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公開番号2022176352
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-25
出願番号2022161547,2019526473
出願日2022-10-06,2017-11-13
発明の名称ナノスケールパターンを有する液晶回折デバイスおよびそれを製造するための方法
出願人マジック リープ, インコーポレイテッド,Magic Leap,Inc.
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G02B 5/18 20060101AFI20221117BHJP(光学)
要約【課題】好適なナノスケールパターンを有する液晶回折デバイスおよびそれを製造するための方法を提供すること。
【解決手段】本開示は、仮想現実および拡張現実結像および可視化システムを含む、光学デバイスに関する。光学デバイスは、第1のパターンで配列される第1の複数の液晶分子と、第2のパターンで配列される第2の複数の液晶分子とを有する、液晶層を含む。第1のパターンおよび第2のパターンは、液晶層の縦または横軸に沿って約20nm~約100nmの距離だけ相互から分離される。第1の複数の液晶分子および第2の複数の液晶分子は、可視または赤外線波長の光を再指向し得る、第1の格子構造および第2の格子構造として構成される。
【選択図】図11A
特許請求の範囲【請求項1】
本明細書に記載の発明。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
(優先権主張)
本願は、2017年10月26日に出願された米国出願第15/795,067号および2016年11月18日に出願された米国仮特許出願第62/424,341号の優先権の利益を主張するものであり、これらの両方は、全体が参照により本明細書中に援用される。
続きを表示(約 2,800 文字)【0002】
(参照による援用)
本願は、以下の出願、すなわち、米国出願第14/555,585号(出願日2014年11月27日);米国出願第14/690,401号(出願日2015年4月18日);米国出願第14/212,961号(出願日2014年3月14日);米国出願第14/331,218号(出願日2014年7月14日);および米国出願第15/072,290号(出願日2016年3月16日)の各々の全体を参照により援用するものである。
【0003】
本開示は、仮想現実および拡張現実結像および可視化システムを含む、光学デバイスに関する。
【背景技術】
【0004】
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、拡張現実または「AR」シナリオは、典型的には、ユーザの周囲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。複合現実または「MR」シナリオは、一種のARシナリオであって、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画像コンテンツは、実世界内のオブジェクトによってブロックされて見える、または別様にそれと相互作用するように知覚される。
【0005】
図1を参照すると、拡張現実場面10が、描写され、AR技術のユーザには、人々、木々、背景における建物、およびコンクリートプラットフォーム30を特徴とする、実世界公園状設定20が見える。これらのアイテムに加え、AR技術のユーザはまた、実世界プラットフォーム30上に立っているロボット像40と、マルハナバチの擬人化のように見える、飛んでいる漫画のようなアバタキャラクタ50と等の「仮想コンテンツ」を「見ている」と知覚するが、これらの要素40、50は、実世界には存在しない。ヒトの視知覚系は、複雑であって、他の仮想または実世界画像要素間における仮想画像要素の快適で、自然のような感覚で、かつ豊かな提示を促進する、AR技術の生産は、困難である。
【0006】
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ARおよびVR技術に関連する種々の課題に対処する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示のシステム、方法、およびデバイスはそれぞれ、いくつかの革新的側面を有し、そのうちの単一の1つが、本明細書に開示される望ましい属性に関与するわけではない。
【0008】
本願の主題の革新的側面は、第1の主表面と、第2の主表面と、厚さとを有する、液晶層を備える、光学デバイスであって、第1および第2の主表面は、横方向を横断して延在し、厚さは、第1または第2の主表面の面法線と平行方向に沿って延在し、液晶層は、液晶層の厚さを横断して分散される複数のサブ層を備え、複数のサブ層はそれぞれ、液晶分子の単一層を備え、液晶分子はそれぞれ、縦軸を有する、光学デバイス内に具現化される。各サブ層は、複数の液晶分子の縦軸が第1のパターンを形成するように配列される、第1のドメインと、複数の液晶分子の縦軸が第2のパターンを形成するように配列される、第2のドメインとを備える。第1のドメインは、約10nm~約50nmの距離Dを有するドメイン間隙によって、第2のドメインから横方向に沿って側方に離間される。ドメイン間隙内の液晶分子の縦軸は、第1のパターンから第2のパターンに徐々に遷移する。
【0009】
本デバイスの種々の実施形態では、サブ層の第1のドメインの分子の縦軸は、隣接するサブ層の第1のドメインの分子の縦軸に対して捻転されることができる。本デバイスの種々の実施形態はさらに、それぞれ、第1および第2のドメイン内において第1の方向および第2の方向に自己整合するように構成される、第2の液晶層の液晶分子を備える、第2の液晶層を備えることができる。液晶層または第2の液晶層は、重合化可能液晶材料を備えることができる。本デバイスの種々の実施形態はさらに、第2の液晶層にわたる第3の液晶層を備えることができ、第3の液晶の複数の液晶分子は、第3の方向に沿って配列されることができる。本デバイスの種々の実施形態はさらに、第3の液晶層にわたる第4の液晶層を備えることができ、第4の液晶層の複数の液晶は、第3の方向に自己整合するように構成されることができる。種々の実施形態では、第2の液晶層および/または第4の液晶層は、導波管にわたって配置されることができる。第2の液晶層および/または第4の液晶層は、光の入射ビームが全内部反射によって導波管を通して伝搬するように、光の入射ビームを導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合光学要素を備えることができる。本デバイスの種々の実施形態は、内部結合光学要素を介して光を導波管の中に指向するように構成される、光変調デバイスを備えることができる。第2の液晶層および/または第4の液晶層は、全内部反射によって導波管を通して伝搬する光の入射ビーム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ことができる。
【0010】
種々の実施形態では、第2の液晶層および/または第4の液晶層は、全内部反射によって導波管を通して伝搬する光を再指向するように構成される、直交瞳エクスパンダを備えることができ、再指向される光は、全内部反射によって導波管を通して伝搬し続ける。本デバイスの種々の実施形態では、液晶層は、光の入射ビームが全内部反射によって導波管を通して伝搬するように、光の入射ビームを導波管の中に内部結合するように構成される、内部結合光学要素を備えることができる。本デバイスの種々の実施形態では、液晶層は、全内部反射によって導波管を通して伝搬する光のビーム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ことができる。第1のドメイン内の複数の液晶分子の縦軸は、第1の方向に沿って整合されることができ、第2のドメイン内の複数の液晶分子の縦軸は、第2の方向に沿って整合されることができる。ドメイン間隙内の液晶分子の縦軸は、第1の方向から第2の方向に徐々に遷移することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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