KR20240006093A - 복합 도광 광학 요소의 제조 방법 - Google Patents

복합 도광 광학 요소의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

복합 도광 광학 요소(LOE)를 제조하는 방법이 제공된다. 복수의 LOE 전구체들 및 그 사이에 교번하는 복수의 투명 스페이서 플레이트들의 접합된 스택은 복수의 상호 평행한 비스듬하게 기울어진 내부 표면들을 갖는 제1 광학 블록에 접합된다. 블록은 블록의 제1 복수의 부분 반사 내부 표면이 LOE 전구체의 내부 표면에 평행하지 않도록 스택에 결합된다. 접합 후에, 이에 의해 제2 광학 블록이 형성된다. 적어도 하나의 복합 LOE는 LOE 전구체가 그 사이에 끼워진 적어도 두 개의 연속 스페이서 플레이트들을 통해 제2 블록을 절단함으로써 제2 광학 블록으로부터 슬라이스 아웃된다.

Description

복합 도광 광학 요소의 제조 방법{METHOD OF FABRICATION OF COMPOUND LIGHT-GUIDE OPTICAL ELEMENTS}
본 발명은 도광 광학 소자(LOE)에 관한 것으로, 특히 2차원 이미지 확장을 위한 복합 LOE 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
복합 LOE 또는 "2차원 확장 도파관"은 Lumus Ltd.(이스라엘)의 이전 간행물에 설명되어 있다. 이러한 복합 LOE의 예는 예를 들어 PCT 공개 WO 2020/049542에서 찾을 수 있다. 일반적으로 이러한 복합 LOE는 두 영역들을 채용하며, 이들 각각은 주요 표면들에서 내부 반사에 의해 시준된 이미지를 운반하는 광의 전파를 지원하기 위한 투명 재료의 평행 대면(parallel-faced) 블록이며, 상호 평행 내부, 부분 반사 표면들 또는 "패싯들"의 세트를 포함하며, 이는 광학 조리개의 확장을 달성하면서 시준된 이미지를 리디렉션한다. 패싯 배향이 상이한 두 개의 이러한 요소들을 결합함으로써, 단일 요소 내에서 광학 조리개의 2차원 확장을 달성하는 것이 가능하며, 따라서 이미지 프로젝터로부터의 입력 이미지를 확장하고 이를 관찰자의 눈을 향해 더 넓은 영역에 걸쳐 출력할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 복합 도광 광학 요소(LOE)를 제조하는 방법이 제공되며, 방법은: 복수의 LOE 전구체들 및 복수의 투명 스페이서 플레이트들의 접합된 스택을 제공하는 단계-여기서, 상기 스택은 평행한 면들의 제1 쌍을 갖고, 상기 스택은 상기 평행한 면들 쌍에 수직인 상기 스택의 길이를 따라 교번하는 LOE 전구체 및 투명 스페이서 플레이트를 포함하고, 각각의 LOE 전구체는 주요 평행 표면들의 쌍 및 상기 평행 표면들의 쌍에 대해 비스듬하게 기울어진 제1 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 포함함-; 평행한 면들의 제2 쌍, 및 상기 평행한 면들의 제2 쌍에 대해 비스듬하게 기울어진 복수의 상호 평행 내부 표면들을 갖는 제1 광학 블록을 제공하는 단계-여기서, 상기 내부 표면들은 상기 제1 블록이 제2 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 포함하도록 적어도 부분적으로 반사성임-; 상기 제1 블록의 상기 면들 중 하나가 상기 스택의 상기 면들 중 하나에 결합되고 상기 제1 복수의 부분 반사 내부 표면들이 상기 제2 복수의 부분 반사 내부 표면에 평행하지 않도록 상기 스택에 상기 제1 블록을 접합하여 제2 광학 블록을 형성하는 단계; 및 그 사이에 LOE 전구체가 사이에 끼워져 있는 적어도 두 개의 연속 스페이서 플레이트들을 통해 상기 제2 블록을 절단함으로써 상기 제2 블록으로부터 적어도 하나의 복합 LOE를 슬라이싱 아웃하는 단계를 포함한다.
