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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-12
(54)【発明の名称】撮像システム及びメタレンズアレイを製造する方法
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20220804BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20220804BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
G02B3/00 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021571873
(86)(22)【出願日】2020-05-19
(85)【翻訳文提出日】2022-02-01
(86)【国際出願番号】 US2020033604
(87)【国際公開番号】W WO2020247172
(87)【国際公開日】2020-12-10
(31)【優先権主張番号】201941022140
(32)【優先日】2019-06-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(31)【優先権主張番号】16/537,326
(32)【優先日】2019-08-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】フー， ジンシン
(72)【発明者】
【氏名】ロイ， タパシュリー
(72)【発明者】
【氏名】ゴデット， ルドヴィーク
(72)【発明者】
【氏名】マクミラン， ウェイン
(72)【発明者】
【氏名】ヴィッサー， ロバート ジェイ．
【テーマコード（参考）】
2H249
【Ｆターム（参考）】
2H249AA04
2H249AA08
2H249AA14
2H249AA43
2H249AA45
2H249AA50
2H249AA55
2H249AA65
(57)【要約】
撮像システム及びメタレンズアレイを製造する方法が提供される。撮像システムは、メタレンズアレイを含み、物体から散乱された光が、メタレンズアレイによって分割され、その結果、観察者の前に画像が生成される。メタレンズアレイは、観察者が環境も見ることができるように、可視光にとって少なくとも部分的に透明である。メタレンズアレイを製造する方法は、複数の基板を共にボンディングすること、及び複数の基板をメタレンズアレイにダイシングすることを含む。メタレンズアレイは、撮像システム内で使用され得る。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１以上のメタレンズアレイを含む撮像システムであって、前記１以上のメタレンズアレイは、複数のメタレンズ素子及び複数の基板を含み、前記複数のメタレンズ素子は、前記複数の基板上に配置され、
前記１以上のメタレンズアレイに入射する第１の光ビームが反射されて反射ビームへとコリメートされるように、前記１以上のメタレンズアレイが構成され、
前記１以上のメタレンズアレイは、前記反射ビームの方向と平行な方向において、可視光にとって少なくとも部分的に透明である、撮像システム。
【請求項2】
前記複数の基板のうちの少なくとも１つがガラスを含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項3】
前記複数の基板のうちの少なくとも１つがプラスチックを含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項4】
前記撮像システムは、拡張現実（AR）撮像システムである、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項5】
マイクロディスプレイを更に含み、前記マイクロディスプレイから生成される光が、前記第１の光ビームを生成する、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項6】
前記反射ビームは、前記反射ビームの上流に位置付けられている観察者に対して、前記マイクロディスプレイ上の物体に虚像を生成する、請求項５に記載の撮像システム。
【請求項7】
