JP2022051816A5 - - Google Patents

Claims (19)

1. 光学システムであって、
   前記光学システムは、ある波長を有する可視光を回折するように構成されたメタ表面を備え、前記メタ表面は、複数の反復ユニットセルを備え、各ユニットセルは、２～４組のナノビームから成り、
   第１の組のナノビームが、１つ以上の第１のナノビームによって形成され、
   第２の組のナノビームが、複数の第２のナノビームによって形成され、前記複数の第２のナノビームは、前記１つ以上の第１のナノビームに隣接して配置され、サブ波長間隔によって互いから分離されており、
   前記１つ以上の第１のナノビームは、第１の方位方向に細長く、前記複数の第２のナノビームは、第２の方位方向に細長く、前記第１の方位方向と前記第２の方位方向は異なる方位方向であり、
   前記ユニットセルは、１０ｎｍ～１μｍの範囲内の周期で反復し、
   金属反射層が、前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームを覆って形成されている、光学システム。
2. 前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームは、透明スペーサ層に内蔵されている、請求項１に記載の光学システム。
3. 前記透明スペーサ層は、１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームのバルク材料の屈折率より小さい屈折率を有する、請求項２に記載の光学システム。
4. 前記金属層は、前記透明スペーサ層上にある、請求項２に記載の光学システム。
5. 前記波長は、青色光、緑色光、または赤色光に対応する、請求項１に記載の光学システム。
6. 前記ユニットセルは、前記波長以下の周期で反復する、請求項１に記載の光学システム。
7. 前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームは、前記波長未満である高さを有する、請求項１に記載の光学システム。
8. 前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームは、そのバルク屈折率が前記波長において２．０より高い材料から形成されている、請求項１に記載の光学システム。
9. 前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームは、半導体材料または絶縁材料から形成されている、請求項１に記載の光学システム。
10. 前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームは、基板上に形成され、そのバルク屈折率が前記基板の屈折率より少なくとも０．５大きい材料から形成されている、請求項１に記載の光学システム。
11. 前記１つ以上の第１のナノビームは、一対の第１のナノビームを備えている、請求項１に記載の光学システム。
12. 前記第２のナノビームは、隣接するユニットセルの対の第１のナノビーム間にある、請求項１１に記載の光学システム。
13. 前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記複数の第２のナノビームに対して異なる向きである第３の方位方向に細長い複数の第３のナノビームによって形成された第３の組のナノビームをさらに備え、前記第３のナノビームは、前記１つ以上の第１のナノビームと前記第２のナノビームとの間に挿入されている、請求項１に記載の光学システム。
14. 前記第３の方位方向は、入射光の伝搬方向から見ると、前記１つ以上の第１のナノビームに対する前記第２のナノビームの反時計回り方向における最小回転角より小さい角度だけ、前記１つ以上の第１のナノビームに対して反時計回り方向に回転されている、請求項１３に記載の光学システム。
15. 前記１つ以上の第１のナノビーム、前記複数の第２のナノビーム、および前記複数の第３のナノビームに対して異なる向きに細長い複数の第４のナノビームによって形成された第４の組のナノビームをさらに備え、前記第４のナノビームは、前記第２の方位方向における前記第２のナノビームの前記第３のナノビームが配置されている側と反対の側上に配置されている、請求項１３に記載の光学システム。
16. 前記第４のナノビームは、第４の方位方向に延び、前記第４の方位方向は、入射光の伝搬方向から見ると、前記１つ以上の第１のナノビームに対する前記第２のナノビームの反時計回り方向における最小回転角を上回る角度だけ、前記１つ以上の第１のナノビームに対して反時計回り方向に回転されている、請求項１５に記載の光学システム。
17. 可視光を伝搬するように構成された導波管をさらに備え、前記導波管は、基板を備え、前記基板は、その上に前記メタ表面を有し、前記１つ以上の第１のナノビームおよび前記第２のナノビームは、入射光の方向に対してある回折角で光を回折し、全内部反射のもとで前記回折した光に前記基板内で伝搬させるように配列されており、
    前記基板は、その屈折率が前記１つ以上のナノビームおよび前記第２のナノビームが形成された第２の材料のバルク屈折率未満である第１の材料から形成され、それによって、前記導波管は、全内部反射のもとで前記回折した光に前記基板内で伝搬させる、請求項１に記載の光学システム。
18. 前記基板は、その屈折率が前記１つ以上のナノビームおよび前記第２のナノビームが形成された第２の材料のバルク屈折率より少なくとも０．５小さい第１の材料から形成されている、請求項１７に記載の光学システム。
19. 前記光学システムは、光をユーザの眼に投影し、拡張現実画像コンテンツを表示するように構成された頭部搭載型ディスプレイデバイスであり、前記頭部搭載型ディスプレイデバイスは、
    前記ユーザの頭部上に支持されるように構成されたフレームと、
    前記フレーム上に配置されたディスプレイと
    を備え、
    前記ディスプレイの少なくとも一部は、
    １つ以上の導波管であって、前記１つ以上の導波管は、透明であり、前記ユーザが前記頭部搭載型ディスプレイデバイスを装着すると、前記ユーザの眼の正面の場所に配置され、それによって、前記透明部分は、前記ユーザの正面の環境の一部からの光を前記ユーザの眼に伝送し、前記ユーザの正面の前記環境の前記一部のビューを提供する、１つ以上の導波管と、
    １つ以上の光源と、
    少なくとも１つの回折格子と
    を備え、
    前記少なくとも１つの回折格子は、前記光源からの光を前記１つ以上の導波管の中に結合すること、または光を前記１つ以上の導波管から外へ結合することを行うように構成され、前記回折格子は、前記メタ表面を備えている、請求項１に記載の光学システム。
    

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