JP7386267B2 - ディスプレイシステム - Google Patents
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Description
本願は、2019年6月24日に出願された、米国仮出願第62/865,689号、および2019年9月30日に出願された、米国仮出願第62/908,247号の優先権の利益を主張する。これらの仮出願はそれぞれ、参照することによって本明細書に組み込まれる。
本願は、参照することによって、以下の特許出願、すなわち、2019年4月1日に出願され、「HYBRID POLYMER WAVEGUIDE AND METHODS FOR MAKING THE SAME」と題された、PCT出願第PCT/US2019/025224号、2014年11月27日に出願され、2015年7月23日に米国特許公開第2015/0205126号として公開された、米国特許出願第14/555,585号、2015年4月18日に出願され、2015年10月22日に米国特許公開第2015/0302652号として公開された、米国特許出願第14/690,401号、2014年3月14日に出願され、2016年8月16日に発行された、現米国特許第9,417,452号である、米国特許出願第14/212,961号、および2014年7月14日に出願され、2015年10月29日に米国特許公開第2015/0309263号として公開された、米国特許出願第14/331,218号のそれぞれの全体を組み込む。
本開示は、ディスプレイシステムに関し、より具体的には、拡張現実ディスプレイシステムに関する。
現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、現実であるように見える、またはそのように知覚され得る様式で、ユーザに提示される。仮想現実、すなわち、「VR」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界の視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴い、拡張現実、すなわち、「AR」シナリオは、典型的には、ユーザのまわりの実際の世界の可視化に対する拡張としてのデジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。複合現実、すなわち、「MR」シナリオは、あるタイプのARシナリオであり、典型的には、自然世界の中に統合され、それに応答する、仮想オブジェクトを伴う。例えば、MRシナリオでは、AR画像コンテンツが、実世界内のオブジェクトによって遮断される、または別様にそれと相互作用するものとして知覚され得る。
いくつかの側面は、ディスプレイシステムであって、導波管のスタックであって、光学的に透過性の本体と、第1の主要表面と、光学的に透過性の本体と一体型であるスペーサを備える、第1の導波管であって、スペーサは、第1の主要表面から垂直に延在する、第1の導波管と、光学的に透過性の本体および第2の主要表面を備える、第2の導波管であって、第2の主要表面は、第1の導波管の第1の主要表面に面し、スペーサによって、そこから離間される、第2の導波管と、スペーサの上部表面上に提供される、接着剤であって、スペーサを第2の導波管の第2の主要表面に取り付ける、接着剤とを備え、接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有する、導波管のスタックを備える、ディスプレイシステムに関する。いくつかの実施形態では、スペーサは、第1の導波管の周に沿って延在する。いくつかの実施形態では、スペーサは、導波管の縁を画定する。いくつかの実施形態では、接着剤は、第1の接着剤を構成し、導波管のスタックはさらに、第1の導波管の第1の主要表面と第2の導波管の第2の主要表面との間に延在し、それらを取り付ける、接着剤塊を形成する、第2の接着剤を備える。いくつかの実施形態では、第1の接着剤および第2の接着剤は、異なる粘度を有する。いくつかの実施形態では、第2の接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有する。いくつかの実施形態では、接着剤は、第1の導波管の第1の主要表面上のスペーサの周辺に位置する。いくつかの実施形態では、第1の導波管はさらに、スペーサの第1の主要表面内部の面積内の1つ以上の回折光学要素を備える。いくつかの実施形態では、第1の導波管の第1の主要表面はさらに、1つ以上の回折光学要素と接着剤との間の接着剤捕獲凹部を備える。いくつかの実施形態では、接着剤は、スペーサの上部表面上および側方面上に配置される。いくつかの実施形態では、第1の導波管は、複数のスペーサを備える。いくつかの実施形態では、接着剤に接触する1つ以上の表面は、粗面である、または平滑ではない、テクスチャを有する。いくつかの実施形態では、スペーサは、スペーサを通して側方に延在する、1つ以上の通気穴を備える。いくつかの実施形態では、第1の導波管は、複数のスペーサを備え、各スペーサは、1つ以上の通気穴を備える。いくつかの実施形態では、複数のスペーサのスペーサの対のスペーサは、相互に並んで側方に伸長され、導波管のスタックはさらに、複数のスペーサの隣接する対のスペーサ間の体積内に位置する、1つ以上の残骸捕獲構造を備える。いくつかの実施形態では、スペーサは、第1の導波管の第1の主要表面の内部面積内に位置する。いくつかの実施形態では、スペーサは、500μmまたはそれ未満の最大横方向断面寸法を有する、単一点接触スペーサを備える。いくつかの実施形態では、第2の導波管の第2の主要表面は、スペーサをくぼみ内に収容する、くぼみを備える。いくつかの実施形態では、導波管のスタックは、複数の導波管を備え、複数の導波管の2つ以上の導波管は、スペーサと、くぼみとを備え、くぼみは、下層導波管のスペーサを収容する。いくつかの実施形態では、スペーサは、四角柱、四角錘、三角柱、三角錐、円筒形、および円錐形から成る群から選択される、形状を備える。いくつかの実施形態では、接着剤は、吸光体を備える。いくつかの実施形態では、接着剤は、黒色着色剤でドープされる。いくつかの実施形態では、第1および第2の導波管は、スペーサおよび接着剤によって画定されたサイズを有する、空隙によって分離される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管のスタック
