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特許7407842格子結合器の片側パターン化を使用した光学接眼レンズ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-21

(45)【発行日】2024-01-04

(54)【発明の名称】格子結合器の片側パターン化を使用した光学接眼レンズ

(51)【国際特許分類】

G02B 27/02 20060101AFI20231222BHJP

H04N 5/64 20060101ALI20231222BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2021573444

(86)(22)【出願日】2020-06-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-18

(86)【国際出願番号】 US2020037280

(87)【国際公開番号】W WO2020252193

(87)【国際公開日】2020-12-17

【審査請求日】2023-06-09

(31)【優先権主張番号】62/861,646

(32)【優先日】2019-06-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514108838

【氏名又は名称】マジックリープ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＭａｇｉｃＬｅａｐ，Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】７５００ＷＳＵＮＲＩＳＥＢＬＶＤ，ＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ，ＦＬ３３３２２ＵＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本健策

(72)【発明者】

【氏名】ルオ，カン

(72)【発明者】

【氏名】シン，ビクラムジト

(72)【発明者】

【氏名】ピ，ナイ－ウェン

(72)【発明者】

【氏名】ヤン，シューチャン

(72)【発明者】

【氏名】シュー，フランクワイ．

【審査官】鈴木俊光

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０３９２７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０３９２７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１３６８９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２９９８６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２０２９５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０７９９０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ２７／０１－２７／０２

Ｈ０４Ｎ５／６４

Ｈ０４Ｎ１３／３４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
基板の片側上にパターン化されている内部結合格子であって、前記内部結合格子は、プロジェクタから受け取られた光を前記光の第１の部分および前記光の第２の部分に回折させるように構成されており、前記第１の部分は、前記プロジェクタから受け取られた前記光に対して第１の配向を有し、前記第２の部分は、前記プロジェクタから受け取られた前記光に対して第２の配向を有し、前記第２の配向は、前記第１の配向とは異なる、内部結合格子と、
前記基板の前記片側上にパターン化されている回折格子であって、前記回折格子は、
前記内部結合格子から、前記光の第１の部分および前記光の第２の部分を受け取ることと、
前記光の第１の部分および前記光の第２の部分を回折させることと、
前記光の回折された第１の部分および前記光の回折された第２の部分を組み合わせることと
を行うように構成されている、回折格子と
を備え、
前記回折格子は、
第１の格子結合器と、
第２の格子結合器と
を備え、
前記第１の格子結合器は、前記光の回折された第１の部分を前記第２の格子結合器に指向するように構成されており、
前記第２の格子結合器は、前記光の回折された第２の部分を前記第１の格子結合器に指向するように構成されている、接眼レンズ。

【請求項2】

前記第１の格子結合器は、前記接眼レンズの直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）を画定し、前記第２の格子結合器は、前記接眼レンズの射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）を画定する、請求項１に記載の接眼レンズ。

【請求項3】

前記第１の格子結合器は、第１の方向に配向されている第１の複数の隆起を備え、前記第２の格子結合器は、第２の方向に配向されている第２の複数の隆起を備える、請求項１に記載の接眼レンズ。

【請求項4】

前記第１の方向と前記第２の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である、請求項３に記載の接眼レンズ。

【請求項5】

前記第１の格子結合器は、複数の突出部を備え、前記複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、請求項１に記載の接眼レンズ。

【請求項6】

前記第１の格子結合器は、複数の陥凹を備え、前記複数の陥凹の各陥凹は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、請求項１に記載の接眼レンズ。

【請求項7】

接眼レンズであって、
基板と、
前記基板の片側上にパターン化されている内部結合格子であって、前記内部結合格子は、プロジェクタから受け取られた光を前記光の第１の部分および前記光の第２の部分に回折させるように構成されており、前記第１の部分は、前記プロジェクタから受け取られた前記光に対して第１の配向を有し、前記第２の部分は、前記プロジェクタから受け取られた前記光に対して第２の配向を有し、前記第２の配向は、前記第１の配向とは異なる、内部結合格子と、
前記基板の前記片側上にパターン化されている第１の格子結合器であって、前記第１の格子結合器は、第１の格子パターンを有し、前記第１の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合されている、第１の格子結合器と、
前記基板の前記片側上にパターン化されている第２の格子結合器であって、前記第２の格子結合器は、前記第１の格子結合器に隣接し、前記第２の格子結合器は、第２の格子パターンを有する、第２の格子結合器と
を備え、
前記第２の格子パターンは、前記第１の格子パターンが配向されている方向とは異なる方向に配向されており、
前記第２の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合されており、前記内部結合格子は、前記光の第１の部分を前記第１の格子結合器に指向し、かつ、前記光の第２の部分を前記第２の格子結合器に指向するように構成されている、接眼レンズ。

【請求項8】

前記第１の格子結合器および前記第２の格子結合器は、前記光の回折された第１の部分および前記光の回折された第２の部分を組み合わせるように構成されている、請求項７に記載の接眼レンズ。

【請求項9】

前記第１の格子結合器は、前記光の回折された第１の部分を前記第２の格子結合器に指向するように構成されている、請求項７に記載の接眼レンズ。

【請求項10】

前記第１の格子結合器は、前記光の回折された第１の部分を前記第２の格子結合器に指向するように構成されており、前記第２の格子結合器は、前記光の回折された第２の部分を前記第１の格子結合器に指向するように構成されている、請求項７に記載の接眼レンズ。

【請求項11】

前記第１の格子結合器は、前記接眼レンズの直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）を画定し、前記第２の格子結合器は、前記接眼レンズの射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）を画定する、請求項７に記載の接眼レンズ。

【請求項12】

前記第１の格子結合器は、複数の突出部を備え、前記複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、請求項７に記載の接眼レンズ。

【請求項13】

前記複数の突出部の各突出部は、２つの異なる方向に配向されている少なくとも２つの交差する隆起を備える、請求項１２に記載の接眼レンズ。

【請求項14】

前記２つの異なる方向の間の角度は、５５度～６５度の範囲内である、請求項１３に記載の接眼レンズ。

【請求項15】

前記第１の格子結合器は、複数の陥凹を備え、前記複数の陥凹の各陥凹は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、請求項７に記載の接眼レンズ。

【請求項16】

接眼レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
基板を提供することと、
前記基板の片側上に内部結合格子をパターン化することと、
前記基板の前記片側上に回折格子をパターン化することであって、前記回折格子をパターン化することは、
前記基板の前記片側上に第１の格子結合器をパターン化することであって、前記第１の格子結合器は、前記内部結合格子に直接光学的に結合されており、かつ、第１の格子パターンを有する、ことと、
前記基板の前記片側上に、かつ、前記第１の格子結合器に隣接して第２の格子結合器をパターン化することであって、前記第２の格子結合器は、前記内部結合格子に直接光学的に結合されており、かつ、第２の格子パターンを有する、ことと
を含む、ことと
を含み、
前記第２の格子パターンは、前記第１の格子パターンが配向されている方向とは異なる方向に配向されており、
前記第１の格子結合器をパターン化することは、前記基板の前記片側上に複数の突出部をパターン化することを含み、前記複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有し、
前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、方法。

【請求項17】

接眼レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
基板を提供することと、
前記基板の片側上に内部結合格子をパターン化することと、
前記基板の前記片側上に回折格子をパターン化することであって、前記回折格子をパターン化することは、
前記基板の前記片側上に第１の格子結合器をパターン化することであって、前記第１の格子結合器は、前記内部結合格子に直接光学的に結合されており、かつ、第１の格子パターンを有する、ことと、
前記基板の前記片側上に、かつ、前記第１の格子結合器に隣接して第２の格子結合器をパターン化することと
を含む、ことと
を含み、
前記第２の格子結合器は、前記内部結合格子に直接光学的に結合されており、かつ、第２の格子パターンを有し、
前記第２の格子パターンは、前記第１の格子パターンが配向されている方向とは異なる方向に配向されており、
前記第１の格子結合器をパターン化することは、複数の突出部の各突出部に対して２つの異なる方向に配向されている少なくとも２つの交差する隆起をパターン化することをさらに含む、方法。

【請求項18】

前記２つの異なる方向の間の角度は、５５度～６５度の範囲内である、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

接眼レンズであって、前記接眼レンズは、
基板と、
前記基板の片側上にパターン化されている内部結合格子と、
前記基板の前記片側上にパターン化されている第１の格子結合器であって、前記第１の格子結合器は、第１の格子パターンを有し、前記第１の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合されており、前記第１の格子結合器は、複数の突出部を備え、前記複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁と、２つの異なる方向に配向されている少なくとも２つの交差する隆起とを有し、前記２つの異なる方向の間の角度は、５５度～６５度の範囲内であり、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、第１の格子結合器と、
前記基板の前記片側上にパターン化されている第２の格子結合器であって、前記第２の格子結合器は、前記第１の格子結合器に隣接し、前記第２の格子結合器は、第２の格子パターンを有し、前記第２の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合されている、第２の格子結合器と
を備え、
前記第２の格子パターンは、前記第１の格子パターンが配向されている方向とは異なる方向に配向されている、接眼レンズ。

【請求項20】

前記複数の突出部の各突出部は、円筒形形状、楕円形形状、少なくとも１つの長方形表面、少なくとも１つの円形表面、少なくとも１つの三角形表面、または、少なくとも１つの多角形表面のうちの少なくとも１つを有する、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項21】

前記内部結合格子から前記複数の突出部に入射する光の方向に沿って測定される前記複数の突出部の各突出部の体積の充填率は、１０％～９０％の範囲内である、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項22】

前記複数の突出部の軸のピッチは、３００ｎｍ～４５０ｎｍの範囲内である、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項23】

前記複数の突出部の斜めピッチは、３００ｎｍ～９００ｎｍの範囲内である、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項24】

前記複数の突出部の各突出部の高さは、５ｎｍ～５００ｎｍの範囲内である、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項25】

前記複数の突出部の各突出部の幅または長さのうちの少なくとも１つは、５ｎｍ～８００ｎｍの範囲内である、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項26】

前記複数の突出部の各突出部の断面は、三角形形状、鋸歯形状、または、階段形状のうちの少なくとも１つを有する、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項27】

前記複数の突出部の各突出部は、複数の直方体を備え、前記複数の直方体の各直方体は、異なる高さを有する、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項28】

前記第１の格子結合器は、複数の陥凹を備え、前記複数の陥凹の各陥凹は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、請求項１９に記載の接眼レンズ。

【請求項29】

接眼レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
基板を提供することと、
前記基板の片側上に内部結合格子をパターン化することと、
前記基板の前記片側上に第１の格子結合器をパターン化することであって、前記第１の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合されており、かつ、第１の格子パターンを有し、前記第１の格子結合器をパターン化することは、
前記基板の前記片側上に複数の突出部をパターン化することであって、前記複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度に配向されている、ことと、
前記複数の突出部の各突出部に対して２つの異なる方向に配向されている少なくとも２つの交差する隆起をパターン化することであって、前記２つの異なる方向の間の角度は、５５度～６５度の範囲内である、ことと
を含む、ことと、
前記基板の前記片側上に、かつ、前記第１の格子結合器に隣接して第２の格子結合器をパターン化することであって、前記第２の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合されており、かつ、第２の格子パターンを有する、ことと
を含み、
前記第２の格子パターンは、前記第１の格子パターンが配向されている方向とは異なる方向に配向されている、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１９年６月１４日に出願された、米国仮出願第６２／８６１，６４６号の利益を主張する。

