特表 2023-531583 非線形周波数変換に基づいた一体型のオプティクスを備えたモノリシック光源

(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】2023-07-25

(54)【発明の名称】非線形周波数変換に基づいた一体型のオプティクスを備えたモノリシック光源

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/026 20060101AFI20230718BHJP

   H01S 5/14 20060101ALI20230718BHJP

   H01S 5/183 20060101ALI20230718BHJP

   H01S 5/20 20060101ALI20230718BHJP

   H01S 5/42 20060101ALI20230718BHJP

   H01S 5/34 20060101ALI20230718BHJP

   H01S 5/065 20060101ALI20230718BHJP

   G02F 1/37 20060101ALI20230718BHJP

【ＦＩ】

H01S5/026 650

H01S5/14

H01S5/183

H01S5/20

H01S5/42

H01S5/34

H01S5/065

G02F1/37

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022549146

(86)(22)【出願日】2021-05-17

(85)【翻訳文提出日】2022-10-12

(86)【国際出願番号】 US2021032654

(87)【国際公開番号】W WO2021262342

(87)【国際公開日】2021-12-30

(31)【優先権主張番号】16/911,294

(32)【優先日】2020-06-24

(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】515046968

【氏名又は名称】メタ プラットフォームズ テクノロジーズ， リミテッド ライアビリティ カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002974

【氏名又は名称】弁理士法人Ｗｏｒｌｄ ＩＰ

(72)【発明者】

【氏名】ティヤギ， アヌラグ

(72)【発明者】

【氏名】シェラー， マイク アンドレ

【テーマコード（参考）】

2K102

5F173

【Ｆターム（参考）】

2K102AA08

2K102AA33

2K102BA18

2K102BB02

2K102BC01

2K102BD08

2K102DD05

2K102DD06

2K102DD10

2K102EB06

2K102EB10

2K102EB20

2K102EB29

5F173AB33

5F173AB43

5F173AB50

5F173AC03

5F173AC13

5F173AC26

5F173AC52

5F173AC63

5F173AD04

5F173AD20

5F173AD30

5F173AG03

5F173AH02

5F173AH06

5F173AP35

5F173AP67

(57)【要約】

半導体光源は、共振キャビティにおいて放射された長波長（たとえば、赤外）光を非線形結晶へと集光する平面光学部品を含み、非線形結晶が次いで、長波長光を、周波数倍化によってより短い波長を有する光（たとえば、可視光）へと変換する。非線形結晶上の波長選択的反射層は、長波長光を反射して共振キャビティへと返して外部キャビティを形成し、より短い波長を有する光を外部キャビティ外へと透過させる。共振キャビティは、長波長光を高効率で放射する活性領域を含む。平面光学部品は、半導体層内に形成されたマイクロレンズ、または非線形結晶内に形成された屈折率分布型レンズを含む。
【選択図】図１４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体光源であって、
第１のミラーおよび第２のミラーを含み、前記第１のミラーおよび前記第２のミラーがそれぞれ半導体層のそれぞれのセットを含む、共振キャビティと、
前記共振キャビティ内にあり、赤外光を放射するように構成された半導体発光領域と、
複数の半導体層を含み、前記半導体発光領域から放射された前記赤外光を集光するように構成された平面レンズと、
前記平面レンズによって集光された前記赤外光を、第２高調波発生を通して可視光へと変換するように構成された非線形結晶と、
前記非線形結晶上にある選択的反射層であって、
前記赤外光を反射して前記共振キャビティへと返して外部キャビティを形成し、
前記可視光を前記半導体光源外へと透過させるように構成された、選択的反射層とを備える、半導体光源。

【請求項2】

前記平面レンズが前記共振キャビティ内にあるか、または
前記平面レンズが、前記共振キャビティと前記非線形結晶との間にあるか、もしくは前記非線形結晶内にある、請求項１に記載の半導体光源。

【請求項3】

前記複数の半導体層の各半導体層が、第１の横方向領域および第２の横方向領域を含み、前記第１の横方向領域および前記第２の横方向領域が、異なるそれぞれの屈折率を特徴とし、
前記複数の半導体層の各半導体層における前記第１の横方向領域が、異なる横方向寸法を特徴とし、任意選択で、
前記複数の半導体層の各半導体層における前記第１の横方向領域が、異なるそれぞれの組成を有する第１の半導体材料を含む、請求項１に記載の半導体光源。

【請求項4】

前記複数の半導体層の各半導体層における前記異なるそれぞれの組成を有する前記第１の半導体材料が、異なるそれぞれの横方向酸化速度または横方向エッチング速度を特徴とする、請求項３に記載の半導体光源。

【請求項5】

前記複数の半導体層の各半導体層における前記第１の横方向領域が、
Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓを含み、０．７よりも大きい異なるそれぞれのｘ値を特徴とするか、または、
（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐを含み、異なるそれぞれのｘ値を特徴とする、請求項３に記載の半導体光源。

【請求項6】

前記第２の横方向領域が、酸化物領域、エアギャップ、または充填材料を含み、
前記第１の横方向領域が非酸化半導体領域を含む、請求項３に記載の半導体光源。

【請求項7】

前記複数の半導体層が隣接するエピタキシャル層内にある、請求項３に記載の半導体光源。

【請求項8】

前記複数の半導体層が複数の中間層でインターリーブされ、前記複数の中間層が第２の半導体材料を含み、任意選択で、
前記複数の半導体層および前記複数の中間層が反射防止構造を形成する、請求項３に記載の半導体光源。

【請求項9】

前記第１のミラーが、第１の反射率を特徴とする第１の分置されたＢｒａｇｇ反射器を含み、
前記第２のミラーが、前記第１の反射率よりも低い第２の反射率を特徴とする第２の分置されたＢｒａｇｇ反射器を含む、請求項１に記載の半導体光源。

【請求項10】

前記非線形結晶が、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＫＤＰ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、またはＢＴＯを含む、請求項１に記載の半導体光源。

【請求項11】

前記共振キャビティおよび前記共振キャビティ内の前記半導体発光領域が、モード同期レーザーを形成する、請求項１に記載の半導体光源。

【請求項12】

前記半導体発光領域が、
第１のクラッド層と、
第２のクラッド層と、
前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間の発光層とを備え、任意選択で、
前記発光層が、量子ドット構造、量子井戸構造、または多重量子井戸構造を含む、請求項１に記載の半導体光源。

【請求項13】

前記選択的反射層上のマイクロレンズをさらに備える、請求項１に記載の半導体光源。

【請求項14】

半導体光源のアレイを含む可視光源であって、前記半導体光源のアレイにおける各半導体光源が、
第１のミラーを形成する第１のセットの半導体層と、
前記第１のミラーとともに共振キャビティを形成する第２のミラーを形成する、第２のセットの半導体層と、
前記第１のセットの半導体層と前記第２のセットの半導体層との間に位置付けられ、第１の波長の光を放射するように構成された発光領域と、
複数の半導体層を含み、前記発光領域によって放射された前記第１の波長の前記光を集光するように構成された平面レンズと、
前記平面レンズによって集光された前記第１の波長の前記光を、前記第１の波長の半分である第２の波長の光へと変換するように構成された非線形結晶と、
前記非線形結晶上にある選択的反射層であって、
前記第１の波長の前記光を反射して前記共振キャビティへと返して外部キャビティを形成し、
前記第２の波長の前記光を前記半導体光源外へと透過させるように構成された、選択的反射層とを備える、可視光源。

【請求項15】

方法であって、
半導体層のスタックを基板上に堆積させることを含み、前記半導体層のスタックが、
第１のミラーを形成する第１のセットの半導体層と、
前記第１のミラーとともに共振キャビティを形成する第２のミラーを形成する、第２のセットの半導体層と、
前記第１のセットの半導体層と前記第２のセットの半導体層との間にあり、赤外光を放射するように構成された発光領域と、
第３のセットの半導体層であって、各半導体層が、異なるそれぞれの組成を有する第１の半導体材料を含み、異なるそれぞれの横方向酸化またはエッチングの速度を特徴とする、第３のセットの半導体層とを含み、前記方法はさらに、
前記半導体層のスタックを垂直にエッチングして、前記第３のセットの半導体層の側壁を露出させることと、
前記側壁から横方向に、所定の期間にわたって前記第３のセットの半導体層を酸化またはエッチングすることと、
非線形第２高調波発生結晶を前記半導体層のスタックに結合することと、
波長選択的反射層を前記非線形第２高調波発生結晶上にコーティングすることであって、前記波長選択的反射層が、
前記赤外光を反射して前記共振キャビティへと返して外部キャビティを形成し、
可視光を前記外部キャビティ外へと透過させるように構成された、波長選択的反射層をコーティングすることとを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

発光ダイオード（ＬＥＤ）、マイクロＬＥＤ、共振キャビティＬＥＤ（ＲＣＬＥＤ）、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、および垂直外部キャビティ面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）などの半導体発光デバイスは、電気エネルギーを光エネルギーへと変換し、サイズの低減、耐久性の改善、および効率の増加など、他の光源を上回る多くの利益を提供する。半導体発光デバイスは、テレビ、コンピュータモニタ、ラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン、プロジェクションシステム、ウェアラブル電子機器など、多くのディスプレイシステムにおける光源として使用することが可能である。たとえば、異なる色（たとえば、赤、緑、および青）の光を放射するマイクロＬＥＤまたはＶＣＳＥＬを使用して、ニアアイディスプレイシステムなど、ディスプレイシステムのサブピクセルを形成することが可能である。赤外光を放射するマイクロＬＥＤは、アイトラッキングのために目を照明するのに使用することが可能である。マイクロＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、および他の半導体発光デバイスはまた、奥行き感知のためのシステム、三次元感知、オブジェクトトラッキング（たとえば、手トラッキングまたは顔トラッキング）等などのさまざまなセンサシステムに配備することができる。

【発明の概要】

【0002】

本開示は、全体として、半導体発光デバイスに関する。より具体的には、非限定的に、本開示は、より長い波長（たとえば、近赤外または赤外帯域）の光を高効率で放射する活性領域と、より長い波長の光をより短い波長を有する光（たとえば、可視光）へと変換することが可能な、より長い波長の光を第２高調波発生（ＳＨＧ）結晶へと集光する平面光学部品とを含む、半導体発光デバイスに関する。平面光学部品は、たとえば、半導体層に形成されたマイクロレンズ、またはＳＨＧ結晶内に形成された屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズとを含むことが可能である。平面光学部品は、エピタキシャル成長および横方向酸化またはウェットエッチングなど、半導体処理技法を使用して製造することができる。デバイス、システム、方法、材料、プロセス等を含むさまざまな発明の実施形態が、本明細書に記載される。

【0003】

本発明の一態様においては、第１のミラーおよび第２のミラーを含み、第１のミラーおよび第２のミラーがそれぞれ半導体層のそれぞれのセットを含む、共振キャビティと、共振キャビティ内にあり、赤外光を放射するように構成された半導体発光領域と、複数の半導体層を含み、半導体発光領域から放射された赤外光を集光するように構成された平面レンズと、平面レンズによって集光された赤外光を、第２高調波発生を通して可視光へと変換するように構成された非線形結晶と、非線形結晶上にあり、赤外光を反射して共振キャビティへと返して外部キャビティを形成し、可視光を半導体光源外へと透過させるように構成された選択的反射層とを備える、半導体光源が提供される。

【0004】

半導体光源のいくつかの実施形態においては、平面レンズは共振キャビティ内にあることが可能である。いくつかの実施形態においては、平面レンズは、共振キャビティと非線形結晶との間にあることが可能であり、または非線形結晶内にある。いくつかの実施形態においては、共振キャビティおよび共振キャビティ内の半導体発光領域は、光の短パルスを放射することができるモード同期レーザーを形成することが可能である。

【0005】

いくつかの実施形態においては、複数の半導体層の各半導体層は、第１の横方向領域および第２の横方向領域を含むことが可能であり、第１の横方向領域および第２の横方向領域は、異なるそれぞれの屈折率を特徴とすることが可能であり、複数の半導体層の各半導体層における第１の横方向領域は、異なる横方向寸法を特徴とすることが可能である。いくつかの実施形態においては、第２の横方向領域は、酸化物領域、エアギャップ、または充填材料を含むことが可能であるが、第１の横方向領域は、非酸化半導体領域を含むことが可能である。

【0006】

いくつかの実施形態においては、複数の半導体層の各半導体層における第１の横方向領域は、異なるそれぞれの組成を有する第１の半導体材料を含むことが可能である。複数の半導体層の各半導体層における異なるそれぞれの組成を有する第１の半導体材料は、異なるそれぞれの横方向酸化速度または横方向エッチング速度を特徴とすることが可能である。いくつかの実施形態においては、複数の半導体層の各半導体層における第１の横方向領域は、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓを含むことが可能であり、０．７超過である異なるそれぞれのｘ値を特徴とすることが可能である。いくつかの実施形態においては、複数の半導体層の各半導体層における第１の横方向領域は、（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐを含むことが可能であり、異なるそれぞれのｘ値を特徴とすることが可能である。

【0007】

いくつかの実施形態においては、複数の半導体層は隣接するエピタキシャル層内にあることが可能である。いくつかの実施形態においては、複数の半導体層は、第２の半導体材料を含む複数の中間層がインターリーブされることが可能である。いくつかの実施形態においては、複数の半導体層および複数の中間層は、反射防止構造を形成することが可能である。

