５１２）は、反射偏光子（たとえば、反射偏光子５１２Ｂ）と、光学リターダ（たとえば、光学リターダ５１２Ａ）とを含む。

いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）は、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）と第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）との間に配置される。ビームスプリッタは、第１の光パワーに寄与する複数のフレネル構造を含む。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、可変ピッチおよび動的ドラフトのうちの１つまたは複数を有する。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、平面（たとえば、平坦な）輪郭を形成する。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板５１２）は、湾曲した反射面を有し、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）と第２の表面（たとえば、第２の面５１０－２）との間に配置される。湾曲した反射面は、第１の光パワーに寄与する第１の曲率半径を有する。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、可変ピッチおよび動的ドラフトのうちの１つまたは複数を有する。いくつかの実施形態において、反射板は、第１の表面および第２の表面のそれぞれから離間している。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板５１２）は、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）と第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）との間に配置される。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、第１の光パワーに寄与する第２の曲率半径を有する湾曲輪郭を形成する。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、可変ピッチおよび動的ドラフトのうちの１つまたは複数を有する。いくつかの実施形態において、ビームスプリッタは、第１の表面（たとえば、第１の表面）および第２の表面のうちの１つまたは複数から離間している。いくつかの実施形態において、反射偏光子（たとえば、反射偏光子５１２Ｂ）および光学リターダ（たとえば、光学リターダ５１２Ａ）は、平坦である（たとえば、平面輪郭を有する）。

いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）は、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）上に配置され、反射板（たとえば、反射板５１２）は、第２の表面（たとえば、第２の表面）上に配置される。反射板は、第１の光（たとえば、画像光４９２）を第１の光が第１の光パワーで出力されるように反射し、第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を第２の光が第２の光パワーで出力されるように透過させるように構成された、偏光感受性ホログラム（ＰＳＨ）（たとえば、ＰＳＨ５１２Ｃ）を含む。

いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）は、第２の表面（たとえば、第２の表面５１２）上に配置される。反射板（たとえば、反射板５１２）は、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）上に配置され、ＰＳＨ（たとえば、ＰＳＨ５１２Ｃ）を含む。ＰＳＨは、第１の光（たとえば、画像光４９２）を第１の光が第１の光パワーで出力されるように反射し、第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を第２の光が第２の光パワーで出力されるに透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）および第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）は、平面である。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）および第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）はそれぞれ、第３の曲率半径を有する。いくつかの実施形態において、第３の曲率半径は７５ミリメートルより大きい。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス４００）は、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）と、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ５００～５０４）とを含む。ディスプレイは、画像光（たとえば、画像光４９２）を出力し、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を透過させるように構成される。光学アセンブリは、基板（たとえば、基板５１０）と、基板に結合された反射板（たとえば、反射板５１２）と、基板に結合されたビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）とを含む。光学アセンブリは、ディスプレイから出力された画像光を第１の表面で受光し、画像光が第２の表面から出力される前に、画像光を反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を第１の表面で受光し、周囲光が反射板での反射もビームスプリッタでの反射も経ることなく第２の表面から出力されるように、周囲光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ５００～５０４）は、画像光（たとえば、画像光４９２）を第１の光パワー（たとえば、非ゼロ光パワー）で出力し、周囲光（たとえば、周囲光４９０）を第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）は、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）と第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）との間に配置される。ビームスプリッタは、第１の光パワーに寄与する複数のフレネル構造を含む。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、可変ピッチおよび動的ドラフトのうちの１つまたは複数を有する。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、平面（たとえば、平坦な）輪郭を形成する。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板５１２）は、湾曲した反射面を有し、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）と第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）との間に配置される。湾曲した反射面は、第１の光パワーに寄与する第１の曲率半径を有する。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、可変ピッチおよび動的ドラフトのうちの１つまたは複数を有する。いくつかの実施形態において、反射板は、第１の表面および第２の表面のそれぞれから離間している。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板５１２）は、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）と第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）との間に配置される。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、第１の光パワーに寄与する第２の曲率半径を有する湾曲輪郭を形成する。いくつかの実施形態において、フレネル構造は、可変ピッチおよび動的ドラフトのうちの１つまたは複数を有する。いくつかの実施形態において、ビームスプリッタは、第１の表面（たとえば、第１の表面）および第２の表面のうちの１つまたは複数から離間している。いくつかの実施形態において、反射偏光子（たとえば、反射偏光子５１２Ｂ）および光学リターダ（たとえば、光学リターダ５１２Ａ）は、平坦である（たとえば、平面輪郭を有する）。

いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）は、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）上に配置され、反射板（たとえば、反射板５１２）は、第２の表面（たとえば、第２の表面）上に配置される。反射板は、第１の光（たとえば、画像光４９２）を第１の光が第１の光パワーで出力されるように反射し、第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を第２の光が第２の光パワーで出力されるように透過させるように構成された、ＰＳＨ（たとえば、ＰＳＨ５１２Ｃ）を含む。

いくつかの実施形態において、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）は、第２の表面（たとえば、第２の表面５１２）上に配置される。反射板（たとえば、反射板５１２）は、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）上に配置され、ＰＳＨ（たとえば、ＰＳＨ５１２Ｃ）を含む。ＰＳＨは、第１の光（たとえば、画像光４９２）を第１の光が第１の光パワーで出力されるように反射し、第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を第２の光が第２の光パワーで出力されるに透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）および第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）は、平面である。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）および第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）はそれぞれ、第３の曲率半径を有する。いくつかの実施形態において、第３の曲率半径は７５ミリメートルより大きい。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ５００～５０４）に光を透過させる方法（たとえば、方法１５００）は、（ステップ１５１０）画像光（たとえば、画像光４９２）を第１の光路において透過させることと、（ステップ１５２０）周囲光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を第１の光路とは異なる第２の光路において透過させることとを含む。画像光を第１の光路において透過させることは、（ステップ１５１２）基板（たとえば、基板５１０）の第１の表面（たとえば、第１の表面５１０－１）で画像光を受光すること含む。基板は、第１の表面と反対側の実質的に平行である（たとえば、８９度から９１度の間の角度を形成する）第２の表面（たとえば、第２の表面５１０－２）と、基板に結合された反射板（たとえば、反射板５１２）と、基板に結合されたビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）とを含む。画像光を透過させることは、（ステップ１５１４）画像光を第２の表面から出力することも含む。第１の光路は、反射板とビームスプリッタの両方での反射を含む（たとえば、第１の光路は、１つまたは複数の折り畳みを含む）。（ステップ１５２０）周囲光を第２の光路において透過させることは、（ステップ１５２２）第１の表面で周囲光を受光することと、（ステップ１５２４）周囲光を反射板での反射もビームスプリッタでの反射も経ることなく第２の表面から出力することとを含む（たとえば、第２の光路は、折り畳みを一切含まない）。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）は、第１の湾曲輪郭を有する第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）を有する基板（たとえば、基板６１０）を含む。光学アセンブリは、第２の湾曲輪郭を有し、第１の表面と反対側の平行である、第２の表面（たとえば、第２の表面６１０－２）も含む。光学アセンブリは、第１の表面上に配置され、第１の表面の第１の湾曲輪郭に一致する、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ６１４）も含む。光学アセンブリは、第２の表面上に配置され、第２の表面の第２の湾曲輪郭に一致する、反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）をさらに含む。光学アセンブリは、第１の光（たとえば、画像光４９２）を第１の表面で受光し、第１の光を反射板から出力する前に、第１の光を反射板で反射し、続いてビームスプリッタで反射するように構成される。第１の光は、光学アセンブリを第１の非ゼロ光パワーで透過する。光学アセンブリはまた、第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を、反射板で反射することなく光学アセンブリに透過させるように構成される。第２の光は、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリを透過する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）は、ビームスプリッタと反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）との間に配置された光学リターダ（たとえば、光学リターダ６１２Ａ）をさらに含む。

いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）および第２の表面（たとえば、第２の表面６１０－２）はそれぞれ、曲率を有する。第１の光パワーは曲率に依存する。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）で受光された第１の光（たとえば、画像光４９２）は、第１の方向に伝搬している。第１の光は、第１の方向とは異なる第２の方向に反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）から出力される。第１の表面で受光された第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）は、第３の方向に伝搬しており、第２の光は、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）から、第３の方向に実質的に平行である（たとえば、１度未満の角度を形成する）第４の方向に出力される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）は、大幅な光学収差なしに第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、光学収差なしに第２の光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）で受光される第１の光（たとえば、画像光４９２）は、第１の偏光を有し、反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）から出力される第１の光は、第１の偏光とは異なる第２の偏光を有し、第１の表面で受光される第２の光は、第１の偏光および第２の偏光のそれぞれとは異なる第３の偏光を有し、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）から出力される第２の光は、第２の偏光を有する。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）は、反射板に入射する光を、光の偏光に応じて反射または透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、基板（たとえば、基板６１０）は、実質的に均一な厚さを有する。