を備え、前記導波管のスタックは、
第1の導波管であって、前記第1の導波管は、光学的に透過性の本体、第1の主要表面、および前記光学的に透過性の本体と一体型であるスペーサを備え、前記スペーサは、前記第1の主要表面から垂直に延在する、第1の導波管と、
第2の導波管であって、前記第2の導波管は、光学的に透過性の本体および第2の主要表面を備え、前記第2の主要表面は、前記第1の導波管の第1の主要表面に面し、前記スペーサによって、そこから離間される、第2の導波管と、
前記スペーサの上部表面上に提供される接着剤であって、前記接着剤は、前記スペーサを前記第2の導波管の第2の主要表面に取り付ける、接着剤と
を備え、
前記接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有する、ディスプレイシステム。
(項目2)
前記スペーサは、前記第1の導波管の周に沿って延在する、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目3)
前記スペーサは、前記導波管の縁を画定する、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目4)
前記接着剤は、第1の接着剤を構成し、導波管のスタックはさらに、前記第1の導波管の第1の主要表面と前記第2の導波管の第2の主要表面との間に延在し、それらを取り付ける接着剤塊を形成する第2の接着剤を備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目5)
前記第1の接着剤および前記第2の接着剤は、異なる粘度を有する、項目4に記載のディスプレイシステム。
(項目6)
前記第2の接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有する、項目5に記載のディスプレイシステム。
(項目7)
前記第2の接着剤は、前記第1の導波管の第1の主要表面上のスペーサの周辺に位置する、項目4に記載のディスプレイシステム。
(項目8)
前記第1の導波管はさらに、前記スペーサの前記第1の主要表面内部の面積内の1つ以上の回折光学要素を備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目9)
前記第1の導波管の第1の主要表面はさらに、前記1つ以上の回折光学要素と前記接着剤との間の接着剤捕獲凹部を備える、項目8に記載のディスプレイシステム。
(項目10)
前記接着剤は、前記スペーサの上部表面上および側方面上に配置される、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目11)
前記第1の導波管は、複数のスペーサを備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目12)
前記接着剤に接触する1つ以上の表面は、粗面である、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目13)
前記1つ以上の表面は、ナノテクスチャ加工される、項目12に記載のディスプレイシステム。
(項目14)
前記上部表面の2つ以上の側に沿って延在する接着剤流障壁をさらに備え、前記接着剤流障壁は、前記接着剤によって占有される中心体積を画定する、項目12に記載のディスプレイシステム。
(項目15)
前記スペーサは、前記スペーサを通して側方に延在する1つ以上の通気穴を備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目16)
前記第1の導波管は、複数のスペーサを備え、各スペーサは、1つ以上の通気穴を備える、項目15に記載のディスプレイシステム。
(項目17)
前記複数のスペーサのうちのスペーサの対のスペーサは、相互に並んで側方に伸長され、前記導波管のスタックはさらに、前記複数のスペーサの隣接する対のスペーサ間の体積内に位置する1つ以上の残骸捕獲構造を備える、項目16に記載のディスプレイシステム。
(項目18)
前記スペーサは、前記第1の導波管の第1の主要表面の内部面積内に位置する、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目19)
前記スペーサは、500μmまたはそれ未満の最大横方向断面寸法を有する単一点接触スペーサを備える、項目18に記載のディスプレイシステム。
(項目20)
前記第2の導波管の第2の主要表面は、前記スペーサをくぼみ内に収容するくぼみを備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目21)
導波管のスタックは、複数の導波管を備え、前記複数の導波管の2つ以上の導波管は、スペーサと、くぼみとを備え、前記くぼみは、下層導波管のスペーサを収容する、項目20に記載のディスプレイシステム。
(項目22)
前記スペーサは、四角柱、四角錘、三角柱、三角錐、円筒形、および円錐形から成る群から選択される形状を備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目23)
前記接着剤は、吸光体を備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目24)
前記接着剤は、黒色着色剤でドープされる、項目23に記載のディスプレイシステム。
(項目25)
前記第1および第2の導波管は、前記スペーサおよび接着剤によって画定されたサイズを有する空隙によって分離される、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目26)
前記接着剤は、1.65を上回る屈折率を有する、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目27)
前記第1および第2の導波管はそれぞれ、
入射画像光を内部結合するように構成される内部結合光学要素と、
