JP7843819B2 - 種々の深度における仮想コンテンツの時間多重化された表示 - Google Patents

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（関連出願の相互参照）
本願は、その内容が、その全体として本明細書に組み込まれる、２０１９年１月１１日に出願され、「ＴＩＭＥ－ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＥＤ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ ＶＩＲＴＵＡＬ ＣＯＮＴＥＮＴ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＤＥＰＴＨＳ」と題された、米国仮特許出願第６２／７９１，４４１号の優先権の利益を主張する。

現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式で、ユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。拡張現実、すなわち、「ＡＲ」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲の実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。

これらのディスプレイ技術において成された進歩にもかかわらず、当技術分野において、拡張現実システム、特に、ディスプレイシステムに関連する、改良された方法、システム、およびデバイスの必要性が存在する。

本開示は、概して、光学システムの性能およびユーザ体験を改良するための技法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、仮想コンテンツを種々の深度に表示するために、適応レンズアセンブリおよび／またはシャッタ要素を備える、拡張現実（ＡＲ）デバイスを動作させるためのシステムおよび方法を提供する。本開示は、ＡＲデバイスを参照して説明されるが、本開示は、コンピュータビジョンおよび画像ディスプレイシステムにおける種々の用途に適用可能である。本開示の説明は、一連の実施例を参照して下記に提供される。

実施例１は、光学システムを動作させる方法であって、光学システムにおいて、世界オブジェクトと関連付けられる光を受け取るステップと、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、光学システムの世界側偏光器によって、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸に沿って、線形に偏光させるステップと、光学システムの世界側切替可能波長板によって、世界オブジェクトと関連付けられる光の偏光を９０度回転させるステップと、光学システムのユーザ側偏光器によって、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させるステップと、ゼロ正味屈折力を、光学システムのレンズアセンブリによって、世界オブジェクトと関連付けられる光に印加するステップと、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、光学システムのプロジェクタによって、仮想画像と関連付けられる光を光学システムの接眼レンズ上に投影するステップと、接眼レンズによって、仮想画像と関連付けられる光をユーザ側偏光器に向かって外部結合するステップと、ユーザ側偏光器によって、世界オブジェクトと関連付けられる光および仮想画像と関連付けられる光を、第２の軸に沿って、線形に偏光させるステップと、ユーザ側切替可能波長板によって、仮想画像と関連付けられる光の偏光を９０度回転させるステップと、非ゼロ正味屈折力を、レンズアセンブリによって、仮想画像と関連付けられる光に印加するステップを含み、光学システムが、世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、第１の状態に従って動作しており、光学システムが、ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、第２の状態に従って動作しており、世界側偏光器が、世界側切替可能波長板に結合され、世界側切替可能波長板が、接眼レンズの世界側において、接眼レンズに結合され、ユーザ側偏光器が、接眼レンズのユーザ側において、接眼レンズに結合され、レンズアセンブリが、ユーザ側偏光器に結合され、ユーザ側切替可能波長板が、レンズアセンブリの２つの層間に位置付けられる、方法である。

実施例２は、光学システムであって、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸に沿って、線形に偏光させるように構成される、世界側偏光器と、世界側偏光器に結合され、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、世界オブジェクトと関連付けられる光の偏光を９０度回転させるように構成される、世界側切替可能波長板と、世界側切替可能波長板に結合される、接眼レンズと、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、仮想画像と関連付けられる、光を接眼レンズ上に投影するように構成される、プロジェクタと、接眼レンズに結合され、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させ、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、世界オブジェクトと関連付けられる光と、仮想画像と関連付けられる光とを、第２の軸に沿って、線形に偏光させるように構成される、ユーザ側偏光器と、ユーザ側偏光器に結合され、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、ゼロ正味屈折力を、世界オブジェクトと関連付けられる光に印加し、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、非ゼロ正味屈折力を、仮想画像と関連付けられる光に印加するように構成される、レンズアセンブリと、レンズアセンブリの２つの層間に位置付けられ、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、仮想画像と関連付けられる光の偏光を９０度回転させるように構成される、ユーザ側切替可能波長板とを備える、光学システムである。

実施例３は、光学システムを動作させる方法であって、光学システムにおいて、世界オブジェクトと関連付けられる光を受け取るステップと、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、光学システムの１つ以上の世界側シャッタ要素によって、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸に沿って、線形に偏光させるステップと、１つ以上の世界側シャッタ要素によって、世界オブジェクトと関連付けられる光の偏光を９０度回転させるステップと、光学システムの１つ以上のユーザ側シャッタ要素によって、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させるステップと、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、光学システムのプロジェクタによって、仮想画像と関連付けられる光を光学システムの接眼レンズ上に投影するステップと、１つ以上のユーザ側シャッタ要素によって、世界オブジェクトと関連付けられる光と、仮想画像と関連付けられる光とを、第２の軸に沿って、線形に偏光させるステップと、１つ以上のユーザ側シャッタ要素によって、仮想画像と関連付けられる光の偏光を９０度回転させるステップとを含む、方法である。

実施例４は、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、ゼロ正味屈折力を、光学システムのレンズアセンブリによって、世界オブジェクトと関連付けられる光に印加するステップをさらに含む、実施例３に記載の方法である。

実施例５は、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、光学システムのレンズアセンブリによって、非ゼロ正味屈折力を、仮想画像と関連付けられる光に印加するステップをさらに含む、実施例３に記載の方法である。

実施例６は、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、接眼レンズによって、仮想画像と関連付けられる光を、１つ以上のユーザ側シャッタ要素に向かって外部結合するステップをさらに含む、実施例３に記載の方法である。

実施例７は、１つ以上の世界側シャッタ要素が、世界側偏光器と、世界側切替可能波長板とを含む、実施例３に記載の方法である。

実施例８は、１つ以上のユーザ側シャッタ要素が、ユーザ側偏光器と、ユーザ側切替可能波長板とを含む、実施例７に記載の方法である。

実施例９は、光学システムが、レンズアセンブリを含む、実施例８に記載の方法である。

実施例１０は、光学システムが、世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、第１の状態に従って動作している、実施例９に記載の方法である。

実施例１１は、光学システムが、ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、第２の状態に従って動作している、実施例９に記載の方法である。

実施例１２は、世界側偏光器が、世界側切替可能波長板に結合される、実施例９に記載の方法である。

実施例１３は、世界側切替可能波長板が、接眼レンズの世界側において、接眼レンズに結合される、実施例９に記載の方法である。

実施例１４は、ユーザ側偏光器が、接眼レンズのユーザ側において、接眼レンズに結合される、実施例９に記載の方法である。

実施例１５は、レンズアセンブリが、ユーザ側偏光器に結合される、実施例９に記載の方法である。

実施例１６は、ユーザ側切替可能波長板が、レンズアセンブリの２つの層間に位置付けられる、実施例９に記載の方法である。

実施例１７は、光学システムであって、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸に沿って、線形に偏光させ、世界オブジェクトと関連付けられる光の偏光を９０度回転させるように構成される、１つ以上の世界側シャッタ要素と、１つ以上の世界側シャッタ要素に結合される、接眼レンズと、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、仮想画像と関連付けられる光を接眼レンズ上に投影するように構成される、プロジェクタと、接眼レンズに結合され、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させ、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、世界オブジェクトと関連付けられる光と、仮想画像と関連付けられる光とを、第２の軸に沿って、線形に偏光させ、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、仮想画像と関連付けられる光の偏光を９０度回転させるように構成される、１つ以上のユーザ側シャッタ要素とを備える、光学システムである。

実施例１８は、１つ以上のユーザ側シャッタ要素に結合される、レンズアセンブリをさらに備える、実施例１７に記載の光学システムである。

実施例１９は、レンズアセンブリが、光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、ゼロ正味屈折力を、世界オブジェクトと関連付けられる光に印加するように構成される、実施例１８に記載の光学システムである。

実施例２０は、レンズアセンブリが、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、非ゼロ正味屈折力を、仮想画像と関連付けられる光に印加するように構成される、実施例１８に記載の光学システムである。

実施例２１は、接眼レンズが、光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、仮想画像と関連付けられる光を、１つ以上のユーザ側シャッタ要素に向かって外部結合するように構成される、実施例１７に記載の光学システムである。

実施例２２は、１つ以上の世界側シャッタ要素が、世界側偏光器と、世界側切替可能波長板とを含む、実施例１７に記載の光学システムである。

実施例２３は、１つ以上のユーザ側シャッタ要素が、ユーザ側偏光器と、ユーザ側切替可能波長板とを含む、実施例２２に記載の光学システムである。

実施例２４は、光学システムが、世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、第１の状態に従って動作している、実施例２３に記載の光学システムである。

実施例２５は、光学システムが、ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、第２の状態に従って動作している、実施例２３に記載の光学システムである。

実施例２６は、世界側偏光器が、世界側切替可能波長板に結合される、実施例２３に記載の光学システムである。

実施例２７は、世界側切替可能波長板が、接眼レンズの世界側において、接眼レンズに結合される、実施例２３に記載の光学システムである。

実施例２８は、ユーザ側偏光器が、接眼レンズのユーザ側において、接眼レンズに結合される、実施例２３に記載の光学システムである。

実施例２９は、レンズアセンブリが、ユーザ側偏光器に結合される、実施例２３に記載の光学システムである。

実施例３０は、ユーザ側切替可能波長板が、レンズアセンブリの２つの層間に位置付けられる、実施例２３に記載の光学システムである。

実施例３１は、ディスプレイデバイスであって、光を導波管アセンブリの出力表面と平行な側方方向に誘導するように構成される、導波管アセンブリであって、誘導される光を出力表面を通して外部結合するようにさらに構成される、導波管アセンブリと、導波管アセンブリの第１の側上に配置される、適応レンズアセンブリであって、導波管アセンブリから外部結合された光を受け取り、異なる屈折力を有する複数の状態間で、選択的に切り替えられるように配置される、適応レンズアセンブリとを備え、適応レンズアセンブリが、偏光依存屈折力を線形に偏光された光に付与するように構成される、レンズスタックを備え、レンズスタックが、相互に接触する、複屈折レンズと、等方性レンズとを備え、複屈折レンズおよび等方性レンズの接触表面が、共形界面を形成する、ディスプレイデバイスである。

実施例３２は、導波管アセンブリの第１の側に対向する第２の側上に配置される、第２の適応レンズアセンブリをさらに備え、第２の適応レンズアセンブリが、異なる屈折力を有する複数の状態間で、選択的に切り替えられるように構成され、偏光依存屈折力を線形に偏光された光に付与するように構成される、第２のレンズスタックを備え、第２のレンズスタックが、相互に接触する、第２の複屈折レンズと、第２の等方性レンズとを備え、共形界面をその間に形成する、実施例３１に記載のディスプレイデバイスである。

実施例３３は、第１および第２の適応レンズアセンブリがそれぞれさらに、レンズスタックまたは第２のレンズスタックの個別のものに光学的に結合される、ねじれネマチック（ＴＮ）液晶（ＬＣ）を備える、切替可能半波長板を備え、切替可能半波長板が、アクティブ化解除されると、それを通して通過する線形に偏光された光の偏光を保存し、アクティブ化されると、それを通して通過する線形に偏光された光の偏光を改変するように構成される、実施例３２に記載のディスプレイデバイスである。

実施例３４は、導波管アセンブリの第１の側に対向する第２の側上に、一時的に、その上に入射する光を交互に遮断および通過させるように構成される、シャッタと、線形偏光器とをさらに備える、実施例３３に記載のディスプレイデバイスである。

実施例３５は、導波管アセンブリが、コレステリック液晶を備え、円形に偏光された光を外部結合するように構成される、実施例３４に記載のディスプレイデバイスである。

実施例３６は、導波管アセンブリが、一対の４分の１波長板によって介在される、実施例３５に記載のディスプレイデバイスである。

実施例３７は、光学システムであって、光を放出するように構成される、プロジェクタと、プロジェクタに光学的に結合され、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリであって、ユーザの環境からの可変量の周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように制御可能である、シャッタアセンブリと、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、適応レンズアセンブリであって、可変量の屈折力をそれを通してユーザに向かって通過する光に付与するように制御可能である、適応レンズアセンブリと、プロジェクタ、シャッタアセンブリ、および適応レンズアセンブリに通信可能に結合される、制御回路網であって、シャッタアセンブリが、第１の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第１の量の屈折力をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第１の状態と、シャッタアセンブリが、第２の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第２の量の屈折力をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第２の状態であって、第２の量の周囲光が、第１の量の周囲光未満であって、第２の量の屈折力が、第１の量の屈折力を上回る、第２の状態とを含む、２つ以上の状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成される、制御回路網とを備える、光学システムである。

実施例３８は、第１の量の周囲光が、それに対してシャッタアセンブリが、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、ユーザの環境からの最大量の周囲光を含み、第１の量の屈折力が、それに対して適応レンズアセンブリが、それを通して通過する光に付与するように構成される、最小量の屈折力を含む、実施例３７に記載の光学システムである。

実施例３９は、第２の状態では、制御回路網が、プロジェクタに、ユーザの正面の第１の深度に位置付けられているようにユーザによって知覚されることになる、仮想コンテンツを表す、光を放出させるように構成される、実施例３７または３８のいずれかに記載の光学システムである。

実施例４０は、制御回路網が、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになる、ユーザの正面の第１の深度に基づいて、第２の量の周囲光および第２の量の屈折力を決定するように構成される、実施例３９に記載の光学システムである。

実施例４１は、第１の状態では、制御回路網が、プロジェクタに、ユーザの正面の第２の深度に位置付けられているように、ユーザによって知覚されることになる、仮想コンテンツを表す、光を放出させるように構成され、第２の深度が、第１の深度を上回る、実施例３９に記載の光学システムである。

実施例４２は、第２の深度が、実質的に、光学無限遠に匹敵する、実施例４１に記載の光学システムである。

実施例４３は、第１の状態では、制御回路網が、プロジェクタに、光を放出させないように構成される、実施例３９に記載の光学システムである。

実施例４４は、制御回路網が、２つ以上の状態間で、最小切替周波数以上のレートで、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成される、実施例３７または３８のいずれかに記載の光学システムである。

実施例４５は、最小切替周波数が、１２０Ｈｚである、実施例４４に記載の光学システムである。

実施例４６は、ユーザの環境からの周囲光の強度を測定するように構成される、周囲光センサをさらに備え、制御回路網が、周囲光センサに通信可能に結合され、周囲光センサから受信されたデータに基づいて、２つ以上の状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるレートをさらに決定するように構成される、実施例４４に記載の光学システムである。

実施例４７は、それに対して適応レンズアセンブリが、それを通して通過する光に付与するように構成される、最小量の屈折力が、約ゼロである、実施例３８に記載の光学システムである。

実施例４８は、第２の量の周囲光が、それに対してシャッタアセンブリが、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、ユーザの環境からの最小量の周囲光を含み、第２の量の屈折力が、それに対して適応レンズアセンブリが、それを通して通過する光に付与するように構成される、最大量の屈折力を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学システム。

実施例４９は、光学システムであって、光を放出するように構成される、プロジェクタと、プロジェクタに光学的に結合され、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリであって、ユーザの環境からの可変量の周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように制御可能である、シャッタアセンブリと、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、適応レンズアセンブリであって、可変量の屈折力をそれを通してユーザに向かって通過する光に付与するように制御可能である、適応レンズアセンブリと、プロジェクタ、シャッタアセンブリ、および適応レンズアセンブリに通信可能に結合される、制御回路網であって、同期して、適応レンズアセンブリに、それを通してユーザに向かって通過する光に付与される屈折力の量を変動させ、シャッタアセンブリに、適応レンズアセンブリによってそれを通して通過する光に付与される屈折力の量と反比例して、それを通してユーザに向かって通過することを可能にされるユーザの環境からの周囲光の量を変動させるように構成される、制御回路網とを備える、光学システムである。

実施例５０は、少なくとも１つの導波管がさらに、ユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例５１は、シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントが、少なくとも１つの導波管とユーザの環境との間に位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例５２は、シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントが、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例５３は、シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントが、少なくとも１つの導波管と適応レンズアセンブリとの間に位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例５４は、少なくとも１つの導波管が、複数の導波管を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例５５は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、少なくとも部分的に、上記の実施例のいずれかの方法を実施させる、命令を記憶する、非一過性コンピュータ可読媒体である。

実施例５６は、光学システムであって、光を放出するように構成される、プロジェクタと、プロジェクタに光学的に結合され、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリであって、それぞれ、シャッタアセンブリが、ユーザの環境からの異なる量の周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、シャッタアセンブリと、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、適応レンズアセンブリであって、それぞれ、適応レンズが、異なる量の波面発散をそれを通してユーザに向かって通過する光に付与するように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、適応レンズアセンブリと、プロジェクタ、シャッタアセンブリ、および適応レンズアセンブリに通信可能に結合される、制御回路網とを備える、光学システムである。

実施例５７は、制御回路網が、２つ以上の状態間で、特定のレートで、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成され、２つ以上の状態が、シャッタアセンブリが、第１の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第１の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第１の状態と、シャッタアセンブリが、第２の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第２の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第２の状態であって、第２の量の周囲光が、第１の量の周囲光と異なり、第２の量の波面発散が、第１の量の波面発散と異なる、第２の状態とを含む、実施例５６に記載の光学システムである。

実施例５８は、２つ以上の状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせる、特定のレートが、最小切替周波数以上のレートを含む、実施例５７に記載の光学システムである。

実施例５９は、ユーザの環境からの周囲光の強度を測定するように構成される、周囲光センサをさらに備え、制御回路網が、周囲光センサに通信可能に結合され、周囲光センサから受信されたデータに基づいて、２つ以上の状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせる、特定のレートをさらに決定するように構成される、実施例５７または５８に記載の光学システムである。

実施例６０は、最小切替周波数が、１２０Ｈｚである、実施例５８または５９に記載の光学システムである。

実施例６１は、第１の量の周囲光が、それに対してシャッタアセンブリが、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、ユーザの環境からの最大量の周囲光を含み、第１の量の波面発散が、それに対して適応レンズアセンブリが、それを通して通過する光に付与するように構成される、最小量の波面発散を含む、実施例５７に記載の光学システムである。

実施例６２は、第２の状態では、制御回路網が、プロジェクタに、ユーザの正面の第１の深度に位置付けられているようにユーザによって知覚されることになる、仮想コンテンツを表す、光を放出させるように構成される、実施例５７または６１のいずれかに記載の光学システム。

実施例６３は、制御回路網が、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになる、ユーザの正面の第１の深度に基づいて、第２の量の周囲光および第２の量の波面発散のうちの少なくとも１つを決定するように構成される、実施例６２に記載の光学システムである。

実施例６４は、第１の状態では、制御回路網が、プロジェクタに、ユーザの正面の第２の深度に位置付けられているようにユーザによって知覚されることになる、仮想コンテンツを表す、光を放出させるように構成され、第２の深度が、第１の深度を上回る、実施例６２に記載の光学システムである。

実施例６５は、第２の深度が、実質的に、光学無限遠に匹敵する、実施例６４に記載の光学システムである。

実施例６６は、第１の状態では、制御回路網が、プロジェクタに、光を放出させないように構成される、実施例６２に記載の光学システムである。

実施例６７は、それに対して適応レンズアセンブリが、それを通して通過する光に付与するように構成される、最小量の波面発散が、約ゼロである、実施例６１に記載の光学システムである。

実施例６８は、第２の量の周囲光が、第１の量の周囲光未満であって、第２の量の波面発散が、第１の量の波面発散を上回る、請求項５７に記載の光学システム。

実施例６９は、第２の量の周囲光が、それに対してシャッタアセンブリが、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、ユーザの環境からの最小量の周囲光を含み、第２の量の波面発散が、それに対して適応レンズアセンブリが、それを通して通過する光に付与するように構成される、最大量の波面発散を含む、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例７０は、制御回路網が、シャッタアセンブリによってそれを通してユーザに向かって通過することを可能にされる、ユーザの環境からの周囲光の量と、適応レンズアセンブリによってそれを通してユーザに向かって通過する光に付与される波面発散の量との間の反比例関係をもたらす様式において、異なる状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成される、実施例５６に記載の光学システムである。

