JP7304874B2 - 超高屈折率接眼レンズ基板ベースの視認光学系アセンブリアーキテクチャ - Google Patents
超高屈折率接眼レンズ基板ベースの視認光学系アセンブリアーキテクチャ Download PDFInfo
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Description
本願は、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、2018年3月12日に出願された米国仮特許出願第62/641,976号の優先権の利益を主張する。
(参照による引用)
第1の色の第1の光ストリームと、第2の色の第2の光ストリームと、第3の色の第3の光ストリームとを備える、多重化された光ストリームを放射するように構成される、画像投影デバイスであって、該第1、第2、および第3の色は、異なり、該第1、第2、および第3の光ストリームは、画像コンテンツを備える、画像投影デバイスと、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、導波管であって、第1の光ストリーム、第2の光ストリーム、および第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって導波管内で誘導されるように、画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取るように構成される、導波管と、
を備える、ディスプレイデバイス。
第1の色の第1の光ストリームと、第2の色の第2の光ストリームと、第3の色の第3の光ストリームとを備える、多重化された光ストリームを放射するように構成される、画像投影デバイスであって、該第1、第2、および第3の色は、異なり、該第1、第2、および第3の光ストリームは、画像コンテンツを備える、画像投影デバイスと、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、第1および第2の導波管と、
を備え、第1の導波管は、第1の色および第2の色を受け取るように構成され、第2の導波管は、第3の色を受け取るように構成され、異なる色または色の組み合わせは、第1および第2の光ストリームが、複数の全内部反射によって第1の導波管内で誘導され、第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって第2の導波管内で誘導されるように、2つの導波管の中に結合される、
ディスプレイシステム。
可視光に対して透過性である、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
基板の表面にわたってパターン化可能な層を配置することと、
パターン化可能な層をパターン化することであって、パターンは、複数の特徴を備える、ことと、
パターン化可能な層を通して基板の表面をエッチングし、基板の表面上に構造を加工することであって、構造は、可視光を回折するように構成される回折特徴を備える、ことと、
を含む、方法。
可視光に対して透過性である、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
基板の表面にわたってパターン化可能な層を配置することと、
パターン化可能な層をパターン化することであって、パターンは、複数の特徴を備える、ことと、
を含み、パターン化されたパターン化可能な層の複数の特徴は、その中で誘導されるように可視光を基板の中に回折する、または基板内で誘導される可視光を基板から外に回折するように構成される、
方法。
可視光に対して透過性である、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
基板の表面にわたってパターン化可能な層をジェット堆積させることと、
パターン化可能な層をパターン化することであって、パターンは、複数の特徴を備える、ことと、
を含む、方法。
可視光に対して透過性である、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板であって、全内部反射によってその中で画像コンテンツを伝搬することが可能な基板と、
基板の表面にわたる層であって、該基板よりも低い屈折率を有する材料を含む、層であって、複数の特徴を備えるパターンを備える、層と、
を備え、パターン化されたパターン化可能な層の複数の特徴は、その中で誘導されるように可視光を基板の中に回折する、または基板内で誘導される可視光を基板から外に回折するように構成される、
導波管。
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、少なくとも1つの導波管を備える、接眼レンズであって、導波管は、第1の主要表面と、第1の主要表面と反対の第2の主要表面と、第1の主要表面と第2の主要表面との間の複数の縁とを備える、接眼レンズと、
第1の主要表面または第2の主要表面のうちの少なくとも1つに形成される、複数の回折特徴と、
を備える、頭部搭載型ディスプレイデバイス。
照明システムと、
照明システムから変調されていない光を受け取るように構成される、変調要素と、
変調要素によって出力される画像光を透過させるように構成される、投影光学系システムと、
を備える、実施形態64-65のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
可視光を出力するように構成される、光源と、
光源から出力される可視光を受け取るように構成される、光パイプと、
光再指向要素と、
を備え、
光パイプは、複数の全内部反射によって光源から光再指向要素に向かって出力される光を伝達するように構成され、
光再指向要素は、変調要素に向かって光パイプ内で伝搬する光を再指向するように構成される、
請求項66-68のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
画像投影デバイスと、
炭化ケイ素を含む導波管を備える、接眼レンズであって、導波管は、第1の主要表面と、第1の主要表面と反対の第2の主要表面と、第1の主要表面と第2の主要表面との間の複数の縁とを備える、接眼レンズと、
を備え、導波管は、画像投影デバイスから光を受け取り、その中で誘導し、画像を頭部搭載型ディスプレイの装着者の眼の中に指向するように構成される、
頭部搭載型ディスプレイデバイス。
照明システムと、
照明システムから変調されていない光を受け取るように構成される、変調要素と、
変調要素によって出力される画像光を透過させるように構成される、投影光学系システムと、
を備える、実施形態92-93のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
可視光を出力するように構成される、光源と、
光源から出力される可視光を受け取るように構成される、光パイプと、
