KR102257241B1 - 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성 - Google Patents

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몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드
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Abstract

가상 이미지를 생성하는 방법은, 광 빔을 접안렌즈의 제1 도파관으로 전송하는 것을 포함하여, 광 빔을 접안렌즈의 제1 측으로 지향시키는 단계; 제1 도파관의 제1 회절 엘리먼트들에 의해, 광 빔의 제1 부분을 접안렌즈의 제2 도파관을 향해 편향시키는 단계 ― 광 빔의 제1 부분은 광의 제1 위상과 연관됨 ―; 접안렌즈의 제1 측 상의 돌출부들에 의해, 광 빔의 제2 부분을 제2 도파관을 향해 편향시키는 단계 ― 광 빔의 제2 부분은 제1 위상과 상이한, 광의 제2 위상과 연관됨 ―; 및 제2 도파관의 제2 회절 엘리먼트들에 의해, 제1 위상 및 제2 위상에 기반하는 가상 이미지와 연관된 출사 광 빔을 제공하기 위해 광 빔의 제1 부분 및 제2 부분 중 일부를 편향시키는 단계를 포함한다.

Description

가상 콘텐츠 디스플레이를 생성
[0001] 본 출원은 2016년 11월 30일자로 출원된 미국 가출원 번호 제 62/427,984호를 우선권으로 주장한다. 미국 출원 번호 제 62/427,984호의 내용들은 그 전체가 인용에 의해 본원에 통합된다.
[0002] 본 발명은 가상 이미지 디스플레이를 생성하는 것에 관한 것이다.
[0003] 현대 컴퓨팅 및 디스플레이 기술들은 소위 "가상 현실(virtual reality)" 또는 "증강 현실(augmented reality)" 경험들에 대한 시스템들의 개발을 가능하게 하였고, 여기서 디지털적으로 재생된 이미지들 또는 이의 부분들은, 실제인 것으로 보이거나 실제로 인식될 수 있는 방식으로 사용자에게 제시된다. 가상 현실, 또는 "VR" 시나리오는 통상적으로 다른 실제 실-세계 시각 입력에 대한 투명성 없이 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션(presentation)을 포함하고; 증강 현실, 또는 "AR" 시나리오는 통상적으로 사용자 주변 실제 세계의 시각화에 대한 증강으로서 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션을 포함한다.
[0004] 본 명세서에 설명된 청구 대상의 혁신적인 양상들은 가상 이미지를 생성하기 위한 방법으로 구현될 수 있고, 방법은, 광 빔을 접안렌즈의 제1 도파관으로 전송하는 것을 포함하여, 광 빔을 접안렌즈의 제1 측으로 지향시키는 단계; 제1 도파관의 하나 이상의 제1 회절 엘리먼트들에 의해, 광 빔의 제1 부분을 접안렌즈의 제2 도파관을 향해 편향시키는 단계 ― 광 빔의 제1 부분은 광의 제1 위상과 연관됨 ―; 접안렌즈의 제1 측 상에 위치결정된 2 개 이상의 돌출부들에 의해, 광 빔의 제2 부분을 접안렌즈의 제2 도파관을 향해 편향시키는 단계 ― 광 빔의 제2 부분은 제1 위상과 상이한, 광의 제2 위상과 연관됨 ―; 및 제2 도파관의 하나 이상의 제2 회절 엘리먼트들에 의해, 가상 이미지와 연관된 출사(exiting) 광 빔을 제공하기 위해 광 빔의 제1 부분 및 제2 부분 중 일부를 편향시키는 단계를 포함하고, 출사 광 빔은 제1 위상 및 제2 위상에 기반한다.
[0005] 이들 양상들의 다른 실시예들은 방법들의 동작들을 수행하도록 구성된 대응하는 시스템들 및 장치를 포함한다.
[0006] 특징들은 예컨대, 광 빔의 제2 부분이 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬(striation)를 최소화하기 위한 패턴을 가지는 2 개 이상의 돌출부들에 의해 편향되는 것을 더 포함한다. 광 빔의 제2 부분은 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 패턴 밀도를 가지는 2 개 이상의 돌출부들에 의해 편향된다. 2 개 이상의 돌출부들은 원통형이고, 그리고 광 빔의 제2 부분은 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 직경을 가지는 2 개 이상의 돌출부들에 의해 편향된다. 2 개 이상의 돌출부들의 직경은 10 내지 900 미크론이다. 광 빔의 제2 부분은 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 높이를 가지는 2 개 이상의 돌출부들에 의해 편향된다. 2 개 이상의 돌출부들의 높이는 10 내지 500 나노미터이다.