【0008】

いくつかの実施形態においては、第１のミラーは、第１の反射率を特徴とする第１の分置されたＢｒａｇｇ反射器を含むことが可能であり、第２のミラーは、第１の反射率よりも低い第２の反射率を特徴とする第２の分置されたＢｒａｇｇ反射器を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、非線形結晶は、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＫＤＰ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、またはＢＴＯを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、半導体光源は、選択的反射層上のマイクロレンズを含むことが可能である。

【0009】

いくつかの実施形態においては、半導体発光領域は、第１のクラッド層と、第２のクラッド層と、第１のクラッド層と第２のクラッド層との間の発光層とを含むことが可能である。発光層は、量子ドット構造、量子井戸構造、または多重量子井戸構造を含むことが可能である。

【0010】

本発明の一態様においては、半導体光源のアレイを含み、半導体光源のアレイにおける各半導体光源が、第１のミラーを形成する第１のセットの半導体層と、第１のミラーとともに共振キャビティを形成する第２のミラーを形成する、第２のセットの半導体層と、第１のセットの半導体層と第２のセットの半導体層との間に位置付けられ、第１の波長の光を放射するように構成された発光領域と、複数の半導体層を含み、発光領域によって放射された第１の波長の光を集光するように構成された平面レンズと、第１の波長であって平面レンズによって集光された光を、第１の波長の半分である第２の波長の光へと変換するように構成された非線形結晶と、非線形結晶上にあり、第１の波長の光を反射して共振キャビティへと返して外部キャビティを形成し、第２の波長の光を半導体光源外へと透過させるように構成された選択的反射層とを備える、可視光源が提供される。

【0011】

本発明の一態様においては、半導体層のスタックを基板上に堆積させることであって、半導体層のスタックが、第１のミラーを形成する第１のセットの半導体層と、第１のミラーとともに共振キャビティを形成する第２のミラーを形成する、第２のセットの半導体層と、第１のセットの半導体層と第２のセットの半導体層との間にあり、赤外光を放射するように構成された発光領域と、第３のセットの半導体層であって、各半導体層が、異なるそれぞれの組成を有する第１の半導体材料を含み、異なるそれぞれの横方向酸化またはエッチング速度を特徴とする、第３のセットの半導体層とを含む、半導体層のスタックを基板上に堆積させることと、半導体層のスタックを垂直にエッチングして、第３のセットの半導体層の側壁を露出させることと、側壁から横方向に、所定の期間にわたって第３のセットの半導体層を横方向に酸化またはエッチングすることと、非線形第２高調波発生結晶を半導体層のスタックに結合することと、赤外光を反射して共振キャビティへと返して外部キャビティを形成し、可視光を外部キャビティ外へと透過させるように構成された波長選択的反射層を、非線形第２高調波発生結晶上にコーティングすることとを含む、方法が提供される。

【0012】

この「発明の概要」は、特許請求される主題の主要または必須の特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定するために切り離して使用されることを意図するものでもない。主題は、本開示の明細書全体のうちの適切な部分、いずれかのまたはすべての図面、およびそれぞれの特許請求の範囲を参照することによって理解されるべきである。上述のことは、他の特徴および例とともに、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付の図面において、さらに詳細に後述される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

下記の図を参照して、例示的な実施形態について詳細に後述する。

【図1】特定の実施形態による、ニアアイディスプレイを含む人工現実システム環境の一例を示す簡略化したブロック図である。

【図2】本明細書において開示する例のうちいくつかを実施するための、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）デバイスの形態のニアアイディスプレイの一例を示す斜視図である。

【図3】本明細書において開示する例のうちいくつかを実施するための、メガネの形態のニアアイディスプレイの一例を示す斜視図である。

【図4】特定の実施形態による、導波管ディスプレイを含む光学シースルー拡張現実システムの一例を示す図である。

【図5A】特定の実施形態による、導波管ディスプレイを含むニアアイディスプレイデバイスの一例を示す図である。

【図5B】特定の実施形態による、導波管ディスプレイを含むニアアイディスプレイデバイスの一例を示す図である。

【図6】特定の実施形態による、拡張現実システムにおける画像ソースアセンブリの一例を示す図である。

【図7A】特定の実施形態による、垂直メサ構造を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）の一例を示す図である。

【図7B】特定の実施形態による、放物線メサ構造を有するＬＥＤの一例を示す断面図である。

【図8】レーザーのアレイの一例を示す図である。

【図9】垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）の一例を示す図である。

【図10A】平行レーザーキャビティの一例を示す図である。

【図10B】湾曲ミラーおよび平面ミラーによって形成された半球状レーザーキャビティの一例を示す図である。

【図10C】２つの平面ミラーおよびレンズによって形成された半球状キャビティの一例を示す図である。

【図11】特定の実施形態による、レンズおよび第２高調波発生結晶を含む光源の一例を示す図である。

【図12】特定の実施形態による、平面レンズおよび非線形結晶を含む光源の一例を示す図である。

【図13A】特定の実施形態による、複数の半導体層内に形成された平面レンズの一例を示す図である。

【図13B】特定の実施形態による、複数の半導体層内に形成された平面レンズの一例を示す図である。

【図14】特定の実施形態による、平面レンズおよび非線形結晶を含む光源の一例を示す図である。

【図15】特定の実施形態による、平面レンズおよび分置されたＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）によって形成されたキャビティを含む光源の一部分の一例を示す図である。

【図16】特定の実施形態による、平面レンズおよび非線形結晶を含む光源の一例を示す図である。

【図17】特定の実施形態による、平面レンズ、非線形結晶、および外部レンズを含む光源の一例を示す図である。

【図18】特定の実施形態による、平面レンズおよび非線形結晶を含む光源の一例を示す図である。

【図19】特定の実施形態による、可視光エミッタアレイを製作するプロセスの一例を示すフローチャートである。

【図20】特定の実施形態による、光源のアレイの一例を示す図である。

【図21】特定の実施形態による、光源のアレイの一例を示す図である。

【図22A】特定の実施形態による、半導体光源のアレイのためのダイ対ウェハ接合の方法の一例を示す図である。

【図22B】特定の実施形態による、半導体光源のアレイのためのウェハ対ウェハ接合の方法の一例を示す図である。

【図23A】特定の実施形態による、半導体光源のアレイのためのハイブリッド接合の方法の一例を示す図である。

【図23B】特定の実施形態による、半導体光源のアレイのためのハイブリッド接合の方法の一例を示す図である。

【図23C】特定の実施形態による、半導体光源のアレイのためのハイブリッド接合の方法の一例を示す図である。

【図23D】特定の実施形態による、半導体光源のアレイのためのハイブリッド接合の方法の一例を示す図である。

【図24】特定の実施形態による、二次光学部品が上に製作されている半導体光源のアレイの一例を示す図である。

【図25】特定の実施形態による、ニアアイディスプレイの一例の電子システムを示す簡略化されたブロック図である。

【0014】

図面は、例示のみを目的として本開示の実施形態を示している。当業者であれば、本開示の原理またはうたわれている利益から逸脱することなく、例示されている構造および方法の代替実施形態が採用されることが可能であることを、以下の記載から容易に認識するであろう。

【0015】

添付の図面においては、同様の構成要素および／または特徴が同じ参照ラベルを有する場合がある。さらに、ダッシュと同様の構成要素同士を区別する第２のラベルとを、参照ラベルの後に付けることによって、同じタイプのさまざまな構成要素が区別される場合がある。本明細書において第１の参照ラベルのみが使用されている場合、記載は、第２の参照ラベルとは関わりなく、同じ第１の参照ラベルを有する同様の構成要素のうちいずれの構成要素にも適用可能である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示は、全体として、半導体レーザー、共振キャビティ発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、および垂直外部キャビティ面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）など、半導体発光デバイスに関する。特定の実施形態によれば、半導体発光デバイスは、より長い波長の（たとえば、近赤外もしくは赤外帯域の）光を放射する活性領域と、より長い波長の光を第２高調波発生（ＳＨＧ）結晶へと集光し、次いでより長い波長の光をより短い波長を有する光（たとえば、可視光）へと変換することが可能である、平面光学部品とを含むことが可能である。平面光学部品は、たとえば、半導体層に形成されたマイクロレンズ、またはＳＨＧ結晶内に形成された屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズとを含むことが可能である。デバイス、システム、方法、材料、プロセス等を含むさまざまな発明の実施形態が、本明細書に記載されている。

【0017】

半導体発光デバイスは、ディスプレイシステムおよびセンサシステムなど、多くの光学システムで使用することが可能である。たとえば、発光デバイスは、奥行き感知、三次元感知、オブジェクトトラッキング（たとえば、手トラッキングもしくは顔トラッキング）等のためのシステムなど、発光デバイスによって放射された光ビームをスキャンするか、または別の方法で所望の方向もしくは領域に方向付けることが可能である、さまざまなセンサシステムで使用することが可能である。いくつかのディスプレイシステムにおいては、可視光源（たとえば、ダイオードレーザーアレイまたはマイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）アレイ）から放射された可視表示光を、画像を閲覧者の目に送達するためのディスプレイ（たとえば、導波管ディスプレイ）へと結合することが可能である。ディスプレイシステムの全体効率η_ｔｏｔは、η_ｔｏｔ＝η_ＥＱＥ×η_ｉｎ×η_ｏｕｔによって決定することが可能であり、式中、η_ＥＱＥは、各光源（たとえば、レーザーもしくはマイクロＬＥＤ）の外部量子効率（ＥＱＥ）であり、キャリア（たとえば、電子）注入効率、内部量子効率、および光抽出効率（ＬＥＥ）の積に比例することが可能であり、η_ｉｎは、光源から導波管への可視表示光の取込み（in-coupling）効率であり、η_ｏｕｔは、導波管から閲覧者の目に向かう可視表示光の取出し（out-coupling）効率である。たとえば、光学システム（たとえば、ディスプレイシステム）の輝度、解像度、および効率を改善するため、小さいサイズ、高い輝度、高効率、および低電力消費量を有する可視光源が望ましい場合がある。しかしながら、かかる可視光源を作るのは困難である。

【0018】

特定の実施形態によれば、可視半導体光源は、近赤外（ＮＩＲ）または赤外（ＩＲ）帯域の光を高効率で放射することが可能である、活性半導体領域を含むことが可能である。可視半導体光源はまた、非線形結晶の非線形光電効果によって引き起こされる周波数倍化によって、ＩＲ光を可視光へと変換することが可能である、非線形結晶を含むことが可能である。非線形結晶は、たとえば、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、ＢＴＯ等を含むことが可能である。ＳＨＧまたは周波数倍化の非線形効果を達成するため、非線形結晶におけるライトフィールドは高強度を有することが必要な場合があり、これは、たとえば、活性半導体領域から非線形結晶へと放射されるＩＲ光を集光すること、短レーザーパルス（たとえば、モード同期もしくは位相同期レーザーパルス）を使用すること、および／または非線形結晶をレーザーキャビティ内に配置することによって達成することが可能である。

【0019】

特定の実施形態においては、活性半導体領域において生成されたＩＲ光を、レーザーキャビティ内、レーザーキャビティと非線形結晶との間、または非線形結晶内に形成された平面光学部品（たとえば、平面レンズ）を使用して集光することが可能である。平面レンズはまた、レーザーキャビティ内の安定化要素として機能することが可能である。集光されたＩＲ光は、小さい断面積を、またしたがって非線形結晶の小さい範囲において高い光強度を有して、非線形結晶における周波数倍化によって高出力の可視光を生成することが可能である。いくつかの実施形態においては、平面光学部品は、複数のエピタキシャル成長させた半導体層内に形成することが可能である。複数の半導体層は、異なる組成を有することが可能であり、したがって、異なる速度で横方向に酸化またはエッチングして、異なる屈折率を有する領域を半導体層内に形成し、それによってレンズの所望の光路長（ＯＰＬ）または光学的厚さプロファイルを形成することができる。たとえば、酸化領域は、非酸化半導体領域よりも低い屈折率を有することが可能である。異なる半導体層の異なる酸化速度は、半導体層の異なる範囲を特定の酸化期間後に酸化させ、それによって正レンズのＯＰＬプロファイルを有する平面デバイスを形成することが可能である。各半導体層の厚さおよび組成は、フォトリソグラフィ、横方向酸化、および／またはウェットエッチングなどの半導体処理技法を使用して、平面光学部品をより精密により高い信頼性で製作するため、エピタキシャル成長プロセスにおいて精密に制御することができる。

【0020】

一実施形態においては、レーザーキャビティは、２つの並列の反射器（たとえば、分置されたＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ））と、２つの反射器間の半導体発光領域とを含むことが可能である。半導体発光領域は、ＩＲ光を放射することができる発光ダイオードを形成することが可能な、キャリア注入層と発光層（たとえば、量子井戸（ＱＷ）または量子ドット）とを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、平面光学部品は、半導体発光領域と反射器との間、または半導体発光領域内（たとえば、発光層内もしくは量子井戸バリア層内）など、レーザーキャビティ内の任意の場所に形成することが可能である。いくつかの実施形態においては、平面光学部品は、レーザーキャビティの反射器と非線形結晶との間など、レーザーキャビティの外部に形成することが可能である。いくつかの実施形態においては、平面光学部品は、非線形結晶内に形成された屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを含むことが可能である。非線形結晶は、２つの反射器のうち１つに取り付けることが可能である。波長選択的反射層を非線形結晶上にコーティングして、ＩＲ光を反射してレーザーキャビティへと返し、周波数倍化によって非線形結晶内に生成された可視光を可視半導体光源外へと透過させることが可能である。したがって、波長選択的反射層は、レーザーキャビティの２つの並列の反射器のうち１つの反射器を有する、外部キャビティを形成することが可能である。