フレーム、前記フレームに取り付けられたレンズ、並びに
前記レンズ内に配置された１以上のメタレンズアレイを含む、撮像システムであって、前記１以上のメタレンズアレイは、
複数のメタレンズ素子及び複数の基板を含み、前記複数のメタレンズ素子は、前記複数の基板上に配置され、
前記１以上のメタレンズアレイに入射する第１の光ビームが反射されて反射ビームへとコリメートされるように、前記１以上のメタレンズアレイが構成され、
前記１以上のメタレンズアレイは、前記反射ビームの方向と平行な方向において、可視光にとって少なくとも部分的に透明である、撮像システム。
【請求項8】
前記複数の基板のうちの少なくとも１つがガラスを含む、請求項７に記載の撮像システム。
【請求項9】
前記複数の基板のうちの少なくとも１つがプラスチックを含む、請求項７に記載の撮像システム。
【請求項10】
前記撮像システムは、拡張現実（AR）撮像システムである、請求項７に記載の撮像システム。
【請求項11】
マイクロディスプレイを更に含み、前記マイクロディスプレイから生成される光が、前記第１の光ビームを生成する、請求項７に記載の撮像システム。
【請求項12】
前記反射ビームは、前記反射ビームの上流に位置付けられている観察者に対して、前記マイクロディスプレイ上に物体の虚像を生成し、前記撮像システムは、前記観察者によって装着されるように構成されている、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項13】
メタレンズアレイを製造する方法であって、基板積層体を生成するために複数の基板を共にボンディングすることであって、各基板は複数のメタレンズ素子を含む、複数の基板を共にボンディングすること、
前記基板積層体を複数のメタレンズアレイにダイシングすること、及び
前記メタレンズアレイを撮像システムの中に配置することを含む、方法。
【請求項14】
前記メタレンズアレイに入射する第１の光ビームが、反射されて反射ビームへとコリメートされ、前記メタレンズアレイは、前記反射ビームの方向と平行な方向において、可視光にとって少なくとも部分的に透明である
ように、前記メタレンズアレイが構成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記複数のメタレンズ素子は、少なくとも１つの赤色メタレンズ素子、少なくとも１つの緑色メタレンズ素子、及び少なくとも１つの青色メタレンズ素子を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
各赤色メタレンズ素子が、少なくとも１つの緑色メタレンズ素子及び少なくとも１つの青色メタレンズ素子に直接隣接して位置付けられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
各メタレンズ素子は、無彩色メタレンズ素子である、請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
前記複数の基板のうちの少なくとも１つがガラスを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項19】
前記複数の基板のうちの少なくとも１つがプラスチックを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項20】
前記メタレンズアレイを撮像システムの中に配置することは、前記メタレンズアレイをレンズの中に埋め込むことを含む、請求項１３に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本発明の実施形態は、装置及び方法に関し、より具体的には、撮像システム及びメタレンズアレイを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002] 写真を撮るために使用される撮像システムは、カメラ及びスキャナを含む様々な用途で当該技術分野において一般的である。撮像システムの１つの用途は、仮想現実（VR）又は拡張現実（AR）システムであり、その場合、画像又はホログラムは、写真又は物体が明らかに単なる写真であるスクリーンとは異なり、画像が現実の物体であるように見えるように観察者に投影される。ユーザに送られる画像は、ユーザが見るものを置き換えるか、又はユーザが見るものに追加することができる。
【0003】
