JP7394152B2 - 拡張現実/複合現実用途のためのカスタマイズされたポリマー/ガラス回折導波管スタック - Google Patents
拡張現実/複合現実用途のためのカスタマイズされたポリマー/ガラス回折導波管スタック 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、2019年6月24日に出願された、米国特許出願第62/865,808号の利益を主張する。
本発明は、拡張現実/複合現実用途のための、改良された性能を伴う、カスタマイズされたポリマー/ガラス回折導波管スタックに関する。
拡張現実/複合現実デバイスは、典型的には、全ての層(例えば、赤色(R)層、緑色(G)層、および青色(B)層)のための単一のタイプのガラスまたはポリマー材料を活用する。本デバイスの性能全体は、RGB層の性能によって決定され得る。変調伝達関数(MTF)、効率、視野(FOV)、コントラスト、および接眼レンズの均一性等のいくつかの重要となる性能インジケータは、個々の層の光学性質に依存する。これらの光学性質は、屈折率、黄色度指数、ヘイズ、光の透過率、面粗度、および同等物を含む。所与の材料に関して、屈折率および光の透過率等の光学性質は、波長の関数である。例えば、ポリマー導波管に関する典型的な分散曲線(屈折率対波長)を示す、図1Aおよび1B、ならびにポリマー導波管材料に関する典型的な吸光曲線(光の透過率対波長)を示す、図2を参照されたい。ヘイズおよび黄色度指数等の他の性質は、波長に大きく依存するものではない。導波管材料と入射波長の本特定の関係は、屈折率および対応する黄色度指数値が、ある閾値を上回る場合、光学適合性に関連する課題を課し得る。
第1の一般的側面では、回折導波管スタックは、第1の可視波長範囲内の光を誘導するための第1の回折導波管と、第2の可視波長範囲内の光を誘導するための第2の回折導波管とを含む。第1の回折導波管は、第1の材料を含み、選択される波長における、第1の黄色度指数と、第1の屈折率とを有し、第2の回折導波管は、第2の材料を含み、選択される波長における、第2の黄色度指数と、第2の屈折率とを有する。第1の可視波長範囲内の波長は、第2の可視波長範囲内の波長を超過し、第1の屈折率は、選択される波長において第2の屈折率を超過し、第1の黄色度指数は、選択される波長において第2の黄色度指数を超過する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
回折導波管スタックであって、
第1の可視波長範囲内の光を誘導するための第1の回折導波管であって、前記第1の回折導波管は、第1の材料を含み、選択される波長における、第1の黄色度指数と、第1の屈折率とを有する、第1の回折導波管と、
第2の可視波長範囲内の光を誘導するための第2の回折導波管であって、前記第2の回折導波管は、第2の材料を含み、前記選択される波長における、第2の黄色度指数と、第2の屈折率とを有する、第2の回折導波管と
を備え、
前記第1の可視波長範囲内の波長は、前記第2の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第1の屈折率は、前記選択される波長において前記第2の屈折率を超過し、
前記第1の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第2の黄色度指数を超過する、回折導波管スタック。
(項目2)
第3の可視波長範囲内の光を誘導するための第3の回折導波管をさらに備え、前記第3の回折導波管は、第3の材料を含み、前記選択される波長における、第3の黄色度指数と、第3の屈折率とを有し、
前記第2の可視波長範囲内の波長は、前記第3の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第2の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第3の黄色度指数を超過する、項目1に記載の回折導波管。
(項目3)
前記第2の屈折率は、前記選択される波長において前記第3の屈折率を超過する、項目2に記載の回折導波管。
(項目4)
前記第1の可視波長範囲は、赤色光を含み、前記第2の可視波長範囲は、緑色光を含み、前記第3の可視波長範囲は、青色光を含む、項目2に記載の回折導波管。
(項目5)
前記選択される波長は、589nmであり、前記第1の黄色度指数は、約1.2未満であり、前記第2の黄色度指数は、約0.8未満であり、前記第3の黄色度指数は、約0.4未満である、項目2に記載の回折導波管。