実施例７１は、制御回路網が、制御回路網が、シャッタアセンブリの状態および適応レンズアセンブリの状態を非同期様式で制御するように構成される、第１の動作モードと、制御回路網が、シャッタアセンブリの状態および適応レンズアセンブリの状態を同期様式で制御するように構成される、第２の動作モードとを含む、少なくとも２つの異なる動作モード間で交互するように構成される、実施例５６に記載の光学システムである。

実施例７２は、第２の動作モードでは、制御回路網が、シャッタアセンブリが、第１の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第１の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第１の状態と、シャッタアセンブリが、第２の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第２の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第２の状態であって、第２の量の周囲光が、第１の量の周囲光と異なり、第２の量の波面発散が、第１の量の波面発散と異なる、第２の状態とを含む、２つ以上の状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成される、実施例７１に記載の光学システムである。

実施例７３は、ユーザの眼の一方または両方の画像を捕捉するように構成される、１つ以上のカメラをさらに備え、制御回路網が、１つ以上のカメラに通信可能に結合され、少なくとも部分的に、１つ以上のカメラから受信されたデータに基づいて、少なくとも２つの異なる動作モード間で交互するようにさらに構成される、実施例７１に記載の光学システムである。

実施例７４は、制御回路網がさらに、１つ以上のカメラから受信されたデータに基づいて、ユーザの眼が固視している、深度を決定し、少なくとも部分的に、ユーザの眼が固視していると決定された深度に基づいて、少なくとも２つの異なる動作モード間で交互するように構成される、実施例７３に記載の光学システムである。

実施例７５は、制御回路網がさらに、プロジェクタに、仮想コンテンツを表す、光を放出させるように構成される、実施例７１に記載の光学システムである。

実施例７６は、制御回路網がさらに、仮想コンテンツに関する遠近調節－輻輳・開散運動不整合が閾値を超えるかどうかを決定し、仮想コンテンツに関する遠近調節－輻輳・開散運動不整合が閾値を超えることの決定に応答して、少なくとも２つの異なる動作モード間で交互するように構成される、実施例７５に記載の光学システムである。

実施例７７は、制御回路網がさらに、少なくとも部分的に、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになる、ユーザの正面の深度に基づいて、少なくとも２つの異なる動作モード間で交互するように構成される、実施例７５に記載の光学システムである。

実施例７８は、第１の動作モードでは、制御回路網が、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリのうちの少なくとも１つの状態を実質的に固定されたままにさせるように構成される、実施例７１に記載の光学システムである。

実施例７９は、少なくとも１つの導波管がさらに、ユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例８０は、シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントが、少なくとも１つの導波管とユーザの環境との間に位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例８１は、シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントが、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例８２は、シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントが、少なくとも１つの導波管と適応レンズアセンブリとの間に位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例８３は、少なくとも１つの導波管が、複数の導波管を備える、上記実施例のいずれかに記載の光学システムである。

実施例８４は、光学システムであって、光を放出するように構成される、プロジェクタと、プロジェクタに光学的に結合され、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリであって、それぞれ、シャッタアセンブリが、ユーザの環境からの異なる量の周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、シャッタアセンブリと、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、適応レンズアセンブリであって、それぞれ、適応レンズが、異なる量の波面発散をそれを通してユーザに向かって通過する光に付与するように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、適応レンズアセンブリと、プロジェクタ、シャッタアセンブリ、および適応レンズアセンブリに通信可能に結合される、制御回路網であって、２つ以上の状態間で、特定のレートで、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成され、２つ以上の状態が、シャッタアセンブリが、第１の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第１の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第１の状態と、シャッタアセンブリが、第２の量のユーザの環境からの周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、適応レンズアセンブリが、第２の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第２の状態であって、第２の量の周囲光が、第１の量の周囲光と異なり、第２の量の波面発散が、第１の量の波面発散と異なる、第２の状態とを含む、制御回路網とを備える、光学システムである。

実施例８５は、第２の量の周囲光が、第１の量の周囲光未満であって、第２の量の波面発散が、第１の量の波面発散を上回る、実施例８４に記載の光学システムである。

実施例８６は、２つ以上の状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせる、特定のレートが、最小切替周波数以上のレートを含む、実施例８４に記載の光学システムである。

実施例８７は、第２の状態では、制御回路網が、プロジェクタに、ユーザの正面の第１の深度に位置付けられているようにユーザによって知覚されることになる、仮想コンテンツを表す、光を放出させるように構成され、制御回路網が、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになる、ユーザの正面の第１の深度に基づいて、第２の量の周囲光および第２の量の波面発散のうちの少なくとも１つを決定するように構成される、実施例８４に記載の光学システムである。

実施例８８は、シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントが、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、実施例８４に記載の光学システムである。

実施例８９は、光学システムであって、光を放出するように構成される、プロジェクタと、プロジェクタに光学的に結合され、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリであって、ユーザの環境からの可変量の周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように制御可能である、シャッタアセンブリと、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、適応レンズアセンブリであって、可変量の波面発散をそれを通してユーザに向かって通過する光に付与するように制御可能である、適応レンズアセンブリと、プロジェクタ、シャッタアセンブリ、および適応レンズアセンブリに通信可能に結合される、制御回路網であって、同期して、適応レンズアセンブリに、それを通してユーザに向かって通過する光に付与される波面発散の量を変動させ、シャッタアセンブリに、適応レンズアセンブリによってそれを通して通過する光に付与される波面発散の量と反比例して、それを通してユーザに向かって通過することを可能にされる、ユーザの環境からの周囲光の量を変動させるように構成される、制御回路網とを備える、光学システムである。

実施例９０は、光学システムであって、光を放出するように構成される、プロジェクタと、プロジェクタに光学的に結合され、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリであって、それぞれ、シャッタアセンブリが、ユーザの環境からの異なる量の周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、シャッタアセンブリと、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、適応レンズアセンブリであって、それぞれ、適応レンズが、異なる量の波面発散をそれを通してユーザに向かって通過する光に付与するように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、適応レンズアセンブリと、プロジェクタ、シャッタアセンブリ、および適応レンズアセンブリに通信可能に結合される、制御回路網であって、シャッタアセンブリによってそれを通してユーザに向かって通過することを可能にされる、ユーザの環境からの周囲光の量と、適応レンズアセンブリによってそれを通してユーザに向かって通過する光に付与される波面発散の量との間の反比例関係をもたらす様式において、異なる状態間で、シャッタアセンブリおよび適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成される、制御回路網とを備える、光学システムである。

実施例９１は、光学システムであって、光を放出するように構成される、プロジェクタと、プロジェクタに光学的に結合され、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる、少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリであって、それぞれ、シャッタアセンブリが、ユーザの環境からの異なる量の周囲光が、それを通してユーザに向かって通過することを可能にするように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、シャッタアセンブリと、少なくとも１つの導波管とユーザとの間に位置付けられる、適応レンズアセンブリであって、それぞれ、適応レンズが、異なる量の波面発散をそれを通してユーザに向かって通過する光に付与するように構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、適応レンズアセンブリと、プロジェクタ、シャッタアセンブリ、および適応レンズアセンブリに通信可能に結合される、制御回路網であって、制御回路網が、シャッタアセンブリの状態および適応レンズアセンブリの状態を非同期様式で制御するように構成される、第１の動作モードと、制御回路網が、シャッタアセンブリの状態および適応レンズアセンブリの状態を同期様式で制御するように構成される、第２の動作モードとを含む、少なくとも２つの異なる動作モード間で交互するように構成される、制御回路網とを備える、光学システムである。

実施例９２は、１つ以上のプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、上記の実施例のいずれかの制御回路網によって実施される動作のうちの１つ以上のものを実施させる、命令を記憶する、非一過性コンピュータ可読媒体である。

従来の技法に優る多数の利点が、本開示の方法によって達成される。本明細書に説明される種々の実施形態は、仮想コンテンツを種々の深度に提供しながら、同時に、世界光を歪曲されていないままにするように、屈折力を仮想画像光に印加し得る、コンパクトで時間多重化されたディスプレイを提供する。本明細書に説明される種々の実施形態また、偏光選択的レンズスタックを含む、適応レンズアセンブリを提供する。ある実装では、偏光選択的レンズスタックは、相互に接触する、複屈折レンズ、例えば、フレネル複屈折レンズと、等方性レンズとを備える。そのようなアセンブリは、コンパクト（例えば、低減された厚さを有することができる）および／または軽量であることができる。これらのアセンブリは、潜在的にまた、高帯域幅、増加された切替速度、低減された色収差、増加された整合の容易性、および／または可変屈折力等の種々の有利な光学機能性を提供し得る。本開示のいくつかの実施形態は、従来の正面適応レンズアセンブリとシャッタアセンブリを置換し、より小さい／より軽量の形状因子および増加された電力節約をもたらすことを提供する。加えて、本明細書に説明される種々の実施形態は、そうでなければ「残影」画像につながり得る、比較的に低量の漏出光を伴う、適応レンズアセンブリを提供することができる。本開示の他の利点は、当業者に容易に明白となるであろう。

図１は、本明細書に説明される実施形態による、ウェアラブルＡＲデバイスを通して視認されるような拡張現実（ＡＲ）場面を図示する。

図２は、一対の適応レンズアセンブリを備える、ディスプレイシステムの実施例を図示する。

図３Ａは、適応レンズを使用して、仮想深度平面において、仮想コンテンツをユーザに表示する、図２のディスプレイシステムの実施例を図示する。図３Ｂは、適応レンズを通して、実世界コンテンツのビューをユーザに提供する、図２のディスプレイシステムの実施例を図示する。

図４Ａ－４Ｃは、本開示による、ＡＲデバイスの１つ以上の一般的特徴を図示する。 図４Ａ－４Ｃは、本開示による、ＡＲデバイスの１つ以上の一般的特徴を図示する。 図４Ａ－４Ｃは、本開示による、ＡＲデバイスの１つ以上の一般的特徴を図示する。

図５は、本開示による、ウェアラブルＡＲデバイスの概略図を図示する。

図６Ａは、複屈折レンズと、等方性レンズとを備える、例示的偏光選択的レンズスタックの断面図を図示する。図６Ｂは、動作時の図６Ａの偏光選択的レンズスタックを図示し、それを通して通過する線形に偏光された光は、第１の偏光を有する。図６Ｃは、動作時の図６Ａの偏光選択的レンズスタックを図示し、それを通して通過する線形に偏光された光は、第２の偏光を有する。

図７Ａは、注釈が付けられたパラメータを伴う、図６Ａの偏光選択的レンズスタックを図示する。図７Ｂは、複屈折フレネルレンズと、等方性レンズとを備える、偏光選択的レンズスタックの実施例の断面および上下図を図示する。

図８Ａは、ねじれネマチック液晶を備える、切替可能波長板と結合される、偏光選択的レンズスタックを備える、例示的適応レンズアセンブリの断面図を図示する。図８Ｂは、図８Ａに図示される適応レンズアセンブリのねじれネマチック液晶を備える、切替可能波長板を図示する。

図９Ａは、ねじれネマチック液晶を備える、第１の切替可能波長板と結合される、第１の偏光選択的レンズスタックと、ねじれネマチック液晶を備える、第２の切替可能波長板と結合される、第２の偏光選択的レンズスタックとを備える、例示的適応レンズアセンブリの断面図を図示する。

図９Ｂ－９Ｅは、異なる屈折力を付与するように構成される、異なる構成下における、動作時の図９Ａの例示的適応レンズアセンブリを図示する。 図９Ｂ－９Ｅは、異なる屈折力を付与するように構成される、異なる構成下における、動作時の図９Ａの例示的適応レンズアセンブリを図示する。 図９Ｂ－９Ｅは、異なる屈折力を付与するように構成される、異なる構成下における、動作時の図９Ａの例示的適応レンズアセンブリを図示する。 図９Ｂ－９Ｅは、異なる屈折力を付与するように構成される、異なる構成下における、動作時の図９Ａの例示的適応レンズアセンブリを図示する。

図１０は、それぞれ、偏光選択的レンズスタックを有する、第１の適応レンズアセンブリと第２の適応アセンブリとの間に介在される、導波管アセンブリを備える、例示的ディスプレイデバイスの断面図を図示する。

図１１Ａは、第１の側上のシャッタおよび線形偏光器と第２の側上の偏光選択的レンズスタックを有する適応アセンブリとの間に介在される、導波管アセンブリを備える、例示的ディスプレイデバイスの断面図を図示する。

図１１Ｂは、コレステリック液晶を備え、円形に偏光された光を外部結合するように構成される、図１１Ａのディスプレイデバイスの導波管アセンブリを図示する。

図１１Ｃは、世界画像を視認するための構成下における、動作時の図１１Ａの例示的ディスプレイデバイスを図示する。

図１１Ｄは、仮想画像を視認するための構成下における、動作時の図１１Ａの例示的ディスプレイデバイスを図示する。

図１２Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、単一適応レンズアセンブリを接眼レンズのユーザ側上に有する、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。

図１２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、第１の状態に従って動作している、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。

図１２Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、第２の状態に従って動作している、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。

図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、光学システムを動作させる方法を図示する。

図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、光学システムを動作させる方法を図示する。

図１５は、本開示のいくつかの実施形態による、光学システムを動作させる方法の例示的実施を図示する。

図１６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、第１の状態に従って動作している、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。

図１６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、第２の状態に従って動作している、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。

図１６Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、第３の状態に従って動作している、ディスプレイデバイスの実施例を図示する。

図１７は、本明細書に説明される実施形態による、簡略化されたコンピュータシステムを図示する。

光学シースルー（ＯＳＴ）拡張現実（ＡＲ）デバイスは、光学スタック内に配列される１つ以上の適応レンズアセンブリを使用して、屈折力を仮想画像光（すなわち、仮想画像と関連付けられる光）に印加することによって、ユーザに提示されている仮想コンテンツを改良することができる。そのような構成に関する１つの問題点は、屈折力が、必然的に、その中を通過する世界光（すなわち、世界オブジェクトと関連付けられる光）にもまた印加され、知覚される世界オブジェクトの歪曲を引き起こし、それによって、ユーザ体験を減少させることである。本明細書に説明されるいくつかの実施形態は、順次、アクティブ化され、世界光が、歪曲を伴わずに、ＡＲデバイスを通して通過され、仮想画像光が、必要に応じて、適応レンズアセンブリから屈折力を付与される結果を生産し得る、光学スタック内に配列される、種々のシャッタ要素を提供することによって、これらおよび他の問題点を克服する。

図１は、本明細書に説明される実施形態による、ウェアラブルＡＲデバイスを通して視認されるようなＡＲ場面を図示する。ＡＲ場面１００が、描写されており、ＡＲ技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、およびコンクリートプラットフォーム１２０を特徴とする、実世界公園状設定１０６が見える。これらのアイテムに加え、ＡＲ技術のユーザはまた、実世界プラットフォーム１２０上に立っているロボット像１１０と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ１０２とが「見える」と知覚するが、これらの要素（キャラクタ１０２および像１１０）は、実世界には存在しない。ヒト視知覚および神経系の著しい複雑性に起因して、他の仮想または実世界画像要素の中で仮想画像要素の快適で、自然な感覚で、豊かな提示を促進する、仮想現実（ＶＲ）またはＡＲ技術を生産することは、困難である。

図２は、偏光選択的レンズスタック、例えば、一対の適応レンズアセンブリ２０４、２０８を、導波管アセンブリ２１２によって介在される、光学経路２１６内に含む、１つ以上の適応レンズアセンブリを備える、ディスプレイデバイス２００、例えば、ウェアラブルディスプレイデバイスの実施例を図示する。本明細書に説明されるように、導波管アセンブリ２１２は、光（例えば、可視光）を全内部反射下で伝搬し、導波管の光出力表面（例えば、導波管の主要表面）から（例えば、それに対して法線の方向に）延在する光学軸内で光を外部結合するように構成される、導波管を含んでもよい。光は、いくつかの実施形態では、回折格子によって外部結合されてもよい。適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、少なくとも部分的に、外部結合された光をそれを通して透過させるように構成されてもよい。図示される実施形態では、適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、導波管アセンブリ２１２から外部結合された光を受け取り、外部結合された光を光学軸方向に収束または発散させるように構成されてもよい。適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、相互に接触する、複屈折レンズと、等方性レンズとを備える、偏光選択的レンズスタックを備え、複屈折レンズおよび等方性レンズの接触表面は、共形界面をその間に形成する。適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、異なる屈折力を有する複数の状態間で、選択的に切り替えられるように構成される。すなわち、適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、個別の適応レンズアセンブリが、異なる量の波面発散または収束をそれを通して通過する光に付与するように構成される、複数の状態間で、選択的に切り替えられるように構成される。適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれさらに、アクティブ化される（例えば、電気的にアクティブ化される）と、それを通して通過する外部結合された光の偏光状態を改変するように構成されることができる。

本明細書で使用されるように、適応レンズアセンブリは、調節される、例えば、外部刺激を使用して、可逆的にアクティブ化およびアクティブ化解除され得る、少なくとも１つの光学性質を有する、レンズアセンブリを指す。可逆的にアクティブ化およびアクティブ化解除され得る、例示的光学性質は、性質の中でもとりわけ、屈折力（焦点距離）、位相、偏光、偏光選択性、透過率、反射率、複屈折、および回折性質を含む。種々の実施形態では、適応レンズアセンブリは、それを通して通過する光の屈折力および偏光状態を電気的に変動させることが可能である。

図示される実施形態では、対の適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、少なくとも２つの状態間で、選択的に切り替えられるように構成され、第１の状態では、それぞれ、その偏光状態を改変せずに、外部結合された光をそれを通して通過させるように構成される一方、第２の状態では、それぞれ、それを通して通過する外部結合された光の偏光状態を改変するように構成される。例えば、第２の状態では、適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、円形に偏光された光の掌性を逆転させる一方、第１の状態では、適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、円形に偏光された光の掌性を保存する。

依然として、図２を参照すると、ディスプレイデバイス２００はさらに、対の適応レンズアセンブリ２０４、２０８間に介在される、導波管アセンブリ２１２を備えてもよい。導波管アセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、導波管の主要表面と平行な側方方向に、光を全内部反射下で伝搬するように構成されてもよい。導波管アセンブリ２０４、２０８はそれぞれさらに、光を、例えば、導波管の主要表面に対して法線の方向に外部結合するように構成されてもよい。

依然として、図２を参照すると、対の適応レンズアセンブリの第１の適応レンズアセンブリ２０４は、導波管アセンブリ２１２の第１の側、例えば、ユーザによって観察される世界の側上に配置され、対のレンズアセンブリの第２の適応レンズアセンブリ２０８は、導波管アセンブリ２１２の第２の側、例えば、ユーザの眼の側上に配置される。下記に説明されるように、対の適応レンズアセンブリ２０４、２０８は、構成されるように、ユーザに、仮想コンテンツを導波管アセンブリ２１２から複数の仮想深度平面に、実世界のビューと同様に提供する。いくつかの実施形態では、対の適応レンズアセンブリ２０４、２０８の存在に起因して、殆どまたは全く歪曲が存在しない。実世界の仮想コンテンツおよびビューは、下記に図３Ａおよび３Ｂに関して説明されるように、第１および第２の適応レンズアセンブリ２０４、２０８のアクティブ化に応じて、ユーザに提供される。

図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ、動作時、画像情報をユーザに出力するための適応レンズアセンブリを備える、ディスプレイデバイス３００Ａ、３００Ｂの実施例を図示する。ディスプレイデバイス３００Ａ、３００Ｂは、異なる時間および／または異なる状態における、同一ディスプレイデバイスに対応し得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス３００Ａ、３００Ｂは、非給電状態では、構造的に同じである。ディスプレイデバイス３００Ａは、本明細書では、仮想画像をユーザに出力するステップを説明するために使用される一方、ディスプレイデバイス３００Ｂは、本明細書では、実世界画像をディスプレイデバイス３００Ｂを通してユーザに透過させるステップを説明するために使用される。ディスプレイデバイス３００Ａ、３００Ｂは、例えば、電圧または電流の印加によって電気的にアクティブ化されるように構成される、一対の適応レンズアセンブリ２０４、２０８を含む。いくつかの実施形態では、アクティブ化解除された状態では、例えば、電圧または電流が、印加されないとき、第１および第２の適応レンズアセンブリ２０４、２０８はそれぞれ、低、例えば、約ゼロの屈折力を有する。いくつかの実施形態では、アクティブ化状態では、例えば、電圧または電流が、印加されると、世界の側上の第１の適応レンズアセンブリ２０４は、第１の符号、例えば、正の屈折力を有する、第１の正味屈折力（Ｐ_ｎｅｔ１）を提供してもよい。アクティブ化状態にあるとき、ユーザの側上の第２の適応レンズアセンブリ２０８は、第２の符号、例えば、負の屈折力を有する、第２の正味屈折力（Ｐ_ｎｅｔ２）を提供してもよい。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の実施形態では、第１および第２の適応レンズアセンブリ２００Ａ、２００Ｂは、アクティブ化解除された状態で屈折力を提供する一方、アクティブ化されると、実質的にゼロ屈折力を提供してもよい。