[0003] VR又はAR用途で使用される物体を投影するために、撮像システムは、画像がユーザの前に現れるようにそれらの画像を投影することができなければならない。それは、典型的には、様々なコリメーション光学素子（例えば、焦点レンズ）及び光結合光学素子（例えば、ビームスプリッタ、導光体、微小鏡、及び鏡アレイ）を必要とする。鏡アレイシステムのシナリオでは、ミラーアレイが、物体の画像がユーザの前に現れるように画像を反射し、ユーザにVR体験を与える。更に、撮像システムによってユーザが自分の環境も見ることができる場合、画像と環境との組み合わせによってAR体験が可能になる。
【0004】
[0004] 当技術分野における１つの欠点は、鏡アレイがユーザの視覚を遮断し、これにより、ユーザの環境に画像を投影することがより困難になることである。鏡は、現実世界のユーザの視界をぼかす可能性があり、鏡の金属光沢は、ユーザの注意力を散漫にさせる。更に、鏡のアレイは製造が困難であり、鏡の間隔及び位置合わせを制御することは、コストと時間がかかるプロセスである。また、当該技術分野の撮像システムは、通常、焦点レンズが使用されることを必要とし、撮像システムを適切に位置合わせするために、製造業者に更なる時間とコストとを追加する。
【0005】
[0005] したがって、VR及びARシミュレーションにおけるユーザの視認性を高めることを可能にする撮像システムが必要とされている。
【発明の概要】
【0006】
[0006] 一実施形態では、１以上のメタレンズアレイを含む撮像システムが提供される。１以上のメタレンズアレイは、複数のメタレンズ素子及び複数の基板を含み、複数のメタレンズ素子は、複数の基板上に配置される。１以上の複数のメタレンズアレイは、１以上のメタレンズアレイに入射する第１の光ビームが、反射されて反射ビームへとコリメートされるように構成される。１以上のメタレンズアレイは、反射ビームの方向に平行な方向の可視光にとって少なくとも部分的に透明である。
【0007】
[0007] 別の一実施形態では、フレーム、フレームに取り付けられたレンズ、及び１以上のメタレンズアレイを含む、撮像システムが提供される。１以上のメタレンズアレイは、複数のメタレンズ素子及び複数の基板を含み、複数のメタレンズ素子は、複数の基板上に配置される。１以上の複数のメタレンズアレイは、１以上のメタレンズアレイに入射する第１の光ビームが、反射されて反射ビームｈとコリメートされるように構成される。１以上のメタレンズアレイは、反射ビームの方向に平行な方向の可視光にとって少なくとも部分的に透明である。
【0008】
[0008] 別の一実施形態では、メタレンズアレイを製造する方法が提供される。該方法は、基板積層体を生成するために複数の基板を共にボンディングすること、基板積層体を複数のメタレンズアレイにダイシングすること、及びメタレンズアレイを撮像システムの中に配置することを含む。各基板は、複数のメタレンズ素子を含む。
【0009】
[0009] 撮像システムは、観察者が投影された物体及び環境の両方を見ることを可能にし、VR又はAR体験を可能にする。メタレンズアレイは製造が容易で、既存の半導体製造プロセスと互換性があり、メタレンズアレイは従来のガラス基板上に成長させることができる。
【0010】
[0010] 本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約されている実施形態のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、それらの実施形態の一部が添付図面に示される。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面が本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、よって本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1A】[0011] 一実施形態による撮像システムを示す。
【図1B】一実施形態による撮像システムを示す。
【図1C】[0012] 一実施形態によるメタレンズアレイを示す。
【図1D】[0013] 一実施形態による複数のメタレンズ特徴の一部分の上面図を示す。
【図1E】[0014] 一実施形態による複数のメタレンズ特徴の一部分の側面図を示す。
