特許 7592326 カプセル化された光ガイド光学素子

(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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】カプセル化された光ガイド光学素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20241125BHJP

   B24B 37/08 20120101ALI20241125BHJP

   B24B 9/14 20060101ALI20241125BHJP

   G02B 5/00 20060101ALI20241125BHJP

   B29D 11/00 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

B24B37/08

B24B9/14 Z

G02B5/00 Z

B29D11/00

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022500636

(86)(22)【出願日】2020-07-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-20

(86)【国際出願番号】 IL2020050805

(87)【国際公開番号】W WO2021009766

(87)【国際公開日】2021-01-21

【審査請求日】2023-07-07

(31)【優先権主張番号】62/875,533

(32)【優先日】2019-07-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518010049

【氏名又は名称】ルムス エルティーディー．

【氏名又は名称原語表記】Ｌｕｍｕｓ Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】８ Ｐｉｎｃｈａｓ Ｓａｐｉｒ Ｓｔｒｅｅｔ， ７４０３６３１ Ｎｅｓｓ Ｚｉｏｎａ， Ｉｓｒａｅｌ

(74)【代理人】

【識別番号】110003797

【氏名又は名称】弁理士法人清原国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マジール，アミット

(72)【発明者】

【氏名】オフィル，ユバール

【審査官】磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０９６８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２２２６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１－２７／０２

Ｂ２４Ｂ ３７／０８

Ｂ２４Ｂ ９／１４

Ｇ０２Ｂ ５／００

Ｂ２９Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ガイド光学素子（ＬＯＥ）を製造する方法であって、
第１の屈折率を有する透明な基板からなる光学コンバイナ素子を形成するステップであって、前記コンバイナ素子が、その長さに沿った一対の平行な外面と、相互に平行な少なくとも部分的に反射する複数の内面と、を有し、前記相互に平行な内面が、前記一対の外面に対して斜めに角度付けられている、光学コンバイナ素子を形成するステップと、
成形プロセスを用いて、前記コンバイナ素子の少なくとも一部を透明なポリマー樹脂でカプセル化して、カプセル化された構造を形成するステップであって、前記樹脂が、前記第１の屈折率と整合する第２の屈折率を有する、カプセル化された構造を形成するステップと、を含み、
前記カプセル化された構造が、前記樹脂から形成された光学品質の一対の平行な外面を含み、
前記成形プロセスが、
内部空洞を有する中空の鋳型を提供することと、
前記コンバイナ素子が少なくとも部分的に前記空洞内に延在するように、前記コンバイナ素子を前記鋳型に固定することと、
前記コンバイナ素子が少なくとも部分的に前記樹脂によってカプセル化されるように、前記空洞を前記樹脂で充填し、前記樹脂を硬化させることと、を含み、
前記空洞が、主空洞と、前記主空洞の長手方向の端部の副空洞と、を含み、前記コンバイナ素子を前記鋳型から取り外すと、前記カプセル化された構造がその長手方向の端部に楔形部分を含むように、前記副空洞が、楔形を有し、
前記成形プロセスが、２つの段階で行われ、第１の段階が、前記副空洞を前記樹脂の第１の部分で充填することを含み、第２の段階が、前記樹脂の前記第１の部分の硬化後に、前記主空洞を前記樹脂の第２の部分で充填することを含む、方法。

【請求項2】

前記樹脂の前記一対の平行な外面を研磨することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ＬＯＥの一方の長手方向の端部に角度付けられた面を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

楔形プリズムを前記角度付けられた面に接合することをさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記鋳型が、少なくとも上部と、下部と、を備え、前記成形プロセスが、前記空洞を樹脂で充填する前に、前記上部および前記下部を相互に位置合わせさせて、前記カプセル化された構造の前記一対の外面間の平行度を得ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記カプセル化された構造の前記平行な外面が、前記ＬＯＥの１つ以上の構造パラメータを満たすように、樹脂を充填する前に前記鋳型の能動領域を研磨することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記ＬＯＥの１つ以上の構造パラメータが、２５ｎｍのピーク値（Ｒａ）以下の粗度と、直径２０ｍｍの円上で２パワー不規則性を有する６フリンジパワー以下の平坦度と、のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

成形後に、前記カプセル化された構造が平行な外面を含むように、前記上部および前記下部が、能動的位置合わせプロセスを用いて位置合わせされる、請求項５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の主題は、光ガイド光学素子に関し、より具体的には、ニアアイディスプレイシステム用の光ガイド光学素子に関する。

