JP2022553201A - ウェアラブルディスプレイ内の光透過率アーチファクトの減衰 - Google Patents

Abstract

ウェアラブルディスプレイシステムは、世界側と、世界側に対向するユーザ側とを有する、接眼レンズスタックを含み、使用の間、ユーザ側上に位置付けられる、ユーザが、接眼レンズスタックを介してシステムによって送達される、ユーザの環境のユーザのビューを拡張させる、表示される画像を視認する。ウェアラブルディスプレイシステムはまた、接眼レンズスタックの世界側上に配列される、角度的に選択可能なフィルムを含む。角度的に選択可能なフィルムは、対の線形偏光器間に配列される、偏光調節フィルムを含む。線形偏光器および偏光調節フィルムは、小入射角において角度的に選択可能なフィルム上に入射する光の透過率を有意に低減させずに、大入射角において角度的に選択可能なフィルム上に入射する可視光の透過率を有意に低減させる。

Description

本開示は、ウェアラブルディスプレイ内の光透過率アーチファクトの減衰のための技法に関する。

ウェアラブルディスプレイシステム（例えば、ウェアラブルディスプレイヘッドセット）等の光学結像システムは、投影された画像をユーザに提示する、１つまたはそれを上回る接眼レンズを含むことができる。接眼レンズは、１つまたはそれを上回る高度に屈折性の材料の薄い層を使用して、構築されることができる。実施例として、接眼レンズは、高度に屈折性のガラス、シリコン、金属、またはポリマー基板の１つまたはそれを上回る層から構築されることができる。

複数の接眼レンズが、シミュレートされた３次元画像を投影するように併用されることができる。例えば、複数の接眼レンズ（それぞれ、異なるパターンを有する）が、重ねて層化されることができ、各接眼レンズは、立体画像の異なる深度層を投影することができる。したがって、接眼レンズは、集合的に、３次元を横断して、立体画像をユーザに提示することができる。これは、例えば、ユーザに「仮想現実」環境を提示する際に有用であり得る。

ウェアラブルディスプレイシステム内の光学要素はまた、ユーザが存在する、環境からの光である、周囲光と相互作用し得る。例えば、ウェアラブルディスプレイシステム内の回折構造は、通常、ユーザの視野に進入しないであろう、高角度でウェアラブルディスプレイ上に入射する周囲光を、ユーザの体験を減少させる、可視アーチファクトを作成する視野の中に回折し得る。

角度的に選択可能なフィルムを含み、高入射角の周囲光入射と関連付けられる、アーチファクトを軽減させる、ウェアラブルディスプレイシステムが、説明される。例えば、角度的に選択可能なフィルムは、偏光調節要素と組み合わせて、偏光器を利用することができ、そのための調節の量は、光の入射角に応じて変動し、ある入射角における光の透過率を低減させる。ある実施形態では、角度的に選択可能なフィルムは、動的要素を含むことができ、その中で透過率性質は、電場に応答して等、ある刺激に応答して、変動されることができる。

一般に、第１の側面では、本発明は、世界側と、世界側に対向するユーザ側とを有する、接眼レンズスタックであって、使用の間、ユーザ側上に位置付けられる、ユーザが、接眼レンズスタックを介して、ウェアラブルディスプレイシステムによって送達される、ユーザの環境のユーザの視野を拡張させる、表示される画像を視認する、接眼レンズスタックを含む、ウェアラブルディスプレイシステムを特徴とする。ウェアラブルディスプレイシステムはまた、接眼レンズスタックの世界側上に配列される、角度的に選択可能なフィルムを含み、角度的に選択可能なフィルムは、対の線形偏光器間に配列される、偏光調節フィルムを含み、線形偏光器および偏光調節フィルムは、小入射角において角度的に選択可能なフィルム上に入射する光の透過率を有意に低減させずに、大入射角において角度的に選択可能なフィルム上に入射する可視光の透過率を有意に低減させる。

ウェアラブルディスプレイシステムの実施形態は、以下の特徴および／または他の側面の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。例えば、２つの線形偏光器の通過軸は、交差されることができる。

いくつかの実施形態では、偏光調節フィルムは、偏光調節フィルムの世界側上の対の線形偏光器の第１のものによって透過される、光の偏光状態を回転させる。偏光状態の回転の量は、対の線形偏光器の第１のものによって透過される、光の入射角に応じて変動することができる。大入射角を有して透過される、光は、小入射角を有して透過される光よりも少なく回転されることができる。

３５°～６５°の入射角を伴って角度的に選択可能なフィルムに入射する、４２０ｎｍ～６８０ｎｍの範囲内の波長の非偏光は、０．５％未満の透過率効率性を有することができる。

－３２°～＋３２°の入射角を伴って角度的に選択可能なフィルムに入射する、４２０ｎｍ～６８０ｎｍの範囲内の波長の非偏光は、４５％を上回る透過率効率性を有することができる。

Ｄ６５源に関して、角度的に選択可能なフィルムは、－３２°～＋３２°の入射角を伴う非偏光のために、（０．３３、０．３３）ＣＩＥ１９３１白色点を（＋／－０．０２、＋／－０．０２）未満偏移させることができる。

角度的に選択可能なフィルムは、１０ｍｍ×１０ｍｍを上回る（例えば、２，５００ｍｍ^２またはそれを上回る（例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍを上回る）等、２００ｍｍ^２またはそれを上回る、５００ｍｍ^２またはそれを上回る、１，０００ｍｍ^２またはそれを上回る）面積を有することができる。

偏光調節フィルムは、複屈折材料の少なくとも１つの層を含むことができる。例えば、複屈折材料の少なくとも１つの層は、Ｃ－プレートを含むことができる。いくつかの実施形態では、複屈折材料の少なくとも１つの層は、一対の４分の１波長板を備え、４分の１波長板は、Ｃ－プレートの対向側上に配置される。各４分の１波長板は、線形偏光器の対応するものに対して配列され、円偏光器を形成することができる。

複屈折材料の少なくとも１つの層は、少なくとも１つの４分の１波長板を含むことができる。

偏光調節フィルムは、第１の偏光調節フィルムであることができ、角度的に選択可能なフィルムはさらに、第２の偏光調節フィルムと、第３の線形偏光器とを含むことができ、第２の偏光調節フィルムは、対の線形偏光器と第３の線形偏光器との間に配列される。第１および第２の偏光調節フィルムはそれぞれ、複屈折材料の１つまたはそれを上回る層から成ることができる。第１および第２の偏光調節フィルムの複屈折材料の１つまたはそれを上回る層はそれぞれ、Ｃ－プレートを含むことができる。第１および第２の偏光調節フィルムの複屈折材料の１つまたはそれを上回る層はそれぞれ、対応するＣ－プレートの対向側上に配列される、一対の４分の１波長板を含むことができる。

角度的に選択可能なフィルムは、２つまたはそれを上回る段階を含むことができ、各段階は、一対の線形偏光器間に配列される、偏光調節フィルムを含む。隣接する段階は、線形偏光器を共有することができる。

角度的に選択可能なフィルムはさらに、可変光学性質を有する、切替可能な要素を含むことができる。切替可能な要素は、一対の偏光器間の液晶層を含むことができ、切替可能な要素を通した光透過率は、可変である。切替可能な要素は、複数のピクセルを含むことができ、各ピクセルの光学性質は、別個に可変である。

一般に、別の側面では、本発明は、ウェアラブルディスプレイシステムを使用して画像を表示するための方法を特徴とし、本方法は、ディスプレイからの表示光を、ユーザに向かって、接眼レンズを通して指向し、画像をユーザの視野内に投影することと、ユーザの環境からの周囲光を接眼レンズを通して透過させることとを含む。周囲光を透過させることは、接眼レンズへの周囲光の入射角の関数として、環境から接眼レンズ上に入射する光を減衰させることを含み、３５°またはそれを上回る入射角で接眼レンズ上に入射する周囲光は、３５°またはそれ未満の入射角で接眼レンズ上に入射する周囲光より強く減衰される。

本方法の実装は、以下の特徴および／または他の側面の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。例えば、周囲光を減衰させることは、周囲光を偏光させ、偏光を提供することと、周囲光の入射角の関数として、偏光の偏光状態を変調させることとを含むことができる。偏光の偏光状態を変調させることは、偏光状態を回転させることを含むことができる。偏光状態の回転の量は、周囲光の入射角に応じて変動することができる。例えば、回転の量は、入射角が増加するにつれて減少することができる。いくつかの実施形態では、周囲光を減衰させることはさらに、偏光を第２の偏光器を通して指向することを含む。