【図2】[0015] 一実施形態による、メタレンズアレイを生成するための方法動作のフローチャートである。
【図3A】[0016] 一実施形態による複数の基板を示す。
【図3B】[0017] 一実施形態による基板積層体を示す。
【図3C】[0018] 一実施形態による、基板積層体から生成されたメタレンズアレイを示す。
【図3D】[0019] 一実施形態による、撮像システムの中に配置されたメタレンズアレイを示す。
【図3E】[0020] 一実施形態による、フレームを有する撮像システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[0021] 理解し易くするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及びフィーチャは、更なる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。
【0013】
[0022] 本明細書で提供される本開示の実施形態は、メタレンズアレイを含む撮像システム、及びメタレンズアレイを製造する方法を含む。撮像システムは、観察者が投影された物体と観察者の環境との両方を見ることを可能にし、VR又はAR体験を可能にする。製造する方法は、基板の積層体を共にボンディングすることを含む。その場合、基板は、複数のメタレンズ素子を含む。基板の積層体は、メタレンズアレイにダイシングされ、メタレンズアレイは、撮像システムに追加される。本開示の実施形態は、VR又はAR体験用にメタレンズアレイを使用する装置に有用であり得るが、これに限定されない。
【0014】
[0023] 本明細書で使用されるときに、「約」と言う用語は、公称値からの＋／－１０％のばらつきを指す。そのようなばらつきは、本明細書で提供される任意の値に含まれ得ることが理解されるべきである。
【0015】
[0024] 図１Ａは、一実施形態による撮像システム１００を示している。図示されているように、撮像システム１００は、１以上のメタレンズアレイ１２０、フレーム１３０、ファスナ１３１と、接眼レンズ１２５、及びマイクロディスプレイ１１１を含む。一実施形態によれば、フレーム１３０は、観察者１０１に対して接眼レンズ１２５を保持する。一実施形態によれば、１以上のメタレンズアレイ１２０は、接眼レンズ１２５内に埋め込まれる。明確にするために１つのメタレンズアレイ１２０のみが示されているが、撮像システム１００は、１から１００のメタレンズアレイなどの任意の数のメタレンズアレイを含み得ることが理解される。メタレンズアレイ１２０は、メタレンズアレイのグリッド又は行及び列などの、任意の所望の構成で配置することができる。メタレンズアレイ１２０は、約１mmから約１cmの距離だけ互いから間隔を空けられ得る。フレーム１３０は、撮像システム１００を観察者１０１に対して固定するファスナ１３１を含み得る。
【0016】
[0025] 第１の光ビーム１１０が、物体１０９から発される。幾つかの実施形態では、物体１０９が、マイクロディスプレイ１１１上に存在し、マイクロディスプレイは、観察者に示されるべき物体を表示し、第１の光ビーム１１０は、マイクロディスプレイの各ピクセルから生成される。第１の光ビーム１１０は、メタレンズアレイ１２０に入射する。メタレンズアレイ１２０は、光ビーム１１０を、反射ビーム１１２へとコリメート及び反射する。反射ビーム１１２は、観察者１０１によって見られる虚像（バーチャルイメージ）１１４を生成する。一実施形態によれば、虚像１１４は、マイクロディスプレイ１１１上の実像（リアルイメージ）１０９から生成され、その像は観察者１０１の上流にある。メタレンズアレイ１２０は、第１の光ビームがメタレンズアレイから反射するように構成されているので、第１の光ビーム１１０は、反射ビーム１１２へと反射及びコリメートされる。メタレンズアレイ１２０の各々は、空間的に変化する寸法（高さ、幅、直径など）を有するナノ構造特徴から構成される。異なるサイズを有するナノ構造特徴は、入射光に対して異なる位相遅延を生成する。メタレンズアレイ１２０のナノ構造特徴は、メタレンズアレイが放物面鏡などのような反射レンズとして機能するように設計することができる。したがって、マイクロディスプレイ１１１上の単一のピクセルからの光は、メタレンズアレイ１２０によって反射されて平行ビームへとコリメートされ、次いで、観察者１０１の肉眼によって目の網膜上の単一のピクセルに再集束される。