[0007] 본 명세서에 설명된 청구 대상의 혁신적인 양상들은 광학 투사(projection) 접안렌즈로 구현될 수 있고, 광학 투사 접안렌즈는 광 빔을 수신하도록 구성된 제1 측; 제1 도파관 및 제2 도파관 ― 제1 도파관은 광 빔의 제1 부분을 제2 도파관을 향해 편향시키도록 구성된 하나 이상의 제1 회절 엘리먼트들을 포함하고, 광 빔의 제1 부분은 광의 제1 위상과 연관됨 ―; 및 접안렌즈의 제1 측 상에 위치결정되고 광 빔의 제2 부분을 접안렌즈의 제2 도파관을 향해 편향시키도록 배열된 2 개 이상의 돌출부들을 포함하고, 광 빔의 제2 부분은 제1 위상과 상이한, 광의 제2 위상과 연관되고; 제2 도파관은, 가상 이미지와 연관되고 제1 위상 및 제2 위상에 기반하는 출사 광 빔을 제공하기 위해, 광 빔의 제1 부분 및 제2 부분 중 일부를 편향시키도록 구성된 하나 이상의 제2 회절 엘리먼트들을 포함한다.
[0008] 특징들은 예컨대, 2 개 이상의 돌출부들이 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 패턴을 가지는 것을 더 포함한다. 2 개 이상의 돌출부들은 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 패턴 밀도를 가진다. 2 개 이상의 돌출부들은 원통형이고, 그리고 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 직경을 가진다. 2 개 이상의 돌출부들의 직경은 10 내지 900 미크론이다. 2 개 이상의 돌출부들은 출사 광 빔에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 높이를 가진다. 2 개 이상의 돌출부들의 높이는 10 내지 500 나노미터이다. 2 개 이상의 돌출부들의 제1 서브세트는 제1 기하 구조와 연관되고 그리고 2 개 이상의 돌출부들의 제2 상이한 서브세트는 제2 상이한 기하 구조와 연관된다. 2 개 이상의 돌출부들은 격자 패턴을 가진다. 2 개 이상의 돌출부들의 제1 서브세트는 제1 굴절률과 연관되고 그리고 2 개 이상의 돌출부들의 제2 상이한 서브세트는 제2 상이한 굴절률과 연관된다. 제1 도파관, 제2 도파관 또는 둘 모두는 2 개 이상의 돌출부들의 위상, 편광 또는 둘 모두와 연관된다.
[0009] 본 명세서에 설명된 청구 대상의 하나 이상의 실시예들의 세부사항들은 아래의 상세한 설명 및 첨부 도면들에서 설명된다. 청구 대상의 다른 잠재적인 특징들, 양상들 및 장점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백하게 될 것이다.
[0010] 도 1은 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 광학 투사 접안렌즈 시스템을 예시한다.
[0011] 도 2는 가상 이미지를 예시한다.
[0012] 도 3은 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 광학 투사 접안렌즈 시스템의 측면도를 예시한다.
[0013] 도 4는 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 광학 투사 접안렌즈 시스템의 평면도를 예시한다.
[0014] 도 5는 가상 이미지를 예시한다.
[0015] 도 6, 도 7, 도 11a, 도 11b 및 도 12는 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 광학 투사 접안렌즈 시스템의 저면도를 예시한다.
[0016] 도 8은 리소그래픽 시스템의 간략화된 측면도를 예시한다.
[0017] 도 9는 패터닝된 층이 위에 위치결정된 기판의 간략화된 측면도를 예시한다.
[0018] 도 10은 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 예시적인 방법을 예시한다.
[0019] 도 1은 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 광학 투사 접안렌즈 시스템(100)을 예시한다. 시스템(100)은 제1 도파관(102), 제2 도파관(104), 광 생성 엘리먼트(106) 및 인-커플링 격자(ICG: in-coupling grating)(107)를 포함한다. 일반적으로, 도파관들(102, 104)은 광 빔(이미지 정보)을 광 생성 엘리먼트(106)로부터 관찰자의 눈(들)(108)으로 전파한다. 구체적으로, 광 생성 엘리먼트(106)는 이미지 정보를 운반하는 광 빔(110)을 생성하고 ICG(107)에 진입시킨다. ICG(107)는 광 빔(110)을 제1 도파관(102)으로 편향시키는 회절 엘리먼트를 포함한다. 제1 도파관(102)은 OPE(orthogonal pupil expansion) 회절 엘리먼트들을 포함하고 광 빔(110)의 일부를 편향된 광(112)으로서 제2 도파관(104)으로 편향시킨다. 제2 도파관(104)은 편향된 광(112)을 수신한다. 제2 도파관(104)은 EPE(exit pupil expansion) 회절 엘리먼트들을 포함하고 편향된 광(112)의 일부를 출사 광(114)으로서 관찰자의 눈(들)(108)으로 편향시킨다. 일부 예들에서, 편향된 광(112)의 나머지 부분은 내부 전반사(TIR; total internal reflection)를 통해 제2 도파관(104)을 통해 이동한다.
[0020] 일부 예들에서, 출사 광(114)은 균일한 시준된 빔을 포함하는 출사 광(114)을 초래하는 복수의 위치들에서 제2 도파관(104)을 출사하는 다수의 관련된 광 빔들로 분할된다. 일부 예들에서, 제2 도파관(104)의 EPE 회절 엘리먼트들의 회절 패턴에 기반하여, 출사 광(114)은 선형 또는 발산 출사 광(114)을 포함할 수 있다.