図３Ａは、いくつかの実施形態による、仮想深度平面３０４において、仮想コンテンツをユーザに表示する、図２のディスプレイシステムの実施例を図示する。上記に説明されるように、対の適応レンズアセンブリ２０４、２０８間に介在される、導波管アセンブリ２１２は、仮想画像情報を含有する、光を受け取り、光を全内部反射下で伝搬するように構成される、導波管を備える。導波管アセンブリ２１２はさらに、光を、例えば、回折格子を通して、ユーザの眼に向かって外部結合するように構成される。外部結合された光は、ユーザの眼に入射することに先立って、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８を通して通過する。アクティブ化されると、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８は、第２の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ２を有し、これは、ユーザに仮想深度平面３０４において仮想画像が見えるように、負の値を有し得る。

いくつかの実施形態では、第２の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ２は、電気的に調節され、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８の第２の正味屈折力（Ｐ_ｎｅｔ２）を調節し、それによって、仮想深度平面３０４までの距離を調節してもよい。例えば、仮想オブジェクトが、仮想３次元空間内でユーザの眼に対してより近くおよびより遠くに「移動」するにつれて、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８の第２の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ２は、仮想深度平面３０４が、仮想オブジェクトを追跡するように調節するように、対応して調節されてもよい。したがって、ユーザは、容認可能閾値を超えて、比較的に殆どまたは全く遠近調節／輻輳・開散運動不整合を被り得ない。いくつかの実施形態では、仮想深度平面３０４までの距離の大きさは、離散ステップにおいて調節されてもよい一方、いくつかの他の実施形態では、仮想深度平面３０４までの距離の大きさは、持続的に調節されてもよい。

図３Ｂは、いくつかの実施形態による、実世界コンテンツのビューをユーザに提供する、図２のディスプレイシステムの実施例を図示する。ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８が、アクティブ化され、仮想コンテンツを仮想深度平面３０４に表示するために、第２の正味屈折力（Ｐ_ｎｅｔ２）を有すると、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８を通して通過する、実世界からの光もまた、アクティブ化されるユーザ側適応レンズアセンブリ２０８のＰ_ｎｅｔ２に従って収束または発散され得る。したがって、実世界内のオブジェクトは、焦点から外れてまたは歪曲されて現れ得る。そのような歪曲を軽減させるために、実施形態によると、アクティブ化されると、適応レンズアセンブリ２０４、２０８は、反対符号を有する屈折力を有するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、適応レンズアセンブリ２０４、２０８を通して通過する光は、それぞれ、世界側およびユーザ側適応レンズアセンブリ２０４、２０８の第１および第２の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ１、Ｐ_ｎｅｔ２の大きさ間のほぼ差異である、大きさを有する、組み合わせられた屈折力に従って、収束または発散する。いくつかの実施形態では、導波管アセンブリ２１２もまた、屈折力を有してもよく、適応レンズアセンブリ２０８は、レンズアセンブリ２０４および導波管アセンブリ２１２の両方によって生じる歪曲を考慮するように構成されてもよい。例えば、適応レンズアセンブリ２０８の屈折力は、適応レンズアセンブリ２０４および導波管アセンブリ２１２の屈折力の和に対して反対の符号であってもよい。

いくつかの実施形態では、世界側適応レンズアセンブリ２０４は、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８の第２の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ２の大きさに近いかまたはと同一の大きさを有するが反対符号を有する第１の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ１を有するように構成される。結果として、適応レンズアセンブリ２０４、２０８が両方とも、同時にアクティブ化されると、実世界内のオブジェクトは、仮想コンテンツを表示するために提供されるユーザ側適応レンズアセンブリ２０８の屈折力によって比較的に影響されずに現れる。

いくつかの実施形態では、第１の適応レンズアセンブリ２０４は、アクティブ化されると、第１の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ１が、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８の第２の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ２に動的に合致するように構成されてもよい。例えば、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８の第２の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ２が、仮想３次元空間内で移動する仮想オブジェクトを追跡するように調節されるにつれて、世界側適応レンズアセンブリ２０４の第１の正味屈折力Ｐ_ｎｅｔ１は、組み合わせられた屈折力Ｐ＝Ｐ_ｎｅｔ１＋Ｐ_ｎｅｔ２の大きさが、所定の値未満に保たれ得るように、動的に調節されてもよい。したがって、実施形態によると、実世界内のオブジェクトは、組み合わせられた屈折力Ｐ＝Ｐ_ｎｅｔ１＋Ｐ_ｎｅｔ２が小さいままであるように、世界側適応レンズアセンブリ２０４の第１の正味屈折力（Ｐ_ｎｅｔ１）とともに、負の値を有し得る、ユーザ側適応レンズアセンブリ２０８の第２の正味屈折力（Ｐ_ｎｅｔ２）を補償することによって、容認不可能に焦点から外れることを防止され得る。下記にさらに詳細に説明されるように、いくつかの実装では、ウェアラブルディスプレイデバイスは、それぞれ、導波管アセンブリ２１２およびユーザ側適応レンズアセンブリ２０８に機能的に同等または類似するが、世界側適応レンズアセンブリ２０４のものに類似する世界側適応レンズアセンブリを含まない場合がある、導波管アセンブリと、ユーザ側適応レンズアセンブリとを含んでもよい。代わりに、下記にさらに詳細に説明されるように、これらの実装では、ディスプレイデバイスは、１つ以上のシャッタ要素を含んでもよく、実世界内のオブジェクトが、ユーザ側適応レンズにより付与される屈折力によって、容認不可能に焦点から外れてレンダリングされないように、ユーザ側適応レンズと同期する、そのような１つ以上のシャッタ要素を制御するように構成されてもよい。

図４Ａは、本開示による、ＡＲデバイス４００の１つ以上の一般的特徴を図示する。図４Ａに示されるように、ＡＲデバイス４００は、それぞれ、上記に説明されるように、導波管アセンブリ２１２およびユーザ側適応レンズアセンブリ２０８と機能的に同等または類似し得る、接眼レンズ４０２と、適応レンズアセンブリ４０５とを含む。動作の間、ＡＲデバイス４００のプロジェクタ４１４は仮想画像光４２３（すなわち、仮想画像と関連付けられる光）を接眼レンズ４０２上に投影してもよく、これは、ユーザが、ユーザの環境内のある場所に位置付けられているように、対応する仮想コンテンツを知覚するように、ライトフィールド（すなわち、仮想コンテンツの角度表現）をユーザの網膜上に投影させ得る。例えば、ユーザは、第１の仮想深度またはその近くに位置付けられているように、キャラクタ１０２を、第２の仮想深度またはその近くに位置付けられているように、像１１０を知覚し得る。ＡＲデバイス４００は、１つのみの適応レンズアセンブリ４０５（例えば、接眼レンズ４０２のユーザ側、すなわち、ユーザの眼に最も近い接眼レンズ４０２の側上に位置付けられる）を含んでもよいが、そのような適応レンズアセンブリは、複数の異なる非ゼロ屈折力をそれを通して通過する光に付与することが可能であり得る。すなわち、適応レンズアセンブリ４０５は、複数の異なる量の波面発散およびコリメーションのうちの少なくとも１つをそれを通して通過する光に付与することが可能であり得る。

ＡＲデバイス４００はまた、接眼レンズ４０２の世界側（ユーザの眼から最も遠く、世界オブジェクト４３０に最も近い接眼レンズ４０２の側）および／または接眼レンズ４０２のユーザ側に結合される、１つ以上のシャッタ要素４０３を含んでもよい。本明細書に説明されるように、シャッタ要素４０３の異なる要素／層を順次電気的にアクティブ化することによって、世界オブジェクト４３０と関連付けられる、世界光４３２は、ゼロ正味屈折力がレンズアセンブリ４０５によって印加される状態で、ＡＲデバイス４００を通して通過し得、仮想画像光４２３は、非ゼロ（例えば、負の）正味屈折力がレンズアセンブリ４０５によって印加される状態で、それを通して通過し得る。シャッタ要素４０３および本明細書に説明される他のシャッタアセンブリを表す、またはその中に含まれ得る、例示的調光コンポーネントは、２０１８年８月３１日に出願された米国特許出願第６２／７２５，９９３号（弁理士整理番号１０１７８２－００５６００ＵＳ－１０８３５６３）、２０１９年８月３０日に出願された米国特許出願第１６／５５７，７０６号、および２０１９年９月１３日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０５１１８８号（その全ては、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。

いくつかの実施形態では、ＡＲデバイス４００は、世界光４３２を検出するように構成される、周囲光センサ４３４を含んでもよい。周囲光センサ４３４は、周囲光センサ４３４によって検出された世界光４３２が、ＡＲデバイス４００（例えば、シャッタ要素４０３、接眼レンズ４０２および／またはレンズアセンブリ４０５）上に衝突する、世界光４３２に類似する、および／またはそれ表すように位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、周囲光センサ４３４は、ＡＲデバイス４００の視野の異なるピクセルに対応する、複数の空間的に分解された光値を検出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、または同一実施形態では、周囲光センサ４３４は、世界光４３２の平均光強度または単一光強度に対応する、大域的光値を検出するように構成されてもよい。検出された周囲光は、ＡＲデバイス４００によって、ＡＲデバイス４００が、第１の状態または第２の状態に従った動作間で交互する、シャッタ周波数を決定するために使用されてもよい。いくつかのインスタンスでは、シャッタ周波数は、シャッタがユーザに容易に知覚可能ではあり得ないように、フリッカ融合閾値を超えてもよい。例えば、シャッタ周波数は、少なくとも１２０Ｈｚ（例えば、１６０Ｈｚまたは２００Ｈｚ）であってもよい。

図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、第１の状態に従って動作している、ＡＲデバイス４００を図示する。第１の状態に従って動作している間、世界光４３２が、ゼロ正味屈折力がレンズアセンブリ４０５によって印加される状態で、ＡＲデバイス４００を通して通過するように、プロジェクタ４１４は、オフにされ、シャッタ要素４０３のうちの１つ以上のものは、電気的にアクティブ化される。下記に示されるであろうように、これは、世界光４３２を、第１の軸に沿って、線形に偏光させるための、シャッタ要素４０３の世界側偏光器と、世界光４３２の偏光を９０度回転させるための、シャッタ要素４０３の世界側切替可能波長板と、世界光４３２を、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させるための、シャッタ要素４０３のユーザ側偏光器とを使用して遂行される。

いくつかの実施形態では、シャッタ要素４０３の１つ以上のコンポーネントは、レンズアセンブリ４０５のサブコンポーネントと見なされる（すなわち、レンズアセンブリ４０５内に含まれると見なされる）。例えば、シャッタ要素４０３のユーザ側偏光器は、レンズアセンブリ４０５のサブコンポーネントと見なされ得る。そのような実施形態では、ＡＲデバイス４００が、第１の状態に従って動作しているとき、レンズアセンブリ４０５は、ゼロ屈折力をそれを通して通過する光に印加する状態に切り替えられる、アクティブ化される、および／または制御されると見なされる。

図４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、第２の状態に従って動作している、ＡＲデバイス４００を図示する。第２の状態に従って動作しているとき、世界光４３２が、完全にまたは少なくとも部分的に、低減され、遮断され、または調光され、仮想画像光４２３が、非ゼロ正味屈折力がレンズアセンブリ４０５によって印加されている状態で、ＡＲデバイス４００を通して通過するように、プロジェクタ４１４は、オンにされ、シャッタ要素４０３のうちの１つ以上のものは、電気的にアクティブ化される。下記に示されるであろうように、これは、世界光４３２を、第１の軸に沿って、線形に偏光させるための、シャッタ要素４０３の世界側偏光器と、世界光４３２および仮想画像光４２３を、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させるための、シャッタ要素４０３のユーザ側偏光器と、仮想画像光４２３の偏光を９０度回転させるための、シャッタ要素４０３のユーザ側切替可能波長板とを使用して遂行される。

図４Ｂを参照して説明されるものと同様に、いくつかの実施形態では、シャッタ要素４０３の１つ以上のコンポーネントは、レンズアセンブリ４０５のサブコンポーネントと見なされる（すなわち、レンズアセンブリ４０５内に含まれると見なされる）。例えば、シャッタ要素４０３のユーザ側偏光器は、レンズアセンブリ４０５のサブコンポーネントと見なされ得る。そのような実施形態では、ＡＲデバイス４００が、第２の状態に従って動作しているとき、レンズアセンブリ４０５は、非ゼロ屈折力をそれを通して通過する光に印加する状態に切り替えられる、アクティブ化される、および／または制御されると見なされる。いくつかの実施例では、（例えば、図１１Ｃおよび１１Ｄを参照して説明されるもの）、偏光接眼レンズはまた、それが外部結合する光に印加される屈折力が、変動し得るように、各状態に伴って切り替えられ、アクティブ化され、および／または制御されてもよい。

図５は、本開示による、ウェアラブルＡＲデバイス５００の概略図を図示する。ＡＲデバイス５００は、並置構成に配列される、左接眼レンズ５０２Ａと、左シャッタ要素５０３Ａと、左レンズアセンブリ５０５Ａと、同様に並置構成に配列される、右接眼レンズ５０２Ｂと、右シャッタ要素５０３Ｂと、右レンズアセンブリ５０５Ｂとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＡＲデバイス５００は、限定ではないが、直接、左接眼レンズ５０２Ａまたはその近くに取り付けられる、左正面に向いた世界カメラ５０６Ａ、直接、右接眼レンズ５０２Ｂまたはその近くに取り付けられる、右正面に向いた世界カメラ５０６Ｂ、直接、左接眼レンズ５０２Ａまたはその近くに取り付けられる、左側に向いた世界カメラ５０６Ｃ、直接、右接眼レンズ５０２Ｂまたはその近くに取り付けられる、右側に向いた世界カメラ５０６Ｄ、ユーザの左眼を観察するように位置付けられる、左眼追跡器、ユーザの右眼を観察するように位置付けられる、右眼追跡器、および周囲光センサ５３４を含む、１つ以上のセンサを含む。いくつかの実施形態では、ＡＲデバイス５００は、左接眼レンズ５０２Ａに光学的にリンクされる、左プロジェクタ５１４Ａ、および右接眼レンズ５０２Ｂに光学的にリンクされる、右プロジェクタ５１４Ｂ等の１つ以上の画像投影デバイスを含む。

ＡＲデバイス５００のコンポーネントのいくつかまたは全ては、投影された画像がユーザによって視認され得るように、頭部に搭載されてもよい。１つの特定の実装では、図５に示されるＡＲデバイス５００のコンポーネントは全て、ユーザによって装着可能な単一デバイス（例えば、単一ヘッドセット）上に搭載される。別の実装では、処理モジュール５５０の１つ以上のコンポーネントは、ＡＲデバイス５００の他のコンポーネントと物理的に別個であって、１つ以上の有線および／または無線接続によって、それらに通信可能に結合される。例えば、処理モジュール５５０は、ＡＲデバイス５００の頭部搭載型部分上のローカルモジュール５５２と、物理的に別個であって、ローカルモジュール５５２に通信可能にリンクされる、遠隔モジュール５５６とを含んでもよい。遠隔モジュール５５６は、フレームに固定して取り付けられる、ユーザによって装着されるヘルメットまたは帽子に固定して取り付けられる、ヘッドホンに内蔵される、または別様に、ユーザに除去可能に取り付けられる（例えば、リュック式構成において、ベルト結合式構成において等）等の種々の構成で搭載されてもよい。

処理モジュール５５０は、プロセッサと、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）等の関連付けられるデジタルメモリとを含んでもよく、その両方とも、データの処理、キャッシュ、および記憶を補助するために利用されてもよい。データは、カメラ５０６、周囲光センサ５３４、眼追跡器、マイクロホン、慣性測定ユニット、加速度計、コンパス、ＧＰＳユニット、無線デバイス、および／またはジャイロスコープ等のセンサ（例えば、ＡＲデバイス５００に動作可能に結合される、または別様にユーザに取り付けられ得る）から捕捉される、データを含んでもよい。例えば、処理モジュール５５０は、画像５２０をカメラ５０６から受信してもよい。具体的には、処理モジュール５５０は、左正面画像５２０Ａを左正面に向いた世界カメラ５０６Ａから、右正面画像５２０Ｂを右正面に向いた世界カメラ５０６Ｂから、左側画像５２０Ｃを左側に向いた世界カメラ５０６Ｃから、および右側画像５２０Ｄを右側に向いた世界カメラ５０６Ｄから受信してもよい。いくつかの実施形態では、画像５２０は、単一画像、一対の画像、画像のストリームを備えるビデオ、ペアリングされた画像のストリームを備えるビデオ、および同等物を含んでもよい。画像５２０は、ＡＲデバイス５００が電源投入されている間、周期的に、生成され、処理モジュール５５０に送信されてもよい、または処理モジュール５５０によってカメラのうちの１つ以上のものに送信される命令に応答して、生成されてもよい。別の実施例として、処理モジュール５５０は、周囲光情報を周囲光センサ５３４から受信してもよい。別の実施例として、処理モジュール５５０は、視線情報を眼追跡器から受信してもよい。別の実施例として、処理モジュール５５０は、画像情報（例えば、画像明度値）をプロジェクタ５１４の一方または両方から受信してもよい。

接眼レンズ５０２Ａ、５０２Ｂは、それぞれ、プロジェクタ５１４Ａ、５１４Ｂからの光を指向および外部結合するように構成される、透明または半透明導波管を備えてもよい。具体的には、処理モジュール５５０は、左プロジェクタ５１４Ａに、左仮想画像光５２２Ａを左接眼レンズ５０２Ａ上に出力させてもよく、右プロジェクタ５１４Ｂに、右仮想画像光５２２Ｂを右接眼レンズ５０２Ｂ上に出力させてもよい。いくつかの実施形態では、接眼レンズ５０２はそれぞれ、異なる色および／または異なる深度平面に対応する、複数の導波管を備えてもよい。いくつかの実施形態では、シャッタ要素５０３は、接眼レンズ５０２に結合され、および／またはそれと統合されてもよい。例えば、シャッタ要素５０３は、多層接眼レンズの中に組み込まれてもよく、接眼レンズ５０２のうちの１つを構成する、１つ以上の層を形成してもよい。いくつかの実施形態では、処理モジュールは、それぞれ、左シャッタ制御信号５１９Ａおよび右シャッタ制御信号５１９Ｂを使用して、シャッタ要素５０３Ａ、５０３Ｂを電気的にアクティブ化してもよい。例えば、処理モジュール５５０は、異なる電圧をシャッタ制御信号５１９に印加し、ＡＲデバイス５００を、世界光および仮想画像光をユーザに提示するステップ間で交互させてもよい。

カメラ５０６Ａ、５０６Ｂは、それぞれ、ユーザの左および右眼の視野と実質的に重複する、画像を捕捉するように位置付けられてもよい。故に、カメラ５０６の設置は、ユーザの眼の近くであるが、ユーザの視野を不明瞭にするほど近くないものであり得る。代替として、または加えて、カメラ５０６Ａ、５０６Ｂは、それぞれ、仮想画像光５２２Ａ、５２２Ｂの内部結合場所と整合するように位置付けられてもよい。カメラ５０６Ｃ、５０６Ｄは、例えば、ユーザの周辺視覚内またはユーザの周辺視覚外のユーザの側に対する画像を捕捉するように位置付けられてもよい。カメラ５０６Ｃ、５０６Ｄを使用して捕捉された画像５２０Ｃ、５２０Ｄは、必ずしも、カメラ５０６Ａ、５０６Ｂを使用して捕捉された画像５２０Ａ、５２０Ｂと重複する必要はない。
適応レンズアセンブリのための複屈折レンズおよび等方性レンズを備える、偏光選択的レンズスタック