【0017】
[0026] 図１Ｂは、一実施形態による図１Ａの撮像システム１００を示している。図１Ｂの撮像システム１００は、図１Ａの撮像システムと同じであり、明確にするために追加の図が示されていることを理解されたい。環境光ビーム１５１は、環境１５０から散乱され、それはメタレンズアレイ１２０に入射する。メタレンズアレイ１２０は、観察者１０１が環境１５０を見ることができるように、メタレンズアレイが環境光ビーム１５１にとって少なくとも部分的に透明であるように構築される。環境光ビーム１５１は可視光からなる。環境光ビーム１５１は、メタレンズアレイが環境光ビームにとって透明であるように構成されるため、メタレンズアレイ１２０を通過する。メタレンズアレイ１２０のナノ構造特徴によって課される位相遅延は、環境光ビーム１５１の入射角に対して敏感である。反射性メタレンズアレイ１２０は、ある角度範囲内に入射する光のみを効率的に反射及びコリメートするように設計され、一方、メタレンズアレイは、この角度範囲外の光に対してより少ない影響を有する。加えて、メタレンズアレイ１２０のサイズが小さいため、環境光ビーム１５１は、メタレンズアレイの周囲を通過することができ、観察者１０１に対する環境１５０の視認性を高める。
【0018】
[0027] 一実施形態によれば、説明されているような撮像システム１００は、観察者１０１が虚像１１４と環境１５０との両方を見ることを可能にし、したがって、撮像システム１００はAR撮像システムであり、観察者１０１の拡張現実体験を可能にする。例えば、撮像システム１００は、ヘッドセット、眼鏡、又はゴーグルであり、フレーム１３０は、ファスナ１３１（例えば、イヤーフック又は眼鏡アーム）によって、眼鏡、ゴーグル、又はヘッドセットを観察者１０１の耳に固定することができ、メタレンズアレイ１２０は、ヘッドセット、眼鏡、又はゴーグルの接眼レンズ１２５の部分である。例えば、観察者１０１がビデオゲームをプレイするために撮像システムを使用している場合、マイクロディスプレイ１１１は、物体が観察者の環境１５０の一部分として現れるように、ゲーム機から物体１０９を投影することができ、ビデオゲームとリアリティとのマージを可能にする。
【0019】
[0028] 従来のビームスプリッタ又は鏡は、可視光にとって透明ではなく、観察者１０１は、環境１５０ではなく虚像１１４のみを見ることができる。従来のビームスプリッタ又は鏡は、ある特定の大きさにしか作製することができず、それらは目立ち、眼鏡のレンズ内の鏡によって生じる魅力的でない金属斑点をもたらす。更に、メタレンズアレイ１２０は、従来のビームスプリッタよりも軽量である。また、メタレンズアレイ１２０は、光を集束させるために追加のレンズを必要としない。
【0020】
[0029] 図１Ｃは、一実施形態によるメタレンズアレイ１２０を示している。図示されているように、メタレンズアレイ１２０は、複数のメタレンズ素子１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、及び１以上の基板１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃを含む。３つの組のメタレンズ素子１２１及び３つの基板１２２が図示されているが、任意の数のメタレンズ素子又は基板が使用されてよい。基板１２２Ａは、複数のメタレンズ素子１２１Ａを含み、基板１２２Ｂは複数のメタレンズ素子１２１Ｂを含み、基板１２２Ｃは複数のメタレンズ素子１２１Ｃを含む。メタレンズ素子１２１は、基板１２２の厚さと比較して極めて薄く、メタレンズ素子の厚さは、明瞭にするために誇張されていることに留意することが重要である。メタレンズ素子１２１の幅wmは、約１００umから約２mmの範囲である。隣接するメタレンズ素子１２１間の分離距離sdは、約０．５mmから約１cmの範囲である。メタレンズ素子１２１の厚さdmは、約１０nmから約２umの範囲である。メタレンズ素子１２１の厚さdmは、従来のレンズよりもはるかに小さく、その結果、嵩が小さくなる。更に、メタレンズアレイが透明であるため、より大きなメタレンズアレイが、観察者１０１の視覚を妨害しないので、メタレンズアレイ１２０の総サイズは、より高解像度の撮像システム１００用に増大させることができる。
【0021】