前記内部結合された画像光を外部結合するように構成される外部結合光学要素と
を備える、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目28)
前記画像光を前記内部結合光学要素に投影するように構成される光プロジェクタシステムをさらに備える、項目27に記載のディスプレイシステム。
(項目29)
前記スペーサは、吸光材料を含む、項目1に記載のディスプレイシステム。
(項目30)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
接眼レンズ
を備え、前記接眼レンズは、
導波管であって、
光学的に透過性の本体であって、前記光学的に透過性の本体は、前記光学的に透過性の本体と一体型である少なくとも1つのスペーサを備える、光学的に透過性の本体と、
外部結合光学要素であって、前記外部結合光学要素は、前記光学的に透過性の本体内を伝搬する光を外部結合するように構成される、外部結合光学要素と
を備える、導波管と、
上層導波管であって、前記上層導波管は、前記少なくとも1つのスペーサによって前記導波管から離間される、上層導波管と、
柱であって、前記柱は、前記光学的に透過性の本体を上層導波管の表面に取り付ける接着剤から形成される、柱と
を備える、ディスプレイシステム。
(項目31)
前記外部結合光学要素は、複数の突出部および介在陥凹を前記光学的に透過性の本体の主要表面上に備え、前記少なくとも1つのスペーサは、前記複数の突出部の高さを上回る高さまで前記主要表面から延在する、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目32)
前記接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有する、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目33)
前記導波管は、一対の一体型スペーサを備え、前記接着剤は、前記一対の一体型スペーサ間に位置する、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目34)
前記接着剤は、黒色着色剤でドープされる、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目35)
前記接着剤は、1.65を上回る屈折率を有する、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目36)
前記接着剤は、前記外部結合光学要素と前記少なくとも1つのスペーサとの間の前記光学的に透過性の本体の表面上に位置する、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目37)
前記光学的に透過性の本体の表面は、外部結合光学要素と前記接着剤との間の接着剤捕獲凹部を備える、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目38)
前記接着剤は、前記光学的に透過性の本体の周縁に隣接して位置する、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目39)
前記少なくとも1つのスペーサは、前記外部結合光学要素と前記接着剤との間に位置付けられる、項目38に記載のディスプレイシステム。
(項目40)
前記接着剤は、第1の接着剤を構成し、前記接眼レンズは、前記少なくとも1つのスペーサおよび前記上層導波管の表面に接合される第2の接着剤を備える、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目41)
前記光学的に透過性の本体は、複数のスペーサを備える、項目30に記載のディスプレイシステム。
(項目42)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
接眼レンズ
を備え、前記接眼レンズは、
導波管であって、前記導波管は、光学的に透過性の本体内を伝搬する光を外部結合するように構成される外部結合光学要素を備える、導波管と、
前記導波管から離間される上層導波管と、
柱であって、前記柱は、前記導波管から前記上層導波管まで延在する接着剤から形成され、前記接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有する、柱と
を備える、ディスプレイシステム。
(項目43)
前記高さは、30μm~200μmである、項目42に記載のディスプレイシステム。
(項目44)
前記導波管は、前記柱に隣接して延在する一体型スペーサを備え、前記スペーサは、垂直に延在し、導波管に接触する、項目42に記載のディスプレイシステム。
(項目45)
前記接着剤は、黒色着色剤でドープされる、項目42に記載のディスプレイシステム。
(項目46)
前記接着剤は、1.65を上回る屈折率を有する、項目42に記載のディスプレイシステム。
(項目47)
前記接着剤は、前記導波管および前記上層導波管の縁を画定する、項目42に記載のディスプレイシステム。
(項目48)
前記導波管は、前記外部結合光学要素と前記柱との間の前記導波管の表面上の接着剤捕獲凹部を備える、項目42に記載のディスプレイシステム。
(項目49)
前記凹部は、50μm~2mmの幅を有する、項目48に記載のディスプレイシステム。
(項目50)
前記凹部は、50μm~0.4mmの深度を有する、項目49に記載のディスプレイシステム。
(項目51)
導波管スタックを作製するための方法であって、前記方法は、
下層導波管を形成すること
を含み、前記下層導波管を形成することは、
一体型外部結合光学要素および一体型スペーサを前記下層導波管の主要表面上に画定することであって、前記一体型スペーサは、前記外部結合光学要素から離間され、前記外部結合光学要素の上方の高さまで延在する、ことと、
接着剤を前記下層導波管の主要表面上に提供することと、
前記接着剤を使用して、上層導波管を前記下層導波管に取り付けることと
を含み、
前記一体型スペーサは、前記下層導波管の主要表面と前記上層導波管の底部表面との間の間隙を画定する、方法。
(項目52)