[0021] 도 2를 참조하면, 가상 이미지(200)가 도시된다. 구체적으로, 출사 광(114)은 가상 이미지(200)의 적어도 일부를 형성하는, 출사 광(114)과 연관된 이미지 정보를 포함하여, 가상 이미지(200)와 연관될 수 있다. 그러나, 출사 광(114)과 연관된 가상 이미지(200)는 출사 광(114) 내의 광 간섭들로부터 발생하는 어두운 그리고/또는 밝은 줄무늬들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 가상 이미지(200)의 줄무늬들은 출사 광(114)의 다수의 광 빔들의 인터페이스로부터 발생할 수 있다. 일부 예들에서, 출사 광(114)의 2 개 이상의 광 빔들이 위상이 일치하지 않을(out of phase) 때, 출사 광(114)의 광 세기는 상쇄(destructive) 인터페이스를 통해 감소된다. 일부 예들에서, 출사 광(114)의 2 개 이상의 광 빔들이 위상이 일치할(in phase) 때, 출사 광(114)의 광 세기는 보강(constructive) 인터페이스를 통해 증가된다. 출사 광(114)의 그런 상쇄 및 보강 인터페이스의 결과로서, 가상 이미지(200)는 어둡고 그리고/또는 밝은 줄무늬들을 포함한다.
[0022] 도 3은 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 광학 투사 접안렌즈 시스템(300)의 평면도를 예시한다. 구체적으로, 시스템(300)은 출사 광(330)과 연관된 시스템(300)에 의해 생성된 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬들을 최소화한다. 시스템(300)은 제1 도파관(302), 제2 도파관(304), 광 생성 엘리먼트(306) 및 ICG(307)를 포함한다. 제1 도파관(302)은 돌출부들(308)을 포함한다.
[0023] 도 4는 광학 투사 접안렌즈 시스템(300)의 측면도를 예시한다. 시스템(300)은 제2 측(311)에 대향하여 위치결정된 제1 측(310)을 포함하고, 제1 도파관(302)은 회절 엘리먼트들(312)을 포함하고, 그리고 제2 도파관(304)은 회절 엘리먼트들(314)을 포함한다. 일부 예들에서, 회절 엘리먼트들(312)은 OPE 회절 엘리먼트들을 포함하고 회절 엘리먼트들(314)은 EPE 회절 엘리먼트들을 포함한다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 제1 측(310), 제2 측(311) 또는 둘 모두 상에 위치결정된다.
[0024] 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 가상 이미지와 연관된 출사 광(330)의 광 빔들에 무작위 산란을 부가하여 출사 광(330)의 코히어런스 정도를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 출사 광(330)의 다수의 광 빔들 사이의 인터페이스는 최소화되지 않는 경우 감소되고, 합리적인 균일한 광 세기는 아래에서 더 설명되는 가상 이미지의 이미지 품질(왜곡 및 블러(blur))을 희생시키지 않고 제공된다.
[0025] 일부 구현들에서, 광 빔(320)은 접안렌즈(300)의 제1 측(310)으로 지향된다. 즉, 광 생성 엘리먼트(306)는 광 빔(320)을 생성하고 광 빔(320)을 접안렌즈(300)의 제1 측(310)으로 지향시킨다. 일부 예들에서, 광 빔(320)을 접안렌즈의 제1 측(310)으로 지향시키는 것은 광 생성 엘리먼트(306)가 광 빔(320)을 ICG(307)에 전송하는 것을 포함한다. 일부 예들에서, 광 빔(320)은 관찰자의 눈(들)(322)에 의해 인지될 가상 이미지와 연관된 이미지 정보를 포함한다. ICG(307)는 광 빔(320)을 제1 도파관(302)으로 편향시킨다.
[0026] 일부 구현들에서, 제1 도파관(302)의 회절 엘리먼트들(312)은 광 빔(320)의 제1 부분을 제2 도파관(304)을 향해 편향시키고, 이는 편향된 광(324)으로 도시된다. 일부 예들에서, 편향된 광(324)은 광의 제1 위상과 연관된다. 일부 예들에서, 편향된 광(324)의 광의 제1 위상은 광 빔(320)의 광 위상과 실질적으로 동일하다. 즉, 회절 엘리먼트들(312) 및 제1 도파관(302)은 광 빔(320)의 광의 위상을 유지한다. 일부 예들에서, 편향된 광(324)의 광의 제1 위상은 광 빔(320)의 광 위상과 상이하다. 즉, 회절 엘리먼트들(312) 및 제1 도파관(302)은 광 빔(320)의 광의 위상을 조정된다.
[0027] 일부 구현들에서, 제1 도파관(302)의 돌출부들(302)은 광 빔(320)의 제2 부분을 제2 도파관(304)을 향해 편향시키고, 이는 편향된 광(326)으로 도시된다. 일부 예들에서, 편향된 광(326)은 광의 제2 위상과 연관된다. 일부 예들에서, 편향된 광(326)의 광의 제2 위상은 편향된 광(324)의 광의 제1 위상과 상이하다.