【0021】

特定の実施形態によれば、平面光学部品は、エピタキシャル成長および横方向酸化（またはウェットエッチング）技法など、半導体デバイスを製作するための技法に匹敵する、精密で信頼性が高く、コスト効率が良いウェハレベルの処理技法を使用して製造することが可能である。一例では、複数の半導体層は、半導体発光領域の層およびＤＢＲ層のエピタキシャル成長と同様の手法で、エピタキシャル成長させることが可能である。複数の半導体層の組成は、複数の半導体層にわたって変化することが可能であるので、複数の半導体層は、異なる横方向酸化速度または横方向エッチング速度を有することが可能である。いくつかの実施形態においては、トレンチを、所望のパターンに従って複数の半導体層の特定の領域に形成することが可能であり、次いで半導体層を、トレンチの露出した側壁を通して横方向に酸化またはウェットエッチングすることが可能である。酸化（またはエッチング）速度は、層組成の選択によって制御することができる。酸化（またはエッチング）領域のサイズは、酸化（またはエッチング）速度、および側壁における酸化剤（またはエッチング剤）に対する複数の半導体層の暴露時間によって制御することができる。異なる層における酸化された（またはエッチングされた）領域の異なるサイズは、非酸化半導体材料と比較した酸化物の異なる（たとえば、低い）屈折率により、複数の半導体層において特定の焦点距離を有するレンズのＯＰＬプロファイルをもたらすことが可能である。異なる組成を有する複数の半導体層はまた、異なる屈折率を有することが可能であり、したがって屈折率分布型光学デバイスを形成することが可能である。

【0022】

本明細書に記載する発光デバイスは、人工現実システムなどのさまざまな技術と併せて使用することが可能である。ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）またはヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムなどの人工現実システムは、一般に、仮想環境内のオブジェクトを描写する人工画像を提示するように構成されたディスプレイを含む。ディスプレイは、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、または複合現実（ＭＲ）用途の場合のように、仮想オブジェクトを提示すること、または現実のオブジェクトの画像を仮想オブジェクトと組み合わせることが可能である。たとえば、ＡＲシステムの場合、ユーザは、たとえば、透明なディスプレイガラスもしくはレンズを通して見ること（光学シースルーと呼ばれる場合が多い）、またはカメラによって取り込まれた周囲環境の表示画像を閲覧すること（ビデオシースルーと呼ばれる場合が多い）によって、仮想オブジェクトの表示画像（たとえば、コンピュータ生成画像（ＣＧＩ））と、周囲環境との両方を閲覧することが可能である。いくつかのＡＲシステムにおいては、ＬＥＤベースのディスプレイサブシステムを使用して、人工画像がユーザに提示されることが可能である。

【0023】

本明細書で使用するとき、「発光ダイオード（ＬＥＤ）」という用語は、少なくともｎ型半導体層、ｐ型半導体層、およびｎ型半導体層とｐ型半導体層との間の発光領域（すなわち、活性領域）を含む、光源を指す。発光領域は、量子井戸などの１つまたは複数のヘテロ構造を形成する１つまたは複数の半導体層を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、発光領域は、複数の（たとえば、約２～６の）量子井戸をそれぞれ含む、１つまたは複数の多重量子井戸（ＭＱＷ）を形成する、複数の半導体層を含むことが可能である。

【0024】

本明細書で使用するとき、「マイクロＬＥＤ」または「μＬＥＤ」という用語は、チップの直線寸法が、１００μｍ未満、５０μｍ未満、２０μｍ未満、１０μｍ未満、またはそれ未満など、約２００μｍ未満であるチップを有するＬＥＤを指す。たとえば、マイクロＬＥＤの直線寸法は、６μｍ、５μｍ、４μｍ、２μｍ、またはそれ未満程度の小ささである場合がある。いくつかのマイクロＬＥＤは、少数キャリアの拡散長に匹敵する直線寸法（たとえば、長さまたは直径）を有する場合がある。しかしながら、本明細書の開示はマイクロＬＥＤには限定されず、ミニＬＥＤおよび大型ＬＥＤに適用される場合もある。

【0025】

本明細書で使用するとき、「接合」という用語は、接着接合、金属対金属接合、金属酸化物接合、ウェハ対ウェハ接合、ダイ対ウェハ接合、ハイブリッド接合、はんだ付け、アンダーバンプメタライゼーション等など、２つ以上のデバイスおよび／またはウェハを物理的および／または電気的に接続するためのさまざまな方法を指すことが可能である。たとえば、接着接合は、硬化型接着剤（たとえば、エポキシ）を使用して、接着を通じて２つ以上のデバイスおよび／またはウェハを物理的に接合することが可能である。金属対金属接合は、たとえば、はんだ付け界面（たとえば、パッドもしくはボール）、導電性接着剤、または金属間の溶接継手を使用する、ワイヤ接合またはフリップチップ接合を含むことが可能である。金属酸化物接合は、各表面上に金属および酸化物のパターンを形成し、酸化物セクションをともに接合し、次いで金属セクションをともに接合して、導電性経路を作成することが可能である。ウェハ対ウェハ接合は、いかなる中間層も伴わずに２つのウェハ（たとえば、シリコンウェハまたは他の半導体ウェハ）を接合することが可能であり、２つのウェハの表面間の化学接合に基づく。ウェハ対ウェハ接合は、ウェハ洗浄および他の前処理、室温での位置合わせおよび前接合、ならびに約２５０℃以上などの高温でのアニーリングを含むことが可能である。ダイ対ウェハ接合は、１つのウェハ上のバンプを使用して、事前に形成されたチップの特徴をウェハのドライバと位置合わせすることが可能である。ハイブリッド接合は、たとえば、ウェハ洗浄、あるウェハの接点と別のウェハの接点との高精度の位置合わせ、室温でのウェハ内の誘電材料の誘電接合、および、たとえば２５０～３００℃以上での、アニーリングによる接点の金属接合を含むことが可能である。本明細書で使用するとき、「バンプ」という用語は一般に、接合中に使用または形成される金属相互接続部を指すことが可能である。

【0026】

以下の記載においては、説明の目的で、本開示の例の徹底的な理解を提供するために具体的な詳細が説明される。しかしながら、これらの具体的な詳細を伴わずにさまざまな例が実施されるのが可能であることが明白となるであろう。たとえば、それらの例が不必要な詳細で不明瞭にならないようにするために、デバイス、システム、構造、アセンブリ、方法、および他の構成要素が、ブロック図形式の構成要素として示される場合がある。他の場合においては、それらの例が不明瞭になることを回避するために、よく知られているデバイス、プロセス、システム、構造、および技法は、必要な詳細を伴わずに示される場合がある。図および記載は限定的であることを意図しない。本開示において採用されている用語および表現は、限定ではなく説明の用語として使用されており、かかる用語および表現の使用において、図示され記載される特徴またはそれらの部分のいかなる均等物も除外する意図はない。「例」という語は、本明細書においては、「例、実例、または例示としての役割を果たすこと」を意味するのに使用される。本明細書において「例」として記載されるいずれの実施形態または設計も、必ずしも他の実施形態または設計よりも好ましいもしくは有利であると解釈されるべきではない。

【0027】

図１は、特定の実施形態による、ニアアイディスプレイ１２０を含む人工現実システム環境１００の一例の簡略化したブロック図である。図１に示されている人工現実システム環境１００は、ニアアイディスプレイ１２０と、任意選択の外部撮像デバイス１５０と、任意選択の入力／出力インターフェース１４０とを含むことが可能であり、それらはそれぞれ、任意選択のコンソール１１０に結合されることが可能である。図１は、１つのニアアイディスプレイ１２０と、１つの外部撮像デバイス１５０と、１つの入力／出力インターフェース１４０とを含む人工現実システム環境１００の例を示しているが、任意の数のこれらのコンポーネントが人工現実システム環境１００に含まれることが可能であり、またはこれらのコンポーネントのうちのいずれかが省略されることが可能である。たとえば、コンソール１１０と通信状態にある１つまたは複数の外部撮像デバイス１５０によってモニタされる、複数のニアアイディスプレイ１２０があることが可能である。いくつかの構成においては、人工現実システム環境１００は、外部撮像デバイス１５０と、任意選択の入力／出力インターフェース１４０と、任意選択のコンソール１１０とを含まないことが可能である。代替構成においては、異なるコンポーネントまたは追加のコンポーネントが人工現実システム環境１００に含まれることが可能である。

【0028】

ニアアイディスプレイ１２０は、コンテンツをユーザに提示するヘッドマウントディスプレイであることが可能である。ニアアイディスプレイ１２０によって提示されるコンテンツの例は、画像、ビデオ、オーディオ、またはそれらの任意の組合せのうち１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態においては、ニアアイディスプレイ１２０、コンソール１１０、または両方からオーディオ情報を受信し、そのオーディオ情報に基づいてオーディオデータを提示する、外部デバイス（たとえば、スピーカーおよび／またはヘッドフォン）を介してオーディオが提示されることが可能である。ニアアイディスプレイ１２０は、１つまたは複数の剛体を含むことが可能であり、剛体は、互いに堅固にまたは非堅固に結合されることが可能である。剛体間における堅固な結合は、結合された剛体を単一の剛体エンティティとして作用させることが可能である。剛体間における非堅固な結合は、剛体が互いに対して移動することを可能にすることができる。さまざまな実施形態においては、ニアアイディスプレイ１２０は、メガネを含む任意の好適なフォームファクタで実装されることが可能である。ニアアイディスプレイ１２０のいくつかの実施形態が、図２および図３に関して以下にさらに記載される。加えて、さまざまな実施形態においては、本明細書に記載する機能性は、ニアアイディスプレイ１２０外部の環境の画像と、人工現実コンテンツ（たとえば、コンピュータ生成画像）とを組み合わせるヘッドセットにおいて使用されることが可能である。したがって、ニアアイディスプレイ１２０は、生成されたコンテンツ（たとえば、画像、ビデオ、サウンドなど）を用いて、ニアアイディスプレイ１２０外部の物理的な現実世界環境の画像を拡張して、拡張現実をユーザに提示することが可能である。

【0029】

さまざまな実施形態においては、ニアアイディスプレイ１２０は、ディスプレイエレクトロニクス１２２、ディスプレイオプティクス１２４、およびアイトラッキングユニット１３０のうち１つまたは複数を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、ニアアイディスプレイ１２０は、１つまたは複数のロケータ１２６と、１つまたは複数の位置センサ１２８と、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１３２とを含むことも可能である。ニアアイディスプレイ１２０は、さまざまな実施形態においては、アイトラッキングユニット１３０、ロケータ１２６、位置センサ１２８、およびＩＭＵ１３２のうちいずれかを省略すること、または追加の要素を含むことが可能である。加えて、いくつかの実施形態においては、ニアアイディスプレイ１２０は、図１に関連して記載するさまざまな要素の機能を組み合わせた要素を含むことが可能である。

【0030】

ディスプレイエレクトロニクス１２２は、たとえば、コンソール１１０から受信されたデータに従って、ユーザに画像を表示すること、またはそれらの画像の表示を容易にすることが可能である。さまざまな実施形態においては、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、無機発光ダイオード（ＩＬＥＤ）ディスプレイ、マイクロ発光ダイオード（μＬＥＤ）ディスプレイ、能動マトリックスＯＬＥＤディスプレイ（ＡＭＯＬＥＤ）、透明ＯＬＥＤディスプレイ（ＴＯＬＥＤ）、または他の何らかのディスプレイなど、１つもしくは複数のディスプレイパネルを含むことが可能である。たとえば、ニアアイディスプレイ１２０の一実施態様においては、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、フロントＴＯＬＥＤパネル、リアディスプレイパネル、およびフロントディスプレイパネルとリアディスプレイパネルとの間の光学部品（たとえば、減衰器、ポラライザ、または回折フィルムもしくはスペクトルフィルム）を含むことが可能である。ディスプレイエレクトロニクス１２２は、赤、緑、青、白、または黄色などの主色の光を放射する、ピクセルを含むことが可能である。いくつかの実施態様においては、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、画像の奥行きの主観的な知覚を作り出すため、２次元パネルによって生成された立体感を通して３次元（３Ｄ）画像を表示することが可能である。たとえば、ディスプレイエレクトロニクス１２２は、ユーザの左目および右目の前にそれぞれ位置付けられた左ディスプレイおよび右ディスプレイを含むことが可能である。左ディスプレイおよび右ディスプレイは、立体感（すなわち、画像を閲覧しているユーザによる画像の奥行きの知覚）を作り出すため、互いに対して水平にシフトされた画像のコピーを提示することが可能である。