光再指向要素と、
を備え、
光パイプは、複数の全内部反射によって光源から光再指向要素に向かって出力される光を伝達するように構成され、
光再指向要素は、変調要素に向かって光パイプ内で伝搬する光を再指向するように構成される、
実施形態94-96のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
第1の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第1の光ストリームと、第2の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第2の光ストリームと、第3の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第3の光ストリームとを備える、多重化された光ストリームを放射するように構成される、画像投影デバイスと、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、導波管と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第1の光ストリーム、第2の光ストリーム、および第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって導波管を通して伝搬するように、多重化された光ストリームを内部結合するように構成される、第1の内部結合光学要素と、
を備える、ディスプレイシステム。
画像投影デバイスから放射される第2の多重化された光ストリームを受け取り、複数の光ストリームが、複数の全内部反射によって第2の導波管を通して伝搬するように、第2の多重化された光ストリームを内部結合するように構成される、第2の内部結合光学要素と、
をさらに備える、実施形態112に記載のディスプレイシステム。
第1の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第1の光ストリームと、第2の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第2の光ストリームと、第3の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第3の光ストリームとを備える、多重化された光ストリームを放射するように構成される、画像投影デバイスと、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、導波管と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第1の光ストリーム、第2の光ストリーム、および第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって導波管を通して伝搬するように、多重化された光ストリームを内部結合するように構成される、第1の複数の内部結合光学要素と、
を備える、ディスプレイシステム。
第1の光ストリームを内部結合するように構成される、第1の内部結合光学要素と、
第2の光ストリームを内部結合するように構成される、第2の内部結合光学要素と、
第3の光ストリームを内部結合するように構成される、第3の内部結合光学要素と、
を備える、実施形態119-124のいずれかに記載のディスプレイシステム。
第2の深度平面と関連付けられる、第2の導波管であって、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、第2の導波管と、
画像投影デバイスから放射される第2の多重化された光ストリームを受け取り、複数の光ストリームが、複数の全内部反射によって第2の導波管を通して伝搬するように、第2の多重化された光ストリームを内部結合するように構成される、第2の複数の内部結合光学要素と、
をさらに備える、実施形態128に記載のディスプレイシステム。
第1の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第1の光ストリームと、第2の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第2の光ストリームと、第3の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第3の光ストリームとを備える、多重化された光ストリームを放射するように構成される、画像投影デバイスと、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、第1の導波管と、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、第2の導波管と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第1の光ストリームおよび第2の光ストリームが、複数の全内部反射によって第1の導波管を通して伝搬するように、第1の光ストリームおよび第2の光ストリームを第1の導波管の中に内部結合するように構成される、第1の内部結合光学要素と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって第2の導波管を通して伝搬するように、第3の光ストリームを第2の導波管の中に内部結合するように構成される、第2の内部結合光学要素と、
を備える、ディスプレイシステム。
画像投影デバイスから放射される第2の多重化された光ストリームを受け取り、第1の色および第2の色と関連付けられる光ストリームが、複数の全内部反射によって2つの導波管のうちの第1のものを通して伝搬するように、第1の色および第2の色と関連付けられる光ストリームを2つの導波管のうちの第1のものの中に内部結合するように構成される、第3の内部結合光学要素と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第3の色と関連付けられる光ストリームが、複数の全内部反射によって2つの導波管のうちの第2のものを通して伝搬するように、第3の色と関連付けられる光ストリームを2つの導波管のうちの第2のものの中に内部結合するように構成される、第4の内部結合光学要素と、
をさらに備える、実施形態144に記載のディスプレイシステム。