[0028] 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 그런 편향의 결과로서, 돌출부들(308)은 광 빔(320)의 광의 위상을 조정하고, 이는 편향된 광(326) 및 광의 제2 위상으로 도시된다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 편향된 광(324)과 편향된 광(326) 사이의 간섭 패턴을 완화시키기 위해 광 빔(320)을 디-코히어런트(de-coherent)한다. 그 목적을 위해, 돌출부들(308)의 몇몇 파라미터들은 방지하지 못하는 경우 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬들을 최소화하고 가상 이미지의 이미지 품질과 줄무늬들 사이의 밸런스를 획득하기 위해 조정(예컨대, 튜닝)될 수 있다. 즉, 돌출부들(308)은, 돌출부들(308)에 의한 광 빔(320)의 편향 시, 편향된 광(326)이, 편향된 광(324)과 편향된 광(326) 사이의 간섭 패턴을 최소화하고 결과로서 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해 광의 원하는 제2 위상과 연관되도록, 파라미터들과 연관된다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)은, 편향된 광(324)과 편향된 광(326) 사이의 간섭 패턴을 최소화하고 결과로서 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해, 편향된 광(324)의 광의 제1 위상 및/또는 광 빔(320)의 광의 위상에 기반하여 파라미터들과 연관된다.
[0029] 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 출사 광(330)에 의한 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬를 최소화하기 위한 패턴과 연관된다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 패턴은 무작위화된다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 패턴은 기하구조, 예컨대 원형 또는 6각형이다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 패턴은 밀도와 연관되고, 그리고 돌출부들(308)의 패턴 밀도는 출사 광(330)에 의해 가상 이미지의 줄무늬를 최소화한다. 돌출부들(308)의 패턴 밀도는 제1 도파관(302)에 의해 포함된 다수의 돌출부들(308), 또는 제1 도파관(302)의 임의의 서브-부분을 포함할 수 있다. 즉, 제1 도파관(302)의 상이한 구역들은 출사 광(330)에 의한 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해 상이한 밀도들의 돌출부들(308)을 포함할 수 있다.
[0030] 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 출사 광(330)에 의한 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬를 최소화하기 위한 하나 이상의 기하구조 형상들이다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 서브세트는 제1 기하구조 형상이고 나머지 돌출부들(308)은 상이한 기하구조 형상이다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 상이한 형상과 각각 연관된 임의의 수의 서브세트들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 기하구조 형상들은 원통형, 정육면체, 원뿔, 피라미드 또는 임의의 3 차원 형상을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)(또는 이의 임의의 서브세트)이 원통형 돌출부들(308)을 포함할 때, 원통형 돌출부들의 직경은 10 내지 900 미크론이다.
[0031] 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 출사 광(330)에 의한 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬를 최소화하기 위한 높이를 가진다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)은 상이한 높이와 각각 연관된 2 개 이상의 서브세트들과 연관될 수 있다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 높이는 10 내지 500 나노미터이다.
[0032] 일부 예들에서, 돌출부들(308) 중 하나 이상은 상이한 구조들, 이를테면 피라미드, 정사각형 기둥, 원형 기둥, 또는 다수의 계단 구조들과 연관된다. 이들 구조들은, 돌출부들(308)에 의한 광 빔(320)의 편향 시, 편향된 광(326)이, 편향된 광(324)과 편향된 광(326) 사이의 간섭 패턴을 최소화하고 결과로서 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해 광의 원하는 편광과 연관되도록, 상이한 중간 광 굴절률과 연관된다.
[0033] 일부 예들에서, 제2 도파관(304)은 제1 도파관(302)으로부터 편향된 광(324, 326)을 수신한다. 일부 구현들에서, 제2 도파관(304)의 회절 엘리먼트들(314)은 편향된 광(324, 326)의 일부를 관찰자의 눈(들)(332)을 향해 편향시키고, 이는 출사 광(330)으로 도시된다. 일부 예들에서, 출사 광(330)은 편향된 광(324, 326)에 기반하고, 그리고 구체적으로 각각, 편향된 광(324, 326)의 광의 제1 위상 및 제2 위상에 기반한다. 즉, 출사 광(330)의 광의 위상은, 각각, 편향된 광(324, 326)의 광의 제1 위상 및 제2 위상에 기반한다. 일부 예들에서, 출사 광(330)은 편향된 광(324, 326)의 중첩에 기반하고, 그리고 추가로, 출사 광(330)의 광의 위상들은 편향된 광(324, 326)의 중첩에 기반한다.
[0034] 그 목적을 위해, 출사 광(330)의 광의 위상은, 방지하지 못하는 경우, 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬들을 최소화한다. 구체적으로, 편향된 광(324, 326)의 광의 위상은 편향된 광(324, 326) 사이의 원하는 광학 간섭을 획득하기 위해(예컨대, 돌출부들(308)의 파라미터들) 조정된다. 그의 결과로서, 출사 광(330)의 원하는 광학 특징들, 예컨대 광의 위상은 방지하지 못하는 경우, 도 5에서 가상 이미지(500)로서 도시된 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해 획득된다.
