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公開番号2025067948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2025020655,2023149980
出願日2025-02-12,2016-06-14
発明の名称多重化された光流を内部結合するための光学要素を有するディスプレイシステム
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 27/02 20060101AFI20250417BHJP(光学)
要約【課題】仮想現実および拡張現実結像および可視化システムを提供すること
【解決手段】多重化された光流からの光の1つまたは複数の流れを導波路の中に選択的に内部結合するためのアーキテクチャが、提供される。多重化された光流は、異なる特性(例えば、異なる波長および/または異なる偏光)を伴う光を有することができる。導波路は、多重化された光流からの1つまたは複数の他の光流を伝送しながら、多重化された光流からの1つまたは複数の光流を導波路の中に選択的に結合し得る内部結合要素を備えることができる。
【選択図】なし
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、米国特許法§１１９（ｅ）のもと、２０１５年６月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／１７５９９４号および２０１５年６月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／１８０５５１号の優先権の利益を主張する。上記出願の各々は、それらの全体が参照によって本明細書に援用される。
続きを表示（約 3,800 文字）【０００２】
（参照による援用）
本願は、以下の米国特許および特許出願の各々の全体を参照によって援用する：２００２年１月１日発行の米国特許第６，３３４，９６０号（発明の名称「ＳｔｅｐａｎｄＦｌａｓｈＩｍｐｒｉｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」）、２００５年３月２９日発行の米国特許第６，８７３，０８７号（発明の名称「Ｈｉｇｈ－ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ，ＡｌｉｇｎｍｅｎｔａｎｄＧａｐｃｏｎｔｒｏｌＳｔａｇｅｓｆｏｒＩｍｐｒｉｎｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙＰｒｏｃｅｓｓｅｓ」）、２００５年５月３１日発行の米国特許第６，９００，８８１号（発明の名称「ＳｔｅｐａｎｄＲｅｐｅａｔＩｍｐｒｉｎｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」）、２００６年７月４日発行の米国特許第７，０７０，４０５号（発明の名称「ＡｌｉｇｎｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍｓｆｏｒＩｍｐｒｉｎｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」）、２００６年１０月１７日発行の米国特許第７，１２２，４８２号（発明の名称「ＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＦａｂｒｉｃａｔｉｎｇＰａｔｔｅｒｎｅｄＦｅａｔｕｒｅｓＵｔｉｌｉｚｉｎｇＩｍｐｒｉｎｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」）、２００６年１１月２８日発行の米国特許第７，１４０，８６１号（発明の名称「ＣｏｍｐｌｉａｎｔＨａｒｄＴｅｍｐｌａｔｅｆｏｒＵＶＩｍｐｒｉｎｔｉｎｇ」）、２０１１年１２月１３日発行の米国特許第８，０７６，３８６号（発明の名称「ＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＩｍｐｒｉｎｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」）、２００６年８月２９日発行の米国特許第７，０９８，５７２号（発明の名称「ＡｐｐａｒａｔｕｓｔｏＣｏｎｔｒｏｌＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆａＢｏｄｙＳｐａｃｅｄＡｐａｒｔｆｒｏｍａＳｕｒｆａｃｅ」）、２０１５年３月７日出願の米国特許出願第１４／６４１，３７６号、２０１４年１１月２７日出願の米国特許出願第１４／５５５，５８５号、２０１５年４月１８日出願の米国特許出願第１４／６９０，４０１号、２０１４年３月１４日出願の米国特許出願第１４／２１２，９６１号、２０１４年７月１４日出願の米国特許出願第１４／３３１，２１８号。
【０００３】
（分野）
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に関する。
【背景技術】
【０００４】
（関連技術の説明）
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現実として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明性を伴わずに、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。例えば、図１を参照すると、拡張現実場面（１）が、描写されており、ＡＲ技術のユーザには、背景における人々、木々、建物を特徴とする実世界の公園のような設定（６）と、コンクリートプラットフォーム（１１２０）とが見える。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（１１２０）上に立っているロボット像（１１１０）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（２）とを「見ている」と知覚するが、これらの要素（２、１１１０）は、実世界には存在しない。ヒトの視知覚系は複雑であるため、他の仮想世界画像要素または実世界画像要素との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、ＶＲまたはＡＲ技術の生成は、困難である。