일부 양태에 따르면, 상기 제1 블록의 상기 내부 표면들은 각각 부분 반사 코팅으로 부분적으로 코팅되어, 내부 표면은 그 사이에 갭들을 갖는 부분 반사 코팅의 스트립들을 포함한다.
일부 양태에 따르면, 상기 방법은 상기 스택을 상기 제1 블록과 접합하기 전에 상기 제1 블록에 결합될 상기 스택의 상기 면을 폴리싱하는 단계 및/또는 상기 제1 블록을 상기 스택과 접합하기 전에 상기 스택에 결합될 상기 제1 블록의 상기 면을 폴리싱하는 단계를 포함한다.
일부 양태에 따르면, 방법은 상기 제1 블록을 상기 스택에 접합하기 전에: 상기 제1 복수의 부분 반사 내부 표면들과 상기 제2 복수의 부분 반사 내부 표면들이 직교하도록 상기 제1 블록 및 상기 스택을 정렬하는 단계를 포함한다.
일부 양태에 따르면, 방법은 상기 LOE 전구체의 상기 주요 평행 표면들에 평행한 상기 슬라이스 아웃된 적어도 하나의 복합 LOE의 상기 외부 표면들을 폴리싱하는 단계를 포함한다.
일부 양태에 따르면, 상기 제1 블록의 상기 내부 표면들은 내부 표면이 그 사이에 갭들을 갖는 부분 반사 코팅의 스트립들을 포함하도록 부분 반사 코팅으로 각각 부분적으로만 코팅된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 복합 LOE 제조 프로세스의 중간 작업 생성물인 광학 구조가 제공되고, 상기 광학 구조는: 그 사이의 투명 스페이서 플레이트들에 의해 분리된 복수의 LOE 전구체들을 포함하는 제1 영역-여기서, 각각의 LOE 전구체는 주요 외부 평행 표면들의 쌍 및 상기 평행 표면들의 쌍에 대해 비스듬하게 기울어진 제1 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 포함함-; 상기 제1 복수의 부분 반사 표면들에 평행하지 않은 제2 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 포함하는 제2 영역; 및 상기 제1 및 제2 영역들을 분리하는 적어도 하나의 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 표면은 상기 평행 표면들의 쌍에 수직한다.
일부 양태에 따르면, 상기 광학 구조는 상기 제1 영역을 포함하는 제1 광학 블록을 상기 제2 영역을 포함하는 제2 광학 블록과 접합함으로써 형성된다.
일부 양태에 따르면, 광학 구조는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 제3 광학 영역을 포함할 수 있다. 상기 제3 광학 영역은 하나 이상의 광학 요소들을 포함한다. 광학 요소들은 광학적으로 활성 요소들 또는 광학적으로 불활성 요소들일 수 있다. 일부 양태에서, 상기 제2 영역 내의 적어도 하나의 서브 영역에는 부분 반사 내부 표면이 없고 및/또는 상기 제1 영역의 각각의 LOE 전구체는 부분 반사 내부 표면이 없는 적어도 하나의 서브 영역을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명되며, 여기서:
도 1(a) - 1(b)는 종래 기술에 따른 복합 LOE의 실시양태를 도시하고;
도 2(a) - 2(c)는 복합 LOE를 제조하는 알려진 방법을 도시하고;
도 3(a) - 3(b)는 복합 LOE의 또 다른 실시양태를 도시하고;
도 4(a) - 4(b)는 주어진 두께 d1을 갖는 LOE를 도시하고;
도 5(a) - 5(b)는 주어진 두께 d2의 투명 플레이트에 의해 분리된 접합된 LOE 전구체들의 스택을 도시하고;
