JP2023545388A - 体積グレーティングにおける屈折率プロファイルのアポダイゼーション - Google Patents

Abstract

グレーティング結合器は、フォトポリマー層を、フォトポリマー層において周期的な屈折率変化を形成するためにグレーティング形成用光に露光させることによって製造され得る。空間的に選択的に周期的な屈折率変化の振幅を低減させるためにフォトポリマー層をアポダイゼーション光に露光させることができる。アポダイゼーションはまた、フォトポリマー層の１または複数の外表面を、屈折率コントラストを適用表面の近くで低減させる化学反応剤にさらすことによって実現され得るまたは促進され得る。グレーティングのアポダイズされた屈折率プロファイルによって、グレーティング結合器の異なるグレーティングの間の光クロストークの低減が容易になる。【選択図】図８

Description

関連出願の参照
本出願は、「Ｐｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄ Ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎ Ｖｏｌｕｍｅ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ」という名称の２０２０年１０月５日に出願された米国仮特許出願第６３／０９２，２８８号、「Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｔｒｅａｔｅｄ Ｖｏｌｕｍｅ Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」という名称の２０２０年１１月１６日に出願された米国仮特許出願第６３／１１４，２２６号、および、「Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ－Ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の２０２０年１１月１６日に出願された米国特許出願第１７／０９８４９４号の優先権を主張するものであり、これら全ての全体が、参照により本明細書に組み込まれている。

本開示は光学素子に関し、とりわけ、光学グレーティング、および光学グレーティングを使用する光ガイドに関する。

人工現実システムは、ユーザにコンテンツを提示するように構成されるニアアイディスプレイ（例えば、ヘッドセットまたは眼鏡）を含み得る。ニアアイディスプレイは、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、または複合現実（ＭＲ）アプリケーションにあるように、仮想物体を表示する、または現実物体の画像と仮想物体の画像とを組み合わせ得る。例えば、ＡＲシステムにおいて、ユーザは、表示光と環境光とが融合してユーザの視野内で１つになる物理的構造である「コンバイナ」構成要素を通して見ることによって、仮想物体の画像（例えば、コンピュータ生成画像（ＣＧＩ））と、周囲環境の画像との両方を見ることができる。ウェアラブルヘッドアップディスプレイのコンバイナは、通常は環境光を透過させるが、表示光をユーザの視野に向けるための何らかの光ルーティング用光学部品を含む。

ウェアラブルヘッドアップディスプレイは、光ガイドを透明または半透明コンバイナとして用い得る。光ガイドは通常、周囲媒質、一般に空気より高い屈折率を有する透明材料の板で構成される。その板への光入力は、臨界角を上回る角度において光が板と周囲媒質との間の境界に入射し続ける限り、板の長さに沿って伝搬する。光ガイドは、光が導波路に沿った特有の経路をたどり、次いでユーザに可視の画像を作成するために特有の場所で導波路を出ることを保証するために入力結合要素および出力結合要素を用いる。入力結合要素および出力結合要素は、表示された画像の歪みおよび分裂を防止するために入力結合光ビームの明るさの角度分布をユーザの目に精確に伝える必要がある。

本開示の第１の態様によると、グレーティング結合器の製造方法であって、対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層を、フォトポリマー層において周期的な屈折率変化を形成するためにグレーティング形成用光に露光させることと、フォトポリマー層の第１の表面をアポダイゼーション光に露光させて第１の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅を低減することとを含む、方法が提供される。

いくつかの実施形態では、第１の態様の方法は、フォトポリマー層の第２の表面をアポダイゼーション光に露光させて第２の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅を低減することをさらに含む。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層の第１の表面は、フォトポリマー層がグレーティング形成用光に露光される前にアポダイゼーション光に露光される。

いくつかの実施形態では、グレーティング形成用光の波長はアポダイゼーション光の波長と異なっており、それによって、アポダイゼーション光はグレーティング形成用光より強力にフォトポリマー層に吸収される。

いくつかの実施形態では、アポダイゼーション光の波長におけるフォトポリマー層の透過率は、５％以下である。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層における周期的な屈折率変化は、フォトポリマー層の光反応剤がグレーティング形成用光による照射に感応することにより形成され、周期的な屈折率変化の振幅は、光反応剤がアポダイゼーション光による照射に感応することにより低減される。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層のアポダイゼーション光への露光の継続時間は、フォトポリマー層のグレーティング形成用光への露光の継続時間より短い。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層のアポダイゼーション光への露光は、フォトポリマー層のグレーティング形成用光への露光と同時に行われる。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層は、グレーティング形成用光への光化学反応によって周期的な屈折率変化を形成するための光反応剤と、アポダイゼーション光が照射されると光化学反応を妨げるための光抑制剤とを含み、グレーティング形成用光の波長はアポダイゼーション光の波長と異なっている。

いくつかの実施形態では、グレーティング形成用光は実質的に光抑制剤を活性化せず、アポダイゼーション光は実質的に光反応剤を活性化しない。

いくつかの実施形態では、光化学反応は光重合を含み、光抑制剤は、アポダイゼーション光が照射されると光分解を受けて光重合を妨げるラジカルを生じさせ、光抑制剤は、亜硝酸ブチル、ヘキサアリールビイミダゾール、またはテトラエチルチウラムジスルフィドのうちの少なくとも１つを含む。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層のアポダイゼーション光への露光は、フォトポリマー層のグレーティング形成用光への露光の後に行われる。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層は、光異性化、光脱離、光重合、または光閉じ込めのうちの少なくとも１つによってアポダイゼーション光による照射時の周期的な屈折率変化の振幅を低減する光反応性基を含む。

いくつかの実施形態では、光反応性基は、アゾベンゼン、スチルベン、スピロピラン、ジアリールエテン、ジアゾ基、またはアジド基のうちの少なくとも１つを含む。

いくつかの実施形態では、光反応性基はフォトポリマー層のポリマー骨格上にある。

本開示の第２の態様によると、グレーティング結合器の製造方法であって、対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層を、フォトポリマー層において周期的な屈折率変化を形成するためにグレーティング形成用光に露光させることと、フォトポリマー層の少なくとも第１の表面を反応剤に露光させて第１の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅を低減することとを含む、方法が提供される。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層のフォトポリマーは、酸開裂性リンカー基によって末端基に接続される光重合性基を含み、局部的な屈折率は末端基によって少なくとも部分的に定められ、反応剤は、末端基を光重合性基から分離するために酸を含み、工程中、末端基は、酸が少なくとも第１の表面に加えられることによって対応する光重合性基から分離されると拡散し、それによって、少なくとも第１の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅が低減される。

本開示の第３の態様によると、導波路用のグレーティング結合器であって、該グレーティング結合器は、対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層であって、グレーティング形成用光への露光による周期的な屈折率変化を有する、フォトポリマー層を含み、第１の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅は、フォトポリマー層の第１の表面をアポダイゼーション光に露光させること、またはフォトポリマー層の第１の表面を反応剤に露光させることのうちの少なくとも１つによって低減する、グレーティング結合器が提供される。