[0030] 図１Ｃで示されているように、基板１２２Ｂ上のメタレンズ素子１２１Ｂは、メタレンズ素子１２１Ａがメタレンズ素子１２１Ｂの真上にないように配置することができる。同様に、基板１２２Ｂ上のメタレンズ素子１２１Ｂは、基板１２２Ｃ上のメタレンズ素子１２１Ｃがメタレンズ素子１２１Ｂの真下にないように配置することができる。メタレンズ素子１２１は互いに重なり合わないので、後述するように基板をボンディングしダイシングした後で、メタレンズ素子の各々を使用してマイクロディスプレイ１１１の異なる部分を撮像することができる。マイクロディスプレイ１１１上の画像全体は、全てのメタレンズ素子１１１によって反射及びコリメートされ、観察者１０１の肉眼に供給されることになる。
【0022】
[0031] 図１Ｄは、一実施形態による複数のメタレンズ特徴３０５の一部分３００の上面図を示している。メタレンズ素子１２１は、メタレンズ特徴３０５の反復パターンを含む。メタレンズ特徴３０５は、基板３１０上に成長させたナノサイズのカラム（column）である。メタレンズ特徴３０５は、フィルタリングする光の所望のスペクトルに応じて異なる形状を有する。メタレンズ特徴３０５は、実質的に、円形、三角形、正方形、長方形、又は凹凸形状を有し得る。メタレンズ特徴３０５は、シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、砒化ガリウム、窒化ガリウム、及び酸化ニオブなどの、任意の適切な高屈折率材料から作製され得るが、これらに限定されない。メタレンズ特徴３０５は、金（Au）、銀（Ag）、又は銅（Cu）などのような金属材料から作製することもできる。基板３１０は、ガラス又はプラスチックなどの任意の典型的な透明基板であってよい。基板３１０は、その上に配置された任意の数の層を含み得る。基板３１０は、例えば、図１Ｃの基板１２２である。
【0023】
[0032] 図１Ｅは、一実施形態による、複数のメタレンズ特徴３０５の一部分３００の側面図を示している。メタレンズ特徴３０５は、約２０nmから約５００nmの半径ｒを有する。メタレンズ特徴３０５は、約１０nmから約２μmの高さｈを有する。メタレンズ特徴３０５は、約３０nmから約５００nmの分離距離ｄだけ互いから間隔を空けられている。メタレンズ特徴３０５の半径、高さ、形状、材料、及び特徴分離距離は、光の狭い波長帯域以外の全てを消去するメタレンズ１２１を生成するように選択される。
【0024】
[0033] 一実施形態では、メタレンズ素子１２１が、円形又は楕円形状のカラムを有するメタレンズ特徴３０５を有し、カラムは、二酸化ケイ素（SiO2）、シリコン（Si）、二酸化チタン（TiO2）、窒化ガリウム（GaN）材料を含み、カラムは、約３０nmから５００nmの半径を有し、カラムは、約１０nmから２umの高さを有し、カラムは、約３０nmから５００nmの分離を有する。
【0025】
[0034] メタレンズ素子１２１は、特定の波長で光を集束させるように設計することができ、したがって、所与の色の可視光を選択的に集束させるために使用することができる。幾つかの実施形態によれば、メタレンズ素子１２１Ａの一部は、赤色光（赤色メタレンズ成分）を集束させるように設計され、メタレンズ素子１２１Ａの一部は、緑色光（緑色メタレンズ成分）を集束させるように設計され、メタレンズ素子１２１Ａの一部は、青色光（青色メタレンズ成分）を集束させるように設計される。一実施形態によれば、各赤色メタレンズ素子１２１が、少なくとも１つの緑色メタレンズ素子及び少なくとも１つの青色メタレンズ素子に直接隣接して位置付けられる。赤色、緑色、及び青色のメタレンズ素子１２１の組み合わせは、３色の赤‐緑‐青（RGB）VR又はAR撮像システム１００を可能にする。
【0026】
[0035] メタレンズ素子１２１は、広帯域波長を集束させるようにも設計され得る。これらの無彩色（achromatic）メタレンズ素子１２１は、３つではなく１つのメタレンズ素子によって全てのRGB色を反射及びコリメートすることができるので、光学素子の複雑さを低減させることになる。
【0027】
[0036] 基板１２２は、任意の透明材料で作成することができる。幾つかの実施形態によれば、基板１２２は、ガラス及び／又はプラスチックを含む。基板１２２は、約１mmから約１cmまで変化する厚さを有する。
【0028】