도 6(a) - 6(b)는 투명 플레이트들의 블록을 도시하고;
도 6(c)는 도 6(a) - 6(b)의 블록을 형성하는 방법을 도시하고;
도 7(a) - 7(b)는 도 6(a) - 6(b)의 블록을 도 5(a) - 5(b)의 스택에 접합하여 형성된 광학 구조를 도시하고;
도 7(c) - 7(d)는 도 7(a) - 7(b)의 블록으로부터의 슬라이스를 도시하고;
도 8(a) - 8(b)는 도 6(a) - 6(b)의 블록의 대안적인 실시예를 도시하고;
도 9(a) - 9(b)는 도 8(a) - 8(b)의 블록을 도 5(a) - 5(b)의 스택에 접합하여 형성된 광학 구조를 도시하고;
도 10(a) - 10(b)는 도 9(a) - 9(b)의 광학 구조로부터 절단된 복합 LOE를 도시하고;
도 11(a) - 11(b)는 블록 16의 다른 실시예를 도시하고;
도 12(a) - (b)는 도 5(a) - 5(b)의 스택과 함께 도 11(a) - 11(b)의 블록을 접합하여 형성된 광학 구조를 도시하고;
도 12(c) - (d)는 도 12(a) - (b)의 광학 구조로부터 취한 슬라이스를 도시하고;
도 13(a) - 13(b)는 블록 16의 다른 실시예를 도시하고; 및
도 13(c) - (d)는 도 13(a) - (b)의 광학 구조로부터 취한 슬라이스를 도시한다.
도 1(a) - 1(b)는 선행 기술에 따른 복합 LOE(100)의 실시양태를 도시한다. 복합 LOE(100)는 인터페이스(102)에서 함께 접합된 제1 LOE(1) 및 제2 LOE(2)를 포함한다. LOE(1)는 한 쌍의 주요 평행 표면들(101, 102) 및 표면들(101, 102)에 대해 비스듬히 기울어진 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들("패싯들")(4)을 포함한다. 반사율(reflectivity)은 LOE(1)를 형성하기 전에 내부 표면들의 코팅을 통해 제공된다. 패싯들의 각각의 반사율은 서로 같거나 다를 수 있다. 패싯(4)은 이미지를 1차원(이 경우 x차원)으로 확장하면서 LOE(2)를 향해 외부 마이크로 프로젝터(미도시)의 이미지를 가이드하도록 구성된다. LOE(1)는 표면들(101, 102)에 수직인 표면(103)을 포함한다.
LOE(2)는 또한 LOE(1)의 표면들(101, 102)에 수직인 한 쌍의 주요 평행 표면들(201), 및 표면들(201)에 대해 비스듬히 기울어진 복수의 상호 평행한 부분 반사 패싯들(5)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 도 1(a) - 1(b)에 도시된 바와 같이, 패싯들(4)에 대한 패싯들(5)의 공간 배향은 직교할 수 있지만, 복합 LOE에 대한 특정 어플리케이션의 설계 사양에 따라 다른 배향도 가능하다. 패싯들(5)의 반사율은 LOE(2)를 형성하기 전에 내부 표면들의 코팅을 통해 제공된다. 패싯들의 각각의 반사율은 서로 같거나 다를 수 있다. 패싯들(5)은 LOE(1)의 이미지(이제 1차원으로 확장됨)를 관찰자에게 가이드하는 동시에 2차원(이 경우 z차원)의 이미지를 확장하도록 구성된다.
복합 LOE(100)는 XZ 평면에서 LOE(100)의 표면들 상에 투명 커버 플레이트들(3)을 더 포함한다. 플레이트들(3)로 덮인 표면들은 LOE(1)의 표면(103) 및 LOE(2)의 표면(201)을 포함한다. 따라서, 플레이트들(3)을 적용하려면 이러한 표면들이 정확하게 정렬되어야 한다.
