JP-2026077704-A - メタ表面のための反射防止コーティング

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Abstract

【課題】好適なメタ表面のための反射防止コーティングを提供すること。【解決手段】メタ表面のための反射防止コーティングが、本明細書に説明される。いくつかの実施形態では、メタ表面は、基板と、その上の複数のナノ構造と、ナノ構造にわたって配置される反射防止コーティングとを含んでもよい。反射防止コーティングは、透明ポリマー、例えば、フォトレジスト層であってもよく、ナノ構造の屈折率より低く、上層媒体（例えば、空気）の屈折率より高い、屈折率を有し得る。有利には、反射防止コーティングは、メタ表面が組み込まれる、拡張現実ディスプレイにおいて、残影画像を低減または排除させ得る。【選択図】図１０

Inventors

ディアンミンリン
マイケルアンソニークルグ
ピエールサンティレール
マウロメッリ
クリストフぺロス
エフゲニーポリアコフ

Assignees

マジックリープ，インコーポレイテッド

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20260209
Priority Date: 20170127

Claims (1)

たとえばメタ表面のための反射防止コーティング。

Description

本願は、米国仮出願第６２／４５１，５８７号（出願日２０１７年１月２７日）の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）のもとでの優先権の利益を主張するものであり、該米国仮出願の全開示は、参照により本明細書中に援用される。本願は、以下の特許出願の各々の全体を参照により援用するものである：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）；米国特許出願第１５／３４２，０３３号（出願日２０１６年１１月２日）（代理人管理番号ＭＬＥＡＰ．０２７Ａ）；米国仮出願第６２／３３３，０６７号（出願日２０１６年５月６日）（代理人管理番号ＭＬＥＡＰ．０６６ＰＲ）；米国仮出願第６２／４５１，６０８号，発明の名称”ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮＧＲＡＴＩＮＧＳＦＯＲＭＥＤＢＹＭＥＴＡＳＵＲＦＡＣＥＳＨＡＶＩＮＧＤＩＦＦＥＲＥＮＴＬＹＯＲＩＥＮＴＥＤＮＡＮＯＢＥＡＭＳ”（出願日２０１７年１月２７日）（代理人管理番号ＭＬＥＡＰ．０９２ＰＲ）；および米国仮出願第６２／４５１，６１５号，発明の名称”ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮＧＲＡＴＩＮＧＳＢＡＳＥＤＯＮＭＥＴＡＳＵＲＦＡＣＥＳＨＡＶＩＮＧＡＳＹＭＭＥＴＲＩＣＯＰＴＩＣＡＬ－ＥＬＥＭＥＮＴＳ”（出願日２０１７年１月２７日）（代理人管理番号ＭＬＥＡＰ．１０３ＰＲ）。本開示は、拡張現実システムを含む、ディスプレイシステム等の光学システムに関する。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。仮想現実または「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、ＡＲ画像コンテンツを含んでもよい。図１を参照すると、拡張現実場面１０が、描写されている。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。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等の「仮想コンテンツ」を「見ている」と知覚する。これらの要素５０、４０は、実世界には存在しないという点で、「仮想」である。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技術の生成は、困難である。本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＡＲまたはＶＲ技術に関連する種々の課題に対処する。図１は、ＡＲデバイスを通した拡張現実（ＡＲ）のユーザのビューを図示する。図２は、ウェアラブルディスプレイシステムの実施例を図示する。図３は、ユーザのための３次元画像をシミュレートするための従来のディスプレイシステムを図示する。図４は、複数の深度平面を使用して３次元画像をシミュレートするためのアプローチの側面を図示する。図５Ａ－５Ｃは、曲率半径と焦点半径との間の関係を図示する。図６は、画像情報をユーザに出力するための導波管スタックの実施例を図示する。図７は、導波管によって出力された出射ビームの実施例を図示する。図８は、スタックされた導波管アセンブリの実施例を図示し、各深度平面は、複数の異なる原色を使用して形成される画像を含む。図９Ａは、それぞれが内部結合光学要素を含むスタックされた導波管のセットの実施例の断面側面図を図示する。図９Ｂは、図９Ａの複数のスタックされた導波管の実施例の斜視図を図示する。図９Ｃは、図９Ａおよび９Ｂの複数のスタックされた導波管の実施例の上下平面図を図示する。図１０は、メタ表面および反射防止コーティングを含む、例示的光学構造の断面側面図を図示する。図１１Ａは、非対称パンチャラトナムベリー位相光学要素（ＰＢＯＥ）を備える、例示的メタ表面の上下図を図示する。図１１Ｂは、上層反射防止コーティングを伴う、図１１Ａのメタ表面の斜視図を図示する。図１１Ｃは、図１１Ａ－１１Ｂに示される一般的構造を有する光学構造に関する光の入射角の関数としての透過および反射のプロットである。図１２Ａは、非対称回折格子および反射防止コーティングを備える、例示的メタ表面の断面斜視図を図示する。図１２Ｂは、図１２の例示的メタ表面および反射防止コーティングの断面側面図を図示する。図１２Ｃは、図１２Ａ－１２Ｂの光学構造に関する透過および反射スペクトルのプロットである。図１３Ａ－１３Ｄは、いくつかの実施形態による、メタ表面を備える例示的光学構造の加工の種々の段階における中間構造の断面図である。