本明細書に説明される種々の実施形態は、偏光選択的レンズスタックを含む、適応レンズアセンブリを提供する。ある実装では、偏光選択的レンズスタックは、相互に接触する、複屈折レンズ、例えば、フレネル複屈折レンズと、等方性レンズとを備える。そのようなアセンブリは、コンパクト（例えば、低減された厚さを有することができる）および／または軽量であり得る。これらのアセンブリは、潜在的にまた、高帯域幅、増加された切替速度、低減された色収差、増加された整合の容易性、および／または可変屈折力等の種々の有利な光学機能性を提供し得る。加えて、本明細書に説明される種々の実施形態は、そうでなければ「残影」画像につながり得る、比較的に低量の漏出光を伴う、適応レンズアセンブリを提供することができる。種々の実施形態によると、適応アセンブリは、本明細書に説明されるように、複屈折レンズと、等方性レンズとを備える、偏光選択的レンズスタックを備える。

図６Ａを参照すると、広範囲の可視スペクトルにわたって、高効率で、画像を複数の深度平面に提供するために、種々の実施形態による、適応レンズアセンブリは、偏光依存屈折力を線形に偏光された光に付与するように構成される、偏光選択的レンズスタック６００を含む。偏光選択的レンズスタック６００は、光伝搬の方向、例えば、ｚ－方向と垂直な側方方向に、例えば、ｘ－方向またはｙ－方向に延在する、光学系軸６０２を有する、複屈折レンズ６０４を備えてもよい。複屈折レンズ６０４は、複屈折Δｎを有する。複屈折Δｎは、複屈折レンズ６０４の異常屈折率ｎ_ｅと通常屈折率ｎ_ｏとの間の差異に対応する。複屈折レンズ６０４は、第１の屈折力ｐ_１を、それを通して通過し、光学系軸と平行方向に偏光を有する、光に付与し、第２の屈折力ｐ_２を、それを通して通過し、光学系軸と垂直な偏光方向を有する、光に付与するように構成されるように、曲率半径Ｒ_１を有することができる。

偏光選択的レンズスタック６００は、加えて、屈折率ｎ_ｃを有する、等方性レンズ６０８を含んでもよく、これは、それを通して通過する光に、第１の屈折力ｐ_１および第２の屈折力ｐ_２と符号が反対の第３の屈折力ｐ_３を付与するように構成されるように、第２の曲率半径Ｒ_２を有する。

図示される実施形態では、限定ではないが、等方性レンズ６０８の異常屈折率ｎ_ｅは、複屈折レンズ６０４の通常屈折率ｎ_ｏと実質的に同一値を有する。しかしながら、異常屈折率ｎ_ｅは、いくつかの他の実施形態では、通常屈折率ｎ_ｏと異なり得ることを理解されたい。

図示される実施形態では、限定ではないが、第１の曲率半径Ｒ_１および第２の曲率半径Ｒ_２は、実質的に同一の大きさであるが、反対符号を有する、Ｒである。さらに、Ｒ_１およびＲ_２は、実質的に同一の大きさであるため、複屈折レンズ６０４および等方性レンズ６０８は、曲率半径Ｒを有する界面に沿って、持続的に接触する。すなわち、複屈折レンズ６０４および等方性レンズ６０８の接触表面は、共形界面をその間に形成する。

図６Ｂを参照すると、入射光６１２、例えば、線形に偏光された光が、光学系軸６０２の方向と平行な偏光の方向を有するときの、動作時の偏光選択的レンズスタック６００が、図示される。本条件下では、複屈折レンズ６０４を通して通過する光は、異常屈折率ｎ_ｅに対応する屈折率を被り、等方性レンズ６０８を通して通過する光は、通常屈折率ｎ_ｏに対応する屈折率を被るため、レンズスタック６００は、以下のように表され得る、屈折力を光に付与する。

式中、Ｒは、複屈折レンズ６０４および等方性レンズ６０８の半径の大きさを表す。

図６Ｃを参照すると、入射光６１６、例えば、線形に偏光された光が、光学軸６０２の方向と垂直な偏光の方向を有するときの、動作時の偏光選択的レンズスタック６００が、図示される。本条件下では、複屈折レンズ６０４を通して通過する光は、通常屈折率ｎ_ｏに対応する、屈折率を被り、これは、等方性レンズ６０８を通して通過する光によって被られる屈折率と同一であるため、レンズスタック６００は、以下のように表され得る、屈折力を光に付与する。

式中、Ｒは、複屈折レンズ６０４および等方性レンズ６０８の半径の大きさを表す。

依然として、図６Ａ－６Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、等方性レンズ６０８は、等方性材料、例えば、ガラス、アクリル等から形成されてもよい。他方では、複屈折レンズ６０４は、種々の実施形態によると、複屈折材料、例えば、液晶から形成される、または成ってもよい。例えば、複屈折レンズ６０４は、光伝搬方向（例えば、ｚ－方向）と垂直な側方方向（例えば、ｘ－方向またはｙ－方向）に沿って伸長される、その上に形成される液晶（ＬＣ）分子を有する、透明基板、例えば、ガラス基板を備えてもよい。

しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の実施形態では、複屈折レンズ６０４は、ＬＣ以外の好適な複屈折材料から形成される、または成ってもよい。例えば、複屈折レンズ６０４は、いくつか挙げると、例えば、ＢａＢ_２Ｏ_４、Ｂｅ_３Ａｌ_２（ＳｉＯ_３）_６、ＣａＣＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、ＴｉＯ_２、ＳｉＣ、トルマリン、およびＺｒＳｉＯ_４を含んでもよい。
適応レンズアセンブリのための複屈折フレネルレンズおよび等方性レンズを備える、偏光選択的レンズスタック

図６Ａ－６Ｃに関して上記に説明されるように、複屈折レンズ、例えば、ＬＣベースの複屈折レンズと、等方性レンズとを備える、レンズスタックは、偏光選択的レンズ効果を提供することができる。以下では、フレネルレンズとして構成される、液晶ベースの複屈折レンズを備える、偏光選択的レンズスタックが、説明される。

フレネルレンズは、例えば、薄いプレートタイプのレンズを備えることができ、これは、従来の湾曲（例えば、球状）レンズをセクションのセット、例えば、フレネルゾーンとして知られる、同心環状セクションに分化することによって形成される、フラクショナルプリズム式構造を備える。フレネルゾーンは、持続屈折レンズの持続曲率と、断続性をそれらの間に有する、同一形状の表面のセットを置換する。厚さの実質的低減が、そのようなフラクショナルセクションを採用することによって達成されることができ、比較的に大開口を伴うレンズが、より小さい体積の材料を使用して製造されることができる。

図７Ａは、焦点から複屈折レンズ６０４上の所与の場所までの距離Ｒ、レンズスタック６００の中心軸（例えば、光学軸）から所与の場所までの半径方向距離Ａ、距離ＲおよびＡによって画定された角度θ、および複屈折レンズ６０４の湾曲部分の厚さｄを含む、関連光学寸法で注釈が付けられている、図６Ａ－６Ｃに関して上記に説明される、レンズスタック６００の断面側面図を図示する。上記に説明されるように、種々の実装では、複屈折レンズ６０４および等方性レンズ６０８は、実質的に同一曲率半径を有するため、複屈折レンズ６０４および等方性レンズ６０８は、曲率半径Ｒを有する、その間に形成される界面に沿って、持続的に接触する。

図７Ｂは、複屈折フレネルレンズ７０４と、対応物レンズ、例えば、等方性フレネルレンズ７０８とを備える、レンズスタック７００の断面側面図７００Ａ（上）および上下図７００Ｂ（下）を図示する。フレネルレンズ７０４を採用することによって、複屈折レンズ７０４の湾曲部分の溝厚さｄ’は、実質的に低減されることができる。実質的に低減された厚さｄ’にもかかわらず、レンズスタック７００は、図７Ａに関して図示される従来のレンズの実際の曲率半径Ｒに対応する、有効曲率半径Ｒ等の対応する曲率を有する。故に、図示されないが、レンズスタック７００Ａは、加えて、レンズスタック７００の中心軸からの所与のフレネルゾーンまたは溝７０６の半径方向距離Ａ_ｋと、距離ＲおよびＡ_ｋによって画定された角度θとを有する。図７Ｂに示されるようないくつかの実装では、フレネルゾーンを分離する溝にもかかわらず、複屈折フレネルレンズ７０４および等方性レンズ７０８は、有効曲率半径Ｒを有する、その間に形成される界面全体を通して、持続的に接触する。いくつかの実施形態では、半径方向に外向き方向における連続フレネルゾーンは、異なる半径方向距離Ａ_ｋと、隣接する溝７０６間の異なる距離とを有することができる。例えば、図示される実施形態では、隣接するフレネルゾーン間の距離は、複屈折フレネルレンズ７０４の半径方向に外向き方向により小さくなる。しかしながら、実施形態は、そのように限定されず、他の実施形態では、連続フレネルゾーンの半径方向距離Ａ_ｋは、各ゾーン内に異なる溝厚さを有しながら、隣接するフレネルゾーン間に一定距離を伴って、線形に増加し、図示される実施形態と類似または同一光学効果を提供することができる。

図７Ｂ（下）を参照すると、図示される複屈折フレネルレンズ７０４は、いくつかの実施形態によると、複数の同心フレネルゾーンを備える。複屈折フレネルレンズ７０４は、半径Ａ_ｋによって表される中心軸からの距離にフレネルゾーン７１２の境界を形成する、複数の溝７１６を有する。種々の実施形態によると、複屈折レンズ７０４の溝厚さｄ’は、経路長が設計波長λの倍数であるように設計される。本配列は、同一波面につながる、２ｎｍ位相跳躍をゾーン間に作成することができる。ｄ’の値は、加工公差を平衡し、溝７１６の鋭的縁から生じ得る、収差を低減または最小限にするように選定（例えば、最適化）されることができる。一実施例では、ｋ番目のフレネルゾーンの半径Ｒは、以下の方程式によって、湾曲領域の厚さをｋｄ’となるように設定することによって計算されることができる。

式中、ｋは、レンズの中心から計数されるフレネルゾーンの数を表し、溝厚さｄ’は、図示される複屈折フレネルレンズ７０４の表面を横断して一定である。

いくつかの実施形態では、複屈折フレネルレンズ７０４は、ＬＣを含む。ＬＣ分子は、側方に整合される、または矢印によって示される側方方向７２０（例えば、ｙ方向）に実質的に延在する、伸長方向を有してもよい。加えて、ＬＣ分子の整合方向は、回転を受けずに、複屈折フレネルレンズ７０４の厚さ全体を通して、実質的に均質であってもよい。すなわち、ＬＣ分子の局所配向子ｎは、複屈折フレネルレンズ７０４の面積を横断して側方に、かつその厚さを横断して垂直に（例えば、ｚ方向に）、実質的に一定であってもよい。図示される整合は、例えば、線形に偏光された光のための偏光選択性を提供するために好適であり得る。これらの実施形態では、ＬＣ整合の方向と平行な偏光方向（例えば、ｙ方向）を有する、線形に偏光された光は、ｎ_ｅまたはｎ_ｏのうちの一方を被り得る一方、ＬＣ整合の方向と垂直な偏光方向（例えば、ｘ方向）を有する、線形に偏光された光は、ｎ_ｅまたはｎ_ｏの他方を被り得る。結果として、レンズスタック７００は、上記に説明されるように、ある線形偏光を有する光のためにΔｎ／Ｒの屈折力を付与する一方、他の線形偏光を有する光のために実質的にゼロ屈折力を付与する。

本明細書の種々の実施形態では、および本明細書全体を通して、複屈折フレネルレンズ７０４は、０．０５～０．１０、０．１５～０．２０、０．２０～０．２５、０．２５～０．３０、０．３０～０．３５、０．３５～０．４０、０．４０～０．４５、０．４５～０．５０、０．５０～０．５５、０．５５～０．６０、０．６０～０．６５、０．６５～０．７０、またはこれらの値のいずれかによって定義された任意の範囲内の任意の値、例えば、０．０５～０．４０の代表値、局所値、平均値、中央値、最大、または最小複屈折Δｎを有することができる。加えて、複屈折フレネルレンズ７０４は、０．０１～０．０５、０．０５～０．１０、０．１５～０．２０、０．２０～０．２５、０．２５～０．３０、０．３０～０．３５、０．３５～０．４０、またはこれらの値のいずれかによって定義された任意の範囲内の任意の値の層内複屈折（Δｎ）範囲を有することができる。

本明細書の種々の実施形態では、および本明細書全体を通して、複屈折フレネルレンズ７０４は、約０．１μｍ～２００μｍ、０．１～５μｍ、５～５０μｍ、５０～１００μｍ、１００～１５０μｍ、１５０～２００μｍ、またはこれらの値によって定義された任意の範囲内の値、例えば、５～２００μｍの厚さを有する。
切替可能波長板と結合される、偏光選択的レンズスタックを備える、適応レンズアセンブリ

広範囲の可視スペクトルにわたって、高効率で、画像を複数の深度平面に提供するために、種々の実施形態による、適応レンズアセンブリは、複屈折レンズと、等方性レンズとを備える、偏光選択的レンズスタック（例えば、図６Ａ－６Ｃにおける６００、図７Ｂにおける７００）を含む。種々の実施形態によると、適応レンズアセンブリは、異なる屈折力を伴う複数の状態間で、選択的に切り替えられることができる。以下では、選択的切替が、実施形態による、適応レンズアセンブリ内に含まれる偏光選択的レンズに結合される、切替可能波長板をアクティブ化またはアクティブ化解除することによって実施される、適応レンズアセンブリが、開示される。

図８Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、適応レンズアセンブリ８００Ａは、複屈折フレネルレンズ７０４と、等方性レンズ７０８とを備える、上記に説明される偏光選択的レンズスタック７００と同一光学経路内にＬＣを備える、切替可能波長板８０４を採用することによって、アクティブ化またはアクティブ化解除されるように構成される。フレネルレンズ７０４は、ＬＣまたは他の複屈折材料を使用して形成されてもよい。適応レンズアセンブリ８００Ａは、切替可能波長板８０４を電気的にアクティブ化およびアクティブ化解除することによって（または別様に、波長板の状態を変化させる、例えば、異なる電圧を印加することによって）、異なる状態間で、選択的に切り替えられてもよい。切替可能波長板８０４の一実施例は、図８Ｂに関して図示される。

図８Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、切替可能波長板８０２は、非重合化ねじれネマチック（ＴＮ）液晶（ＬＣ）の層８０２を備える、半波長板または偏光回転子、またはＴＮ ＬＣの層８０２の厚さを横断した電場の印加に応じて切り替えられるように構成される、ＴＮ ＬＣ分子を備える、反応性メソゲン（ＲＭ）であってもよい。ＴＮ ＬＣの層８０２は、一対の透明基板８１２間に配置される。透明基板８１２はそれぞれ、内面上に形成される、伝導性透明電極８１６、８２０を有する。いくつかの実施形態では、透明電極８１６、８２０は、基板としての役割を果たし得、基板８１２の一方または両方は、省略されてもよい。

透明電極８１６、８２０および／または基板８１２の表面は、上側電極８１６と接触する、または直接隣接する、ＴＮ ＬＣ分子が、その長軸が、第１の側方方向に延在する状態で配向される傾向にある一方、下側電極８２０と接触する、または直接隣接する、ＴＮ ＬＣ分子が、その長軸が、例えば、第１の側方方向に対して約９０度の角度を形成するように交差し得る、第２の側方方向に延在する状態で配向される傾向にあるように構成されてもよい。故に、電極８１６、８２０間のＴＮ ＬＣ分子は、捻転を受ける。

依然として、図８Ｂ（左）を参照すると、動作時、ＴＮ ＬＣ層８０２を横断した電場の不在（アクティブ化解除された状態）下、ＴＮ ＬＣ分子のネマチック配向子は、ＴＮ ＬＣ層８０２の厚さを横断して平滑９０度捻転を受ける。図示されるように、第１の方向（下側電極８１２に最も近いＬＣ分子と同一方向）に偏光された入射光８０８は、ＴＮ ＬＣ層８０２上に入射する。ＴＮ ＬＣ層８０２内のＴＮ ＬＣ分子の捻転された配列は、光学導波管としての役割を果たし、光が上側電極８１６に到達することに先立って、偏光の平面を４分の１回転（９０度）回転させる。本状態では、ＴＮ ＬＣ層８０２は、それを通して通過する線形に偏光された光の偏光方向をある線形偏光方向から別の方向に偏移させる役割を果たす。したがって、透過される光８０６Ａは、第１の方向に対向する、第２の方向（上側電極８１６に近接するＬＣ分子と同一方向）に偏光される。

他方では、ＴＮ ＬＣ切替可能波長板８０４の閾値電圧（Ｖ＞Ｖ番目）を超える電圧が、電極８１６、８２０（右、アクティブ化状態）を横断して印加されると、ＴＮ ＬＣ層８０２内のＴＮ ＬＣ分子は、結果として生じる電場と整合する傾向にあり、アクティブ化解除された状態に関して上記に説明されるＴＮ ＬＣ層８０２の光学波誘導性質は、喪失される。本状態では、ＴＮ ＬＣ層８０２は、それを通して通過する光の偏光方向を保存する役割を果たす。したがって、入射光８０８および透過される光８０６Ｂは、同一の第１の方向（下側電極８２０に最も近いＬＣ分子と同一方向）に偏光される。電場が、オフにされると、ＴＮ ＬＣ分子は、その捻転された状態に戻るように弛緩し、アクティブ化状態におけるＴＮ ＬＣ層８０２のＴＮ ＬＣ分子は、アクティブ化解除された状態（左）におけるＴＮ ＬＣ層８０２のＴＮ ＬＣ分子の構成に戻る。

依然として、図８Ａを参照すると、動作時、上記に説明されるように、偏光選択的レンズスタック７００は、入射光８２０の偏光方向に応じて、レンズ屈折力をそれを通して通過する入射光８２０に付与する。入射光の相対的偏光方向に応じて、屈折力がそこに付与された、または付与されなかった後、光は、切替可能波長板８０４上に入射する。上記に説明されるように、切替可能波長板８０４のＬＣは、アクティブ化される、例えば、電気的にアクティブ化されると、それを通して通過する線形に偏光された光の偏光が、保存される一方、アクティブ化解除される、例えば、電気的にアクティブ化解除されると、それを通して通過する線形に偏光された光の偏光が、改変される、例えば、反転または回転されるように構成される。すなわち、線形に垂直に偏光された（ＬＶＰ）光ビームは、線形に水平に偏光された（ＬＨＰ）光ビームに変換され、その逆も同様である、または偏光は、切替可能波長板８０４が、アクティブ化またはアクティブ化解除されるかどうかに応じて、保存される。

動作時、複屈折フレネルレンズ７０４のＬＣは、線形に偏光された入射光８２０光の偏光方向が、複屈折フレネルレンズ７０４の光学系軸と平行であるとき、図６Ｂに関して上記に説明されるように、偏光選択的レンズスタック７００が、屈折力をそこに付与する一方、線形に偏光された入射光８２０の偏光方向が、光学系軸と垂直であるとき、図６Ｃに関して上記に説明されるように、偏光選択的レンズスタック７００が、実質的にゼロ屈折力をそこに付与するように構成される。複屈折レンズスタック７００を通して通過後、アクティブ化される、例えば、電気的にアクティブ化されると、切替可能波長板８０４を通して通過する線形に偏光された光の偏光は、保存される一方、アクティブ化解除される、例えば、電気的にアクティブ化解除されると、切替可能波長板８０４を通して通過する、線形に偏光された光の偏光は、液晶分子の再配列に起因して、反転または回転される。

図８Ａ－８Ｂに関して、レンズ屈折力を切替可能に付与するための波長板（図８Ａ）と結合される、受動偏光選択的レンズスタックを備える、適応レンズアセンブリが、説明されている。本発明者らは、複数のそのような要素を配列することによって、複数の異なるレンズ屈折力を有する適応レンズアセンブリが、形成されることができることを認識している。したがって、以下では、波長板と結合される、複数の受動偏光選択的レンズスタックを備える、適応波長板レンズアセンブリの実施形態が、開示される。そのような適応レンズアセンブリは、ユーザ側または世界側のいずれか上で導波管と統合され、例えば、図３Ａおよび３Ｂに関して説明されるディスプレイデバイスを形成してもよい。