도 2(a) - 2(c)는 복합 LOE를 제조하는 알려진 방법을 도시한다. 일반적으로 LOE(1)와 LOE(2)는 별도로 제조되어 함께 접합된다. 이 문서 전체에서 "접합"이라는 용어는 광학 글루 또는 접착제로 부착하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 그런 다음 접합된 LOE들이 외부 표면들에서 폴리싱된다. 커버 플레이트들(3)은 폴리싱된 표면에 적용되고, 이러한 커버 플레이트들도 일반적으로 폴리싱된다. 이 제조 방법을 사용하면, LOE(1)의 표면들(103)이 LOE(2)의 대응하는 표면들(201)과 동일한 평면에 있도록 LOE(1)에서 LOE(2) 사이의 접합 프로세스가 매우 정밀하게 수행되어야 한다. 이 방법은 도 2(a) - 2(c)와 같이 정렬 불량이 발생하기 쉽다.
상기와 같은 어려움을 극복하기 위하여, 본 발명은 복합 LOE를 제조하는 새로운 방법을 개시한다. LOE(1)를 LOE(2)에 접합할 때 정확한 정렬 문제를 극복할 뿐만 아니라, 본 개시된 프로세스는, 도 3(a)-3(b)에 도시된 바와 같이, 투명 커버 플레이트들(3')이 LOE(2)의 표면들(201)에만 존재하는 복합 LOE(100)의 새로운 실시예의 제조를 허용한다. 복합 LOE의 이 실시양태는, 2020년 5월 24일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/029,496호로부터의 우선권을 갖는, 본 출원과 동일한 날짜에 제출된 "복합 도광 광학 요소"라는 명칭의 동시 계류 중인 PCT 출원에서 더 자세히 논의된다.
도 4(a) - 4(b)는 LOE(2)의 생산에서 중간 광학 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하는 LOE "전구체(precursor)"(2')를 도시한다. LOE 전구체(2')는 한 쌍의 평행한 주요 외부 표면들(6) 및 한 쌍의 평행한 표면들에 대해 비스듬하게 기울어진 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들("패싯들")(5)을 포함한다. LOE 전구체는 본 명세서에서 d1로 표시된 표면들(6) 사이에 미리 결정된 두께를 갖는다. 예를 들어 PCT 공개 WO 2016/103263에 기재된 바와 같이 LOE 전구체를 제조하기 위한 공지된 방법이 존재한다.
이제 도 5(a) - 5(b)를 참조하면, 복수의 LOE 전구체들을 제조한 후, 동일한 두께 d1를 갖는 복수의 LOE 전구체들 및 복수의 투명 스페이서 플레이트들(7)의 접합된 스택(15)이 형성된다. 스택은 스택의 길이(y-차원)를 따라 교번하는 LOE 전구체와 투명 스페이서 플레이트로 구성된다. 각각의 투명 플레이트는 본 명세서에서 d2로 표시된 동일한 미리 결정된 두께를 갖는다. 스택(15)은 표면(6)에 수직인 스택의 길이를 따라 연장되는 한 쌍의 평행한 패싯들(8a, 8b)을 갖는다.
이제 도 6(a) - 6(b)를 참조하면, 평행한 패싯들(10a, 10b)을 갖는 광학 블록(16)은 복수의 접합된, 투명 코팅된 플레이트들(17)(각각의 플레이트는 부분 반사 코팅으로 코팅됨)로부터 형성되어, 이에 의해 미리 결정된 각도(11)(또한 "패싯 기울기 각도"로 지칭됨)로 패싯(10b)에 대해 비스듬하게 각을 이루는 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들(9)을 형성한다.
광학 블록(16)을 형성하기 위한 공지된 방법이 존재한다. 예를 들어, 도 6(c)와 같이, 하나의 방법은 블록을 추출하기 위해 복수의 코팅된 플레이트들(17)를 적층 및 접합하고 도 6(c)에 도시된 점선을 따라 스택을 절단하는 것을 포함한다. 그 다음 패싯(10b)은 최종 복합 LOE의 특정 설계 사양에 따라 변할 수 있는 원하는 패싯 기울기 각도(11)를 달성하기 위해 폴리싱 장치(18)에 의해 폴리싱된다.