周囲光の透過率は、３０°を上回る（例えば、３５°またはそれを上回る、４０°またはそれを上回る、４５°またはそれを上回る、５０°またはそれを上回る）少なくとも１つの入射角に関して、１％またはそれ未満（例えば、０．５％またはそれ未満、０．３％またはそれ未満、０．２％またはそれ未満、０．１％またはそれ未満）であることができる。いくつかの実施形態では、周囲光の透過率は、５０°を上回る少なくとも１つの入射角に関して、１％またはそれ未満である。ある実施形態では、周囲光の透過率は、６０°～８０°の範囲内の少なくとも１つの入射角に関して、１％またはそれ未満である。

ディスプレイ光を指向することは、ディスプレイ光を接眼レンズ内の導波管を通して導波することと、導波されるディスプレイ光をユーザに向かって回折することとを含むことができる。

本方法は、ウェアラブルディスプレイシステムからの信号に応答して、透過される周囲光の減衰を変動させることを含むことができる。例えば、減衰は、接眼レンズを横断して異なる量変動されることができる。いくつかの実施形態では、減衰は、液晶要素を使用して変動される。

利点の中でもとりわけ、本発明の実装は、ディスプレイ内の格子構造と相互作用する迷周囲光と関連付けられる、あるウェアラブルディスプレイ内の望ましくない光学アーチファクト（例えば、レインボー効果）を低減させることができる。例えば、表面レリーフ格子を採用する、導波管ベースのウェアラブルディスプレイ（例えば、ＡＲ／ＭＲ用途のため）は、迷周囲光をディスプレイのアイボックスの中に回折し、望ましくないアーチファクトをユーザの視野内にもたらし、ユーザの体験を減少させ得る。本発明の実装は、ユーザの視野に有意に影響を及ぼさずに、そのようなアーチファクトを有意に低減させることができる。

実装は、その入射角に基づいて、周囲光の透過率を減衰させることができる。例えば、ユーザの視野より大きい入射角に関する光を選択的に減衰させる、フィルムは、ユーザの世界のビューの透過率を犠牲にせずに、回折接眼ディスプレイによって生成されたアーチファクトの可視性を軽減させることができる。

１つまたはそれを上回る実施形態の詳細は、付随の図面および下記の説明に記載される。他の特徴および利点は、説明および図面から、および請求項から明白となるであろう。

図１は、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を示す。

図２Ａは、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを示す。

図２Ｂは、複数の深度面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を示す。

図３Ａ－３Ｃは、曲率半径と焦点半径との間の関係を示す。

図４は、ＡＲ接眼レンズ内で画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を示す。

図５および６は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を示す。 図５および６は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を示す。

図７Ａおよび７Ｂは、表面レリーフ格子を有する、ディスプレイコンバイナを通した光経路を図示する、概略図である。

図８Ａおよび８Ｂは、角度的に選択可能なフィルムの有無別のディスプレイコンバイナを通した光透過率を仕切る、概略図である。

図９は、ディスプレイコンバイナと、角度的に選択可能なフィルムの実施例とを伴う、接眼レンズの概略図である。

図１０は、角度的に選択可能なフィルムの実施例を通した入射光角度の関数としての透過率を示す、プロットである。

図１１は、ディスプレイコンバイナと、角度的に選択可能なフィルムの別の実施例とを伴う、接眼レンズの概略図である。

図１２は、角度的に選択可能なフィルムの別の実施例を通した入射光角度の関数としての透過率を示す、プロットである。

図１３は、ディスプレイコンバイナと、セグメント化された調光器を含む、角度的に選択可能なフィルムの実施例とを伴う、接眼レンズの概略図である。

図１４は、ディスプレイコンバイナと、セグメント化された調光器を含む、角度的に選択可能なフィルムの別の実施例とを伴う、接眼レンズの概略図である。

図１５は、ディスプレイコンバイナと、セグメント化された調光器を含む、角度的に選択可能なフィルムのなおもさらなる実施例とを伴う、接眼レンズの概略図である。

図１６は、ウェアラブルディスプレイシステムとの併用に有用である、例示的コンピュータシステムの略図である。

詳細な説明
図１は、ディスプレイまたは接眼レンズ７０と、そのディスプレイ７０の機能をサポートするための種々の機械的および電子モジュールおよびシステムとを含む、例示的ウェアラブルディスプレイシステム６０を図示する。ディスプレイ７０は、フレーム８０内に格納されてもよく、これは、ディスプレイシステムユーザ９０によって装着可能であって、ディスプレイ７０をユーザ９０の眼の正面に位置付けるように構成される。ディスプレイ７０は、いくつかの実施形態では、アイウェアと見なされてもよい。いくつかの実施形態では、スピーカ１００が、フレーム８０に結合され、ユーザ９０の外耳道に隣接して位置付けられる。ディスプレイシステムはまた、１つまたはそれを上回るマイクロホン１１０を含み、音を検出してもよい。マイクロホン１１０は、ユーザが、入力またはコマンドをシステム６０に提供することを可能にすることができ（例えば、音声メニューコマンドの選択、自然言語質問等）、および／または他の人物（例えば、類似ディスプレイシステムの他のユーザ）とのオーディオ通信を可能にすることができる。マイクロホン１１０はまた、オーディオデータ（例えば、ユーザおよび／または環境からの音）をユーザの周囲から収集することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムもまた、周辺センサ１２０ａを含んでもよく、これは、フレーム８０と別個であって、ユーザ９０の身体（例えば、頭部、胴体、四肢等上）に取り付けられてもよい。周辺センサ１２０ａは、いくつかの実施形態では、ユーザ９０の生理学的状態を特徴付けるデータを取得してもよい。

ディスプレイ７０は、有線導線または無線コネクティビティ等の通信リンク１３０によって、ローカルデータ処理モジュール１４０に動作可能に結合され、これは、フレーム８０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９０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、またはベルト結合式構成において）等、種々の構成において搭載されてもよい。同様に、センサ１２０ａは、通信リンク１２０ｂ（例えば、有線導線または無線コネクティビティ）によって、ローカルプロセッサおよびデータモジュール１４０に動作可能に結合されてもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、ハードウェアプロセッサおよび不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ）等のデジタルメモリを含んでもよく、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得る。データは、１）画像捕捉デバイス（例えば、カメラ）、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、ジャイロスコープ、および／または本明細書に開示される他のセンサ等の（例えば、フレーム８０に動作可能に結合される、または別様にユーザ９０に取り付けられ得る）センサから捕捉されるデータ、および／または２）可能性として、処理または読出後にディスプレイ７０への通過のために、遠隔処理モジュール１５０および／または遠隔データリポジトリ１６０（仮想コンテンツに関連するデータを含む）を使用して取得および／または処理されたデータを含んでもよい。ローカル処理およびデータモジュール１４０は、これらの遠隔モジュール１５０、１６０が相互に動作可能に結合され、ローカル処理およびデータモジュール１４０に対するリソースとして利用可能であるように、有線または無線通信リンク等を介して、通信リンク１７０、１８０によって、遠隔処理モジュール１５０および遠隔データリポジトリ１６０に動作可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカル処理およびデータモジュール１４０は、画像捕捉デバイス、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のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、これらのセンサのうちの１つまたはそれを上回るものは、フレーム８０に取り付けられてもよい、または有線または無線通信経路によってローカル処理およびデータモジュール１４０と通信する、独立デバイスであってもよい。

遠隔処理モジュール１５０は、画像およびオーディオ情報等のデータを分析および処理するための１つまたはそれを上回るプロセッサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、デジタルデータ記憶設備であり得、これは、インターネットまたは「クラウド」リソース構成における他のネットワーキング構成を通して利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、遠隔データリポジトリ１６０は、情報（例えば、拡張現実コンテンツを生成するための情報）をローカル処理およびデータモジュール１４０および／または遠隔処理モジュール１５０に提供する、１つまたはそれを上回る遠隔サーバを含んでもよい。他の実施形態では、全てのデータが、記憶され、全ての算出が、ローカル処理およびデータモジュールにおいて実施され、遠隔モジュールからの完全に自律的な使用を可能にする。

「３次元」または「３－Ｄ」としての画像の知覚は、ユーザの各眼への画像の若干異なる提示を提供することによって達成され得る。図２Ａは、ユーザに関する３次元画像データをシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。眼２１０、２２０毎に１つの２つの明確に異なる画像１９０、２００が、ユーザに出力される。画像１９０、２００は、ユーザの視線と平行な光学またはｚ－軸に沿って距離２３０だけ眼２１０、２２０から離間される。画像１９０、２００は、平坦であって、眼２１０、２２０は、単一の遠近調節された状態をとることによって、画像上に合焦し得る。そのような３－Ｄディスプレイシステムは、ヒト視覚系に依拠し、画像１９０、２００を組み合わせ、組み合わせられた画像の深度および／または尺度の知覚を提供する。