(項目6)
前記第1の材料は、第1のポリマーを含み、前記第2の材料は、第2のポリマーを含む、項目1に記載の回折導波管。
(項目7)
前記第1のポリマーおよび前記第2のポリマーは、異なる、項目6に記載の回折導波管。
(項目8)
前記第1の材料は、第1のモノマーと、第2のモノマーとを含む、第1のコポリマーを含み、前記第2の材料は、前記第1のモノマーと、前記第2のモノマーとを含む、第2のコポリマーを含む、項目6に記載の回折導波管。
(項目9)
前記第1のコポリマー中の前記第1のモノマー対前記第2のモノマーの比率は、前記第2のコポリマー中の前記第1のモノマー対前記第2のモノマーの比率と異なる、項目6に記載の回折導波管。
(項目10)
前記第1の材料は、第1の添加剤を含み、前記第2の材料は、第2の添加剤を含む、項目6に記載の回折導波管。
(項目11)
前記第1の添加剤および前記第2の添加剤は、同一であり、前記第1の添加剤対前記第1のポリマーの比率は、前記第2の添加剤対前記第2のポリマーの比率と異なる、項目10に記載の回折導波管。
(項目12)
前記第1の材料は、第1のガラスを含み、前記第2の材料は、第2のガラスを含む、項目1に記載の回折導波管。
(項目13)
前記第1の材料は、ポリマーと、ガラスとのうちの一方を含み、前記第2の材料は、ポリマーと、ガラスとのうちの他方を含む、項目1に記載の回折導波管スタック。
(項目14)
前記選択される波長は、589nmである、項目1に記載の回折導波管スタック。
(項目15)
導波管スタックのために回折導波管を加工する方法であって、前記方法は、
第1の比率において、第1のモノマーと、第2のモノマーとを結合させ、第1の重合性材料をもたらすことと、
第1の回折導波管金型の中に前記第1の重合性材料を流延し、前記第1の重合性材料を重合させ、第1の可視波長範囲内の光を誘導するための第1の回折導波管をもたらすことであって、前記第1の回折導波管は、選択される波長における、第1の黄色度指数と、第1の屈折率とを有する、ことと、
第2の比率において、前記第1のモノマーと、前記第2のモノマーとを結合させ、第2の重合性材料をもたらすことと、
第2の回折導波管金型の中に前記第2の重合性材料を流延し、前記第2の重合性材料を重合させ、第2の可視波長範囲内の光を誘導するための第2の回折導波管をもたらすことであって、前記第2の回折導波管は、前記選択される波長における、第2の黄色度指数と、第2の屈折率とを有する、ことと
を含み、
前記第1の可視波長範囲内の波長は、前記第2の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第1の屈折率は、前記選択される波長において前記第2の屈折率を超過し、
前記第1の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第2の黄色度指数を超過する、方法。
(項目16)
第3の比率において、前記第1のモノマーと、前記第2のモノマーとを結合させ、第3の重合性材料をもたらすことと、
第3の回折導波管金型の中に前記第3の重合性材料を流延し、前記第3の重合性材料を重合させ、第3の可視波長範囲内の光を誘導するための第3の回折導波管をもたらすことであって、前記第3の回折導波管は、前記選択される波長における、第3の黄色度指数と、第3の屈折率とを有する、ことと
をさらに含み、
前記第2の可視波長範囲内の波長は、前記第3の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第2の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第3の黄色度指数を超過する、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記第2の屈折率は、前記選択される波長において前記第3の屈折率を超過する、項目16に記載の方法。
(項目18)
前記選択される波長は、589nmである、項目15に記載の方法。
(項目19)
回折導波管スタックであって、
第1の可視波長範囲内の光を誘導するための第1の回折導波管であって、前記第1の回折導波管は、第1の材料を含み、選択される波長における第1の屈折率と、前記第1の可視波長範囲の中間点における第1の標的屈折率とを有する、第1の回折導波管と、
第2の可視波長範囲内の光を誘導するための第2の回折導波管であって、前記第2の回折導波管は、第2の材料を含み、前記選択される波長における第2の屈折率と、前記第2の可視波長範囲の中間点における第2の標的屈折率とを有する、第2の回折導波管と、