いくつかの実施形態において、第１の湾曲輪郭および第２の湾曲輪郭は、同心球形輪郭である。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス４００）は、画像光（たとえば、画像光４９２）を出力するように構成され、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を透過させるように構成可能な、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）を含む。ディスプレイデバイスは、第１の湾曲輪郭を有する第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）と、第２の湾曲輪郭を有し、第１の表面と平行である第２の表面（たとえば、第２の表面６１０－２）とを含む光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）も含む。光学アセンブリは、第１の表面上に配置され、第１の表面の第１の湾曲輪郭に一致する、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ６１４）も含む。光学アセンブリは、第２の表面上に配置され、第２の表面の第２の湾曲輪郭に一致する、反射板（たとえば、反射板６１２）も含む。光学アセンブリは、画像光を第１の表面で受光し、画像光を反射板から出力する前に、画像光を反射板で反射し、続いてビームスプリッタで反射するように構成される。画像光は、光学アセンブリを第１の非ゼロ光パワーで透過する。光学アセンブリはまた、周囲光を、反射板で反射することなく光学アセンブリに透過させるように構成される。周囲光は、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリを透過する。いくつかの実施形態において、ディスプレイは、光を直線偏光から円偏光に変換するように構成された４分の１波長板を含む。いくつかの実施形態において、ディスプレイは、可視光に対して透過性である。いくつかの実施形態において、ディスプレイはまた、近赤外光および／または赤外光に対して透過性である。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）は、ビームスプリッタと反射偏光子６１２Ｂ）との間に配置された光学リターダ（たとえば、光学リターダ６１２Ａ）をさらに含む。

いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）および第２の表面（たとえば、第２の表面６１０－２）はそれぞれ、曲率を有する。第１の光パワーは曲率に依存する。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）で受光された画像光（たとえば、画像光４９２）は、第１の方向に伝搬している。第１の光は、第１の方向とは異なる第２の方向に反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）から出力される。第１の表面で受光された周囲光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）は、第３の方向に伝搬しており、第２の光は、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）から、第３の方向に実質的に平行である（たとえば、１度未満の角度を形成する）第４の方向に出力される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）は、大幅な光学収差なしに第２の光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、光学収差なしに第２の光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）で受光される画像光（たとえば、画像光４９２）は、第１の偏光を有し、反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）から出力される画像光は、第１の偏光とは異なる第２の偏光を有し、第１の表面で受光される周囲光は、第１の偏光および第２の偏光のそれぞれとは異なる第３の偏光を有し、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）から出力される周囲光は、第２の偏光を有する。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）は、反射板に入射する光を、光の偏光に応じて反射または透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス４００）は、ヘッドマウントディスプレイデバイスである。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ６００）に光を透過させる方法（たとえば、方法１６００）は、（ステップ１６１０）画像光（たとえば、画像光４９２）を第１の光路において透過させることと、（ステップ１６２０）周囲光（たとえば、周囲光４９０－１および周囲光４９０－２）を、第１の光路とは異なる第２の光路において透過させることとを含む。画像光を透過させることは、（ステップ１６１２）第１の湾曲輪郭を有する基板（たとえば、基板６１０）の第１の表面（たとえば、第１の表面６１０－１）で画像光を受光することを含む。画像光を透過させることはまた、（ステップ１６１４）第２の湾曲輪郭を有し、基板の第１の表面に実質的に平行である反射板（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）で画像光を反射することと、（ステップ１６１６）第１の基板上に配置され、第１の表面の第１の湾曲輪郭に一致するビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ６１４）で画像光を反射することと、（ステップ１６１８）画像光を反射板から第１の光パワーで出力することとを含む。周囲光を透過させることは、（ステップ１６２２）第１の表面で周囲光を受光することと、（ステップ１６２４）周囲光を反射板で反射することなく光学アセンブリに透過させることと、（ステップ１６２６）周囲光を第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリから出力することとを含む。

いくつかの実施形態によれば、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ７００）は、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）と、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面（たとえば、表面７１０－２）と、基板に結合された反射板（たとえば、反射板７１２）と、基板に結合された体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）（たとえば、ＶＢＧ７１４）とを有する基板（たとえば、基板７１０）を含む。ＶＢＧは、第１の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ１）内の入射角でＶＢＧに入射する光を透過させ、第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ２）内の入射角でＶＢＧに入射する光を反射するように構成される。光学アセンブリは、第１の表面で受光された第１の光を、第１の光が第２の表面から出力される前に、反射板での反射およびＶＢＧでの反射を含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第２の光を、第２の光が反射板での反射もＶＢＧでの反射も経ることなく第２の表面から出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ＶＢＧ（たとえば、ＶＢＧ７１４）は、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）上に配置され、反射板（たとえば、反射板７１２）は、第２の表面（たとえば、表面７１０－２）上に配置される。第１の表面で受光された第１の光は、第１の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ１）内の入射角でＶＢＧに入射し、反射板から反射された第１の光は、第２の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ２）内の入射角で体積ブラッグ格子に入射する。

いくつかの実施形態において、第１の光は第１の偏光を有し、第２の光は第１の偏光に直交する第２の偏光を有する。

いくつかの実施形態において、ＶＢＧ（たとえば、ＶＢＧ７１４）は、偏光選択性であり、光の入射角に関係なく第１の偏光とは異なる偏光を有する光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板７１２）は、偏光感受性ホログラム（ＰＳＨ）（たとえば、ＰＳＨ５１２Ｃ）を含む。ＶＢＧ（たとえば、ＶＢＧ７１４）は、第２の表面（たとえば、表面７１０－２）上に配置され、反射板（たとえば、反射板７１２）は、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）上に配置される。第１の表面および反射板を透過した第１の光は、第２の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ２）内の入射角でＶＢＧに入射し、反射板から反射された第１の光は、第１の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ１）内の入射角でＶＢＧに入射する。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）および第２の表面（たとえば、表面７１０－２）は、平面である。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）および第２の表面（たとえば、表面７１０－２）は、同じ曲率半径を有する。

いくつかの実施形態において、第２の光は、大幅な光学収差なしに透過する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ７００）は、第１の光を第１の光パワーで出力し、第２の光を第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ゼロである第２の光パワー。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイスは、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）と、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ７００）とを含む。ディスプレイは、画像光を出力し、周囲光を透過させるように構成される。光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ７００）は、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）と、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面（たとえば、表面７１０－２）と、基板に結合された反射板（たとえば、反射板７１２）と、基板に結合された体積ブラッグ格子（ＶＢＧ）（たとえば、ＶＢＧ７１４）とを有する基板（たとえば、基板７１０）を含む。ＶＢＧは、第１の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ１）内の入射角でＶＢＧに入射する光を透過させ、第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ２）内の入射角でＶＢＧに入射する光を反射するように構成される。光学アセンブリは、第１の表面で受光された第１の光を、第１の光が第２の表面から出力される前に、反射板での反射およびＶＢＧでの反射を含む光路において透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、第１の表面で受光された第２の光を、第２の光が反射板での反射もＶＢＧでの反射も経ることなく第２の表面から出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ＶＢＧ（たとえば、ＶＢＧ７１４）は、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）上に配置され、反射板（たとえば、反射板７１２）は、第２の表面反射板（たとえば、表面７１０－２）上に配置される。第１の表面で受光された第１の光は、第１の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ１）内の入射角でＶＢＧに入射し、反射板から反射された第１の光は、第２の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ２）内の入射角でＶＢＧに入射する。

いくつかの実施形態において、第１の光は第１の偏光を有し、第２の光は第１の偏光に直交する第２の偏光を有する。

いくつかの実施形態において、ＶＢＧ（たとえば、ＶＢＧ７１４）は、偏光選択性であり、光の入射角に関係なく第１の偏光とは異なる偏光を有する光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板７１２）は、基板（たとえば、基板７１０）の第１の表面（たとえば、表面７１０－１）上に配置されたＰＳＨ（たとえば、ＰＳＨ５１２Ｃ）と、基板（たとえば、基板７１０）の第２の表面（たとえば、表面７１０－２）上に配置されたＶＢＧ（たとえば、ＶＢＧ７１４）とを含む。第１の表面および反射板を透過した第１の光は、第２の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ２）内の入射角でＶＢＧに入射し、反射板から反射された第１の光は、第１の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ１）内の入射角でＶＢＧに入射する。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）および第２の表面（たとえば、表面７１０－２）は、平面である。

いくつかの実施形態において、第１の表面（たとえば、表面７１０－１）および第２の表面（たとえば、表面７１０－２）は、同じ曲率半径を有する。

いくつかの実施形態において、第２の光は、大幅な光学収差なしに透過する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ７００）は、第１の光を第１の光パワーで出力し、第２の光を第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ７００）に光を透過させる方法（たとえば、方法１７００）は、画像光（たとえば、画像光４９２）を透過させることを含む。画像光を透過させることは、画像光を基板（たとえば、基板７１０）の第１の表面（たとえば、表面７１０－１）で受光することを含む。基板は、第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面（たとえば、表面７１０－２）と、反射板（たとえば、反射板７１２）と、ＶＢＧ（たとえば、ＶＢＧ７１４）とを含む。ＶＢＧは、第１の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ１）内の入射角でＶＢＧに入射する光を透過させ、第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲（たとえば、角度範囲θ２）内の入射角でＶＢＧに入射する光を反射するように構成される。画像光を透過させることは、反射板での反射およびＶＢＧでの反射を含む光路を介して、画像光を第２の表面から第１の光パワーで出力することも含む。方法は、周囲光を第１の光路とは異なる第２の光路において透過させることをさらに含む。周囲光を透過させることは、第１の表面で周囲光を受光することと、反射板での反射もＶＢＧでの反射も含まない光路を介して、周囲光を第２の表面から第２の光パワーで出力することとを含む。第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス４００）は、前面（たとえば、表面４１０－２）と、前面と反対側の背面（たとえば、表面４１０－１）とを有するディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）を含む。ディスプレイは、前面から画像光（たとえば、画像光４９２）を出力し、背面から前面に周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を透過させるように構成される。ディスプレイデバイスは、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）も含む。光学アセンブリは、実質的に均一な厚さを有する基板（たとえば、基板５１０、６１０）と、基板に結合されたビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ８１４、９１６、５１４、５１４’、５１４’’、５１４’’’）と、基板に結合された反射板（たとえば、反射板８１８、９１８、５１２、５１２’、５１２’’、６１２）とを含む。光学アセンブリは、画像光を受光し、ディスプレイの前面から出力された画像光の一部分を、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の光パワーで透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、周囲光を受光し、周囲光の一部分を、反射板で反射することなく、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリに透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）は、前面（たとえば、表面４１０－２）から画像光（たとえば、画像光４９２）および周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を同時に出力するように構成される。いくつかの実施形態において、画像光および周囲光は、直交偏光を有する。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス４００）は、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）の前面（たとえば、表面４１０－２）から画像光（たとえば、画像光４９２）を出力することと、ディスプレイの前面から周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を出力することとを交互に繰り返すように構成される。いくつかの実施形態において、画像光および周囲光は、直交偏光を有する。いくつかの実施形態において、画像光および周囲光は、同じ偏光を有する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）で受光される画像光（たとえば、画像光４９２）は、第１の偏光を有し、光学アセンブリで受光される周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）は、第１の偏光に直交する第２の偏光を有する。いくつかの実施形態において、画像光の一部分および光学アセンブリから出力される周囲光の一部分は、同じ偏光を有する。