いくつかの実施形態では、第２の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅は、フォトポリマー層の第２の表面をアポダイゼーション光に露光させること、またはフォトポリマー層の第２の表面を反応剤に露光させることのうちの少なくとも１つによって低減する。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層における周期的な屈折率変化は、フォトポリマー層の光反応剤がグレーティング形成用光による照射に感応することにより形成され、周期的な屈折率変化の振幅は、光反応剤がアポダイゼーション光による照射に感応することにより低減される。

ここで、例示的な実施形態について、図面と併せて説明する。

入力および出力の体積グレーティングを有する瞳複製光ガイドであって、図１Ａの瞳複製光ガイドは図１Ｂの瞳複製光ガイドと異なる視野（ＦＯＶ）部分を提供するように構成される、瞳複製光ガイドの側断面図である。 ＦＯＶ全体をより広くする図１Ａおよび図１Ｂの多重化体積グレーティングを有する瞳複製光ガイドの側断面図である。 図３Ａは、図２の瞳複製光ガイドにおいて使用可能な複数のまばらに間隔が置かれた体積グレーティングの回析波長の角度依存を示す図である。図３Ｂは、図３Ａの複数の体積グレーティングの回析効率の角度依存を示す図である。図３Ｃは、図２の瞳複製光ガイドにおいて使用可能な複数の密に間隔が置かれた体積グレーティングの回析波長の角度依存を示す図である。図３Ｄは、図３Ｃの複数の体積グレーティングの回析効率の角度依存を示す図である。図３Ｅは、２つの隣接する体積グレーティングに対する局部的な回析効率プロットが重ね合わせられた図３Ｃの角度依存の拡大図である。 光クロストークを示す瞳複製光ガイドの側断面図である。 図４Ａは、図２の瞳複製光ガイドにおける２つの非アポダイズ体積グレーティングの角反射率プロットを示す図である。図４Ｂは、図２の瞳複製光ガイドにおける２つのアポダイズ体積グレーティングの角反射率プロットを示す図である。 体積グレーティングと異なる屈折率コントラストΔｎとの、組み合わせた角反射率プロットを示す図である。 フォトポリマー層およびフォトポリマー層に書き込まれた体積グレーティングを含む光結合器の立体視を示す図である。 図５の光結合器における体積グレーティングの例示のアポダイゼーションプロファイルを示す図である。 アポダイゼーション光およびグレーティング形成用光によってフォトポリマー層を露光し、この場合、アポダイズ露光はグレーティング形成用露光より前に行われることを示す概略図である。 アポダイゼーション光およびグレーティング形成用光によってフォトポリマー層を露光し、この場合、アポダイズ露光およびグレーティング形成用露光は同時に行われることを示す概略図である。 アポダイゼーション光およびグレーティング形成用光によってフォトポリマー層を露光し、この場合、アポダイズ露光はグレーティング形成用露光の後に行われることを示す概略図である。 本開示による、体積グレーティング屈折率コントラストのアポダイゼーションを提供するための方法のさまざまな実施形態の間の関係を示すチャートである。 化学的に誘起されたアポダイゼーションを容易にする層に挟まれたフォトポリマー層を露光することを示す概略図である。 図９のフォトポリマー層の例示の化学構造を示す図である。 本開示のグレーティング結合器の製造方法のフローチャートである。 眼鏡の形状因子を有する本開示の拡張現実（ＡＲ）ディスプレイの概略図である。

本教示は、さまざまな実施形態および例と併せて説明されるが、本教示が、このような実施形態に限定されることを意図するものではない。それどころか、本教示は、当業者によって理解されるように、さまざまな代替形態および同等物を包含する。本開示の原理、態様、および実施形態、ならびに本開示の特有の例を列挙する本明細書の全ての記載は、本開示の構造的同等物および機能的同等物の両方を包含することを意図している。さらに、このような同等物は、現在知られている同等物、および将来開発される同等物、すなわち、構造にかかわらず同じ機能を実行する、開発される任意の要素の両方を含むことを意図している。

「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書で使用される際、順序付けを含意することを意図するものではなく、むしろ、別段明記されていない限り、ある要素を別の要素から区別することを意図している。同様に、方法ステップの順序付けは、別段明記されていない限り、方法ステップを実行する順序付けを含意するものではない。

光ガイドは、ある場所から別の場所に光を伝達するために光学素子において使用される。瞳複製光ガイドは、ニアアイディスプレイのユーザによる観察のために角領域における画像を伝達する扇形の光ビームの複数の横方向にオフセットされたコピーを提供するためにニアアイディスプレイにおいて使用される。扇形ビームの複数のオフセットされたコピーは、ディスプレイのアイボックスに広げられることで、画像の観察がアイボックスにおける目の位置に依存することが少なくなる。

瞳複製光ガイドは、回析グレーティングを入力結合および出力結合画像光に使用し得る。例えば、体積ブラッググレーティング（ＶＢＧ）または体積ホログラムなどの体積グレーティングは、高効率で画像光を入力結合および出力結合できる。しかしながら、ＶＢＧは、通常、むしろ狭い角度範囲において動作する。角度範囲全体を増大させるために、入力結合および出力結合ＶＢＧの複数の対が瞳複製光ガイドに提供されてよい。異なる対のＶＢＧは光クロストークを有し得る。画像光が異なるＶＢＧの対の入力結合ＶＢＧによって入力結合された後に出力結合ＶＢＧによって反射する時、ゴースト像が現れる場合がある。

本開示によると、光クロストーク、ならびに結果として生じる画像ゴーストおよびコントラスト／明瞭さの低減は、瞳複製光ガイドの厚み方向における体積グレーティングの屈折率プロファイルをアポダイズすることによって少なくなる場合がある。このようなアポダイゼーションは化学的におよび／または光化学的に実現され得る。光化学的なアポダイゼーションプロセスにおいて、フォトポリマー層の片面または両面は、周期的な屈折率変化の振幅を低減させるためにアポダイゼーション光に露光させる。照射される表面に近接して大部分の光が存在するため、グレーティングはグレーティング厚み方向においてアポダイズされる。化学的なアポダイゼーションプロセスにおいて、フォトポリマー層の片面または両面は、片面または両面の近くの周期的な屈折率変化の振幅を低減させる反応物に露光させる。いくつかの実施形態では、化学的なアポダイゼーションプロセスおよび光化学的なアポダイゼーションプロセスの両方共が、必要とされるグレーティングアポダイゼーションプロファイルを実現するために使用され得る。

本開示によると、グレーティング結合器の製造方法が提供される。この方法は、対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層を、フォトポリマー層において周期的な屈折率変化を形成するためにグレーティング形成用光に露光させることを含む。フォトポリマー層の第１の表面は、アポダイゼーション光に露光させて第１の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅を低減する。方法は、フォトポリマー層の第２の表面をアポダイゼーション光に露光させて第２の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅を低減することを含んでよい。フォトポリマー層の第１の表面は、フォトポリマー層がグレーティング形成用光に露光される前にアポダイゼーション光に露光されてよい。