前記一体型外部結合光学要素および前記一体型スペーサは、同時に形成される、項目51に記載の方法。
(項目53)
上層導波管を前記下層導波管に取り付けた後、前記接着剤を硬化させることをさらに含む、項目51に記載の方法。
(項目54)
前記下層導波管および前記上層導波管を単体化することをさらに含む、項目51に記載の方法。
(項目55)
前記単体化することは、前記下層導波管および前記上層導波管を単体化経路に沿って切断することを含む、項目54に記載の方法。
(項目56)
前記下層導波管を切断することは、レーザを用いて、前記下層導波管を切断することを含む、項目55に記載の方法。
(項目57)
前記単体化することは、前記一体型スペーサの少なくとも一部を除去することを含む、項目54に記載の方法。
(項目58)
前記単体化することは、前記接着剤の少なくとも一部を除去することを含む、項目54に記載の方法。
(項目59)
前記単体化することは、前記一体型スペーサの全体を除去することを含む、項目54に記載の方法。
(項目60)
前記接着剤は、第1の接着剤を構成し、第2の接着剤が、前記一体型スペーサの上部表面上に提供される、項目51に記載の方法。
(項目61)
前記第2の接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有する、項目60に記載の方法。
(項目62)
前記第1の接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有する、項目60に記載の方法。
(項目63)
前記接着剤は、前記一体型スペーサに隣接して提供される、項目51に記載の方法。
(項目64)
前記接着剤は、前記下層導波管の主要表面上の一体型スペーサの周辺に提供される、項目63に記載の方法。
(項目65)
前記接着剤は、前記下層導波管の主要表面上の前記外部結合光学要素と一体型スペーサとの間に提供される、項目51に記載の方法。
(項目66)
複数の一体型スペーサは、前記下層導波管の主要表面上に画定される、項目51に記載の方法。
(項目67)
前記接着剤は、前記複数のスペーサの2つのスペーサ間の体積を充填する、項目66に記載の方法。
(項目68)
前記上層導波管を前記下層導波管に取り付ける前に、前記下層導波管および前記上層導波管の1つ以上の表面を粗面化することをさらに含み、前記1つ以上の表面は、前記接着剤と接触する表面を備える、項目51に記載の方法。
(項目69)
前記一体型スペーサを通して側方に延在する1つ以上の通気穴を形成することをさらに含む、項目51に記載の方法。
(項目70)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
接眼レンズであって、
導波管であって、前記導波管は、光学的に透過性の本体内を伝搬する光を外部結合するように構成される外部結合光学要素を備える、導波管と、
前記導波管から離間される上層導波管と
を備える、接眼レンズと、
前記導波管を前記上層導波管に取り付ける接着剤と
を備え、
前記接着剤と接触する前記光学的に透過性の本体および前記上層導波管の表面は、粗面である、ディスプレイシステム。
(項目71)
前記粗面表面は、前記接着剤の接着性を増加させるためのナノ構造を備える、項目70に記載のディスプレイシステム。
(項目72)
前記導波管は、一体型スペーサを備え、前記スペーサは、前記導波管および前記上層導波管を分離する、項目70に記載のディスプレイシステム。
(項目73)
前記導波管の周に沿って延在する一対の一体型スペーサをさらに備える、項目72に記載のディスプレイシステム。
(項目74)
前記一対の一体型スペーサのスペーサはそれぞれ、前記スペーサを通して側方に延在する、通気穴を備える、項目73に記載のディスプレイシステム。
(項目75)
前記接着剤は、前記スペーサの上側表面上に配置され、前記上側表面は、前記粗面表面のうちの1つである、項目72に記載のディスプレイシステム。
(項目76)
前記接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有し、高さ10μm~200μmを有する柱を形成する、項目70に記載のディスプレイシステム。
(項目77)
前記外部結合光学要素と前記接着剤との間の前記導波管の主要表面上の接着剤捕獲凹部をさらに備える、項目70に記載のディスプレイシステム。
(項目78)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管を備える接眼レンズ
を備え、前記導波管は、
光外部結合光学要素と、
前記導波管と一体型であるスペーサであって、前記スペーサは、前記導波管の周に沿って延在する、スペーサと、
前記スペーサ内に形成される1つ以上の通気穴であって、前記1つ以上の通気穴は、前記スペーサを通して側方に延在する貫通開口部を備える、1つ以上の通気穴と
を備え、
前記通気穴は、100μmまたはそれ未満の幅を有する、ディスプレイシステム。
(項目79)
前記一体型スペーサは、前記導波管の縁を画定する、項目78に記載のディスプレイシステム。
(項目80)
前記導波管を上層導波管に取り付ける接着剤をさらに備え、前記接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有し、前記導波管から前記上層導波管まで延在する高さ10μm~200μmを有する柱を形成する、項目78に記載のディスプレイシステム。
(項目81)
前記スペーサの上部表面上の接着剤をさらに備え、前記接着剤は、前記導波管を上層導波管に取り付け、前記接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有する、項目78に記載のディスプレイシステム。
(項目82)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
接眼レンズ
を備え、前記接眼レンズは、
導波管であって、
光外部結合光学要素と、
前記導波管と一体型である一対のスペーサであって、前記スペーサは、前記導波管の周のまわりに延在し、前記スペーサは、相互に並んで延在し、チャネルをその間に画定する、スペーサと、
前記スペーサのそれぞれ内の1つ以上の側方に延在する通気穴と
を備える、導波管と、