しかしながら、ヒト視覚系は、複雑であって、深度の現実的知覚を提供することは、困難である。例えば、従来の「３－Ｄ」ディスプレイシステムの多くのユーザは、そのようなシステムが不快であることを見出す、または深度の感覚を全く知覚しない場合がある。オブジェクトは、輻輳・開散運動と遠近調節の組み合わせに起因して、「３次元」として知覚され得る。相互に対する２つの眼の輻輳・開散運動の移動（例えば、瞳孔が、相互に向かって、またはそこから離れるように移動し、眼の個別の視線を収束させ、オブジェクトを固視するような瞳孔の回転）は、眼の水晶体の合焦（または「遠近調節」）と緊密に関連付けられる。正常条件下、焦点を１つのオブジェクトから異なる距離における別のオブジェクトに変化させるための眼の水晶体の焦点の変化または眼の遠近調節は、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」および散瞳または縮瞳として知られる関係下、輻輳・開散運動の整合変化を自動的に同一距離に生じさせるであろう。同様に、正常条件下、輻輳・開散運動の変化は、水晶体形状および瞳孔サイズの遠近調節の整合変化を誘起するであろう。本明細書に記載されるように、多くの立体視または「３－Ｄ」ディスプレイシステムは、３次元視点がヒト視覚系によって知覚されるように、各眼への若干異なる提示（したがって、若干異なる画像）を使用して、場面を表示する。しかしながら、そのようなシステムは、単に、画像情報を単一の遠近調節された状態において提供し、「遠近調節－輻輳・開散運動反射」に対抗して機能するため、多くのユーザにとって不快であり得る。遠近調節と輻輳・開散運動との間のより良好な合致を提供するディスプレイシステムが、３次元画像データのより現実的かつ快適なシミュレーションを形成し得る。

図２Ｂは、複数の深度面を使用して３次元画像データをシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。図２Ｂを参照すると、眼２１０、２２０は、異なる遠近調節された状態をとり、オブジェクトをｚ－軸に沿って種々の距離に合焦させる。その結果、特定の遠近調節された状態は、特定の深度面におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部が、眼がその深度面に対して遠近調節された状態にあるときに合焦するように、関連付けられる焦点距離を有する、図示される深度面２４０のうちの特定の１つと関連付けられると言え得る。いくつかの実施形態では、３次元画像データが、眼２１０、２２０毎に、画像の異なる提示を提供することによって、また、複数の深度面に対応する画像の異なる提示を提供することによってシミュレートされてもよい。眼２１０、２２０の個別の視野は、例証を明確にするために別個であるものとして示されるが、それらは、例えば、ｚ－軸に沿った距離が増加するにつれて、重複し得る。加えて、例証を容易にするために、深度面は、平坦であるものとして示されるが、深度面の輪郭は、深度面内の全ての特徴が特定の遠近調節された状態における眼と合焦するように、物理的空間内で湾曲され得ることを理解されたい。

オブジェクトと眼２１０または２２０との間の距離はまた、その眼によって視認されるようなそのオブジェクトからの光の発散の量を変化させ得る。図３Ａ－３Ｃは、距離と光線の発散との間の関係を図示する。オブジェクトと眼２１０との間の距離は、減少距離Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３の順序で表される。図３Ａ－３Ｃに示されるように、光線は、オブジェクトまでの距離が減少するにつれてより発散する。距離が増加するにつれて、光線は、よりコリメートされる。換言すると、点（オブジェクトまたはオブジェクトの一部）によって生成されるライトフィールドは、点がユーザの眼から離れている距離の関数である、球状波面曲率を有すると言え得る。曲率は、オブジェクトと眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。その結果、異なる深度面では、光線の発散度もまた、異なり、発散度は、深度面とユーザの眼２１０との間の距離の減少に伴って増加する。単眼２１０のみが、例証を明確にするために、図３Ａ－３Ｃおよび本明細書の他の図に図示されるが、眼２１０に関する議論は、ユーザの両眼２１０および２２０に適用され得ることを理解されたい。

知覚された深度の高度に真実味のあるシミュレーションが、眼に限定数の深度面のそれぞれに対応する画像の異なる提示を提供することによって達成され得る。異なる提示は、ユーザの眼によって別個に集束され、それによって、異なる深度面上に位置する場面のための異なる画像特徴に合焦させるために要求される眼の遠近調節の量に基づいて、および／または焦点がずれている異なる深度面上の異なる画像特徴の観察に基づいて、ユーザに深度キューを提供することに役立ててもよい。

図４は、ＡＲ接眼レンズ内で画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。ディスプレイシステム２５０は、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を使用して、３次元知覚を眼／脳に提供するために利用され得る、導波管のスタックまたはスタックされた導波管アセンブリ２６０を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、図１のシステム６０であって、図４は、そのシステム６０のいくつかの部分をより詳細に図式的に示す。例えば、導波管アセンブリ２６０は、図１のディスプレイ７０の一部であってもよい。ディスプレイシステム２５０は、いくつかの実施形態では、ライトフィールドディスプレイと見なされてもよいことを理解されたい。

導波管アセンブリ２６０はまた、複数の特徴３２０、３３０、３４０、３５０を導波管の間に含んでもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、１つまたはそれを上回るレンズであってもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０および／または複数のレンズ３２０、３３０、３４０、３５０は、種々のレベルの波面曲率または光線発散を用いて、画像情報を眼に送信するように構成されてもよい。各導波管レベルは、特定の深度面と関連付けられてもよく、その深度面に対応する画像情報を出力するように構成されてもよい。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、導波管のための光源として機能してもよく、画像情報を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するために利用されてもよく、それぞれ、本明細書に説明されるように、眼２１０に向かって出力するために、各個別の導波管を横断して入射光を分散させるように構成されてもよい。光は、各個別の画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００の出力表面４１０、４２０、４３０、４４０、４５０から出射し、個別の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の対応する入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００の中に投入される。いくつかの実施形態では、入力表面４６０、４７０、４８０、４９０、５００はそれぞれ、対応する導波管の縁であってもよい、または対応する導波管の主要表面の一部（すなわち、世界５１０またはユーザの眼２１０に直接面する導波管表面のうちの１つ）であってもよい。いくつかの実施形態では、光のビーム（例えば、コリメートされたビーム）が、各導波管の中に投入されてもよく、導波管内の屈折によって、ビームレットにサンプリングすること等によって複製され、次いで、その特定の導波管と関連付けられる深度面に対応する屈折力の量を伴って、眼２１０に向かって指向されてもよい。いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のうちの単一の１つは、複数（例えば、３つ）の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０と関連付けられ、その中に光を投入してもよい。

いくつかの実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００はそれぞれ、対応する導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中への投入のための画像情報をそれぞれ生成する、離散ディスプレイである。いくつかの他の実施形態では、画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、１つまたはそれを上回る光学導管（光ファイバケーブル等）を介して、画像情報を画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００のそれぞれに透過させ得る、単一の多重化されたディスプレイの出力端である。画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００によって提供される画像情報は、異なる波長または色の光を含んでもよいことを理解されたい。

いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光は、光プロジェクタシステム５２０によって提供され、これは、光モジュール５３０を含み、これは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源または光エミッタを含んでもよい。光モジュール５３０からの光は、ビームスプリッタ（ＢＳ）５５０を介して、光変調器５４０（例えば、空間光変調器）によって指向および変調されてもよい。光変調器５４０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入される光の知覚される強度を空間的および／または時間的に変化させてもよい。空間光変調器の実施例は、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイを含む、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）およびデジタル光処理（ＤＬＰ）ディスプレイを含む。

いくつかの実施形態では、光プロジェクタシステム５２０またはその１つまたはそれを上回るコンポーネントは、フレーム８０（図１）に取り付けられてもよい。例えば、光プロジェクタシステム５２０は、フレーム８０のつる部分（例えば、耳掛け部８２）の一部である、またはディスプレイ７０の縁に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、光モジュール５３０は、ＢＳ５５０および／または光変調器５４０と別個であってもよい。

いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２５０は、光を種々のパターン（例えば、ラスタ走査、螺旋走査、リサジューパターン等）で１つまたはそれを上回る導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に、最終的には、ユーザの眼２１０の中に投影するための１つまたはそれを上回る走査ファイバを備える、走査ファイバディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、光を１つまたは複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に投入するように構成される、単一走査ファイバまたは走査ファイバの束を図式的に表し得る。いくつかの他の実施形態では、図示される画像投入デバイス３６０、３７０、３８０、３９０、４００は、複数の走査ファイバまたは走査ファイバの複数の束を図式的に表し得、それぞれ、光を導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの関連付けられる１つの中に投入するように構成される。１つまたはそれを上回る光ファイバは、光を光モジュール５３０から１つまたはそれを上回る導波管２７０、２８０、２９０、３００、および３１０に透過させてもよい。加えて、１つまたはそれを上回る介在光学構造が、走査ファイバまたは複数のファイバと、１つまたはそれを上回る導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０との間に提供され、例えば、走査ファイバから出射する光を１つまたはそれを上回る導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の中に再指向してもよい。