いくつかの実施形態において、画像光（たとえば、画像光４９２）の光路は、１つまたは複数の折り畳みを含み（たとえば、反射板での反射およびビームスプリッタまたはＶＢＧでの反射を含み）、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の一部分は、折り畳みを一切含まない異なる光路を介して透過する（たとえば、反射を経ることなく光学アセンブリを透過する）。

いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）は、大幅な光学収差なしに周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の一部分を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、画像光（たとえば、画像光４９２）の一部分と比較して光学収差を低減した状態で周囲光の一部分を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、大幅な光学収差なしに周囲光の一部分を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）の基板（たとえば、基板５１０、６１０）は、第１の表面（たとえば、表面５１０－１、６１０－１）と、第１の表面と反対側の平行な第２の表面（たとえば、表面５１０－２、６１０－２）とを含む。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、６００）の基板（たとえば、基板５１０）は、第１の表面（たとえば、表面６１０－１）と、第１の表面と反対側の第２の表面（たとえば、表面６１０－２）とを含む。第１の表面は第１の湾曲輪郭を有し、第２の表面は第２の湾曲輪郭を有する。ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ６１４）は、第１の表面上に配置され、第１の表面の第１の湾曲輪郭に一致する。反射板（たとえば、反射板６１２）は、反射偏光子（たとえば、反射偏光子６１２Ｂ）および４分の１波長板（たとえば、光学リターダ６１２Ａ）を含む。反射偏光子は、第２の表面上に配置され、第２の表面の第２の湾曲輪郭に一致する。いくつかの実施形態において、第１の表面および第２の表面はそれぞれ曲率を有し、第１の光パワーは曲率に依存する。いくつかの実施形態において、第１の湾曲輪郭および第２の湾曲輪郭は、同心球形輪郭である。いくつかの実施形態において、反射偏光子は、光の偏光に応じて光を反射または透過するように構成される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０２）の基板（たとえば、基板５１０）は、第１の表面（たとえば、表面５１０－１）と、第１の表面と反対側の第２の表面（たとえば、表面５１０－１）とを含む。ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４、５１４’、５１４’’）は、第１の表面と第２の表面との間に配置され、第１の光パワーに寄与する複数のフレネル構造を含む。

いくつかの実施形態において、反射偏光子（たとえば、反射偏光子５１２Ｂ’）は、湾曲した反射面を有し、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）と第２の表面（たとえば、表面５１０－２）との間に配置される。湾曲した反射面は、第１の光パワーに寄与する第１の曲率半径を有する。

いくつかの実施形態において、反射板（たとえば、反射板５１２’）は、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１４）と第２の表面（たとえば、表面５１０－２）との間に配置される。フレネル構造は、第１の光パワーに寄与する第２の曲率半径を有する湾曲輪郭を形成する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリの基板（たとえば、基板５１０）は、第１の表面（たとえば、表面５１０－１）と、第１の表面と反対側の第２の表面（たとえば、表面５１０－２）とを含む。ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ５１２’’）は、第１の表面上に配置され、反射板（たとえば、反射板５１４’’’）は、第２の表面上に配置され、偏光感受性ホログラム（たとえば、偏光感受性ホログラム５１２Ｃ）を含む。偏光感受性ホログラムは、画像光（たとえば、画像光４９２）を、画像光が第１の光パワーで出力されるように反射するように構成される。偏光感受性ホログラムはまた、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を、周囲光が第２の光パワーで出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス４００）は、ヘッドマウントディスプレイデバイスである。

いくつかの実施形態において、方法（たとえば、方法１８００）は、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）の前面（たとえば、表面４１０－２）から画像光（たとえば、画像光４９２）を出力することを含む。ディスプレイは、前面と反対側の背面（たとえば、表面４１０－１）も含む。方法はまた、背面から前面に周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を透過させることと、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）で前面から出力された画像光を受光することと、折り畳まれた光路を介して画像光の一部分を第１の光パワーで透過させることとを含む。方法は、光学アセンブリで前面から出力された周囲光を受光することと、第１の光路とは異なる第２の光路を介して、周囲光の一部分を第１の光パワーとは異なる第２の光パワーで透過させることとをさらに含む。いくつかの実施形態において、周囲光の一部分は、光学アセンブリで受光される周囲光の方向に実質的に平行な方向で光学アセンブリから出力される。いくつかの実施形態において、周囲光は、大幅な光学収差を加えることなく、かつ光パワーを加えることなく透過する。いくつかの実施形態において、第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。いくつかの実施形態において、第２の光パワーは、ゼロである。

いくつかの実施形態において、画像光（たとえば、画像光４９２）および周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）は、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）の前面（たとえば、表面４１０－２）から同時に出力される。

いくつかの実施形態において、画像光（たとえば、画像光４９２）の一部分および周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の一部分は、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ４１０）の前面（たとえば、表面４１０－２）から交互に出力される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）で受光される画像光（たとえば、画像光４９２）は、第１の偏光を有し、光学アセンブリで受光される周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）は、第１の偏光に直交する第２の偏光を有する。いくつかの実施形態において、第１の偏光および第２の偏光は直線偏光である。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）で受光される画像光（たとえば、画像光４９２）および周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）は、同じ偏光を有する。いくつかの実施形態において、偏光は円偏光である。

いくつかの実施形態において、画像光（たとえば、画像光４９２）の一部分は、１つまたは複数の折り畳みを含む光路を介して光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）を透過し、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の一部分は、折り畳みを一切含まない異なる光路を介して光学アセンブリを透過する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ４１２、５００～５０４、６００）は、大幅な光学収差なしに周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の一部分を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、透過した画像光と比較して光学収差を低減した状態で周囲光の一部分を透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、光学収差なしに周囲光の一部分を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス１０００）は、画像光（たとえば、画像光１０９０）を受光したことに応答して、画像光を拡散し、拡散画像光（たとえば、拡散画像光１０２２）を出力するように構成された、光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）を含む。光拡散器から出力される拡散画像光は、受光された画像光と同じ偏光を有する。光拡散器はまた、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を受光し、周囲光の少なくとも第１の部分を出力するように構成される。ディスプレイデバイスは、第１の表面および第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面を有する基板と、基板に結合された反射板と、基板に結合されたビームスプリッタとを含む光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）も含む。光学アセンブリは、拡散画像光を反射板およびビームスプリッタで反射することによって、拡散画像光を第１の非ゼロ光パワーで透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、周囲光の第１の部分以外の周囲光の第２の部分を、周囲光の第２の部分が第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリを透過するように、反射板でもビームスプリッタでも反射することなく光学アセンブリに透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、画像光は第１の直線偏光を有する。光拡散器は、第１の直線偏光を有する拡散画像光が光拡散器から出力されるように、第１の直線偏光を有する画像光を拡散するように構成される。いくつかの実施形態において、周囲光の第１の部分は、第１の直線偏光に直交する第２の直線偏光を有する。いくつかの実施形態において、光拡散器は、第２の直線偏光を有する周囲光の第１の部分が光拡散器から出力されるように、周囲光の偏光を変えることなく周囲光の第１の部分を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス１０００）は、画像光（たとえば、画像光１０９０）を光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）に向けて投射するように構成されたプロジェクタ（たとえば、プロジェクタ１０１０）をさらに含む。

いくつかの実施形態において、画像光（たとえば、画像光１０９０）は、一定の入射角範囲内の入射角で光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）に入射し、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）は、一定の入射角範囲外の入射角で光拡散器に入射する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）の第１の表面および光学アセンブリの第２の表面は、平面である。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）の第１の表面は、第１の湾曲輪郭を有し、光学アセンブリの第２の表面は、第２の湾曲輪郭を有する。