第1の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第1の光ストリームと、第2の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第2の光ストリームと、第3の色と関連付けられる画像コンテンツを備える、第3の光ストリームとを備える、多重化された光ストリームを放射するように構成される、画像投影デバイスと、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、第1の導波管と、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、第2の導波管と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第1の光ストリームが、複数の全内部反射によって第1の導波管を通して伝搬するように、第1の光ストリームを第1の導波管の中に内部結合するように構成される、第1の内部結合光学要素と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第2の光ストリームが、複数の全内部反射によって第1の導波管を通して伝搬するように、第2の光ストリームを第1の導波管の中に内部結合するように構成される、第2の内部結合光学要素と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって第2の導波管を通して伝搬するように、第3の光ストリームを第2の導波管の中に内部結合するように構成される、第3の内部結合光学要素と、
を備える、ディスプレイシステム。
画像投影デバイスから放射される第2の多重化された光ストリームを受け取り、第1の色および第2の色と関連付けられる光ストリームが、複数の全内部反射によって2つの導波管のうちの第1のものを通して伝搬するように、第1の色および第2の色と関連付けられる光ストリームを2つの導波管のうちの第1のものの中に内部結合するように構成される、第5の内部結合光学要素と、
画像投影デバイスから放射される多重化された光ストリームを受け取り、第3の色と関連付けられる光ストリームが、複数の全内部反射によって2つの導波管のうちの第2のものを通して伝搬するように、第3の色と関連付けられる光ストリームを2つの導波管のうちの第2のものの中に内部結合するように構成される、第6の内部結合光学要素と、
をさらに備える、実施形態162に記載のディスプレイシステム。
可視光に対して透過性である、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
基板の表面にわたってパターン化可能な層を配置することと、
パターン化可能な層をパターン化することであって、パターンは、複数の特徴を備える、ことと、
パターン化可能な層を通して基板の表面をエッチングし、基板の表面上に構造を加工することであって、構造は、可視光を回折するように構成される回折特徴を備える、ことと、
を含む、方法。
可視光に対して透過性である、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
基板の表面にわたってパターン化可能な層を配置することと、
パターン化可能な層をパターン化することであって、パターンは、複数の特徴を備える、ことと、
を含み、パターン化されたパターン化可能な層の複数の特徴は、可視光を回折するように構成される、
方法。
画像投影デバイスと、
1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、導波管を備える、接眼レンズであって、導波管は、第1の主要表面と、第1の主要表面と反対の第2の主要表面と、第1の主要表面と第2の主要表面との間の複数の縁とを備える、接眼レンズと、
を備え、導波管は、画像投影デバイスから光を受け取り、その中で誘導し、画像を頭部搭載型ディスプレイの装着者の眼の中に指向するように構成される、
頭部搭載型ディスプレイデバイス。
照明システムと、
照明システムから変調されていない光を受け取るように構成される、変調要素と、
変調要素によって出力される画像光を透過させるように構成される、投影光学系システムと、
を備える、実施形態205-206のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
可視光を出力するように構成される、光源と、
光源から出力される可視光を受け取るように構成される、光パイプと、
光再指向要素と、
を備え、
光パイプは、複数の全内部反射によって光源から光再指向要素に向かって出力される光を伝達するように構成され、
光再指向要素は、変調要素に向かって光パイプ内で伝搬する光を再指向するように構成される、
実施形態207-209のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
ディスプレイシステムであって、
画像投影デバイスであって、前記画像投影デバイスは、多重化された光ストリームを放射するように構成され、前記多重化された光ストリームは、第1の色の第1の光ストリームと、第2の色の第2の光ストリームと、第3の色の第3の光ストリームとを備え、前記第1、第2、および第3の色は、異なり、前記第1、第2、および第3の光ストリームは、画像コンテンツを備える、画像投影デバイスと、
導波管であって、前記導波管は、1.79を上回る屈折率を有する材料を含み、前記導波管は、前記第1の光ストリーム、前記第2の光ストリーム、および前記第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記導波管内で誘導されるように、前記画像投影デバイスから放射される前記多重化された光ストリームを受け取るように構成される、導波管と
を備える、ディスプレイシステム。
(項目2)
前記導波管は、2.2以上の屈折率を有する材料を含む、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目3)
前記導波管は、2.3以上の屈折率を有する材料を含む、項目1-2のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目4)
前記導波管は、ニオブ酸リチウムを含む、項目1-3のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目5)
前記導波管は、水平方向に約30度を上回り、垂直方向に約24度を上回る視野を有する、項目1-4のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目6)
前記導波管の視野は、前記水平方向に約45度であり、前記垂直方向に約56度である、項目5に記載のディスプレイシステム。
(項目7)
少なくとも1つの可変焦点光学要素をさらに備え、前記少なくとも1つの可変焦点光学要素は、前記多重化された光ストリームの少なくとも一部が、ユーザの眼に指向されるように、前記導波管から出力される前記多重化された光ストリームを受け取るように配置され、前記可変焦点光学要素は、前記導波管からの光が生じるように見える深度を変動させるように構成される、項目1-6のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目8)