コントローラ５６０は、画像投入デバイス３６０、３７０、３８４、３９０、４００、光源５３０、および光変調器５４０の動作を含む、スタックされた導波管アセンブリ２６０の動作を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ５６０は、ローカルデータ処理モジュール１４０の一部である。コントローラ５６０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０への画像情報のタイミングおよび提供を調整する、プログラミング（例えば、非一過性媒体内の命令）を含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、単一一体型デバイスまたは有線または無線通信チャネルによって接続される分散型システムであってもよい。コントローラ５６０は、いくつかの実施形態では、処理モジュール１４０または１５０（図１）の一部であってもよい。

導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、全内部反射（ＴＩＲ）によって、各個別の導波管内で光を伝搬するように構成されてもよい。導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、主要上部および底部表面およびそれらの主要上部表面と底部表面との間に延在する縁を伴う、平面である、または別の形状（例えば、湾曲）を有してもよい。図示される構成では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０はそれぞれ、各個別の導波管内で伝搬する光を導波管から外に再指向し、画像情報を眼２１０に出力することによって、光を導波管から抽出するように構成される、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０を含んでもよい。抽出された光はまた、外部結合光と称され得、光を外部結合する光学要素はまた、光抽出光学要素と称され得る。抽出された光のビームは、導波管によって、導波管内で伝搬する光が光抽出光学要素に衝打する場所において出力され得る。外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、例えば、本明細書にさらに議論されるような回折格子を含む、回折光学特徴であってもよい。外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の底部主要表面に配置されて図示されるが、いくつかの実施形態では、それらは、本明細書にさらに議論されるように、上部および／または底部主要表面に配置されてもよく、および／または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の容積内に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、透明基板に取り付けられ、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０を形成する、材料の層内に形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、材料のモノリシック片であってもよく、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、その材料片の表面上および／または内部に形成されてもよい。

各導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０は、光を出力し、特定の深度面に対応する画像を形成してもよい。例えば、眼の最近傍の導波管２７０は、眼２１０にコリメートされた光のビームを送達してもよい。コリメートされた光のビームは、光学無限遠焦点面を表し得る。次の上方の導波管２８０は、眼２１０に到達する前に、第１のレンズ３５０（例えば、負のレンズ）を通して通過する、コリメートされた光のビームを出力してもよい。第１のレンズ３５０は、眼／脳が、その導波管２８０から生じる光を光学無限遠から眼２１０に向かって内向きにより近い第１の焦点面から生じるものとして解釈するように、若干の凸面波面曲率をコリメートされたビームに追加してもよい。同様に、第３の上方の導波管２９０は、眼２１０に到達する前に、その出力光を第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の両方を通して通過させる。第１のレンズ３５０および第２のレンズ３４０の組み合わせられた屈折力は、眼／脳が、第３の導波管２９０から生じる光が第２の導波管２８０からの光であったよりも光学無限遠から内向きにさらに近い第２の焦点面から生じるものとして解釈するように、別の漸増量の波面曲率を追加してもよい。

他の導波管層３００、３１０およびレンズ３３０、３２０も同様に構成され、スタック内の最高導波管３１０が、人物に最も近い焦点面を表す集約焦点力のために、その出力をそれと眼との間のレンズの全てを通して送出する。スタックされた導波管アセンブリ２６０の他側の世界５１０から生じる光を視認／解釈するとき、レンズ３２０、３３０、３４０、３５０のスタックを補償するために、補償レンズ層６２０が、スタックの上部に配置され、下方のレンズスタック３２０、３３０、３４０、３５０の集約屈折力を補償してもよい。そのような構成は、利用可能な導波管／レンズ対と同じ数の知覚される焦点面を提供する。導波管の外部結合光学要素およびレンズの集束側面の両方とも、静的であってもよい（すなわち、動的または電気活性ではない）。いくつかの代替実施形態では、一方または両方とも、電気活性特徴を使用して動的であってもよい。

いくつかの実施形態では、導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０のうちの２つまたはそれを上回るものは、同一の関連付けられる深度面を有してもよい。例えば、複数の導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０が、同一深度面に設定される画像を出力してもよい、または導波管２７０、２８０、２９０、３００、３１０の複数のサブセットが、深度面毎に１つのセットを伴う、同一の複数の深度面に設定される画像を出力してもよい。これは、それらの深度面において拡張された視野を提供するようにタイル化された画像を形成する利点を提供し得る。

外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、導波管と関連付けられる特定の深度面のために、光をその個別の導波管から再指向し、かつ本光を適切な量の発散またはコリメーションを伴って出力するように構成されてもよい。その結果、異なる関連付けられる深度面を有する導波管は、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０の異なる構成を有してもよく、これは、関連付けられる深度面に応じて、異なる量の発散を伴う光を出力する。いくつかの実施形態では、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、立体または表面特徴であってもよく、これは、具体的角度において光を出力するように構成されてもよい。例えば、光抽出光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、立体ホログラム、表面ホログラム、および／または回折格子であってもよい。いくつかの実施形態では、特徴３２０、３３０、３４０、３５０は、レンズではなくてもよい。むしろ、それらは、単に、スペーサであってもよい（例えば、空隙を形成するためのクラッディング層および／または構造）。

いくつかの実施形態では、外部結合光学要素５７０、５８０、５９０、６００、６１０は、ビーム内の光の屈折力の一部のみが、各相互作用を伴って、眼２１０に向かって再指向される一方、残りが、ＴＩＲを介して、導波管を通して移動し続けるように、十分に低い回折効率を伴う、回折特徴である。故に、光モジュール５３０の射出瞳は、導波管を横断して複製され、光源５３０からの画像情報を搬送する複数の出力ビームを作成し、眼２１０が複製された光源射出瞳を捉え得る場所の数を効果的に拡張させる。これらの回折特徴はまた、その幾何学形状を横断して可変回折効率を有し、導波管によって出力される光の均一性を改良してもよい。

いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回る回折特徴は、能動的に回折する「オン」状態と有意に回折しない「オフ」状態との間で切替可能であり得る。例えば、切替可能な回折特徴は、微小液滴がホスト媒体中に回折パターンを備える、ポリマー分散液晶の層を含んでもよく、微小液滴の屈折率は、ホスト材料の屈折率に実質的に整合するように切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を著しく回折させない）、または微小液滴は、ホスト媒体のものに合致しない屈折率に切り替えられてもよい（その場合、パターンは、入射光を能動的に回折させる）。

いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０（例えば、可視光およびＩＲ光カメラを含む、デジタルカメラ）が、提供され、眼２１０、眼２１０の一部、または眼２１０を囲繞する組織の少なくとも一部の画像を捕捉し、例えば、ユーザ入力を検出し、バイオメトリック情報を眼から抽出し、眼の視線方向を推定および追跡し、ユーザの生理学的状態を監視すること等を行ってもよい。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、画像捕捉デバイスと、光（例えば、ＩＲまたは近ＩＲ光）を眼に投影するための光源（光は、次いで、眼によって反射され、画像捕捉デバイスによって検出され得る）とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源は、ＩＲまたはその近ＩＲを放出する、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を含む。いくつかの実施形態では、カメラアセンブリ６３０は、フレーム８０（図１）に取り付けられてもよく、処理モジュール１４０または１５０と電気通信してもよく、これは、カメラアセンブリ６３０からの画像情報を処理し、例えば、ユーザの生理学的状態、装着者の視線方向、虹彩識別等に関する、種々の決定を行い得る。いくつかの実施形態では、１つのカメラアセンブリ６３０が、眼毎に利用され、各眼を別個に監視してもよい。

図５は、導波管によって出力される出射ビームの実施例を図示する。１つの導波管が、図示される（斜視図を用いて）が、導波管アセンブリ２６０（図４）内の他の導波管も、同様に機能し得る。光６４０は、導波管２７０の入力表面４６０において導波管２７０の中に投入され、ＴＩＲによって、導波管２７０内を伝搬する。回折特徴との相互作用を通して、光は、出射ビーム６５０として、導波管から出射する。出射ビーム６５０は、画像を導波管の中に投影する、プロジェクタデバイスからの射出瞳を複製する。出射ビーム６５０のうちの任意の１つは、入力光６４０の総エネルギーのサブ部分を含む。また、完璧に効率的なシステムでは、全ての出射ビーム６５０内のエネルギーの和は、入力光６４０のエネルギーに等しくなるであろう。出射ビーム６５０は、図６では、略平行であるように図示されるが、本明細書に議論されるように、ある屈折力の量が、導波管２７０と関連付けられる深度面に応じて、付与されてもよい。平行出射ビームは、光を外部結合し、眼２１０から長距離（例えば、光学無限遠）における深度面上に設定されるように現れる、画像を形成する、外部結合光学要素を伴う導波管を示し得る。他の導波管または他の外部結合光学要素のセットは、図６に示されるように、より発散する、出射ビームパターンを出力してもよく、これは、眼２１０がより近い距離に遠近調節し、網膜上に合焦させることを要求し、光学無限遠より眼２１０に近い距離からの光として脳によって解釈されるであろう。