【0002】

本開示は、格子結合器の片側パターン化を使用した光学接眼レンズに関する。

【背景技術】

【0003】

インプリントリソグラフィは、ウエハ上にナノメートルスケールパターンを加工するために使用されることができる。インプリントリソグラフィは、インプリントレジストの機械的変形および後続プロセスによってパターンを作成する。しかしながら、インプリントリソグラフィを使用して加工される接眼レンズは、限定された視野を有し得る。光は、概して、接眼レンズの射出瞳エキスパンダに到達するために、長い距離を進行しなければならない。光が、長い距離に沿って進行するにつれて、コヒーレントアーチファクトは、悪化する。また、接眼レンズを製造するために従来的に使用される両側リソグラフィは、加工複雑性を増加させ、製造収率および処理能力を減少させ得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本明細書に説明される主題の革新的側面は、格子結合器のパターン化を使用した光学接眼レンズを含む。接眼レンズは、基板と、基板の片側上にパターン化される、内部結合格子とを含む。第１の格子結合器が、基板の片側上にパターン化され、第１の格子パターンを有する。第１の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。第２の格子結合器が、第１の格子結合器に隣接して基板の片側上にパターン化される。第２の格子結合器は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。第２の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。

【0005】

本明細書に説明される主題の革新的側面はさらに、基板の片側上にパターン化される、内部結合格子を含む、接眼レンズを含む。内部結合格子は、プロジェクタから受け取られた光を光の第１の部分および光の第２の部分に回折させるように構成される。第１の部分は、プロジェクタから受け取られた光に対して第１の配向を有する。第２の部分は、プロジェクタから受け取られた光に対して第２の配向を有する。第２の配向は、第１の配向と異なる。回折格子が、基板の片側上にパターン化される。回折格子は、内部結合格子から、光の第１の部分および光の第２の部分を受け取るように構成される。光の第１の部分および光の第２の部分はそれぞれ、回折される。光の回折された第１の部分および光の回折された第２の部分は、組み合わせられる。

【0006】

本明細書に説明される主題の革新的側面はさらに、基板の片側上にインプリントされる、内部結合格子を含む、接眼レンズを含む。格子結合器が、基板の片側上にインプリントされる。格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。格子結合器は、接眼レンズの射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）を画定する、複数のタイルを含む。複数のタイルの各タイルは、第１の格子パターンを有する。格子領域が、タイルの間に散在される。格子領域は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。格子領域は、接眼レンズの直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）を画定する。

【0007】

本明細書に説明される主題の革新的側面はさらに、ある閾値を上回る屈折率を有する、基板を含む、接眼レンズを含む。内部結合格子が、基板の片側上にパターン化される。３つ以上の格子結合器が、基板の片側上にパターン化される。３つ以上の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。３つ以上の格子結合器の各格子結合器は、異なる格子パターンを有する。

【0008】

本明細書に説明される主題の革新的側面はさらに、ある閾値を上回る屈折率を有する基板の第１の側上に、または基板の第２の側上にパターン化される、内部結合格子を含む、接眼レンズを含む。第１の格子結合器が、基板の第１の側上にパターン化される。第１の格子結合器は、第１の格子パターンを有する。第１の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。第２の格子結合器が、基板の第２の側上にパターン化される。第２の格子結合器は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。第２の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。

【0009】

他の利益および利点の中でもとりわけ、本明細書に開示される実施形態は、仮想現実および拡張現実用途のための光学接眼レンズの視野、効率、および均一性を増加させる。各接眼レンズは、基板の同一の側上にパターン化される、２つ以上の回折格子を含むことができる。２つ以上の回折格子は、レイアウトにおいてタイル状であり得る。タイルの形状、サイズ、密度、および分布は、より高い光学性能を達成するように選択されることができる。また、実施形態は、マッハツェンダー干渉の量を低減させる。タイルは、数百ミクロンと同程度に小さくあり得るため、遠視野仮想画像品質は、影響を受けない。接眼レンズの片側製造は、接眼レンズのユーザ対世界比を増加させる。ナノ格子は、ブレーズされる、または１．６を上回る屈折率を有するポリマー等の高屈折率材料から作製されるため、より大量の光が、ユーザの眼球に向かって指向される。いくつかの実施形態では、格子は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、またはＺｎＯを含む高屈折率ガラスにおいてエッチングされる。いくつかの実施形態では、格子は、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、またはＳｉＣ等の合成高屈折率基板においてエッチングされる。いくつかの実施形態では、格子は、さらなる光学的利益を提供するために、ＴｉＯ_２薄膜コーティングまたは他の無機材料においてエッチングされる。格子結合器内のタイルのレイアウトは、遠視野仮想画像のより高い均一性を達成するために改変されることができる。結果として生じる画像の鮮明度もまた、増加される。いくつかの実施形態では、各タイルのサイズは、タイル密度がより高密度なものからより疎なものに減少される間、同一に保たれることができる。接眼レンズは、それによって、好ましい回折方向を有するように設計されることができる。接眼レンズのユーザの眼球に直接結合される回折光は、他の方向における回折の効率を増加させながら低減される。格子の回折性質は、突出部の傾きおよびブレーズまたは多段突出部または陥凹を使用してさらに改良されることができる。本明細書に開示される実施形態によって提供される異なる設計選択肢は、したがって、より高い光学効率および品質を提供する。

【0010】

本明細書に説明される主題の１つ以上の実施形態の詳細が、付随の図面および下記の説明に記載される。本主題の他の潜在的特徴、側面、および利点が、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
接眼レンズであって、
基板と、
前記基板の片側上にパターン化される内部結合格子と、
第１の格子結合器であって、前記第１の格子結合器は、前記基板の片側上にパターン化され、第１の格子パターンを有し、前記第１の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合される、第１の格子結合器と、
第２の格子結合器であって、前記第２の格子結合器は、前記基板の片側上にパターン化され、前記第１の格子結合器に隣接し、前記第２の格子結合器は、前記第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有し、前記第２の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合される、第２の格子結合器と
を備える、接眼レンズ。
（項目２）
前記第１の格子結合器は、複数の突出部を備え、前記複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度において配向される、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目３）
前記複数の突出部の各突出部は、２つの異なる方向に配向される少なくとも２つの交差する隆起を備え、前記２つの異なる方向の間の角度は、５５度～６５度の範囲内である、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目４）
前記複数の突出部の各突出部は、円筒形形状、楕円形形状、少なくとも１つの長方形表面、少なくとも１つの円形表面、少なくとも１つの三角形表面、または少なくとも１つの多角形表面のうちの少なくとも１つを有する、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目５）
前記内部結合格子から前記複数の突出部に入射する光の方向に沿って測定される前記複数の突出部の各突出部の体積の充填率は、１０％～９０％の範囲内である、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目６）
前記複数の突出部の軸のピッチは、３００ｎｍ～４５０ｎｍの範囲内である、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目７）
前記複数の突出部の斜めピッチは、３００ｎｍ～９００ｎｍの範囲内である、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目８）
前記複数の突出部の各突出部の高さは、５ｎｍ～５００ｎｍの範囲内である、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目９）
前記複数の突出部の各突出部の幅または長さのうちの少なくとも１つは、５ｎｍ～８００ｎｍの範囲内である、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目１０）
前記複数の突出部の各突出部の断面は、三角形形状、鋸歯形状、または階段形状のうちの少なくとも１つを有する、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目１１）
前記複数の突出部の各突出部は、複数の直方体を備え、前記複数の直方体の各直方体は、異なる高さを有する、項目２に記載の接眼レンズ。
（項目１２）
前記第１の格子結合器は、複数の陥凹を備え、前記複数の陥凹の各陥凹は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度において配向される、項目１に記載の接眼レンズ。
（項目１３）
接眼レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
基板を提供することと、
前記基板の片側上に内部結合格子をパターン化することと、
前記基板の片側上に第１の格子結合器をパターン化することであって、前記第１の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合され、第１の格子パターンを有する、ことと、
前記基板の片側上に、かつ前記第１の格子結合器に隣接して第２の格子結合器をパターン化することであって、前記第２の格子結合器は、前記内部結合格子に光学的に結合され、前記第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する、ことと
を含む、方法。
（項目１４）
前記第１の格子結合器のパターン化は、前記基板の片側上に複数の突出部をパターン化することを含み、前記複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有し、前記１つ以上の側壁の各側壁は、前記基板に対して異なる角度において配向される、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記第１の格子結合器のパターン化はさらに、前記複数の突出部の突出部毎に２つの異なる方向において配向される少なくとも２つの交差する隆起をパターン化することを含み、前記２つの異なる方向の間の角度は、５５度～６５度の範囲内である、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
接眼レンズであって、
内部結合格子であって、前記内部結合格子は、基板の片側上にパターン化され、プロジェクタから受け取られた光を前記光の第１の部分および前記光の第２の部分に回折させるように構成され、前記第１の部分は、前記プロジェクタから受け取られた前記光に対して第１の配向を有し、前記第２の部分は、前記プロジェクタから受け取られた前記光に対して第２の配向を有し、前記第２の配向は、前記第１の配向と異なる、内部結合格子と、
回折格子であって、前記回折格子は、前記基板の片側上にパターン化され、
前記内部結合格子から、前記光の第１の部分および前記光の第２の部分を受け取ることと、
前記光の第１の部分および前記光の第２の部分を回折させることと、
前記光の回折された第１の部分および前記光の回折された第２の部分を組み合わせることと
を行うように構成される、回折格子と
を備える、接眼レンズ。
（項目１７）
前記回折格子は、
第１の格子結合器と、
第２の格子結合器であって、前記第１の格子結合器は、前記光の回折された第１の部分を前記第２の格子結合器に指向するように構成され、前記第２の格子結合器は、前記光の回折された第１の部分を前記第１の格子結合器に指向するように構成される、第２の格子結合器と
を備える、項目１６に記載の接眼レンズ。
（項目１８）
前記第１の格子結合器は、前記接眼レンズの直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）を画定し、前記第２の格子結合器は、前記接眼レンズの射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）を画定する、項目１７に記載の接眼レンズ。
（項目１９）
前記第１の格子結合器は、第１の方向に配向される第１の複数の隆起を備え、前記第２の格子結合器は、第２の方向に配向される第２の複数の隆起を備える、項目１７に記載の接眼レンズ。
（項目２０）
前記第１の方向と前記第２の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である、項目１９に記載の接眼レンズ。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】図１Ａは、基板上にレリーフパターンを形成する、インプリントリソグラフィシステム１００の側面図を図示する。

【0012】

【図1B】図１Ｂは、その上に位置付けられるパターン化層を有する、基板の側面図を図示する。

【0013】

【図2】図２は、基板上に光学導波管を製造するためのシステムを図示する。

【0014】

【図3A】図３Ａは、光学接眼レンズの動作環境を図示する。

【0015】

【図3B】図３Ｂは、光学接眼レンズにおける内部結合格子および格子結合器のパターン化を図示する。

【0016】

【図4】図４は、光学接眼レンズにおける内部結合格子および格子結合器のパターン化を図示する。

【0017】

【図5A】図５Ａは、光学接眼レンズにおける相互嵌合格子パターンを図示する。

【0018】

【図5B】図５Ｂは、光学接眼レンズにおける鋸歯格子パターンを図示する。

【0019】

【図5C】図５Ｃは、光学接眼レンズにおける山形格子パターンを図示する。

【0020】

【図5D】図５Ｄは、光学接眼レンズにおいて使用されるステンシルを図示する。

【0021】

【図6A】図６Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器における菱形パターン化突出部を図示する。

【0022】

【図6B】図６Ｂは、格子結合器における直方体パターン化突出部を図示する。

【0023】

【図6C】図６Ｃは、光学接眼レンズにおける格子結合器における突出部を図示する。

【0024】

【図6D】図６Ｄは、光学接眼レンズにおける格子結合器における鋸歯パターン化突出部を図示する。

【0025】

【図7A】図７Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0026】

【図7B】図７Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0027】

【図8A】図８Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0028】

【図8B】図８Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0029】

【図9A】図９Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0030】

【図9B】図９Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0031】

【図10】図１０は、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0032】

【図11A】図１１Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。

【0033】

【図11B】図１１Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器の配合されたパターン化を図示する。

【0034】

【図12】図１２は、光学接眼レンズにおける格子結合器を使用した光の回折および結合を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0035】