[0035] 일부 예들에서, 출사 광(330)은 가상 이미지(500)를 형성하기 위해 제2 도파관(304)을 출사하는 다수의 관련된 광 빔들로 분할되는 이미지 정보를 포함한다.
[0036] 도 6을 참조하면, 광학 투사 접안렌즈 시스템(300)의 저면도가 도시된다. 일부 예들에서, 제1 도파관(302)은 돌출부들(308)을 포함하고 그리고 제2 도파관(304)은 돌출부들(308)과 유사한 돌출부들(602)을 포함한다. 구체적으로, 제2 도파관(304)의 돌출부들(602)은 제2 도파관(304)의 회절 엘리먼트들(314)에 의해 편향된 광과 상이한 편향된 광(324, 326)의 일부를 관찰자의 눈(들)(322)을 향해 편향시킨다. 따라서, 출사 광(330)은 회절 엘리먼트들(314) 및 돌출부들(602)에 의해 편향된 광의 부분들을 포함한다.
[0037] 일부 예들에서, 돌출부들(602)에 의해 편향된 편향된 광(324)은 광의 제3 위상과 연관된다. 즉, 제1 도파관(302)의 회절 엘리먼트들(312)에 의해 편향된 광 빔(320)의 부분은 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향된다. 일부 예들에서, 돌출부들(602)에 의해 편향된 광의 제3 위상은 편향된 광(324)의 광의 제1 위상 또는 편향된 광(326)의 광의 제2 위상과 상이하다.
[0038] 일부 예들에서, 돌출부들(602)에 의해 편향된 편향된 광(326)은 광의 제4 위상과 연관된다. 즉, 제1 도파관(302)의 돌출부들(308)에 의해 편향된 광 빔(320)의 부분은 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향된다. 일부 예들에서, 돌출부들(602)에 의해 편향된 광의 제4 위상은 편향된 광(324)의 광의 제1 위상, 편향된 광(326)의 광의 제2 위상 및/또는 돌출부들(602)에 의해 편향된 편향된 광(324)의 광의 제3 위상과 상이하다.
[0039] 그 목적을 위해, 돌출부(602)의 파라미터들은, 방지하지 못하는 경우, 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬를 최소화하고 가상 이미지의 이미지 품질과 줄무늬 사이의 밸런스를 획득하기 위해 돌출부(308)과 유사하게 조정(예컨대, 튜닝)될 수 있다. 즉, 돌출부들(602)은, 돌출부들(602)에 의한 편향된 광(324, 326)의 편향 시, 돌출부들(602)에 의해 편향된 광이, 편향된 광(324, 326) ― 편향된 광(324, 326)이 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향됨 ― 사이의 간섭 패턴을 최소화하고 결과로서 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해 광의 원하는 제3 위상 및/또는 제4 위상과 연관되도록, 파라미터들과 연관된다.
[0040] 일부 예들에서, 출사 광(330)은 편향된 광(324, 326), 및 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향되는 편향된 광(324, 326)에 기반하고, 그리고 구체적으로, 각각, 편향된 광(324, 326)의 광의 제1 위상 및 제2 위상에 기반하고, 그리고 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향되는 편향된 광(324, 326)의 광의 제3 및 제4 위상들에 기반한다. 즉, 출사 광(330)의 광의 위상은, 각각, 편향된 광(324, 326)의 광의 제1 위상 및 제2 위상, 및 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향되는 편향된 광(324, 326)의 광의 제3 및 제4 위상들에 기반한다. 일부 예들에서, 출사 광(330)은 편향된 광(324, 326)과 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향되는 편향된 광(324, 326)의 중첩에 기반하고, 그리고 추가로, 출사 광(330)의 광의 위상들은 편향된 광(324, 326)과 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향되는 편향된 광(324, 326)의 중첩에 기반한다.
[0041] 그 목적을 위해, 출사 광(330)의 광의 위상은, 방지하지 못하는 경우, 가상 이미지(예컨대, 가상 이미지(200))의 줄무늬들을 최소화한다. 구체적으로, 편향된 광(324, 326) 및 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향되는 편향된 광(324, 326)의 광의 위상은, 편향된 광(324, 326)과 돌출부들(602)에 의해 추가로 편향되는 편향된 광(324, 326) 사이의 원하는 광학 간섭을 획득하기 위해 조정된다(예컨대, 돌출부들(308, 602)의 파라미터들). 그의 결과로서, 출사 광(330)의 원하는 광학 특징들, 예컨대 광의 위상은, 방지하지 못하는 경우, 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해 획득된다.