図９Ａは、複数の、例えば、少なくとも４つの可能性として考えられる屈折力をそれを通して通過する光に付与するように交互に配列される、複数の受動偏光選択的レンズスタックと、複数の波長板とを備える、適応レンズアセンブリ９００の実施例を図示する。適応レンズアセンブリ９００は、それを通して通過する光の順序において、第１の切替可能波長板（ＨＷＰ１）８０４－１、例えば、半波長板と、第１の偏光選択的レンズスタック（Ｌ１）７００－１と、第２の切替可能波長板（ＨＷＰ２）８０４－２、例えば、半波長板と、第２の偏光選択的レンズスタック（Ｌ２）７００－２とを備える。ＨＷＰ１ ８０４－１およびＨＷＰ２ ８０４－２はそれぞれ、図８Ａおよび８Ｂに関して上記に説明されるものに類似する様式で構成される。加えて、Ｌ１ ７００－１およびＬ２ ７００－２はそれぞれ、図６Ａ－６Ｃ、７Ａ－７Ｂ、および８Ａ－８Ｂに関して上記に説明されるものに類似する様式で構成される。しかしながら、第１および第２の偏光選択的レンズスタック７００－１、７００－２は、異なる光学系軸、異なる曲率（例えば、有効曲率半径）、および／または異なる複屈折を有する。すなわち、Ｌ１ ７００－１は、第１の光学系軸（垂直またはｙ方向に延在する）を有し、Δｎ_１／Ｒ_１または実質的にゼロの第１の屈折力φ_１を、それぞれ、光学系軸と平行または垂直な偏光方向を有する、その上に入射する光に付与するように構成される一方、７００－２は、第２の光学系軸（水平またはｘ－軸に延在する）を有し、Δｎ_２／Ｒ_２または実質的にゼロの第２の屈折力φ_２を、それぞれ、光学系軸と平行または垂直な偏光方向を有する、その上に入射する光に付与するように構成される。

図９Ｂ－９Ｅは、ＨＷＰ１ ８０４－１／ＨＷＰ８０４－２がアクティブ化解除されている（オフ）／アクティブ化解除されている（オフ）（図９Ｂ）、アクティブ化されている（ＯＮ）／アクティブ化されている（ＯＮ）（図９Ｃ）、オフ／オンである（図９Ｄ）、およびオン／オフである（図９Ｅ）状態に対応する、４つの異なる状態における、Ｌ１ ７００－１の光学系軸と平行な偏光を有する入射光８２０に関する、動作時の適応レンズアセンブリ９００を図示する。上記に説明されるように、ＨＷＰ１ ８０４－１およびＨＷＰ２ ８０４－２はそれぞれ、ＴＮ ＬＣ層を横断して電圧を除去および印加することによって、オフおよびオンまたはアクティブ化解除およびアクティブ化されることができる。ＨＷＰ１ ８０４－１およびＨＷＰ２ ８０４－２はそれぞれ、電気的にアクティブ化解除される（オフ）と、それを通して通過する光の偏光状態を改変する、例えば、偏光状態を回転または反転させるように構成される一方、アクティブ化される（オン）と、それを通して通過する光の偏光状態を改変せずに、光を実質的に通過させるように構成される。ＨＷＰ１ ８０４－１およびＨＷＰ２ ８０４－２のそれぞれを切り替えるための電気信号、例えば、電流信号または電圧信号が、そこに電気的に接続される切替回路（図示せず）によって提供されてもよい。例証目的のために、以下では、ＨＷＰ１ ８０４－１およびＨＷＰ２ ８０４－２は両方とも、それぞれ、図８Ｂと同様に、その２つの基板において、ｙおよびｘ方向に沿って光学系軸を有する、ＴＮ ＬＣセルである。図示される実施形態では、入射光８２０は、ｙ方向と平行な偏光、すなわち、線形垂直偏光（ＬＶＰ）を有する。しかしながら、入射光８２０の偏光軸は、異なる屈折力状態を達成するために、異なる方向に偏光され得る、例えば、線形水平偏光（ＬＨＰ）であることを理解されたい。

図９Ｂを参照すると、ＨＷＰ１ ８０４－１およびＨＷＰ２ ８０４－２はそれぞれ、オフ状態にあって、ＬＶＰおよびＬＨＰのうちの一方を有する、線形に偏光された光の偏光を、ＬＶＰおよびＬＨＰの他方を有する、線形に偏光された光に回転させるように構成される。したがって、ＬＨＰを有する、入射光８２０は、ＨＷＰ１ ８０４－１を通して通過することに応じて、ＬＨＰを有する、Ｌ１ ７００－１上に入射する光８２４に変換され、これは、光８２４の偏光とＬ１ ７００－１の光学系軸との間の相対的直交配向に起因して、実質的にゼロ屈折力（φ_１＝０）を付与する。その後、ＨＷＰ２ ８０４－２上に入射する、ＬＨＰを有する、光８２８は、ＬＶＰを有する、光８３２に変換される。Ｌ２ ７００－２は、Ｌ２ ７００－２の偏光とＬ２ ７００－２の光学系軸との間の相対的直交配向に起因して、実質的にゼロ屈折力（φ_２＝０）を付与する。要するに、適応レンズアセンブリ９００は、約ゼロに等しい正味屈折力φ_１＋φ_２をＬＶＰを有する入射光８２０に付与し、その偏光を改変せず、それによって、ＬＶＰを有する光８３６を出力する。

図９Ｃを参照すると、ＨＷＰ１ ８０４－１およびＨＷＰ２ ８０４－２はそれぞれ、オン状態にあって、それを通して通過する線形に偏光された光の偏光を保存するように構成される。したがって、ＬＶＰを有する、入射光８２０の偏光は、ＨＷＰ１ ８０４－１を通して通過することに応じて、Ｌ１ ７００－１上に入射する光８２４の中に保存され、これは、光８２４の偏光とＬ１ ７００－１の光学軸との間の相対的平行配向に起因して、屈折力（φ_１）を付与する。その後、ＨＷＰ２ ８０２－２上に入射する、ＬＶＰを有する、光８２８の偏光は、光８３２の中に保存される。Ｌ２ ７００－２は、光８３２の偏光とＬ２ ７００－２の光学系軸との間の相対的直交配向に起因して、実質的にゼロ屈折力（φ_２＝０）を付与する。要するに、適応レンズアセンブリ９００は、約φ_１に等しい正味屈折力φ_１＋φ_２を、ＬＶＰを有する、入射光８２０に付与し、ＬＶＰを有する、光８３６を出力する。

図９Ｄを参照すると、ＨＷＰ１ ８０４－１は、オフ状態にあって、ＬＶＰおよびＬＨＰのうちの一方を有する、線形に偏光された光の偏光を、ＬＶＰおよびＬＨＰの他方を有する、線形に偏光された光に回転させるように構成される一方、ＨＷＰ２ ８０４－２は、オン状態にあって、線形に偏光された光の偏光を保存するように構成される。したがって、ＬＶＰを有する、入射光８２０は、ＨＷＰ１ ８０４－１を通して通過することに応じて、ＨＶＰを有する、Ｌ１ ７００－１上に入射する、光８２４に変換され、これは、光８２４の偏光とＬ１ ７００－１の光学系軸との間の相対的直交配向に起因して、実質的にゼロ屈折力（φ_１＝０）を付与する。その後、ＨＷＰ２ ８０２－２を通して通過する、ＨＶＰを有する、光８２８の偏光は、光８３２の中に保存される。Ｌ２ ７００－２上に入射する、光８３２は、ＨＶＰを有し、これは、光８３２の偏光とＬ２ ７００－２の光学系軸との間の相対的平行配向に起因して、屈折力（φ_２）を付与する。要するに、適応レンズアセンブリ９００は、約φ_２に等しい正味屈折力φ_１＋φ_２を、ＬＶＰを有する、入射光８２０に付与し、ＬＨＰを有する、光８３６を出力する。

図９Ｅを参照すると、ＨＷＰ１ ８０４－１は、オン状態にあって、線形に偏光された光の偏光を保存するように構成される一方、ＨＷＰ２ ８０４－２は、オフ状態にあって、ＬＶＰおよびＬＨＰのうちの一方を有する、線形に偏光された光の偏光を、ＬＶＰおよびＬＨＰの他方を有する、線形に偏光された光に回転させるように構成される。したがって、ＬＶＰを有する、入射光８２０の偏光は、ＨＷＰ１ ８０４－１を通して通過することに応じて、ＬＶＰを有する、Ｌ１ ７００－１上に入射する、光８２４の中に保存され、これは、光８２４の偏光とＬ１ ７００－１の光学系軸との間の相対的平行配向に起因して、屈折力（φ_１）を付与する。その後、ＨＷＰ２ ８０４－２を通して通過する、ＬＶＰを有する、光８２８は、ＨＶＰを有する、光８３２に変換される。Ｌ２ ７００－２は、光８３２の偏光とＬ２ ７００－２の光学系軸との間の相対的平行配向に起因して、屈折力（φ_２）を付与する。要するに、適応レンズアセンブリ９００は、正味屈折力φ_１＋φ_２を、ＬＶＰを有する、入射光８２０に付与し、ＬＨＰを有する、光８３６を出力する。

したがって、図９Ａ－９Ｅによって図示されるように、線形偏光を伴う光に関して、４つの可能性として考えられる正味屈折力（０、φ_１、φ_２、およびφ_１＋φ_２）が、適応レンズアセンブリ９００を通して通過する光上に付与されることができる。数値実施例を用いると、設計波長のためのφ_１＝０．７５Ｄおよびφ_２＝１．５Ｄに関して、０、０．７５Ｄ、１．５Ｄ、および２．２５Ｄの正味屈折力が、適応レンズアセンブリ９００を使用して取得されることができる。

依然として、図３Ａおよび３Ｂと併せて、図９Ａ－９Ｅを参照すると、図示される実施形態では、入射光８２０は、世界側適応レンズアセンブリ２０４またはユーザ側適応レンズアセンブリ２０８のいずれか上に入射する、光ビームを表し得る。適応レンズアセンブリ９００を片側または両側上に設置することによって、例えば、図３Ａおよび３Ｂに関して上記に説明されるディスプレイシステムが、本明細書に説明されるような種々の実施形態に従って実装されることができる。
非偏光導波管アセンブリに結合される、偏光選択的レンズスタックを有する、適応レンズアセンブリを含む、ディスプレイデバイス

以下の例示的実装では、複数の切替可能偏光選択的レンズスタック（例えば、適応レンズアセンブリ９００、図９Ａ－９Ｅ）を備える、適応レンズアセンブリは、例えば、図２、３Ａ、および３Ｂに関して上記に説明されるようなディスプレイデバイス等のディスプレイデバイスの中に統合されている。

図１０は、第１の、すなわち、正面適応レンズアセンブリ（ＦＬＡ）１００４と、第２の、すなわち、背面適応レンズアセンブリ（ＢＬＡ）１００８との間に介在される、導波管アセンブリ１０１２を含む、例示的ディスプレイデバイス１０００を図示する。ディスプレイデバイス１０００は、図３Ａおよび３Ｂに関して上記に説明されるディスプレイデバイス３００Ａ、３００Ｂに類似することができる。図示される実施形態では、ＢＬＡ１００８は、図９Ａ－９Ｅに関して上記に説明される適応レンズアセンブリ９００と同様に構成され、第１の切替可能波長板（ＨＷＰ１）８０４－１と、第１の偏光選択的レンズスタック（Ｌ１）７００－１と、第２の切替可能波長板（ＨＷＰ２）８０４－２と、第２の偏光選択的レンズスタック（Ｌ２）７００－２とを含む。第１および第２の偏光選択的レンズスタック７００－１、７００－２は、Ｌ１ ７００－１が、それぞれ、光学系軸と平行または垂直な偏光方向を有する、その上に入射する光に関して、ｎ_１／Ｒ_１または実質的にゼロの第１の屈折力φ_１を付与するように構成される一方、Ｌ２ ７００－２が、それぞれ、光学系軸と平行または垂直な偏光方向を有する、その上に入射する光に関して、ｎ_２／Ｒ_２または実質的にゼロの第２の屈折力φ_２を付与するように構成されるように、異なる、例えば、直交光学系軸、曲率（例えば、有効曲率半径）、および／または異なる複屈折を有する。

ＦＬＡ１００４は、第３の切替可能波長板（ＨＷＰ３）８０４－３と、第３の偏光選択的レンズスタック（Ｌ３）７００－３と、第４の切替可能波長板（ＨＷＰ４）８０４－４と、第４の偏光選択的レンズスタック（Ｌ４）７００－４とを含む。第３および第４の偏光選択的レンズスタック７００－３、７００－４は、Ｌ３ ７００－３が、ｎ_３／Ｒ_３または実質的にゼロの第３の屈折力φ_３を、それぞれ、光学系軸と平行または垂直な偏光方向を有する、その上に入射する光に付与するように構成される一方、Ｌ４ ７００－４が、ｎ_４／Ｒ_４または実質的にゼロの第４の屈折力φ_４を、それぞれ、光学系軸と平行または垂直な偏光方向を有する、その上に入射する光に付与するように構成されるように、異なる、例えば、直交光学軸、有効曲率半径、および／または異なる複屈折を有する。

種々の実施形態では、Ｌ１ ７００－１およびＬ２ ７００－２の有効曲率半径は、φ１およびφ２が、第１の符号、例えば、正の符号を有するようなものである一方、Ｌ３ ７００－３およびＬ４ ７００－４の有効曲率半径は、φ_３およびφ_４が、第１の符号と反対の第２の符号、例えば、負の符号を有するようなものである。すなわち、ＦＬＡ１００４の３つの可能性として考えられる非ゼロ正味屈折力（φ_１、φ_２、およびφ_１＋φ_２）が、収束または発散効果のうちの一方（例えば、収束）を有し得るとき、ＢＬＡ１００８の３つの可能性として考えられる非ゼロ正味屈折力（φ_３、φ_４、およびφ_３＋φ_４）は、収束または発散効果の他方（例えば、発散）を有し得る。図示される実施形態では、ＦＬＡ１００４およびＢＬＡ１００８は、複屈折レンズと等方性レンズとの間の界面の曲率を除き（例えば、一方は、凹面であって、他方は、凸面である、またはその逆等である）、実質的に同一であるように構成される。特に、ＦＬＡ１００４およびＢＬＡ１００８は、導波管アセンブリ１０１２を中心として鏡像を形成する。したがって、構成されるように、Ｌ１ ８０４－１およびＬ３ ８０４－３は、それぞれ、大きさが実質的に同一であるが、符号が反対である、屈折力φ_１およびφ_３を有し、Ｌ２ ８０４－２およびＬ４ ８０４－４は、それぞれ、大きさが実質的に同一であるが、符号が反対である、屈折力φ_２およびφ_４を有する。すなわち、φ_１は、－φ_３とほぼ等しく、φ_２は、－φ_４とほぼ等しい。

依然として、図１０を参照すると、図示される実施形態では、導波管アセンブリ１０１２は、全内部反射されている、偏光されていない光を外部結合するように構成される。本構成では、ディスプレイデバイス１０００は、加えて、ＢＬＡ１００８によるレンズ作用につながらない、偏光状態を有する、光を低減または排除する、例えば、反射または吸収するように構成される、線形偏光器１００５を導波管アセンブリ１０１２とＢＬＡ１００８との間に含む。例えば、導波管アセンブリ１０１２から外部結合された光１００９、または影響されずにＦＬＡ１００４を通して透過される光１０２０が、線形に偏光されない、例えば、ＬＶＰではない、配列では、線形偏光器１００５は、透過される光を線形に偏光させ、入射光８２０をＢＬＡ１００８の中に送出する役割を果たす。

構成されるように、ＢＬＡ１００８は、可変屈折力（φ_１、φ_２、およびφ_１＋φ_２）を提供し、導波管アセンブリ１０１２からユーザの眼に向かって出射する仮想画像のために、画像を複数の深度平面に形成する役割を果たす。ＢＬＡ１００８は、画像を導波管アセンブリ１０１２から複数の深度平面に集束させることによって、仮想画像を提供するが、世界画像は、ＢＬＡ１００８によって歪曲され得る。ＦＬＡ１００４は、世界画像が、実質的歪曲を伴わずに、ユーザの眼に提示されるように、可変屈折力（φ_３＝－φ_１、φ_４＝－φ_２、およびφ_３＋φ_４＝－（φ_１＋φ_２））を提供することによって、ＢＬＡ１００８によって生じる世界画像の歪曲を補償する役割を果たす。

種々の実施形態では、例えば、アクティブ化解除されると、それぞれＦＬＡ１００４およびＢＬＡ１００８は、約±５．０ジオプタ～０ジオプタ、±４．０ジオプタ～０ジオプタ、±３．０ジオプタ～０ジオプタ、±２．０ジオプタ～０ジオプタ、±１．０ジオプタ～０ジオプタの範囲内（これらの値のいずれかによって定義された任意の範囲、例えば、±１．５ジオプタを含む）の正味屈折力（正または負）を提供してもよい。いくつかの実施形態では、ＦＬＡ１００４およびＢＬＡ１００８の屈折力が、世界を視認する際、相互に補償するように、導波管アセンブリ１０１２と世界との間のＦＬＡ１００４は、正の屈折力を有してもよい一方、導波管アセンブリ１０１２とユーザとの間のＢＬＡ１００８は、負の屈折力を有してもよい。

上記に説明されるように、導波管アセンブリ１０１２によって外部結合された光によって生産された仮想オブジェクトの画像が、３Ｄ内で移動するにつれて、ユーザ側上のＢＬＡ１００８の正味屈折力は、仮想深度平面の変化する深度に適合するように調節される。同時に、実施形態によると、ＦＬＡ１００４の正味屈折力も、実世界のビューが、望ましくないことに、焦点ぼけまたは歪曲された状態にならないように、切替回路を使用して、対応して調節される。本および他の必要性に対処するために、いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス１０００は、ＦＬＡ１００４およびＢＬＡ１００８のうちの一方の正味屈折力が、電気的に調節されると、ＦＬＡ１００４およびＢＬＡ１００８の他方の正味屈折力が、対応して調節され、組み合わせられた正味屈折力が、約一定、例えば、約ゼロのままであるように構成される、コントローラ（図示せず）を備える。コントローラ回路網および切替可能波長板は、ＨＷＰＩ８０４－１、ＨＷＰ２ ８０４－２、ＨＷＰ３ ８０４－３、およびＨＷＰ４ ８０４－４を切り替え、ユーザ側適応レンズアセンブリ１００８を使用して、仮想深度平面を調節し、ユーザ側適応レンズアセンブリ１００４を使用して、実世界ビューを補償するための時間が、約１００ミリ秒未満、約５０ミリ秒未満、約１０ミリ秒未満、約５ミリ秒未満、約１ミリ秒未満、またはこれらの値のいずれかによって定義された範囲内の値であるように構成される。
偏光導波管アセンブリに結合される、偏光選択的レンズスタックを有する、適応レンズアセンブリを含む、ディスプレイデバイス

図１１Ａは、いくつかの実施形態による、例示的ディスプレイデバイス１１００を図示する。図１０に関して上記に説明されるディスプレイデバイスと同様に、ディスプレイデバイス１１００は、第１の切替可能波長板（ＨＷＰ１）８０４－１と、第１の偏光選択的レンズスタック（Ｌ１）７００－１と、第２の切替可能波長板（ＨＷＰ２）８０４－２と、第２の偏光選択的レンズスタック（Ｌ２）７００－２とを含む、第２の適応レンズアセンブリ（ＢＬＡ）１００８を含む。しかしながら、図１０に関して上記に説明されるディスプレイデバイスと異なり、ディスプレイデバイス１１００は、偏光１１０８、例えば、円形に偏光された光をＢＬＡ１００８の中に外部結合する、偏光導波管アセンブリ１１１２を含む。故に、ＢＬＡ１００８は、加えて、偏光導波管アセンブリ１１１２から外部結合されたＲＨＣＰ光１１０８－ＲおよびＬＨＣＰ光１１０８－ＬをＢＬＡ１００８上に入射する線形偏光８２０に変換するように構成される、第１の４分の１波長板（ＱＷＰ１）１１０４、例えば、アクロマティック４分の１波長板を含む。したがって、ＢＬＡ１００８は、図１０に関して上記に説明されるものと類似様式で動作する。