前記導波管に取り付けられる上層導波管であって、前記上層導波管は、前記一対のスペーサによって、前記導波管から離間される、上層導波管と
を備える、ディスプレイシステム。
(項目83)
前記スペーサの第1のもの内の前記1つ以上の通気穴は、前記スペーサの第2のもの内に形成される前記1つ以上の通気穴から遠隔場所に位置する、項目82に記載のディスプレイシステム。
(項目84)
前記スペーサの複数の壁のスペーサの隣接する壁間に形成される残骸捕獲構造をさらに備える、項目82に記載のディスプレイシステム。
(項目85)
前記残骸捕獲構造は、前記一対のスペーサ間のチャネルを通して流動する残骸を捕らえるように構成される物理的障壁を備える、項目84に記載のディスプレイシステム。
(項目86)
前記残骸捕獲構造は、前記スペーサの角度付けられた拡張部を備え、前記角度付けられた拡張部は、前記チャネルの中に延在する、項目85に記載のディスプレイシステム。
(項目87)
前記一対のスペーサは、相互に平行に延在する、項目82に記載のディスプレイシステム。
(項目88)
前記導波管はさらに、前記導波管の周に沿って延在する1つ以上の付加的一体型スペーサを備える、項目82に記載のディスプレイシステム。
(項目89)
前記1つ以上の付加的一体型スペーサは、前記一体型スペーサの別のものと体積を画定し、前記体積内に接着剤をさらに備え、前記接着剤は、前記導波管を前記上層導波管に取り付ける、項目88に記載のディスプレイシステム。
(項目90)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
接眼レンズ
を備え、前記接眼レンズは、
導波管であって、
前記導波管の主要表面のアクティブ面積上の光抽出光学要素と、
前記アクティブ面積内の複数のスペーサと
を備える、導波管と、
上層導波管と
を備え、
前記スペーサは、前記導波管および前記上層導波管を分離し、
前記スペーサは、mm 2 あたり1つのスペーサまたはそれ未満の面積密度を有する、ディスプレイシステム。
(項目91)
前記スペーサは、前記スペーサの高さに対して横方向の平面上にある断面形状を有し、前記断面形状の最大寸法は、300μmまたはそれ未満である、項目90に記載のディスプレイシステム。
(項目92)
前記導波管の周に沿って延在する1つ以上の一体型スペーサをさらに備える、項目90に記載のディスプレイシステム。
(項目93)
前記導波管の周に沿って延在する前記一体型スペーサを前記上層導波管に取り付ける接着剤をさらに備え、前記接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有する、項目92のいずれか一項に記載のディスプレイシステム。
(項目94)
前記導波管を前記上層導波管に取り付ける接着剤をさらに備え、前記接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有し、高さ10μm~200μmを有する柱を形成する、項目90に記載のディスプレイシステム。
(項目95)
導波管スタックを作製するための方法であって、前記方法は、
下層導波管を形成することであって、前記下層導波管を形成することは、
一体型外部結合光学要素および一体型スペーサを前記下層導波管の主要表面上に画定することであって、前記一体型スペーサは、回折光学要素から離間され、前記回折光学要素の上方の高さまで延在する、こと
を含む、ことと、
接着剤を上層導波管上に提供することと、
前記上層導波管上に提供される前記接着剤を使用して、前記上層導波管を前記下層導波管に取り付けることと
を含み、
前記一体型スペーサは、前記下層導波管の主要表面と前記上層導波管の底部表面との間の間隙を画定する、方法。
(項目96)
一体型外部結合光学要素および前記一体型スペーサを画定することは、前記導波管を金型内で鋳造することを含む、項目95に記載の方法。
(項目97)
一体型外部結合光学要素を画定することは、回折格子を形成することを含む、項目95に記載の方法。
(項目98)
前記接着剤を提供することは、10mPa・s~100mPa・sの粘度を有する接着剤を堆積させることを含む、項目95に記載の方法。
(項目99)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管のスタックを備える接眼レンズ
を備え、前記導波管のスタックは、
第1の導波管であって、前記第1の導波管は、光学的に透過性の本体および前記光学的に透過性の本体と一体型であるスペーサを備え、前記スペーサは、端部を有し、前記端部は、前記端部を横断して延在する1つ以上の隆起を備える、第1の導波管と、
接着剤であって、前記接着剤は、前記1つ以上の隆起によって画定された体積内に配置される、接着剤と、
第2の導波管であって、前記第2の導波管は、前記第1の導波管の上層であって、前記接着剤と接触する、第2の導波管と
を備える、ディスプレイシステム。
(項目100)
前記1つ以上の隆起は、格子を形成する複数の隆起を備える、項目99に記載のディスプレイシステム。
(項目101)
前記1つ以上の隆起は、前記スペーサの端部の周のまわりに延在し、前記体積を囲繞する、項目99に記載のディスプレイシステム。
(項目102)
前記接着剤は、1μm以上の最大厚を有する、項目99に記載のディスプレイシステム。
(項目103)
前記最大厚は、35μmまたはそれ未満である、項目102に記載のディスプレイシステム。
(項目104)
前記接着剤と接触する前記第2の導波管の表面は、粗面テクスチャを有する、項目99に記載のディスプレイシステム。
(項目105)
前記第1の導波管および前記第2の導波管はそれぞれ、光内部結合光学要素と、光外部結合光学要素とを備える、項目99に記載のディスプレイシステム。
(項目106)
前記第1の導波管および前記第2の導波管の前記光外部結合光学要素は、異なる量の波面発散を伴う光を出力するように構成される、項目99に記載のディスプレイシステム。
(項目107)
接眼レンズを作製するための方法であって、前記方法は、
導波管スタックを形成すること
を含み、前記導波管スタックを形成することは、
一体型スペーサを有する導波管を提供することであって、前記スペーサは、前記スペーサの端部を横断して延在する1つ以上の隆起を有する、ことと、