[0042] 도 7을 참조하면, 광학 투사 접안렌즈 시스템(300)의 저면도가 도시된다. 구체적으로, 돌출부들(308, 602)은 격자 패턴을 포함한다. 격자 패턴은 출사 광 빔(330)에 복굴절(birefringence)을 제공하고, 그리고 출사 광 빔(330)의 디-코히어런스(de-coherence)를 추가로 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 임의의 서브세트는 격자 패턴을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 격자 패턴은 돌출부들(308)의 하나 이상의 서브세트들에 대해 상이할 수 있다.
[0043] 일부 예들에서, 돌출부들(308)의 서브세트는 상이한 구조들과 연관된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 돌출부들(308)의 제1 세트는 제1 격자 배향(630)과 연관되고 돌출부들의 제2 세트는 제1 격자 배향(630)과 상이한 제2 격자 배향(640)과 연관된다. 제1 격자 배향(630)과 제2 격자 배향(640)의 결합은 광 빔(320)의 편광을 수정하고 편향된 광(324)과 편향된 광(326) 사이의 간섭 패턴을 최소화하고, 결과로서 가상 이미지의 줄무늬를 최소화할 수 있다. 즉, 돌출부들(308)은, 돌출부들(308)에 의한 광 빔(320)의 편향 시, 편향된 광(326)이, 편향된 광(324)과 편향된 광(326) 사이의 간섭 패턴을 최소화하고 결과로서 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위해 광의 원하는 편광과 연관되도록, 상이한 중간 광 굴절률과 연관된다. 일부 예들에서, 제1 격자 배향(630) 및/또는 제2 격자 배향(640)은 100-150 나노미터 피치, 20-70 나노미터 라인 폭 및 50-150 나노미터 높이를 가지는 라인들 및 공간들을 포함할 수 있다.
[0044] 일부 예들에서, 돌출부들(308) 중 하나 이상은 예컨대 1.52 내지 1.62의 가변 굴절률들과 연관된다. 예컨대, 돌출부들(308)의 제1 세트는 제1 굴절률과 연관되고 돌출부들(308)의 제2 세트는 제2 굴절률과 연관된다.
[0045] 일부 예들에서, 돌출부(308)(및/또는 돌출부들(602))의 위상 및/또는 편광은 돌출부들(308)로부터 추출될 수 있다. 추출된 위상 또는 편광 함수는 OPE(102) 및 EPE(104)의 설계에 통합될 수 있다. 일부 예들에서, 제1 측(310)은 돌출부들(308)이 없다(또는 돌출부들(308)과 무관하다).
[0046] 일부 예들에서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 광학 투사 접안렌즈 시스템(300)의 제2 도파관(304)은 돌출부들(예컨대, 돌출부들(602))이 없고(또는 돌출부들과 무관하고) 제1 도파관(302)만이 돌출부들(308)을 포함한다. 일부 예들에서, 제1 도파관(302)의 돌출부들(308) 및/또는 제2 도파관(304)의 돌출부들(602)은 도 12에 도시된 바와 같이, 타원형이다.
[0047] 일부 구현들에서, 돌출부들(308)(및/또는 돌출부들(602))은 임의의 리소그래피 프로세싱을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 돌출부들(308, 602)은 임프린트(imprint) 리소그래피를 사용하여 형성된다. 구체적으로, 도 8은 기판(802) 상에 릴리프(relief) 패턴을 형성하는 임프린트 리소그래피 시스템(800)을 예시한다. 일부 예들에서, 기판(802)은 제1 도파관(302) 및/또는 제2 도파관(304)을 포함할 수 있다. 기판(802)은 기판 척(804)에 커플링될 수 있다. 일부 예들에서, 기판 척(804)은 진공 척, 핀-타입 척, 그루브(groove)-타입 척, 전자기 척 등을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 기판(802) 및 기판 척(804)은 공기 베어링(806) 상에 추가로 위치결정될 수 있다. 공기 베어링(806)은 x-축, y-축 및/또는 z-축에 관한 운동을 제공한다. 일부 예들에서, 기판(802) 및 기판 척(804)은 스테이지 상에 위치결정될 수 있다. 공기 베어링(806), 기판(802) 및 기판 척(804)은 또한 베이스(608) 상에 위치결정될 수 있다. 일부 예들에서, 로봇식 시스템(180)은 기판 척(804) 상에 기판(802)을 위치결정시킨다.
[0048] 기판(802)은 기판 척(804)에 대향하게 위치결정된 평면 표면(811)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 기판(802)은 기판(802)을 가로질러 실질적으로 균일한(일정한) 두께와 연관될 수 있다.
[0049] 임프린트 리소그래피 시스템(800)은, 설계 고려사항들에 의존하여, 하나 이상의 롤러들(814)에 커플링되는 임프린트 리소그래피 가요성 템플릿(812)을 더 포함한다. 롤러들(814)은 가요성 템플릿(812)의 적어도 일부의 움직임을 제공한다. 그런 움직임은 기판(802)과 중첩하는 가요성 템플릿(812)의 상이한 부분들을 선택적으로 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 가요성 템플릿(812)은 복수의 피처(feature)들, 예컨대 이격된 리세스들 및 돌출부들을 포함하는 패터닝 표면을 포함한다. 그러나, 일부 예들에서, 피처들의 다른 구성들이 가능하다. 패터닝 표면은 기판(802) 상에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 임의의 원래 패턴을 정의할 수 있다. 즉, 패터닝 표면은 각각 제1 도파관(302) 및/또는 제2 도파관(304) 상에 돌출부들(308, 602)을 형성할 수 있다. 일부 예들에서, 가요성 템플릿(812)은 템플릿 척, 예컨대 진공 척, 핀-타입 척, 그루브-타입 척, 전자기 척 등에 커플링될 수 있다.