이제 도 7(a)-7(b)를 참조하면, 블록(16)은 스택(15)과 정렬되고 이에 접합되어 광학 블록(18)을 형성한다. 보다 구체적으로, 블록(16)의 면(10b)은 스택(15)의 면(8a)에 접합된다. 면들(10b 및 8a) 중 하나 또는 둘 모두는 접합 전에 평평하게 폴리싱될 수 있다. 블록(16)과 스택 사이의 특정 정렬은 제품의 설계 사양에 따라 달라질 수 있다. 도 3(a) 내지 3(b)에 도시된 복합 LOE에 대응하는 실시예에서, 블록들(15, 16)의 정렬은 도 7(a)-7(b)에 도시된 좌표계 XYZ를 참조하여 다음과 같이 이해될 수 있다. 스택(15)과 블록(16)은 LOE 전구체(2')의 표면들(6)이 평면 XZ에 평행하고, 스택(15)의 면(8a)이 평면 XY에 평행하고, LOE 전구체(2')의 패싯들(5)이 평면 YZ에 수직이고, 블록(16)의 플레이트들(17)이 평면 XZ에 수직이고, 블록(16)의 면(10b)이 평면 XY에 평행하도록 정렬되어야 한다. 정렬 후, 플레이트들(17)은 스택(15)에서 LOE 전구체(2')의 표면들(6)에 수직이다.
정렬되고 접합된 구조는 본 명세서에서 광학 블록(18)으로 표시되며, 이는 실제로 복합 LOE 제조 공정의 중간 작업 생성물인 광학 구조이다. 도시된 바와 같이, 블록(18)은 LOE 전구체들 사이의 투명한 스페이서 플레이트들에 의해 분리된 복수의 LOE 전구체들을 갖는 제1 영역, 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 갖는 제2 영역, 및 제1 및 제2 영역을 분리하는 내부 표면을 포함한다. 다른 실시예에서, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 중간 블록(18)은 또한 제1 및/또는 제2 영역에서 하나 이상의 추가 서브 영역들을 포함할 수 있다. 이들 서브 영역들은 비-면처리된(non-faceted) 영역뿐만 아니라 하나 이상의 광학 활성 또는 광학 불활성 요소들을 포함하는 영역을 포함할 수 있다. 이러한 서브 영역들은 도 11(a) - 13(d)를 참조하여 아래에서 자세히 설명되는 바와 같이 스택(15)과 접합되기 전에 블록(16)에 광학 활성 요소들을 포함할 수 있는 하나 이상의 플레이트들을 추가함으로써 블록(18)에 추가될 수 있다.
블록(18)은 스택(15)의 길이(y 차원)를 따라 그리고 스페이서 플레이트(7)를 통해 미리 결정된 간격으로 절단 장치(도시되지 않음)를 사용하여 슬라이싱되어 블록(18)에서 슬라이싱된 복수의 복합 LOE 구조들을 형성한다. 슬라이싱 평면들은 도 7(a) - 7(b)에 점선(12)로 표시되고 단일 슬라이스는 도 7(c) - 7(d)에 도시된다. 블록(18)에서 슬라이싱된 복합 LOE는 도 3(a) - 3(b)에 표시된 복합 LOE와 유사한 구조를 가지고 있다. 슬라이싱 후 스페이서 플레이트들(더 정확하게는 절반의 스페이서 플레이트)는 도 3(a) - 3(b)의 커버 플레이트들(3')과 유사한 구조를 제공하므로 따라서 별도의 커버 플레이트들(3')을 부착할 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 슬라이스 아웃된 각 복합 LOE 구조는 플레이트들(7 및 17)로부터 만들어진 외부 표면에서 폴리싱되어 내부 반사를 통해 빛을 가이드하는 데 적합한 최종 복합 LOE를 형성한다.