前記多重化された光ストリームは、第1の深度平面と関連付けられる画像情報を備える第1の多重化された光ストリームを備える、項目1-6のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目9)
前記導波管は、前記第1の深度平面と関連付けられる第1の導波管を備え、前記第1の導波管から放射される光は、前記第1の多重化された光ストリームを視認者に指向し、前記第1の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、項目8に記載のディスプレイシステム。
(項目10)
前記画像投影デバイスはさらに、第2の深度平面と関連付けられる画像情報を備える第2の多重化された光ストリームを出力するように構成され、前記第2の多重化された光ストリームは、前記第1の色、前記第2の色、および前記第3の色を有する複数の光ストリームを備え、前記第1、第2、および第3の色は、異なる、項目8-9のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目11)
前記第2の深度平面と関連付けられる第2の導波管をさらに備え、前記第2の導波管は、1.79を上回る屈折率を有する材料を含み、前記第2の導波管は、前記第2の多重化された光ストリームと関連付けられる前記複数の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管を通して誘導されるように、前記画像投影デバイスから放射される前記第2の多重化された光ストリームを受け取るように構成される、項目10に記載のディスプレイシステム。
(項目12)
前記第2の導波管から放射される光は、前記第2の多重化された光ストリームを視認者に指向し、前記第1の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、項目11に記載のディスプレイシステム。
(項目13)
前記第2の導波管は、頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズ内に含まれる、項目11-12のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目14)
前記第1の導波管は、頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズ内に含まれる、項目9-13のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目15)
前記導波管は、頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズ内に含まれる、項目1-7のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目16)
内部結合光学要素をさらに備え、前記内部結合光学要素は、前記画像投影デバイスから放射される前記多重化された光ストリームを受け取り、複数の全内部反射によってその中で誘導されるように、前記第1の光ストリーム、前記第2の光ストリーム、および前記第3の光ストリームのそれぞれを前記導波管の中に内部結合するように構成される、項目1-7および15のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目17)
前記画像投影デバイスは、光変調デバイスを備える、項目1-16のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目18)
ディスプレイシステムであって、
画像投影デバイスであって、前記画像投影デバイスは、多重化された光ストリームを放射するように構成され、前記多重化された光ストリームは、第1の色の第1の光ストリームと、第2の色の第2の光ストリームと、第3の色の第3の光ストリームとを備え、前記第1、第2、および第3の色は、異なり、前記第1、第2、および第3の光ストリームは、画像コンテンツを備える、画像投影デバイスと、
第1および第2の導波管であって、前記第1および第2の導波管は、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む、第1および第2の導波管
を備え、
前記第1の導波管は、前記第1の色および前記第2の色を受け取るように構成され、前記第2の導波管は、前記第3の色を受け取るように構成され、異なる色または色の組み合わせは、前記第1および第2の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第1の導波管内で誘導され、前記第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管内で誘導されるように、前記2つの導波管の中に結合される、ディスプレイシステム。
(項目19)
前記第2の導波管はまた、前記第1の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管内で誘導されるように、前記第1の色を受け取るように構成される、項目18に記載のディスプレイシステム。
(項目20)
前記第2の導波管はまた、前記第2の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管内で誘導されるように、前記第2の色を受け取るように構成される、項目18に記載のディスプレイシステム。
(項目21)
前記第2の導波管は、前記第3の光ストリームが、主に、複数の全内部反射によって前記第2の導波管内で誘導されるように、前記第1または第2の色を内部結合するように構成されない、項目18に記載のディスプレイシステム。
(項目22)
前記第1の導波管内の第1の内部結合光学要素をさらに備え、前記第1の導波管内の第1の内部結合光学要素は、前記第1および第2の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第1の導波管内で誘導されるように、前記第1および第2の光ストリームの両方を前記第1の導波管の中に内部結合するように構成される、項目18-21のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目23)
前記第1の導波管内の第1および第2の内部結合光学要素をさらに備え、前記第1の導波管内の第1および第2の内部結合光学要素は、前記第1および第2の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第1の導波管内で誘導されるように、それぞれ、前記第1および第2の光ストリームの両方を前記第1の導波管の中に内部結合するように構成される、項目18-21のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目24)