図１４Ａ－１４Ｄは、いくつかの実施形態による、メタ表面を備える例示的光学構造の加工の種々の段階における中間構造の断面図である。図１５は、共形反射防止コーティングを有するメタ表面の断面側面図を図示する。メタ材料表面とも称される、メタ表面は、幾何学的光学と比較してはるかに小さいスケールにおいて、事実上平坦な無収差の光学を実現する機会を提供する。理論によって限定されるわけではないが、いくつかの実施形態では、メタ表面は、共振光学アンテナとして機能する、表面構造またはナノ構造の稠密配列を含む。光と表面構造の相互作用の共振性質は、光学波面を操作する能力を提供する。ある場合には、メタ表面は、単純パターン化プロセスによって形成される薄い平面要素を用いて、嵩張るまたは製造が困難な光学コンポーネントに取って代わることを可能にし得る。メタ表面から形成される光学要素は、反射および／または透過モードで機能し得ることを理解されたい。反射モードでは、メタ表面は、光を所望の角度で反射させ得る。透過モードでは、メタ表面は、メタ表面の本体を通して光を透過させながら、また、その光を所望の角度で偏向させ得る。望ましくないことに、透過モードで作用するメタ表面はまた、例えば、他の材料との界面におけるフレネル反射に起因して、入射光を反射させ得る。加えて、反射モードで作用するメタ表面に関して、メタ表面が光を反射させるように構成される角度は、光が界面から反射される角度と異なり得る。望ましくないことに、メタ表面による意図されない反射は、光学アーチファクトを生じさせ得る。例えば、メタ表面が画像コンテンツでエンコードされた光（例えば、空間光変調器によって修正される光）を指向するための光学要素として使用される、ディスプレイデバイスでは、反射は、ユーザに到達する前の光学経路に沿った光の一部の往復反射に起因して、残影画像を生じさせ得る。例えば、メタ表面は、光を導波管の中に内部結合し、ひいては、画像コンテンツをユーザに出力するように構成される、内部結合光学要素を形成してもよい。本光の一部が、導波管の中に内部結合されるのではなく、反射される場合、反射された光は、光プロジェクタまたは光源に逆伝搬し得、これは、次いで、導波管の中に内部結合するために、光をメタ表面に反射させ、最終的には、ユーザに出力し得る。本往復反射に起因して、前のビデオ画像フレームからの光が、現在の画像フレームをエンコードする光とともに、導波管に提供され得る。前の画像フレームをエンコードする光は、ディスプレイデバイスの画質を減少させる残影画像として、ユーザに可視となり得る。いくつかの実施形態では、反射防止コーティングが、メタ表面からの光の反射を低減または排除させ得る。反射防止コーティングは、ポリマー層等の材料の光学的に透過性の層、例えば、フォトレジストの層から形成されてもよい。いくつかの実施形態では、いかなる空気または他の材料も、メタ表面と反射防止コーティングとの間に存在し得ない。すなわち、反射防止コーティングは、直接、メタ表面に接触し得る。反射防止コーティングを形成する材料は、メタ表面のナノ構造の屈折率より低いが、メタ表面と反対の反射防止コーティングとの界面を形成する材料または媒体（例えば、空気）の屈折率より高い、屈折率を有してもよい。いくつかの実施形態では、反射防止コーティングは、干渉コーティングであってもよく、材料の層の厚さは、層の上部表面および底部表面から反射する光間に破壊的干渉を提供するように選択される。好ましくは、層の厚さは、可視波長の光のために、本干渉を提供するように選択される。いくつかの実施形態では、メタ表面は、複数の原色を利用するカラーディスプレイの一部であってもよい。その結果、特定のメタ表面が、特定の原色に対応する関連付けられた限定範囲の波長の光のみに暴露され得、反射防止コーティングは、本関連付けられた限定範囲の波長を有する光のための干渉を提供するように選択される厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、反射防止コーティングは、メタ表面を形成するナノ構造にわたってかつその間に延在し、ナノ構造の平面表面を形成する、平面層であってもよい。そのような平面層は、有利には、広範囲の入射角光にわたって反射防止性質を提供し得る。いくつかの実施形態では、反射防止コーティングは、メタ表面を形成するナノ構造の表面上に配置される、共形層であってもよい。共形層は、連続的であって、複数のナノ構造にわたってかつその間に延在してもよい、またはナノ構造の個々のもの上で隔離されてもよい。有利には、反射における低減は、残影画像等の光学効果を低減または排除させ、それによって、ディスプレイデバイスが、より高い知覚品質を伴う画像を出力することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、反射防止コーティングは、反射防止コーティングを伴わない同じ構造と比較して、約５０％、７５％、８５％、９０％、９５％、９９％、またはそれよりも多く、メタ表面によって反射される光の量を低減させ得る。反射防止コーティングは、特に有利には、反射がメタ表面の設計の一部ではない透過モードで動作する、メタ表面に適用され得る。ここで、図面を参照するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の部分を指す。いくつかの実施形態では、メタ表面は、有利には、ＡＲまたはＶＲディスプレイシステムのためのディスプレイデバイス等のディスプレイデバイス内の光学要素を形成するために適用され得る。これらのディスプレイシステムは、仮想コンテンツをユーザまたは視認者に表示し得、ＡＲシステムはまた、周囲環境からの光をユーザの眼に透過させることによって、ユーザが彼らの周囲の世界を見ることを可能にし得る。好ましくは、本仮想コンテンツは、例えば、画像情報をユーザの眼に投影するアイウェアの一部としてのウェアラブル頭部搭載型ディスプレイ上に表示される。本明細書で使用されるように、「頭部搭載型」ディスプレイは、視認者の頭部上に搭載され得る、ディスプレイであることを理解されたい。図２は、ウェアラブルディスプレイシステム８０の実施例を図示する。ディスプレイシステム８０は、頭部搭載型ディスプレイ６２と、そのディスプレイ６２の機能をサポートするための種々の機械的および電子的なモ