いくつかの実施形態において、第１の湾曲輪郭および第２の湾曲輪郭は、同じ曲率半径を有し、第１の光パワーは、曲率半径に依存する。

いくつかの実施形態において、第１の湾曲輪郭および第２の湾曲輪郭は、同心球形輪郭である。

いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）は、大幅な光学収差なしに周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の第２の部分を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）の基板は、実質的に均一な厚さを有する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）の反射板は、反射偏光子と、光学リターダ（たとえば、４分の１波長板）とを含む。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）の反射板は、拡散画像光（たとえば、拡散画像光１０９２）を、拡散画像光が第１の光パワーで出力されるように反射するように構成された偏光感受性ホログラムを含む。偏光感受性ホログラムはまた、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の第２の部分を、周囲光の第２の部分が第２の光パワーで出力されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、方法（たとえば、方法１９００）は、光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）で画像光（たとえば、画像光１０９０）を受光することと、画像光を受光したことに応答して、画像光の偏光を変えることなく光拡散器から画像光を拡散することと、拡散画像光（たとえば、拡散画像光１０９２）を出力することとを含む。方法は、拡散画像光を第１の光パワーで光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）に透過させることも含む。方法は、光拡散器で周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を受光することと、周囲光の少なくとも第１の部分を光拡散器から出力することとをさらに含む。方法は、周囲光の第１の部分以外の周囲光の第２の部分を、第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリに透過させることも含む。光学アセンブリは、第１の表面および第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面を有する基板と、基板に結合された反射板と、基板に結合されたビームスプリッタとを含む。拡散画像光を第１の光パワーで光学アセンブリに透過させることは、拡散画像光を反射板およびビームスプリッタで反射することを含む。周囲光の第２の部分が第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで光学アセンブリを透過するように、周囲光の第２の部分は、反射板でもビームスプリッタでも反射することなく光学アセンブリを透過する。

いくつかの実施形態において、方法（たとえば、方法１９００）はまた、プロジェクタ（たとえば、プロジェクタ１０１０）からの画像光（たとえば、画像光１０９０）を光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）に向けて投射することと、光拡散器で画像光を受光することと、拡散画像光が光拡散器から出力されるように、画像光を光拡散器で拡散することとを含む。

いくつかの実施形態において、画像光（たとえば、画像光１０９０）は、光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）の表面（たとえば、第１の表面１０２０－１）で受光され、拡散画像光は、光拡散器の表面から出力される。

いくつかの実施形態において、画像光（たとえば、画像光１０９０）は、一定の入射角範囲内の入射角で光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）に入射し、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）は、一定の入射角範囲外の入射角で光拡散器に入射する。

いくつかの実施形態において、拡散画像光（たとえば、拡散画像光１０９２）が光拡散器（たとえば、光拡散器ディスプレイ１０２０）から出力されると同時に、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の第１の部分が光拡散器を透過し、周囲光の第２の部分および拡散画像光は、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）を同時に透過する。

いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）の第２の部分は、大幅な光学収差なしに光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）を透過する。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１０３０）の基板は、実質的に均一な厚さを有する。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス１１００）は、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）と、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１１３０）とを含む。ディスプレイは、前面（たとえば、前面１１１０－１）、前面と反対側の背面（たとえば、背面１１１０－２）、および前面と背面との間に配置された第１の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１１０－３）を含む。ディスプレイは、前面で画像光（たとえば、画像光１１９０）を受光し、画像光を拡散して前面から拡散画像光（たとえば、拡散画像光４９２）を出力するか、または背面で周囲光４９０－１’を受光し、前面から周囲光を出力するように構成可能である。光学アセンブリは、実質的に均一な厚さを有する光学アセンブリ基板（たとえば、基板５１０、６１０、７１０）と、光学アセンブリ基板に結合された反射板（たとえば、反射板８１８、９１８、５１２、５１２’、５１２’’、６１２）と、光学アセンブリ基板に結合されたビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ８１４、９１６、５１４、５１４’、５１４’’、５１４’’’）とを含む。光学アセンブリは、拡散画像光の一部分を、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の光パワーで透過させ、ディスプレイの前面から出力される周囲光の一部分を、反射板で反射することなく第２の光パワーで透過させるように構成可能であり、第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、第１のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－１）、第２のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－２）、第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置された第２の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１２０－３）を含む。ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）の背面（たとえば、表面１１１０－１）で受光された周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）は、シャッタアセンブリを透過し、第２の光学的異方性分子は、周囲光を変調するように構成可能であり、ディスプレイは、シャッタアセンブリと光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１１３０）との間に配置される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス１１００）は、第１のモードと第２のモードとを交互に入れ替えるように構成される。第１のモードでは、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）がシャッタアセンブリを透過するのを遮断するように構成され、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、画像光を拡散するように構成される。第２のモードでは、シャッタアセンブリは、周囲光を可変強度で透過するように構成され、ディスプレイは、周囲光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、前面（たとえば、前面１１１０－１）に結合された前面電極（たとえば、前面電極１１１２－１）と、背面（たとえば、背面１１１０－２）に結合された背面電極（たとえば、背面電極１１１２－２）とをさらに含む。前面電極および背面電極は、第１の電圧源（たとえば、電圧源Ｖ１）に動作可能に結合される。第１の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１１０－３）は、第１の電圧源がオフである場合、画像光（たとえば、画像光１１９０）を拡散し、第１の電圧源が第１の電圧に設定される場合、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）を透過させるように構成される。シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、第１のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－１）に結合された第１の電極（たとえば、電極１１２２－１）と、第２のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－２）に結合された第２の電極（たとえば、電極１１２２－２）とをさらに含む。第１の電極および第２の電極は、調整可能な電圧を調整することによって周囲光の強度の変調を可能にする調整可能な電圧を有する第２の電圧源（たとえば、電圧源Ｖ２）に動作可能に結合される。

いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、複数のシャッタ（たとえば、シャッタ１１２０－Ａ１、１１２０－Ａ２、１１２０－Ａ３、１１２０－Ａ４、１１２０－Ａ５、１１２０－Ａ６、１１２０－Ｂ１、１１２０－Ｂ４、１１２０－Ｂ５）を含み、複数のシャッタのそれぞれのシャッタは、それぞれのシャッタを透過する周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）のそれぞれの部分の強度（たとえば、強度Ｉ）を変調するように独立して構成可能である。それぞれのシャッタ（たとえば、シャッタ１１２０－Ａ１）は、それぞれの第１の電極（たとえば、電極１１２２－１Ａ）と、それぞれの第２の電極（たとえば、電極１１２２－２Ａ）とを含む。それぞれの第１の電極および第２の電極は、それぞれの調整可能電圧源（たとえば、調整可能電圧源ＶＡ）に結合される。

いくつかの実施形態において、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）は、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）から出力される拡散画像光（たとえば、拡散画像光４９２）の強度に一致するように変調される。

いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、（ｉ）第１のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－１）と第２のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－２）との間に配置され、第２の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１２０－３、１１２４）が散在している色素（たとえば、色素１１２６）、（ｉｉ）第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置された高分子マトリックス（たとえば、高分子マトリックス１１１６）であって、第２の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１２０－３）が、高分子マトリックス中に懸濁されたドメイン（たとえば、液晶ドメイン１１１４）に形成された液晶分子である、高分子マトリックス、（ｉｉｉ）第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置され、第２の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１２０－３、液晶分子１１１８）を安定化するように構成された高分子網目（たとえば、高分子網目１１１９）、または（ｉｖ）第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置され、第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に９０度のねじれを形成する液晶（たとえば、液晶１１２８）のうちのいずれかをさらに含む。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、前面（たとえば、表面１１１０－１）と背面（たとえば、表面１１１０－２）との間に配置された高分子マトリックス（たとえば、高分子マトリックス１１１６）をさらに含み、第１の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１１０－３）は、高分子マトリックス中に懸濁されたドメイン（たとえば、液晶ドメイン１１１４）を形成する液晶分子である。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、前面（たとえば、表面１１１０－１）と背面（たとえば、表面１１１０－２）との間に配置された高分子網目（たとえば、高分子網目１１１９）をさらに含み、第１の光学的異方性分子（たとえば、液晶分子１１１０－３）は、高分子によって安定化される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイデバイス（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）を動作させる方法（たとえば、方法２０００）は、ディスプレイデバイスを第１のモードで動作させることと、ディスプレイデバイスを第２のモードで動作させることとを含む。ディスプレイデバイスを動作させることは、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）の前面（たとえば、表面１１１０－１）で画像光（たとえば、画像光１１９０）を受光することと、画像光を拡散して、前面から拡散画像光（たとえば、拡散画像光４９２）を出力することと、第１の光路を介して拡散画像光の一部分を光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１１３０）に第１の光パワーで透過させることとを含む。第１の光路は、少なくとも１つの折り畳みを含む。ディスプレイデバイスを第２のモードで動作させることは、ディスプレイの前面と反対側の背面（たとえば、表面１１１０－２）で周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）を受光することと、周囲光をディスプレイに透過させることと、第２の光路を介して周囲光の一部分を光学アセンブリに第２の光パワーで透過させることとを含む。第２の光パワーは第１の光パワーよりも小さく、第２の光路は折り畳みを一切含まない。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、前面（たとえば、表面１１１０－１）に結合された前面電極（たとえば、前面電極１１１２－１）、背面（たとえば、表面１１１０－１）に結合された背面電極（たとえば、背面電極１１１２－２）、および表面と背面との間に配置された光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１１０－３）を含む。前面電極および背面電極は、第１の電圧源（たとえば、電圧源Ｖ１）に動作可能に結合され、ディスプレイデバイスを第１のモードで動作させることは、第１の電圧源をオフにすることを含み、ディスプレイデバイスを第２のモードで動作させることは、第１の電圧源を第１の電圧に設定することを含む。

いくつかの実施形態において、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）は、第１のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－１）と、第２のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－２）と、第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置された光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１２０－３）とを含むシャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）を透過する。方法は、光学的異方性分子を構成することによって周囲光を変調することをさらに含む。

いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、第１のシャッタ基板に結合された第１の電極（たとえば、電極１１２２－１）と、第２のシャッタ基板に結合された第２の電極（たとえば、電極１１２２－２）とをさらに含む。第１の電極および第２の電極は、調整可能な電圧を有する第２の電圧源（たとえば、電圧源Ｖ２）に動作可能に結合され、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を変調することは、第２の電圧源の調整可能な電圧を調整することを含む。