前記第2の導波管内の第3の内部結合光学要素をさらに備え、前記第2の導波管内の第3の内部結合光学要素は、前記第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管内で誘導されるように、前記第3の光ストリームを前記第2の導波管の中に内部結合するように構成される、項目18-21のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目25)
前記第3の内部結合光学要素はまた、前記第1または第2の光ストリームのいずれかが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管内で誘導されるように、前記第1または第2の光ストリームのいずれかを前記第2の導波管の中に内部結合するように構成される、項目24に記載のディスプレイシステム。
(項目26)
第4の内部結合光学要素をさらに備え、前記第4の内部結合光学要素は、前記第1または第2の光ストリームのいずれかが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管内で誘導されるように、前記第1または第2の光ストリームのいずれかを前記第2の導波管の中に内部結合するように構成される、項目24に記載のディスプレイシステム。
(項目27)
回折光学要素を製造する方法であって、前記方法は、
可視光に対して透過性である1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
前記基板の表面にわたってパターン化可能な層を配置することと、
前記パターン化可能な層をパターン化することであって、前記パターンは、複数の特徴を備える、ことと、
前記パターン化可能な層を通して前記基板の表面をエッチングし、前記基板の表面上に構造を加工することであって、前記構造は、可視光を回折するように構成される回折特徴を備える、ことと
を含む、方法。
(項目28)
前記透明材料は、LiNbO 3 を含む、項目27に記載の方法。
(項目29)
前記基板の表面にわたって前記パターン化可能な層を配置することは、前記基板の表面にわたって前記パターン化可能な層をジェット堆積させることを含む、項目27または28に記載の方法。
(項目30)
前記基板の表面は、前記パターン化可能な層を配置することに先立って放電される、項目27-29のいずれかに記載の方法。
(項目31)
前記パターン化可能な層は、レジストまたはポリマーを含む、項目27-30のいずれかに記載の方法。
(項目32)
回折光学要素を製造する方法であって、前記方法は、
可視光に対して透過性である1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
前記基板の表面にわたってパターン化可能な層を配置することと、
前記パターン化可能な層をパターン化することであって、前記パターンは、複数の特徴を備える、ことと
を含み、
前記パターン化されたパターン化可能な層の複数の特徴は、その中で誘導されるように可視光を前記基板の中に回折するように、または、前記基板内で誘導される可視光を前記基板から外に回折するように構成される、方法。
(項目33)
前記透明材料は、LiNbO 3 を含む、項目32に記載の方法。
(項目34)
前記基板の表面にわたって前記パターン化可能な層を配置することは、前記基板の表面にわたって前記パターン化可能な層をジェット堆積させることを含む、項目32または33に記載の方法。
(項目35)
前記基板の表面は、前記パターン化可能な層を配置することに先立って放電される、項目32-34のいずれかに記載の方法。
(項目36)
前記パターン化可能な層は、レジストまたはポリマーを含む、項目32-35のいずれかに記載の方法。
(項目37)
回折光学要素を製造する方法であって、前記方法は、
可視光に対して透過性である1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板を提供することと、
前記基板の表面にわたってパターン化可能な層をジェット堆積させることと、
前記パターン化可能な層をパターン化することであって、前記パターンは、複数の特徴を備える、ことと
を含む、方法。
(項目38)
前記透明材料は、LiNbO 3 を含む、項目37に記載の方法。
(項目39)
前記基板の表面は、前記パターン化可能な層を配置することに先立って放電される、項目37または38に記載の方法。
(項目40)
前記パターン化可能な層は、レジストまたはポリマーを含む、項目37-39のいずれかに記載の方法。
(項目41)
全内部反射によってその中で画像コンテンツを伝搬するための導波管であって、前記導波管は、
可視光に対して透過性である1.79を上回る屈折率を有する材料を含む基板であって、前記基板は、全内部反射によってその中で画像コンテンツを伝搬することが可能である、基板と、
前記基板の表面にわたる層であって、前記層は、前記基板よりも低い屈折率を有する材料を含み、前記層は、複数の特徴を備えるパターンを備える、層と
を備え、
前記パターン化されたパターン化可能な層の複数の特徴は、その中で誘導されるように可視光を前記基板の中に回折するように、または、前記基板内で誘導される可視光を前記基板から外に回折するように構成される、導波管。
(項目42)
前記透明材料は、LiNbO 3 を含む、項目41に記載の導波管。
(項目43)
前記基板の表面は、前記パターン化可能な層を配置することに先立って放電される、項目41または42に記載の導波管。
(項目44)
前記パターン化可能な層は、レジストを含む、項目41-43のいずれかに記載の導波管。
(項目45)
前記パターン化可能な層は、ポリマーを含む、項目41-44のいずれかに記載の導波管。
(項目46)
頭部搭載型ディスプレイデバイスであって、
接眼レンズであって、前記接眼レンズは、1.79を上回る屈折率を有する材料を含む少なくとも1つの導波管を備え、前記導波管は、第1の主要表面と、前記第1の主要表面と反対の第2の主要表面と、前記第1の主要表面と前記第2の主要表面との間の複数の縁とを備える、接眼レンズと、
複数の回折特徴であって、前記複数の回折特徴は、前記第1の主要表面または前記第2の主要表面のうちの少なくとも1つに形成される、複数の回折特徴と
を備える、頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目47)
前記複数の回折特徴は、前記第1の主要表面または前記第2の主要表面のうちの少なくとも1つをエッチングすることによって、前記第1の主要表面または前記第2の主要表面のうちの少なくとも1つに形成される、項目46に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目48)
前記導波管は、2.2を上回る屈折率を有する材料を含む、項目46または47に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目49)