【０００５】
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＶＲまたはＡＲ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】
【０００６】
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、そのうちのいずれも、本明細書に開示される所望の属性に単独で関与するものではない。
【０００７】
いくつかの実施形態では、ディスプレイシステムが、提供される。ディスプレイシステムは、導波路と、多重化された光流を導波路の中に指向するように構成される画像投入デバイスとを含む。多重化された光流は、異なる光特性を有する複数の光流を含む。導波路は、１つまたは複数の他の光流に対して透過性でありながら、光流の第１のものを選択的に内部結合するように構成される内部結合光学要素を含む。いくつかの実施形態では、導波路は、導波路のスタックの一部であり、これは、１つまたは複数の他の光流に対して透過性でありながら、光流の第２のものを選択的に方向転換するように構成される内部結合光学要素を含む第２の導波路を含むことができる。いくつかの実施形態では、導波路の内部結合光学要素は、光流のうちの少なくとも１つを第２の導波路の内部結合光学要素に伝送するように構成される。
【０００８】
液晶材料を基板上にジェット堆積することと、インプリントパターンを使用して液晶の分子を整合させることとを含む、液晶デバイスを製造する種々の方法が、本明細書に説明される。本明細書に説明される方法を使用して、液晶材料の１つまたはいくつかの層を含むデバイスが、製造されることができる。本明細書に説明される方法を使用して製造される液晶デバイスは、約数ミクロン未満のサイズを有する特徴および／またはパターンを含む、液晶格子を含むことができる。本明細書に説明される方法を使用して製造される液晶デバイスはまた、可視光の波長未満のサイズを有する液晶特徴および／またはパターンを含むことができる、Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ－ＢｅｒｒｙＰｈａｓｅＥｆｆｅｃｔ（ＰＢＰＥ）構造、メタ表面、またはメタ材料と称されるものを備え得る。ある場合には、これらの構造内の小さなパターン化特徴は、約１０ｎｍ～約１００ｎｍの幅および約１００ｎｍ～約１ミクロンの高さであることができる。ある場合には、これらの構造内の小パターン化特徴は、約１０ｎｍ～約１ミクロンの幅および約１０ｎｍ～約１ミクロンの高さであることができる。ビーム操向、波面成形、波長および／または偏光の分離、ならびに異なる波長および／または偏光の組み合わせ等の光を操作するための構造は、本明細書ではメタ材料液晶格子とも別様に称される、メタ表面を伴う液晶格子、または、Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ－ＢｅｒｒｙＰｈａｓｅＥｆｆｅｃｔ（ＰＢＰＥ）構造を伴う液晶格子を含むことができる。ＰＢＰＥ構造を伴う液晶格子は、高回折効率および液晶格子の入射角度に対する低感度とＰＢＰＥ構造の高波長感度を組み合わせることができる。本明細書に説明される製造の種々の方法を使用して、ＰＢＰＥ構造を伴う液晶格子は、大量生産されることができ、これは、ＰＢＰＥ構造を液晶材料上に堆積させる既存の方法を使用してでは不可能であり得る。本明細書で議論される方法はまた、既存の偏光子より透明な偏光子を製作するために使用されることができる。
【０００９】
本明細書に開示される主題の革新的側面は、導波路と、多重化された光流を導波路の中に指向するように構成される画像投入デバイスとを備える、ディスプレイシステムを含む。画像投入デバイスによって提供される多重化された光流は、異なる光特性を有する複数の光流を備えることができる。導波路は、１つまたは複数の他の光流に対して透過性でありながら、光流の第１のものを選択的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。内部結合光学要素は、回折構造、液晶材料、メタ表面、メタ材料、ＰＢＰＥ構造、ＰＢＰＥ構造を備える液晶偏光格子、またはメタ表面を備える液晶偏光格子のうちの少なくとも１つを備えることができる。内部結合光学要素は、透過性状態と能動的光再指向状態との間で切替可能であることができる。導波路の種々の実施形態は、頭部搭載型ディスプレイの接眼レンズ内に含まれることができる。
【００１０】
ディスプレイシステムの種々の実施形態では、導波路は、導波路のスタックの一部であることができる。導波路のスタックは、１つまたは複数の他の光流に対して透過性でありながら、光流の第２のものを選択的に方向転換するように構成され得る内部結合光学要素を備える、第２の導波路を含むことができる。そのような実施形態では、導波路の内部結合光学要素は、光流のうちの少なくとも１つを第２の導波路の内部結合光学要素に伝送するように構成されることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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