いくつかの実施形態において、第２の電圧源（たとえば、電圧源Ｖ２）の調整可能な電圧を調整して、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）を透過する周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）の強度（たとえば、強度Ｉ）を、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）から出力される拡散画像光（たとえば、拡散画像光４９２）の強度に一致するように変更すること。

いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、複数のシャッタ（たとえば、シャッタ１１２０－Ａ１、１１２０－Ａ２、１１２０－Ａ３、１１２０－Ａ４、１１２０－Ａ５、１１２０－Ａ６、１１２０－Ｂ１、１１２０－Ｂ４、１１２０－Ｂ５）を含む。複数のシャッタのそれぞれのシャッタは、それぞれのシャッタを透過する周囲光（たとえば、周囲光４９０－１’）のそれぞれの部分を変調するように独立して構成可能である。それぞれのシャッタ（たとえば、シャッタ１１２０－Ａ１）は、それぞれの第１の電極（たとえば、電極１１２２－１Ａ）と、それぞれの第２の電極（たとえば、電極１１２２－２Ａ）とを含む。それぞれの第１の電極および第２の電極は、それぞれの調整可能電圧源（たとえば、調整可能電圧源ＶＡ）に結合される。

いくつかの実施形態において、第１のモードでは、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を遮断するように構成され、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、画像光（たとえば、画像光１１９０）を拡散するように構成される。第２のモードでは、シャッタアセンブリは、周囲光の少なくとも一部分を透過させるように構成され、ディスプレイは、周囲光を拡散することなく周囲光を透過させるように構成される。

いくつかの実施形態において、シャッタアセンブリ（たとえば、シャッタアセンブリ１１２０）は、（ｉ）第１のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－１）と第２のシャッタ基板（たとえば、基板１１２０－２）との間に配置され、第２の光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１２０－３）が散在している色素（たとえば、色素１１２６）、（ｉｉ）第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置された高分子マトリックス（たとえば、高分子マトリックス１１１６）であって、第２の光学的異方性分子が、高分子マトリックス中に懸濁されたドメイン（たとえば、液晶ドメイン１１１４）を形成する液晶分子である、高分子マトリックス、（ｉｉｉ）第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置され、第２の光学的異方性分子（たとえば、液晶分子１１１８）を安定化するように構成された高分子網目（たとえば、高分子網目１１１９）、または（ｉｖ）第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に配置され、第１のシャッタ基板と第２のシャッタ基板との間に９０度のねじれを形成する液晶（たとえば、液晶１１２８）のうちのいずれかをさらに含む。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、前面（たとえば、表面１１１０－１）と背面（たとえば、表面１１１０－２）との間に配置された高分子マトリックス（たとえば、高分子マトリックス１１１６）と、高分子マトリックス中に懸濁された液晶ドメイン（たとえば、液晶ドメイン１１１４）とをさらに含む。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、切替可能ディスプレイ１１１０）は、前面（たとえば、表面１１１０－１）と背面（たとえば、表面１１１０－２）との間に配置された光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１１０－３）、前面（たとえば、表面１１１０－１）と背面（たとえば、表面１１１０－２）との間に配置された高分子網目（たとえば、高分子網目１１１９）をさらに含む。光学的異方性分子（たとえば、光学的異方性分子１１１０－３）は、高分子によって安定化される。

いくつかの実施形態において、方法（たとえば、方法２０００）は、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイデバイス１１００）が拡張現実アプリケーションを実行しているかどうかを検出することをさらに含む。ディスプレイデバイスが拡張現実アプリケーションを実行しているとの検出に応答して、第１のモードと第２のモードとを交互に入れ替えることによってディスプレイデバイスを動作させること。ディスプレイデバイスが拡張現実アプリケーションを実行していないとの検出に応答して、ディスプレイデバイスを第１のモードで動作させること。

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイデバイス（たとえば、ディスプレイアセンブリ１２００、１２０２、１３００、および１４００を含む、ディスプレイデバイス１００などのディスプレイデバイス）は、画像光（たとえば、画像光１２１２、１２３２、１３１４、１４１４、４３２）を投射するように構成された１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１２１０、１２２２、１３１２、１４１２）と、第１の表面（たとえば、表面１２１４－１、１２２４－１、１３１０－１、１４１０－１）および第２の表面（たとえば、表面１２１４－２、１２２４－２、１３１０－２、１４１０－２）を有するディスプレイ（たとえば、ディスプレイ１２１４、１２２４、１３１０、１４１０、４１０）とを含む。ディスプレイは、１つまたは複数のプロジェクタからの画像光を受光し、第１の表面から拡散画像光（たとえば、拡散画像光４９２、１２３２－１Ｄ、１２３２－２Ｄ、１２３２－３Ｄ）を出力し、第２の表面で周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を受光し、第１の表面から周囲光を出力するように構成される。ディスプレイデバイスはまた、実質的に均一な厚さを有する基板（たとえば、基板５１０、６１０）を有する光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１２１８、１２２５、１３１６、１２４０、４１２、５００～５０４、６００）と、基板に結合されたビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッタ８１４、９１６、５１４、５１４’、５１４’’、５１４’’’）と、基板に結合された反射板（たとえば、反射板８１８、９１８、５１２、５１２’、５１２’’、６１２）とを含む。光学アセンブリは、拡散画像光を受光し、ディスプレイの第１の表面から出力された拡散画像光の一部分を、反射板での反射およびビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の光パワーで透過させるように構成される。光学アセンブリはまた、周囲光を受光し、周囲光の一部分を、反射板で反射することなく光学アセンブリに第２の光パワーで透過させるように構成される。第２の光パワーは、第１の光パワーよりも小さい。

いくつかの実施形態において、光学アセンブリは、拡散画像光（たとえば、拡散画像光４９２、１２３２－１Ｄ、１２３２－２Ｄ、１２３２－３Ｄ）を第１の非ゼロ光パワーで透過させ、周囲光を第１の光パワーとは異なる（たとえば、より小さい）第２の光パワーで透過させるように構成される。いくつかの実施形態において、第２の光パワーはゼロである。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ１３１０）は、ディスプレイの第１の表面（たとえば、表面１３１０－１）と第２の表面（たとえば、表面１３１０－２）との間に位置する拡散面（たとえば、拡散面１３１０－３）をさらに含む。ディスプレイはまた、ディスプレイの第１の表面と拡散面との間に位置し、第１の屈折率を有する、第１の表示部分（たとえば、第１の表示部分１３１０－４）を含む。ディスプレイはまた、拡散面と第２の面との間に位置し、第１の屈折率に等しい第２の屈折率を有する、第２の表示部分（たとえば、第２の表示部分１３１０－５）を含む。拡散面は、画像光を拡散するように構成される。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、拡散ディスプレイ１２１４）は、光学アセンブリ（たとえば、光学アセンブリ１２１８）の画像平面に配置される。

いくつかの実施形態において、１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１２１０）は、ディスプレイ（たとえば、拡散ディスプレイ１２１４）の光軸（たとえば、光軸１２１６）に対して軸外の位置に配置される。

いくつかの実施形態において、１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１２１０）の各プロジェクタは、そのいかなる寸法においても２インチよりも小さい。

いくつかの実施形態において、１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１２１０）は、ディスプレイ（たとえば、拡散ディスプレイ１２１４）から２インチ未満に位置する。

いくつかの実施形態において、ディスプレイは、導波路（たとえば、くさび形導波路１４１０）と、導波路の出力面（たとえば、出力面１４１０－２）に結合された光拡散器（たとえば、光拡散器１４１６）とを含む。導波路の少なくとも一部分（たとえば、出力部分１４１０－Ｏ）は、ディスプレイの第１の表面と第２の表面との間に配置される。１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１４１２）は、導波路の入力面（たとえば、入力面１４１０－１）に画像光（たとえば、画像光１４１４）を投射するように構成される。導波路は、１つまたは複数のプロジェクタからの画像光を受光し、全内部反射を介して画像光を光拡散器に向けて伝搬し、導波路の出力面から画像光を出力するように構成される。光拡散器は、導波路から出力された画像光を受光したことに応答して、画像光を拡散するように構成される。

いくつかの実施形態において、第１の表面は、第２の表面に対して鋭角を形成する（たとえば、出力面１４１０－２および出力面１４１０－３は、互いに鋭角を形成する）。

いくつかの実施形態において、ディスプレイ（たとえば、ナノ粒子ディスプレイ１２２４）は、ディスプレイの第１の表面と第２の表面との間に位置する複数のナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８）を含む。複数のナノ粒子は、拡散画像光がディスプレイの第１の表面から出力されるように、１つまたは複数のプロジェクタからの画像光（たとえば、画像光１２３２）を散乱（たとえば、拡散散乱）させるように構成される。いくつかの実施形態において、ナノ粒子は、透過性材料（たとえば、透過性材料１２２６）に埋め込まれる。

いくつかの実施形態において、１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１２２２）は、第１の波長を有する第１の画像光（たとえば、画像光１２３２－１）を放射するように構成された第１のプロジェクタ（たとえば、プロジェクタ１２２２－１）を含む。複数のナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８）は、第１のサイズを有するナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８－１）を含む。第１のサイズを有するナノ粒子は、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ１２２４）の第１の表面（たとえば、表面１２２４－１）に入射する第１の画像光を、拡散された第１の画像光（たとえば、拡散光１２３２－１Ｄ）がディスプレイの第１の表面から出力されるように散乱（たとえば、拡散散乱）させるように構成される。