【0031】

特定の実施形態においては、ディスプレイオプティクス１２４は、画像コンテンツを光学的に（たとえば、光導波管およびカプラを使用して）表示するか、またはディスプレイエレクトロニクス１２２から受信した画像光を拡大し、その画像光と関連付けられた光学エラーを補正し、補正された画像光をニアアイディスプレイ１２０のユーザに提示することが可能である。さまざまな実施形態においては、ディスプレイオプティクス１２４は、たとえば、基板、光導波管、アパーチャ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、フィルタ、入力／出力カプラ、またはディスプレイエレクトロニクス１２２から放射される画像光に影響を与えることが可能である他の任意の好適な光学素子など、１つまたは複数の光学素子を含むことが可能である。ディスプレイオプティクス１２４は、異なる光学素子の組合せ、ならびにその組合せにおける光学素子の相対的な間隔および向きを維持する機械的結合を含むことが可能である。ディスプレイオプティクス１２４内の１つまたは複数の光学素子は、反射防止コーティング、反射コーティング、フィルタリングコーティング、または異なる光学コーティングの組合せなどの光学コーティングを有することが可能である。

【0032】

ディスプレイオプティクス１２４による画像光の拡大により、ディスプレイエレクトロニクス１２２が、より大型のディスプレイよりも物理的に小さいこと、軽量であること、および消費電力が少ないことを可能にすることができる。加えて、拡大は、表示されるコンテンツの視野を増大することが可能である。ディスプレイオプティクス１２４による画像光の拡大の量は、ディスプレイオプティクス１２４の光学素子を調節すること、追加すること、または除去することによって変更することが可能である。いくつかの実施形態においては、ディスプレイオプティクス１２４は、ユーザの目からニアアイディスプレイ１２０よりもさらに遠く離れていることが可能である１つまたは複数の画像面に、表示画像を投影することが可能である。

【0033】

ディスプレイオプティクス１２４は、２次元光学エラー、３次元光学エラー、またはそれらの任意の組合せなど、１つもしくは複数のタイプの光学エラーを補正するように設計することも可能である。２次元エラーは、２次元で発生する光学収差を含む場合がある。２次元エラーの例示的なタイプは、たる形歪み、糸巻型歪み、縦色収差、および横色収差を含む場合がある。３次元エラーは、３次元で発生する光学エラーを含む場合がある。３次元エラーの例示的なタイプは、球面収差、コマ収差、像面湾曲、および非点収差を含む場合がある。

【0034】

ロケータ１２６は、互いに対して、およびニアアイディスプレイ１２０上の基準点に対して、ニアアイディスプレイ１２０上の特定の位置に配置されたオブジェクトであることが可能である。いくつかの実施態様においては、コンソール１１０は、外部撮像デバイス１５０によって取り込まれた画像内のロケータ１２６を識別して、人工現実ヘッドセットの位置、向き、または両方を決定することが可能である。ロケータ１２６は、ＬＥＤ、コーナーキューブリフレクタ、反射マーカ、ニアアイディスプレイ１２０が動作する環境と対照をなすタイプの光源、またはそれらの任意の組合せであることが可能である。ロケータ１２６がアクティブコンポーネント（たとえば、ＬＥＤもしくは他のタイプの発光デバイス）である実施形態においては、ロケータ１２６は、可視帯域（たとえば、約３８０ｎｍから７５０ｎｍ）、赤外線（ＩＲ）帯域（たとえば、約７５０ｎｍから１ｍｍ）、紫外線帯域（たとえば、約１０ｎｍから約３８０ｎｍ）、電磁スペクトルの別の部分、または電磁スペクトルの部分の任意の組合せの光を放射することが可能である。

【0035】

外部撮像デバイス１５０は、１つもしくは複数のカメラ、１つもしくは複数のビデオカメラ、ロケータ１２６のうち１つもしくは複数を含む画像を取り込むことが可能な他の任意のデバイス、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。加えて、外部撮像デバイス１５０は、（たとえば、信号対雑音比を増加させる）１つまたは複数のフィルタを含むことが可能である。外部撮像デバイス１５０は、外部撮像デバイス１５０の視野内において、ロケータ１２６から放射または反射された光を検出するように構成することが可能である。ロケータ１２６が受動要素（たとえば、再帰反射器）を含む実施形態においては、外部撮像デバイス１５０は、外部撮像デバイス１５０内の光源に光を再帰反射することが可能である、ロケータ１２６のうちいくつかまたはすべてを照明する光源を含むことが可能である。低速校正データを、外部撮像デバイス１５０からコンソール１１０に通信することが可能であり、外部撮像デバイス１５０は、１つまたは複数の校正パラメータをコンソール１１０から受信して、１つまたは複数の撮像パラメータ（たとえば、焦点距離、ピント、フレームレート、センサ温度、シャッタースピード、アパーチャなど）を調節することが可能である。

【0036】

位置センサ１２８は、ニアアイディスプレイ１２０の動きに応答して、１つまたは複数の測定信号を生成することが可能である。位置センサ１２８の例は、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、他の動き検出もしくはエラー補正センサ、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。たとえば、いくつかの実施形態においては、位置センサ１２８は、並進運動（たとえば、前方／後方、上／下、または左／右）を測定する複数の加速度計と、回転運動（たとえば、ピッチ、ヨー、またはロール）を測定する複数のジャイロスコープとを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、さまざまな位置センサは、互いに直交して向き付けることが可能である。

【0037】

ＩＭＵ１３２は、位置センサ１２８のうち１つまたは複数から受信された測定信号に基づいて高速校正データを生成する電子デバイスであることが可能である。位置センサ１２８は、ＩＭＵ１３２の外部、ＩＭＵ１３２の内部、またはそれらの任意の組合せに配置することが可能である。１つまたは複数の位置センサ１２８からの１つまたは複数の測定信号に基づいて、ＩＭＵ１３２は、ニアアイディスプレイ１２０の初期位置に対するニアアイディスプレイ１２０の推定位置を示す高速校正データを生成することが可能である。たとえば、ＩＭＵ１３２は、経時的に加速度計から受信された測定信号を統合して速度ベクトルを推定し、その速度ベクトルを経時的に統合して、ニアアイディスプレイ１２０上の基準点の推定位置を決定することが可能である。あるいは、ＩＭＵ１３２は、サンプリングされた測定信号をコンソール１１０に提供することが可能であり、それによって高速校正データを決定することが可能である。基準点は、一般に、空間における点として定義することが可能であるが、さまざまな実施形態においては、基準点は、ニアアイディスプレイ１２０内の点（たとえば、ＩＭＵ１３２の中心）として定義することも可能である。

【0038】

アイトラッキングユニット１３０は、１つまたは複数のアイトラッキングシステムを含むことが可能である。アイトラッキングは、ニアアイディスプレイ１２０に対する、目の向きおよび場所を含む目の位置を決定することを指すことが可能である。アイトラッキングシステムは、１つまたは複数の目を撮像する撮像システムを含むことが可能であり、また任意選択で発光体を含むことが可能であり、その発光体は、目に向けられる光を生成することが可能であり、それにより、目によって反射された光を撮像システムによって取り込むことが可能である。たとえば、アイトラッキングユニット１３０は、可視スペクトルもしくは赤外スペクトルの光を放射する非コヒーレントまたはコヒーレント光源（たとえば、レーザーダイオード）と、ユーザの目によって反射された光を取り込むカメラとを含むことが可能である。別の例として、アイトラッキングユニット１３０は、小型レーダユニットによって放射された反射電波を取り込むことが可能である。アイトラッキングユニット１３０は、目を傷つけることのない、または身体的不快感を引き起こすことのない周波数および強度で光を放射する、低出力発光体を使用することが可能である。アイトラッキングユニット１３０は、アイトラッキングユニット１３０によって消費される電力全体を低減しながら（たとえば、アイトラッキングユニット１３０に含まれる発光体および撮像システムによって消費される電力を低減しながら）、アイトラッキングユニット１３０によって取り込まれた目の画像におけるコントラストを高めるようにアレンジすることが可能である。たとえば、いくつかの実施態様においては、アイトラッキングユニット１３０は、１００ミリワット未満の電力を消費することが可能である。

【0039】

ニアアイディスプレイ１２０は、目の向きを使用して、たとえば、ユーザの瞳孔間距離（ＩＰＤ）を決定すること、視線方向を決定すること、奥行き手がかりを導入すること（たとえば、ユーザの主視線の外側の画像をぼかすこと）、ＶＲ媒体におけるユーザの対話に関するヒューリスティック（たとえば、露出されている刺激に応じた、いずれか特定の被写体、オブジェクト、もしくはフレームに費やされた時間）を収集すること、ユーザの目のうち少なくとも１つの向きに部分的に基づいた他のいくつかの機能、またはそれらの任意の組合せが可能である。向きは、ユーザの両方の目に関して決定することが可能なので、アイトラッキングユニット１３０は、ユーザがどこを見ているかを決定することが可能であり得る。たとえば、ユーザの視線の方向を決定することは、ユーザの左目および右目の決定された向きに基づいて収束点を決定することを含むことが可能である。収束点は、ユーザの目の２つの中心窩軸が交差する点であることが可能である。ユーザの視線の方向は、収束点と、ユーザの両目の瞳孔間の中点とを通過する線の方向であることが可能である。

【0040】

入力／出力インターフェース１４０は、ユーザがアクション要求をコンソール１１０に送信することを可能にするデバイスであることが可能である。アクション要求は、特定のアクションを実施することの要求であることが可能である。たとえば、アクション要求は、アプリケーションを開始もしくは終了すること、またはアプリケーション内で特定のアクションを実施することであることが可能である。入力／出力インターフェース１４０は、１つまたは複数の入力デバイスを含むことが可能である。例示的な入力デバイスは、キーボード、マウス、ゲームコントローラ、グローブ、ボタン、タッチスクリーン、または、アクション要求を受信し、受信したアクション要求をコンソール１１０に通信するための他の任意の好適なデバイスを含むことが可能である。入力／出力インターフェース１４０によって受信されたアクション要求は、コンソール１１０に通信されることが可能であり、コンソール１１０は、要求されたアクションに対応するアクションを実施することが可能である。いくつかの実施形態においては、入力／出力インターフェース１４０は、コンソール１１０から受信された命令に従って触覚フィードバックをユーザに提供することが可能である。たとえば、入力／出力インターフェース１４０は、アクション要求が受信されると、またはコンソール１１０が要求されたアクションを実施し、命令を入力／出力インターフェース１４０に通信すると、触覚フィードバックを提供することが可能である。いくつかの実施形態においては、外部撮像デバイス１５０は、ユーザの動きを決定するため、コントローラ（たとえば、ＩＲ光源を含むことが可能である）またはユーザの手の場所もしくは位置を追跡把握することなど、入力／出力インターフェース１４０を追跡把握するのに使用することが可能である。いくつかの実施形態においては、ニアアイディスプレイ１２０は、ユーザの動きを決定するため、コントローラまたはユーザの手の場所もしくは位置を追跡把握することなど、入力／出力インターフェース１４０を追跡把握する１つまたは複数の撮像デバイスを含むことが可能である。

【0041】

コンソール１１０は、外部撮像デバイス１５０、ニアアイディスプレイ１２０、および入力／出力インターフェース１４０のうち１つまたは複数から受信された情報に従って、ユーザに提示するためにニアアイディスプレイ１２０にコンテンツを提供することが可能である。図１に示されている例においては、コンソール１１０は、アプリケーションストア１１２と、ヘッドセットトラッキングモジュール１１４と、人工現実エンジン１１６と、アイトラッキングモジュール１１８とを含むことが可能である。コンソール１１０のいくつかの実施形態は、図１に関連して記載するものとは異なるモジュールまたは追加のモジュールを含むことが可能である。さらに後述する機能は、ここに記載するのとは異なる手法でコンソール１１０のコンポーネントの間で分散させることが可能である。

【0042】

いくつかの実施形態においては、コンソール１１０は、プロセッサと、プロセッサによって実行可能な命令を格納している非一時的コンピュータ可読記憶媒体とを含むことが可能である。プロセッサは、命令を並行して実行する複数の処理ユニットを含むことが可能である。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、ハードディスクドライブ、リムーバブルメモリ、またはソリッドステートドライブ（たとえば、フラッシュメモリもしくはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ））など、任意のメモリであることが可能である。さまざまな実施形態においては、図１に関連して記載するコンソール１１０のモジュールは、プロセッサによって実行されると、さらに後述する機能をプロセッサに実施させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体内の命令としてエンコードすることが可能である。

【0043】

アプリケーションストア１１２は、コンソール１１０によって実行するための１つまたは複数のアプリケーションを格納することが可能である。アプリケーションは、プロセッサによって実行されると、ユーザに提示するためのコンテンツを生成する、命令のグループを含むことが可能である。アプリケーションによって生成されるコンテンツは、ユーザの目の動きを介してユーザから受信した入力、または入力／出力インターフェース１４０から受信した入力に応答するものであることが可能である。アプリケーションの例は、ゲーミングアプリケーション、会議アプリケーション、ビデオ再生アプリケーション、または他の好適なアプリケーションを含むことが可能である。

【0044】

ヘッドセットトラッキングモジュール１１４は、外部撮像デバイス１５０からの低速校正情報を使用して、ニアアイディスプレイ１２０の動きを追跡把握することが可能である。たとえば、ヘッドセットトラッキングモジュール１１４は、低速校正情報およびニアアイディスプレイ１２０のモデルから、観察されたロケータを使用してニアアイディスプレイ１２０の基準点の位置を決定することが可能である。ヘッドセットトラッキングモジュール１１４はまた、高速校正情報からの位置情報を使用して、ニアアイディスプレイ１２０の基準点の位置を決定することが可能である。加えて、いくつかの実施形態においては、ヘッドセットトラッキングモジュール１１４は、高速校正情報、低速校正情報、またはそれらの任意の組合せの部分を使用して、ニアアイディスプレイ１２０の今後の場所を予測することが可能である。ヘッドセットトラッキングモジュール１１４は、ニアアイディスプレイ１２０の推定または予測された今後の位置を人工現実エンジン１１６に提供することが可能である。