[0037] メタレンズ素子１２１は、第１の光ビーム１１０を反射し、メタレンズアレイ１２０は、第１の光ビームを反射ビーム１１２へとコリメートする。メタレンズアレイ１２０はまた、可視光にとって透明であり、観察者が虚像１１４と同時に環境１５０を見ることを可能にし、観察者に拡張現実体験を提供する。メタレンズ素子１２１は、反射性ホログラムであってもよく、それは、反射性メタレンズと同様に機能する。ホログラムは、光ビームを同時に反射及びコリメートすることもできる。
【0029】
[0038] 図２は、一実施形態による、メタレンズアレイを作製するための方法２００動作のフローチャートである。方法２００の動作は、図２及び図３Ａ～図３Ｅと併せて説明されるが、当該方法の動作を任意の順序で実行するように構成された任意のシステムが、本明細書で説明される実施形態の範囲内に含まれることを、当業者は理解するだろう。図３Ａは、一実施形態による複数の基板１２２Ａ、１２２Ｂを示している。基板１２２Ａ、１２２Ｂは、その上に配置された複数のメタレンズ素子１２１Ａ、１２１Ｂを有する。図３Ａには２つの基板１２２が示されているが、任意の数の基板を使用することができることを理解されたい。
【0030】
[0039] 方法２００は、動作２１０で開始し、複数の基板１２２がボンディングされて、基板積層体３２４を生成する。図３Ｂは、一実施形態による基板積層体３２４を示している。複数の基板１２２は、任意の従来のプロセスを使用して互いにボンディングすることができる。例えば、基板１２２は、基板の縁部を共に接着することによって、又は基板間の空間全体を光学接着剤で充填することによってボンディングすることができる。
【0031】
[0040] 動作２２０では、基板積層体３２４が、個々のメタレンズアレイ１２０、１２０’にダイシングされる。ダイライン３２５が、基板積層体３２４のダイシングを示すために図３Ｂで示されている。基板積層体３２５は、レーザーダイシングすることができる。他の実施形態では、基板積層体３２５をダイヤモンドスクライブすることができ、その後、基板積層体をダイシングする。図３Ｂで示されているダイスライン３２５は、基板１２２の表面に対して角度をなしているが、約２０度から約７０度の間などのような任意の角度のダイシングを使用することができる。図３Ｃは、一実施形態による、基板積層体３２４から生成されたメタレンズアレイ１２０、１２０’を示す。メタレンズアレイ１２０、１２０’は、図１Ａ及び図１Ｂのメタレンズアレイ１２０と同様である。
【0032】
[0041] 動作２３０では、メタレンズアレイ１２０が、撮像システム１００内に配置される。図３Ｄは、一実施形態による、撮像システム１００内に配置されたメタレンズアレイ１２０を示している。一実施形態によれば、メタレンズアレイ１２０は、接眼レンズ１２５の中に埋め込むことができ、接眼レンズ１２５はフレーム１３０に取り付けられる。明確にするために１つのメタレンズアレイ１２０のみが示されているが、撮像システム１００は、１から１００などの任意の数のメタレンズアレイを含むことができ、したがって、動作２３０は、一度に一つずつ又は同時に、任意の数のメタレンズアレイを配置することを含み得ることを理解されたい。メタレンズアレイ１２０は、メタレンズアレイのグリッド又は行及び列などの、任意の所望の構成で配置することができる。
【0033】
[0042] 上述のように、撮像システムはメタレンズアレイを含む。撮像システム内で表示されるべき物体から光が散乱し、マイクロディスプレイからの光ビームがメタレンズアレイに入射する。メタレンズアレイは、観察者に対して光を反射及びコリメートし、その結果、観察者のVR又はAR体験が得られる。メタレンズアレイは、可視光にとって少なくとも部分的に透明であり、環境からの散乱光がメタレンズアレイを透過して観察者に到達することを可能にする。
【0034】
[0043] メタレンズアレイは画像光ビームの反射体として作用し、メタレンズアレイは環境から散乱された光にとって透明であり、観察者は画像と環境の両方を見ることができる。ガラス基板上のメタレンズ成長は、従来のレンズアレイの曲率及び位置合わせの制御よりもはるかに簡単である。
【0035】
［0044］上記は本発明の実装形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の更なる実施態様を考案することもでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【国際調査報告】