【背景技術】

【0002】

光ガイド光学素子（ＬＯＥ）は、拡張現実用途に使用されることもあり、ヘッドマウントデバイスなどのニアアイディスプレイシステム内に含まれる場合がある。特定のタイプのＬＯＥは、一対の平行な外面と、相互に平行な部分的に反射する内面（ファセット）の非平行な一式を有する透明な基板で作成される。場合によっては、これらのＬＯＥは、外面に、楔形のプリズムをさらに含み、それを通して画像がプロジェクタを介して結合される。一対の平行な外面間の内部全反射（ＴＩＲ）を介して画像はＬＯＥ内を伝播し、一式のファセットを介して視認者の瞳孔に向かって結合される。

【0003】

概要
本開示の主題の一態様によれば、光ガイド光学素子（ＬＯＥ）を製造する方法が提供され、当該方法は、第１の屈折率を有する透明な基板からなる光学コンバイナ素子を形成するステップであって、コンバイナ素子は、その長さに沿った一対の平行な外面と、相互に平行な少なくとも部分的に反射する複数の内面と、を有し、相互に平行な内面は、一対の外面に対して斜めに角度付けられている、形成するステップと、成形プロセスを用いて、コンバイナ素子の少なくとも一部を透明なポリマー樹脂でカプセル化して、カプセル化された構造を形成するステップであって、樹脂は、第１の屈折率と整合する第２の屈折率を有する、形成するステップと、を含み、カプセル化された構造は、樹脂から形成された光学品質の一対の平行な外面を含む。

【0004】

いくつかの実施形態では、成形プロセスは、内部空洞を有する中空の鋳型を提供することと、コンバイナ素子が少なくとも部分的に空洞内に延在するように、コンバイナ素子を鋳型に固定することと、コンバイナ素子が少なくとも部分的に樹脂によってカプセル化されるように、空洞を樹脂で充填し、樹脂を硬化させることと、を含む。

【0005】

いくつかの実施形態では、方法は、樹脂の一対の平行な外面を研磨することを含む。

【0006】

いくつかの実施形態では、方法は、ＬＯＥの一方の長手方向の端部に角度付けられた面を形成することを含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、方法は、楔形プリズムを角度付けられた面に接合することを含む。

【0008】

いくつかの実施形態では、鋳型は、少なくとも上部と、下部と、を含み、成形プロセスは、空洞を樹脂で充填する前に上部および下部を相互に位置合わせさせて、カプセル化された構造の一対の外面間の平行度を得ることをさらに含む。

【0009】

いくつかの実施形態では、空洞は、主空洞と、主空洞の長手方向の端部の副空洞と、を含み、コンバイナ素子を鋳型から取り外すと、カプセル化する樹脂は、その長手方向の端部に楔形部分を含むように、副空洞が楔形を有する。

【0010】

いくつかの実施形態では、成形プロセスは、２つの段階で行われ、第１の段階は、副空洞を樹脂の第１の部分で充填することを含み、第２の段階は、樹脂の第１の部分の硬化後に、主空洞を樹脂の第２の部分で充填すること含む。

【0011】

いくつかの実施形態では、成形プロセスは、カプセル化された構造の平行な外面がＬＯＥの１以上の所望の構造パラメータを満たすように、樹脂を充填する前に鋳型の能動領域を研磨することを含む。

【0012】

いくつかの実施形態では、１つ以上の構造パラメータは、２５ｎｍのピーク値（Ｒａ）以下の粗度と、直径２０ｍｍの円上で２パワー不規則性を有する６フリンジパワー以下の平坦度と、のうちの少なくとも一方を含む。

【0013】

いくつかの実施形態では、成形後に、カプセル化された構造が平行な外面を含むように、上部および下部は、能動的位置合わせプロセスを用いて位置合わせされる。

【0014】

本開示の主題の別の態様によれば、光ガイド光学素子（ＬＯＥ）が提供され、ＬＯＥは、第１の屈折率を有する透明な基板であって、基板は、その長さに沿った一対の平行な外面と、相互に平行な少なくとも部分的に反射する複数の内面と、を有し、相互に平行な内面は、一対の外面に対して斜めに角度付けられている、基板と、基板の少なくとも一部をカプセル化して、カプセル化された構造を形成する透明なポリマー樹脂であって、ポリマー樹脂は、第１の屈折率と整合する第２の屈折率を有する、ポリマー樹脂と、を含み、カプセル化された構造は、樹脂から形成された光学品質の一対の平行な外面を備える。