いくつかの実施形態において、１つまたは複数のプロジェクタ（たとえば、１つまたは複数のプロジェクタ１２２２）は、第１のプロジェクタとは異なる第２のプロジェクタ（たとえば、プロジェクタ１２２２－２）を含む。１つまたは複数のプロジェクタは、第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の画像光（たとえば、画像光１２３２－２）を出力するように構成される。複数のナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８）は、第２のサイズを有するナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８－２）を含む。第２のサイズを有するナノ粒子は、ディスプレイ（たとえば、ディスプレイ１２２４）の第１の表面（たとえば、表面１２２４－１）に入射する第２の画像光を、拡散された第２の画像光（たとえば、拡散光１２３２－２Ｄ）がディスプレイの第１の表面から出力されるように散乱させるように構成される。第２のサイズを有するナノ粒子は、第１の画像光に対して透過性であり、第１のサイズを有するナノ粒子は、第２の画像光に対して透過性である。

いくつかの実施形態において、第１の画像光および第２の画像光（たとえば、画像光１２３２－１および画像光１２３２－２）は可視光であり、ナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８、１２２８－１、１２２８－２）は赤外光に対して透過性であるように構成される。

いくつかの実施形態において、ナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８、１２２８－１、１２２８－２、１２２８－３）は、４０ナノメートル以下のスペクトル帯域幅内で画像光を散乱させるように構成される。

いくつかの実施形態において、ナノ粒子（たとえば、ナノ粒子１２２８、１２２８－１、１２２８－２、１２２８－３）は、周囲光（たとえば、周囲光４９０－１）を周囲光の８％未満がナノ粒子によって散乱されるように透過させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の画像を表示する方法は、１つまたは複数のプロジェクタから画像光を投射することと、１つまたは複数のプロジェクタから投射された画像光をディスプレイで受光することと、画像光をディスプレイで拡散することと、ディスプレイの第１の表面から拡散画像光を出力することとを含む。方法はまた、ディスプレイの第２の表面で周囲光を受光することと、ディスプレイの第１の表面から周囲光を出力することとを含む。第２の表面は、第１の表面と反対側にある。方法は、画像光および周囲光のいずれかを光学アセンブリで受光することと、１つまたは複数の折り畳みを含む第１の光路において画像光を透過させることと、第１の光路とは異なる第２の光路において周囲光を透過させることとをさらに含む。

いくつかの実施形態において、ディスプレイは、第１の表面と第２の表面との間に位置する拡散面と、第１の表面と拡散面との間に位置し、第１の屈折率を有する第１の表示部分と、拡散面と第２の表面との間に位置し、第１の屈折率に等しい第２の屈折率を有する第２の表示部分とを含む。このような場合、画像光をディスプレイで拡散することは、画像光を拡散面で拡散することを含む。

いくつかの実施形態において、１つまたは複数のプロジェクタは、ディスプレイの光軸に対して軸外の位置に配置され、１つまたは複数のプロジェクタは、ディスプレイから２インチ未満に位置する。

いくつかの実施形態において、ディスプレイは、導波路と、導波路の出力面に結合された光拡散器とを含む。導波路の少なくとも一部分は、ディスプレイの第１の表面と第２の表面との間に配置される。いくつかの実施形態において、方法は、１つまたは複数のプロジェクタからの画像光を導波路の入力面で受光することと、全内部反射を介して画像光を光拡散器に向けて伝搬することと、導波路の出力面から画像光を出力することとをさらに含む。このような場合、１つまたは複数のプロジェクタから画像光を投射することは、導波路の入力面に画像光を投射することを含み、画像光をディスプレイで拡散することは、導波路から出力された画像光を受光したことに応答して、光拡散器で画像光を拡散することを含む。

いくつかの実施形態において、ディスプレイは、ディスプレイの第１の表面と第２の表面との間に配置された複数のナノ粒子を含む。このような場合、画像光をディスプレイで拡散することは、１つまたは複数のプロジェクタからの画像光を複数のナノ粒子によって散乱させることを含む。

様々な図面が、片方の眼に関する特定の構成要素または特定のグループの構成要素の動作を示しているが、当業者は、他方の眼または両眼に関して類似の動作を実行できることを理解するであろう。簡潔にするために、そのような詳細についてここでは繰り返さない。

様々な図のいくつかでは、いくつかの論理段階を特定の順序で示しているが、順序に依存しない段階を並べ替えてもよく、他の段階を組み合わせるか、または分割してもよい。並べ替えまたは他のグループ化についていくつか具体的に言及されているが、他のものは当業者には明らかであり、したがって、本明細書に提示されている順序付けおよびグループ化は、代替案の網羅的なリストではない。さらに、段階は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得ることを認識しておくべきである。

前述の説明は、説明の目的で特定の実施形態を参照して説明されている。しかしながら、上記の例示的な考察は、網羅的であること、または特許請求の範囲を開示された厳密な形式に限定することを意図するものではない。上記の教示を考慮して、多くの修正形態および変形形態が可能である。実施形態は、特許請求の範囲の基礎となる原理およびその実際の適用例を最もよく説明し、それにより当業者が、企図される特定の使用に適した様々な修正を加えて実施形態を最もよく使用できるようにするために選択されたものである。

Claims (60)