[0050] 임프린트 리소그래피 시스템(800)은 유체 분배 시스템(820)을 더 포함할 수 있다. 유체 분배 시스템(820)은 기판(802) 상에 중합화가능(polymerizable) 재료를 증착하는 데 사용될 수 있다. 중합화가능 재료는 드롭(drop) 분배, 스핀-코팅, 딥 코팅, CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), 박막 증착, 후막 증착 등과 같은 기법들을 사용하여 기판(802) 상에 위치결정될 수 있다. 일부 예들에서, 중합화가능 재료는 복수의 액적들로서 기판(802) 상에 위치결정된다.
[0051] 도 8 및 도 9를 참조하면, 임프린트 리소그래피 시스템(800)은 에너지를 기판(802)을 향해 지향시키도록 커플링된 에너지 소스(822)를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 롤러들(814) 및 공기 베어링(806)은 원하는 위치결정으로 가요성 템플릿(812) 및 기판(802)의 원하는 부분을 위치결정하도록 구성된다. 임프린트 리소그래피 시스템(800)은 공기 베어링(806), 롤러들(814), 유체 분배 시스템(820) 및/또는 에너지 소스(822)와 통신하는 프로세서에 의해 조절될 수 있고, 메모리에 저장된 컴퓨터 판독가능 프로그램에 따라 동작할 수 있다.
[0052] 일부 예들에서, 롤러들(814), 공기 베어링(806) 또는 둘 모두는 가요성 템플릿(812)과 기판(802) 사이의 거리를 변화시켜, 중합화가능 재료에 의해 채워지는 그 사이의 원하는 부피를 정의한다. 예컨대, 가요성 템플릿(812)은 중합화가능 재료와 접촉한다. 원하는 부피가 중합화가능 재료에 의해 채워진 이후, 에너지 소스(822)는 에너지, 예컨대 광대역 자외선 방사선을 생성하고, 이는 중합화가능 재료가, 가요성 템플릿(822)의 패터닝 표면의 일부 및 기판(802)의 표면의 형상을 따라 고체화 및/또는 교차 결합하여서 기판(302) 상에 패터닝된 층(950)이 정의되게 한다. 일부 예들에서, 패터닝된 층(950)은 잔여 층(952), 그리고 돌출부들(954) 및 리세션(recession)들(956)로서 도시된 복수의 피처들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 돌출부들(954)은 돌출부들(308, 602)을 포함한다.
[0053] 도 10은 가상 콘텐츠 디스플레이를 생성하기 위한 예시적인 방법을 예시한다. 프로세스(800)는 논리적 흐름 그래프로 배열된 참조된 동작들의 컬렉션으로서 예시된다. 동작들이 설명되는 순서는 제한으로서 이해되는 것으로 의도되지 않고, 그리고 설명된 동작들 중 임의의 수의 동작들은 프로세스를 구현하기 위해 다른 순서들로 그리고/또는 병렬로 결합될 수 있다.
[0054] 광 빔(320)은 접안렌즈(300)의 제1 측(310)으로 지향된다(1002). 일부 예들에서, 광 빔(320)은 접안렌즈(300)의 제1 도파관(302)으로 전송된다. 광 빔(320)의 제1 부분은 제1 도파관(302)의 제1 회절 엘리먼트들(312)에 의해 접안렌즈(300)의 제2 도파관(304)을 향해 편향된다(1004). 일부 예들에서, 광 빔(320)의 제1 부분은 광의 제1 위상과 연관된다. 광 빔(320)의 제2 부분은 접안렌즈(300)의 제1 측(310) 상에 위치결정된 돌출부들(308)에 의해 접안렌즈(300)의 제2 도파관(304)을 향해 편향된다(1006). 일부 예들에서, 광 빔(320)의 제2 부분은 제1 위상과 상이한, 광의 제2 위상과 연관된다. 광 빔(320)의 제1 부분 및 제2 부분의 일부는 가상 이미지와 연관된 출사 광 빔(330)을 제공하기 위해 제2 도파관(304)의 제2 회절 엘리먼트들(314)에 의해 편향된다(1008). 일부 예들에서, 출사 광 빔(330)은 제1 위상 및 제2 위상에 기반한다.