【0045】

人工現実エンジン１１６は、人工現実システム環境１００内でアプリケーションを実行し、ニアアイディスプレイ１２０の位置情報、ニアアイディスプレイ１２０の加速度情報、ニアアイディスプレイ１２０の速度情報、ニアアイディスプレイ１２０の予測される今後の位置、またはそれらの任意の組合せをヘッドセットトラッキングモジュール１１４から受信することが可能である。人工現実エンジン１１６はまた、推定された目の位置および向きの情報をアイトラッキングモジュール１１８から受信することが可能である。受信した情報に基づいて、人工現実エンジン１１６は、ユーザに提示するためにニアアイディスプレイ１２０に提供するコンテンツを決定することが可能である。たとえば、受信した情報が、ユーザが左を見ていたことを示している場合、人工現実エンジン１１６は、仮想環境におけるユーザの目の動きを反映するニアアイディスプレイ１２０のためのコンテンツを生成することが可能である。加えて、人工現実エンジン１１６は、入力／出力インターフェース１４０から受信したアクション要求に応答して、コンソール１１０上で実行しているアプリケーション内でアクションを実施し、そのアクションが実施されたことを示すフィードバックをユーザに提供することが可能である。フィードバックは、ニアアイディスプレイ１２０を介した視覚フィードバックもしくは可聴フィードバック、または入力／出力インターフェース１４０を介した触覚フィードバックであることが可能である。

【0046】

アイトラッキングモジュール１１８は、アイトラッキングユニット１３０からアイトラッキングデータを受信し、そのアイトラッキングデータに基づいてユーザの目の位置を決定することが可能である。目の位置は、ニアアイディスプレイ１２０またはそのいずれかの要素に対する目の向き、場所、または両方を含むことが可能である。目の回転軸は、眼窩内における目の場所に応じて変化するので、眼窩内における目の場所を決定することで、アイトラッキングモジュール１１８が目の向きをより正確に決定するのを可能にすることができる。

【0047】

図２は、本明細書において開示する例のうちいくつかを実施するための、ＨＭＤデバイス２００の形態であるニアアイディスプレイの一例の斜視図である。ＨＭＤデバイス２００は、たとえば、ＶＲシステム、ＡＲシステム、ＭＲシステム、またはそれらの任意の組合せの一部であることが可能である。ＨＭＤデバイス２００は、本体２２０およびヘッドストラップ２３０を含むことが可能である。図２は、本体２２０の下側２２３、前側２２５、および左側２２７を斜視図において示している。ヘッドストラップ２３０は、調整可能または延長可能な長さを有することが可能である。ユーザがＨＭＤデバイス２００をユーザの頭上に装着することを可能にするため、ＨＭＤデバイス２００の本体２２０とヘッドストラップ２３０との間には十分なスペースがあることが可能である。さまざまな実施形態においては、ＨＭＤデバイス２００は、追加の、より少ない、または異なるコンポーネントを含むことが可能である。たとえば、いくつかの実施形態においては、ＨＭＤデバイス２００は、ヘッドストラップ２３０ではなく、たとえば、以下の図３で示されるようなメガネテンプルおよびテンプルチップを含むことが可能である。

【0048】

ＨＭＤデバイス２００は、コンピュータによって生成された要素を伴う、物理的な現実世界環境の仮想のおよび／または拡張されたビューを含む媒体をユーザに提示することが可能である。ＨＭＤデバイス２００によって提示される媒体の例は、画像（たとえば、２次元（２Ｄ）もしくは３次元（３Ｄ）画像）、ビデオ（たとえば、２Ｄもしくは３Ｄビデオ）、オーディオ、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。画像およびビデオは、ＨＭＤデバイス２００の本体２２０に収容された１つまたは複数のディスプレイアセンブリ（図２には図示せず）によって、ユーザのそれぞれの目に対して提示することが可能である。さまざまな実施形態においては、１つまたは複数のディスプレイアセンブリは、単一の電子ディスプレイパネルまたは複数の電子ディスプレイパネル（たとえば、ユーザのそれぞれの目に対して１つのディスプレイパネル）を含むことが可能である。電子ディスプレイパネルの例は、たとえば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤディスプレイ、ＩＬＥＤディスプレイ、μＬＥＤディスプレイ、ＡＭＯＬＥＤ、ＴＯＬＥＤ、他の何らかのディスプレイ、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。ＨＭＤデバイス２００は、２つのアイボックス領域を含むことが可能である。

【0049】

いくつかの実施態様においては、ＨＭＤデバイス２００は、奥行きセンサ、モーションセンサ、位置センサ、およびアイトラッキングセンサなど、さまざまなセンサ（図示せず）を含むことが可能である。これらのセンサのうちのいくつかは、感知のため、構造化された光パターンを使用することが可能である。いくつかの実施態様においては、ＨＭＤデバイス２００は、コンソールと通信するための入力／出力インターフェースを含むことが可能である。いくつかの実施態様においては、ＨＭＤデバイス２００は、仮想現実エンジン（図示せず）を含むことが可能であり、仮想現実エンジンは、ＨＭＤデバイス２００内でアプリケーションを実行し、さまざまなセンサから、ＨＭＤデバイス２００の奥行き情報、位置情報、加速度情報、速度情報、予測される今後の位置、またはそれらの任意の組合せを受信することができる。いくつかの実施態様においては、仮想現実エンジンによって受信された情報は、１つまたは複数のディスプレイアセンブリに対する信号（たとえば、表示命令）を生成するのに使用することが可能である。いくつかの実施態様においては、ＨＭＤデバイス２００は、互いに対して、および基準点に対して、本体２２０上の固定位置に配置されたロケータ（図示せず、ロケータ１２６など）を含むことが可能である。ロケータはそれぞれ、外部撮像デバイスによって検出可能である光を放射することが可能である。

【0050】

図３は、本明細書において開示する例のうちいくつかを実施するための、メガネの形態であるニアアイディスプレイ３００の一例の斜視図である。ニアアイディスプレイ３００は、図１のニアアイディスプレイ１２０の特定の実施態様であることが可能であり、仮想現実ディスプレイ、拡張現実ディスプレイ、および／または複合現実ディスプレイとして動作するように構成することが可能である。ニアアイディスプレイ３００は、フレーム３０５およびディスプレイ３１０を含むことが可能である。ディスプレイ３１０は、コンテンツをユーザに提示するように構成されることが可能である。いくつかの実施形態においては、ディスプレイ３１０は、ディスプレイエレクトロニクスおよび／またはディスプレイオプティクスを含むことが可能である。たとえば、図１のニアアイディスプレイ１２０に関して上述したように、ディスプレイ３１０は、ＬＣＤディスプレイパネル、ＬＥＤディスプレイパネル、または光学ディスプレイパネル（たとえば、導波管ディスプレイアセンブリ）を含むことが可能である。

【0051】

ニアアイディスプレイ３００はさらに、フレーム３０５上またはフレーム３０５内に、さまざまなセンサ３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、３５０ｄ、および３５０ｅを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、センサ３５０ａ～３５０ｅは、１つもしくは複数の奥行きセンサ、モーションセンサ、位置センサ、慣性センサ、または環境光センサを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、センサ３５０ａ～３５０ｅは、別々の方向における別々の視野を表す画像データを生成するように構成された、１つまたは複数の画像センサを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、センサ３５０ａ～３５０ｅは、ニアアイディスプレイ３００の表示されるコンテンツを制御するかまたはそのコンテンツに影響を与える、ならびに／あるいはニアアイディスプレイ３００のユーザにインタラクティブなＶＲ／ＡＲ／ＭＲ体験を提供する、入力デバイスとして使用することが可能である。いくつかの実施形態においては、センサ３５０ａ～３５０ｅはまた、立体撮像に使用することも可能である。

【0052】

いくつかの実施形態においては、ニアアイディスプレイ３００はさらに、光を物理的環境へと投射する１つまたは複数の照明器３３０を含むことが可能である。投射光は、異なる周波数帯域（たとえば、可視光、赤外光、紫外光など）と関連付けることが可能であり、さまざまな目的を果たすことが可能である。たとえば、照明器３３０は、暗い環境に（または低強度の赤外光、紫外光などを伴う環境に）光を投射して、センサ３５０ａ～３５０ｅがその暗い環境内の異なるオブジェクトの画像を取り込むのを支援することが可能である。いくつかの実施形態においては、照明器３３０は、環境内のオブジェクト上に特定の光パターンを投射するのに使用することが可能である。いくつかの実施形態においては、照明器３３０は、図１に関連して上述したロケータ１２６などのロケータとして使用することが可能である。

【0053】

いくつかの実施形態においては、ニアアイディスプレイ３００はまた、高解像度カメラ３４０を含むことが可能である。カメラ３４０は、視野内の物理的環境の画像を取り込むことが可能である。取り込まれた画像は、たとえば、仮想現実エンジン（たとえば、図１の人工現実エンジン１１６）によって処理されて、取り込まれた画像に仮想オブジェクトを付加すること、または取り込まれた画像内の物理的オブジェクトを修正することが可能であり、処理された画像は、ＡＲまたはＭＲ用途向けにディスプレイ３１０によってユーザに対して表示することが可能である。

【0054】

図４は、特定の実施形態による、導波管ディスプレイを含む光学シースルー拡張現実システム４００の一例を示している。拡張現実システム４００は、プロジェクタ４１０およびコンバイナ４１５を含むことが可能である。プロジェクタ４１０は、光源または画像ソース４１２と、プロジェクタオプティクス４１４とを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、光源または画像ソース４１２は、１つもしくは複数のマイクロＬＥＤデバイス、またはレーザーアレイ（たとえば、ＶＣＳＥＬ）を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、画像ソース４１２は、ＬＣＤディスプレイパネルまたはＬＥＤディスプレイパネルなど、仮想オブジェクトを表示する複数のピクセルを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、画像ソース４１２は、コヒーレントな光または部分的にコヒーレントな光を生成する光源を含むことが可能である。たとえば、画像ソース４１２は、レーザーダイオード、垂直キャビティ面発光レーザー、ＬＥＤ、および／または上述のマイクロＬＥＤを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、画像ソース４１２は、原色（たとえば、赤、緑、または青）に対応する単色画像光をそれぞれ放射する、複数の光源（たとえば、上述のマイクロＬＥＤのアレイ）を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、画像ソース４１２は、マイクロＬＥＤの３つの２次元アレイを含むことが可能であり、マイクロＬＥＤの各２次元アレイは、原色（たとえば、赤、緑、または青）の光を放射するように構成されたマイクロＬＥＤを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、画像ソース４１２は、空間光変調器などの光学パターン生成器を含むことが可能である。プロジェクタオプティクス４１４は、画像ソース４１２からの光を拡大する、コリメートする、スキャンする、またはコンバイナ４１５へと投射するなど、画像ソース４１２からの光を調整することができる、１つまたは複数の光学部品を含むことが可能である。１つまたは複数の光学部品は、たとえば、１つもしくは複数のレンズ、液体レンズ、ミラー、アパーチャ、および／または格子を含むことが可能である。たとえば、いくつかの実施形態においては、画像ソース４１２は、マイクロＬＥＤの１つまたは複数の１次元アレイまたは細長い２次元アレイを含むことが可能であり、プロジェクタオプティクス４１４は、マイクロＬＥＤの１次元アレイまたは細長い２次元アレイをスキャンして画像フレームを生成するように構成された、１つまたは複数の１次元スキャナ（たとえば、マイクロミラーもしくはプリズム）を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、プロジェクタオプティクス４１４は、画像ソース４１２からの光をスキャンすることを可能にする、複数の電極を備えた液体レンズ（たとえば、液晶レンズ）を含むことが可能である。

【0055】

コンバイナ４１５は、プロジェクタ４１０からの光をコンバイナ４１５の基板４２０へと結合する入力カプラ４３０を含むことが可能である。コンバイナ４１５は、第１の波長範囲の光の少なくとも５０％を透過し、第２の波長範囲の光の少なくとも２５％を反射することが可能である。たとえば、第１の波長範囲は、約４００ｎｍから約６５０ｎｍまでの可視光であることが可能であり、第２の波長範囲は、たとえば、約８００ｎｍから約１０００ｎｍまでの赤外線帯域にあることが可能である。入力カプラ４３０は、体積ホログラフィック格子、回折光学素子（ＤＯＥ）（たとえば、表面レリーフ格子）、基板４２０の傾斜面、または屈折カプラ（たとえば、くさびもしくはプリズム）を含むことが可能である。たとえば、入力カプラ４３０は、反射体積Ｂｒａｇｇ格子または透過体積Ｂｒａｇｇ格子を含むことが可能である。入力カプラ４３０は、可視光の場合、３０％超、５０％超、７５％超、９０％超、またはそれ以上の結合効率を有することが可能である。基板４２０へと結合された光は、たとえば全反射（ＴＩＲ）によって、基板４２０内を伝搬することが可能である。基板４２０は、メガネのレンズの形態であることが可能である。基板４２０は、平面または曲面を有することが可能であり、ガラス、石英、プラスチック、ポリマー、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、水晶、またはセラミックなど、１つもしくは複数のタイプの誘電材料を含むことが可能である。基板の厚さは、たとえば、約１ｍｍ未満から約１０ｍｍ以上の範囲であることが可能である。基板４２０は、可視光に対して透明であることが可能である。