グレーティング形成用光の波長がアポダイゼーション光の波長と異なっている実施形態では、アポダイゼーション光はグレーティング形成用光より強力にフォトポリマー層に吸収され得る。例えば、アポダイゼーション光の波長におけるフォトポリマー層の透過率は、５％以下であり得る。フォトポリマー層における周期的な屈折率変化は、フォトポリマー層の光反応剤がグレーティング形成用光による照射に感応することにより形成され得る。周期的な屈折率変化の振幅は、光反応剤がアポダイゼーション光による照射に感応することにより低減され得る。フォトポリマー層のアポダイゼーション光への露光の継続時間は、フォトポリマー層のグレーティング形成用光への露光の継続時間より短くてよい。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層のアポダイゼーション光への露光は、フォトポリマー層のグレーティング形成用光への露光と同時に行われる。フォトポリマー層は、グレーティング形成用光への光化学反応によって周期的な屈折率変化を形成するための光反応剤と、アポダイゼーション光が照射されると光化学反応を妨げるための光抑制剤とを含み得る。グレーティング形成用光の波長はアポダイゼーション光の波長と異なっていてよい。グレーティング形成用光は実質的に光抑制剤を活性化しなくてよく、アポダイゼーション光は実質的に光反応剤を活性化しなくてよい。光化学反応は光重合を含み得、光抑制剤は、アポダイゼーション光が照射されると光分解を受けて、光重合を妨げるラジカルを生じさせ得る。光抑制剤は、例えば、亜硝酸ブチル、ヘキサアリールビイミダゾール、またはテトラエチルチウラムジスルフィドのうちの少なくとも１つを含み得る。

いくつかの実施形態では、フォトポリマー層のアポダイゼーション光への露光は、フォトポリマー層のグレーティング形成用光への露光の後に行われる。フォトポリマー層は、光異性化、光脱離、光重合、または光閉じ込めのうちの少なくとも１つによってアポダイゼーション光による照射時の周期的な屈折率変化の振幅を低減する光反応性基を含み得る。例えば、光反応性基は、アゾベンゼン、スチルベン、スピロピラン、ジアリールエテン、ジアゾ基、またはアジド基のうちの少なくとも１つを含み得る。光反応性基はフォトポリマー層のポリマー骨格上にあってよい。

本開示によると、グレーティング結合器の製造方法が提供される。この方法は、対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層を、フォトポリマー層において周期的な屈折率変化を形成するためにグレーティング形成用光に露光させることと、フォトポリマー層の少なくとも第１の表面を反応剤に露光させて第１の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅を低減することとを含む。

フォトポリマー層のフォトポリマーが、酸開裂性リンカー基によって末端基に接続される光重合性基を含み、局部的な屈折率が末端基によって少なくとも部分的に定められる実施形態では、反応剤は、末端基を光重合性基から分離するために酸を含み得る。工程中、末端基は、酸が少なくとも第１の表面に加えられることによって対応する光重合性基から分離されると拡散し、それによって、少なくとも第１の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅が低減される。

本開示によると、導波路用のグレーティング結合器がさらに提供される。グレーティング結合器は、対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層であって、グレーティング形成用光への露光による周期的な屈折率変化を含む、フォトポリマー層を含む。第１の表面および／または第２の表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅は、フォトポリマー層の第１の表面をアポダイゼーション光に露光させること、またはフォトポリマー層の第１の表面を反応剤に露光させることのうちの少なくとも１つによって低減され得る。フォトポリマー層における周期的な屈折率変化は、フォトポリマー層の光反応剤がグレーティング形成用光による照射に感応することにより形成され得る。周期的な屈折率変化の振幅は、光反応剤がアポダイゼーション光による照射に感応することにより低減され得る。

アポダイズグレーティングによる光ガイドの例をここに提示する。図１Ａを最初に参照すると、瞳複製光ガイド１００Ａは、基板１１０と、基板１１０において、画像光１０４Ａを瞳複製光ガイド１００Ａに入力結合するための入力結合グレーティング１０２Ａと、基板１１０において、瞳複製光ガイド１００Ａの長さ方向（図１ＡにおけるＸ方向）に沿った画像光１０４Ａの出力結合部分１０８Ａのための出力結合グレーティング１０６Ａとを含む。画像光１０４Ａは、基板１１０の対向する上面１２１および底面１２２からの一連の反射によって基板において伝搬する。画像光１０４Ａは、図１Ａに示されるように、瞳複製光ガイド１００Ａにほぼ垂直に配向された細い光錐に対応する、角領域における画像の一部分を伝達する。この例では、入力結合グレーティング１０２Ａおよび出力結合グレーティング１０６Ａは、出力結合部分１０８Ａが、衝突する画像光１０４Ａのビーム角を保持するように同じピッチを有する。

図１Ｂを参照すると、瞳複製光ガイド１００Ｂは図１Ａの瞳複製光ガイド１００Ａと類似している。図１Ｂの瞳複製光ガイド１００Ｂは、基板１１０において、画像光１０４Ｂを入力結合するための入力結合グレーティング１０２Ｂと、基板１１０において、瞳複製光ガイド１００Ｂの長さ方向（図１ＢにおけるＸ方向）に沿った画像光１０４Ａの出力結合部分１０８Ｂのための出力結合グレーティング１０６Ｂとを含む。画像光１０４Ｂは、基板１１０の対向する上面１２１および底面１２２からの一連の反射によって基板において伝搬する。画像光１０４Ｂは、鋭角で、すなわち、瞳複製光ガイド１００Ｂに非垂直な角度で配向された細い光錐に対応する、角領域における画像の異なる部分を伝達する。入力結合グレーティング１０２Ｂおよび出力結合グレーティング１０６Ｂは、出力結合部分１０８Ｂが、衝突する画像光１０４Ｂのビーム角を保持するように同じピッチを有する。

ここで図２を参照すると、瞳複製光ガイド２００は基板２１０における入力結合器２０２を含む。入力結合器２０２は、複数の多重化入力結合グレーティング、例えば、図１Ａの入力結合グレーティング１０２Ａ、図１Ｂの入力結合グレーティング１０２ｂ、および瞳複製光ガイド２００において重ね合わせられた異なるピッチまたは周期のその他の入力結合グレーティングを含む。体積グレーティングは、基板２１０の同じ体積領域を占める場合がある、および／または基板２１０において異なる深さで配設される場合がある。複数の入力結合グレーティングの異なるグレーティングは、異なる入射角で基板２１０上に衝突する画像光２０４を入力結合するように構成される。それと共に、入力結合グレーティングは、瞳複製光ガイド２００によって伝達されかつユーザに表示される角領域における画像の全視野（ＦＯＶ）を覆う画像光２０４を入力結合する。入力結合された画像光２０４は、基板２１０の対向する上面２２１および底面２２２からの一連の反射によって基板において伝搬する。