前記導波管は、ニオブ酸リチウムを含む、項目46-48のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目50)
前記導波管は、炭化ケイ素を含む、項目46-48のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目51)
前記複数の回折特徴のうちの少なくともいくつかは、内部結合された画像光が、前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬するように、入射画像光を内部結合するように構成される、項目46-50のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目52)
前記導波管と視認者との間に可変焦点レンズをさらに備え、前記可変焦点レンズは、前記導波管から前記視認者に向かって外部結合される前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬する画像光の焦点面を変動させるように構成される、項目46-52のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目53)
前記可変焦点レンズは、負のレンズを備える、項目52に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目54)
前記可変焦点レンズは、液体充填レンズを備える、項目52-53のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目55)
前記可変焦点レンズは、液晶を含む、項目52-53のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目56)
前記可変焦点レンズは、幾何学的位相レンズを備える、項目52、53、または55に記載ののいずれか頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目57)
前記導波管と前記視認者との間に負のレンズをさらに備え、前記負のレンズは、前記負のレンズが、前記導波管から視認者に向かって外部結合される前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬する光を受け取るようなものである、項目46-51のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目58)
前記負のレンズは、静的レンズを備える、項目57に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目59)
前記導波管および前記負のレンズは、スタックされた導波管アセンブリ内に含まれる、項目57または58に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目60)
付加的な負のレンズと対合される付加的導波管をさらに備える、項目57-59のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目61)
前記導波管と実世界との間に配置される正のレンズをさらに備える、項目57-60のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目62)
前記導波管とスタックされる偏光器をさらに備える、項目46-61のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目63)
前記複数の回折特徴のうちの少なくともいくつかは、前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬する画像光を前記視認者に向かって外部結合するように構成される、項目46-62のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目64)
画像光を提供するように構成される結像システムをさらに備える、項目46-62のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目65)
前記結像システムは、前記導波管を視認する視認者の視野外にある、項目64に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目66)
前記結像システムは、
照明システムと、
前記照明システムから変調されていない光を受け取るように構成される変調要素と、
前記変調要素によって出力される画像光を透過させるように構成される投影光学系システムと
を備える、項目64-65のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目67)
前記変調要素は、反射型である、項目66に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目68)
前記照明システムからの変調されていない画像光は、前記投影光学系システムを通して前記反射型変調要素に向かって透過され、前記変調要素から反射され、前記投影光学系を通して前記導波管の中に戻るように透過される、項目67に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目69)
前記照明システムは、
可視光を出力するように構成される光源と、
前記光源から出力される前記可視光を受け取るように構成される光パイプと、
光再指向要素と
を備え、
前記光パイプは、複数の全内部反射によって前記光源から前記光再指向要素に向かって出力される前記光を伝達するように構成され、
前記光再指向要素は、前記変調要素に向かって前記光パイプ内で伝搬する光を再指向するように構成される、項目66-68のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目70)
前記光源は、複数の色で光を放射するように構成される複数の発光要素を備える、項目69に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目71)
前記複数の発光要素は、発光ダイオードまたはレーザを備える、項目70に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目72)
前記複数の発光要素によって放射される光を組み合わせるように構成される光学要素をさらに備える、項目70-71のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目73)
前記光学要素は、ダイクロイックビームコンバイナである、項目72に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目74)