接着剤を前記1つ以上の隆起上および前記スペーサの1つ以上の隆起間の体積内に提供することと、
前記接着剤と他の導波管を接触させ、前記一体型スペーサを前記他の導波管に接着することと
を含む、方法。
(項目108)
前記接着剤を提供することは、接着剤を前記1つ以上の隆起上およびその間に噴出堆積させることを含む、項目107に記載の方法。
(項目109)
前記接着剤を提供することは、1~35μmの最大厚を有する接着剤の層を堆積させることを含む、項目107に記載の方法。
(項目110)
前記1つ以上の隆起は、格子を形成する複数の隆起を備える、項目107に記載のディスプレイシステム。
(項目111)
前記1つ以上の隆起は、前記スペーサの端部の周のまわりに延在し、前記体積を囲繞する、項目107に記載のディスプレイシステム。
(項目112)
ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管のスタックを備える接眼レンズ
を備え、前記導波管のスタックは、
ポリマーから形成される第1の導波管と、
前記ポリマーから形成される第2の導波管と、
スペーサであって、前記スペーサは、前記第1および第2の導波管を分離し、その間に延在し、前記スペーサは、前記ポリマーから形成される、スペーサと
を備え、
前記第1の導波管、前記スペーサ、および前記第2の導波管は、連続的な塊のポリマーを形成する、ディスプレイシステム。
(項目113)
前記第1および第2の導波管は、前記ポリマーの並列シートを備える、項目112に記載のディスプレイシステム。
(項目114)
前記第1および第2の導波管はそれぞれ、光内部結合光学要素と、光外部結合光学要素とを備える、項目112に記載のディスプレイシステム。
(項目115)
前記光内部結合光学要素および光外部結合光学要素は、前記ポリマーから形成される回折格子を備える、項目112に記載のディスプレイシステム。
(項目116)
前記第1の導波管の前記光外部結合光学要素および前記第2の導波管の前記光外部結合光学要素は、異なる量の波面発散を伴う光を出力するように構成される、項目112に記載のディスプレイシステム。
(項目117)
接眼レンズを作製するための方法であって、前記方法は、
導波管スタックを形成すること
を含み、前記導波管スタックを形成することは、
一体型スペーサを有する導波管を提供することであって、前記導波管は、ポリマーから形成される、ことと、
前記スペーサの端部上に、前記ポリマーを形成するための化学種を備える接着剤溶液を提供することと、
前記溶液と他の導波管を接触させることと、
前記溶液を固化させ、前記一体型スペーサ、前記導波管、および前記他の導波管を備えるモノリシック塊を形成することと
を含む、方法。
(項目118)
前記溶液を提供することは、前記溶液を前記スペーサの端部上に噴出堆積させることを含む、項目117に記載の方法。
(項目119)
前記導波管を提供することは、前記金型の中に、前記ポリマーを形成するための化学種を備える導波管形成溶液を堆積させることを含む、項目117に記載の方法。
(項目120)
前記接着剤溶液は、前記導波管形成溶液より低い粘度を有する、項目119に記載の方法。
(項目121)
前記スペーサの端部は、体積を画定する1つ以上の隆起を備え、前記接着剤溶液を提供することは、前記接着剤溶液を前記体積内に提供することを含む、項目117に記載の方法。
(項目122)
前記1つ以上の隆起は、格子を形成する複数の隆起を備える、項目117に記載のディスプレイシステム。
(項目123)
前記1つ以上の隆起は、前記スペーサの端部の周のまわりに延在し、前記体積の一部を封入する、項目117に記載のディスプレイシステム。
(詳細な説明)
接眼拡張および仮想現実ディスプレイシステムは、画像情報を視認者の眼の中に指向するための接眼レンズを含み得る。接眼レンズは、糊の介在ビーズによって離間される、導波管のスタックから形成され得る。ビーズおよびビーズによって提供される導波管間の分離のサイズは、接眼レンズの光学性能およびディスプレイシステムの知覚される画質に影響を及ぼし得ることを理解されたい。例えば、ビーズは、具体的場所に形成され得、次いで、上層導波管は、ビーズを具体的圧力において押圧し得、その後、ビーズは、硬化によって固化され得る。結果として、ビーズの形成は、導波管のスタック全体を通して導波管間の一定分離距離を維持するために、精密な整合および制御された圧力を要求し得る。そのような精密な整合および圧力制御を提供することは、困難であり得る。
例示的ディスプレイシステム
例示的導波管構造
導波管から外への利用されない光の伝搬を低減させるための例示的導波管構造
Claims (47)
- ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管のスタック
を備え、前記導波管のスタックは、
第1の導波管であって、前記第1の導波管は、光学的に透過性の本体、第1の主要表面、および前記光学的に透過性の本体と一体型であるスペーサを備え、前記スペーサは、前記第1の主要表面から垂直に延在する、第1の導波管と、
第2の導波管であって、前記第2の導波管は、光学的に透過性の本体および第2の主要表面を備え、前記第2の主要表面は、前記第1の導波管の前記第1の主要表面に面し、前記スペーサによって、そこから離間される、第2の導波管と、
前記スペーサの上部表面上に提供される接着剤であって、前記接着剤は、前記スペーサを前記第2の導波管の前記第2の主要表面に取り付ける、接着剤と
を備え、
前記接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有し、
前記接着剤は、第1の接着剤を構成し、
前記導波管のスタックは、前記第1の導波管の前記第1の主要表面と前記第2の導波管の前記第2の主要表面との間に延在してそれらを取り付ける接着剤塊を形成する第2の接着剤をさらに備え、
前記第1の接着剤および前記第2の接着剤は、異なる粘度を有し、
前記第2の接着剤は、10,000mPa・s~50,000mPa・sの堆積時粘度を有し、
前記第1および第2の導波管はそれぞれ、
入射画像光を内部結合するように構成される内部結合光学要素と、