ウェアラブルディスプレイシステム（例えば、ウェアラブルディスプレイシステム内で使用される光学要素を含む）に関する付加的情報は、２０１８年１２月１４日に出願され、「ＥＹＥＰＩＥＣＥＳ ＦＯＲ ＡＵＧＭＥＮＴＥＤ ＲＥＡＬＩＴＹ ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題された、米国特許公開第Ｕ．Ｓ．２０１９／０１８７４７４Ａ１号（その内容は、参照することによってその全体として組み込まれる）に見出されることができる。

上記に述べられたように、ウェアラブルディスプレイシステム６０は、ウェアラブルディスプレイシステムの光学性能を向上させる、１つまたはそれを上回る格子構造を有する、１つまたはそれを上回る光学要素を含む。例えば、図７Ａおよび７Ｂを参照すると、回折レリーフ構造である、格子７１０が、射出瞳エクスパンダ（ＥＰＥ）としての接眼ディスプレイコンバイナ７００（例えば、上記に説明されるようにスタックされた導波管アセンブリ）と併用され、ウェアラブルディスプレイシステムの射出瞳のサイズを増加させる。図７Ａに図示されるように、コンバイナ７００は、格子７１０が、光の少なくとも一部が、光ガイド７１０からディスプレイシステムのユーザに向かって抽出されるように、入射誘導光を回折する間、縁結合光を、全内部反射（ＴＩＲ）を介して、その長さに沿って、誘導する、導波管７２０（例えば、ガラス基板）を含む。

図７Ｂを具体的に参照すると、ユーザの環境からの周囲光もまた、「世界」側からディスプレイコンバイナ７００上に入射する。本光は、格子７１０と相互作用し、本光の少なくとも一部は、ユーザの視野の中に回折され得る。ユーザによってＥＰＥを通して視認されると、世界から回折される光は、望ましくない画像アーチファクトとして現れ得る。アーチファクトをユーザの視野内に生成する、入射角は、概して、ディスプレイコンバイナ上の設計に依存する。回折導波管ベースのディスプレイコンバイナに関して、大入射角は、多くの場合、迷光経路をユーザの世界の視野の中心の最も近くにもたらす。

本効果はさらに、図８Ａに図示され、これは、ディスプレイコンバイナ８００を示す。周囲光は、入射角θ_ｉｎｃにおいて、ディスプレイコンバイナ８００の正面表面上に入射する。入射光の少なくとも一部は、図示されるように、格子およびコンバイナを通して透過される。しかしながら、ディスプレイコンバイナ８００は、入射光の少なくとも一部をユーザに向かって回折する、格子（図示せず）をサポートする。迷光と標識される、本光は、角度θ_{ｓｔｒａｙ}において回折する。

図８Ｂを参照すると、角度的に選択可能なフィルム８１０が、ディスプレイコンバイナ８００に適用され（例えば、その上にラミネートされ）、周囲光と関連付けられる、迷光アーチファクトを低減させることができる。概して、フィルム８１０を通した光の透過率は、フィルム上への光の入射角に依存する。図示されるように、フィルム８１０は、比較的に高い（例えば、ユーザが屋内環境内のオーバーヘッド照明から被るであろうように、例えば、３０°またはそれを上回る、３５°またはそれを上回る、４０°またはそれを上回る、４５°またはそれを上回る）、入射角θ_ｉｎｃを有する、光の透過率を低減（例えば、遮断）させるが、より低い入射角θ_ａを有する、光（例えば、本デバイスのコア視野内において装着者によって見られる、「世界光」）を透過させる。角度的に選択可能なフィルムは、広波長範囲にわたって、例えば、４２０ｎｍ～６８０ｎｍ等のディスプレイシステムの動作波長範囲にわたって、本機能を実施することができる。

入射光に関する透過率効率性は、概して、比較的に高透過率効率性（例えば、４０％またはそれを上回る、４５％またはそれを上回る）から比較的に低透過率効率性（例えば、１％未満、０．５％未満）まで、入射角の関数として変動する。透過率効率性は、特定の波長において透過される、光の相対的強度を指す。いくつかの実施形態では、３５°～６５°の入射角を伴って角度的に選択可能なフィルムに入射する、４２０ｎｍ～６８０ｎｍの範囲内の波長の非偏光は、０．５％未満の透過率効率性を有する。ある実施形態では、－３２°～＋３２°の入射角を伴って角度的に選択可能なフィルムに入射する、４２０ｎｍ～６８０ｎｍの範囲内の波長の非偏光は、４５％を上回る透過率効率性を有する。

角度的に選択可能なフィルムはまた、フィルムを通して視認される画像の色に比較的にわずかのみ影響を及ぼし得る。例えば、Ｄ６５源に関して、角度的に選択可能なフィルムは、－３２°～＋３２°の入射角を伴う非偏光のために、（０．３３、０．３３）ＣＩＥ１９３１白色点を（＋／－０．０２、＋／－０．０２）未満（例えば、（＋／－０．０１、＋／－０．０１）またはそれ未満）偏移させることができる。

角度的に選択可能なフィルムの透過率はまた、減衰によって特徴付けられることができ、これは、比較的に高入射角（例えば、１０ｄＢまたはそれを上回る、１５ｄＢまたはそれを上回る、２０ｄＢまたはそれを上回る、２５ｄＢまたはそれを上回る、３０ｄＢまたはそれを上回る）では、高くなり得る。２５°またはそれ未満（例えば、２０°またはそれ未満、１５°またはそれ未満、１０°またはそれ未満）等のより低い入射角における光は、非常に低レベルの減衰（例えば、２ｄＢまたはそれ未満、１ｄＢまたはそれ未満）を被り得る。

概して、角度的に選択可能なフィルム８１０は、比較的に薄くあることができる。例えば、フィルム８１０は、５００ミクロン～２，０００ミクロンの範囲内の総厚を有することができる。故に、角度的に選択可能なフィルムを使用する利点は、有意なバルクをウェアラブルディスプレイシステムに追加せずに、達成されることができる。

いくつかの実施形態では、角度的に選択可能なフィルム８１０は、対の偏光器フィルム（例えば、線形偏光器）間に配列される、偏光調節フィルムを含む、フィルムスタックである。偏光器フィルムおよび偏光調節フィルムは、小入射角において角度的に選択可能なフィルム上に入射する光の透過率を有意に低減させずに、大入射角において角度的に選択可能なフィルム８１０上に入射する可視光の透過率を有意に低減させる。

一般に、２つの偏光器および偏光調節フィルムの構成は、着目角度入射範囲（例えば、－７５°～＋７５°）にわたって、所望のレベルの透過率変動を提供するように変動し得る。いくつかの実施形態では、偏光器は、線形偏光器であり、２つの線形偏光器の通過軸は、（例えば、９０°において）交差されることができる。

概して、偏光調節フィルムは、世界側から入射する、対の線形偏光器の第１のものによって透過される、光の偏光状態を回転させるように設計される、１つまたはそれを上回る複屈折層を含む。複屈折層は、その中で複屈折材料の異常軸が層の平面と平行である、Ａ－プレート（例えば、４分の１波長板（ＱＷ））、および／または、その中で複屈折材料の異常軸が層の平面と垂直である、Ｃ－プレートを含むことができ、例示的配列は、下記に示される。より一般的には、複屈折層は、一軸性（例えば、Ａ－プレートまたはＣ－プレートのように）または二軸性複屈折材料を含むことができる。

典型的には、偏光調節層が偏光状態を回転させる、量は、偏光調節層の構成に応じて、かつ対の線形偏光器の第１のものによって透過される光の入射角に応じて変動する。いくつかの実施形態では、大入射角（例えば、３５°またはそれを上回る）を有して透過される、光は、小入射角（例えば、３５°未満）を有して透過される光よりも少なく回転される。例えば、偏光器が、線形偏光器と交差される場合、最大９０°の回転の量が大きいほど、フィルムの透過率効率性も大きくなる。そのような場合、より大きい入射角における光と比較して、軸上光に関して、より大きい回転が、望ましい。逆に言えば、いくつかの実施形態では、偏光器軸は、平行であって、偏光調節フィルムは、軸上光をより大きい入射角における光よりも少なく回転させる。

概して、角度的に選択可能なフィルムは、ウェアラブルディスプレイシステムの接眼レンズの少なくとも一部を被覆するように適切に定寸される。例えば、いくつかの実施形態では、角度的に選択可能なフィルムは、５０ｍｍ×５０ｍｍを上回る面積を有することができる。