前記光再指向要素は、前記導波管を通して前記変調要素に向かって前記光パイプ内で伝搬する光を再指向するように構成される、項目69-73のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目75)
前記導波管はさらに、前記光再指向要素によって再指向される前記光の分布を調整するように構成される光調整光学系を備える、項目69-74のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目76)
頭部搭載型ディスプレイデバイスであって、
画像投影デバイスと、
炭化ケイ素を含む導波管を備える接眼レンズであって、前記導波管は、第1の主要表面と、前記第1の主要表面と反対の第2の主要表面と、前記第1の主要表面と前記第2の主要表面との間の複数の縁とを備える、接眼レンズと
を備え、
前記導波管は、前記画像投影デバイスから光を受け取り、その中で誘導し、画像を前記頭部搭載型ディスプレイの装着者の眼の中に指向するように構成される、頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目77)
前記第1の主要表面または前記第2の主要表面のうちの少なくとも1つの上に配置される複数の回折特徴をさらに備える、項目76に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目78)
前記複数の回折特徴は、前記第1の主要表面または前記第2の主要表面のうちの少なくとも1つをエッチングすることによって、前記第1の主要表面または前記第2の主要表面のうちの少なくとも1つに形成される、項目77に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目79)
前記複数の回折特徴のうちの少なくともいくつかは、内部結合された画像光が、前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬するように、入射画像光を内部結合するように構成される、項目77-78のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目80)
前記導波管と視認者との間に可変焦点レンズをさらに備え、前記可変焦点レンズは、前記導波管から前記視認者に向かって外部結合される前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬する画像光の焦点面を変動させるように構成される、項目76-79のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目81)
前記可変焦点レンズは、負のレンズを備える、項目80に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目82)
前記可変焦点レンズは、液体充填レンズを備える、項目80-81のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目83)
前記可変焦点レンズは、液晶を含む、項目80-81のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目84)
前記可変焦点レンズは、幾何学的位相レンズを備える、項目80、81、または83のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目85)
前記負のレンズが、前記導波管から視認者に向かって外部結合される前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬する光を受け取るように、前記導波管と前記視認者との間に負のレンズをさらに備える、項目76-79のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目86)
前記負のレンズは、静的レンズを備える、項目85に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目87)
前記導波管および前記負のレンズは、スタックされた導波管アセンブリ内に含まれる、項目85または86に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目88)
付加的な負のレンズと対合される付加的導波管をさらに備える、項目85-87のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目89)
前記導波管と実世界との間に配置される正のレンズをさらに備える、項目85-88のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目90)
前記導波管とスタックされる偏光器をさらに備える、項目76-89のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目91)
前記複数の回折特徴のうちの少なくともいくつかは、前記第1および前記第2の主要表面における複数の全内部反射によって前記導波管を通して伝搬する画像光を前記視認者に向かって外部結合するように構成される、項目76-90のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目92)
画像光を提供するように構成される結像システムをさらに備える、項目76-91のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目93)
前記結像システムは、前記導波管を視認する視認者の視野外にある、項目92に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目94)
前記結像システムは、
照明システムと、
前記照明システムから変調されていない光を受け取るように構成される変調要素と、
前記変調要素によって出力される画像光を透過させるように構成される投影光学系システムと
を備える、項目92-93のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目95)
前記変調要素は、反射型である、項目94に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目96)
前記照明システムからの変調されていない画像光は、前記投影光学系システムを通して前記反射型変調要素に向かって透過され、前記変調要素から反射され、前記投影光学系を通して前記導波管の中に戻るように透過される、項目95に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目97)
前記照明システムは、
可視光を出力するように構成される光源と、
前記光源から出力される前記可視光を受け取るように構成される光パイプと、