선택적으로, 추가 투명 커버 플레이트들이 플레이트들(17 및 17) 위에 최종 복합 LOE에 접합될 수 있으며 이러한 커버 플레이트들은 폴리싱된다(이 경우 LOE(1)는 단일 커버 플레이트를 갖고 LOE(2)는 이중 커버 플레이트를 가짐).
도 5(a) 내지 도 5(b)를 참조하여 위에서 상세히 설명한 바와 같이, 투명 플레이트들은 미리 결정된 두께 d2를 갖는다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 두께 d2는 다음 방정식에 따라 결정된다:
여기서 t는 제1 LOE 커버 플레이트와 제2 LOE 커버 플레이트의 두께들 사이의 원하는 차이를 나타내고 p는 폴리싱 동안 제거된 재료의 두께를 나타내며, s는 절단기에서 절단 위치에 대한 공차(tolerance)를 포함한 절단 두께를 나타낸다. LOE(1)가 아닌 LOE(2)에만 커버 플레이트가 필요한 경우 t는 단순히 LOE(2) 커버 플레이트의 두께를 나타낸다는 것에 유의한다. t의 일반적인 값은 50미크론에서 500미크론 범위일 수 있다.
도 8(a) - 8(b)는 여기서 블록(16')으로 표시된 블록(16)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 투명 플레이트들은 그 사이에 갭을 갖는 스트립들의 각 플레이트에 적용되는 부분 반사 코팅으로 각각 부분적으로만 코팅된다. Lumus Ltd의 미국 특허 공개 번호 제2018/0292599호에 기재된 바와 같이, 각각의 코팅 스트립은 동일한 미리 결정된 두께 d3을 갖는 반면 코팅 스트립들 사이의 갭은 각각 동일한 미리 결정된 두께 d4를 갖는다. 이 실시예에서, d3은 최종 복합 LOE에서 LOE(1)의 반사 영역의 원하는 폭에 대응하고, d4는 다음 방정식에 따라 계산된다:
여기서 d1 및 d2는 이전에 정의되었다.
도 9(a) - 9(b)는 도 7(a) - 7(b)를 참조하여 위에서 설명한 것과 유사한 방식으로, 블록(16')이 스택(15)에 정렬 및 접합되고 평면들(12)을 따라 절단된 것을 도시한다. 추출된 슬라이스들은 도 10(a) - 10(b)에 도시되어 있다. 이러한 슬라이스들은 마찬가지로 외부 평행 표면들에서 폴리싱되어 최종 복합 LOE를 형성할 수 있다. 이 실시예에 따라 형성된 복합 LOE는 LOE(1)의 부분 반사 패싯들(4)과 외부 표면들(14) 사이에 버퍼를 포함하고, 이러한 버퍼는 코팅 스트립 사이의 갭들에 의해 제공되며 물리적 커버 플레이트 없이도 투명 커버 플레이트와 유사한 효과를 달성할 수 있다는 것에 유의한다.
접합된 블록(16') 및 스택(15)은 중간 광학 구조 블록(18)의 다른 실시예를 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 사실, 블록(16)(및 이에 따른 블록(18))의 다양한 다른 실시예는 LOE(1)과 관련하여 상이한 구조를 갖는 다양한 복합 LOE를 생산하기 위해 또한 가능하며, 이들 중 일부는 아래에서 설명된다.
예를 들어, 일부 실시양태에서, 다음 예에서 설명되는 바와 같이 LOE(1)의 패싯들(4) 중 일부가 LOE(1) 전체에 걸쳐 연장되지 않아, LOE(1) 내에 하나 이상의 비-면처리된 영역(즉, 부분 반사 내부 표면이 없는)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 11(a) - 11(b)는 여기서 블록(19)으로 표시된 블록(16)의 다른 실시예를 도시한다. 블록(19)은 블록(16)의 면(10b)에 접합된 추가 평면 평행 투명 플레이트(20)와 함께 블록(16)(도 6(a) - 6(b)에서와 같이)으로 구성된다. 플레이트(20)의 외부 표면(10b')은 면(10b)과 평행하게 폴리싱된다.