本書は、内部結合格子および格子結合器のパターン化を使用した接眼レンズの設計および製造を説明する。接眼レンズは、仮想現実または拡張現実用途において使用されるような光学接眼レンズであり得る。接眼レンズは、基板と、基板の片側上にパターン化される、内部結合格子とを含む。内部結合格子は、プロジェクタから光を受け取る。第１の格子結合器が、基板の片側上にパターン化される。第１の格子結合器は、第１の格子パターンを有する。第１の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。第２の格子結合器が、第１の格子結合器に隣接して基板の片側上にパターン化される。第２の格子結合器は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。第２の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。

【0036】

とりわけ、本明細書に開示される実施形態の利益および利点は、接眼レンズが、光がＥＰＥに到達するためにより長い距離を進行する必要性を低減させるように、基板の片側上に回折格子をパターン化することを含む。接眼レンズからユーザに向かって出射する光の効率は、改良され、コヒーレントアーチファクトが、それによって低減され、改良された均一性を伴うより大きい視野が、そうでなければ小面積の形状因子内で実現される。また、加工複雑性は、接眼レンズの片側上にレリーフパターンを維持することによって低減され、製造収率および処理能力は、増加される。

【0037】

インプリントリソグラフィシステム
図１Ａは、基板１０２上にレリーフパターンを形成する、インプリントリソグラフィシステム１００を図示する。基板１０２は、基板チャック１０４に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、基板チャック１０４は、真空チャック、ピンタイプチャック、溝タイプチャック、電磁チャック、および／または同等物を含む。いくつかの実施形態では、基板１０２および基板チャック１０４はさらに、空気軸受１０６上に位置付けられる。空気軸受１０６は、ｘ、ｙ、および／またはｚ軸を中心とする運動を提供する。いくつかの実施形態では、基板１０２および基板チャック１０４は、基部上に位置付けられる。空気軸受１０６、基板１０２、および基板チャック１０４はまた、ステージ１０８上に位置付けられることができる。いくつかの実施形態では、ロボットシステム１１０が、基板チャック１０４上に基板１０２を位置付ける。

【0038】

インプリントリソグラフィシステム１００はさらに、設計考慮事項に応じて、１つ以上のローラ１１４に結合される、インプリントリソグラフィ可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２を含む。ローラ１１４は、可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２の少なくとも一部の移動を提供する。そのような移動は、基板１０２と重畳するように可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２の異なる部分を選択的に提供し得る。いくつかの実施形態では、可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２は、複数の特徴、例えば、離間された陥凹および突出部を含む、パターン化表面を含む。特徴の他の構成もまた、可能性として考えられる。パターン化表面は、基板１０２上に形成されるべきパターンの基礎を画定する任意の元のパターンを画定してもよい。いくつかの実施形態では、可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２は、テンプレートチャック、例えば、真空チャック、ピンタイプチャック、溝タイプチャック、または電磁チャックに結合される。

【0039】

インプリントリソグラフィシステム１００はさらに、流体分注器１２０を含んでもよい。流体分注器１２０は、基板１０２上に重合性材料を堆積させるために使用されてもよい。重合性材料は、液滴分注、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着、物理蒸着、薄膜堆積、または厚膜堆積等の技法を使用して、基板１０２上に位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、重合性材料は、複数の硬化性レジスト液滴として基板１０２上に位置付けられる。

【0040】

その上に位置付けられるパターン化層を有する基板
図１Ｂは、その上に位置付けられるパターン化層１５０を有する、基板１０２の側面図を図示する。図１Ａおよび１Ｂを参照すると、インプリントリソグラフィシステム１００はさらに、基板１０２に向かってエネルギー（例えば、広帯域紫外線放射）を指向するために結合される、エネルギー源１２２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ローラ１１４および空気軸受１０６は、可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２および基板１０２の所望の部分を所望の位置付けにおいて位置付けるように構成される。インプリントリソグラフィシステム１００は、空気軸受１０６、ローラ１１４、流体分注器１２０、および／またはエネルギー源１２２と通信するコントローラによって調整されてもよく、メモリ内に記憶されるコンピュータ可読プログラム上で動作してもよい。

【0041】

いくつかの実施形態では、ローラ１１４、空気軸受１０６、または両方は、可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２と基板１０２との間の距離を変動させ、重合性材料によって充填される所望の体積をその間に画定する。例えば、可撓性コーティング付きレジストテンプレート１１２は、重合性材料に接触する。所望の体積が、重合性材料によって充填された後、エネルギー源１２２は、エネルギー、例えば、広帯域紫外線放射を生成し、重合性材料を凝固および／または架橋させ、基板１０２の表面の形状および可撓性コーティング付きレジストテンプレート１２２のパターン化表面の一部に共形化させ、したがって、基板１０２上にパターン化層１５０を画定する。いくつかの実施形態では、パターン化層１５０は、残留層１５２と、突出部１５４および陥凹１５６として示される複数の特徴とを含む。

【0042】

基板上に光学導波管を製造するためのシステム
図２は、基板上に光学導波管を製造するためのシステム２００を図示する。システム２００は、蒸着システム２２６と、コントローラ２２４と、流体分注器１２０と、レーザ源２２８と、エネルギー源１２２とを含む。システム２００は、各導波管を通して順次通過する光を遮断するようにスタックされる複数の導波管を含む、多導波管光学構造を製造するために使用され、各導波管は、異なる色および異なる平面の深度と関連付けられてもよい。

【0043】

蒸着システム２２６は、基板（例えば、１０２）上に接着助長層を堆積させるように構成される。接着助長層は、基板１０２への硬化性レジスト液滴の接着を改良することを意図している。例えば、接着助長層は、基板１０２上に希釈された溶液をスピン塗布し、層がスピン乾燥することを可能にすることによって適用されてもよい。

【0044】

インプリントリソグラフィシステム２００は、蒸着システム２２６、流体分注器１２０、レーザ源２２８、および／またはエネルギー源１２２と通信するコントローラ２２４によって調整されてもよく、メモリ内に記憶されるコンピュータ可読プログラム上で動作してもよい。コントローラ２２４は、ソフトウェアまたはハードウェアにおいて実装されてもよい。例えば、コントローラ２２４は、ＰＣ、タブレットＰＣ、スマートフォン、モノのインターネット（ＩｏＴ）電化製品、またはその機械によって行われるべきアクションを規定する命令を実行することが可能な任意の機械の一部であってもよい。

【0045】

コントローラ２２４は、光学接眼レンズ層内の硬化性レジスト液滴の分注を監視するために、製造されている光学構造内の隙間基準をインスタンス化してもよい。隙間基準または基準マーカは、基準点または測定値としての使用のために、生成された光学構造の視野内に設置され得るマーカである。隙間基準は、撮像対象または光学器具内のマークまたはマークのセットの中に、またはその上に設置されてもよい。

【0046】

コントローラ２２４は、硬化性レジスト液滴に接触し、それをパターン化するために、コーティング付きレジストテンプレート（例えば、１１２）を硬化性レジスト液滴上に重畳してもよい。コーティング付きレジストテンプレート１１２は、複数の陥凹および突出部を含む、パターン化表面を含む。コーティング付きレジストテンプレート１１２はさらに、硬化性レジスト液滴がゼロＲＬＴ領域の中に流動することを防止するように構成される、深い格子構造またはダムを含んでもよい。コントローラ２２４はさらに、硬化性レジスト液滴を硬化させるために、エネルギー源１２２から広帯域紫外線放射を指向してもよい。コントローラ２２４はさらに、コーティング付きレジストテンプレート１１２を除去し、パターン化レジストを暴露してもよく、これは、次いで、コーティング付きレジストテンプレート１１２のパターン化表面の一部に共形化する。

【0047】

コントローラ２２４は、光学接眼レンズ層を画定するために、光学構造上に形成される回折格子をエッチングしてもよい。いくつかの実施形態では、基板１０２をドライエッチングする（例えば、高屈折率ガラスまたはサファイアをドライエッチングする）必要性は、排除される。いくつかの実施形態では、基板１０２は、基板１０２の表面上の残留層の一部を維持しながら、残留層を除去する、および／またはパターンを基板１０２の中に転写するために、部分的にエッチングされる（例えば、大気圧または低圧条件下のプラズマプロセス）。

【0048】

回折格子は、光学導波管を通して進行する光を回折させる。コントローラ２２４はさらに、基板１０２を彫刻するために、レーザ源２２８からのレーザビームを接着助長層の一部の上に指向してもよい。コントローラ２２４は、基板１０２内にナノ穿孔を発生させるために、接着助長層の一部の上にレーザビームをパルス照射することによって、基板１０２から光学接眼レンズ層を彫刻してもよい。レーザビームは、発生されたナノ穿孔に印加され、ナノ穿孔を拡大し、基板１０２から光学接眼レンズ層を分離する。レジストは、いくつかの実施形態では、レーザアブレーションによって除去されてもよいが、他の実施形態では、これは、単純に、下に設置されない（例えば、マスキングによって）、またはエッチング除去されない（例えば、プラズマによって）、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。コントローラ２２４はさらに、光学導波管を画定するために、光学接眼レンズ層を、別の基板上にインプリントされた別の光学接眼レンズ層に接合してもよい。

【0049】

流体分注器１２０は、硬化性液滴の形態におけるインプリントレジスト（例えば、熱可塑性ポリマー）の薄層を基板１０２上に分注する。いくつかの実施形態では、流体分注器１２０は、接着助長層上に硬化性レジスト液滴を分注し、回折格子を画定するように構成される。接着助長層は、基板１０２と分注された硬化性レジスト液滴との間に配置され、それらに接触する。光学接眼レンズ層を画定する領域は、縁を有し、光学接眼レンズ層の縁には、硬化性レジスト液滴がない。

【0050】

いくつかの実施形態では、流体分注器１２０は、所定の座標および所定の周波数において接着助長層上に硬化性レジスト液滴を注入することによって、接着助長層上に硬化性レジスト液滴を分注するように構成される。硬化性レジスト液滴の隣接する液滴は、接着助長層上で所定の分離を有するようにされる。例えば、流体分注器１２０は、レジストが分注されるべきである、または分注されるべきではない面積を示すようにプログラムされてもよい。個々のレジスト液滴に関する所定の座標および隣接する液滴の間の所定のＸＹピッチを含む、非常に高い分解能のレジスト液滴パターンが、作成されてもよい。流体分注器１２０は、基板１０２が、インクジェットヘッドの下を通過する間、レジスト液滴を分注しながら非常に高い周波数において動作する。超高分解能および精度（Ｘ、Ｙ、体積）が、インクジェット分注周波数、ヘッド電圧、およびステージ移動制御によって達成される。硬化性レジスト液滴は、流体分注器１２０のインクジェットヘッドを移動させる、流体分注器１２０のインクジェットヘッドを横断して基板を移動させる、または流体分注器１２０のインクジェットヘッドおよび基板を相互に横断して移動させることによって、接着助長層上に注入されてもよい。

【0051】

いくつかの実施形態では、流体分注器１２０はさらに、硬化性レジスト液滴がない光学接眼レンズ層の縁に対応する、ゼロＲＬＴ領域を維持するように構成される。本構成は、光学接眼レンズ層の縁における光の散乱を低減させ、光学導波管のゼロＲＬＴ領域上の粒子欠陥の数を低減させることによって、光学導波管の光学性能を増加させる。

【0052】

レーザ源２２８は、基板１０２を彫刻するために、レーザビームを提供する。いくつかの実施形態では、レーザ源２２８は、利得媒体と、通電機構と、光学フィードバック機構とを含む。利得媒体は、これが誘導放出を用いて光を増幅させることを可能にする性質を伴う材料である。エネルギーは、電流として、または異なる波長における光として供給されてもよい。レーザ源２２８は、光学キャビティからのフィードバックを使用してもよく、ビームの偏光、波長、および形状等の放出光の性質に影響を及ぼし得る。