基板２１０における出力結合器２０６は、複数の多重化出力結合グレーティング、例えば、図１Ａの出力結合グレーティング１０６Ａ、図１Ｂの出力結合グレーティング１０６ｂ、および瞳複製光ガイド２００において重ね合わせられたその他の出力結合グレーティングを含む。複数の出力結合グレーティングの異なるグレーティングは、異なる回析角で基板２１０において伝搬する画像光２０４を出力結合するように構成される。それと共に、出力結合体積グレーティングは、全ＦＯＶを覆う画像光２０４の部分２０８を出力結合する。ＦＯＶの異なる部分は、種々のマッチするグレーティング対によって瞳複製光ガイド２００によって覆われている。入力結合グレーティングごとの１つの出力結合グレーティングが単に一例を意味していることはさらに留意されたい。２つまたはそれ以上の出力結合グレーティングが、入力結合グレーティングごとに提供されてよい。まっすぐな光ガイド、湾曲した光ガイド、１Ｄ／２Ｄ光ガイドなどを含むさまざまな光ガイドのタイプは、マッチするグレーティング対を有するように構成されてよい。

意図されるように動作する瞳複製光ガイド２００では、画像光２０４の部分は、同じ特定のＦＯＶ部分に対応する、同じ入力結合および出力結合体積グレーティング対のグレーティングによってのみ向け直されるものとする。画像光２０４の一部分が１つの入力結合／出力結合体積グレーティング対からの体積グレーティングによって瞳複製光ガイド２００に入力結合され、かつ別の入力結合／出力結合体積グレーティング対からのグレーティングによって出力結合される場合、オフセット画像（ゴースト）が生じることになる。

異なる体積グレーティング対の間の光クロストークの原因については、図３Ａ～図３Ｆにさらに示されている。図３Ａおよび図３Ｂを最初に参照すると、グレーティング結合器は、体積グレーティングが異なるピッチを有することにより、回析角Θの軸に沿って互いに対してオフセットされる回析波長λ（図３Ａ）の角度依存３１２を有する複数の体積グレーティングを含み得る。照射光の帯域幅３１４についての角度依存３１２が示されている。角度依存３１２は、この例では、回析角Θにおいてまばらに間隔が置かれており、これによって、個々の体積グレーティングの回析効率η（図３Ｂ）の角度依存のプロット３１６間のギャップ３１５が生じる。このようなグレーティング結合器が瞳複製光ガイドで使用される時、ギャップ３１５は表示された画像においてＦＯＶのギャップをもたらすことになる。

ギャップ３１５は、グレーティング結合器において多重化されたグレーティングのピッチ値の間に置かれた間隔を狭くすることによって回避され得、これによって、角度依存３１２は互いとの間隔が近くなるようにする。図３Ｃおよび図３Ｄを参照すると、角度依存３１２は角度の間隔が密である（図３Ｃ）ことで、角度効率プロット３１６の間のギャップが排除される。角度効率プロット３１６は「合体」して連続したギャップのない角度効率曲線３１７になる（図３Ｄ）。体積グレーティングの間隔が（角領域において）密になっているグレーティング結合器は連続したギャップのないＦＯＶをもたらすことになる。

グレーティングピッチの近過ぎる間隔および結果として生じるギャップのないＦＯＶは、光クロストークをもたらす場合があり、これ自体が画像コントラストの喪失および／またはゴースト像の出現を明示している。例えば、図３Ｅを参照すると、隣接するグレーティング（すなわち、ピッチが隣接する）第１の回析波長および第２の回析波長の角度依存３１２、３１２＊は、これらのグレーティングでの対応する拡大された第１の回析効率曲線３１６および第２の回析効率曲線３１６＊が重ね合わせられて示されている。第１の回析効率曲線３１６および第２の回析効率曲線３１６＊が互いに近くなり過ぎるように配設される時、クロストークがもたらされて、光を「誤った」グレーティングによって回析させる場合がある。

後者のポイントは、瞳複製光ガイド３００を示す図３Ｆに示されている。光ビーム３０４は、基板３１０において、第１の入力結合体積グレーティング３０２を含めて複数の入力結合グレーティングを含む入力結合器に衝突する。明確にするためにその他の入力結合グレーティングは示されていない。入力結合グレーティング３０２は、瞳複製光ガイド３００において、基板３１０における複数の出力結合グレーティングを含む出力結合器の方に伝搬するように光ビーム３０４を向け直す。出力結合器は、第１の入力結合グレーティング３０２にマッチしかつ回析効率ηの第１の角度依存３１６（図３Ｅ）を有する第１の出力結合グレーティング３０６と、回析効率ηの第２の角度依存３１６＊を有する第２の出力結合グレーティング３０６＊（図３Ｆ）とを含む。明確にするために２つの出力結合グレーティングのみが図３Ｆに示されている。入力結合グレーティングおよび出力結合グレーティングの縞は、図３Ｆに示されるように、基板３１０との鋭角を形成し得る。

工程中、第１の出力光ビーム３０８は「正確な」、すなわち、マッチする第１の出力結合グレーティング３０６から回析する。第２の出力光ビーム３０８＊は「誤った」グレーティング、すなわち、第２の出力結合グレーティング３０６＊から回析する。第２の出力光ビーム３０８＊は第１の出力光ビーム３０８と異なる方向に伝搬するが、これは、第２の出力結合グレーティングが第１の出力結合グレーティングとわずかに異なるピッチを有するからである。第２の出力光ビーム３０８＊は不正確な画像、すなわち、ゴースト像を伝達する。

「不正確な」反射の原因について、図４Ａにさらに示されており、ここで、２つの近傍の体積グレーティングの反射率Ｒが度単位で反射回析角θに対してプロットされている。反射率Ｒは、反射体積グレーティング構成において回析効率ηに対応する。それぞれのグレーティングでは、回析角度Ｒ（θ）に対する反射率の依存性は、中心ピーク４０１Ａ、および中心ピーク４０１Ａの両側のサイドローブ４０２Ａを含む。１つのグレーティングのサイドローブ４０２Ａがもう１つのグレーティングの中心ピーク４０１Ａの領域と重複し得ることが分かる。重複は、画像光の大部分が第１の出力光ビーム３０８（図３Ｆ）として「正確な」グレーティングの中心反射率ピーク４０１Ａに反射するが、画像光の小部分が第２の出力光ビーム３０８＊を生じさせる「不正確な」グレーティングのサイドローブによって反射し得るということを意味する。これは、コントラストの喪失／画像ゴーストを発生させる「不正確な」出力グレーティングに対する回析である。従って、反射率の依存性Ｒ（θ）のサイドローブ４０２Ａは、画質を低下させるため望ましくない。