【0015】

いくつかの実施形態では、カプセル化する樹脂の一対の外面をカプセル化する外面は、最大１．５分角の公差で平行である。

【0016】

いくつかの実施形態では、ＬＯＥは、その一方の長手方向の端部に角度付けられた面を含む。

【0017】

いくつかの実施形態では、ＬＯＥは、角度付けられた面に接合された楔形プリズムを含む。

【0018】

いくつかの実施形態では、カプセル化する樹脂は、その一方の長手方向の端部に楔形部分を含む。

【0019】

いくつかの実施形態では、基板は、成形プロセスを用いて樹脂によって少なくとも部分的にカプセル化されている。

【0020】

いくつかの実施形態では、成形プロセスは、カプセル化された構造の外面間に所望の平行度を達成するために、１つ以上の鋳型部品の能動的位置合わせを含む。

【0021】

いくつかの実施形態では、成形プロセスは、１つ以上の鋳型部品を機械加工して、成形プロセス中にＬＯＥの所望の構造パラメータを満たすことを含む。

【0022】

いくつかの実施形態では、１つ以上の構造パラメータは、２５ｎｍのピーク値（Ｒａ）以下の粗度と、直径２０ｍｍの円上で２パワー不規則性を有する６フリンジパワー以下の平坦度と、の少なくとも一方を含む。

【図面の簡単な説明】

【0023】

本発明を理解し、それが実際にどのように実施され得るかを認識するために、実施形態を非限定的な例として添付の図面を参照して説明する。

【図1A】先行技術によるＬＯＥの側面図を示す。

【図1B】先行技術によるＬＯＥのトップダウン図を示す。

【図2A】開示された主題の第１の実施形態によるＬＯＥの側面図を概略的に示す。

【図2B】開示された主題の第１の実施形態によるＬＯＥのトップダウン図を概略的に示す。

【図3】開示された主題の特定の態様による例示的な鋳型３０を概略的に示す。

【図4】開示された主題の特定の態様による、カプセル化されたＬＯＥの両面研磨プロセスを概略的に示す。

【図5】開示された主題の特定の態様による、ＬＯＥの一方の長手方向の端部に角度付けられた面を形成することを概略的に示す。

【図6】開示された主題の特定の態様による、ＬＯＥの角度付けられた面に楔形プリズムを接合させることを概略的に示す。

【図7A】開示された主題の第２の実施形態によるＬＯＥの側面図を概略的に示す。

【図7B】開示された主題の第２の実施形態によるＬＯＥのトップダウン図を概略的に示す。

【図8A】開示された主題の実施形態による例示的な鋳型の分解図を概略的に示す。

【図8B】開示された主題の実施形態による、垂直に配向された例示的な鋳型の断面図を示す。

【図9】開示された主題の実施形態による、位置合わせプロセスを概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細が示される。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくても、現在開示されている主題が実施され得ることが、当業者によって理解されるであろう。他の場合には、現在開示されている主題を曖昧にしないように、既知の方法、手順、および構成要素は詳細に説明していない。

【0025】

図面は一定の縮尺で描かれておらず、場合によっては、他の方法では明らかにならないことがある特定の詳細を強調するために誇張されている場合があることを理解されたい。

【0026】

図１Ａおよび図１Ｂは、先行技術によるＬＯＥの側面図およびトップダウン図をそれぞれ示している。ＬＯＥは、その長さに沿った一対の平行な外面１２ａ、１２ｂと、相互に平行な少なくとも部分的に反射する複数の内面１４と、を有する透明な基板から作成された光学コンバイナ素子１０を含み、相互に平行な内面は、一対の外面に対して斜めに角度付けられている。ＬＯＥは、コンバイナ素子の平行な面１２ａ、１２ｂに接合された一対の透明な光学プレート１６ａ、１６ｂをさらに含む。プレートは、通常、コンバイナ素子の長さに沿って伝播する光線の、プレートの外面間における内部全反射を容易にするために、基板の屈折率に光学的に整合した屈折率を有する。光学プレート１６ａ、１６ｂの外面１７ａ、１７ｂもまた、相互に平行であり、コンバイナ素子の面１２ａ、１２ｂに平行である。通常、ガラスプレートを接合した後、そのプレートは、正確な平行度を実現するために、両面研磨プロセスを用いて研磨される。場合によっては、ＬＯＥは、その一方の長手方向の端部に接合された楔形プリズム１８を含む。場合によっては、ＬＯＥは、楔形プリズム１８の反対側の長手方向端部にコーナー１９をさらに含む。