しかしながら、図１０のディスプレイデバイス１０００と異なり、ディスプレイデバイス１１００は、ＢＬＡ１００８が、屈折力を、仮想画像情報を含有する、偏光導波管アセンブリ１１１２からの光に付与するとき、ＢＬＡ１００８によって世界側光１０２０に付与される望ましくない屈折力を補償または相殺するように構成される、ＦＬＡ１００４を有していない。代わりに、ディスプレイデバイス１１００は、世界画像および仮想画像を交互に表示するように構成される。これは、ＦＬＡ１００４（図１０）と、シャッタ１１２０、線形偏光器１１１６、および第２の４分の１波長板（ＱＷＰ２）１１１４、例えば、アクロマティック４分の１波長板の組み合わせを置換することによって達成される。以下では、偏光導波管アセンブリ１１１２が、図１１Ｂに関して説明され、その後、図１１Ｃおよび１１Ｄに関して、ディスプレイデバイス１１００の動作原理が続く。

図１１Ｂは、実施形態による、偏光導波管アセンブリ１１１２の実施例を図示する。いくつかの実施形態では、偏光導波管アセンブリ１１１２は、円形に偏光された光、例えば、右旋（ＲＨＣＰ）または左旋（ＬＨＣＰ）に円形に偏光された光を出力するように構成される。種々の実施形態では、偏光導波管アセンブリ１１１２は、コレステリック液晶（ＣＬＣ）層および／またはＣＬＣ格子（ＣＬＣＧ）を備えてもよく、これは、ひいては、複数のキラル構造を有するように配列される、液晶を備える。キラル構造はそれぞれ、少なくとも螺旋ピッチによって層深度方向に延在し、回転方向に連続的に回転される、複数の液晶分子を備える。ＣＬＣ層またはＣＬＣＧは、有利なこととして、液晶分子の回転方向に合致される偏光の掌性を有する、楕円形または円形に偏光された光を実質的にブラッグ反射させるように構成される一方、液晶分子の回転方向と反対の偏光の掌性を有する、楕円形または円形に偏光された光を実質的に透過させるように構成されることができる。ＣＬＣ層およびＣＬＣＧのこれらの性質に基づいて、本明細書に開示されるディスプレイデバイスの種々の実施形態は、１つ以上のＣＬＣ層またはＣＬＣＧを備える、偏光導波管アセンブリ１１１２を有する。偏光導波管アセンブリ１１１２は、実施形態によると、射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）等の外部結合光学要素として構成される、ＣＬＣＧ１１５０を含んでもよい。偏光導波管アセンブリ１１１２は、ＣＬＣＧ１１５０に結合され、全内部反射（ＴＩＲ）によって、光を伝搬させるように構成される、導波管１１０４を備える。

依然として、図１１Ｂを参照すると、図示されるＣＬＣＧ１１５０の液晶分子は、回転方向に連続的に回転され、キラル構造の液晶分子の配列は、層深度方向（ｚ方向）と垂直な側方方向（ｘ、ｙ方向）に周期的に変動する。液晶分子の回転配列のため、光２６０４が、偏光掌性、例えば、キラル構造の液晶分子の回転の方向に合致する、左掌性または右掌性のうちの１つを有する、楕円形／円形に偏光された光であるとき、光２６０４は、ＣＬＣＧ１１５０によってブラッグ反射される。すなわち、ＣＬＣＧ１１５０内の液晶分子の回転配列は、ＣＬＣＧ１１５０が、ある掌性を有する光を選択的にブラッグ反射させる一方、反対掌性を有する光を非ブラッグ反射または透過させるようなものである。加えて、ブラッグ反射は、回折条件下で生じるため、ブラッグ反射された光１１０８は、一方向性である（例えば、光の大部分が、外部結合時、図１１Ｂにおける矢印１１０８によって示される方向等の１つの方向に向かって指向される）。外部結合された光は、均一偏光状態を保存することができ、これは、ＣＬＣ材料のキラリティに対応する。したがって、光学外部結合要素として構成されるとき、ＣＬＣＧ１１５０は、偏光器および一方向性反射体としての役割を果たし、これは、ディスプレイデバイス１１００内で他の光学コンポーネントとの効率的統合を可能にする。

上記に説明されるように、ディスプレイデバイス１１００は、世界画像（図１１Ｃ）および仮想画像（図１１Ｄ）を交互に表示するように構成される。図１１Ｃを参照すると、世界画像を表示するとき、ディスプレイデバイス１１００は、シャッタ１１２０および導波管アセンブリ１１１２の両方がオフ状態である、構成１１００Ｃを有する。加えて、ＨＷＰ－１ ８２０－１およびＨＷＰ－２ ８２０－２の両方が、それぞれ、オン状態およびオフ状態である。構成されるように、ＢＬＡ１００８は、図９Ｂに関して上記に説明される状態９００Ｂと同様に構成される。本構成下では、偏光されない、世界からの光１０２０は、本質的に、影響されず、シャッタ１１２０を通して透過され、線形偏光器１１１６によって、光１１２４の中に線形に偏光される、例えば、水平に線形に偏光される（ＬＨＰ）。光１１２４は、円形に偏光された光１１０８－Ｌ、例えば、ＬＨＣＰ光に変換され、これは、偏光導波管アセンブリ１１１２上に入射する。光１１０８－Ｌは、本質的に、影響されずに、オフ状態における偏光導波管アセンブリ１１１２を通して通過し、ＱＷＰ１ １１０４によって、線形に偏光される、線形に偏光された光８２０－２、例えば、ＬＨＰに変換される。ＢＬＡ１００８は、図９Ｂに関して上記に説明される状態と同様に、実質的にゼロ屈折力を付与し、それによって、眼によって見られるように、本質的に、影響されずに、光８２０－２を通過させるように構成される。

図１１Ｄを参照すると、仮想画像を表示するとき、ディスプレイデバイスは、シャッタ１１２０および導波管アセンブリ１１１２の両方がオン状態である、構成１１００Ｄを有する。したがって、世界側からの任意の光１０２０は、遮断される、例えば、反射される。したがって、ディスプレイデバイス構成１１００Ｄは、実質的に、図１１Ｂに関して上記に説明される、偏光導波管アセンブリ１１１２から外部結合された仮想コンテンツのみを表示するように構成される。円形偏光、例えば、ＲＨＣＰを有する、光１１０８－Ｒは、ＱＷＰ２ １１０４上に入射し、ＢＬＡ１００８は、図９Ｃ－９Ｅに関して上記に説明される状態９００Ｃ－９００Ｅのうちの１つと同様に構成される。本構成下では、円形に偏光された光１１０８－Ｒは、ＱＷＰ２ １１０４によって、偏光方向、例えば、垂直偏光方向（ＬＶＰ）を有する、線形に偏光された光８２０－１に変換される。ＢＬＡ１００８は、次いで、図９Ｃ－９Ｅに関して上記に説明される状態９００Ｃ－９００Ｅのうちの１つに従って、屈折力を付与する。

説明されるように、ディスプレイデバイス１１００は、順次、世界画像および仮想画像を表示するように構成される。世界画像および仮想画像の両方を、それらが同時に提示されるかのように、ユーザに表示するために、構成１１００Ｃ（図１１Ｃ）および１１００Ｄ（図１１Ｄ）は、ヒトの眼が本質的に同時であるようにそれらを知覚するように、好適な周波数で、相互に対して時間多重化される。例えば、シャッタ１１２０およびＨＷＰ－１ ８２０－１およびＨＷＰ－２ ８２０－２は、任意の切替アーチファクトを最小限にするために、ビデオリフレッシュレートの少なくとも２倍の速度の周波数で交互される。有利なこととして、ディスプレイデバイス１１００は、ディスプレイデバイス１０００内のＦＬＡ１００８を置換することによって、光学要素の全体的数を低減させることができる。多重化および偏光に起因する、仮想画像の強度の低減を補償するために、外部結合された光１１０８－Ｒの強度は、故に、実施形態に従って調節されることができる。
世界側および／またはユーザ側シャッタ要素およびユーザ側レンズアセンブリを含む、ディスプレイデバイス

図１２Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、単一適応レンズアセンブリ１２０８を接眼レンズ１２１２のユーザ側（ユーザの眼に最も近い接眼レンズ１２１２の側）上に有する、ディスプレイデバイス１２００の実施例を図示する。レンズアセンブリ１２０８は、可変焦点要素（ＶＦＥ）アセンブリを含んでもよく、正、負、またはゼロ屈折力をそれを通して通過する光に印加するように構成されてもよい。ディスプレイデバイス１２００は接眼レンズ１２１２の世界側（ユーザの眼から最も遠く、世界オブジェクトに最も近い、接眼レンズ１２１２の側）に結合される、１つ以上の世界側シャッタ要素１２０４と、接眼レンズ１２１２のユーザ側に結合される、１つ以上のユーザ側シャッタ要素１２０２とを含んでもよい。順次、本明細書に説明されるように、世界側シャッタ要素１２０４およびユーザ側シャッタ要素１２０２を電気的にアクティブ化することによって、世界光４３２は、ゼロ正味屈折力がレンズアセンブリ１２０８によって印加される状態で、ディスプレイデバイス１２００を通して通過し得、仮想画像光４２３は、非ゼロ（例えば、負の）正味屈折力がレンズアセンブリ１２０８によって印加される状態で、それを通して通過し得る。

図示される実施形態では、世界側シャッタ要素１２０４は、世界側偏光器１２１６と、世界側切替可能波長板１２２０とを含む。世界側偏光器１２１６は、世界光４３２が、世界側切替可能波長板１２２０を通して通過することに先立って、最初に、世界側偏光器１２１６を通して通過するように、世界オブジェクト４３０のより近くに位置付けられてもよい。世界側偏光器１２１６を通して通過することに応じて、世界光４３２は、第１の軸に沿って、線形に偏光される。故に、世界側偏光器１２１６は、線形偏光器を備えてもよい。世界側偏光器１２１６を通して通過後、世界光４３２は、世界側切替可能波長板１２２０を通して通過する。電気的にアクティブ化されると、世界側切替可能波長板１２２０は、例えば、ＬＶＰ光が、ＬＨＰ光に変換される、またはＬＨＰ光が、ＬＶＰ光に変換されるように、世界光４３２の偏光を９０度回転させる。電気的にアクティブ化されないと、世界側切替可能波長板１２２０は、世界光４３２が実質的に改変されないままにする。

図示される実施形態では、ユーザ側シャッタ要素１２０２は、ユーザ側偏光器１２１４と、ユーザ側切替可能波長板１２１８とを含む。ユーザ側偏光器１２１４は、仮想画像光４２３および世界光４３２が、ユーザ側切替可能波長板１２１８を通して通過することに先立って、最初に、ユーザ側偏光器１２１４を通して通過するように、接眼レンズ１２１２および世界オブジェクト４３０のより近くに位置付けられてもよい。ユーザ側偏光器１２１４を通して通過することに応じて、仮想画像光４２３および世界光４３２は、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光される。故に、ユーザ側偏光器１２１４は、世界側偏光器と垂直な線形偏光器を備えてもよい。ユーザ側偏光器１２１４を通して通過後、仮想画像光４２３および世界光４３２は、レンズアセンブリ１２０８の第１の層を通して通過する。本明細書に説明されるように、レンズアセンブリ１２０８の第１の層は、屈折力をそれを通して通過する光に印加し得る。レンズアセンブリ１２０８の第１の層を通して通過後、仮想画像光４２３および世界光４３２は、ユーザ側切替可能波長板１２１４を通して通過する。電気的にアクティブ化されると、ユーザ側切替可能波長板１２１４は、例えば、ＬＶＰ光が、ＬＨＰ光に変換される、またはＬＨＰ光が、ＬＶＰ光に変換されるように、仮想画像光４２３および世界光４３２の偏光を９０度回転させる。電気的にアクティブ化されないと、ユーザ側切替可能波長板１２１４は、仮想画像光４２３および世界光４３２を実質的に改変されないままにする。

ユーザ側切替可能波長板１２１８を通して通過後、仮想画像光４２３および世界光４３２は、レンズアセンブリ１２０８の第２の層を通して通過する。本明細書に説明されるように、レンズアセンブリ１２０８の第２の層は、第１の層を通して通過するときに光に印加される屈折力を相殺する、またはそれに追加するように、屈折力をそれを通して通過する光に印加し得る。例えば、レンズアセンブリ１２０８の第１および第２の層は、ユーザ側切替可能波長板１２１８が、電気的にアクティブ化されると、両方の層を通して通過する光が、非ゼロ正味屈折力を印加され、ユーザ側切替可能波長板１２１８が、電気的にアクティブ化されないとき、両方の層を通して通過する光が、ゼロ正味屈折力を印加される、すなわち、正味屈折力を印加されないように構成されてもよい。故に、レンズアセンブリ１２０８の第１および第２の層は、正の屈折力を第１の線形偏光を有する光に、負の屈折力（等しい大きさを伴う）を第１の線形偏光に直交する第２の線形偏光を有する光に印加するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、レンズアセンブリ１２０８の第１および第２の層は、回折波長板レンズである。いくつかの実施形態では、レンズアセンブリ１２０８は、ＬＣフレネルレンズ、変形可能レンズ、または同等物等の異なるタイプのＶＦＥの形態をとってもよい。いくつかの実施形態では、ユーザ側シャッタ要素１２０２の１つ以上のコンポーネントは、レンズアセンブリ１２０８のサブコンポーネントと見なされる（すなわち、レンズアセンブリ１２０８内に含まれると見なされる）。一実施例では、ユーザ側偏光器１２１４は、レンズアセンブリ１２０８のサブコンポーネントと見なされる。別の実施例では、ユーザ側切替可能波長板１２１８は、レンズアセンブリ１２０８のサブコンポーネントと見なされる。別の実施例では、ユーザ側偏光器１２１４およびユーザ側切替可能波長板１２１８は両方とも、レンズアセンブリ１２０８のサブコンポーネントと見なされる。本明細書に説明されるレンズアセンブリのうちの１つ以上のものを表す、またはその一部として実装され得る、例示的ＶＦＥおよび他の適応レンズコンポーネントは、２０１８年２月２２日に出願され、２０１８年８月２３日に米国特許公開第２０１８／０２３９１７７号として公開された、米国特許出願第１５／９０２，９２７号、２０１８年２月２２日に出願され、２０１８年８月２３日に米国特許公開第２０１８／０２３９１４７号として公開された、米国特許出願第１５／９０２，８１４号、２０１８年３月２２日に出願され、２０１８年９月２７日に米国特許公開第２０１８／０２７５３９４号として公開された、米国特許出願第１５／９３３，２９７号、および２０１８年６月１２日に出願され、２０１８年１２月１３日に米国特許公開第２０１８／０３５６６３９号として公開された、米国特許出願第１６／００６，０８０号（その全ては、参照することによって明示的にその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。そのようなコンポーネントの付加的実施例は、２０１８年３月７日に出願された米国仮特許出願第６２／６３９，８８２号（弁理士整理番号ＭＬＥＡＰ．１８０ＰＲ）および２０１８年１０月１１日に出願された米国特許出願第１６／１５８，０４１号（弁理士整理番号ＭＬＥＡＰ．１８３Ａ）（その両方もまた、参照することによって明示的にその全体として本明細書に組み込まれる）に提供される。

図１２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、第１の状態に従って動作している、ディスプレイデバイス１２００の実施例を図示する。第１の状態に従って動作している間、プロジェクタおよび投入光学系１２２２は、オフにされ、世界側切替可能波長板１２２０は、電気的にアクティブ化され、ユーザ側切替可能波長板１２１８は、電気的にアクティブ化されない。世界光４３２は、最初に、世界側偏光器１２１６によって、第１の軸に沿って、線形に偏光される。その後、世界光４３２の偏光は、世界側切替可能波長板１２２０によって、９０度回転される。その後、世界光４３２は、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、ユーザ側偏光器１２１４によって、線形に偏光される。その後、レンズアセンブリ１２０８の第１の層は、第１の屈折力を世界光４３２に印加する。その後、世界光４３２は、実質的に改変されずに、ユーザ側切替可能波長板１２１８を通して通過する。その後、レンズアセンブリ１２０８の第２の層は、第１の屈折力と大きさが等しいが、符号が反対の第２の屈折力を世界光４３２に印加し、それによって、第１の屈折力を相殺する。その後、世界光４３２は、ユーザの眼に到達する。

図１２Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、第２の状態に従って動作している、ディスプレイデバイス１２００の実施例を図示する。第２の状態に従って動作している間、プロジェクタおよび投入光学系１２２２は、オンにされ、世界側切替可能波長板１２２０は、電気的にアクティブ化されず、ユーザ側切替可能波長板１２１８は、電気的にアクティブ化される。世界側偏光器１２１６上に衝突する、世界光４３２は、世界側偏光器１２１６によって、第１の軸に沿って、線形に偏光される。その後、世界光４３２は、実質的に改変されずに、世界側切替可能波長板１２２０を通して通過する。その後、世界光４３２は、ユーザ側偏光器１２１４によって、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光され、世界光４３２を、完全または少なくとも部分的に、低減させる、遮断させる、または調光させる。並行して、仮想画像光４２３は、プロジェクタおよび投入光学系１２２２によって、接眼レンズ１２１２の１つ以上の導波管上に投影される。その後、仮想画像光４２３は、接眼レンズ１２１２によって、外部結合される。その後、仮想画像光４２３は、ユーザ側偏光器１２１４によって、第２の軸に沿って、線形に偏光される。その後、レンズアセンブリ１２０８の第１の層は、第１の屈折力を仮想画像光４２３に印加する。その後、仮想画像光４２３の偏光は、ユーザ側切替可能波長板１２１８によって、９０度回転される。その後、レンズアセンブリ１２０８の第２の層は、第１の屈折力と大きさが等しく、同一符号を有する、第２の屈折力を仮想画像光４２３に印加し、それによって、印加される屈折力を２倍にする。その後、仮想画像光４２３は、ユーザの眼に到達する。

図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、光学システムを動作させる方法１３００を図示する。方法１３００の１つ以上のステップは、図示される実施形態と異なる順序で実施されてもよく、方法１３００の１つ以上のステップは、方法１３００の実施の間、省略されてもよい。いくつかの実施形態では、方法１３００の１つ以上のステップは、プログラムが、１つ以上のコンピュータによって実行されると、１つ以上のコンピュータに、少なくとも部分的に、方法１３００のステップのいくつかまたは全てを行わせる、命令を備える、コンピュータ可読媒体またはコンピュータプログラム製品として実装されることができる。そのようなコンピュータプログラム製品は、有線または無線ネットワークを経由して、コンピュータプログラム製品を搬送するデータキャリア信号内で伝送されることができる。

ステップ１３０２では、世界オブジェクトと関連付けられる光が、光学システムにおいて受け取られる。ステップ１３０４では、世界オブジェクトと関連付けられる光は、第１の軸に沿って、線形に偏光される。ステップ１３０６では、光学システムが、第１の状態または第２の状態に従って動作しているかどうかが決定される。光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、方法１３００は、ステップ１３０８に進む。光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、方法１３００は、ステップ１３１４に進む。ステップ１３０８では、世界オブジェクトと関連付けられる光の偏光が、９０度回転される。ステップ１３１０では、世界オブジェクトと関連付けられる光は、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光される。ステップ１３１２では、ゼロ正味屈折力が、世界オブジェクトと関連付けられる光に印加される。その後、世界オブジェクトと関連付けられる光は、ユーザの眼に到達する。

ステップ１３１４では、仮想画像と関連付けられる光が、光学システムの接眼レンズ上に投影される。ステップ１３１６では、仮想画像と関連付けられる光が、接眼レンズによって外部結合される。ステップ１３１８では、世界オブジェクトと関連付けられる光および仮想画像と関連付けられる光が、第２の軸に沿って、線形に偏光される。ステップ１３２０では、仮想画像と関連付けられる光の偏光は、９０度回転される。ステップ１３２２では、非ゼロ正味屈折力が、仮想画像と関連付けられる光に印加される。その後、仮想画像と関連付けられる光は、ユーザの眼に到達する。