本開示によると、体積グレーティングの角反射率プロットのサイドローブおよび関連の画像ゴーストは、グレーティングのホストとして作用する基板の厚み寸法に沿って、すなわち、一般的に、グレーティングの縞配列のピッチ方向に実質的に垂直な方向に、グレーティングをアポダイズすることによって抑えられる場合がある。図４Ｂにおいて、２つの近傍のグレーティング対からのアポダイズグレーティングの反射率Ｒは、度単位で反射回析角θに対してプロットされる。いずれのサイドローブもなく、中心ピーク４０１Ｂのみが存在する。それ故に、画像光はグレーティング対の「不正確な」グレーティングから反射しない場合があることで、ゴーストがない画像がもたらされる。少なくとも、画像ゴーストはかなり抑えられ得る。本明細書で検討されるグレーティング結合器におけるグレーティングが反射の代わりに透過でも動作し得ることは、留意されたい。

図４Ｃを参照すると、体積グレーティングの反射率Ｒの角度依存は、異なるグレーティング強度、すなわち、屈折率変化Δｎの異なる振幅と共に非アポダイズグレーティングについてプロットされている。最適な性能について、アポダイズ体積グレーティングは、中心ピーク領域４１１ではできるだけ高い屈折率コントラストを、サイドローブ領域４１２ではできるだけ低い屈折率コントラストを有するものとする。

ここで図５を参照すると、光結合器５００は、図１Ａの瞳複製光ガイド１００Ａの、図１Ｂの瞳複製光ガイド１００Ｂの、図２の瞳複製光ガイド２００の、および図３Ｆの瞳複製光ガイド３００の一部であり得る。光結合器５００は、ＸＹ面に平行である、対向する第１の表面５２１および第２の表面５２２を有するフォトポリマー（ＰＰ）層５１０を含む。基板の厚み方向ｔは図５におけるＺ方向である。ＰＰ層５１０は平坦であってよいが、平坦である必要はない。光結合器５００は、衝突する光ビームを入力結合するための入力結合器、およびＰＰ層５１０に沿った異なる場所における光ビームの部分を出力結合するための出力結合器を表す。光結合器５００は、複数の体積グレーティング５２０、例えば、ＰＰ層５１０のフォトポリマー材料に書き込まれた、異なるグレーティングピッチを有する少なくとも１０、２０、５０、１００、またはそれ以上の体積グレーティングを含んでよい。

体積グレーティング５２０は、グレーティング形成用光、例えば、対向する上面５２１および底面５２２を斜めのコヒーレントビーム光で照射する２つのコヒーレント光ビームの干渉パターンにＰＰ層５１０を露光させることによって形成され得る。他の構成、例えば、斜めではないビーム、非対向ビームも可能である。ＰＰ層５１０のフォトポリマー材料は、この屈折率を、グレーティング形成用光の高輝度領域において変更するが、グレーティング形成用光の低輝度領域では、屈折率は変更されないままである、またはほんの少し変更される。

図５をさらに参照すると共に図６に移ると、屈折率コントラスト、すなわち、体積グレーティング縞の屈折率とＰＰ層５１０の屈折率との間の差異のプロファイル６０１が、厚み座標Ｚの関数としてプロットされる。第１のプロファイル６０１は、この例ではガウス関数によって記載されている。非ガウス関数も使用されてよい。より一般的には、複数の体積グレーティングのそれぞれの体積グレーティングの屈折率コントラスト変化は、釣鐘型またはこれの類似型の関数を有し得る。釣鐘型関数は、ＰＰ層５１０内では釣鐘の先端、ＰＰ層５１０の外面では釣鐘のへりを有し得る。換言すれば、釣鐘型関数は、ＰＰ層５１０の両方の外面（すなわち、図５における上面および底面）からＰＰ層５１０の中心厚に向かって単調に増大し得る。この最大値が、ＰＰ層５１０の厚みｔの中間に最も近くなるように配設され得るが必ずしもそうではない。例えば、いくつかの実施形態では、釣鐘型プロファイルは、第２のプロファイル６０２など、片側に偏っている場合がある。ＰＰ層５１０に配設されたグレーティング結合器の縞はＰＰ層５１０との鋭角を形成し得るが、これらの屈折率コントラストは、第１のプロファイル６０１または第２のプロファイル６０２に従って変化する。一定のプロファイル６０３、すなわち、非アポダイズグレーティングのプロファイルはまた、比較のために示されている。異なる体積グレーティングはＰＰ層５１０において空間的に重複し得るが、屈折率コントラストの同じまたは異なるｚプロファイルを有する。

グレーティングアポダイゼーションは、ＰＰ層５１０の上面５２１および底面５２２のうちの少なくとも１つをアポダイゼーション光ビームで照射することによって実現され得、このビームは、例えばＺ方向に沿った方に配向され得る。アポダイゼーション光の１つまたは複数の波長は、アポダイゼーション光の少なくとも主要部分がフォトポリマー層の中間に達する前に吸収されるように選択され得る。アポダイゼーション光によるＰＰ層５１０の照射は、ＰＰ層５１０の上面５２１および底面５２２の近くの屈折率コントラストの低減を容易にし得ることで、グレーティングがアポダイズされる。

ここで、図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃを参照すると、フォトポリマー層またはフィルムの例示の露光シーケンスおよび幾何学的形状が、非限定的な例示として提示されている。図７Ａにおいて、ＰＰ層５１０を最初、アポダイゼーション光７０２に露光させ、次いで、グレーティング形成用光７０４に露光させる。波長λ_{ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ}におけるアポダイゼーション光７０２は、ＰＰ層５１０の上部および／または底部から、Ｚ方向に沿って配向された照射用光ビームで均一に照射し得る。照射用ビームはコヒーレントまたは非コヒーレントであってよい。

グレーティング形成用波長λ_{ｇｒａｔｉｎｇ}におけるグレーティング形成用光７０４は、ＰＰ層５１０を鋭角で照射するコヒーレントな第１のコリメート光ビーム７１１およびコヒーレントな第２のコリメート光ビーム７１２を含み得、それによって、第１のビーム７１１および第２のビーム７１２によって形成された干渉パターンが高輝度領域および低輝度領域の周期的なパターン（すなわち、光干渉縞）をＰＰ層５１０に含むようになる。さまざまなグレーティング構成、例えば、湾曲し、傾斜したグレーティング縞、２Ｄグレーティングなどがあるグレーティング構成、または任意の他のグレーティング構成が、提供されてよい。