Claims (20)

  1. 가상 이미지를 생성하는 방법으로서,
    광 빔을 접안렌즈의 제1 도파관으로 전송하는 것을 포함하여, 상기 광 빔을 상기 접안렌즈의 제1 측으로 지향시키는 단계;
    상기 제1 도파관의 하나 이상의 제1 회절 엘리먼트들에 의해, 상기 광 빔의 제1 부분을 상기 접안렌즈의 제2 도파관을 향해 편향시키는 단계 ― 상기 광 빔의 제1 부분은 광의 제1 위상과 연관됨 ―;
    상기 접안렌즈의 상기 제1 측 상에 배치되고 무작위화된(randomized) 패턴을 갖는 2 개 이상의 돌출부들에 의해, 상기 광 빔의 제2 부분을 상기 접안렌즈의 상기 제2 도파관을 향해 편향시키는 단계 ― 상기 광 빔의 제2 부분은 상기 제1 위상과 상이한, 광의 제2 위상과 연관됨 ―; 및
    상기 제2 도파관의 하나 이상의 제2 회절 엘리먼트들에 의해, 상기 가상 이미지와 연관된 출사(exiting) 광 빔을 제공하기 위해 상기 광 빔의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 일부를 편향시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 출사 광 빔은 상기 제1 위상 및 상기 제2 위상에 기반하고, 상기 광 빔의 상기 제2 부분은 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬(striation)를 최소화하기 위한 패턴 밀도를 가지는 상기 2 개 이상의 돌출부들에 의해 편향되는,
    가상 이미지를 생성하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 상기 패턴은 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하는,
    가상 이미지를 생성하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들은 원통형이고, 그리고 상기 광 빔의 상기 제2 부분은 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 직경을 가지는 상기 2 개 이상의 돌출부들에 의해 편향되는,
    가상 이미지를 생성하는 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 직경은 10 내지 900 미크론인,
    가상 이미지를 생성하는 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 광 빔의 상기 제2 부분은 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 높이를 가지는 상기 2 개 이상의 돌출부들에 의해 편향되는,
    가상 이미지를 생성하는 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 높이는 10 내지 500 나노미터인,
    가상 이미지를 생성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들에 의해, 상기 광 빔의 제2 부분을 편향시키는 단계는 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이의 간섭 패턴을 완화시키는,
    가상 이미지를 생성하는 방법.
  9. 광학 투사(projection) 접안렌즈로서,
    광 빔을 수신하도록 구성된 제1 측;
    제1 도파관 및 제2 도파관 ― 상기 제1 도파관은 상기 광 빔의 제1 부분을 상기 제2 도파관을 향해 편향시키도록 구성된 하나 이상의 제1 회절 엘리먼트들을 포함하고, 상기 광 빔의 상기 제1 부분은 광의 제1 위상과 연관됨 ―; 및
    상기 접안렌즈의 상기 제1 측 상에 배치되고 무작위화된 패턴을 갖는 2 개 이상의 돌출부들 ― 상기 2 개 이상의 돌출부들은 상기 광 빔의 제2 부분을 상기 접안렌즈의 상기 제2 도파관을 향해 편향시키도록 배열되고, 상기 광 빔의 상기 제2 부분은 상기 제1 위상과 상이한, 광의 제2 위상과 연관됨 ―
    을 포함하고,
    상기 제2 도파관은, 가상 이미지와 연관되고 상기 제1 위상 및 상기 제2 위상에 기반하는 출사 광 빔을 제공하기 위해, 상기 광 빔의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 일부를 편향시키도록 구성된 하나 이상의 제2 회절 엘리먼트들을 포함하고, 상기 2 개 이상의 돌출부들은 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 패턴 밀도를 가지는,
    광학 투사 접안렌즈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 상기 패턴은 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하는,
    광학 투사 접안렌즈.
  11. 삭제
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들은 원통형이고, 그리고 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 직경을 가지는,
    광학 투사 접안렌즈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 직경은 10 내지 900 미크론인,
    광학 투사 접안렌즈.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들은 상기 출사 광 빔에 의한 상기 가상 이미지의 줄무늬를 최소화하기 위한 높이를 가지는,
    광학 투사 접안렌즈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 높이는 10 내지 500 나노미터인,
    광학 투사 접안렌즈.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 제1 서브세트는 제1 기하 구조와 연관되고 그리고 상기 2 개 이상의 돌출부들의 제2 상이한 서브세트는 제2 상이한 기하 구조와 연관되는,
    광학 투사 접안렌즈.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들은 격자 패턴을 가지는,
    광학 투사 접안렌즈.
  18. 제9 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들의 제1 서브세트는 제1 굴절률과 연관되고 그리고 상기 2 개 이상의 돌출부들의 제2 상이한 서브세트는 제2 상이한 굴절률과 연관되는,
    광학 투사 접안렌즈.
  19. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 도파관, 상기 제2 도파관 또는 둘 모두는 상기 2 개 이상의 돌출부들의 위상, 편광 또는 둘 모두와 연관되는,
    광학 투사 접안렌즈.
  20. 제9 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 돌출부들에 의해 상기 광 빔의 제2 부분을 편향시키는 것은 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이의 간섭 패턴을 완화시키는,
    광학 투사 접안렌즈.
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