ここで角度的に選択可能なフィルムの具体的実施例に目を向け、図９を参照すると、ウェアラブルディスプレイシステムの接眼レンズ９００は、ディスプレイコンバイナ８００と、角度的に選択可能なフィルムとして動作する、フィルムスタック９１０とを含む。スタック９１０は、一対の線形偏光器９２０ａおよび９２０ｂを含む。線形偏光器間に、スタック９１０は、一対の４分の１波長板（ＱＷ）９３０ａおよび９３０ｂをＣ－プレート９４０の両側上に含む。

波長板９３０ａおよび９３０ｂの速軸は、線形偏光器９２０ｂとＱＷ９３０ｂの組み合わせが、世界側から入射する非偏光を略円偏光に変換する（すなわち、組み合わせは、円偏光器として挙動する）ように、それぞれ、線形偏光器９２０ａおよび９２０ｂの通過軸に対して約４５°に配向される。ＱＷ９３０ａと線形偏光器９２０ａの組み合わせは、同様に挙動する。各円偏光器の掌性は、同一であることに留意されたい。

Ｃ－プレート９４０は、法線入射光に関しては、ゼロ位相差を有するが、斜め入射光に関しては、非ゼロ位相差を有する。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、入射角の関数としてのＣ－プレートの遅延は、

によって与えられることができ、ｎ_０は、Ｃ－プレートの通常屈折率であり、ｎ_ｅは、Ｃ－プレートの異常屈折率であり、θは、Ｃ－プレート界面の法線に対する入射角であり、ｋ_０＝２π／λは、入射光の波数であり、λは、入射光の波長であり、ｄは、Ｃ－プレートの厚さである。円偏光を使用することによって、全ての入射角に関するＣ－プレート内の通常および異常モードの励起は、ほぼ等しくなる。これは、入力円偏光状態からＴ＝ｃｏｓ^２（Γ／２）の出力における同一円偏光状態への透過率につながる。

スタック９１０に関する入射角の関数としての透過率の実施例は、図１０に示される。ここでは、入射角の関数としての透過率は、Ｃ－プレート実施例に関して、３つの異なる波長におけるｎ_ｏ＝１．５２３６、ｎ_ｅ＝１．５２、およびｄ＝１５３μｍとともに示される。透過率は、ここでは、軸上光に関して１に正規化され、約２０°まで、１または１に近いままであって、その後、波長に応じて、６０°～８０°において、ゼロまで単調に低下する。より短い波長（例えば、４６０ｎｍ～５２５ｎｍ）に関して、透過率は、入射角が９０°まで増加するにつれて増加する。

図９は、複屈折層を２つの線形偏光器間に含む、角度的に選択可能なフィルムの実施例を示すが、付加的層を伴う実装も、可能性として考えられる。例えば、図１０は、ディスプレイコンバイナ８００の世界側に適用される、フィルムスタック１０１０を含む、接眼レンズ１００を示す。フィルムスタック１０１０は、３つの線形偏光器１０２０ａ、１０２０ｂ、および１０２０ｃを含む。第１の偏光調節スタックは、偏光器１０２０ａと１０２０ｂとの間に配列される。本スタックは、一対のＱＷ１０３０ａおよび１３０ｂをＣ－プレート１０４０ａの両側上に含む。第２の偏光調節スタックは、偏光器１０２０ｂと１０２０ｃとの間に配列される。本スタックは、ＱＷ１０３０ｃおよび１０３０ｄをＣ－プレート１０４０ｂの両側上に含む。事実上、スタック１０１０は、ともにスタックされた２つのスタック９１０のように実施する。

スタック９１０は、単段階配列と考えられ得、スタック１０１０は、二重段階と考えられ得る。概して、付加的段階が、追加されることができる。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、いくつかの段階が、直列に使用され、異なる透過率応答

を提供してもよく、Γ_ｎは、ｎ番目の段階の遅延である。

複数の段階の直列使用は、大入射角からの光のより強い減衰を有効にすることができる。例えば、図１１を参照すると、スタック１０１０等の２段階Ｃ－プレート配列に関する入射角の関数としての透過率が、示される。本実施例では、ｎｏ＝１．５２３６、ｎｅ＝１．５２、第１の段階（すなわち、１０４０ｂ）におけるＣ－プレートの厚さは、ｄ１＝１１１μｍであって、第２の段階（すなわち、１０４０ａ）におけるＣ－プレートの厚さは、ｄ２＝１１１μｍである。図１０に描写される単段階フィルムと比較して、９０°までの高入射角における透過率は、６０°～８０°の最小値から増加するのではなく、４６０ｎｍ～５２５ｎｍにおいて低いままである。

種々の好適な異なる材料が、角度的に選択可能なフィルム内の層毎に使用されることができる。線形偏光器は、例えば、発色団（例えば、ヨウ素）で染色されている、延伸ポリマー材料（例えば、ＰＶＡ）から形成されることができる。Ｓａｎｒｉｔｚ Ｃｏ．（Ｊａｐａｎ）またはＮｉｔｔｔｏ Ｄｅｎｋｏ（Ｊａｐａｎ）から利用可能なもの等の市販の線形偏光器が、使用されることができる。ＱＷは、例えば、延伸ポリマーフィルムまたは液晶ポリマーフィルムから作製されることができる。Ｃ－プレートは、例えば、鋳造三酢酸セルロース等の鋳造ポリマーフィルムから形成されることができる。液晶ポリマーＣ－プレートもまた、可能性として考えられる。

概して、各層は、均質層として表されるが、合成層も、可能性として考えられる。例えば、Ｃ－プレートは、複数のスタックされた層から形成されることができ、それぞれ、その隣接する層と異なる光学性質を有する。同様に、多層ＱＷも、使用されることができる。

一般に、フィルムスタックは、上記に説明されるもの以外の付加的層を含むことができる。例えば、スタックは、付加的層を含み、光学機能ではなく、機械的機能を提供することができる。接着剤層および／または機械的強度および／または環境保護のための層が、含まれることができる。そのような層は、透過される光の偏光に有意に影響を及ぼさないように、光学的に等方性であることができる。いくつかの実施形態では、スタックは、１つまたはそれを上回る層を最外線形偏光器の世界側上に含む。例えば、反射防止フィルムおよび／または硬質コート層が、含まれることができる。

角度的に選択可能なフィルムの前述の実施例は、光学的受動要素を含むが、より一般的には、実装は、光学的能動要素も特徴とすることができる。そのような要素は、電気信号またはある他の物理的刺激に応答して、その光学性質を変化させ、したがって、角度的に選択可能なフィルムの透過性性質を変化させることができる。例えば、図１３は、いくつかの受動光学フィルムに加え、液晶（ＬＣ）のセグメント化された調光器１１５０を含む、ディスプレイコンバイナ８００上にスタック１１１０を含む、接眼レンズ１１００を示す。フィルムスタック１１１０は、偏光器１１２０ａ、１１２０ｂ、および１１２０ｃ（例えば、線形偏光器）を含む。２つのＡ－プレート１１３０ａおよび１１３０ｂ間のＣ－プレート１１４０から成る、偏光調節スタックは、調光器１１５０の世界側上の偏光器１１２０ｂと１１２０ｃとの間に配列され、これは、偏光器１１２０ａと１１２０ｂとの間に配列される。事実上、スタック１１１０は、ＬＣ調光器１１５０とともにスタックされた単段階減衰器（図９に示されるように）に対応する。

セグメント化されたＬＣ調光器１１５０は、接眼レンズ１１００の面積を横断して、光透過率の可変制御を可能にする、ピクセル化されたデバイスである。いくつかの実施形態では、ＬＣ調光器１１５０は、液晶材料（例えば、ネマチックＬＣ材料）の層を２つの透明電極（例えば、酸化インジウムスズから形成される）間に含む。電極は、パターン化され、それぞれ、駆動信号によって個々にアドレス指定され、ＬＣ層内のＬＣ分子の配向を制御し得る、ピクセルを形成することができる。各ピクセルを通した透過率は、概して、ピクセル電極に印加される、電圧の関数として変動するであろう。ＬＣ調光器１１５０は、可変中性濃度フィルタとして動作することができ、例えば、調光器を通した透過率は、その面積を横断して一定であるが、経時的に変動する。例えば調光器を通した透過率は、明るい周囲環境下では、例えば、本システムを直接太陽光下で使用するとき、低減されることができる。より暗い環境では、透過率は、増加されることができる。

ＬＣ調光器１１５０はまた、接眼レンズの面積を横断したスタックを通して、透過率を変動させ得る。例えば、実質的オーバーヘッド照明を伴う面積では、ＬＣ調光器１１５０は、接眼レンズの上側半分の透過率を低減させながら、接眼レンズの下側半分の透過率を比較的に高いまま残すことができる。