【0053】

エネルギー源１２２は、レジスト液滴を強化する（例えば、重合または架橋させる）ための放射を提供し、基板上にレジストコーティングを残す。いくつかの実施形態では、エネルギー源１２２は、より高い分解能を達成するために、放射の波長を減少させる。例えば、エネルギー源１２２は、紫外線スペクトルまたはより短い（＜４００ｎｍ）深紫外線スペクトル等における波長においてエネルギーを提供してもよい。いくつかの実施形態では、エネルギー源１２２は、電子ビームを生成し、光による暴露と同一の結果を達成する。

【0054】

格子結合器のパターン化を使用した接眼レンズの環境
図３Ａは、光学接眼レンズの動作環境を図示する。図３Ａに示される接眼レンズは、基板（例えば、図４を参照して下記に例証および説明される基板４００）を含む。基板は、ある閾値を上回る屈折率を有することができる。いくつかの実施形態では、基板の屈折率は、１．４を上回る。基板の屈折率または屈折指数は、光が基板を通して伝搬する速さの程度を説明する無次元数である。基板は、高屈折率ポリマーまたはガラスから作製されることができる。いくつかの実施形態では、格子は、高屈折率基板にわたってパターン化される、またはＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、またはＺｎＯを含む高屈折率ガラスにおいてエッチングされる、低屈折率材料の薄層を含む。いくつかの実施形態では、格子は、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、またはＳｉＣ等の合成高屈折率基板においてエッチングされる。いくつかの実施形態では、格子は、さらなる光学的利益を提供するために、ＴｉＯ_２薄膜コーティングまたは他の無機材料においてエッチングされる。

【0055】

図３Ａに示される接眼レンズは、基板の片側上にパターン化される、内部結合格子３０４を含む。図３Ａの内部結合格子３０４は、接眼レンズを使用するユーザの眉に位置する、またはユーザの側頭に位置する。内部結合格子３０４は、全内部反射および回折の組み合わせを使用して、光源プロジェクタ３００からの光３３２の光線を第１の格子結合器３０８および第２の格子結合器３２０に結合する。

【0056】

内部結合格子３０４は、プロジェクタ３００から受け取られた光３３２を回折させるように構成される。光３３２は、光の第１の部分３３６および光の第２の部分３１２に回折および結合される。第１の部分３３６は、プロジェクタ３００から受け取られた光３３２に対して第１の配向を有し、第２の部分３１２は、プロジェクタ３００から受け取られた光３３２に対して第２の配向を有する。第２の配向は、第１の配向と異なる。例えば、第１の部分３３６は、第１の方向に配向されることができ、第２の部分３１２は、第２の方向に配向されることができる。内部結合格子３０４はさらに、第１の部分３３６を第１の格子結合器３０８に指向するように構成される。内部結合格子３０４はさらに、第２の部分３１２を第２の格子結合器３２０に指向するように構成される。内部結合格子３０４が、ユーザの眉または頬に位置するとき、接眼レンズは、図３Ａに示されるように、第１の格子結合器３０８および第２の格子結合器３２０に垂直に分割される。垂直基準フレームは、接眼レンズのユーザの額から顎への方向にある。内部結合格子３０４が、ユーザの側頭または鼻孔に位置する場合、接眼レンズは、水平に分割されることができる。水平基準フレームは、接眼レンズのユーザの耳から耳への方向にある。

【0057】

第１の格子結合器３０８は、内部結合格子３０４によって回折された光の部分３３６を受け取るために、内部結合格子３０４に光学的に結合される。第１の格子結合器３０８は、基板の片側上にパターン化され、第１の格子パターンを有する。第１の格子パターンは、図６Ａ－Ｄ、７Ａ－Ｂ、８Ａ－Ｂ、９Ａ－Ｂ、１０、および１１Ａ－Ｂを参照して下記に詳細に例証および説明されるように、隆起、刻線、線形格子区画、突出部、陥凹、またはそれらの組み合わせを含むことができる。第１の格子結合器３０８は、内部結合格子３０４から受け取られた光の第１の部分３３６を回折させるように構成される。第１の格子結合器３０８は、光の部分３３６を異なる方向に進行するいくつかのビームに分割し、さらに回折させる、周期的構造またはパターンを有する。ビームの異なる方向は、格子が分散要素として作用するような格子の間隔および光の波長に依存する。第１の格子結合器３０８は、光の回折された第１の部分３４０を第２の格子結合器３２０に指向する。いくつかの実施形態では、第１の格子結合器３０８は、接眼レンズのＯＰＥを画定する。ＯＰＥは、異なる方向における全内部反射（ＴＩＲ）を使用して、光の回折された光線を拡散させる。

【0058】

第２の格子結合器３２０は、内部結合格子３０４に光学的に結合される。いくつかの実施形態では、第２の格子結合器３２０は、接眼レンズのＥＰＥを画定する。ＥＰＥは、ＯＰＥから出射する光を接眼レンズのユーザまたは世界に向かって結合する。いくつかの実施形態では、連携して機能するＯＰＥおよびＥＰＥの組み合わせは、組み合わせられた瞳エキスパンダ（ＣＰＥ）と称される。

【0059】

第２の格子結合器３２０は、基板の片側上にパターン化され、第１の格子結合器３０８に隣接する。第２の格子結合器３２０は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。第２の格子パターンは、図６Ａ－Ｄ、７Ａ－Ｂ、８Ａ－Ｂ、９Ａ－Ｂ、１０、および１１Ａ－Ｂを参照して下記に詳細に例証および説明されるように、隆起、刻線、線形格子区画、突出部、陥凹、またはそれらの組み合わせを含むことができる。第２の格子結合器３２０は、光の第２の部分３１２を回折させるように構成される。光の回折された第２の部分３１６は、第１の格子結合器３０８に指向される。接眼レンズは、回折された第１の部分３４０および回折された第２の部分３１６を組み合わせるように構成される。接眼レンズはさらに、接眼レンズのユーザの眼球３２８に組み合わせられた光３２４を指向するように構成される。図３Ａに図示される第１の格子結合器３０８および第２の格子結合器３２０は、時として、分割ハニカムパターンまたは分割ハニカム構成を有するものとして言及される。

【0060】

いくつかの実施形態では、内部結合格子３０４は、図３Ａに示されるような第１の方向に配向される、平行な隆起または刻線の第１のセットを含む。隆起、刻線、または線形格子区画の第１のセットは、第１のピッチ距離だけ離間されることができる。第１の格子結合器３０８は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、平行な隆起または刻線の第２のセットを含む。隆起、刻線、または線形格子区画の第２のセットは、第２のピッチ距離だけ離間されることができる。第２の格子結合器３２０は、第１の方向および第２の方向と異なる第３の方向に配向される、平行な隆起または刻線の第３のセットを含むことができる。隆起、刻線、または線形格子区画の第３のセットは、第３のピッチ距離だけ離間されることができる。第２の方向と第３の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。

【0061】

図３Ａに示される光３３６および３１２の部分の経路の長さは、２つの部分３３６および３１２が、同位相または位相外のいずれかであるように設計されることができる。同様に、光３１６および３４０の部分の経路の長さは、２つの部分３３６および３１２が、同位相または位相外のいずれかであるように設計されることができる。実施形態は、したがって、ＯＰＥおよびＥＰＥのライトフィールドの位相を変調する。ライトフィールドの位相の変調は、マッハツェンダー干渉を軽減し、結果として生じる画像の均一性を改良する。結果として生じる画像の鮮明度もまた、増加される。また、図３Ａに図示される実施形態は、増加された光学効率を提供する。従来的な接眼レンズでは、大量の光が、空気中に回折され、したがって、効率を低減させる。対照的に、図３Ａの接眼レンズでは、第２の格子結合器における光の部分３１２は、接眼レンズから外に回折せず、代わりに、第１の格子結合器３０８に到達する。したがって、より多くの光が、節約され、光学効率が、増加される。図３Ａに図示される接眼レンズはまた、単層アーキテクチャにおける光の拡散を改良する。設計に具体的ナノ特徴を含むことによって、接眼レンズは、光の２つ以上の波長を単一の層にまとめ、画像品質を改良することができる。

【0062】

光学接眼レンズにおける内部結合格子および格子結合器のパターン化
図３Ｂは、光学接眼レンズにおける内部結合格子３４８および格子結合器３５６および３６８のパターン化を図示する。他の実施形態では、接眼レンズは、本明細書に説明されるものよりも付加的な、または少ない物体を含む。図３Ｂに示される接眼レンズは、基板（例えば、図４を参照して下記に例証および説明される基板４００）と、図３Ａに示される内部結合格子３０４に類似する、基板の片側上にインプリントされる、内部結合格子３４８とを含む。第１の格子結合器３５６が、基板の片側上にインプリントされ、内部結合格子３４８に光学的に結合される。第１の格子結合器３５６は、接眼レンズのＥＰＥを画定する、複数のタイルを含む。第１の格子結合器３５６の各タイル３５２は、第１の格子パターンを有する。第１の格子パターンは、隆起、刻線、線形格子区画、突出部、陥凹、またはそれらの組み合わせを含むことができる。第１の格子結合器３５６は、内部結合格子３４８によって回折された光の部分を受け取り、タイルを使用して光の部分をさらに回折させるように構成される。

【0063】

第２の格子結合器（格子領域３６８）が、タイルの間に散在される。格子領域３６８は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターン（平行な隆起または刻線）を有する。格子領域３６８は、接眼レンズのＯＰＥを画定する。いくつかの実施形態では、内部結合格子３４８は、図３Ｂに示されるような平行な隆起の第１のセットを含む。格子領域３６８は、平行な隆起の第１のセットに直交する平行な隆起の第２のセットを含む。格子領域３６８は、内部結合格子３４８によって回折された光の別の部分を受け取り、光の他の部分をさらに回折させるように構成される。第１の格子結合器３５６は、それによって、格子領域３６８の中心領域３６４によって放出された光の輝度を低減させるように構成される。図３Ｂの格子結合器は、内部結合格子３４８によって回折された光を受け取り、格子領域３６８の中心領域３６４によって放出された光を拡散させる。

【0064】

内部結合格子３４８、第１の格子結合器３５６、および格子領域３６８が基板の片側上にインプリントされる、片側接眼レンズは、より大きい視野および低減されたコヒーレントアーチファクトを提供する。コヒーレントアーチファクトは、接眼レンズから出射する回折光線の弱め合う干渉および強め合う干渉を指す。そのようなアーチファクトは、ユーザの視野に投影される画像において暗いパッチおよび明るいパッチの領域を引き起こし得る。コヒーレントアーチファクトは、画像および色均一性の低減を引き起こし得る。本明細書に開示される実施形態は、コヒーレントアーチファクトを低減させることによって、画像および色均一性を改良する。図３Ｂに図示される構成は、時として、タイル状雪片格子パターンまたはタイル状雪片格子構成と称される。

【0065】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイル３５２の面積またはサイズは、タイル３５２の位置が、格子結合器３５６の中心領域３６４から格子結合器３６４の境界３６０に変化するにつれて、減少する。各タイル３５２の面積またはサイズの変化は、中心領域３６４によって放出される光の輝度を低減させる。タイルは、数百ミクロンと同程度に小さいため、遠視野仮想画像品質は、影響を受けない。また、接眼レンズの片側性質は、接眼レンズのユーザ対世界比を増加させる。ナノ格子は、ブレーズされる、または１．６を上回る屈折率を有するポリマー等の高屈折率材料から作製されるため、より大量の光が、ユーザの眼球３２８に向かって指向される。さらに、格子は、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、またはＺｎＯを含む高屈折率ガラスにおいてエッチングされることができる。いくつかの実施形態では、格子は、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、またはＳｉＣ等の合成高屈折率基板においてエッチングされる。いくつかの実施形態では、格子は、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、またはＳｉＣ薄膜コーティングにおいてエッチングされる。