1. 第１の表面および前記第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面を有する基板と、
   前記基板に結合された反射板と、
   前記基板に結合された体積ブラッグ格子と
   を備える光学アセンブリであって、
   前記体積ブラッグ格子が、所定の第１の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する光を透過させ、前記第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する光を反射するように構成され、
   前記光学アセンブリが、
   前記第１の表面で受光された第１の光を、前記第１の光が前記第２の表面から出力される前に、前記反射板での反射および前記体積ブラッグ格子での反射を含む光路において透過させ、
   前記第１の表面で受光された第２の光を、前記第２の光が前記反射板での反射も前記体積ブラッグ格子での反射も経ることなく前記第２の表面から出力されるように透過させる
   ように構成される、光学アセンブリ。
2. 前記体積ブラッグ格子が、前記第１の表面上に配置され、前記反射板が、前記第２の表面上に配置され、
   前記第１の表面で受光された前記第１の光が、前記所定の第１の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射し、
   前記反射板から反射された前記第１の光が、前記第２の所定の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する、請求項１に記載の光学アセンブリ。
3. 前記第１の光が、第１の偏光を有し、
   前記第２の光が、前記第１の偏光に直交する第２の偏光を有する、請求項２に記載の光学アセンブリ。
4. 前記体積ブラッグ格子が、偏光選択性であり、前記光の前記入射角に関係なく前記第１の偏光とは異なる偏光を有する光を透過させるように構成される、請求項３に記載の光学アセンブリ。
5. 前記反射板が、偏光感受性ホログラムを含み、
   前記体積ブラッグ格子が、前記第２の表面上に配置され、前記反射板が、前記第１の表面上に配置され、
   前記第１の表面および前記反射板を透過した前記第１の光が、前記第２の所定の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射し、
   前記反射板から反射された前記第１の光が、前記所定の第１の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する、請求項１に記載の光学アセンブリ。
6. 前記第１の表面および前記第２の表面が平面である、請求項１に記載の光学アセンブリ。
7. 前記第１の表面および前記第２の表面が同じ曲率半径を有する、請求項１に記載の光学アセンブリ。
8. 前記第２の光が、大幅な光学収差なしに透過する、請求項１に記載の光学アセンブリ。
9. 前記光学アセンブリが、
   前記第１の光を第１の光パワーで出力し、
   前記第２の光を前記第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させる
   ように構成される、請求項１に記載の光学アセンブリ。
10. 前記第２の光パワーがゼロである、請求項９に記載の光学アセンブリ。
11. 画像光を出力し、周囲光を透過させるように構成されたディスプレイと、
    第１の表面および前記第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面を有する基板、
    前記基板に結合された反射板、ならびに
    前記基板に結合された体積ブラッグ格子
    を備える光学アセンブリと
    を備えるディスプレイデバイスであって、
    前記体積ブラッグ格子が、所定の第１の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する光を透過させ、前記第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する光を反射するように構成され、
    前記光学アセンブリが、
    前記第１の表面で受光された第１の光を、前記第１の光が前記第２の表面から出力される前に、前記反射板での反射および前記体積ブラッグ格子での反射を含む光路において透過させ、
    前記第１の表面で受光された第２の光を、前記第２の光が前記反射板での反射も前記体積ブラッグ格子での反射も経ることなく前記第２の表面から出力されるように透過させる
    ように構成される、ディスプレイデバイス。
12. 前記体積ブラッグ格子が、前記第１の表面上に配置され、前記反射板が、前記第２の表面上に配置され、
    前記第１の表面で受光された前記第１の光が、前記所定の第１の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射し、
    前記反射板から反射された前記第１の光が、前記第２の所定の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
13. 前記第１の光が、第１の偏光を有し、
    前記第２の光が、前記第１の偏光に直交する第２の偏光を有する、請求項１２に記載のディスプレイデバイス。
14. 前記体積ブラッグ格子が、偏光選択性であり、前記光の前記入射角に関係なく前記第１の偏光とは異なる偏光を有する光を透過させるように構成される、請求項１３に記載のディスプレイデバイス。
15. 前記反射板が、偏光感受性ホログラムを含み、
    前記体積ブラッグ格子が、前記第２の表面上に配置され、前記反射板が、前記第１の表面上に配置され、
    前記第１の表面および前記反射板を透過した前記第１の光が、前記第２の所定の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射し、
    前記反射板から反射された前記第１の光が、前記所定の第１の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
16. 前記第１の表面および前記第２の表面が平面である、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
17. 前記第１の表面および前記第２の表面が同じ曲率半径を有する、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
18. 前記第２の光が、大幅な光学収差なしに透過する、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
19. 前記光学アセンブリが、
    前記第１の光を第１の光パワーで出力し、
    前記第２の光を前記第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させる
    ように構成される、請求項１１に記載のディスプレイデバイス。
20. 光学アセンブリに光を透過させる方法であって、
    画像光を透過させることを含み、前記画像光を透過させることが、
    基板の第１の表面で前記画像光を受光することであって、前記基板が、
    前記第１の表面と反対側の実質的に平行である第２の表面、
    反射板、および
    体積ブラッグ格子
    を含み、前記体積ブラッグ格子が、
    所定の第１の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する光を透過させ、
    前記第１の角度範囲とは異なる第２の所定の角度範囲内の入射角で前記体積ブラッグ格子に入射する光を反射するように構成される、前記画像光を受光すること、ならびに
    前記反射板での反射および前記体積ブラッグ格子での反射を含む光路を介して、前記画像光を前記第２の表面から第１の光パワーで出力すること、を含み
    前記方法はさらに、
    第１の光路とは異なる第２の光路において周囲光を透過させることを含み、前記周囲光を透過させることが、
    前記第１の表面で前記周囲光を受光すること、および
    前記反射板での反射も前記体積ブラッグ格子での反射も含まない光路を介して、前記周囲光を前記第２の表面から前記第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで出力すること、を含む、
    方法。
21. 画像光を投射するように構成された１つまたは複数のプロジェクタと、
    第１の表面および第２の表面を有するディスプレイであって、
    前記１つまたは複数のプロジェクタからの前記画像光を受光し、
    前記第１の表面から拡散画像光を出力し、
    前記第２の表面で周囲光を受光して、前記第１の表面から前記周囲光を出力する
    ように構成されたディスプレイと、
    実質的に均一な厚さを有する基板、
    前記基板に結合されたビームスプリッタ、および
    前記基板に結合された反射板
    を備える光学アセンブリと
    を備える、ディスプレイデバイスであって、前記光学アセンブリが、
    前記拡散画像光を受光し、前記ディスプレイの前記第１の表面から出力された前記拡散画像光の一部分を、前記反射板での反射および前記ビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の光パワーで透過させ、
    前記周囲光を受光し、前記周囲光の一部分を、前記反射板で反射することなく前記光学アセンブリに前記第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させる
    ように構成される、
    ディスプレイデバイス。
22. 前記光学アセンブリが、
    前記拡散画像光を第１の光パワーで透過させ、
    前記周囲光を前記第１の光パワーとは異なる第２の光パワーで透過させる
    ように構成される、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
23. 前記ディスプレイが、
    前記第１の表面と前記第２の表面との間に位置する拡散面と、
    前記第１の表面と前記拡散面との間に位置し、第１の屈折率を有する第１の表示部分と、
    前記拡散面と前記第２の表面との間に位置し、前記第１の屈折率に等しい第２の屈折率を有する第２の表示部分と
    をさらに含み、前記拡散面が、前記画像光を拡散するように構成される、請求項２１に記載のディスプレイ。
24. 前記ディスプレイが、前記光学アセンブリの画像平面に配置される、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
25. 前記１つまたは複数のプロジェクタが、前記ディスプレイの光軸に対して軸外の位置に配置される、請求項２４に記載のディスプレイデバイス。
26. 前記１つまたは複数のプロジェクタの各プロジェクタが、そのいかなる寸法においても２インチよりも小さい、請求項２５に記載のディスプレイ。
27. 前記１つまたは複数のプロジェクタが、前記ディスプレイから２インチ未満に位置する、請求項２５に記載のディスプレイ。
28. 前記ディスプレイが、導波路と、前記導波路の出力面に結合された光拡散器とを含み、前記導波路の少なくとも一部分が、前記第１の表面と前記第２の表面との間に配置され、
    前記１つまたは複数のプロジェクタが、前記導波路の入力面に光を投射するように構成され、
    前記導波路が、
    前記１つまたは複数のプロジェクタからの前記画像光を受光し、
    全内部反射を介して前記画像光を前記光拡散器に向けて伝搬し、
    前記導波路の前記出力面から前記画像光を出力するように構成され、
    前記光拡散器が、前記導波路から出力された前記画像光を受光したことに応答して、前記画像光を拡散するように構成される、請求項２１に記載のディスプレイ。
29. 前記第１の表面が、前記第２の表面に対して角度を形成する、請求項２８に記載のディスプレイ。
30. 前記ディスプレイが、前記第１の表面と前記第２の表面との間に複数のナノ粒子を含み、
    前記複数のナノ粒子が、前記拡散画像光が前記ディスプレイの前記第１の表面から出力されるように、前記１つまたは複数のプロジェクタからの前記画像光を散乱させるように構成される、請求項２１に記載のディスプレイ。
31. 前記１つまたは複数のプロジェクタが、第１の波長を有する第１の画像光を放射するように構成された第１のプロジェクタを含み、
    前記複数のナノ粒子が、第１のサイズを有するナノ粒子を含み、
    前記第１のサイズを有する前記ナノ粒子が、拡散された第１の画像光が前記ディスプレイの前記第１の表面から出力されるように、前記第１の表面に入射する前記第１の画像光を散乱させるように構成される、請求項３０に記載のディスプレイ。
32. 前記１つまたは複数のプロジェクタが、第２の波長を有する第２の画像光を出力するように構成された、前記第１のプロジェクタとは異なる第２のプロジェクタを含み、
    前記第２の波長が、前記第１の波長とは異なり、
    前記複数のナノ粒子が、第２のサイズを有するナノ粒子を含み、
    前記第２のサイズを有する前記ナノ粒子が、拡散された第２の画像光が前記ディスプレイの前記第１の表面から出力されるように、前記ディスプレイの前記第１の表面に入射する前記第２の画像光を散乱させるように構成され、
    前記第２のサイズを有する前記ナノ粒子が、前記第１の画像光に対して透過性であり、
    前記第１のサイズを有する前記ナノ粒子が、前記第２の画像光に対して透過性である、請求項３１に記載のディスプレイ。
33. 前記第１の画像光および前記第２の画像光が可視光であり、
    前記ナノ粒子が赤外光に対して透過性であるように構成される、請求項３２に記載のディスプレイ。
34. 前記ナノ粒子が、４０ナノメートル以下のスペクトル帯域幅内で画像光を散乱させるように構成される、請求項３０に記載のディスプレイ。
35. 前記ナノ粒子が、周囲光の８％未満が前記ナノ粒子によって散乱されるように、前記周囲光を透過させるように構成される、請求項３４に記載のディスプレイ。
36. １つまたは複数の画像を表示する方法であって、
    １つまたは複数のプロジェクタから画像光を投射することと、
    前記１つまたは複数のプロジェクタから投射された前記画像光をディスプレイで受光することと、