【0027】

ＬＯＥを製造する先行技術の方法における問題の中には、ガラスプレートをコンバイナ素子に接合する困難なプロセスがあり、これは繊細かつ正確に実行されなければならない。その結果、接合プロセスは長くなり、かつ、費用かかる。

【0028】

楔形プリズムを接合するプロセスには別の困難が存在し、これも非常に正確に実行する必要があり、その結果、大量生産が困難となり、かつ、費用がかかる。

【0029】

上記の先行技術のＬＯＥとは対照的に、本明細書に開示されるＬＯＥは、ガラスプレートの代わりに使用される光学樹脂の内部にコンバイナ素子をカプセル化することによって、ガラスプレートを接合することにより生じる問題を解決する。

【0030】

さらに、本明細書に開示されるいくつかの実施形態によれば、楔形プリズムはカプセル化する樹脂と一体的に形成され、それにより、上記の第２の困難を解決し、ＬＯＥの大量生産能力を向上させる。

【0031】

図２Ａおよび図２Ｂは、開示された主題の第１の実施形態によるＬＯＥの側面図およびトップダウン図をそれぞれ示している。ＬＯＥは、その長さに沿った一対の平行な外面１２ａ、１２ｂと、相互に平行な少なくとも部分的に反射する複数の内面１４と、を有する透明な基板から作成された光学コンバイナ素子１０を含み、相互に平行な内面１４は、一対の外面１２ａ、１２ｂに対して斜めに角度付けられている。コンバイナ素子１０は、基板の屈折率（ＲＩ）に光学的に整合するＲＩを有する透明なポリマー樹脂２０によって少なくとも部分的にカプセル化されている。全体的にカプセル化された構造は、樹脂から形成された光学品質の一対の平行な外面を含み、カプセル化された構造の一対の平行な外面は、コンバイナ素子の面１２ａ、１２ｂに平行である。本明細書および特許請求の範囲において、「平行な外面」は、好ましくは１．５分角のオフセット以下の公差内で平行な外面を指す。

【0032】

上記およびこの説明全体で使用されているように、「透明」は、完全ではない透明性を含むと理解されるべきである。実際には、基板と樹脂は、外界からの光を容易に透過させながら、注入された画像を（例えば、プロジェクタを介して）伝播するのに十分に透明であればよい。さらに、「整合した」という用語は、基板のＲＩと樹脂のＲＩが相互に＋／－１Ｅ^－４以内、または、少なくとも相互に０．００２％以内であり、好ましくは、界面が明らかに可視的な光学的不連続性を生成しない程度に双方のＲＩが十分に近接していることを意味すると理解されるべきである。「光学的品質」の外面は、それが光の有意な散乱を引き起こさない程度に十分に平滑であり、それゆえ視認者がそれを通して投影された画像および／または実世界を観察することができる表面として好適であることを意味すると理解されるべきである。

【0033】

いくつかの実施形態では、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、ＬＯＥは、一方の長手方向の端部に、カプセル化されたＬＯＥの角度付けられた研磨面に接合された楔形プリズム１８を含むことができる。

【0034】

好ましくは、コンバイナ素子のカプセル化は、成形プロセスを用いて実行される。図３は、成形プロセスに使用され得る例示的な鋳型３０を概略的に示しており、そのさらなる詳細がここで提示される。鋳型３０は、好ましくは、内部空洞３１を有する中空の鋳型である。鋳型３０は、好ましくは、相互に取り付け可能な少なくとも２つの部品３２ａ、３２ｂからなり、各部品は、取り付けられたときに位置合わせして鋳型の内部空洞を形成する内部くぼみをそれぞれ有する。鋳型は、それぞれの部品３２ａ、３２ｂの相互の取り付けを容易にする第１の取り付け機構３３をさらに含む。図３に示すように、鋳型は、コンバイナ素子が空洞３１内へ少なくとも部分的に延在するように、鋳型へのコンバイナ素子の固定を容易にする第２の取り付け機構３４をさらに含み、同時に、表面１２ａ、１２ｂと空洞壁との間の空間を、好ましくは０．２５～０．３５ｍｍに保っている。鋳型は、部品３２ａ、３２ｂが相互に取り付けられ、かつ、コンバイナ素子１０が所定の位置に固定されたときに、空洞に液体または半液体形態のポリマー樹脂を充填することを可能にする、空洞３１につながる開口または穴３５をさらに含む。いくつかの実施形態では、上部に穴３５がくるように鋳型が垂直に位置決めされている状態で、樹脂が空洞全体を充填するように、樹脂が鋳型の中に挿入される。