前記内部結合された画像光を外部結合するように構成される外部結合光学要素と
を備える、ディスプレイシステム。 - 前記スペーサは、前記第1の導波管の周に沿って延在する、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記スタックの縁を画定する、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の接着剤は、前記第1の導波管の前記第1の主要表面上の前記スペーサの周辺に位置する、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管は、前記スペーサの前記第1の主要表面内部の面積内の1つ以上の回折光学要素をさらに備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管の前記第1の主要表面は、前記1つ以上の回折光学要素と前記接着剤との間の接着剤捕獲凹部をさらに備える、請求項5に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、前記スペーサの前記上部表面上および側方面上に配置される、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管は、複数のスペーサを備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤に接触する1つ以上の表面は、粗面である、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記1つ以上の表面は、ナノテクスチャ加工される、請求項9に記載のディスプレイシステム。
- 前記上部表面の2つ以上の側に沿って延在する接着剤流障壁をさらに備え、前記接着剤流障壁は、前記接着剤によって占有される中心体積を画定する、請求項9に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記スペーサを通して側方に延在する1つ以上の通気穴を備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の導波管は、複数のスペーサを備え、各スペーサは、1つ以上の通気穴を備える、請求項12に記載のディスプレイシステム。
- 前記複数のスペーサのうちのスペーサの対のスペーサは、相互に並んで側方に伸長され、前記導波管のスタックは、前記複数のスペーサの隣接する対のスペーサ間の体積内に位置する1つ以上の残骸捕獲構造をさらに備える、請求項13に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記第1の導波管の前記第1の主要表面の内部面積内に位置する、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、500μmまたはそれ未満の最大横方向断面寸法を有する単一点接触スペーサを備える、請求項15に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の導波管の前記第2の主要表面は、前記スペーサをくぼみ内に収容するくぼみを備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記導波管のスタックは、複数の導波管を備え、前記複数の導波管の2つ以上の導波管は、スペーサと、くぼみとを備え、前記くぼみは、下層導波管のスペーサを収容する、請求項17に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、四角柱、四角錘、三角柱、三角錐、円筒形、および円錐形から成る群から選択される形状を備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、吸光体を備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、黒色着色剤でドープされる、請求項20に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1および第2の導波管は、前記スペーサおよび接着剤によって画定されたサイズを有する空隙によって分離される、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、1.65を上回る屈折率を有する、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記画像光を前記内部結合光学要素に投影するように構成される光プロジェクタシステムをさらに備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、吸光材料を含む、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管のスタック
を備え、前記導波管のスタックは、
第1の導波管であって、前記第1の導波管は、光学的に透過性の本体、第1の主要表面、および前記光学的に透過性の本体と一体型であるスペーサを備え、前記スペーサは、前記第1の主要表面から垂直に延在する、第1の導波管と、
第2の導波管であって、前記第2の導波管は、光学的に透過性の本体および第2の主要表面を備え、前記第2の主要表面は、前記第1の導波管の前記第1の主要表面に面し、前記スペーサによって、そこから離間される、第2の導波管と、
前記スペーサの上部表面上に提供される接着剤であって、前記接着剤は、前記スペーサを前記第2の導波管の前記第2の主要表面に取り付ける、接着剤と
を備え、
前記接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有し、
前記第1の導波管は、前記スペーサの前記第1の主要表面内部の面積内の1つ以上の回折光学要素をさらに備え、
前記第1の導波管の前記第1の主要表面は、前記1つ以上の回折光学要素と前記接着剤との間の接着剤捕獲凹部をさらに備え、
前記第1および第2の導波管はそれぞれ、
入射画像光を内部結合するように構成される内部結合光学要素と、
前記内部結合された画像光を外部結合するように構成される外部結合光学要素と