接眼レンズの面積にわたってＬＣ調光器の空間制御を使用することはまた、アーチファクト抑制の方法として使用され得るが、本機能は、世界のユーザのビューを保存することと平衡されるべきである。調光器は、迷光経路を生成する、接眼レンズの面積の正面では暗化され、したがって、関連付けられるアーチファクトの大きさを低減させ得る。

調光器は、多段階スタック内にも含まれることができる。例えば、図１４を参照すると、接眼レンズ１２００は、２つの段階の角度的に選択可能なフィルムに加え、セグメント化された調光器１２５０を含む、ディスプレイコンバイナ８００上に搭載される、スタック１２１０を含む。具体的には、スタック１２１０は、偏光器１２２０ａ、１２２０ｂ、１２２０ｃ、および１２２０ｄを含む。調光器１２５０は、ディスプレイコンバイナ８００に最も近い、偏光器１２２０ａと１２２０ｂとの間に位置する。角度的に選択可能なフィルムの１つの段階は、Ｃ－プレート１２４０ａの両側上に配列される、ＱＷ１２３０ａおよび１２３０ｂを含む。他の段階は、Ｃ－プレート１２４０ｂの両側上に配列される、ＱＷ１２３０ｃおよび１２３０ｄを含む。

いくつかの実施形態では、調光器は、角度的に選択可能なフィルムの段階間に含まれることができる。例えば、図１５は、ディスプレイコンバイナ８００の世界側上のスタック１３１０を含む、接眼レンズ１３００を示し、スタックは、ＬＣセグメント化された調光器１３５０を角度的に選択可能なフィルムの２つの段階間に含む。スタック１３１０は、偏光器１３２０ａ、１３２０ｂ、１３２０ｃ、および１３２０ｄを含む。調光器１３５０は、ディスプレイコンバイナ８００に最も近い、偏光器１３２０ａと１３２０ｂとの間に位置する。角度的に選択可能なフィルムの１つの段階は、Ｃ－プレート１３４０ａの両側上に配列される、ＱＷ１３３０ａおよび１３３０ｂを含む。他の段階は、Ｃ－プレート１３４０ｂの両側上に配列される、ＱＷ１３３０ｃおよび１３３０ｄを含む。

図１５におけるように、単段階の角度的に選択可能なフィルムを調光器の両側上に設置することは、例えば、拡張現実ディスプレイ内で使用される光学コンポーネントのスタック内の空間を保存するための機械的視点から、図１４におけるように、２段階の角度的に選択可能なフィルムを調光器の片側上に有するよりも有利であり得る。

本明細書に説明されるいくつかの実装は、デジタル電子回路網、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアの１つまたはそれを上回るグループまたはモジュールとして、またはそれらのうちの１つまたはそれを上回るものの組み合わせ内に実装されることができる。異なるモジュールが、使用されることができるが、各モジュールは、明確に異なる必要はなく、複数のモジュールが、同一デジタル電子回路網、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェア、またはそれらの組み合わせ上に実装されることができる。

本明細書に説明されるいくつかの実装は、１つまたはそれを上回るコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはその動作を制御するために、コンピュータ記憶媒体上にエンコーディングされたコンピュータプログラム命令の１つまたはそれを上回るモジュールとして実装されることができる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶デバイス、コンピュータ可読記憶装置基板、ランダムまたはシリアルアクセスメモリアレイまたはデバイス、またはそれらのうちの１つまたはそれを上回るものの組み合わせであることができる、またはその中に含まれることができる。さらに、コンピュータ記憶媒体は、伝搬信号ではないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に生成された伝搬信号内にエンコーディングされたコンピュータプログラム命令のソースまたは宛先であることができる。コンピュータ記憶媒体はまた、１つまたはそれを上回る別個の物理的コンポーネントまたは媒体（例えば、複数のＣＤ、ディスク、または他の記憶デバイス）である、またはその中に含まれることができる。

用語「データ処理装置」は、データを処理するためのあらゆる種類の装置、デバイス、および機械を包含し、一例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、システムオンチップ、または前述の複数のもの、または組み合わせを含む。装置は、特殊目的論理回路網、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含むことができる。装置はまた、ハードウェアに加え、当該コンピュータプログラムのための実行環境を作成する、コード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想機械、またはそれらのうちの１つまたはそれを上回るものの組み合わせを構成する、コードを含むことができる。装置および実行環境は、ウェブサービス、分散型コンピューティング、およびグリッドコンピューティングインフラストラクチャ等の種々の異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを実現することができる。

コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られる）は、コンパイルまたはインタープリタ型言語、宣言型、または手続型言語を含む、任意の形態のプログラミング言語で書き込まれることができる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応してもよいが、そうである必要はない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持する、ファイルの一部内に（例えば、マークアップ言語ドキュメント内に記憶される、１つまたはそれを上回るスクリプト）、当該プログラムに専用の単一ファイル内に、または複数の協調ファイル（例えば、１つまたはそれを上回るモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶する、ファイル）内に記憶されることができる。コンピュータプログラムは、１つの施設に位置する、または複数の施設を横断して分散され、通信ネットワークによって相互に接続される、１つのコンピュータ上または複数のコンピュータ上で実行されるように展開されることができる。

本明細書に説明されるプロセスおよび論理フローのうちのいくつかは、入力データに作用し、出力を生成することによって、１つまたはそれを上回るコンピュータプログラムを実行し、アクションを実施する、１つまたはそれを上回るプログラマブルプロセッサによって実施されることができる。プロセスおよび論理フローはまた、特殊目的論理回路網、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実施されることができ、装置はまた、そのようなものとして実装されることができる。

コンピュータプログラムの実行のために好適なプロセッサは、一例として、汎用および特殊目的マイクロプロセッサの両方および任意の種類のデジタルコンピュータのプロセッサを含む。概して、プロセッサは、命令およびデータを読取専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたは両方から受信するであろう。コンピュータは、命令に従ってアクションを実施するためのプロセッサと、命令およびデータを記憶するための１つまたはそれを上回るメモリデバイスとを含む。コンピュータはまた、データを記憶するための１つまたはそれを上回る大容量記憶デバイス、例えば、磁気、光磁気ディスク、または光ディスクを含む、またはそこからデータを受信する、またはそこにデータを転送する、または両方を行うために、そこに動作可能に結合されてもよい。しかしながら、コンピュータは、そのようなデバイスを有する必要はない。コンピュータプログラム命令およびデータを記憶するために好適なデバイスは、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、およびメモリデバイスを含み、一例として、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリデバイス、およびその他）、磁気ディスク（例えば、内部ハードディスク、リムーバブルディスク、およびその他）、光磁気ディスク、およびＣＤ ＲＯＭおよびＤＶＤ－ＲＯＭディスクを含む。プロセッサおよびメモリは、特殊目的論理回路網によって補完される、またはその中に組み込まれることができる。

ユーザとの相互作用を提供するために、動作は、情報をユーザに表示するためのディスプレイデバイス（例えば、モニタまたは別のタイプのディスプレイデバイス）と、それによってユーザがコンピュータへの入力を提供し得る、キーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウス、トラックボール、タブレット、タッチセンサ式画面、または別のタイプのポインティングデバイス）とを有する、コンピュータ上で実装されることができる。他の種類のデバイスも同様に、ユーザとの相互作用を提供するために使用されることができ、例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック、例えば、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、または触覚フィードバックであることができ、ユーザからの入力は、音響、発話、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されることができる。加えて、コンピュータは、ユーザによって使用されるデバイスに、ドキュメントを送信し、そこからドキュメントを受信することによって、例えば、ウェブブラウザから受信された要求に応答して、ウェブページをユーザのクライアントデバイス上のウェブブラウザに送信することによって、ユーザと相互作用することができる。

コンピュータシステムは、単一コンピューティングデバイス、または相互に近接して、または概して、遠隔で、動作し、典型的には、通信ネットワークを通して相互作用する、複数のコンピュータを含んでもよい。通信ネットワークの実施例は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）および広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、ネットワーク間（例えば、インターネット）、衛星リンクを備える、ネットワーク、およびピアツーピアネットワーク（例えば、アドホックピアツーピアネットワーク）を含む。クライアントおよびサーバの関係は、個別のコンピュータ上で起動し、相互にクライアント－サーバ関係を有する、コンピュータプログラムによって生じ得る。