【0066】

いくつかの実施形態では、格子結合器３５６のタイルは、長方形形状を有する。各タイル３５２のサイズおよびタイル３５２の側の長さは、境界３６０から中心領域３６４まで変動することができる。いくつかの実施形態では、格子結合器３５６のタイルは、円形形状を有する。各タイル３５２の直径は、境界３６０から中心領域３６４まで変動することができる。いくつかの実施形態では、格子結合器３５６のタイルは、楕円形形状を有する。各タイル３５２の寸法は、境界３６０から中心領域３６４まで変動することができる。いくつかの実施形態では、格子結合器３５６のタイルは、多角形形状を有する。多角形は、正多角形または非正多角形であり得る。例えば、タイルは、六角形形状を有することができる。

【0067】

いくつかの実施形態では、図３Ｂに示される複数のタイルの各タイル３５２は、図６Ａ－Ｄを参照して下記に詳細に例証および説明されるように、複数の突出部を含む。突出部は、時として、支柱、格子支柱、または支柱格子と称される。格子結合器３５６は、時として、支柱回折格子と称される。複数の突出部の各突出部は、図６Ａを参照して下記に例証および説明されるように、１つ以上の側壁を有する。１つ以上の側壁の各側壁は、基板に対して異なる角度において配向されることができる。例えば、基板に対する各側壁の勾配は、異なり得る。いくつかの実施形態では、複数の突出部の各突出部は、２つの異なる方向において配向される、２つの交差する隆起を含む。２つの交差する隆起が接する位置は、突出部を画定する。

【0068】

光学接眼レンズにおける内部結合格子および格子結合器のパターン化
図４は、光学接眼レンズにおける内部結合格子４０４および格子結合器のパターン化を図示する。図４に示される接眼レンズは、ある閾値を上回る屈折率を有し得る、基板４００を含む。いくつかの実施形態では、基板の屈折率は、１．４を上回る。基板４００は、図１Ａ、１Ｂ、２、および３Ａを参照して上記により詳細に説明される。内部結合格子４０４は、基板４００の第１の側、基板４００の第２の側、または基板４００の両側上にパターン化されることができる。第１の格子結合器４２０が、基板４００の第１の側上にパターン化される。第１の格子結合器４２０は、第１の格子パターン４０８を有する。例えば、第１の格子パターン４０８は、隆起、刻線、線形格子区画、突出部、陥凹、またはそれらの組み合わせの周期的配列を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の格子結合器４２０は、第１の方向に配向される、隆起の第１のセットを含む。第１の格子結合器４２０は、内部結合格子４０４から光の第１の部分を受け取るために、内部結合格子４０４に光学的に結合される。

【0069】

いくつかの実施形態では、第２の格子結合器４２４が、基板４００の第１の側上にパターン化される。第１の格子結合器４２０および第２の格子結合器４２４の両方は、したがって、基板４００の同一の側上にパターン化される。第２の格子結合器４２４は、第１の格子パターン４０８と異なる第２の格子パターン４１２を有する。例えば、第２の格子パターン４１２は、隆起、刻線、線形格子区画、突出部、陥凹、またはそれらの組み合わせの周期的配列を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の格子結合器４２４は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、隆起の第２のセットを含む。いくつかの実施形態では、第１の方向と第２の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。第２の格子結合器４２４は、第２の格子結合器４２４が、内部結合格子４０４から光の第２の部分を受け取るように構成されるように、内部結合格子４０４に光学的に結合される。

【0070】

いくつかの実施形態では、第２の格子結合器４２４は、基板４００の第２の側上にパターン化される。第１の格子結合器４２０および第２の格子結合器４２４は、したがって、基板４００の異なる側上にパターン化される。第２の格子結合器４２４は、第１の格子パターン４０８と異なる第２の格子パターン４１２を有する。例えば、第２の格子パターン４１２は、隆起、刻線、線形格子区画、突出部、陥凹、またはそれらの組み合わせの周期的配列を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の格子結合器４２４は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、隆起の第２のセットを含む。いくつかの実施形態では、第１の方向と第２の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。第２の格子結合器４２４は、第２の格子結合器４２４が、内部結合格子４０４から光の第２の部分を受け取るように構成されるように、内部結合格子４０４に光学的に結合される。

【0071】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器４２０の面積４１６または領域は、第２の格子結合器４２４の面積または領域と重複する。重複面積４１６は、光を接眼レンズのユーザの眼球３２８の中に回折させる。いくつかの実施形態では、第１の格子結合器４２０の面積４１６は、重複面積４１６が、光の一部を接眼レンズのユーザの眼球３２８の中に回折させるように構成されるように、第２の格子結合器４２４と重複する。重複面積４１６は、ユーザが、接眼レンズによって表示される画像において明るい中心帯域を見ないように、ユーザの眼球３２８の中に直接回折される光の輝度を減少させる。いくつかの実施形態では、第１の格子結合器の面積４１６のサイズは、第１の格子結合器４２０の合計面積の１０％～６０％の範囲内である。いくつかの実施形態では、重複面積４１６の幅４２４（接眼レンズのアイボックスの幅に対応する）は、５ｍｍ～２０ｍｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、アイボックスの寸法は、水平方向において１５ｍｍであり、垂直方向において１８ｍｍである。垂直基準フレームは、接眼レンズのユーザの額から顎への方向にある。水平基準フレームは、接眼レンズのユーザの耳から耳への方向にある。アイボックスは、それを通して、出射する光線が、接眼レンズがユーザの眼から特定の距離において固定される接眼レンズによって画定されるような１人以上のユーザの視野内の眼球３２８の移動および位置付けの範囲を捕捉することを意味する、接眼レンズ（ＥＰＥ／ＣＰＥ）内の面積である。

【0072】

光学接眼レンズにおける格子パターン
図５Ａは、光学接眼レンズにおける相互嵌合格子パターン５００を図示する。接眼レンズは、基板の片側上にパターン化される、第１の格子結合器（例えば、図３Ａを参照して上記に例証および説明される第１の格子結合器３０８）を含む。第１の格子結合器は、第１の格子パターンを有する。例えば、第１の格子結合器は、図３Ａにおいて上記に示されるように、第１の方向に配向される、隆起の第１のセットを含むことができる。第２の格子結合器（例えば、図３Ａを参照して上記に例証および説明される第２の格子結合器３２０）が、基板の片側上にパターン化される。第２の格子結合器は、第１のパターンと異なる第２のパターンを有する。例えば、第２の格子結合器は、図３Ａにおいて上記に示されるように、第２の方向に配向される、隆起の第２のセットを含むことができる。ここで図５Ａを参照すると、第１の格子結合器は、第２の格子結合器に接触し、接触の場所において相互嵌合交互パターン５００を画定する。相互嵌合交互パターン５００は、接眼レンズのユーザの眼球３２８の中に直接回折される光を拡散させる。いくつかの実施形態では、相互嵌合交互パターン５００は、特定の方向に配向される、複数の平行な隆起５０４を含む。他の実施形態では、相互嵌合交互パターン５００は、第１のパターンおよび第２のパターンの交互する帯域を含む。

【0073】

図５Ｂは、光学接眼レンズにおける鋸歯格子パターン５０８を図示する。図５Ｂに図示される実施形態では、相互嵌合交互パターンは、鋸歯パターン５０８において配列される複数の隆起を含むように画定される。鋸歯パターン５０８は、ユーザの眼球３２８の中に直接回折される光の輝度を低減させる。したがって、ユーザは、接眼レンズによって表示される画像において明るい中心帯域を見ない。

【0074】

図５Ｃは、光学接眼レンズにおける山形格子パターン５１２を図示する。図５Ｃに図示されるパターンは、山形格子パターン５１２において配列される、複数の隆起を含む。山形格子パターンは、第１の格子結合器（例えば、図３Ａを参照して上記に例証および説明される第１の格子結合器３０８）の第１の格子パターンおよび第２の格子結合器（例えば、第２の格子結合器３２０）の第２の格子パターンの実質的に等しい面積または領域を含む、Ｖ形パターンである。第１の格子パターンの隆起と第２の格子パターンの隆起との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。

【0075】

図５Ｄは、光学接眼レンズにおいて使用されるステンシル５１６を図示する。ステンシル５１６は、第１の格子結合器５２０と第２の格子結合器５２４との間に相互嵌合交互パターンを画定する。第１の格子結合器５２０は、第１の方向に配向される、平行な隆起５２８の第１のセットを使用してパターン化される。第２の格子結合器５２４は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、平行な隆起５３２の第２のセットを使用してパターン化される。ステンシル５１６は、それによって、第１の格子結合器５２０の第１の境界を第２の格子結合器５２４の第２の境界と配合する。

【0076】

いくつかの実施形態では、ステンシル５１６における相互嵌合交互格子パターンは、複数の突出部５３６を含む。各突出部は、隆起５２８および５３２から１つずつの２つの交差する隆起によって画定される。複数の突出部５３６の各突出部は、１つ以上の側壁を有することができる。１つ以上の側壁の各側壁は、基板（例えば、図４を参照して上記に例証および説明される基板４００）に対して異なる角度において配向されることができる。いくつかの実施形態では、複数の突出部５３６は、１．４を上回る屈折率を有する。

【0077】

格子結合器における菱形パターン化突出部
図６Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器６００における菱形パターン化突出部を図示する。図６Ａ－Ｄに図示される格子結合器６００、６２４、６４８、および６７４はまた、時として、ブレーズド支柱パターン、ブレーズド支柱構成、ブレーズド突出部パターン、またはブレーズド突出部構成を有するものとして言及される。ここで図６Ａを参照すると、格子結合器６００は、所与の回折次数においてより高い格子効率を達成するために、ブレーズされることができる。屈折力は、したがって、所望の回折次数において集中する一方、他の次数における残留屈折力は、低減される。格子結合器６００の突出部の形状およびパターンは、格子結合器６００がブレーズされるブレーズ波長を規定する。光学効率が増加される方向は、ブレーズ角と呼ばれ、ブレーズド格子結合器６００の特性である。ブレーズ角は、ブレーズ波長および選択された回折次数に依存する。

【0078】

ブレーズド格子結合器６００は、格子結合器６００によって引き起こされる波長分割の大きさを決定する、具体的線間隔またはピッチを有することができる。図６Ｄを参照して下記に例証および説明される、いくつかの実施形態では、格子結合器は、段構造を画定する、三角形または鋸歯形断面を有することができる。段は、格子表面に対してブレーズ角において傾斜されることができる。ブレーズ角は、光の波長に関する効率を増加させるように設計されることができる。いくつかの実施形態では、ブレーズ角は、回折角および入射角が対応するように設計される。いくつかの実施形態では、より大きいブレーズ角が、光が、より長い辺の代わりに、三角形格子線のより短い辺に衝突するように選択される。そのような実施形態では、格子結合器６００は、より大きい線間隔およびより高い回折次数を有する。

【0079】

図６Ａに図示される接眼レンズの格子結合器６００は、ある閾値を上回る屈折率を有する、基板（例えば、図４を参照して上記に例証および説明される基板４００）の片側上にパターン化される。いくつかの実施形態では、基板の屈折率は、１．４を上回る。格子結合器６００は、図３Ａの上記の例証と同様に、接眼レンズの内部結合格子に光学的に結合される。格子結合器６００は、複数の突出部、例えば、突出部６１２を含む。各突出部６１２は、１つ以上の側壁、例えば、側壁６０４を有する。１つ以上の側壁の各側壁６０４は、基板に対して異なる角度において配向されることができる。いくつかの実施形態では、図６Ａに図示される格子結合器６００は、菱形支柱パターンまたは菱形突出部構成を有するものとして言及される。