第3の可視波長範囲内の光を誘導するための第3の回折導波管であって、前記第3の回折導波管は、第3の材料を含み、前記選択される波長における第3の屈折率と、前記第3の可視波長範囲の中間点における第3の標的屈折率とを有する、第3の回折導波管と
を備え、
前記第1の可視波長範囲は、赤色光を含み、前記第2の可視波長範囲は、緑色光を含み、前記第3の可視波長範囲は、青色光を含み、
前記選択される波長における、前記第1の標的屈折率、前記第2の標的屈折率、および前記第3の標的屈折率のうちのいずれか2つの間の差異は、前記選択される波長において0.005未満である、回折導波管スタック。
(項目20)
前記選択される波長は、589nmである、項目19に記載の回折導波管。
本開示は、接眼レンズの光学性能全体を最適化するための、拡張現実(AR)/複合現実(MR)回折導波管ベースの接眼レンズ内における、種々の色層(例えば、RGB)のための光学的に調整された材料の使用に関する。色導波管毎の材料は、動作波長に従って最適な光学性質(屈折率、黄色度指数、透過率)のために調製されることができる。最適な光学性質を達成するように構成される、ガラスおよびポリマー系導波管の種々の実装が、説明される。
Claims (22)
- 回折導波管スタックであって、
第1の可視波長範囲内の光を誘導するための第1の回折導波管であって、前記第1の回折導波管は、第1の材料を含み、選択される波長における、第1の黄色度指数と、第1の屈折率とを有する、第1の回折導波管と、
第2の可視波長範囲内の光を誘導するための第2の回折導波管であって、前記第2の回折導波管は、第2の材料を含み、前記選択される波長における、第2の黄色度指数と、第2の屈折率とを有する、第2の回折導波管と
を備え、
前記第1の材料は、第1のポリマーを含み、前記第2の材料は、第2のポリマーを含み、前記第1のポリマーおよび前記第2のポリマーは、異なり、
前記第1の可視波長範囲内の波長は、前記第2の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第1の屈折率は、前記選択される波長において前記第2の屈折率を超過し、
前記第1の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第2の黄色度指数を超過する、回折導波管スタック。 - 第3の可視波長範囲内の光を誘導するための第3の回折導波管をさらに備え、前記第3の回折導波管は、第3の材料を含み、前記選択される波長における、第3の黄色度指数と、第3の屈折率とを有し、
前記第2の可視波長範囲内の波長は、前記第3の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第2の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第3の黄色度指数を超過する、請求項1に記載の回折導波管スタック。 - 前記第2の屈折率は、前記選択される波長において前記第3の屈折率を超過する、請求項2に記載の回折導波管スタック。
- 前記第1の可視波長範囲は、赤色光を含み、前記第2の可視波長範囲は、緑色光を含み、前記第3の可視波長範囲は、青色光を含む、請求項2に記載の回折導波管スタック。
- 前記選択される波長は、589nmであり、前記第1の黄色度指数は、1.2未満であり、前記第2の黄色度指数は、0.8未満であり、前記第3の黄色度指数は、0.4未満である、請求項2に記載の回折導波管スタック。
- 前記第1のポリマーは、第1のモノマーと第2のモノマーとを含む第1のコポリマーを含み、前記第2のポリマーは、前記第1のモノマーと前記第2のモノマーとを含む第2のコポリマーを含む、請求項1に記載の回折導波管スタック。
- 前記第1のコポリマー中の前記第1のモノマー対前記第2のモノマーの比率は、前記第2のコポリマー中の前記第1のモノマー対前記第2のモノマーの比率と異なる、請求項6に記載の回折導波管スタック。
- 前記第1の材料は、第1の添加剤を含み、前記第2の材料は、第2の添加剤を含む、請求項1に記載の回折導波管スタック。
- 前記第1の添加剤および前記第2の添加剤は、同一であり、前記第1の添加剤対前記第1のポリマーの比率は、前記第2の添加剤対前記第2のポリマーの比率と異なる、請求項8に記載の回折導波管スタック。
- 前記選択される波長は、589nmである、請求項1に記載の回折導波管スタック。