図１６は、プロセッサ１６１０と、メモリ１６２０と、記憶デバイス１６３０と、入／出力デバイス１６４０とを含む、例示的コンピュータシステム１６００を示す。コンポーネント１６１０、１６２０、１６３０、および１６４０はそれぞれ、例えば、システムバス１６５０によって、相互接続されることができる。プロセッサ１６１０は、システム１６００内での実行のための命令を処理することが可能である。いくつかの実装では、プロセッサ１６１０は、シングルスレッド式プロセッサ、マルチスレッド式プロセッサ、または別のタイプのプロセッサである。プロセッサ１６１０は、メモリ１６２０内または記憶デバイス１６３０上に記憶される命令を処理することが可能である。メモリ１６２０および記憶デバイス１６３０は、情報をシステム１６００内に記憶することができる。

入／出力デバイス１６４０は、システム１６００のための入／出力動作を提供する。いくつかの実装では、入／出力デバイス１６４０は、ネットワークインターフェースデバイス、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）カード、シリアル通信デバイス、例えば、ＲＳ－２３２ポート、および／または無線インターフェースデバイス、例えば、８０２．１１カード、３Ｇ無線モデム、４Ｇ無線モデム等のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。いくつかの実装では、入／出力デバイスは、入力データを受信し、出力データを他の入／出力デバイス、例えば、ウェアラブルディスプレイデバイス１６６０に送信するように構成される、ドライバデバイスを含むことができる。いくつかの実装では、モバイルコンピューティングデバイス、モバイル通信デバイス、および他のデバイスも、使用されることができる。

本明細書は、多くの詳細を含有するが、これらは、請求され得る内容の範囲に関する限界としてではなく、むしろ、特定の実施例に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実装のコンテキストにおいて本明細書に説明されるある特徴はまた、組み合わせられることができる。逆に言えば、単一実装のコンテキストに説明される種々の特徴はまた、複数の実施形態内に別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されることができる。

いくつかの実装が、説明されている。但し、種々の修正が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、行われてもよいことを理解されたい。故に、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。

Claims (36)

1. ウェアラブルディスプレイシステムであって、
   接眼レンズスタックであって、前記接眼レンズスタックは、世界側と、前記世界側に対向するユーザ側とを有し、使用の間、前記ユーザ側上に位置付けられるユーザが、前記接眼レンズスタックを介して、前記ウェアラブルディスプレイシステムによって送達される前記ユーザの環境の前記ユーザの視野を拡張させる表示される画像を視認する、接眼レンズスタックと、
   角度的に選択可能なフィルムであって、前記角度的に選択可能なフィルムは、前記接眼レンズスタックの世界側上に配列され、前記角度的に選択可能なフィルムは、対の線形偏光器間に配列される偏光調節フィルムを備える、角度的に選択可能なフィルムと
   を備え、
   前記線形偏光器および偏光調節フィルムは、小入射角において前記角度的に選択可能なフィルム上に入射する光の透過率を有意に低減させずに、大入射角において前記角度的に選択可能なフィルム上に入射する可視光の透過率を有意に低減させる、ウェアラブルディスプレイシステム。
2. 前記２つの線形偏光器の通過軸は、交差される、請求項１に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
3. 前記偏光調節フィルムは、前記偏光調節フィルムの世界側上の前記対の線形偏光器の第１の線形偏光器によって透過される光の偏光状態を回転させる、請求項１または請求項２に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
4. 前記偏光状態の回転の量は、前記対の線形偏光器の第１の線形偏光器によって透過される光の入射角に応じて変動する、請求項３に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
5. 大入射角を有して透過される前記光は、小入射角を有して透過される前記光よりも少なく回転される、請求項４に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
6. ３５°～６５°の入射角を伴って前記角度的に選択可能なフィルムに入射する４２０ｎｍ～６８０ｎｍの範囲内の波長の非偏光は、０．５％未満の透過率効率性を有する、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
7. －３２°～＋３２°の入射角を伴って前記角度的に選択可能なフィルムに入射する４２０ｎｍ～６８０ｎｍの範囲内の波長の非偏光は、４５％を上回る透過率効率性を有する、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
8. Ｄ６５源に関して、前記角度的に選択可能なフィルムは、－３２°～＋３２°の入射角を伴う非偏光のために、（０．３３、０．３３）ＣＩＥ１９３１白色点を（＋／－０．０２、＋／－０．０２）未満偏移させる、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
9. 前記角度的に選択可能なフィルムは、５０ｍｍ×５０ｍｍを上回る面積を有する、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
10. 前記偏光調節フィルムは、複屈折材料の少なくとも１つの層を備える、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
11. 前記複屈折材料の少なくとも１つの層は、Ｃ－プレートを備える、請求項１０に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
12. 前記複屈折材料の少なくとも１つの層は、一対の４分の１波長板を備え、前記４分の１波長板は、前記Ｃ－プレートの対向側上に配置される、請求項１１に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
13. 前記各４分の１波長板は、前記線形偏光器の対応するものに対して配列され、円偏光器を形成する、請求項１２に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
14. 前記複屈折材料の少なくとも１つの層は、少なくとも１つの４分の１波長板を備える、請求項１１に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
15. 前記偏光調節フィルムは、第１の偏光調節フィルムであり、前記角度的に選択可能なフィルムはさらに、第２の偏光調節フィルムと、第３の線形偏光器とを備え、前記第２の偏光調節フィルムは、前記対の線形偏光器と前記第３の線形偏光器との間に配列される、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
16. 前記第１および第２の偏光調節フィルムはそれぞれ、複屈折材料の１つまたはそれを上回る層から成る、請求項１５に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
17. 前記第１および第２の偏光調節フィルムの前記複屈折材料の１つまたはそれを上回る層はそれぞれ、Ｃ－プレートを備える、請求項１６に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
18. 前記第１および第２の偏光調節フィルムの前記複屈折材料の１つまたはそれを上回る層はそれぞれ、前記対応するＣ－プレートの対向側上に配列される一対の４分の１波長板を備える、請求項１７に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
19. 前記角度的に選択可能なフィルムは、２つまたはそれを上回る段階を備え、各段階は、一対の線形偏光器間に配列される偏光調節フィルムを備える、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
20. 隣接する段階は、線形偏光器を共有する、請求項１９に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
21. 前記角度的に選択可能なフィルムはさらに、可変光学性質を有する切替可能な要素を備える、前記請求項のいずれかに記載のウェアラブルディスプレイシステム。
22. 前記切替可能な要素は、一対の偏光器間の液晶層を備え、前記切替可能な要素を通した光透過率は、可変である、請求項２１に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
23. 前記切替可能な要素は、複数のピクセルを備え、各ピクセルの光学性質は、別個に可変である、請求項２１に記載のウェアラブルディスプレイシステム。
24. ウェアラブルディスプレイシステムを使用して画像を表示するための方法であって、
    ディスプレイからの表示光を、ユーザに向かって、接眼レンズを通して指向し、画像を前記ユーザの視野内に投影することと、
    前記ユーザの環境からの周囲光を前記接眼レンズを通して透過させることと
    を含み、
    前記周囲光を透過させることは、前記接眼レンズへの前記周囲光の入射角の関数として、前記環境から前記接眼レンズ上に入射する光を減衰させることを含み、３５°またはそれを上回る入射角で前記接眼レンズ上に入射する周囲光は、３５°またはそれ未満の入射角で前記接眼レンズ上に入射する周囲光より強く減衰される、方法。
25. 前記周囲光を減衰させることは、前記周囲光を偏光させ、偏光を提供することと、前記周囲光の入射角の関数として、前記偏光の偏光状態を変調させることとを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記偏光の偏光状態を変調させることは、前記偏光状態を回転させることを含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記偏光状態の回転の量は、前記周囲光の入射角に応じて変動する、請求項２６に記載の方法。
28. 前記回転の量は、入射角が増加するにつれて減少する、請求項２７に記載の方法。
29. 前記周囲光を減衰させることはさらに、前記偏光を第２の偏光器を通して指向することを含む、請求項２５に記載の方法。
30. 前記周囲光の透過率は、３５°を上回る少なくとも１つの入射角に関して、１％またはそれ未満である、請求項２４に記載の方法。
31. 前記周囲光の透過率は、５０°を上回る少なくとも１つの入射角に関して、１％またはそれ未満である、請求項３０に記載の方法。
32. 前記周囲光の透過率は、６０°～８０°の範囲内の少なくとも１つの入射角に関して、１％またはそれ未満である、請求項３０に記載の方法。
33. 前記ディスプレイ光を指向することは、ディスプレイ光を前記接眼レンズ内の導波管を通して導波することと、前記導波されるディスプレイ光を前記ユーザに向かって回折することとを含む、請求項２４－３２のいずれかに記載の方法。
34. 前記ウェアラブルディスプレイシステムからの信号に応答して、前記透過される周囲光の減衰を変動させることをさらに含む、請求項２４－３２のいずれかに記載の方法。
35. 前記減衰は、前記接眼レンズを横断して異なる量変動される、請求項３４に記載の方法。
36. 前記減衰は、液晶要素を使用して変動される、請求項３４に記載の方法。

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