【0080】

いくつかの実施形態では、複数の突出部の各突出部６１２は、２つの異なる方向において配向される、少なくとも２つの交差する隆起の部分を含む。少なくとも２つの交差する隆起が接する位置は、突出部６１２を画定する。いくつかの実施形態では、各突出部は、円筒形形状を有する。いくつかの実施形態では、格子結合器６００の各突出部は、楕円形形状を有する。各楕円体の寸法は、光と相互作用し、光を回折させる。いくつかの実施形態では、各突出部は、例えば、突出部が、円筒形形状を有するとき、少なくとも１つの円形表面を有する。いくつかの実施形態では、各突出部６１２は、少なくとも１つの三角形表面６０８を有する。他の実施形態では、各突出部６１２は、少なくとも１つの多角形表面を有する。多角形表面は、正または非正多角形に対応することができる。

【0081】

いくつかの実施形態では、内部結合格子から複数の突出部に入射する光の方向に沿って測定されるときの各突出部６１２の体積の充填率（またはデューティサイクル）は、１０％～９０％の範囲内である。充填率は、連続する突出部の間の陥凹（空の空間）の体積に対する突出部６１２の体積の比率を指す。いくつかの実施形態では、突出部の軸のピッチは、３００ｎｍ～４５０ｎｍの範囲内である。ピッチは、第１の突出部の重心から、第１の突出部と同一の行または列に位置する隣接する突出部の重心までの測定される距離を指す。重心は、突出部の質量の幾何学的中心を指す。いくつかの実施形態では、突出部の斜めピッチは、３００ｎｍ～９００ｎｍの範囲内である。斜めピッチは、第１の突出部の重心から、最近傍の斜めに近隣の突出部の重心までの測定される距離、すなわち、１つの行における突出部の重心と次の行および次の列における最近傍の突出部のものとの間の距離を指す。

【0082】

いくつかの実施形態では、１つ以上の突出部の高さは、５ｎｍ～５００ｎｍの範囲内である。他の実施形態では、突出部の幅または長さは、５ｎｍ～８００ｎｍの範囲内である。突出部は、いくつかの形状において製造されることができる。例えば、突出部の断面は、三角形形状を有することができる。複数の突出部は、１．４を上回る屈折率を有することができる。いくつかの実施形態では、格子結合器６００は、光を回折させるための複数の陥凹またはキャビティを含む。各陥凹またはキャビティは、図６Ａを参照して上記に議論されるような突出部と同様に、１つ以上の側壁を有することができる。１つ以上の側壁の各側壁は、基板に対して異なる角度において配向されることができる。

【0083】

格子結合器におけるパターン化突出部
図６Ｂは、接眼レンズにおける格子結合器６２４における直方体パターン化突出部を図示する。格子結合器６２４は、複数の突出部（例えば、突出部６３２）を含む。各突出部は、複数の直方体６２８を含む。各直方体は、異なる高さ、長さ、および深さを有することができる。したがって、各直方体は、異なる体積の格子材料を有することができる。各突出部６３２は、１つ以上の側壁を有する。各突出部は、少なくとも１つの長方形表面を有する。図６Ｂに図示される格子結合器６２４は、時として、段状傾斜支柱パターンまたは段状傾斜突出部構成を有するものとして言及される。

【0084】

いくつかの実施形態では、格子結合器６２４を使用して製造される接眼レンズは、基板（例えば、図４を参照して上記に例証および説明される基板４００）と、基板の片側上にインプリントされる、内部結合格子とを含む。格子結合器６２４はまた、基板の片側上にインプリントされ、内部結合格子に光学的に結合される。格子結合器６２４は、図３Ｂを参照して上記に例証および説明されるように、接眼レンズのＥＰＥを画定する、複数のタイルを含むことができる。格子領域（例えば、格子領域３６８）が、タイルの間に散在され、接眼レンズのＯＰＥを画定することができる。格子結合器６２４の各タイルは、複数の直方体６２８を含むことができ、各直方体６２８は、異なる高さを有することができる。いくつかの実施形態では、各直方体の高さは、５ｎｍ～５００ｎｍの範囲内である。他の実施形態では、各直方体の幅または長さは、５ｎｍ～８００ｎｍの範囲内である。各直方体の断面は、長方形形状を有する。いくつかの実施形態では、各突出部６３２の断面は、階段形状を有する。

【0085】

図６Ｃは、光学接眼レンズにおける格子結合器６４８における突出部を図示する。格子結合器６４８は、図６Ａを参照して上記に説明および例証されるようにブレーズされてもよい。いくつかの実施形態では、各突出部６５２は、少なくとも１つの長方形表面を有する。例えば、上面６５６は、長方形であってもよい。いくつかの実施形態では、各突出部は、例えば、突出部が、円筒形形状を有するとき、少なくとも１つの円形表面を有する。いくつかの実施形態では、各突出部は、少なくとも１つの三角形表面を有する。他の実施形態では、各突出部は、少なくとも１つの多角形表面を有する。

【0086】

図６Ｄは、光学接眼レンズにおける格子結合器６７４における鋸歯パターン化突出部６７８を図示する。複数の突出部の断面は、鋸歯形状を有する。いくつかの実施形態では、図６Ｄに図示される格子結合器６７４の部分は、鋸歯格子パターンにおいて配列される複数の隆起または突出部を含む、相互嵌合交互格子パターンの一部であってもよい。

【0087】

格子結合器のパターン化
図７Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。図７Ａに図示される接眼レンズは、基板（例えば、図４を参照して上記に例証および説明される基板４００）の片側上にパターン化される、内部結合格子７２４を含む。図７Ａに図示される構成は、時として、翼状格子構成または翼状格子パターンと称される。翼状格子構成では、３つ以上の格子結合器が、基板の片側上にパターン化される。３つ以上の格子結合器は、内部結合格子７２４に光学的に結合される。３つ以上の格子結合器の各格子結合器は、図７Ａに図示されるように、異なる格子パターンを有する。

【0088】

内部結合格子７２４は、プロジェクタ（例えば、プロジェクタ３００）から受け取られた光を光の３つ以上の部分に回折させるように構成される。光の各部分は、プロジェクタ３００から受け取られた光に対して異なる配向を有する。内部結合格子７２４はさらに、光の対応する部分を各格子結合器に指向するように構成される。各格子結合器は、光の対応する部分をさらに回折させるように構成される。接眼レンズは、ユーザの眼球（例えば、眼球３２８）への透過のために光の回折された３つ以上の部分を組み合わせるように構成される。

【0089】

第１の格子結合器７００が、第１の方向に配向される、第１の線形格子区画７０４を含む。第２の格子結合器７１２は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、第２の線形格子区画７１６を含む。いくつかの実施形態では、第１の方向と第２の方向との間の角度は、５５～６５度の範囲内である。少なくとも１つの格子結合器が、接眼レンズにおける２つの他の格子結合器の間に位置する。例えば、図７Ａでは、タイル７２０を有する第３の格子結合器７２８は、第１の格子結合器７００と第２の格子結合器７１２との間に位置する。いくつかの実施形態では、第１の格子結合器７００と第２の格子結合器７１２との間に位置する第３の格子結合器７２８の幅７０８（接眼レンズのアイボックスの幅に対応する）は、５ｍｍ～２０ｍｍの範囲内である。２つの他の格子結合器７００と７１２との間に位置する格子結合器７２８は、具体的格子パターンを有する、複数のタイル７２０を含む。タイル７２０は、突出部、キャビティまたは陥凹、または隆起を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数のタイル７２０の各タイルは、多角形形状を有する。

【0090】

図７Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。図７Ｂに図示される接眼レンズは、内部結合格子７４８と、３つ以上の格子結合器（第１の格子結合器７５６と、第２の格子結合器７７２と、第３の格子結合器７７６とを含む）とを含む。図７Ｂの構成は、時として、翼状格子構成または翼状格子パターンと称される。翼状格子構成または翼状格子パターンでは、少なくとも１つの格子結合器が、２つの他の格子結合器の間に位置する。例えば、図７Ｂでは、線形区画７５２を含む第３の格子結合器７７６は、第１の格子結合器７５６と第２の格子結合器７７２との間に位置する。いくつかの実施形態では、複数の線形格子区画７５２を含む格子結合器の幅７６４（接眼レンズのアイボックスの幅に対応する）は、５ｍｍ～２０ｍｍの範囲内である。

【0091】

第１の格子結合器７５６は、第１の方向に配向される、第１の線形格子区画７６０を含む。第２の格子結合器７７２は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、第２の線形格子区画７６８を含む。いくつかの実施形態では、第１の方向と第２の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。いくつかの実施形態では、図７Ｂに図示されるように、第３の２次元（２Ｄ）格子結合器７７６の特徴のピッチ間隔は、第１の１次元（１Ｄ）格子結合器７５６および第２の１Ｄ格子結合器７７２を画定する特徴の交点によって画定されるピッチ間隔から決定されることができる。格子結合器７７６の特徴のピッチ間隔と格子結合器７５６および７７２の特徴の交点のピッチ間隔との間の差異は、１つの格子領域から別の格子領域に移動するときに可視である、仮想画像偏移または仮想画像浮漂を引き起こし得る。そのような画像の浮漂は、例えば、仮想画像を視認する間にＣＰＥ面積にわたる眼位置の変化が、存在するとき、または大規模な母集団に関する瞳孔間距離（ＩＰＤ）が、異なるとき、望ましくない。図７Ｂに図示される実施形態は、歪みのない仮想画像を発生させることによって、片側全視野（ＦＯＶ）導波管に関する画像の浮漂を低減させる。図７Ａおよび７Ｂを参照して図示される実施形態は、優先的な回折次数を達成するために実装されることができる。優先的な回折次数は、結果として生じる画像における中心の明るい帯域の発生を低減させ、接眼レンズ均一性を増加させる。結果として生じる画像の鮮明度もまた、増加される。

【0092】

格子結合器のパターン化
図８Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器８１６および８２０のパターン化を図示する。図８Ａに図示される接眼レンズは、基板（例えば、図４Ａを参照して上記に例証および説明される基板４００）と、基板の片側上にインプリントされる、内部結合格子８００とを含む。内部結合格子８００は、平行な隆起の第１のセットを含む。第１の格子結合器８１６が、基板の片側上にインプリントされ、内部結合格子８００に光学的に結合される。図８Ａに示される構成は、時として、タイル状雪片格子構成またはタイル状雪片格子パターンと称される。第１の格子結合器８１６は、接眼レンズのＥＰＥを画定する、複数のタイル８２４を含む。タイル８２４は、第１の格子パターン、例えば、隆起、突出部、陥凹等を有する。

【0093】

いくつかの実施形態では、各タイル８２４は、複数の突出部を含む。各突出部は、１つ以上の側壁を有する。各側壁は、基板に対して異なる角度において配向される。他の実施形態では、各突出部は、２つの異なる方向において配向される、２つの交差する隆起を含む。他の実施形態では、各タイル８２４は、複数の直方体を含む。各直方体は、異なる高さを有する。いくつかの実施形態では、各タイルの面積は、タイルの位置が、格子結合器８１６の中心領域８１２から格子結合器８１６の境界８０４に変化するにつれて、減少する。境界８０４に近位のタイルは、中心領域８１２に近位のタイルよりも面積において小さい。

【0094】

第２の格子結合器（格子領域８２０）が、複数のタイル８２４の間に散在される。格子領域８２０は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。格子領域８２０は、内部結合格子８００の平行な隆起の第１のセットに直交する平行な隆起の第２のセットを含む。格子領域８２０は、接眼レンズのＯＰＥを画定する。タイル８２４のレイアウトは、遠視野仮想画像のより高い均一性を達成するために改変されることができる。タイルの形状、サイズ、分布、および密度を変動させることによって、遠視野仮想画像のより高い均一性が、取得される。いくつかの実施形態では、各タイルのサイズは、タイル密度がより高密度なものからより疎なものに減少される間、同一に保たれることができる。タイル８２４の分布は、周期的またはランダムのいずれかであり得る。結果として生じる画像の鮮明度もまた、増加される。本明細書に開示される実施形態によって提供される異なる設計選択肢は、より高い光学効率および品質を提供する。