    前記画像光を前記ディスプレイで拡散することと、
    前記ディスプレイの第１の表面から拡散画像光を出力することと、
    前記ディスプレイの第２の表面で周囲光を受光することであって、前記第２の表面が前記第１の表面と反対側にある、周囲光を受光することと、
    前記ディスプレイの前記第１の表面から周囲光を出力することと、
    前記画像光および前記周囲光のいずれかを光学アセンブリで受光することと、
    １つまたは複数の折り畳みを含む第１の光路において前記画像光を透過させることと、
    前記第１の光路とは異なる第２の光路において前記周囲光を透過させることと
    を含む、方法。
37. 前記ディスプレイが、
    前記第１の表面と前記第２の表面との間に位置する拡散面と、
    前記第１の表面と前記拡散面との間に位置し、第１の屈折率を有する第１の表示部分と、
    前記拡散面と前記第２の表面との間に位置し、前記第１の屈折率に等しい第２の屈折率を有する第２の表示部分と
    を含み、
    前記画像光を前記ディスプレイで拡散することが、前記画像光を前記拡散面で拡散することを含む、請求項３６に記載の方法。
38. 前記１つまたは複数のプロジェクタが、前記ディスプレイの光軸に対して軸外の位置に配置され、
    前記１つまたは複数のプロジェクタが、前記ディスプレイから２インチ未満に位置する、請求項３６に記載の方法。
39. 前記ディスプレイが、導波路と、前記導波路の出力面に結合された光拡散器とを含み、前記導波路の少なくとも一部分が、前記第１の表面と前記第２の表面との間に配置され、前記方法が、
    前記１つまたは複数のプロジェクタからの画像光を前記導波路の入力面で受光することと、
    全内部反射を介して前記画像光を前記光拡散器に向けて伝搬することと、
    前記導波路の前記出力面から前記画像光を出力することと
    をさらに含み、
    前記１つまたは複数のプロジェクタから前記画像光を投射することが、前記ディスプレイの前記入力面に前記画像光を投射することを含み、
    前記画像光を前記ディスプレイで拡散することが、前記導波路から出力された前記画像光を受光したことに応答して、前記光拡散器で前記画像光を拡散することを含む、請求項３６に記載の方法。
40. 前記ディスプレイが、前記第１の表面と前記第２の表面との間に複数のナノ粒子を含み、
    前記画像光を前記ディスプレイで拡散することが、前記１つまたは複数のプロジェクタからの前記画像光を前記複数のナノ粒子によって散乱させることを含む、請求項３６に記載の方法。
41. ディスプレイデバイスであって、
    前面、
    前記前面と反対側の背面、および
    前記前面と前記背面との間に配置された第１の光学的異方性分子
    を含むディスプレイであって、
    前記前面で画像光を受光し、前記画像光を拡散して前記前面から拡散画像光を出力するように、または
    前記背面で周囲光を受光し、前記前面から前記周囲光を出力する、ように構成可能である、ディスプレイと、
    実質的に均一な厚さを有する光学アセンブリ基板、
    前記光学アセンブリ基板に結合された反射板、および
    前記光学アセンブリ基板に結合されたビームスプリッタ
    を含む光学アセンブリであって、
    前記拡散画像光の一部分を、前記反射板での反射および前記ビームスプリッタでの反射を含む光路を介して第１の光パワーで透過させ、
    前記ディスプレイの前記前面から出力される前記周囲光の一部分を、前記反射板で反射することなく前記第１の光パワーよりも小さい第２の光パワーで透過させる、ように構成可能な、光学アセンブリと
    を備える、ディスプレイデバイス。
42. 第１のシャッタ基板、第２のシャッタ基板、および前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された第２の光学的異方性分子を含むシャッタアセンブリをさらに含み、
    前記ディスプレイの前記背面で受光された前記周囲光が、前記シャッタアセンブリを透過し、
    前記第２の光学的異方性分子が、前記周囲光を変調するように構成可能であり、
    前記ディスプレイが、前記シャッタアセンブリと前記光学アセンブリとの間に配置される、請求項４１に記載のディスプレイデバイス。
43. 前記ディスプレイデバイスが、第１のモードと第２のモードとを交互に入れ替えるように構成され、
    前記第１のモードでは、前記シャッタアセンブリが、前記周囲光が前記シャッタアセンブリを透過するのを遮断するように構成され、前記ディスプレイが、前記画像光を拡散するように構成され、
    前記第２のモードでは、前記シャッタアセンブリが、前記周囲光を可変強度で透過させるように構成され、前記ディスプレイが、前記周囲光を透過させるように構成される、請求項４２に記載のディスプレイデバイス。
44. 前記ディスプレイが、前記前面に結合された前面電極と、前記背面に結合された背面電極とをさらに含み、
    前記前面電極および前記背面電極が、第１の電圧源に動作可能に結合され、
    前記第１の光学的異方性分子が、前記第１の電圧源がオフである場合、前記画像光を拡散するように構成され、
    前記第１の光学的異方性分子が、前記第１の電圧源が第１の電圧に設定される場合、前記周囲光を透過させるように構成され、
    前記シャッタアセンブリが、前記第１のシャッタ基板に結合された第１の電極と、前記第２のシャッタ基板に結合された第２の電極とをさらに含み、
    前記第１の電極および前記第２の電極が、調整可能な電圧を調整することによって前記周囲光の強度の変調を可能にする前記調整可能な電圧を有する第２の電圧源に動作可能に結合される、請求項４２に記載のディスプレイデバイス。
45. 前記シャッタアセンブリが、複数のシャッタを含み、前記複数のシャッタのそれぞれのシャッタが、前記それぞれのシャッタを透過する前記周囲光のそれぞれの部分の強度を変調するように独立して構成可能であり、前記それぞれのシャッタが、
    それぞれの第１の電極と、
    それぞれの第２の電極と
    を含み、前記それぞれの第１の電極および第２の電極が、それぞれの調整可能電圧源に結合される、請求項４２に記載のディスプレイデバイス。
46. 前記周囲光が、前記ディスプレイから出力される前記拡散画像光の強度に一致するように変調される、請求項４２に記載のディスプレイデバイス。
47. 前記シャッタアセンブリが、
    （ｉ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された色素であって、前記第２の光学的異方性分子および前記色素が互いに散在している、色素、
    （ｉｉ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された高分子マトリックスであって、前記第２の光学的異方性分子が、前記高分子マトリックス中に懸濁されたドメインに形成された液晶分子である、高分子マトリックス、
    （ｉｉｉ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された高分子網目であって、前記第２の光学的異方性分子が前記高分子網目によって安定化される、高分子網目、または
    （ｉｖ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置され、前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に９０度のねじれを形成する液晶
    のうちのいずれかをさらに含む、請求項４２に記載のディスプレイデバイス。
48. 前記ディスプレイが、前記前面と前記背面との間に配置された高分子マトリックスをさらに含み、
    前記第１の光学的異方性分子が、前記高分子マトリックス中に懸濁された液晶ドメインである、請求項４１に記載のディスプレイデバイス。
49. 前記ディスプレイが、前記前面と前記背面との間に配置された高分子網目をさらに含み、
    前記第１の光学的異方性分子が、前記高分子網目によって安定化される、請求項４１に記載のディスプレイデバイス。
50. ディスプレイデバイスを動作させる方法であって、
    前記ディスプレイデバイスを第１のモードで動作させることを含み、前記第１のモードで動作させることが、
    ディスプレイの前面で画像光を受光すること、
    前記画像光を拡散して、前記前面から拡散画像光を出力すること、および
    少なくとも１つの折り畳みを含む第１の光路を介して、前記拡散画像光の一部分を光学アセンブリに第１の光パワーで透過させること
    を含み、前記方法がさらに、
    前記ディスプレイデバイスを第２のモードで動作させることを含み、前記第２のモードで動作させることが、
    前記ディスプレイの前記前面と反対側の背面で周囲光を受光すること、
    前記周囲光を前記ディスプレイに透過させること、および
    第２の光路を介して前記周囲光の一部分を前記光学アセンブリに第２の光パワーで透過させること、を含み、
    前記第２の光パワーが前記第１の光パワーよりも小さく、
    前記第２の光路が折り畳みを含まない、
    方法。
51. 前記ディスプレイが、
    前記前面に結合された前面電極、
    前記背面に結合された背面電極、および
    前記前面と前記背面との間に配置された光学的異方性分子
    をさらに含み、
    前記前面電極および前記背面電極が、第１の電圧源に動作可能に結合され、
    前記ディスプレイデバイスを前記第１のモードで動作させることが、前記第１の電圧源をオフにすることを含み、
    前記ディスプレイデバイスを前記第２のモードで動作させることが、前記第１の電圧源を第１の電圧に設定することを含む、請求項５０に記載の方法。
52. 前記周囲光が、第１のシャッタ基板と、第２のシャッタ基板と、前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された光学的異方性分子とを含むシャッタアセンブリを透過し、前記方法が、
    前記光学的異方性分子を構成することによって前記周囲光を変調することをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
53. 前記シャッタアセンブリが、前記第１のシャッタ基板に結合された第１の電極と、前記第２のシャッタ基板に結合された第２の電極とをさらに含み、
    前記第１の電極および前記第２の電極が、調整可能な電圧を有する第２の電圧源に動作可能に結合され、
    前記周囲光を変調することが、前記第２の電圧源の前記調整可能な電圧を調整することを含む、請求項５２に記載の方法。
54. 第２の電圧源の調整可能な電圧を調整して、前記シャッタアセンブリを透過する前記周囲光の強度を、前記ディスプレイから出力される前記拡散画像光の強度に一致するように変更することをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
55. 前記シャッタアセンブリが、複数のシャッタを含み、前記複数のシャッタのそれぞれのシャッタが、前記それぞれのシャッタを透過する前記周囲光のそれぞれの部分を変調するように独立して構成可能であり、前記それぞれのシャッタが、
    それぞれの第１の電極と、
    それぞれの第２の電極と
    を含み、前記それぞれの第１の電極および第２の電極が、それぞれの調整可能電圧源に結合される、請求項５２に記載の方法。
56. 前記第１のモードでは、前記シャッタアセンブリが、前記周囲光を遮断するように構成され、前記ディスプレイが、前記画像光を拡散するように構成され、
    前記第２のモードでは、前記シャッタアセンブリが、前記周囲光の少なくとも一部分を透過させるように構成され、前記ディスプレイが、前記周囲光を拡散することなく前記周囲光を透過させるように構成される、請求項５２に記載の方法。
57. 前記シャッタアセンブリが、
    （ｉ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された色素であって、第２の光学的異方性分子および前記色素が互いに散在している、色素、
    （ｉｉ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された高分子マトリックスであって、前記第２の光学的異方性分子が、前記高分子マトリックス中に形成された液晶ドメインである、高分子マトリックス、
    （ｉｉｉ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置された高分子網目であって、前記第２の光学的異方性分子が前記高分子網目によって安定化される、高分子網目、または
    （ｉｖ）前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に配置され、前記第１のシャッタ基板と前記第２のシャッタ基板との間に９０度のねじれを形成する液晶
    のうちのいずれかをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
58. 前記ディスプレイが、
    前記前面と前記背面との間に配置された高分子マトリックスと、
    前記高分子マトリックス中に懸濁された液晶ドメインと
    をさらに含む、請求項５０に記載の方法。
59. 前記ディスプレイが、
    前記前面と前記背面との間に配置された光学的異方性分子と、
    前記前面と前記背面との間に配置された高分子網目と
    をさらに含み、前記光学的異方性分子が、前記高分子網目によって安定化される、請求項５０に記載の方法。
60. 前記ディスプレイデバイスが拡張現実アプリケーションを実行しているかどうかを検出することと、
    前記ディスプレイデバイスが拡張現実アプリケーションを実行しているとの検出に応答して、前記第１のモードと前記第２のモードとを交互に入れ替えることによって前記ディスプレイデバイスを動作させることと、
    前記ディスプレイデバイスが拡張現実アプリケーションを実行していないとの検出に応答して、前記ディスプレイデバイスを前記第１のモードで動作させることと
    をさらに含む、請求項５０に記載の方法。

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