図７Ｂは、ＰＰ層５１０をアポダイゼーション光７０２およびグレーティング形成用光７０４に同時に露光させる状況に相当する。

図７Ｃは、ＰＰ層５１０を最初、グレーティング形成用光７０４に露光させ、次いでアポダイゼーション光７０２に露光させる状況を示している。

図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃの実施形態では、ＰＰ層５１０のアポダイゼーション光７０２への露光は片面であってよいことで、上面５２１または底面５２２（図５）のうちの１つのみを露光させる。露光は両面であってもよく、それによって、上面５２１および底面５２２の両方を露光させる。上面５２１および底面５２２は、同時にまたは順次、すなわち、次々に露光させてよい。アポダイゼーション光７０２の波長λ_{ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ}がグレーティング形成用光７０４のグレーティング形成用波長λ_{ｇｒａｔｉｎｇ}と異なっている実施形態では、アポダイゼーション光７０２は、グレーティング形成用光７０４より強力にＰＰ層５１０によって吸収され得る。アポダイゼーション光７０２の強力な吸収によって、ＰＰ層５１０内の、例えばＰＰ層５１０の中間の厚みでの屈折率コントラストと比較して、体積グレーティング５２０の屈折率コントラストは上面５２１および底面５２２において低減する。ＰＰ層５１０のアポダイゼーション光７０２への露光の継続時間は、ＰＰ層５１０のグレーティング形成用光７０４への露光の継続時間より短くてよい。

図５のＰＰ層５１０におけるアポダイズ体積グレーティングを形成する方法のいくつかの非限定的な実施形態は、図７Ａ～図７Ｃをさらに参照して図８に示されている。体積グレーティングは、厚み座標ｚにおける体積グレーティングの屈折率コントラストΔｎの依存を光誘起する（図８、８０２）ことによってアポダイズされ得る。屈折率変化は、フォトポリマー層をグレーティング形成用光に露光することによって得られる。

体積グレーティングの必要とされる程度のアポダイゼーションΔｎ（ｚ）を実現するために利用される特有の化学プロセスは、グレーティング形成用露光に対するアポダイズ露光を施す順序に左右され得る。例えば、第１の実施形態８１１では、アポダイズ露光はグレーティング形成用露光の前に施される。これは図７Ａに対応する。ＰＰ層５１０における周期的な屈折率変化は、フォトポリマー層の光反応剤がグレーティング形成用光７０４による照射に感応することにより形成され得る。周期的な屈折率変化の振幅は、光反応剤がアポダイゼーション光７０２による照射にも感応することにより低減され得る。アポダイズ露光は、Δｎの書き込み化学（ｗｒｉｔｉｎｇ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、すなわち、屈折率の光化学的に誘起された変化を受けるフォトポリマーの容量の一部を選択的に消費し得る。

書き込み化学は必ずしも消費される必要はなく、抑制される、またはその他の場合は、その感度全体を低減させることも可能であり、それによって、屈折率変化Δｎは、ＰＰ層５１０の中心における、例えば、厚みｔの半分のＺ座標におけるΔｎの値と比較して、ＰＰ層５１０の対向する表面に近接することが少なくなる。第１の実施形態８１１では、アポダイズ波長λ_{ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ}はグレーティング波長λ_{ｇｒａｔｉｎｇ}と異なっている場合があり、完全にグレーティング形成用光７０４の波長範囲外であることさえあり得る。例えば、アポダイズ波長λ_{ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ}は、ＰＰ層５１０の光反応剤の強力な吸収帯内にあるように選択され得る。

第２の実施形態８１２では、アポダイズ露光はグレーティング形成用露光と同時に施される。これは先に検討された図７Ｂに対応する。第２の実施形態８１２では、フォトポリマー記録材料配合は、グレーティング形成用光への光化学反応（すなわち、光重合）によって周期的な屈折率変化を形成するための光反応剤だけでなく、例えば、アポダイゼーション光が照射される時の光化学反応を妨げるための光抑制剤などの追加の成分も組み入れるために修正され得る。「抑制」型露光波長λ_{ｉｎｈｉｂｉｔ}はグレーティング形成用波長λ_{ｇｒａｔｉｎｇ}と異なっている場合がある。第２の実施形態８１２のいくつかの変形では、ＰＰ層５１０の材料配合は、波長が直交するように設計されてよく、換言すれば、波長λ_{ｉｎｈｉｂｉｔ}におけるアポダイゼーション光７０２は、実質的に、光反応剤を活性化せず、すなわち、重合を誘起せず、グレーティング形成用波長λ_{ｇｒａｔｉｎｇ}におけるグレーティング形成用光７０４は、実質的に、光抑制剤を活性化せず、すなわち、光重合反応の抑制を誘起しない。いくつかの変形では、光化学プロセスおよび材料組成は、その他の反応が発生する場合がないように選択される。光露出は同期させてよく、相対的な照光は、屈折率変調の深さΔｎ（ｚ）を精確に調整するために変化させてよい。光抑制添加材は光分解を受けて、光重合停止用のラジカルを生じさせ得る。このような材料の非限定的な例には、亜硝酸ブチル、ヘキサアリールビイミダゾール、およびテトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＤ）が含まれる。

第３の実施形態８１３では、図７Ｃに示されるように、アポダイズ露光はグレーティング形成用露光の後に施される。この場合のアポダイズ露光の目的は、屈折率ｎおよび／または形成されたグレーティングの屈折率変化Δｎの変更を局部的に誘起することである。フォトポリマー材料配合は光反応性基を含み得ることによって、光化学反応は屈折率変化Δｎの変更をもたらす、および／または光反応性基は屈折率ｎの増大または減少を引き起こす。これは、アゾベンゼン、スチルベン、スピロピラン、ジアリールエテンなどの基における可逆的な光重合によって、ジアゾ基および／またはアジド基における光脱離によって、体積グレーティング露光に対する光重合／光重合とは無関係の架橋結合の追加のステップ、光異性化、および／または光閉じ込めによって実現され得る。いくつかの実施形態では、アポダイズ露光によって、明るい／暗い縞における高／低屈折率部分が拡散しかつ空間的に均一になることを可能にする解重合／解架橋反応が開始され得る。いくつかの実施形態では、参照により本明細書に組み込まれる、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ３５（２０１３年）２２８３～２２８９に開示された光フリース転位、および／または参照により本明細書に組み込まれる、Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．、７７、１４１５～１４２２（２００４年）に開示されたカリックスアレーン異性化などの異性化反応が使用され得る。

本明細書で検討される実施形態のいずれかでは、アポダイゼーション光７０２のアポダイズ波長λ_{ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ}は、アポダイゼーション光７０２がＰＰ層５１０の記録材料によって強力に吸収されるように選択され得る。例えば、いくつかの実施形態では、アポダイゼーション光７０２の光パワーの５％以下がＰＰ層５１０を透過し得る。アポダイゼーション光７０２の吸収によって、ＰＰ層５１０のアポダイゼーション光７０２への露光が高い場合に屈折率コントラストΔｎがＰＰ層５１０の対向する表面においてのみ低減することが保証される。アポダイゼーション光７０２は、短時間、例えば、１秒未満提供され得る。アポダイズ露光エネルギーは、高精度および空間的均一性、例えば、アポダイゼーション光７０２露出の５％未満の不均一性で制御され得る。アポダイズ波長および露光波長が異なる実施形態では、ＰＰ層５１０は、λ_{ｇｒａｔｉｎｇ}における低吸収、およびアポダイズ波長λ_{ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ}における高吸収によるホログラフィック記録に対して最適化可能である。