【0095】

いくつかの実施形態では、格子結合器８１６および８２０は、内部結合格子８００によって回折された光を受け取るように構成される。格子結合器８１６および８２０は、格子結合器８１６および８２０の中心領域８１２によって放出された光の輝度を低減させるように構成される。いくつかの実施形態では、格子結合器８１６および８２０は、中心領域８１２によって放出された光を拡散させるように構成される。

【0096】

格子結合器のパターン化
図８Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器８６８および８６０のパターン化を図示する。図８Ｂに図示される接眼レンズは、基板（例えば、図４を参照して上記に例証および説明される基板４００）と、基板の片側上にインプリントされる、内部結合格子８４８とを含む。第１の格子結合器８６８が、基板の片側上にインプリントされ、内部結合格子８４８に光学的に結合される。第１の格子結合器８６８は、接眼レンズのＥＰＥを画定する、複数のタイルを含む。

【0097】

各タイル８６４は、第１の格子パターン（例えば、平行な隆起、突出部、陥凹等）を有する。いくつかの実施形態では、各タイル８６４は、複数の陥凹を含む。複数の陥凹の各陥凹は、１つ以上の側壁を有する。いくつかの実施形態では、複数の陥凹は、１．４を上回る屈折率を有する。いくつかの実施形態では、各陥凹の幅または長さのうちの少なくとも１つは、５ｎｍ～８００ｎｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、各陥凹の断面は、三角形、鋸歯、階段、または多段形状を有する。第２の格子結合器（格子領域８６０）が、タイルの間に散在される。格子領域８６０は、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。格子領域８６０は、接眼レンズのＯＰＥを画定する。図８Ｂに図示されるように、各タイル８６４の面積は、タイル８６４の位置が、格子領域８６０の第１の境界８５２から第２の境界８５６に変化するにつれて、増加する。図８Ｂの構成は、時として、タイル状ハニカム格子構成またはタイル状ハニカム格子パターンと称される。

【0098】

いくつかの実施形態では、内部結合格子８４８は、プロジェクタ（例えば、図３Ａを参照して上記に例証および説明されるプロジェクタ３００）から光を受け取るように構成される。内部結合格子８４８は、光（例えば、図３Ａに示される光３３２）を光の第１の部分（例えば、部分３３６）および光の第２の部分（例えば、部分３１２）に回折させるように構成される。第１の部分３３６は、プロジェクタ３００から受け取られた光３３２に対して第１の配向を有する。第２の部分３１２は、プロジェクタ３００から受け取られた光３３２に対して第２の配向を有する。第２の配向は、第１の配向と異なる。回折格子が、基板の片側上にパターン化される。回折格子は、内部結合格子８４８から光の第１の部分３３６および光の第２の部分３１２を受け取るように構成される。回折格子は、第１の格子結合器８６８と、第２の格子結合器８６０とを含む。第１の格子結合器８６８は、複数のタイル（例えば、タイル８６４）を含む。第２の格子結合器８６０は、格子領域８６０を含む。第１の格子結合器８６８は、内部結合格子８４８から光の第１の部分３３６を受け取る。第１の格子結合器８６８は、光の第１の部分３３６を回折させる。第１の格子結合器８６８は、光の回折された第１の部分（例えば、部分３４０）を第２の格子結合器８６０に指向する。第２の格子結合器８６０は、内部結合格子８４８から光の第２の部分３１２を受け取る。第２の格子結合器８６０は、光の第２の部分３１２をさらに回折させる。第２の格子結合器８６０は、光の回折された第２の部分（例えば、部分３１６）を第１の格子結合器８６８に指向する。回折格子はさらに、光の回折された第１の部分３４０および光の回折された第２の部分３１６を組み合わせるように構成される。

【0099】

格子結合器のパターン化
図９Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器９１２のパターン化を図示する。図９Ａに示される接眼レンズは、内部結合格子９００と、格子結合器９１２とを含む。格子結合器９１２は、複数の交差する線形格子区画を含む。例えば、線形格子区画９０４は、線形格子区画９０８と交差する。複数の交差する線形格子区画は、六角形に充塞された格子パターンにおいて配列される。格子結合器９１２は、時として、細線片側ハニカム格子パターンまたは構成を有するものとして言及される。格子結合器９１２によって画定される各多角形は、５５度～６５度の範囲内である、２つの線形格子区画（例えば、９０４および９０８）の間の少なくとも１つの角度を画定する。格子結合器９１２によって画定される各多角形は、１１５度～１２５度の範囲内である、２つの線形格子区画９０４および９０８の間の少なくとも１つの他の角度を画定する。いくつかの実施形態では、図９Ａに示される接眼レンズはさらに、第２の格子結合器を含む。第２の格子結合器は、格子結合器９１２の複数の線形格子区画に隣接する格子面積を含む。格子結合器９１２は、図３Ａ、３Ｂ、４、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、および８Ｂを参照して上記に例証および説明される格子結合器と同様に機能する。

【0100】

図９Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器９７２のパターン化を図示する。図９Ｂに図示される接眼レンズは、内部結合格子９４８と、内部結合格子９４８に光学的に結合される、格子結合器９７２とを含む。格子結合器９７２は、ハニカム格子パターンにおいて配列される、複数の線形格子区画を含む。例えば、格子結合器９７２は、線形格子区画９５２を含む。いくつかの実施形態では、接眼レンズは、第２の格子結合器を含む。第２の格子結合器は、格子結合器９７２の複数の線形格子区画に隣接する格子面積を含むことができる。格子結合器９７２は、時として、細線片側ハニカム格子パターンまたは構成を有するものとして言及される。

【0101】

いくつかの実施形態では、格子結合器９７２はさらに、複数の突出部を含む。いくつかの実施形態では、突出部の軸のピッチ９６８は、３００ｎｍ～４５０ｎｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、複数の突出部の斜めピッチ９６４は、３００ｎｍ～９００ｎｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、格子結合器９７２は、第１のピッチ軸９５６を有する、突出部の第１のセットを含み、第２の格子結合器は、第２のピッチ軸９６０を有する、突出部の第２のセットを含む。いくつかの実施形態では、第１のピッチ軸９５６と第２のピッチ軸９６０との間の角度は、ピッチ軸方向のそれぞれにおける特徴の重複の有無を問わず、約９０度である。いくつかの実施形態では、第１のピッチ軸９５６と第２のピッチ軸９６０との間の角度は、ピッチ軸方向のそれぞれにおける特徴の重複の有無を問わず、５５度～６５度の範囲内である。特徴重複は、突出部の長さまたは幅の約３０％であり得る。

【0102】

格子結合器のパターン化
図１０は、光学接眼レンズにおける格子結合器１００８のパターン化を図示する。格子結合器１００８は、接眼レンズのＯＰＥを画定する、線形格子区画１０００の第１のセットを含む。格子結合器１００８は、接眼レンズのＥＰＥを画定する、線形格子区画１００４の第２のセットを含む。線形格子区画１００４の第２のセットは、線形格子区画１０００の第１のセットに差し挟まれる。格子結合器１００８は、時として、雪片格子パターンまたは構成を有するものとして言及される。

【0103】

上記の図９Ａ、９Ｂ、および１０を参照して例証される接眼レンズ実施形態では、内部結合格子（例えば、内部結合格子９００）、ＯＰＥ（例えば、ＯＰＥ１０００）、およびＥＰＥ（例えば、ＥＰＥ１００４）の幾何学形状は、内部結合格子９００および接眼レンズが優先的な回折次数を有するように調整される。ユーザの眼球３２８の中に直接結合または回折される光の部分は、低減され、したがって、不要なアーチファクトを減少させる。上記の図９Ａ、９Ｂ、および１０を参照して例証される接眼レンズ実施形態は、したがって、結果として生じる画像における中心の明るい帯域のアーチファクトの発生を防止する。ＯＰＥおよびＥＰＥ格子の回折性質は、突出部の傾きおよびブレーズまたは多段突出部または陥凹を使用してさらに改良されることができる。
光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化

【0104】

図１１Ａは、光学接眼レンズにおける格子結合器のパターン化を図示する。図１１Ａに図示される接眼レンズは、ある閾値を上回る屈折率を有する、基板（例えば、図４を参照して上記に例証および説明される基板４００）を含む。いくつかの実施形態では、閾値は、１．４である。接眼レンズはさらに、基板の片側上にパターン化される、内部結合格子１１００を含む。第１の格子結合器１１２０が、基板の片側上にパターン化される。第１の格子結合器１１２０は、内部結合格子１１００から光の一部を受け取るために、内部結合格子１１００に光学的に結合される。第１の格子結合器１１２０は、第１の格子パターン１１０４を有する。

【0105】

第２の格子結合器１１２４もまた、基板の片側上にパターン化される。第２の格子結合器１１２４は、内部結合格子１１００に光学的に結合される。第２の格子結合器１１２４は、第１の格子結合器１１２０に隣接する。第２の格子結合器１１２４は、第１の格子パターン１１０４と異なる第２の格子パターン１１０８を有する。いくつかの実施形態では、第１の格子結合器１１２０または第１の格子パターン１１０４は、第１の方向に配向される、隆起の第１のセットを含む。第２の格子結合器１１２４または第２の格子パターン１１０８は、図１１Ａに示されるような第２の方向に配向される、隆起の第２のセットを含む。いくつかの実施形態では、第１の方向と第２の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。

【0106】

いくつかの実施形態では、内部結合格子１１００は、第１の方向に配向される、平行な隆起の第１のセットを含む。第１の格子結合器１１２０は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、平行な隆起の第２のセットを含む。第２の格子結合器１１２４は、第１の方向および第２の方向と異なる第３の方向に配向される、平行な隆起の第３のセットを含む。いくつかの実施形態では、第２の方向と第３の方向との間の角度は、５５～６５度の範囲内である。

【0107】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器１１２０は、第２の格子結合器１１２４に接触する。第２の格子パターン１１０８を使用してパターン化されるタイル（例えば、タイル１１１６）が、第１の格子結合器１１２０の中に挿入される。第１の格子パターン１１０４を使用してパターン化される他のタイル（例えば、タイル１１１２）が、第２の格子結合器１１２４の中に挿入される。タイル状パターン（例えば、タイル１１１２および１１１６を含む）が、したがって、第１の格子結合器１１２０が第２の格子結合器１１２４に接触する場所において画定される。タイル１１１２は、第１の格子パターン１１０４を有する。タイル１１１６は、第２の格子パターン１１０８を有する。このように、タイル状領域は、接眼レンズのユーザの眼球３２８の中に直接結合される光を拡散させるように構成される。左視野から右視野への急な遷移は、不鮮明になる。タイルサイズ、密度、形状、および分布は、より高い仮想画像分解能、均一性、および輝度を達成するために、変動されることができる。結果として生じる画像の鮮明度もまた、増加される。

【0108】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器１１２０が第２の格子結合器１１２４に接触する場所は、図５Ａを参照して上記に例証および説明される相互嵌合格子パターン５００に類似する相互嵌合交互格子パターンを含む。いくつかの実施形態では、第１の格子結合器１１２０が第２の格子結合器１１２４に接触する場所は、第１の格子結合器１１２０の第１の境界を第２の格子結合器１１２４の第２の境界と配合する、ステンシルを含む。

【0109】

光学接眼レンズにおける格子結合器の配合されたパターン化
図１１Ｂは、光学接眼レンズにおける格子結合器の配合されたパターン化を図示する。図１１Ｂに図示される接眼レンズは、プロジェクタ（例えば、図３を参照して上記に例証および説明されるプロジェクタ３００）から受け取られた光を回折させるように構成される、内部結合格子１１６８を含む。内部結合格子１１６８は、光を光の第１の部分および光の第２の部分に回折させる。第１の格子結合器１１６０が、内部結合格子１１６８に光学的に結合される。内部結合格子１１６８は、光の第１の部分を第１の格子結合器１１６０に指向するように構成される。第１の格子結合器１１６０は、第１の格子パターン１１４８を有する。第２の格子結合器１１６４もまた、内部結合格子１１６８に光学的に結合される。内部結合格子１１６８はさらに、光の第２の部分を第２の格子結合器１１６４に指向するように構成される。第２の格子結合器１１６４は、第１の格子パターン１１４８と異なる第２の格子パターン１１５２を有する。