光再指向要素と
を備え、
前記光パイプは、複数の全内部反射によって前記光源から前記光再指向要素に向かって出力される前記光を伝達するように構成され、
前記光再指向要素は、前記変調要素に向かって前記光パイプ内で伝搬する光を再指向するように構成される、項目94-96のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目98)
前記光源は、複数の色で光を放射するように構成される複数の発光要素を備える、項目98に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目99)
前記複数の発光要素は、発光ダイオードまたはレーザを備える、項目98に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目100)
前記複数の発光要素によって放射される光を組み合わせるように構成される光学要素をさらに備える、項目98-99のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目101)
前記光学要素は、ダイクロイックビームコンバイナである、項目100に記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目102)
前記光再指向要素は、前記導波管を通して前記変調要素に向かって前記光パイプ内で伝搬する光を再指向するように構成される、項目98-101のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目103)
前記導波管はさらに、前記光再指向要素によって再指向される前記光の分布を調整するように構成される光調整光学系を備える、項目98-102のいずれかに記載の頭部搭載型ディスプレイデバイス。
(項目104)
前記導波管材料は、炭化ケイ素を含む、項目1-26のいずれかに記載のディスプレイシステム。
(項目105)
前記透明材料は、炭化ケイ素を含む、項目27-40のいずれかに記載の方法。
(項目106)
前記透明材料は、炭化ケイ素を含む、項目41-45のいずれかに記載の導波管。
深度平面あたり1つの導波管
深度平面あたり2つの導波管
高屈折率導波管上に格子を製造する方法
Claims (10)
- ディスプレイシステムであって、
画像投影デバイスであって、前記画像投影デバイスは、第1の多重化された光ストリームを放射するように構成され、前記第1の多重化された光ストリームは、第1の色の第1の光ストリームと、第2の色の第2の光ストリームと、第3の色の第3の光ストリームとを備え、前記第1、第2、および第3の色は、異なり、前記第1、第2、および第3の光ストリームは、画像コンテンツを備え、前記第1の多重化された光ストリームは、第1の深度平面と関連付けられる画像情報を備え、前記画像投影デバイスはさらに、第2の深度平面と関連付けられる画像情報を備える第2の多重化された光ストリームを出力するように構成され、前記第2の多重化された光ストリームは、前記第1の色、前記第2の色、および前記第3の色を有する複数の光ストリームを備える、画像投影デバイスと、
第1の導波管であって、前記第1の導波管は、前記第1の光ストリーム、前記第2の光ストリーム、および前記第3の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第1の導波管内で誘導されるように、前記画像投影デバイスから放射される前記多重化された光ストリームを受け取るように構成され、前記第1の導波管は、前記第1の深度平面と関連付けられ、前記第1の導波管から放射される光は、前記第1の多重化された光ストリームを視認者に指向し、前記第1の深度平面から生じるように見える画像を生成するように構成される、第1の導波管と、
前記第2の深度平面と関連付けられる第2の導波管であって、前記第2の導波管は、前記第2の多重化された光ストリームと関連付けられる前記複数の光ストリームが、複数の全内部反射によって前記第2の導波管を通して誘導されるように、前記画像投影デバイスから放射される前記第2の多重化された光ストリームを受け取るように構成される、第2の導波管と、
前記第1の深度平面と前記第2の深度平面との間の負の静的幾何学的位相レンズと
を備え、
前記第1の導波管および前記第2の導波管の各々は、ニオブ酸リチウムを含み、かつ、2.2以上または2.3以上の屈折率を有する、ディスプレイシステム。 - 前記第1の導波管および前記第2の導波管の各々は、水平方向に約30度を上回り、垂直方向に約24度を上回る視野を有する、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管および前記第2の導波管の各々の視野は、前記水平方向に約45度であり、前記垂直方向に約56度である、請求項2に記載のディスプレイシステム。
- 少なくとも1つの可変焦点光学要素をさらに備え、前記少なくとも1つの可変焦点光学要素は、前記第1の多重化された光ストリームの少なくとも一部が、ユーザの眼に指向されるように、前記第1の導波管から出力される前記多重化された光ストリームを受け取るように配置され、前記可変焦点光学要素は、前記第1の導波管からの光が生じるように見える深度を変動させるように構成される、請求項1~3のいずれかに記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管および前記第2の導波管は、頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズ内に含まれる、請求項1~4のいずれかに記載のディスプレイシステム。
- 内部結合光学要素をさらに備え、前記内部結合光学要素は、前記画像投影デバイスから放射される前記第1の多重化された光ストリームを受け取り、複数の全内部反射によってその中で誘導されるように、前記第1の光ストリーム、前記第2の光ストリーム、および前記第3の光ストリームのそれぞれを前記第1の導波管の中に内部結合するように構成される、請求項1~5のいずれかに記載のディスプレイシステム。
- 前記画像投影デバイスは、光変調デバイスを備える、請求項1~6のいずれかに記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管と前記第2の導波管との間の分離距離は、1.5mm未満である、請求項1~7のいずれかに記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管と前記第2の導波管との間の前記分離距離は、約0.3mmである、請求項8に記載のディスプレイシステム。
- 外界とユーザの眼との間に位置付けられる正の静的幾何学的位相レンズをさらに備える、請求項1~9のいずれかに記載のディスプレイシステム。
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