- 導波管スタックのために回折導波管を加工する方法であって、前記方法は、
第1の比率において、第1のモノマーと、第2のモノマーとを結合させ、第1の重合性材料をもたらすことと、
第1の回折導波管金型の中に前記第1の重合性材料を流延し、前記第1の重合性材料を重合させ、第1の可視波長範囲内の光を誘導するための第1の回折導波管をもたらすことであって、前記第1の回折導波管は、選択される波長における、第1の黄色度指数と、第1の屈折率とを有する、ことと、
第2の比率において、前記第1のモノマーと、前記第2のモノマーとを結合させ、第2の重合性材料をもたらすことと、
第2の回折導波管金型の中に前記第2の重合性材料を流延し、前記第2の重合性材料を重合させ、第2の可視波長範囲内の光を誘導するための第2の回折導波管をもたらすことであって、前記第2の回折導波管は、前記選択される波長における、第2の黄色度指数と、第2の屈折率とを有する、ことと
を含み、
前記第1の可視波長範囲内の波長は、前記第2の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第1の屈折率は、前記選択される波長において前記第2の屈折率を超過し、
前記第1の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第2の黄色度指数を超過する、方法。 - 第3の比率において、前記第1のモノマーと、前記第2のモノマーとを結合させ、第3の重合性材料をもたらすことと、
第3の回折導波管金型の中に前記第3の重合性材料を流延し、前記第3の重合性材料を重合させ、第3の可視波長範囲内の光を誘導するための第3の回折導波管をもたらすことであって、前記第3の回折導波管は、前記選択される波長における、第3の黄色度指数と、第3の屈折率とを有する、ことと
をさらに含み、
前記第2の可視波長範囲内の波長は、前記第3の可視波長範囲内の波長を超過し、
前記第2の黄色度指数は、前記選択される波長において前記第3の黄色度指数を超過する、請求項11に記載の方法。 - 前記第2の屈折率は、前記選択される波長において前記第3の屈折率を超過する、請求項12に記載の方法。
- 前記選択される波長は、589nmである、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の重合性材料を流延することは、前記第1の重合性材料を第1の流延ヘッドに提供することを含み、前記第2の重合性材料を流延することは、前記第2の重合性材料を第2の流延ヘッドに提供することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の流延ヘッドおよび前記第2の流延ヘッドは、異なる、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の重合性材料および前記第2の重合性材料を流延することは、前記第1の重合性材料および前記第2の重合性材料をマルチヘッド流延システムに提供することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記マルチヘッド流延システムは、第1の流延ヘッドおよび第2の流延ヘッドを備え、前記第1の流延ヘッドおよび前記第2の流延ヘッドは、異なる、請求項17に記載の方法。
- 前記第1の比率および前記第2の比率は、異なる、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の重合性材料を重合させるための第1の条件および前記第2の重合性材料を重合させるための第2の条件を選択し、前記第1の屈折率と第1の黄色度指数との第1の組み合わせおよび前記第2の屈折率と第2の黄色度指数との第2の組み合わせをもたらすことをさらに含み、前記第1の条件は、前記第2の条件と異なり、前記第1の組み合わせは、前記第2の組み合わせと異なる、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の重合性材料、前記第2の重合性材料、または両方を重合させることは、チオレンまたはポリカーボネートをもたらす、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の回折導波管および前記第2の回折導波管を重ね合わせ、導波管スタックをもたらすことをさらに含む、請求項11に記載の方法。
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