いくつかの実施形態では、アポダイゼーション光７０２露出は、ＰＰ層５１０のダイナミックレンジを大幅に消費せず、例えば、アポダイゼーション光７０２露出によるダイナミックレンジの低減は、１０～２０％未満であり得る。限定ではなく例として、アポダイゼーション光によって光重合された基の数は最小値に保たれ得るが、屈折率コントラストΔｎのアポダイゼーションは提供される。アポダイゼーション光７０２は、ＰＰ層５１０のグレーティング形成用光７０４による意図される露光の直前にまたは所定の時間間隔内に提供され得る。

光反応性基が吸収する波長は、可視光スペクトル外に、通常は紫外線波長範囲にあってよい。いくつかの実施形態では、光反応性基はフォトポリマー骨格上に位置する。本明細書に開示された光誘起アポダイゼーション方法は、ベースの屈折率、収縮性、または、露光の前、間、または後にＰＰ層５１０の厚みを通してブラッグ反射条件に影響し得る他の要因を大幅に変更することなく強力なΔｎ変調を誘起し得る。その他の場合、これらを修正するための補足法は、所望のグレーティングの反応を得るために使用されてよい。

いくつかの実施形態では、グレーティングアポダイゼーションは化学的に誘起され、またはグレーティングの化学的アポダイゼーションは上記で検討された光誘起アポダイゼーションを補完する。化学的アポダイゼーションの実施形態の幾何学的形状全体が図９に提示されており、ここで、化学活性層９２０または抑制層がＰＰ層５１０の対向する平行な側面に提供される。少なくとも１つの活性層９２０が提供され得る。体積グレーティング、例えば、ＶＢＧまたは体積ホログラムは、ＰＰ層５１０をグレーティング形成用光で照射することによって形成され得る。グレーティング形成は、化学活性層９２０に存在する反応剤によって、例えば、グレーティング５２０の周期的な屈折率変化の振幅を低減するために光重合プロセスを制御可能に抑えることによって妨げる場合がある。

グレーティング５２０の周期的な屈折率変化の振幅は、さまざまな化学プロセスを使用して低減され得る。例えば、グレーティング形成用の光重合後、光重合フォトポリマーの末端基は、化学的におよび／または光化学的に分離され得、その後、分離された末端基がこれらの元々の場所から拡散されることで、形成されたグレーティングは破壊される。図１０を参照すると、フォトポリマー１０００は、酸開裂性リンカー基１００６によって末端基１００４に接続される光重合性基１００２を含む。末端基１００４は、高屈折率部分であり得、それによって、局部的な屈折率は、末端基１００４によって少なくとも部分的に定められる。化学活性層９２０（図９）における反応剤は、酸開裂性リンカー基１００６と反応することによって末端基１００４（図１０）を光重合性基１００２から分離するために酸を含み得る。末端基１００４は、ＰＰ層５１０（図９）の外面５２１、５２２のうちの少なくとも１つに酸を加えることによって対応する光重合性基から分離され得る。分離された末端基１００４（図１０）は分離後に拡散し、それによって、酸が加えられた表面に近接する周期的な屈折率変化の振幅が低減される。酸は、化学活性層９２０からの拡散によってＰＰ層５１０に進入し得る、および／またはＰＰ層５１０において光化学的に生成され得る。

図１１に移ると、グレーティング結合器を製造する一般的方法１１００は、入力結合器または出力結合器の複数の体積グレーティングを形成すること（１１０２）を含む。体積グレーティングは、屈折率コントラストΔｎ（ｚ）の所望の空間プロファイルを実現するためにアポダイズされ得る（１１０４）。ステップ１１０２および１１０４は任意の順序で行われてよい。ステップ１１０２および１１０４を実行する順序は、グレーティングアポダイゼーションを実現するために使用される化学的性質に左右され得る。いくつかの実施形態では、形成ステップ１１０２はフォトポリマー層をグレーティング形成用光に露光することを含み、アポダイゼーションステップ１１０４はフォトポリマー層のうちの少なくとも１つの表面をアポダイゼーション光に露光させること、および／または、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図８、および図９を参照して上記に説明されるように、少なくとも１つの表面を反応剤に露光することを含む。

図１２を参照すると、拡張現実（ＡＲ）ニアアイディスプレイ１２００は、眼鏡の形状因子を有するフレーム１２０１を含む。フレーム１２０１は、それぞれの目に対して、本明細書に説明されるレーザ光源を含むプロジェクタ１２０８、プロジェクタ１２０８に光学的に結合された瞳複製光ガイド１２１０、アイトラッキングカメラ１２０４、および複数の照明器１２０６を支持する。瞳複製光ガイド１２１０は、本明細書に説明されるように、体積グレーティングを含むグレーティングベースの入力結合器および／または出力結合器のいずれかを含んでよい。照明器１２０６は、アイボックス１２１２を照射するために瞳複製光ガイド１２１０によって支持され得る。プロジェクタ１２０８は、ユーザの目に投影される角領域における画像を伝達する扇形の光ビームを提供する。瞳複製光ガイド１２１０は、扇形の光ビームを受け、かつ扇形の光ビームのそれぞれのビームの複数の横方向にオフセットされた平行なコピーを提供することで、投影された画像はアイボックス１２１２に広がる。

アイトラッキングカメラ１２０４の目的は、ユーザの両目の位置および／または向きを判断することである。ユーザの目の位置および向きが分かると、視線収束距離および方向が判断され得る。プロジェクタ１２０８によって表示される形象は、表示された拡張現実風景にユーザをより良く忠実に没頭させるためにユーザの視線を考慮するように、および／または拡張現実との相互作用の特有の機能を提供するように、動的に調節され得る。

工程中、照明器１２０６は、対応するアイボックス１２１２において目を照射して、アイトラッキングカメラが目の画像を得ることだけでなく、基準反射光、すなわち、グリントを提供することも可能にする。グリントは、捉えられた目の画像における基準点として機能し得、グリント画像に対する瞳孔画像の位置を判断することによる視線方向の判断が容易になる。照明光によってユーザの注意をそらさないようにするために、後者をユーザには不可視にする場合がある。例えば、赤外光はアイボックス１２１２を照射するために使用されてよい。

本開示の実施形態は、人工現実システムを含み得る、または人工現実システムと併せて実装され得る。人工現実システムは、ユーザに提示する前の何らかのやり方で、視覚情報、オーディオ、触覚（身体感覚（ｓｏｍａｔｏｓｅｎｓａｔｉｏｎ））情報、加速、バランスなどを感じることによって得られる外界についての知覚情報を調節する。非限定的な例として、人工現実は、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、混成現実、または、これらの何らかの組み合わせおよび／もしくは派生形を含んでよい。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、または捉えられた（例えば、実世界の）コンテンツと組み合わせて生成されたコンテンツを含んでよい。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、身体的もしくは触覚フィードバック、またはこれらの何らかの組み合わせを含んでよい。このコンテンツのいずれかは、単一のチャネルまたは複数のチャネルにおいて、例えば、３次元効果を閲覧者に生じさせる立体映像において提示されてよい。