블록(19) 및 스택(15)은 도 12(a) - (b)에 도시된 바와 같이 정렬되고 함께 접합되어, 중간 광학 블록(21)을 형성한다. 블록(21)은 이어서 XZ 평면에 평행한 평면들(12)을 따라 슬라이싱된다. 이러한 결과 슬라이스 중 하나가 도 12(c) - (d)에 도시되어 있다. 이러한 슬라이스는 LOE(1), LOE(2) 및 임의의 반사 또는 반-반사 표면이 없는 광학적으로 깨끗한 영역(22)(불활성 영역이라고도 함)으로 구성된다. 대안적으로, 영역(22)은 또한 부분 반사 믹서(mixer) 또는 편광기(polarizer)와 같은 하나 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다. 이 경우, 투명 플레이트(20)는 원하는 하나 이상의 광학 요소들(즉, 믹서, 편광기 등)을 포함하는 플레이트를 대체될 수 있다.
도 13(a) - 13(b)는 블록(16)을 절단하고 다른 광학 플레이트 및/또는 프리즘과 결합함으로써 LOE(1)의 보다 복잡한 지오메트리가 생성될 수 있는 블록(16)의 다른 실시예를 도시한다. 도 13(a)-(b)에서, 블록(16)은 평면들(31, 32)을 따라 절단되고 폴리싱되며 투명 플레이트(24) 및 삼각형 프리즘들(25 및 26)로 접합된다. 플레이트(24)의 폴리싱된 표면(10b'')은 블록(16)의 면(10b)에 평행하다. 플레이트(24)와 프리즘들(25, 26)이 있는 블록(16)은 블록 내에 하나 이상의 비-면처리된 서브 영역들을 포함하는 새로운 광학 블록(23)을 형성한다. 도 12(a)-(b)에 도시된 것과 유사한 방식으로, 블록(23)은 새로운 중간 구조를 형성하기 위해 스택(15)과 정렬되고 접합된다. 중간 구조는 이후에 평면(12)을 따라 슬라이싱되어 도 13(c)-(d)에 도시된 슬라이스가 생성된다. 이러한 슬라이스는 반사 또는 반-반사 표면이 없는 불활성 영역들(27, 28, 29)을 갖는다.
다른 실시예에서(도시되지 않음) 스택(15)의 LOE 전구체들은 LOE 전구체 내에 하나 이상의 패싯 없는 영역들을 포함하도록 수정되어, LOE(2)가 하나 이상의 비-면처리된 서브 영역들(즉, 부분 반사 내부 표면이 없음)을 포함하는 복합 LOE를 생성할 수 있다.