図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、光学システムを動作させる方法１４００を図示する。方法１４００の１つ以上のステップは、図示される実施形態と異なる順序で実施されてもよく、方法１４００の１つ以上のステップは、方法１４００の実施の間、省略されてもよい。方法１４００の１つ以上のステップは、方法１３００の１つ以上のステップと組み合わせられてもよい。ステップ１４０２では、周囲光が、周囲光センサによって検出される。ステップ１４０４では、シャッタ周波数が、検出された周囲光に基づいて決定される。ステップ１４０６では、光学システムは、シャッタ周波数に基づいて、第１の状態に従う動作と第２の状態に従う動作との間で切り替えさせられる。

図１５は、本開示のいくつかの実施形態による、方法１４００の例示的実施を図示する。図１５の上側プロットは、時間の関数として、検出された周囲光強度を示す（例えば、周囲光センサ４３４、５３４によって検出されるように）。図１５の下側プロットは、時間の関数として、第１の状態と第２の状態との間の状態切替を示し、時間は、上側プロットと整合される。時間Ｔ_１では、光学システムのユーザは、日陰の屋外エリアに存在し、検出された周囲光は、中程度の強度を有する。時間Ｔ_１における検出された周囲光に基づいて、第１のシャッタ周波数が、決定される。シャッタ周波数を決定するステップは、光学システムが、第２の状態への切替に先立って、第１の状態に従って動作している、持続時間である、第１の周期Ｐ_１と、光学システムが、第１の状態への切替に先立って、第２の状態に従って動作している、持続時間である、第２の周期Ｐ_２とを決定するステップを含んでもよい。代替として、または加えて、シャッタ周波数を決定するステップは、可能性の中でもとりわけ、比率Ｐ_１／Ｐ_２を決定するステップを含んでもよい。時間Ｔ_１とＴ_２との間で、光学システムは、第１のシャッタ周波数に基づいて、第１の状態と第２の状態との間で切り替えさせられる。

時間Ｔ_２では、光学システムのユーザは、低光量の屋内エリアにおいて再位置特定され、検出された周囲光は、低強度を有する。時間Ｔ_２における検出された周囲光に基づいて、第２のシャッタ周波数は、第１のシャッタ周波数より高い比率Ｐ_１／Ｐ_２を有すると決定される。換言すると、ユーザ体験を改良し、低光量条件下で世界光を過度に調光しないために、シャッタ周波数は、世界光が光学システムを通して通過することを可能にされる、時間量を増加させるように調節されてもよい。時間Ｔ_２とＴ_３との間で、光学システムは、第２のシャッタ周波数に基づいて、第１の状態と第２の状態との間で切り替えさせられる。

時間Ｔ_３では、光学システムのユーザは、直接太陽光を伴う、屋外エリアにおいて再位置特定され、検出された周囲光は、高強度を有する。時間Ｔ_３における検出された周囲光に基づいて、第３のシャッタ周波数は、第１および第２のシャッタ周波数の両方より低い比率Ｐ_１／Ｐ_２を有すると決定される。換言すると、ユーザ体験を改良し、高光条件下で世界光を低減させるために、シャッタ周波数は、世界光が光学システムを通して通過することを可能にされる、時間量を減少させるように調節されてもよい。時間Ｔ_３後、光学システムは、第３のシャッタ周波数に基づいて、第１の状態と第２の状態との間で切り替えさせられる。

図１６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、第１の状態に従って動作している、ディスプレイデバイス１６００の実施例を図示する。ディスプレイデバイス１６００は、図４Ａ－４Ｃ、５、１１Ａ－１１Ｄ、および／または１２Ａ－１２Ｃを参照して上記に説明されるもののうちの１つ以上のものと機能的に同等または類似する、１つ以上のコンポーネントを含んでもよい。例えば、ディスプレイデバイス１６００は、単一適応レンズアセンブリ１６０５を接眼レンズ１６０２のユーザ側（ユーザの眼に最も近い接眼レンズ１６０２の側）上に有してもよい。レンズアセンブリ１６０５は、ＶＦＥアセンブリを含んでもよく、正、負、またはゼロ屈折力をそれを通して通過する光に印加するように構成されてもよい。ディスプレイデバイス１６００は、接眼レンズ１６０２の世界側（ユーザの眼から最も遠く、世界オブジェクトに最も近い、接眼レンズ１６０２の側）に結合される、シャッタ要素１６０３を含んでもよい。第１の状態に従って動作している間、コントローラ１６２０は、プロジェクタ１６１４をオフにさせ、レンズアセンブリ１６０５を非アクティブにさせ、シャッタ要素１６０３を開放させる。シャッタ要素１６０３が、開放される（すなわち、電気的にアクティブ化される）と、それを通して通過する世界光４３２は、実質的に改変されない。レンズアセンブリ１６０５が、非アクティブであるとき、レンズアセンブリ１６０５は、ゼロ正味屈折力を、それを通して通過する光（例えば、世界光４３２）に付与する。故に、第１の状態に従って動作している間、世界光４３２は、ユーザに、実質的に改変されずに提示され得る。下記にさらに詳細に説明されるように、いくつかの実施例では、ディスプレイデバイス１６００は、長時間にわたって（例えば、無限に、またはディスプレイデバイス１６００が、仮想コンテンツをユーザに提示するように要求されるまで）、第１の状態を保持／維持してもよい。

図１６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、第２の状態に従って動作している、ディスプレイデバイス１６００の実施例を図示する。第２の状態に従って動作している間、コントローラ１６２０は、プロジェクタ１６１４をオンにさせ、レンズアセンブリ１６０５をアクティブにさせ、シャッタ要素１６０３を閉鎖させる。シャッタ要素１６０３が、閉鎖される（すなわち、電気的にアクティブ化されない）と、それを通して通過する世界光４３２は、実質的に遮断される。プロジェクタ１６１４が、オンにされると、仮想画像光４２３は、接眼レンズ１６０２上に投影され、その後、接眼レンズ１６０２によって、ユーザの眼に向かって外部結合される。レンズアセンブリ１６０５が、アクティブであるとき、レンズアセンブリ１６０５は、非ゼロ正味屈折力を、それを通して通過する光（例えば、仮想画像光４２３）に付与する。故に、第２の状態に従って動作している間、ディスプレイデバイス１６００は、ユーザに、種々の可能性として考えられる深度のうちの１つ以上のものに位置付けられているようにユーザによって知覚される、仮想コンテンツを提示してもよい。下記にさらに詳細に説明されるように、いくつかの実施例では、ディスプレイデバイス１６００は、長時間にわたって（例えば、無限に、またはディスプレイデバイス１６００が、ユーザに環境のビューを提供するように要求されるまで）、第２の状態を保持／維持してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス１６００は、特定のレートまたは周波数で、第１の状態と第２の状態との間で迅速に交互するように、同期して、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を制御してもよい。

図１６Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、第３の状態に従って動作している、ディスプレイデバイス１６００の実施例を図示する。第３の状態に従って動作している間、コントローラ１６２０は、プロジェクタ１６１４をオンにさせ、レンズアセンブリ１６０５を非アクティブにさせ、シャッタ要素１６０３を開放させる。シャッタ要素１６０３が、開放される（すなわち、電気的にアクティブ化される）と、それを通して通過する世界光４３２は、実質的に改変されない。プロジェクタ１６１４が、オンにされると、仮想画像光４２３は、接眼レンズ１６０２上に投影され、その後、接眼レンズ１６０２によって、ユーザの眼に向かって外部結合される。レンズアセンブリ１６０５が、非アクティブであるとき、レンズアセンブリ１６０５は、ゼロ正味屈折力を、それを通して通過する光（例えば、世界光４３２および／または仮想画像光４２３）に付与する。故に、第３の状態に従って動作している間、ディスプレイデバイス１６００は、ユーザに、光学無限遠に位置付けられているようにユーザによって知覚される、仮想コンテンツを提示してもよい。

したがって、第３の状態では、ディスプレイデバイス１６００は、光学無限遠における仮想コンテンツを表す光を接眼レンズ１６０２の中に投入する間、レンズアセンブリ１６０５をアクティブ化する必要はなく、したがって、実世界からの光が、任意の問題点を伴わずに、ユーザに向かって通過することを可能にし得る。下記にさらに詳細に説明されるように、いくつかの実施例では、ディスプレイデバイス１６００は、長時間にわたって（例えば、無限に、またはディスプレイデバイス１６００が、仮想コンテンツを光学無限遠未満に提示するように要求されるまで）、第３の状態を保持／維持してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス１６００は、ある仮想コンテンツを光学無限遠未満に、他の仮想コンテンツを光学無限遠に迅速に提示するように、第２の状態と第３の状態との間で迅速に交互するために、同期して、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を制御してもよい。図１４および１５を参照して説明されるものと同様に、第１の状態、第２の状態、および／または第３の状態間の切替のシャッタ周波数は、検出された周囲光および／または仮想コンテンツの所望の明度に基づいて決定されてもよい。

上記に述べられたように、いくつかの実施形態では、ディスプレイデバイス１６００は、２つ以上の状態間で迅速に交互するように、同期して、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を制御しなくてもよいが、代わりに、単一状態（例えば、第１の状態、第２の状態、および第３の状態のうちの１つ）を選択的に保持／維持する、または別様に、独立して、長時間にわたって、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を制御してもよい。これらの実施形態のうちの少なくともいくつかでは、ディスプレイデバイス１６００は、（ｉ）ディスプレイデバイス１６００が、シャッタ要素１６０３の状態およびレンズアセンブリ１６０５の状態を、独立して、または別様に非同期様式で、制御するように構成される、第１の動作モードと、（ｉｉ）ディスプレイデバイス１６００が、シャッタ要素１６０３の状態およびレンズアセンブリ１６０５の状態を同期様式で制御するように構成される、第２の動作モードとを含む、少なくとも２つの異なる動作モード間で交互するように構成されてもよい。例えば、第１の動作モードでは、ディスプレイデバイス１６００は、単一状態（例えば、第１の状態、第２の状態、および第３の状態のうちの１つ）を保持／維持する、または別様に、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を独立して制御してもよく、第２の動作モードでは、ディスプレイデバイス１６００は、２つ以上の状態（例えば、第１の状態、第２の状態、および第３の状態のうちの２つ以上のもの）間で、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を同期して切り替えさせてもよい。

いくつかの実施例では、第１の動作モードでは、ディスプレイデバイス１６００は、長時間にわたって（例えば、無限に、またはディスプレイデバイス１６００が、ユーザに、環境のビューを提供するように要求されるまで）、第２の状態に類似または同等の状態を保持／維持してもよい。少なくともいくつかのそのような実施例では、第１の動作モードは、コントローラ１６２０が、プロジェクタ１６１４をオンにさせ、レンズアセンブリ１６０５を随意にアクティブにさせ、シャッタ要素１６０３を閉鎖させる、または別様に、比較的に暗状態に保持させる、ＶＲモードに対応し得る。随意に、第１の動作モードでは、コントローラ１６２０は、レンズアセンブリ１６０５に、必要に応じて状態を切り替えさせ、適切な量の屈折力をプロジェクタからの光に付与してもよい。前述の実施例では、コントローラ１６２０は、ディスプレイデバイス１６００を、ユーザ入力（例えば、１つ以上のセンサ、ユーザインターフェース、入力デバイス等から受信されたデータによって示されるように）、ディスプレイデバイス１６００上で起動するアプリケーション、ユーザ選好、センサデータ、および同等物を含む、種々の要因のいずれかに基づいて、第１の動作モードの移行および／または終了を切り替えさせてもよい。例えば、コントローラ１６２０は、ユーザが、ディスプレイデバイス１６００上の具体的アプリケーションの立ち上げまたはその実行の終了、ハンドヘルドコントローラおよび／またはグラフィカルユーザインターフェースを通して受信された入力に基づいて、ユーザがそのようなモードに移行する、または別のモードを終了することを所望することのインジケーションの受信、および／または１つ以上の他のイベントの発生に応答して、その正面の環境のシースルー可視性を殆どまたは全く提供されない、ＶＲ体験を開始するように、第１の動作モードに切り替えてもよい。同様に、コントローラ１６２０は、ディスプレイデバイス１６００上の具体的アプリケーションの立ち上げまたはその実行の終了、ハンドヘルドコントローラおよび／またはグラフィカルユーザインターフェースを通して受信された入力に基づいて、ＶＲモードを終了する、または別のモード（例えば、ＡＲまたはＭＲモード）に移行することをユーザが所望することのインジケーションの受信、および／または１つ以上の他のイベントの発生に応答して、ＶＲ体験を終了する、またはユーザが、その正面の環境の増加されたシースルー可視性を提供される、ＡＲまたは複合現実（ＭＲ）体験に遷移するように、第１の動作モードを終了するように切り替えてもよい。他の構成も、可能性として考えられる。

他の実施例では、第１の動作モードでは、ディスプレイデバイス１６００は、長時間にわたって（例えば、無限に、またはディスプレイデバイス１６００が、仮想コンテンツを光学無限遠未満に提示するように要求されるまで）、第３の状態に類似または同等の状態を保持／維持してもよい。少なくともいくつかのそのような実施例では、第１の動作モードは、コントローラ１６２０が、プロジェクタ１６１４をオンにさせ、レンズアセンブリ１６０５を固定状態に保持させ、シャッタ要素１６０３を開放して保持させる、モードに対応し得る。随意に、第１の動作モードでは、コントローラ１６２０は、シャッタ要素１６０３を開放状態と閉鎖状態との間で切り替えさせてもよい。前述の実施例では、コントローラ１６２０は、ユーザの眼が固視されていると決定される深度、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになるユーザの正面の深度、仮想コンテンツに関する遠近調節－輻輳・開散運動不整合、および同等物を含む、種々の要因のいずれかに基づいて、ディスプレイデバイス１６００を第１の動作モードへの移行および／または終了に切り替えさせてもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ１６２０は、１つ以上の内向きに向いたカメラ（例えば、ユーザの眼の一方または両方の画像）からのデータを利用して、ユーザの眼が固視されている深度を決定し、決定された深度を基準のセットに対して評価し、評価の結果に基づいて、第１の動作モードの移行および／または終了を切り替えてもよい。例えば、これらの実施形態では、コントローラ１６２０は、少なくとも部分的に、ユーザの眼が固視されていると決定された深度に基づいて、仮想コンテンツに関する遠近調節－輻輳・開散運動不整合が１つ以上の所定の閾値を超えるかどうかを決定してもよく、仮想コンテンツに関する遠近調節－輻輳・開散運動不整合が１つ以上の所定の閾値を超えることの決定に応答して、第１の動作モードの移行および／または終了を切り替えてもよい。本明細書に説明されるシステムおよび技法のうちの１つ以上のものを表す、またはその一部として実装され得る、向上されたユーザ知覚、快適性、および／または体験のために、仮想コンテンツを表す光の波面発散を調節するための例示的システムおよび技法は、２０１７年２月１０日に出願され、２０１７年８月１７日に米国特許公開第２０１７／０２３７９７４号として公開された、米国特許出願第１５／４３０，２７７号、２０１７年３月２４日に出願され、２０１９年９月２８日に米国特許公開第２０１７／０２７６９４８号として公開された、米国特許出願第１５／４６９，３６９号、２０１９年１月１７日に出願され、２０１９年８月８日に米国特許公開第２０１９／０２４３４４８号として公開された、米国特許出願第１６／２５０，９３１号、２０１９年３月１４日に出願され、２０１９年１０月１０日に米国特許公開第２０１９／０３１１５２７号として公開された、米国特許出願第１６／３５３，９８９号、および２０１９年４月１９日に出願され、２０１９年１０月２４日に米国特許公開第２０１９／０３２４２７６号として公開された、米国特許出願第１６／３８９，５２９号（その全ては、参照することによって明示的にその全体として本明細書に組み込まれる）に説明される。いくつかの実施形態では、前述の特許出願のうちの１つ以上のものに説明される、そのようなシステムおよび技法のうちの１つ以上のものは、第１の動作モードの移行および／または終了を切り替えるためのシステムおよび技法のうちの１つ以上のものを表す、またはその一部として実装され得る。他の構成も、可能性として考えられる。

第２の動作モードでは、ディスプレイデバイス１６００のコントローラ１６２０は、シャッタアセンブリ１６０３によってそれを通してユーザに向かって通過することを可能にされるユーザの環境からの周囲光の量と、レンズアセンブリ１６０５によってそれを通してユーザに向かって通過する光に付与される波面発散の量との間の反比例関係をもたらす、様式で、異なる状態間で、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を同期して切り替えさせてもよい。例えば、第２の動作モードでは、ディスプレイデバイス１６００のコントローラ１６２０は、それぞれ、図１６Ａおよび１６Ｂを参照して上記に説明されるような第１および第２の状態と類似または同等の２つの状態間で、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を同期して切り替えさせてもよい、またはそれぞれ、図１６Ｂおよび１６Ｃを参照して上記に説明されるような第２および第３の状態と類似または同等の２つの状態間で、シャッタ要素１６０３およびレンズアセンブリ１６０５を同期して切り替えさせてもよい。

図１７は、本明細書に説明される実施形態による、簡略化されたコンピュータシステム１７００を図示する。図１７に図示されるようなコンピュータシステム１７００は、本明細書に説明されるようなデバイスの中に組み込まれてもよい。図１７は、種々の実施形態によって提供される方法のステップの一部または全部を実施し得る、コンピュータシステム１７００の一実施形態の概略化された例証を提供する。図１７は、種々のコンポーネントの一般化された例証を提供するためだけに意図され、そのいずれかまたは全てが、必要に応じて利用されてもよいことに留意されたい。図１７は、したがって、広義には、個々のシステム要素が比較的に分離された様式または比較的により統合された様式において実装され得る状況を図示する。

コンピュータシステム１７００は、バス１７０５を介して電気的に結合されることができる、または必要に応じて別様に通信し得る、ハードウェア要素を備えるように示される。ハードウェア要素は、限定ではないが、デジタル信号処理チップ、グラフィック加速プロセッサ、および／または同等物等の、１つ以上の汎用プロセッサおよび／または１つ以上の特殊目的プロセッサを含む、１つ以上のプロセッサ１７１０と、限定ではないが、マウス、キーボード、カメラ、および／または同等物を含むことができる、１つ以上の入力デバイス１７１５と、限定ではないが、ディスプレイデバイス、プリンタ、および／または同等物を含むことができる、１つ以上の出力デバイス１７２０とを含んでもよい。

コンピュータシステム１７００はさらに、限定ではないが、ローカルおよび／またはネットワークアクセス可能記憶装置を備えることができ、および／または、限定ではないが、プログラム可能である、フラッシュ更新可能である、および／または同等物であることができる、ディスクドライブ、ドライブアレイ、光学記憶デバイス、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）等のソリッドステート記憶デバイス、および／または読取専用メモリ（「ＲＯＭ」）を含むことができる、１つ以上の非一過性記憶デバイス１７２５を含む、および／またはそれと通信してもよい。そのような記憶デバイスは、限定ではないが、種々のファイルシステム、データベース構造、および／または同等物を含む、任意の適切なデータ記憶を実装するように構成されてもよい。

コンピュータシステム１７００はまた、限定ではないが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、８０２．１１デバイス、ＷｉＦｉデバイス、ＷｉＭａｘデバイス、セルラー通信設備等、および／または同等物等のモデム、ネットワークカード（無線または有線）、赤外線通信デバイス、無線通信デバイス、および／またはチップセットを含むことができる、通信サブシステム１７１９を含み得る。通信サブシステム１７１９は、１つ以上の入力および／または出力通信インターフェースを含み、データが、一実施例として挙げるために以下に説明されるネットワーク、すなわち、他のコンピュータシステム、テレビ、および／または本明細書に説明される任意の他のデバイス等のネットワークと交換されることを可能にしてもよい。所望の機能性および／または他の実装懸念に応じて、ポータブル電子デバイスまたは類似デバイスは、通信サブシステム１７１９を介して、画像および／または他の情報を通信してもよい。他の実施形態では、ポータブル電子デバイス、例えば、第１の電子デバイスは、コンピュータシステム１７００、例えば、電子デバイスの中に入力デバイス１７１５として組み込まれてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１７００はさらに、作業メモリ１７３５を備え、これは、上記に説明されるようなＲＡＭまたはＲＯＭデバイスを含むことができる。

