JP2020518864A - 可変の回折効率を有する回折格子及び画像を表示するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
「第1の方向」及び「一次方向」は、関係する特定のゾーンにおいて実際の回折が起こる格子の方向、すなわち、格子パターンの周期性が光学回折範囲内にある方向を指す。
図1は、直交する幾何学的形状のサブ波長変調格子を例解する。格子は、その横平面内に、x方向の行及びy方向の列に配列された、複数の単位セル(点線境界)を備える。格子は、垂直方向に2つの周期dx及びdyを有し、該周期が単位セルのサイズを定義する。第1の方向の周期(このケースではx方向の周期dx)は、この方向に回折が起こるように選択される。第2の方向の周期(y方向のdy)は、該方向に伝搬する回折次数が存在しないほど小さくなるように選択される。
− 例示的な単位セル1Aに示される、一定の高さを有する矩形ピラー(バイナリピラー)、
− 単位セル1Bに示されるように、随意的に異なる幅及び/又は高さを有するいくつかの矩形バイナリピラー、
− 単位セル1Cに示されるように、異なる高さhnを有するいくつかのピラー又は接続された区域(個別の高さのピラー)、
− 単位セル1Dに示されるように、高さ勾配(連続的に変化する高さ)を有する1つ以上の区域、又は
− これらの任意の可能な組み合わせ。
非特許文献
C. David, “Fabrication of stair−case profiles with high aspect ratios for blazed diffractive optical elements”, Microelectronic Engineering, 53 (2000)
Claims (19)
- それぞれ二次元に周期的な格子構造を有する第1のゾーン及び第2のゾーンを備える回折光学格子であって、
− 可視光の選択された波長の第1の方向に沿った回折を可能にするように選択される、第1の方向の第1の周期(dx)と、
− 前記選択された波長の第2の方向に沿った回折を防ぐのに十分なだけ短い、前記第1の方向とは異なる第2の方向の第2の周期(dy)と、
を備える、格子であり、
前記第1のゾーンでの格子構造と前記第2のゾーンでの格子構造が、前記第1のゾーンと前記第2のゾーンで異なる回折効率を生み出すべく前記第2の方向に異なる変調特徴を有する、格子。 - 前記第1のゾーンと前記第2のゾーンが、前記第2の方向に異なるフィルファクタ変調特徴を有する、請求項1に記載の格子。
- 前記第1のゾーンと前記第2のゾーンが、前記第2の方向に異なる高さ変調特徴を有する、請求項1又は2に記載の格子。
- 前記第2の方向に前記第1のゾーンと前記第2のゾーンとの間に高さ変調が存在しない、請求項2に記載の格子。
- 前記第1のゾーンと前記第2のゾーンが、前記第1の方向及び/又は前記第2の方向に異なる周期を有する、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 前記第1のゾーンと前記第2のゾーンが、前記第1の方向及び/又は前記第2の方向に同じ周期を有する、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 前記格子構造が、2.0よりも高いなどの、1.7よりも高い屈折率を有する材料で少なくとも部分的に作製され、前記材料が、好ましくは、金属酸化物などの酸化物材料又は窒化物材料、例えば、TiO2、SiO2、Si3N4、又はHfO2である、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 前記第1及び第2のゾーンの格子構造が、前記格子の横平面内で矩形、楕円形、又は卵形の断面形状を有するピラーなどのピラーを備える、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 前記ピラーが平坦な又は傾斜した頂部を有する、請求項8に記載の格子。
- 前記第1の周期(dx)が光学回折閾値よりも長く、前記第2の周期(dy)が前記光学回折閾値よりも短く、前記光学回折閾値が、例えば100〜700nmの範囲内である、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 隣接するゾーン又はすべての他のゾーンと比較して前記第2の方向に異なる変調特徴を有する、3〜1000ゾーンなどの、少なくとも3つのこのようなゾーンを備え、前記各ゾーンの面積が、例えば0.01mm2乃至100mm2などの、0.001mm2以上である、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 前記ゾーンが矩形グリッドなどの規則的なグリッドに配置される、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 前記第1の方向と第2の方向が互いに直交する、先行する請求項のいずれかに記載の格子。
- 光導波路として作用することができる本質的に平坦な基板と、基板内に又は基板上に配置され、基板へ、基板内へ、又は基板外へ光を結合することができる少なくとも1つの回折格子とを備える回折ウェーブガイドであって、前記回折格子が先行する請求項のいずれかに記載の格子である、回折ウェーブガイド。
- 画像を提示することができる画像ソースと、画像ソースにより提示された画像を再現するように構成された入力結合格子、出力結合格子、及び/又は射出瞳拡大素子格子を備える回折ウェーブガイドとを備える回折ディスプレイ装置であって、前記入力結合格子、前記出力結合格子、及び/又は前記射出瞳拡大素子格子が請求項1〜13のいずれかに記載の回折格子を備える、回折ディスプレイ装置。
- 前記画像ソースが、或る出力波長又は波長範囲を有し、前記格子の第2の周期(dy)が、前記第2の方向の回折を防ぐために前記画像ソースのサブ波長領域内にある、請求項15に記載の回折ディスプレイ装置。
- 回折格子を備える回折ディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、前記方法が、
− 第1の回折効率を有する光学干渉を生じさせるために前記格子の第1のゾーンに光を誘導することと、
− 第2の回折効率を有する光学干渉を生じさせるために前記格子の第2のゾーンに光を誘導することと、
を含み、
請求項1〜13のいずれかに記載の回折格子が前記回折格子として用いられる、方法。 - 第1の周期(dx)を有する第1の回折方向を有する格子のサブ波長周期パターニングの使用であって、前記サブ波長周期(dy)が、前記格子の回折効率を調節するために前記第1の回折方向と非平行な第2の方向に配置される、使用。
- 前記第2の方向の格子のフィルファクタ変調と組み合わされた、請求項18に記載の使用。
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