【0056】

基板４２０は、複数の出力カプラ４４０を含むことが可能であり、または複数の出力カプラ４４０に結合することが可能であり、出力カプラはそれぞれ、基板４２０によって導かれて基板４２０内を伝搬する光の少なくとも一部分を基板４２０から抽出して、抽出された光４６０をアイボックス４９５に向けるように構成されており、拡張現実システム４００のユーザの目４９０は、拡張現実システム４００が使用中のとき、そのアイボックスに配置することが可能である。複数の出力カプラ４４０は、アイボックス４９５のサイズを増大させるように射出瞳を複製することが可能であり、それによって、表示される画像がより大きな範囲で見える。入力カプラ４３０のように、出力カプラ４４０は、格子カプラ（たとえば、体積ホログラフィック格子または表面レリーフ格子）、他の回折光学要素、プリズム等を含むことが可能である。たとえば、出力カプラ４４０は、反射体積Ｂｒａｇｇ格子または透過体積Ｂｒａｇｇ格子を含むことが可能である。出力カプラ４４０は、異なる場所で異なる結合（たとえば、回折）効率を有することが可能である。基板４２０はまた、コンバイナ４１５の前方の環境からの光４５０をほとんどまたはまったく損失なしに通過させることが可能である。出力カプラ４４０はまた、光４５０をほとんど損失なしに通過させることが可能である。たとえば、いくつかの実施態様においては、出力カプラ４４０は、光４５０に関してかなり低い回折効率を有することが可能であり、それによって光４５０を、屈折させるか、または別の方法としてほとんど損失なしに出力カプラ４４０を通過させることが可能であり、したがって抽出された光４６０よりも高い強度を有することが可能である。いくつかの実施態様においては、出力カプラ４４０は、光４５０に関して高い回折効率を有することが可能であり、光４５０を特定の所望の方向（すなわち、回折角）でほとんど損失なく回折させることが可能である。結果として、ユーザは、コンバイナ４１５の前方の環境と、プロジェクタ４１０によって投射された仮想オブジェクトの画像との組み合わされた画像を閲覧することが可能であり得る。

【0057】

図５Ａは、特定の実施形態による、導波管ディスプレイ５３０を含むニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）デバイス５００の一例を示している。ＮＥＤデバイス５００は、ニアアイディスプレイ１２０、拡張現実システム４００、または別のタイプのディスプレイデバイスの一例であることが可能である。ＮＥＤデバイス５００は、光源５１０と、投射オプティクス５２０と、導波管ディスプレイ５３０とを含むことが可能である。光源５１０は、赤色発光体５１２のパネル、緑色発光体５１４のパネル、および青色発光体５１６のパネルなど、異なる色の発光体の複数のパネルを含むことが可能である。発光体は、たとえば、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）を含むことが可能である。赤色発光体５１２はアレイ状に編成されており、緑色発光体５１４はアレイ状に編成されており、青色発光体５１６はアレイ状に編成されている。光源５１０における発光体の寸法およびピッチは小さいことが可能である。たとえば、各発光体は、２μｍ未満（たとえば、約１．２μｍ）の直径を有することが可能であり、ピッチは、２μｍ未満（たとえば、約１．５μｍ）であることが可能である。そのため、赤色発光体５１２、緑色発光体５１４、および青色発光体５１６それぞれにおける発光体の数は、９６０×７２０、１２８０×７２０、１４４０×１０８０、１９２０×１０８０、２１６０×１０８０、または２５６０×１０８０ピクセルなど、表示画像におけるピクセルの数以上であることができる。したがって、表示画像を光源５１０によって同時に生成することが可能である。スキャニング要素は、ＮＥＤデバイス５００において使用されないことが可能である。

【0058】

導波管ディスプレイ５３０に到達する前に、光源５１０によって放射された光は、レンズアレイを含むことができる、投射オプティクス５２０によって調整することが可能である。投射オプティクス５２０は、光源５１０によって放射された光を導波管ディスプレイ５３０へとコリメートまたは集光することが可能であり、導波管ディスプレイ５３０は、光源５１０によって放射された光を導波管ディスプレイ５３０へと結合するためのカプラ５３２を含むことが可能である。導波管ディスプレイ５３０へと結合された光は、たとえば、図４に関連して上述したような全反射を通して、導波管ディスプレイ５３０内を伝搬することが可能である。カプラ５３２はまた、導波管ディスプレイ５３０内を伝搬する光の部分を、導波管ディスプレイ５３０の外にユーザの目５９０へ向けて結合することが可能である。

【0059】

図５Ｂは、特定の実施形態による、導波管ディスプレイ５８０を含むニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）デバイス５５０の一例を示している。いくつかの実施形態においては、ＮＥＤデバイス５５０は、スキャニングミラー５７０を使用して、光源５４０からの光を、ユーザの目５９０が配置されることが可能である鏡像力場へ投射することが可能である。ＮＥＤデバイス５５０は、ニアアイディスプレイ１２０、拡張現実システム４００、または別のタイプのディスプレイデバイスの一例であることが可能である。光源５４０は、赤色発光体５４２の複数の行、緑色発光体５４４の複数の行、および青色発光体５４６の複数の行など、異なる色の発光体の１つもしくは複数の行または１つもしくは複数の列を含むことが可能である。たとえば、赤色発光体５４２、緑色発光体５４４、および青色発光体５４６はそれぞれ、Ｎ個の行を含むことが可能であり、各行は、たとえば、２５６０個の発光体（ピクセル）を含む。赤色発光体５４２はアレイ状に編成されており、緑色発光体５４４はアレイ状に編成されており、青色発光体５４６はアレイ状に編成されている。いくつかの実施形態においては、光源５４０は、各色に関して単一の列の発光体を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、光源５４０は、赤色、緑色、および青色それぞれに関して複数の列の発光体を含むことが可能であり、各列は、たとえば、１０８０個の発光体を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、光源５４０における発光体の寸法および／またはピッチは、比較的大きい（たとえば、約３～５μｍである）ことが可能であり、したがって光源５４０は、表示画像全体を同時に生成するのに十分な発光体を含まない場合がある。たとえば、単一の色に関する発光体の数は、表示画像におけるピクセルの数（たとえば、２５６０×１０８０ピクセル）よりも少ない場合がある。光源５４０によって放射される光は、光のコリメートされたまたは発散するビームのセットであることが可能である。

【0060】

スキャニングミラー５７０に到達する前に、光源５４０によって放射された光は、コリメーティングレンズまたは自由形状光学素子５６０など、さまざまな光学デバイスによって調整することが可能である。自由形状光学素子５６０は、たとえば、光源５４０によって放射された光の伝搬方向を、たとえば約９０°以上変更するなど、光源５４０によって放射された光をスキャニングミラー５７０へと向けることが可能である、多面プリズムまたは別の光折り畳み要素を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、自由形状光学素子５６０は、光をスキャンするために回転可能であり得る。スキャニングミラー５７０および／または自由形状光学素子５６０は、光源５４０によって放射された光を反射し、導波管ディスプレイ５８０へと投射することが可能であり、導波管ディスプレイ５８０は、光源５４０によって放射された光を導波管ディスプレイ５８０へと結合するためのカプラ５８２を含むことが可能である。導波管ディスプレイ５８０へと結合された光は、たとえば、図４に関連して上述したような全反射を通して、導波管ディスプレイ５８０内を伝搬することが可能である。カプラ５８２はまた、導波管ディスプレイ５８０内を伝搬する光の部分を、導波管ディスプレイ５８０の外にユーザの目５９０へ向けて結合することが可能である。

【0061】

スキャニングミラー５７０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーまたは他の任意の好適なミラーを含むことが可能である。スキャニングミラー５７０は、１次元または２次元でスキャンするために回転することが可能である。スキャニングミラー５７０が回転するにつれて、光源５４０によって放出された光を、導波管ディスプレイ５８０の異なる範囲に向けることが可能であり、それによって、表示画像全体が、導波管ディスプレイ５８０上へ投射され、各スキャニングサイクルにおいて導波管ディスプレイ５８０によってユーザの目５９０に向けられることが可能である。たとえば、光源５４０が、１つまたは複数の行または列におけるすべてのピクセルに関する発光体を含む実施形態においては、スキャニングミラー５７０は、画像をスキャンするために列方向または行方向（たとえば、ｘ方向またはｙ方向）に回転させることが可能である。光源５４０が、１つまたは複数の行または列におけるすべてではないがいくつかのピクセルに関する発光体を含む実施形態においては、スキャニングミラー５７０は、行方向および列方向の両方（たとえば、ｘ方向およびｙ方向の両方）に回転させて、（たとえば、ラスタタイプのスキャニングパターンを使用して）表示画像を投射することが可能である。

【0062】

ＮＥＤデバイス５５０は、事前に定義された表示期間で動作することが可能である。表示期間（たとえば、表示サイクル）は、画像全体がスキャンまたは投射される持続時間を指すことが可能である。たとえば、表示期間は、所望のフレームレートの逆数であることが可能である。スキャニングミラー５７０を含むＮＥＤデバイス５５０においては、表示期間はまた、スキャニング期間またはスキャニングサイクルと呼ばれる場合がある。光源５４０による光生成は、スキャニングミラー５７０の回転と同期させることが可能である。たとえば、各スキャニングサイクルは、複数のスキャニングステップを含むことが可能であり、この場合、光源５４０は、それぞれの各スキャニングステップにおいて異なる光パターンを生成することが可能である。

【0063】

各スキャニングサイクルにおいて、スキャニングミラー５７０が回転するにつれて、表示画像が導波管ディスプレイ５８０およびユーザの目５９０上へ投射されることが可能である。表示画像の所与のピクセル場所の実際の色値および光強度（たとえば、輝度）は、スキャニング期間中にピクセル場所を照明する３つの色（たとえば、赤、緑、および青）の光ビームの平均であることが可能である。スキャニング期間が完了した後、スキャニングミラー５７０は、次の表示画像の最初の数行のための光を投射するため、初期位置へと戻ることが可能であり、または逆の方向もしくはスキャンパターンで回転して、次の表示画像のための光を投射することが可能であり、この場合、駆動信号の新たなセットを光源５４０に供給することが可能である。各スキャニングサイクルにおいてスキャニングミラー５７０が回転するので、同じプロセスが繰り返されることが可能である。そのため、別々のスキャニングサイクルにおいて別々の画像がユーザの目５９０へ投射されることが可能である。

【0064】

図６は、特定の実施形態による、ニアアイディスプレイシステム６００における画像ソースアセンブリ６１０の一例を示している。画像ソースアセンブリ６１０は、たとえば、ユーザの目へ投射されることになる表示画像を生成することが可能であるディスプレイパネル６４０と、ディスプレイパネル６４０によって生成された表示画像を、図４～図５Ｂに関連して上述した導波管ディスプレイへと投射することが可能であるプロジェクタ６５０とを含むことが可能である。ディスプレイパネル６４０は、光源６４２と、光源６４２のためのドライバ回路６４４とを含むことが可能である。光源６４２は、たとえば、光源５１０または５４０を含むことが可能である。プロジェクタ６５０は、たとえば、上述した自由形状光学素子５６０、スキャニングミラー５７０、および／または投射オプティクス５２０を含むことが可能である。ニアアイディスプレイシステム６００はまた、光源６４２およびプロジェクタ６５０（たとえば、スキャニングミラー５７０）を同期的に制御するコントローラ６２０を含むことも可能である。画像ソースアセンブリ６１０は、画像光を生成し、導波管ディスプレイ５３０または５８０などの導波管ディスプレイ（図６には図示せず）へ出力することが可能である。上述したように、導波管ディスプレイは、１つまたは複数の入力結合要素において画像光を受信し、受信した画像光を１つまたは複数の出力結合要素へ導くことが可能である。入力結合要素および出力結合要素は、たとえば、回折格子、ホログラフィック格子、プリズム、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。入力結合要素は、導波管ディスプレイで全反射が発生するように選ぶことが可能である。出力結合要素は、導波管ディスプレイからの全反射された画像光の部分を結合することが可能である。

【0065】

上述したように、光源６４２は、アレイまたはマトリックス状に配置された複数の発光体を含むことが可能である。各発光体は、赤色光、青色光、緑色光、赤外光等などの単色光を放射することが可能である。本開示においてはＲＧＢ色がしばしば論じられているが、本明細書に記載する実施形態は、原色として赤、緑、および青を使用することに限定されない。他の色がニアアイディスプレイシステム６００の原色として使用されることも可能である。いくつかの実施形態においては、一実施形態によるディスプレイパネルは、３つよりも多い原色を使用することが可能である。たとえば、光源６４２における各ピクセルは、赤色マイクロＬＥＤ、緑色マイクロＬＥＤ、および青色マイクロＬＥＤを含む３つのサブピクセルを含むことが可能である。半導体ＬＥＤは、一般に、半導体材料の複数の層内に活性発光層を含む。半導体材料の複数の層は、異なる化合物材料、あるいは異なるドーパントおよび／または異なるドーピング密度を有する同じベース材料を含むことが可能である。たとえば、半導体材料の複数の層は、ｎ型材料層と、ヘテロ構造（たとえば、１つまたは複数の量子井戸）を含むことが可能である活性領域と、ｐ型材料層とを含むことが可能である。半導体材料の複数の層は、特定の向きを有している基板の表面上に成長させることが可能である。いくつかの実施形態においては、光抽出効率を高めるため、半導体材料の層のうち少なくともいくつかを含むメサを形成することが可能である。