コンピュータシステム１７００はまた、種々の実施形態によって提供されるコンピュータプログラムを備え得る、および／または本明細書に説明されるような他の実施形態によって提供される方法を実装し、および／またはシステムを構成するように設計され得る、１つ以上のアプリケーションプログラム１７４５等のオペレーティングシステム１７４０、デバイスドライバ、実行可能ライブラリ、および／または他のコードを含む、作業メモリ１７３５内に現在位置するものとして示される、ソフトウェア要素を含むことができる。単に、一例として、上記に議論される方法に関して説明される１つ以上のプロシージャは、コンピュータまたはコンピュータ内のプロセッサによって実行可能なコードおよび／または命令として実装され得、ある側面では、次いで、そのようなコードおよび／または命令は、説明される方法に従って１つ以上の動作を実施するように汎用コンピュータまたは他のデバイスを構成および／または適合するために使用されることができる。

これらの命令および／またはコードのセットは、上記に説明される記憶デバイス１７２５等の非一過性コンピュータ可読記憶媒体上に記憶されてもよい。ある場合には、記憶媒体は、コンピュータシステム１７００等のコンピュータシステム内に組み込まれ得る。他の実施形態では、記憶媒体は、コンピュータシステムと別個である、例えば、コンパクトディスク等の可撤性媒体である、および／または記憶媒体が、汎用コンピュータをその上に記憶される命令／コードを用いてプログラム、構成、および／または適合するために使用され得るように、インストールパッケージ内に提供され得る。これらの命令は、コンピュータシステム１７００によって実行可能である、実行可能コードの形態をとり得る、および／または、例えば、種々の概して利用可能なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮／解凍ユーティリティ等のいずれかを使用したコンピュータシステム１７００上へのコンパイルおよび／またはインストールに応じて、次いで、実行可能コードの形態をとる、ソースおよび／またはインストール可能コードの形態をとり得る。

実質的な変形例が、具体的要件に従って構成されてもよいことが、当業者に明白となるであろう。例えば、カスタマイズされたハードウェアもまた、使用され得る、および／または特定の要素が、ハードウェア、アプレット等のポータブルソフトウェアを含む、ソフトウェア、または両方内に実装され得る。さらに、ネットワーク入力／出力デバイス等の他のコンピューティングデバイスへの接続も、採用されてもよい。

上記に述べられたように、一側面では、いくつかの実施形態は、コンピュータシステム１７００等のコンピュータシステムを採用し、本技術の種々の実施形態による方法を実施してもよい。一式の実施形態によると、そのような方法のプロシージャの一部または全部は、プロセッサ１７１０が、オペレーティングシステム１７４０の中に組み込まれ得る、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンス、および／または作業メモリ１７３５内に含有される、アプリケーションプログラム１７４５等の他のコードを実行することに応答して、コンピュータシステム１７００によって実施される。そのような命令は、記憶デバイス１７２５のうちの１つ以上のもの等の別のコンピュータ可読媒体から作業メモリ１７３５の中に読み取られてもよい。単に、一例として、作業メモリ１７３５内に含有される命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１７１０に、本明細書に説明される方法の１つ以上のプロシージャを実施させ得る。加えて、または代替として、本明細書に説明される方法の一部は、特殊ハードウェアを通して実行されてもよい。

用語「機械可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」は、本明細書で使用されるとき、機械を具体的方式で動作させるデータを提供することに関わる、任意の媒体を指す。コンピュータシステム１７００を使用して実装される、ある実施形態では、種々のコンピュータ可読媒体は、実行のための命令／コードをプロセッサ１７１０に提供する際に関わり得る、および／またはそのような命令／コードを記憶および／または搬送するために使用され得る。多くの実装では、コンピュータ可読媒体は、物理的および／または有形記憶媒体である。そのような媒体は、不揮発性媒体または揮発性媒体の形態をとってもよい。不揮発性媒体は、例えば、記憶デバイス１７２５等の光学および／または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、限定ではないが、作業メモリ１７３５等の動的メモリを含む。

一般的形態の物理的および／または有形コンピュータ可読媒体は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、可撓性ディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを伴う任意の他の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ（登録商標）－ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、またはコンピュータが命令および／またはコードを読み取ることができる、任意の他の媒体を含む。

種々の形態のコンピュータ可読媒体が、実行のための１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ１７１０に搬送する際に関わってもよい。単に、一例として、命令は、最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスクおよび／または光学ディスク上で搬送されてもよい。遠隔コンピュータは、命令をその動的メモリの中にロードし、コンピュータシステム１７００によって受信および／または実行される伝送媒体を経由して、命令を信号として送信し得る。

通信サブシステム１７１９および／またはそのコンポーネントは、概して、信号を受け取り、バス１７０５が、次いで、信号および／または信号によって搬送されるデータ、命令等を作業メモリ１７３５に搬送し得、そこから、プロセッサ１７１０が、命令を読み出し、実行する。作業メモリ１７３５によって受け取られた命令は、随意に、プロセッサ１７１０による実行前または後のいずれかにおいて、非一過性記憶デバイス１７２５上に記憶されてもよい。

上記に議論される方法、システム、およびデバイスは、実施例である。種々の構成は、必要に応じて、種々のプロシージャまたはコンポーネントを省略、代用、または追加してもよい。例えば、代替構成では、本方法は、説明されるものと異なる順序で実施されてもよく、および／または種々の段階は、追加される、省略される、および／または組み合わせられてもよい。また、ある構成に関して説明される特徴は、種々の他の構成において組み合わせられてもよい。構成の異なる側面および要素は、類似様式で組み合わせられてもよい。また、技術は、進歩するものであって、したがって、要素の多くは、実施例であって、本開示の範囲または請求項を限定するものではない。

具体的詳細が、実装を含む、例示的構成の完全な理解を提供するために説明に与えられる。しかしながら、構成は、これらの具体的詳細を伴わずに実践されてもよい。例えば、周知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造、および技法は、構成を曖昧にすることを回避するために、不必要な詳細を伴わずに示されている。本説明は、例示的構成のみを提供し、請求項の範囲、可用性、または構成を限定するものではない。むしろ、構成の前述の説明は、当業者に説明される技法を実装するための有効な説明を提供するであろう。種々の変更が、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、要素の機能および配列に行われてもよい。

また、構成は、概略フローチャートまたはブロック図として描写される、プロセスとして説明され得る。それぞれ、シーケンシャルプロセスとして動作を説明し得るが、動作の多くは、並行して、または同時に実施されることができる。加えて、動作の順序は、再配列されてもよい。プロセスは、図内に含まれない付加的ステップを有してもよい。さらに、本方法の実施例は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、または任意のそれらの組み合わせによって実装されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコード内に実装されるとき、必要タスクを実施するためのプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体等の非一過性コンピュータ可読媒体内に記憶されてもよい。プロセッサは、説明されるタスクを実施してもよい。

いくつかの例示的構成が説明されたが、種々の修正、代替構造、および均等物が、本開示の精神から逸脱することなく、使用されてもよい。例えば、前述の要素は、より大きいシステムのコンポーネントであってもよく、他のルールが、本技術の用途に優先する、または別様にそれを修正してもよい。また、いくつかのステップは、前述の要素が検討される前、間、または後に行われてもよい。故に、前述の説明は、請求項の範囲を束縛するものではない。

本明細書および添付の請求項で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈によって明確に別様に示されない限り、複数参照を含む。したがって、例えば、「ユーザ」の言及は、複数のそのようなユーザを含み、「プロセッサ」の言及は、１つ以上のプロセッサおよび当業者に公知のその均等物等の言及を含む。

また、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（～を備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を備える）」、「ｃｏｎｔａｉｎｓ（～を含有する）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（～を含有する）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（～を含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（～を含む）」、および「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（～を含む）」は、本明細書および以下の請求項で使用されるとき、述べられた特徴、整数、コンポーネント、またはステップの存在を規定するために意図されるが、それらは、１つ以上の他の特徴、整数、コンポーネント、ステップ、行為、またはグループの存在または追加を除外するものではない。

また、本明細書に説明される実施例および実施形態は、例証目的のみのためのものであって、それに照らして、種々の修正または変更が、当業者に示唆され、本願の精神および権限および添付の請求項の範囲内に含まれることを理解されたい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
光学システムを動作させる方法であって、前記方法は、
世界オブジェクトと関連付けられる光を受け取ることと、
前記世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸に沿って、線形に偏光させることと、
前記光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、
前記世界オブジェクトと関連付けられる光の偏光を回転させることと、
前記世界オブジェクトと関連付けられる光を、前記第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させることと、
前記光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、
仮想画像と関連付けられる光を接眼レンズ上に投影することと、
前記世界オブジェクトと関連付けられる光と、前記仮想画像と関連付けられる光とを、前記第２の軸に沿って、線形に偏光させることと
を含む、方法。
（項目２）
前記光学システムが、前記第２の状態に従って動作しているとき、前記仮想画像と関連付けられる光の偏光を回転させることをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記光学システムが、前記第１の状態に従って動作しているとき、ゼロ正味屈折力を、前記世界オブジェクトと関連付けられる光に印加することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記光学システムが、前記第２の状態に従って動作しているとき、非ゼロ正味屈折力を、前記仮想画像と関連付けられる光に印加することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記光学システムが、前記第２の状態に従って動作しているとき、前記仮想画像と関連付けられる光を外部結合することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
光学システムであって、
１つ以上の世界側シャッタ要素であって、
世界オブジェクトと関連付けられる光を、第１の軸に沿って、線形に偏光させることと、
前記光学システムが、第１の状態に従って動作しているとき、前記世界オブジェクトと関連付けられる光の偏光を回転させることと
を行うように構成される、１つ以上の世界側シャッタ要素と、
前記１つ以上の世界側シャッタ要素に結合される接眼レンズと、
プロジェクタであって、前記プロジェクタは、前記光学システムが、第２の状態に従って動作しているとき、仮想画像と関連付けられる光を前記接眼レンズ上に投影するように構成される、プロジェクタと、
前記接眼レンズに結合された１つ以上のユーザ側シャッタ要素であって、
前記光学システムが、前記第１の状態に従って動作しているとき、前記世界オブジェクトと関連付けられる光を、前記第１の軸と垂直な第２の軸に沿って、線形に偏光させることと、
前記光学システムが、前記第２の状態に従って動作しているとき、前記世界オブジェクトと関連付けられる光と、前記仮想画像と関連付けられる光とを、前記第２の軸に沿って、線形に偏光させることと
を行うように構成される、１つ以上のユーザ側シャッタ要素と
を備える、光学システム。
（項目７）
前記１つ以上のユーザ側シャッタ要素はさらに、
前記光学システムが、前記第２の状態に従って動作しているとき、前記仮想画像と関連付けられる光の偏光を回転させるように構成される、項目６に記載の光学システム。
（項目８）
前記１つ以上のユーザ側シャッタ要素に結合されるレンズアセンブリをさらに備える、項目６に記載の光学システム。
（項目９）
前記レンズアセンブリは、前記光学システムが、前記第１の状態に従って動作しているとき、ゼロ正味屈折力を、前記世界オブジェクトと関連付けられる光に印加するように構成される、項目８に記載の光学システム。
（項目１０）
前記レンズアセンブリは、前記光学システムが、前記第２の状態に従って動作しているとき、非ゼロ正味屈折力を、前記仮想画像と関連付けられる光に印加するように構成される、項目８に記載の光学システム。
（項目１１）
前記接眼レンズは、前記光学システムが、前記第２の状態に従って動作しているとき、前記仮想画像と関連付けられる光を、前記１つ以上のユーザ側シャッタ要素に向かって外部結合するように構成される、項目６に記載の光学システム。
（項目１２）
前記１つ以上の世界側シャッタ要素は、
世界側偏光器と、
世界側切替可能波長板と
を含み、
前記１つ以上のユーザ側シャッタ要素は、
ユーザ側偏光器と、
ユーザ側切替可能波長板と
を含む、項目６に記載の光学システム。
（項目１３）
前記光学システムは、前記世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、前記ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、前記第１の状態に従って動作している、項目１２に記載の光学システム。
（項目１４）
前記光学システムは、前記ユーザ側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化され、前記世界側切替可能波長板が、電気的にアクティブ化されないとき、前記第２の状態に従って動作している、項目１２に記載の光学システム。
（項目１５）
前記世界側偏光器は、前記世界側切替可能波長板に結合される、項目１２に記載の光学システム。
（項目１６）
光学システムであって、
光を放出するように構成されるプロジェクタと、
前記プロジェクタに光学的に結合された少なくとも１つの導波管であって、前記少なくとも１つの導波管は、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、
前記少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる少なくとも１つのコンポーネントを備えるシャッタアセンブリであって、前記シャッタアセンブリは、それぞれ、前記ユーザの環境からの異なる量の周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように前記シャッタアセンブリが構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、シャッタアセンブリと、
前記少なくとも１つの導波管と前記ユーザとの間に位置付けられる適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、それぞれ、異なる量の波面発散をそれを通して前記ユーザに向かって通過する光に付与するように前記適応レンズが構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、適応レンズアセンブリと、
前記プロジェクタ、前記シャッタアセンブリ、および前記適応レンズアセンブリに通信可能に結合される制御回路網であって、前記制御回路網は、２つ以上の状態間で、特定のレートで、前記シャッタアセンブリおよび前記適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成され、前記２つ以上の状態は、
第１の状態であって、前記シャッタアセンブリは、第１の量の前記ユーザの環境からの周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、前記適応レンズアセンブリは、第１の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第１の状態と、
第２の状態であって、前記シャッタアセンブリは、第２の量の前記ユーザの環境からの周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、前記適応レンズアセンブリは、第２の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成され、前記第２の量の周囲光は、前記第１の量の周囲光と異なり、前記第２の量の波面発散は、前記第１の量の波面発散と異なる、第２の状態と
を含む、制御回路網と、
を備える、光学システム。
（項目１７）
前記第２の量の周囲光は、前記第１の量の周囲光未満であり、前記第２の量の波面発散は、前記第１の量の波面発散を上回る、項目１６に記載の光学システム。
（項目１８）
前記２つ以上の状態間で、前記シャッタアセンブリおよび前記適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせる前記特定のレートは、最小切替周波数以上のレートを含む、項目１６に記載の光学システム。
（項目１９）
前記第２の状態では、前記制御回路網は、前記プロジェクタに、前記ユーザの正面の第１の深度に位置付けられているようにユーザによって知覚されることになる仮想コンテンツを表す光を放出させるように構成され、前記制御回路網は、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになる前記ユーザの正面の第１の深度に基づいて、前記第２の量の周囲光および前記第２の量の波面発散のうちの少なくとも１つを決定するように構成される、項目１６に記載の光学システム。
（項目２０）
前記シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントは、前記少なくとも１つの導波管と前記ユーザとの間に位置付けられる少なくとも１つのコンポーネントを備える、項目１６に記載の光学システム。

Claims (12)

1. 光学システムであって、
   光を放出するように構成されるプロジェクタと、
   前記プロジェクタに光学的に結合された少なくとも１つの導波管であって、前記少なくとも１つの導波管は、光を受け取り、そこからユーザに向かって再指向するように構成される、少なくとも１つの導波管と、
   前記少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる少なくとも１つのコンポーネントを備えるシャッタアセンブリであって、前記シャッタアセンブリは、それぞれ、前記ユーザの環境からの異なる量の周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように前記シャッタアセンブリが構成される、異なる状態間で選択的に切替可能であり、前記シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントは、前記少なくとも１つの導波管と前記ユーザとの間に位置付けられる少なくとも１つのコンポーネントを備える、シャッタアセンブリと、
   前記少なくとも１つの導波管と前記ユーザとの間に位置付けられる適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、それぞれ、異なる量の波面発散をそれを通して前記ユーザに向かって通過する光に付与するように前記適応レンズアセンブリが構成される、異なる状態間で選択的に切替可能である、適応レンズアセンブリと、
   前記プロジェクタ、前記シャッタアセンブリ、および前記適応レンズアセンブリに通信可能に結合される制御回路網であって、前記制御回路網は、２つ以上の状態間で、特定のレートで、前記シャッタアセンブリおよび前記適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせるように構成され、前記２つ以上の状態は、
   第１の状態であって、前記シャッタアセンブリは、第１の量の前記ユーザの環境からの周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、前記適応レンズアセンブリは、第１の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第１の状態と、
   第２の状態であって、前記シャッタアセンブリは、第２の量の前記ユーザの環境からの周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、前記適応レンズアセンブリは、第２の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成され、前記第２の量の周囲光は、前記第１の量の周囲光と異なり、前記第２の量の波面発散は、前記第１の量の波面発散と異なる、第２の状態と
   を含む、制御回路網と、
   を備える、光学システム。
2. 前記第２の量の周囲光は、前記第１の量の周囲光未満であり、前記第２の量の波面発散は、前記第１の量の波面発散を上回る、請求項１に記載の光学システム。
3. 前記２つ以上の状態間で、前記シャッタアセンブリおよび前記適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせる前記特定のレートは、最小切替周波数以上のレートを含む、請求項１に記載の光学システム。
4. 前記第２の状態では、前記制御回路網は、前記プロジェクタに、前記ユーザの正面の第１の深度に位置付けられているようにユーザによって知覚されることになる仮想コンテンツを表す光を放出させるように構成され、前記制御回路網は、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになる前記ユーザの正面の第１の深度に基づいて、前記第２の量の周囲光および前記第２の量の波面発散のうちの少なくとも１つを決定するように構成される、請求項１に記載の光学システム。
5. 前記光学システムは、拡張現実（ＡＲ）デバイスである、請求項１に記載の光学システム。
6. 前記少なくとも１つの導波管は、前記光学システムの接眼レンズを形成する複数の導波管を含む、請求項１に記載の光学システム。
7. 光学システムを動作させる方法であって、
   プロジェクタにおいて光を放出することと、
   前記プロジェクタに光学的に結合された少なくとも１つの導波管により、そこから光を受け取りユーザに向かって再指向することと、
   前記少なくとも１つの導波管に隣接して位置付けられる少なくとも１つのコンポーネントを備えるシャッタアセンブリにより、前記シャッタアセンブリは、それぞれ、前記ユーザの環境からの異なる量の周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にする、異なる状態間で選択的に切替えることであって、前記シャッタアセンブリの少なくとも１つのコンポーネントは、前記少なくとも１つの導波管と前記ユーザとの間に位置付けられる少なくとも１つのコンポーネントを備える、ことと、
   前記少なくとも１つの導波管と前記ユーザとの間に位置付けられる適応レンズアセンブリにより、前記適応レンズアセンブリは、それぞれ、異なる量の波面発散をそれを通して前記ユーザに向かって通過する光に付与するように前記適応レンズアセンブリが構成される、異なる状態間で選択的に切替えることと、
   制御回路網により、２つ以上の状態間で、特定のレートで、前記シャッタアセンブリおよび前記適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせることであって、前記２つ以上の状態は、
   第１の状態であって、前記シャッタアセンブリは、第１の量の前記ユーザの環境からの周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、前記適応レンズアセンブリは、第１の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成される、第１の状態と、
   第２の状態であって、前記シャッタアセンブリは、第２の量の前記ユーザの環境からの周囲光が、それを通して前記ユーザに向かって通過することを可能にするように構成され、前記適応レンズアセンブリは、第２の量の波面発散をそれを通して通過する光に付与するように構成され、前記第２の量の周囲光は、前記第１の量の周囲光と異なり、前記第２の量の波面発散は、前記第１の量の波面発散と異なる、第２の状態とを含む、ことと、
   を含む、方法。
8. 前記第２の量の周囲光は、前記第１の量の周囲光未満であり、前記第２の量の波面発散は、前記第１の量の波面発散を上回る、請求項７に記載の方法。
9. 前記２つ以上の状態間で、前記シャッタアセンブリおよび前記適応レンズアセンブリを同期して切り替えさせる前記特定のレートは、最小切替周波数以上のレートを含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記第２の状態では、前記制御回路網は、前記プロジェクタに、前記ユーザの正面の第１の深度に位置付けられているようにユーザによって知覚されることになる仮想コンテンツを表す光を放出させ、前記制御回路網は、仮想コンテンツがユーザによって知覚されることになる前記ユーザの正面の第１の深度に基づいて、前記第２の量の周囲光および前記第２の量の波面発散のうちの少なくとも１つを決定する、請求項７に記載の方法。
11. 前記光学システムは、拡張現実（ＡＲ）デバイスである、請求項７に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの導波管は、前記光学システムの接眼レンズを形成する複数の導波管を含む、請求項７に記載の方法。