【0035】

したがって、コンバイナ素子をカプセル化するための例示的な成形プロセスは、上記の例示的な鋳型を使用し、ｉ）コンバイナ素子が少なくとも部分的に空洞内に延在するようにコンバイナ素子を鋳型に固定することと、ｉｉ）空洞をポリマー樹脂で充填することと、ｉｉｉ）樹脂を硬化させることと、ｉｖ）カプセル化された構造を鋳型から取り外すことと、を含む。

【0036】

いくつかの実施形態では、ＬＯＥに必要な設計仕様に従い、かつ、必要性に応じて、カプセル化されたＬＯＥに対してさらなる処理が実行され得る。例えば、いくつかの実施形態では、さらなる処理は、以下のうちの１つ以上を含み得る。
１、例えば、図４に示すような両面研磨機４０、または、当業者に知られている他の好適な技術を使用してカプセル化されたＬＯＥの主要な平行外面２１ａ、２１ｂを研磨して、外面間の正確な平行度を達成する。
２、図５に示すように、例えば、角度研削とそれに続く研磨によって、ＬＯＥの一方の長手方向の端部に角度付けられた面５０を形成する。
３、図６に示すように、光学接着剤を使用して楔形プリズムを角度付けられた面に接合する。場合によっては、接合前に角度付けられた面と楔形プリズムの間の界面に反射コーティングを施すことができる。
４、カプセル化されたＬＯＥの最終的な輪郭を成形する。

【0037】

図７Ａおよび図７Ｂは、開示された主題の第２の実施形態によるＬＯＥの側面図および上面図をそれぞれ示す。本実施形態は、ＬＯＥが、カプセル化する樹脂と一体的に形成され、かつ、成形プロセス中にポリマー樹脂から作成された楔形部分１８’を一方の長手方向の端部に含む点で、第１の実施形態とは異なる。

【0038】

本実施形態によれば、成形プロセスは、楔形部分の成形を含むようにいくらか変更される。さらに、楔形部分１８’の存在により両面研磨がより困難になるので、いくつかの実施形態は、樹脂を充填する前に鋳型部品を正確に位置合わせすることを含み、その結果、成形プロセス中に、完成したＬＯＥの所望の構造パラメータを達成するための追加の処理は必要とされない。

【0039】

本実施形態によれば、鋳型の空洞は、主空洞と、その主空洞内に、主空洞の一方の長手方向の端部に副空洞と、を含む。主空洞は、楔形部分を除いて、カプセル化されたＬＯＥの所望の形状に基づいて寸法および形状が決定され、一方では、副空洞は楔を形成するように成形される。いくつかの実施形態では、鋳型は、主空洞および副空洞を形成するために組み合わされる複数の異なる形状の構成要素を有することができる。

【0040】

図８Ａは、本実施形態による例示的な鋳型を示している。鋳型３０’は、少なくとも最終のＬＯＥの上面を成形する能動領域８１ａを有する上部３２ａ’と、少なくともＬＯＥの底面を成形する能動領域８１ｂを有する下部３２ｂ’と、を含む。特に好ましい実施形態では、鋳型３０’は、ＬＯＥの楔形部分の少なくとも一部を成形する能動領域８１ｃを有する、上部と下部との間に挟まれた中間部３２ｃ’をさらに含む。他の実施形態では、楔形部分は、上部および下部３２ａ’、３２ｂ’のうちの１つから、または、双方の組み合わせのから形成することができる。本文脈において、「能動領域」は、樹脂と接触する鋳型３０’の内面（すなわち、空洞壁）を指す。

【0041】

図８Ｂは、挿入された樹脂が最初に副空洞３１ａを充填し、次に主空洞３１ｂを充填するように、上部に穴３５がくるように、垂直に配向された例示的な鋳型３０’を示す。図８Ｂでは、主空洞および副空洞の形状および位置に視認者の注意を引くためにコンバイナ素子が省略されているが、実際には、コンバイナ素子は、少なくとも部分的に主空洞内に延在するように鋳型に固定されることに留意されたい。