【0110】

第１の格子結合器１１６０の第１の境界１１７２が、第２の格子結合器の第２の境界１１７６と配合され、配合された格子面積１１５６を画定する。いくつかの実施形態では、配合された格子面積１１５６は、第１の格子パターン１１４８および第２の格子パターン１１５２の相互嵌合交互パターンを含む。いくつかの実施形態では、配合された格子面積１１５６は、第１の格子結合器１１６０の第１の境界１１７２を第２の格子結合器１１６４の第２の境界１１７６と配合する、ステンシルを含む。いくつかの実施形態では、段階的ナノ特徴を含む併合された格子区域が、画像の中心において明るい帯域を回避するために作成される。格子特徴は、格子の中心から各縁に向かって２つの明確に異なる格子パターンに分離する。

【0111】

光学接眼レンズにおける格子結合器を使用した光の回折および結合
図１２は、光学接眼レンズにおける格子結合器を使用した光の回折および結合を図示する。図１２は、導波管内で伝搬することを可能にされる光線のｋ空間が、視認され得る様式を描写する。図１２の格子は、それらが、光１２２４が特定の方向に回折する（拡散および出射する）ことを可能にし、したがって、角度付けられた光が、ユーザの視野に到達するように角度付けられる。

【0112】

外円１２００は、光が高屈折率基板内で伝搬するための角度条件に対応する。内円１２０４は、光が空気中で伝搬するための条件を表す。２つの同心円１２００および１２０４の間の環形は、光が平面導波管内で伝搬するための全内部反射（ＴＩＲ）条件に対応する。長方形１２０８は、空気中の視野を表す。

【0113】

付加的実施形態
いくつかの実施形態では、接眼レンズは、基板の片側上にパターン化され、プロジェクタから受け取られた光を光の第１の部分および光の第２の部分に回折させるように構成される、内部結合格子を含む。第１の部分は、プロジェクタから受け取られた光に対して第１の配向を有し、第２の部分は、プロジェクタから受け取られた光に対して第２の配向を有する。第２の配向は、第１の配向と異なる。回折格子が、基板の片側上にパターン化され、内部結合格子から、光の第１の部分および光の第２の部分を受け取るように構成される。光の第１の部分および光の第２の部分は、回折される。光の回折された第１の部分および光の回折された第２の部分は、組み合わせられる。

【0114】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器は、第１のピッチ軸を有する、突出部の第１のセットを含む。第２の格子結合器は、第２のピッチ軸を有する、突出部の第２のセットを含む。

【0115】

いくつかの実施形態では、第１のピッチ軸と第２のピッチ軸との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。

【0116】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器の第１の領域は、第２の格子結合器の第２の領域と重複する。重複された第１の領域および重複された第２の領域はそれぞれ、相互嵌合交互格子パターンを有する。

【0117】

いくつかの実施形態では、相互嵌合交互格子パターンは、光の第３の部分を拡散させるように構成される。光の第３の部分は、接眼レンズによって、接眼レンズのユーザの眼球の中に直接回折される。

【0118】

いくつかの実施形態では、相互嵌合交互格子パターンは、第１の格子結合器の第１の境界を第２の格子結合器の第２の境界と配合する、ステンシルを含む。

【0119】

いくつかの実施形態では、相互嵌合交互格子パターンは、特定の方向に配向される複数の平行な隆起、山形格子パターンにおいて配列される複数の隆起、または鋸歯格子パターンにおいて配列される複数の隆起のうちの少なくとも１つを含む。

【0120】

いくつかの実施形態では、相互嵌合交互格子パターンは、複数の突出部を含む。複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有する。１つ以上の側壁の各側壁は、基板に対して異なる角度において配向される。

【0121】

いくつかの実施形態では、突出部は、１．４を上回る屈折率を有する。

【0122】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器は、第１の格子パターンを有する、タイルを含む。第２の格子結合器は、タイルに隣接し、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する、格子面積を含む。

【0123】

いくつかの実施形態では、内部結合格子は、第１の方向に配向される、平行な隆起の第１のセットを含む。第１の格子結合器は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、平行な隆起の第２のセットを含む。第２の格子結合器は、第１の方向および第２の方向と異なる第３の方向に配向される、平行な隆起の第３のセットを含む。

【0124】

いくつかの実施形態では、第２の方向と第３の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。

【0125】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器は、特定の方向に配向され、第１の格子パターンを有する、複数の平行な格子区画を含む。第２の格子結合器は、複数の平行な格子区画に隣接し、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する、格子面積を含む。

【0126】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器は、ハニカム格子パターンにおいて配列される、複数の線形格子区画を含む。第２の格子結合器は、複数の線形格子区画に隣接する格子面積を含む。

【0127】

いくつかの実施形態では、接眼レンズは、基板の片側上にインプリントされる、内部結合格子と、基板の片側上にインプリントされ、内部結合格子に光学的に結合される、格子結合器とを含む。格子結合器は、接眼レンズの射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）を画定する、複数のタイルを含む。複数のタイルの各タイルは、第１の格子パターンを有する。格子領域が、複数のタイルの間に散在され、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。格子領域は、接眼レンズの直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）を画定する。

【0128】

いくつかの実施形態では、格子結合器は、内部結合格子によって回折された光を受け取り、格子結合器の中心領域によって放出された光の輝度を低減させるように構成される。

【0129】

いくつかの実施形態では、格子結合器は、内部結合格子によって回折された光を受け取り、格子結合器の中心領域によって放出された光を拡散させるように構成される。

【0130】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイルは、複数の突出部を含む。複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有する。１つ以上の側壁の各側壁は、基板に対して異なる角度において配向される。

【0131】

いくつかの実施形態では、複数の突出部の各突出部は、２つの異なる方向において配向される、２つの交差する隆起を含む。

【0132】

いくつかの実施形態では、複数の突出部の各突出部は、円筒形または楕円形形状を有する。

【0133】

いくつかの実施形態では、複数の突出部の各突出部は、少なくとも１つの長方形、円形、三角形、または多角形表面を有する。

【0134】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイルは、複数の直方体を含む。複数の直方体の各直方体は、異なる高さを有する。

【0135】

いくつかの実施形態では、内部結合格子は、平行な隆起の第１のセットを含む。格子領域は、平行な隆起の第１のセットに直交する平行な隆起の第２のセットを含む。

【0136】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイルの面積は、タイルの位置が、格子結合器の中心から格子結合器の境界に変化するにつれて、減少する。

【0137】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイルの面積は、タイルの位置が、格子結合器の第１の境界から格子結合器の第２の境界に変化するにつれて、増加する。

【0138】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイルは、長方形形状、円形形状、楕円形形状、多角形形状、または六角形形状のうちの少なくとも１つを有する。

【0139】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイルは、複数の陥凹を含む。複数の陥凹の各陥凹は、１つ以上の側壁を有する。

【0140】

いくつかの実施形態では、複数の陥凹は、１．４を上回る屈折率を有する。

【0141】

いくつかの実施形態では、複数の陥凹の各陥凹の幅または長さのうちの少なくとも１つは、５ｎｍ～８００ｎｍの範囲内である。

【0142】

いくつかの実施形態では、複数の陥凹の各陥凹の断面は、三角形、鋸歯、または階段形状を有する。

【0143】

いくつかの実施形態では、接眼レンズは、ある閾値を上回る屈折率を有する、基板と、基板の片側上にパターン化される、内部結合格子とを含む。３つ以上の格子結合器が、基板の片側上にパターン化され、内部結合格子に光学的に結合される。３つ以上の格子結合器の各格子結合器は、異なる格子パターンを有する。

【0144】

いくつかの実施形態では、内部結合格子は、プロジェクタから受け取られた光を光の３つ以上の部分に回折させるように構成される。

【0145】

いくつかの実施形態では、光の３つ以上の部分の各部分は、プロジェクタから受け取られた光に対して異なる配向を有する。

【0146】

いくつかの実施形態では、内部結合格子はさらに、光の３つ以上の部分の対応する部分を３つ以上の格子結合器の各格子結合器に指向するように構成される。

【0147】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の各格子結合器は、光の３つ以上の部分の対応する部分を回折させるように構成される。

【0148】

いくつかの実施形態では、接眼レンズは、光の回折された３つ以上の部分を組み合わせるように構成される。

【0149】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の少なくとも１つの格子結合器は、３つ以上の格子結合器の２つの他の格子結合器の間に位置する。

【0150】

いくつかの実施形態では、２つの他の格子結合器の第１の他の格子結合器は、第１の方向に配向される、第１の線形格子区画を含む。

【0151】

いくつかの実施形態では、２つの他の格子結合器の第２の他の格子結合器は、第１の方向と異なる第２の方向に配向される、第２の線形格子区画を含む。

【0152】

いくつかの実施形態では、第１の方向と第２の方向との間の角度は、５５度～６５度の範囲内である。

【0153】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の少なくとも１つの格子結合器は、第１の方向と異なり、第２の方向と異なる第３の方向に配向される、複数の線形格子区画を含む。

【0154】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の少なくとも１つの格子結合器のピッチは、２つの他の格子結合器の第１の他の格子結合器および２つの他の格子結合器の第２の他の格子結合器の交点によって画定される。

【0155】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の少なくとも１つの格子結合器の幅は、５ｍｍ～２０ｍｍの範囲内である。

【0156】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の少なくとも１つの格子結合器は、複数のタイルを含む。

【0157】

いくつかの実施形態では、セットタイルの各タイルは、多角形形状を有する。

【0158】

いくつかの実施形態では、複数のタイルの各タイルは、複数の突出部を含む。複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有する。

【0159】

いくつかの実施形態では、内部結合格子から複数の突出部に入射する光の方向に沿って測定される複数の突出部の各突出部の体積の充填率は、１０％～９０％の範囲内である。

【0160】

いくつかの実施形態では、複数の突出部の軸のピッチは、３００ｎｍ～４５０ｎｍの範囲内である。

【0161】

いくつかの実施形態では、複数の突出部の斜めピッチは、３００ｎｍ～９００ｎｍの範囲内である。

【0162】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の少なくとも１つの格子結合器は、内部結合格子から受け取られた光の一部を拡散させるように構成される。

【0163】

いくつかの実施形態では、３つ以上の格子結合器の少なくとも１つの格子結合器は、少なくとも１つの格子結合器によって接眼レンズのユーザの眼球の中に放出される光の強度を低減させるように構成される。

【0164】

いくつかの実施形態では、接眼レンズは、ある閾値を上回る屈折率を有する第１の側または基板の第２の側のうちの少なくとも１つの上にパターン化される、内部結合格子を含む。第１の格子結合器が、基板の第１の側上にパターン化され、第１の格子パターンを有する。第１の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。第２の格子結合器が、基板の第２の側上にパターン化され、第１の格子パターンと異なる第２の格子パターンを有する。第２の格子結合器は、内部結合格子に光学的に結合される。

【0165】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器および第２の格子結合器は、内部結合格子から光を受け取るように構成される。

【0166】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器の面積は、重複面積が、光の一部を接眼レンズのユーザの眼球の中に回折させるように構成されるように、第２の格子結合器と重複する。

【0167】

いくつかの実施形態では、面積は、第１の格子結合器の合計面積の１０％～６０％の範囲内である。

【0168】

いくつかの実施形態では、第１の格子結合器または第２の格子結合器のうちの少なくとも１つは、複数の突出部を含む。複数の突出部の各突出部は、１つ以上の側壁を有する。１つ以上の側壁の各側壁は、基板に対して異なる角度において配向される。

【0169】

いくつかの実施形態では、複数の突出部の各突出部は、２つの異なる方向において配向される、少なくとも２つの交差する隆起を含む。

【0170】

【0171】