상기 설명은 단지 예로서 제공되는 것으로 의도되고, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위 내에서 많은 다른 실시예가 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (19)

  1. 복합 도광 광학 요소(LOE)를 제조하는 방법에 있어서,
    복수의 LOE 전구체(precursor)들의 스택(stack)을 획득하는 단계-여기서, 상기 스택은 제1 면과 제2 면을 포함하는 제1 쌍의 평행한 면들을 갖고, 각각의 LOE 전구체는 한 쌍의 주 평행 표면들과, 상기 한 쌍의 주 평행 표면들에 대해 비스듬하게 각진 제1 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 포함함-;
    제3 면 및 제4 면을 포함하는 제2 쌍의 평행한 면들, 제2 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들, 및 상기 제3 면 또는 제4 면에 접합된 투명 플레이트를 갖는 제1 블록을 획득하는 단계;
    상기 투명 플레이트의 외부 표면이 상기 스택의 상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 하나에 결합되고 상기 제1 복수의 부분 반사 내부 표면들이 상기 제2 복수의 부분 반사 내부 표면들과 평행하지 않도록 상기 제1 블록과 상기 스택을 함께 접합하여, 이로써 제2 블록을 형성하는 단계; 및
    상기 LOE 전구체들의 상기 주 평행 표면들에 실질적으로 평행한 적어도 2개의 절단 평면들을 통해 상기 제2 블록을 절단함으로써 상기 제2 블록으로부터 적어도 하나의 복합 LOE를 슬라이스 아웃하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 플레이트는 임의의 반사 또는 반-반사 표면이 없는 광학적으로 불활성인 영역인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명 플레이트는 그 안에 내장된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 요소는 부분 반사 표면을 포함하는, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 요소는 편광 요소를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 투명 플레이트는 임의의 반사 또는 반-반사 표면이 없는 광학적으로 불활성인 영역, 부분 반사 표면을 포함하는 영역, 및 편광 요소를 포함하는 영역의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 블록과 상기 스택을 함께 접합하기 전에 상기 투명 플레이트의 상기 외부 표면을 연마하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 블록과 상기 스택을 함께 접합하기 전에 상기 스택의 제1 면 또는 상기 제2 면을 연마하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 블록과 상기 스택을 함께 접합하기 전에, 제1 복수의 부분 반사 내부 표면들과 상기 제2 복수의 부분 반사 내부 표면들이 직교하도록 상기 제1 블록과 상기 스택을 정렬하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 LOE 전구체의 상기 주 평행 표면들에 평행한 상기 슬라이스 아웃된 적어도 하나의 복합 LOE의 상기 외부 표면을 연마하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 스택은 복수의 투명 스페이서 플레이트들을 포함하는 접합된 스택이고, 상기 LOE 전구체들 및 상기 투명 스페이서 플레이트들은 상기 제1 쌍의 평행한 면들에 수직인 상기 접합된 스택의 길이를 따라 교대로 배열되도록 상기 접합된 스택에 배열되는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 2개의 절단 평면들은 상기 LOE 전구체가 그 사이에 삽입되어 있는 적어도 2개의 연속적인 스페이서 플레이트들에 있는, 방법.
  13. 복합 도광 광학 요소(LOE) 제조 공정의 중간 작업 생성물인 광학 구조에 있어서, 상기 광학 구조는:
    복수의 LOE 전구체들을 포함하는 제1 영역-여기서, 각각의 LOE 전구체는 한 쌍의 주 평행 표면들과, 상기 한 쌍의 주 평행 표면들에 대해 비스듬하게 각진 제1 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 포함함-;
    상기 제1 복수의 부분 반사 내부 표면들과 평행하지 않은 제2 복수의 상호 평행한 부분 반사 내부 표면들을 포함하는 제2 영역; 및
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 분리하는 제3 영역을 포함하고, 상기 제3 영역은 상기 한 쌍의 주 평행 표면들에 수직인 주 외부 표면들을 갖는 투명 플레이트로 형성되는, 광학 구조.
  14. 제13항에 있어서, 상기 투명 플레이트는 임의의 반사 또는 반-반사 표면이 없는 광학적으로 불활성인 영역인, 광학 구조.
  15. 제13항에 있어서, 상기 투명 플레이트는 내부에 내장된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는, 광학 구조.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 요소는 부분 반사 표면을 포함하는, 광학 구조.
  17. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 요소는 편광 요소를 포함하는, 광학 구조.
  18. 제13항에 있어서, 상기 투명 플레이트는 임의의 반사 또는 반-반사 표면이 없는 광학적으로 불활성인 영역, 부분 반사 표면을 포함하는 영역, 및 편광 요소를 포함하는 영역의 임의의 조합을 포함하는, 광학 구조.
  19. 제13항에 있어서, 상기 복수의 LOE 전구체들은 투명한 스페이서 플레이트들에 의해 분리되는, 광학 구조.
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