【0042】

本実施形態によれば、鋳型３０’は、成形後にカプセル化されたＬＯＥが、おそらく最終輪郭を成形する以外のさらなる処理が不要となり得るように、特定の所定の設計特性を満たすように製造および処理され得る。

【0043】

特に好ましい実施形態では、成形プロセス中に、完成したＬＯＥの１つ以上の構造パラメータに関する特定の設計要件を満たすために、鋳型の能動領域が樹脂で充填される前に機械加工される。典型的な構造パラメータには、例えば、外部光学面の平坦度、粗度、および平行度に関する最小許容値が含まれる。例えば、ＬＯＥの外面の典型的な設計要件としては、平均２５ｎｍのピーク値（２５ｎｍＲａ）以下の粗度と、直径２０ｍｍの円上で６フリンジパワーおよび２パワー不規則性以下の平坦度が挙げられる。これらの要件は、成形プロセスで、例えば、ダイヤモンド旋削研磨機を使用して鋳型の能動領域（特に外部の平行な表面を成形する能動領域）を研磨して、上記のパラメータを満たすか、または、上回る粗度と平坦度を達成することで達成することができる。平行度は、以下で説明するように、鋳型の能動領域を位置合わせすることで達成することができる。

【0044】

図８Ａを再び参照すると、特に好ましい実施形態では、鋳型の上部と下部は、例えば、一連のチルトネジ８２を使って所定の位置に固定する前に、相互に回転可能な３軸で回転可能であり、その結果、上部と下部の鋳型部分は、そこに形成された空洞に樹脂を充填する前に、（例えば、１つ以上のオートコリメータを使用して）正確かつ能動的に位置合わせすることができる。

【0045】

平行度に関する特定の設計要件は、樹脂を充填する前に鋳型部品を正確に位置合わせすることにより、最も好ましくは能動的位置合わせプロセスを用いて、成形プロセス中に達成ですることがきる。図９は、例示的な能動的位置合わせプロセスを概略的に示している。オートコリメータ９０は、平行光ビーム９２ａ、９２ｂを放出する。ビーム９２ｂは、上部の能動領域またはそれに平行な面を照射するように方向付けられ、その一方では、ビーム９２ａは、配置された反射レンズ９３を使用して、下部の能動領域またはそれに平行な面を照射するように方向付けられている。次に、上部および下部は、ビーム９２ａ、９２ｂの各々が、それぞれの能動領域、または、それに平行な面に正確に直交するまで、相互に回転される。次に、上部および下部の鋳型部分が所定の位置にしっかりと固定され、それにより、カプセル化された構造全体の外面を成形する能動領域間の平行度が保証され、その結果、成形後にカプセル化された構造が平行な外面２１ａ、２１ｂを含む。

【0046】

完成したＬＯＥの追加の設計要件により、最大許容応力複屈折（例えば、５０ｎｍ／ｃｍ）が規定される場合がある。主空洞が比較的狭く、副空洞がより広い鋳型の場合に発生し得る１つの課題は、硬化プロセス中に副空洞内の樹脂が収縮し、２つの空洞間の「通路」を通る樹脂の流れが不均一になり、ポリマーでカプセル化された完成ＬＯＥにそれに応じた局所的な内部応力が発生することである。光学的には、これらの内部応力は複屈折として知られる偏光遅延を引き起こす可能性がある。この望ましくない影響は、樹脂を２段階で鋳型に挿入することによって、低減、またはさらには排除することができる。最初に、樹脂を副空洞に挿入して硬化させる。その後、樹脂を主空洞に挿入して硬化させる。

【0047】

上述の成形プロセスを用いることで、おそらく最終的な輪郭を成形する以外には、さらなる処理を行うことなく、典型的な要求設計仕様を満たすＬＯＥを完成させることができることが、当業者によって理解されるはずである。したがって、楔形プリズムをＬＯＥに接合するステップを排除し、カプセル化した後の処理ステップを低減または排除することにより、本実施形態によるＬＯＥは、迅速、効率的、かつ低減されたコストで大量生産され得る。

【0048】

本明細書に開示されている原理は、記載され、かつ図面に示された特定のコンバイナ素子に限定されるものではなく、必要に応じて適切な修正を加えれば、例えば、２次元拡張コンバイナ素子を含む、任意の好適なコンバイナ素子に適用可能であることが、当業者によってさらに理解されるはずである。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】