【0066】

コントローラ６２０は、光源６４２および／またはプロジェクタ６５０の動作など、画像ソースアセンブリ６１０の画像レンダリング動作を制御することが可能である。たとえば、コントローラ６２０は、画像ソースアセンブリ６１０が１つまたは複数の表示画像をレンダリングするための命令を決定することが可能である。命令は、表示命令およびスキャニング命令を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、表示命令は、画像ファイル（たとえば、ビットマップファイル）を含むことが可能である。表示命令は、たとえば、図１に関連して上述したコンソール１１０などのコンソールから受信することが可能である。スキャニング命令は、画像光を生成するため、画像ソースアセンブリ６１０によって使用することが可能である。スキャニング命令は、たとえば、画像光源のタイプ（たとえば、単色もしくは多色）、スキャニングレート、スキャニング装置の向き、１つもしくは複数の照明パラメータ、またはそれらの任意の組合せを指定することが可能である。コントローラ６２０は、本開示の他の態様を不明瞭にしないためにここには示されないハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの組合せを含むことが可能である。

【0067】

いくつかの実施形態においては、コントローラ６２０は、ディスプレイデバイスのグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）であることが可能である。他の実施形態においては、コントローラ６２０は、他の種類のプロセッサであることが可能である。コントローラ６２０によって実施される動作は、表示のためのコンテンツを取り込み、そのコンテンツを個別のセクションへと分割することを含むことが可能である。コントローラ６２０は、光源６４２の個々のソース要素に対応するアドレス、および／または個々のソース要素に適用される電気的バイアスを含むスキャニング命令を、光源６４２に提供することが可能である。コントローラ６２０は、最終的にユーザに対して表示される画像におけるピクセルの１つまたは複数の行に対応する発光体を使用して、個別のセクションを順次提示するように光源６４２に指示することが可能である。コントローラ６２０はまた、光の異なる調節を実施するようにプロジェクタ６５０に指示することが可能である。たとえば、コントローラ６２０は、図５Ｂに関連して上述した導波管ディスプレイ（たとえば、導波管ディスプレイ５８０）の結合要素の異なる範囲へと、個別のセクションをスキャンするようにプロジェクタ６５０を制御することが可能である。したがって、導波管ディスプレイの射出瞳では、各個別の部分が異なるそれぞれの場所において提示される。各個別のセクションは異なるそれぞれの時点において提示されるが、それら個別のセクションの提示およびスキャニングは、十分に高速で行われ、それによってユーザの目は、異なるセクションを単一の画像または一連の画像へと統合することが可能である。

【0068】

画像プロセッサ６３０は、汎用プロセッサ、および／または本明細書に記載する機能を実施することに特化している１つもしくは複数の特定用途向け回路であることが可能である。一実施形態においては、汎用プロセッサがメモリに結合されて、本明細書に記載する特定のプロセスをプロセッサに実施させるソフトウェア命令を実施することが可能である。別の実施形態においては、画像プロセッサ６３０は、特定の機能を実施することに特化している１つまたは複数の回路であることが可能である。図６における画像プロセッサ６３０は、コントローラ６２０およびドライバ回路６４４とは別個であるスタンドアロンのユニットとして示されているが、画像プロセッサ６３０は、他の実施形態においては、コントローラ６２０またはドライバ回路６４４のサブユニットであることが可能である。言い換えれば、それらの実施形態においては、コントローラ６２０またはドライバ回路６４４は、画像プロセッサ６３０のさまざまな画像処理機能を実施することが可能である。画像プロセッサ６３０は、画像処理回路と呼ばれる場合もある。

【0069】

図６に示されている例においては、光源６４２は、コントローラ６２０または画像プロセッサ６３０から送信されたデータまたは命令（たとえば、表示およびスキャニング命令）に基づいて、ドライバ回路６４４によって駆動することが可能である。一実施形態においては、ドライバ回路６４４は、光源６４２のさまざまな発光体に接続し、それらの発光体を機械的に保持する、回路パネルを含むことが可能である。光源６４２は、１つまたは複数の照明パラメータに従って光を放射することが可能であり、それらの照明パラメータは、コントローラ６２０によって設定され、潜在的に画像プロセッサ６３０およびドライバ回路６４４によって調節される。照明パラメータは、光を生成するために光源６４２によって使用されることが可能である。照明パラメータは、たとえば、ソース波長、パルスレート、パルス振幅、ビームタイプ（連続もしくはパルス）、放射される光に影響を与えることが可能である他のパラメータ、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、光源６４２によって生成される光源光は、赤色光、緑色光、および青色光の複数のビーム、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。

【0070】

プロジェクタ６５０は、光源６４２によって生成された画像光を集光する、組み合わせる、調整する、またはスキャンするなど、光学機能のセットを実施することが可能である。いくつかの実施形態においては、プロジェクタ６５０は、組合せアセンブリ、光調整アセンブリ、またはスキャニングミラーアセンブリを含むことが可能である。プロジェクタ６５０は、光源６４２からの光を光学的に調節して潜在的に向け直す１つまたは複数の光学部品を含むことが可能である。光の調節の一例は、拡大する、コリメートする、１つもしくは複数の光学エラー（たとえば、像面湾曲、色収差など）に関して補正する、光の他の何らかの調節、またはそれらの任意の組合せなど、光を調整することを含むことが可能である。プロジェクタ６５０の光学部品は、たとえば、レンズ、ミラー、アパーチャ、格子、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能である。

【0071】

プロジェクタ６５０は、画像光を、その１つもしくは複数の反射部分および／または屈折部分を介して向け直すことが可能であり、それによって画像光は、導波管ディスプレイに向かって特定の向きで投射される。画像光が導波管ディスプレイに向かって向け直される場所は、１つもしくは複数の反射部分および／または屈折部分の特定の向きに依存することが可能である。いくつかの実施形態においては、プロジェクタ６５０は、少なくとも２次元でスキャンする単一のスキャニングミラーを含む。他の実施形態においては、プロジェクタ６５０は、互いに直交する方向にそれぞれスキャンする複数のスキャニングミラーを含むことが可能である。プロジェクタ６５０は、ラスタスキャン（水平にまたは垂直に）、双共鳴スキャン、またはそれらの任意の組合せを実施することが可能である。いくつかの実施形態においては、プロジェクタ６５０は、特定の振動周波数で水平および／または垂直方向に沿って制御された振動を実施して、２次元に沿ってスキャンし、ユーザの目に提示される媒体の２次元投影画像を生成することが可能である。他の実施形態においては、プロジェクタ６５０は、１つまたは複数のスキャニングミラーと同様のまたは同じ機能を果たすことが可能である、レンズまたはプリズムを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、画像ソースアセンブリ６１０は、プロジェクタを含まないことが可能であり、この場合、光源６４２によって放射された光は、導波管ディスプレイ上に直接入射することが可能である。

【0072】

半導体ＬＥＤにおいては、光子は、普通、活性領域（たとえば、１つまたは複数の半導体層）内の電子および正孔の再結合を通して、特定の内部量子効率で生成され、この場合、内部量子効率は、光子を放射する活性領域内の放射電子正孔再結合の割合である。生成される光は、次いで、特定の方向において、または特定の立体角内でＬＥＤから抽出することが可能である。ＬＥＤから抽出される放射光子の数と、ＬＥＤを通過する電子の数との間の比は、外部量子効率と呼ばれ、外部量子効率は、どれぐらい効率よくＬＥＤが、注入された電子をデバイスから抽出される光子へと変換するかを説明する。

【0073】

外部量子効率は、注入効率、内部量子効率、および抽出効率に比例することが可能である。注入効率は、活性領域へと注入される、デバイスを通過する電子の割合を指す。抽出効率は、デバイスから脱出する、活性領域内で生成される光子の割合である。ＬＥＤ、および特に、物理的な寸法が低減されたマイクロＬＥＤに対して、内部および外部量子効率を改善すること、ならびに／または放射スペクトルを制御することは困難である場合がある。いくつかの実施形態においては、光抽出効率を高めるため、半導体材料の層のうち少なくともいくつかを含むメサが形成されることが可能である。

【0074】

図７Ａは、垂直メサ構造を有するＬＥＤ７００の一例を示している。ＬＥＤ７００は、光源５１０、５４０、または６４２における発光体であることが可能である。ＬＥＤ７００は、半導体材料の複数の層など、無機材料で作られたマイクロＬＥＤであることが可能である。層状半導体発光デバイスは、ＩＩＩ－Ｖ半導体材料の複数の層を含むことが可能である。ＩＩＩ－Ｖ半導体材料は、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、またはアンチモン（Ｓｂ）など、Ｖ族元素と組み合わせて、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、またはインジウム（Ｉｎ）など、１つもしくは複数のＩＩＩ族元素を含むことが可能である。ＩＩＩ－Ｖ半導体材料のＶ族元素が窒素を含む場合、ＩＩＩ－Ｖ半導体材料は、第ＩＩＩ族窒化物材料と呼ばれる。層状半導体発光デバイスは、気相エピタキシ（ＶＰＥ）、液相エピタキシ（ＬＰＥ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、または有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などの技法を使用して、基板上に複数のエピタキシャル層を成長させることによって製造することが可能である。たとえば、半導体材料の層は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、もしくはＧａＰ基板など、特定の結晶格子配向（たとえば、極性、非極性、もしくは半極性の配向）を有する基板、または、サファイア、炭化ケイ素、シリコン、酸化亜鉛、窒化ホウ素、アルミン酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ゲルマニウム、窒化アルミニウム、リチウムガレート、部分的に置換されたスピネル、もしくは、ベータＬｉＡｌＯ_２構造を共有する第４正方酸化物を含むがそれらに限定されない基板上に層ごとに成長させることが可能であり、この場合、基板を特定の方向に切断して、特定の面を成長表面として露出させることが可能である。

【0075】

図７Ａに示されている例においては、ＬＥＤ７００は、基板７１０を含むことが可能であり、基板７１０は、たとえば、サファイア基板またはＧａＮ基板を含むことが可能である。半導体層７２０を基板７１０上に成長させることが可能である。半導体層７２０は、ＧａＮなどのＩＩＩ－Ｖ材料を含むことが可能であり、（たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、もしくはＢｅで）ｐドープすること、または（たとえば、ＳｉもしくはＧｅで）ｎドープすることが可能である。１つまたは複数の活性層７３０を半導体層７２０上に成長させて、活性領域を形成することが可能である。活性層７３０は、１つもしくは複数の量子井戸またはＭＱＷなど、１つまたは複数のヘテロ構造を形成することが可能である、１つもしくは複数のＩｎＧａＮ層、１つもしくは複数のＡｌＩｎＧａＰ層、および／または１つもしくは複数のＧａＮ層など、ＩＩＩ－Ｖ材料を含むことが可能である。半導体層７４０を活性層７３０上に成長させることが可能である。半導体層７４０は、ＧａＮなどのＩＩＩ－Ｖ材料を含むことが可能であり、（たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、もしくはＢｅで）ｐドープすること、または（たとえば、ＳｉもしくはＧｅで）ｎドープすることが可能である。半導体層７２０および半導体層７４０のうち一方はｐ型層であることが可能であり、他方はｎ型層であることが可能である。半導体層７２０および半導体層７４０は、活性層７３０を挟んで発光領域を形成する。たとえば、ＬＥＤ７００は、マグネシウムでドープされたｐ型ＧａＮの層と、シリコンまたは酸素でドープされたｎ型ＧａＮの層との間に位置しているＩｎＧａＮの層を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、ＬＥＤ７００は、亜鉛またはマグネシウムでドープされたｐ型ＡｌＩｎＧａＰの層と、セレン、シリコン、またはテルルでドープされたｎ型ＡｌＩｎＧａＰの層との間に位置しているＡｌＩｎＧａＰの層を含むことが可能である。

【0076】

いくつかの実施形態においては、電子遮断層（ＥＢＬ）（図７Ａには図示せず）を成長させて、活性層７３０と、半導体層７２０または半導体層７４０のうち少なくとも１つとの間に層を形成することが可能である。ＥＢＬは、電子漏れ電流を低減すること、およびＬＥＤの効率を改善することが可能である。いくつかの実施形態においては、Ｐ^＋またはＰ^＋＋半導体層など、高濃度にドープされた半導体層７５０を、半導体層７４０上に形成することが可能であり、オーミック接触を形成し、デバイスの接触インピーダンスを低減するための接触層としての役割を果たすことが可能である。いくつかの実施形態においては、導電層７６０を、高濃度にドープされた半導体層７５０上に形成することが可能である。導電層７６０は、たとえば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ膜を含むことが可能である。一例においては、導電層７６０は透明ＩＴＯ層を含むことが可能である。