を備える、ディスプレイシステム。 - 前記接着剤は、前記スペーサの前記上部表面上および側方面上に配置される、請求項26に記載のディスプレイシステム。
- 前記上部表面の2つ以上の側に沿って延在する接着剤流障壁をさらに備え、前記接着剤流障壁は、前記接着剤によって占有される中心体積を画定する、請求項26に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記スペーサを通して側方に延在する1つ以上の通気穴を備える、請求項26に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記第1の導波管の前記第1の主要表面の内部面積内に位置する、請求項26に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の導波管の前記第2の主要表面は、前記スペーサをくぼみ内に収容するくぼみを備える、請求項26に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、吸光体を備える、請求項26に記載のディスプレイシステム。
- ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管のスタック
を備え、前記導波管のスタックは、
第1の導波管であって、前記第1の導波管は、光学的に透過性の本体、第1の主要表面、および前記光学的に透過性の本体と一体型であるスペーサを備え、前記スペーサは、前記第1の主要表面から垂直に延在する、第1の導波管と、
第2の導波管であって、前記第2の導波管は、光学的に透過性の本体および第2の主要表面を備え、前記第2の主要表面は、前記第1の導波管の前記第1の主要表面に面し、前記スペーサによって、そこから離間される、第2の導波管と、
前記スペーサの上部表面上に提供される接着剤であって、前記接着剤は、前記スペーサを前記第2の導波管の前記第2の主要表面に取り付ける、接着剤と、
前記上部表面の2つ以上の側に沿って延在する接着剤流障壁であって、前記接着剤流障壁は、前記接着剤によって占有される中心体積を画定する、接着剤流障壁と
を備え、
前記接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有し、
前記接着剤に接触する1つ以上の表面は、粗面であり、
前記第1および第2の導波管はそれぞれ、
入射画像光を内部結合するように構成される内部結合光学要素と、
前記内部結合された画像光を外部結合するように構成される外部結合光学要素と
を備える、ディスプレイシステム。 - 前記接着剤は、前記スペーサの前記上部表面上および側方面上に配置される、請求項33に記載のディスプレイシステム。
- 前記上部表面の2つ以上の側に沿って延在する接着剤流障壁をさらに備え、前記接着剤流障壁は、前記接着剤によって占有される中心体積を画定する、請求項33に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記スペーサを通して側方に延在する1つ以上の通気穴を備える、請求項33に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記第1の導波管の前記第1の主要表面の内部面積内に位置する、請求項33に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の導波管の前記第2の主要表面は、前記スペーサをくぼみ内に収容するくぼみを備える、請求項33に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、吸光体を備える、請求項33に記載のディスプレイシステム。
- ディスプレイシステムであって、前記ディスプレイシステムは、
導波管のスタック
を備え、前記導波管のスタックは、
第1の導波管であって、前記第1の導波管は、光学的に透過性の本体、第1の主要表面、および前記光学的に透過性の本体と一体型であるスペーサを備え、前記スペーサは、前記第1の主要表面から垂直に延在する、第1の導波管と、
第2の導波管であって、前記第2の導波管は、光学的に透過性の本体および第2の主要表面を備え、前記第2の主要表面は、前記第1の導波管の前記第1の主要表面に面し、前記スペーサによって、そこから離間される、第2の導波管と、
前記スペーサの上部表面上に提供される接着剤であって、前記接着剤は、前記スペーサを前記第2の導波管の前記第2の主要表面に取り付ける、接着剤と
を備え、
前記接着剤は、10mPa・s~100mPa・sの堆積時粘度を有し、
前記スペーサは、前記スペーサを通して側方に延在する1つ以上の通気穴を備え、
前記第1および第2の導波管はそれぞれ、
入射画像光を内部結合するように構成される内部結合光学要素と、
前記内部結合された画像光を外部結合するように構成される外部結合光学要素と
を備える、ディスプレイシステム。 - 前記第1の導波管は、複数のスペーサを備え、各スペーサは、1つ以上の通気穴を備える、請求項40に記載のディスプレイシステム。
- 前記複数のスペーサのうちのスペーサの対のスペーサは、相互に並んで側方に伸長され、前記導波管のスタックは、前記複数のスペーサの隣接する対のスペーサ間の体積内に位置する1つ以上の残骸捕獲構造をさらに備える、請求項41に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、前記スペーサの前記上部表面上および側方面上に配置される、請求項42に記載のディスプレイシステム。
- 前記上部表面の2つ以上の側に沿って延在する接着剤流障壁をさらに備え、前記接着剤流障壁は、前記接着剤によって占有される中心体積を画定する、請求項40に記載のディスプレイシステム。
- 前記スペーサは、前記第1の導波管の前記第1の主要表面の内部面積内に位置する、請求項40に記載のディスプレイシステム。
- 前記第2の導波管の前記第2の主要表面は、前記スペーサをくぼみ内に収容するくぼみを備える、請求項40に記載のディスプレイシステム。
- 前記接着剤は、吸光体を備える、請求項40に記載のディスプレイシステム。
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