さらに、いくつかの実施形態では、人工現実はまた、例えば、人工現実においてコンテンツを作成するために使用される、および／または、その他の場合、人工現実において使用される（例えば、人工現実においてアクティビティを行う）、アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはこれらの何らかの組み合わせと関連付けられてよい。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されるＨＭＤなどのウェアラブルディスプレイ、スタンドアロンＨＭＤ、眼鏡の形状因子を有するニアアイディスプレイ、モバイルデバイスもしくはコンピューティングシステム、または、一人または複数人の閲覧者に人工現実コンテンツを提供することが可能な任意の他のハードウェアプラットフォームを含む、さまざまなプラットフォーム上で実装されてよい。

本開示は、本明細書に説明される特有の実施形態によって範囲が限定されるべきではない。実際には、本明細書に説明されたものに加えて、その他のさまざまな実施形態および修正が、前述の説明および添付の図面から当業者には明らかであろう。よって、このような他の実施形態および修正は、本開示の範囲内にあることが意図されている。さらに、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実装形態の文脈で本明細書に説明されているが、当業者は、その有用性がこれに限定されず、本開示が任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実施され得ることを認識するであろう。それ故に、以下に記載される特許請求項は、本明細書に説明された本開示の全範囲を考慮して解釈されるべきである。

Claims (15)

1. グレーティング結合器の製造方法であって、
   対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層を、前記フォトポリマー層において周期的な屈折率変化を形成するためにグレーティング形成用光に露光させることと、
   前記フォトポリマー層の前記第１の表面をアポダイゼーション光に露光させて前記第１の表面に近接する前記周期的な屈折率変化の振幅を低減することと、を含む、方法。
2. 前記フォトポリマー層の前記第２の表面をアポダイゼーション光に露光させて前記第２の表面に近接する前記周期的な屈折率変化の振幅を低減することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記フォトポリマー層の前記第１の表面は、前記フォトポリマー層が前記グレーティング形成用光に露光される前に前記アポダイゼーション光に露光される、請求項１に記載の方法。
4. 前記グレーティング形成用光の波長は前記アポダイゼーション光の波長と異なっており、それによって、前記アポダイゼーション光は前記グレーティング形成用光より強力に前記フォトポリマー層に吸収され、随意に、
   前記アポダイゼーション光の前記波長における前記フォトポリマー層の透過率は５％以下である、請求項１に記載の方法。
5. 前記フォトポリマー層における前記周期的な屈折率変化は、前記フォトポリマー層の光反応剤が前記グレーティング形成用光による照射に感応することにより形成され、前記周期的な屈折率変化の前記振幅は、前記光反応剤が前記アポダイゼーション光による照射に感応することにより低減される、請求項４に記載の方法。
6. 前記フォトポリマー層の前記アポダイゼーション光への前記露光の継続時間は、前記フォトポリマー層の前記グレーティング形成用光への前記露光の継続時間より短い、請求項４に記載の方法。
7. 前記フォトポリマー層の前記アポダイゼーション光への前記露光は、前記フォトポリマー層の前記グレーティング形成用光への前記露光と同時に行われ、随意に、
   前記フォトポリマー層は、前記グレーティング形成用光への光化学反応によって前記周期的な屈折率変化を形成するための光反応剤と、前記アポダイゼーション光が照射されると前記光化学反応を妨げるための光抑制剤とを含み、
   前記グレーティング形成用光の波長は前記アポダイゼーション光の波長と異なっている、請求項１に記載の方法。
8. 前記グレーティング形成用光は実質的に前記光抑制剤を活性化せず、前記アポダイゼーション光は実質的に前記光反応剤を活性化しない、請求項７に記載の方法。
9. 前記光化学反応は光重合を含み、
   前記光抑制剤は、前記アポダイゼーション光が照射されると光分解を受けて、前記光重合を妨げるラジカルを生じさせ、
   前記光抑制剤は、亜硝酸ブチル、ヘキサアリールビイミダゾールまたはテトラエチルチウラムジスルフィドのうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記フォトポリマー層の前記アポダイゼーション光への前記露光は、前記フォトポリマー層の前記グレーティング形成用光への前記露光の後に行われ、随意に、
    前記フォトポリマー層は、光異性化、光脱離、光重合または光閉じ込めのうちの少なくとも１つによって前記アポダイゼーション光による照射時の前記周期的な屈折率変化の前記振幅を低減する光反応性基を含み、随意に、
    前記光反応性基は、アゾベンゼン、スチルベン、スピロピラン、ジアリールエテン、ジアゾ基またはアジド基のうちの少なくとも１つを含み、随意に、
    前記光反応性基は前記フォトポリマー層のポリマー骨格上にある、請求項１に記載の方法。
11. グレーティング結合器の製造方法であって、
    対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層を、前記フォトポリマー層において周期的な屈折率変化を形成するためにグレーティング形成用光に露光させることと、
    前記フォトポリマー層の少なくとも前記第１の表面を反応剤に露光させて前記第１の表面に近接する前記周期的な屈折率変化の振幅を低減することと、を含む、方法。
12. 前記フォトポリマー層のフォトポリマーは、酸開裂性リンカー基によって末端基に接続される光重合性基を含み、
    局部的な屈折率は前記末端基によって少なくとも部分的に定められ、
    前記反応剤は、前記末端基を前記光重合性基から分離するために酸を含み、
    工程中、前記末端基は、前記酸が前記少なくとも第１の表面に加えられることによって対応する前記光重合性基から分離されると拡散し、それによって、前記少なくとも第１の表面に近接する前記周期的な屈折率変化の前記振幅が低減される、請求項１１に記載の方法。
13. 導波路用のグレーティング結合器であって、
    対向する第１の表面と第２の表面との間の厚みを有するフォトポリマー層であって、グレーティング形成用光への露光による周期的な屈折率変化を含むフォトポリマー層を含み、
    前記第１の表面に近接する前記周期的な屈折率変化の振幅は、
    前記フォトポリマー層の前記第１の表面をアポダイゼーション光に露光させること、または
    前記フォトポリマー層の前記第１の表面を反応剤に露光させること
    のうちの少なくとも１つによって低減される、グレーティング結合器。
14. 前記第２の表面に近接する前記周期的な屈折率変化の振幅は、
    前記フォトポリマー層の前記第２の表面をアポダイゼーション光に露光させること、または
    前記フォトポリマー層の前記第２の表面を反応剤に露光させること
    のうちの少なくとも１つによって低減される、請求項１３に記載のグレーティング結合器。
15. 前記フォトポリマー層における前記周期的な屈折率変化は、前記フォトポリマー層の光反応剤が前記グレーティング形成用光による照射に感応することにより形成され、前記周期的な屈折率変化の前記振幅は、前記光反応剤が前記アポダイゼーション光による照射に感応することにより低減される、請求項１３に記載のグレーティング結合器。

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