【0077】

半導体層７２０（たとえば、ｎ－ＧａＮ層）と接触させ、またＬＥＤ７００から活性層７３０によって放射された光をより効率よく抽出するため、半導体材料層（高濃度にドープされた半導体層７５０、半導体層７４０、活性層７３０、および半導体層７２０を含む）をエッチングして、半導体層７２０を露出させ、層７２０～７６０を含むメサ構造を形成することが可能である。メサ構造は、キャリアをデバイス内に閉じ込めることが可能である。メサ構造をエッチングすることは、成長面に直交していることが可能であるメサ側壁７３２の形成につながることが可能である。パッシベーション層７７０を、メサ構造の側壁７３２上に形成することが可能である。パッシベーション層７７０は、ＳｉＯ_２層などの酸化物層を含むことが可能であり、ＬＥＤ７００からの放射された光を反射するための反射器としての役割を果たすことが可能である。Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、またはそれらの任意の組合せなどの金属層を含むことが可能である接触層７８０を、半導体層７２０上に形成することが可能であり、それがＬＥＤ７００の電極としての役割を果たすことが可能である。加えて、Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ金属層などの別の接触層７９０が、導電層７６０上に形成されることが可能であり、ＬＥＤ７００の別の電極としての役割を果たすことが可能である。

【0078】

電圧信号が接触層７８０および７９０に印加された場合、電子および正孔は、活性層７３０において再結合することが可能であり、この場合、電子および正孔の再結合は、光子放射を引き起こすことが可能である。放射された光子の波長およびエネルギーは、活性層７３０における価電子帯と伝導帯との間のエネルギーバンドギャップに依存することが可能である。たとえば、ＩｎＧａＮ活性層は、緑色または青色の光を放射することが可能であり、ＡｌＧａＮ活性層は、青色から紫外の光を放射することが可能であり、ＡｌＩｎＧａＰ活性層は、赤色、オレンジ、黄色、または緑色の光を放射することが可能である。放射された光子は、パッシベーション層７７０によって反射することが可能であり、上（たとえば、導電層７６０および接触層７９０）または下（たとえば、基板７１０）からＬＥＤ７００を出ることが可能である。

【0079】

いくつかの実施形態においては、ＬＥＤ７００は、放射された光を集光もしくはコリメートするか、または放射された光を導波管へと結合するため、基板７１０などの発光表面上に、レンズなどの１つまたは複数の他のコンポーネントを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、ＬＥＤは、平面、円錐、半放物線、または放物線などの別の形状のメサを含むことが可能であり、メサのベースエリアは、円形、長方形、六角形、または三角形であることが可能である。たとえば、ＬＥＤは、湾曲した形状（たとえば、放物面形状）および／または湾曲していない形状（たとえば、円錐形状）のメサを含むことが可能である。メサは切頭状または非切頭状であることが可能である。

【0080】

図７Ｂは、放物線メサ構造を有するＬＥＤ７０５の一例の断面図である。ＬＥＤ７００と同様に、ＬＥＤ７０５は、ＩＩＩ－Ｖ半導体材料の複数の層など、半導体材料の複数の層を含むことが可能である。半導体材料層は、ＧａＮ基板またはサファイア基板などの基板７１５上にエピタキシャル成長させることが可能である。たとえば、半導体層７２５を基板７１５上に成長させることが可能である。半導体層７２５は、ＧａＮなどのＩＩＩ－Ｖ材料を含むことが可能であり、（たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、もしくはＢｅで）ｐドープすること、または（たとえば、ＳｉもしくはＧｅで）ｎドープすることが可能である。１つまたは複数の活性層７３５を半導体層７２５上に成長させることが可能である。活性層７３５は、１つもしくは複数の量子井戸など、１つまたは複数のヘテロ構造を形成することが可能である、１つもしくは複数のＩｎＧａＮ層、１つもしくは複数のＡｌＩｎＧａＰ層、および／または１つもしくは複数のＧａＮ層など、ＩＩＩ－Ｖ材料を含むことが可能である。半導体層７４５を活性層７３５上に成長させることが可能である。半導体層７４５は、ＧａＮなどのＩＩＩ－Ｖ材料を含むことが可能であり、（たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、もしくはＢｅで）ｐドープすること、または（たとえば、ＳｉもしくはＧｅで）ｎドープすることが可能である。半導体層７２５および半導体層７４５のうち一方はｐ型層であることが可能であり、他方はｎ型層であることが可能である。

【0081】

半導体層７２５（たとえば、ｎ型ＧａＮ層）と接触させ、またＬＥＤ７０５から活性層７３５によって放射された光をより効率よく抽出するため、半導体層をエッチングして、半導体層７２５を露出させ、層７２５～７４５を含むメサ構造を形成することが可能である。メサ構造は、キャリアをデバイスの注入エリア内に閉じ込めることが可能である。メサ構造をエッチングすることは、層７２５～７４５の結晶成長と関連付けられている成長面と非平行であること、またはいくつかのケースにおいては直交していることが可能である、メサ側壁（本明細書においてはファセットとも呼ばれる）の形成につながることが可能である。

【0082】

図７Ｂに示されているように、ＬＥＤ７０５は、平らな上部を含むメサ構造を有することが可能である。誘電層７７５（たとえば、ＳｉＯ_２またはＳｉＮｘ）をメサ構造のファセット上に形成することが可能である。いくつかの実施形態においては、誘電層７７５は、誘電材料の複数の層を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、金属層７９５を誘電層７７５上に形成することが可能である。金属層７９５は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、またはそれらの任意の組合せなど、１つもしくは複数の金属または金属合金材料を含むことが可能である。誘電層７７５および金属層７９５は、活性層７３５によって放射された光を基板７１５に向かって反射させることが可能であるメサ反射器を形成することが可能である。いくつかの実施形態においては、メサ反射器は、放射された光を少なくとも部分的にコリメートすることが可能である放物面反射器としての役割を果たすように放物面形状であることが可能である。

【0083】

電気接点７６５および電気接点７８５はそれぞれ、半導体層７４５および半導体層７２５上に形成されて、電極としての役割を果たすことが可能である。電気接点７６５および電気接点７８５はそれぞれ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、またはそれらの任意の組合せ（たとえば、Ａｇ／Ｐｔ／ＡｕまたはＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ）などの導電性材料を含むことが可能であり、ＬＥＤ７０５の電極としての役割を果たすことが可能である。図７Ｂに示されている例においては、電気接点７８５はｎ接点であることが可能であり、電気接点７６５はｐ接点であることが可能である。電気接点７６５および半導体層７４５（たとえば、ｐ型半導体層）は、活性層７３５によって放射された光を基板７１５に向かって後方に反射するための後方反射器を形成することが可能である。いくつかの実施形態においては、電気接点７６５および金属層７９５は、同じ材料を含み、同じプロセスを使用して形成することができる。いくつかの実施形態においては、追加の導電層（図示せず）が、電気接点７６５および７８５と半導体層との間における中間導電層として含まれることが可能である。

【0084】

電圧信号が電気接点７６５および７８５にわたって印加された場合、電子および正孔は、活性層７３５において再結合することが可能である。電子および正孔の再結合は、光子放射を引き起こし、したがって光を生成することが可能である。放射された光子の波長およびエネルギーは、活性層７３５における価電子帯と伝導帯との間のエネルギーバンドギャップに依存することが可能である。たとえば、ＩｎＧａＮ活性層は、緑色または青色の光を放射することが可能であり、ＡｌＩｎＧａＰ活性層は、赤色、オレンジ、黄色、または緑色の光を放射することが可能である。放射された光子は、多くの異なる方向に伝搬することが可能であり、メサ反射器および／または後方反射器によって反射されることが可能であり、たとえば、図７Ｂに示されている下側（たとえば、基板７１５）からＬＥＤ７０５を出ることが可能である。レンズもしくは格子など、１つまたは複数の他の二次光学部品が、基板７１５などの発光表面上に形成されて、放射された光を集光もしくはコリメートすること、および／または放射された光を導波管へと結合することが可能である。

【0085】

図８は、ディスプレイシステムにおいて使用することが可能である、ＶＣＳＥＬなど、レーザーのアレイ８００の一例を示している。レーザーのアレイ８００は、マウント８１０（たとえば、プリント回路基板）上に搭載された基板８２０を含む同じダイ上に製作することが可能である。レーザーのアレイ８００は、ＶＣＳＥＬの二次元アレイ８３０を含むことが可能である。レーザーのアレイ８００の核心は、たとえば、約１０μｍから約１００μｍまでであることが可能である。ダイのサイズは約１ｍｍ^２以上であることが可能である。したがって、レーザーのアレイ８００は、ダイ上に数千個のレーザーを含むことが可能であり、１ワットよりも大きい出力電力を有することが可能である。

【0086】

ＶＣＳＥＬ８３０は、一般に、レーザー発振器を形成するレーザーキャビティ内の発光活性領域を含むことが可能である。発光活性領域は、適切にバイアスされると光子を放射するＱＷを含むことが可能である。光子は、ＤＢＲミラーなどの一対のミラーによってレーザーキャビティ内に閉じ込めることが可能である。ＶＣＳＥＬ８３０はさまざまな材料に基づくことが可能である。たとえば、約６５０ｎｍから約１３００ｎｍまでの波長を有するＶＣＳＥＬは、インターリーブされたＧａＡｓおよびヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）層によって形成されたＤＢＲを有する、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）ウェハに基づくことが可能である。ＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓのＶＣＳＥＬにおいては、組成の変更によって材料の格子定数は著しく変化せず、したがって、複数の格子整合エピタキシャル層をＧａＡｓ基板上に成長させることができる。ＡｌＧａＡｓベースのＤＢＲは、１００％に近い反射率を有することができ、それによって光子をレーザーキャビティに効率よく閉じ込めることができる。ＡｌＧａＡｓの屈折率はＡｌ分率の増加につれて変化することができ、それによって、高い反射率を有するＤＢＲを形成するのに使用される層の数が最小限に抑えられる。ｐ型またはｎ型不純物でドープされたＡｌＧａＡｓベースのＤＢＲは、電流経路としての役割を果たすこともできる。ＱＷに隣接するＡｌＧａＡｓ層を選択的に酸化することも、光子およびキャリア両方の横方向閉じ込めをもたらすことができる。

【0087】

図９は、ＶＣＳＥＬ８３０などのＶＣＳＥＬ９００の一例を示している。ＶＣＳＥＬ９００は、ＧａＡｓ基板またはＧａＮ基板などの基板９１０を含むことが可能である。バルクＤＢＲ９２０は、基板９１０上に形成する（たとえば、エピタキシャル成長させる）ことが可能である。バルクＤＢＲ９２０は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対など、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、したがって、異なる材料層間の境界面で光を反射して、高い全体反射率を達成することが可能である。下部ＤＢＲ９３０は、バルクＤＢＲ９２０上に形成することが可能であり、またはバルクＤＢＲ９２０の一部であることが可能である。下部ＤＢＲ９３０は、同様に、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能である。ＶＣＳＥＬ９００はまた、クラッド層９４０と、活性領域９５０と、クラッド層９６０とを含むことが可能であり、クラッド層９４０および９６０は、ｐドープまたはｎドープすることが可能であり、キャリアを活性領域９５０に注入することが可能である。活性領域９５０は、１つもしくは複数の量子井戸または量子ドットと、ＱＷバリア層とを含むことが可能である。キャリアは、活性領域９５０内で再結合して光子を放射することが可能である。上部ＤＢＲ９７０は、クラッド層９６０上に形成することが可能であり、下部ＤＢＲ９３０と同様であることが可能である。上部ＤＢＲ９７０および下部ＤＢＲ９３０（ならびにバルクＤＢＲ９２０）は、光子を閉じ込めることができる面平行レーザーキャビティを形成することが可能である。上部ＤＢＲ９７０、クラッド層９６０、活性領域９５０、クラッド層９４０、および下部ＤＢＲ９３０は、垂直にエッチングして、図８に示されるように、バルクＤＢＲ９２０および基板９１０上に所望のピッチで所望のサイズの個々のＶＣＳＥＬを形成することが可能である。

【0088】

ＶＣＳＥＬ９００は、約１００μｍ×１００μｍ未満の寸法を有することが可能である。いくつかの実施形態においては、平行レーザーキャビティは、たとえば、約１０μｍの長さを有することが可能である。図９に示されている例においては、下部ＤＢＲ９３０およびバルクＤＢＲ９２０は、組合せで１００％に近い反射率を有して、全ての入射光子を反射することが可能である。上部ＤＢＲ９７０は、１００％未満の反射率を有することが可能であり、それによって、放射された光子の一部分を、上部ＤＢＲ９７０を通してレーザーキャビティ外に透過させることが可能である。ＶＣＳＥＬ９００は、たとえば、約１ｍＷから約１０ｍＷまでなど、高効率および高出力で赤外光を放射することが可能である。

【0089】

レーザーシステムにおいては、２つの対向するミラーによって形成されたレーザーキャビティは、一般に、レーザーキャビティ内で光を反射して、利得媒質内で特定の共振周波数（または縦モード）に対する定常波を形成するのに使用される。レーザーキャビティ内に閉じ込められた光を、ミラーによって何回も反射することが可能である。特定のフィールドパターンおよび周波数を有する光波は、レーザーキャビティ内の各ラウンドトリップ後の光波の強め合う干渉により、レーザーキャビティによって持続させることが可能であり、他の光波は、弱め合う干渉によって抑制することが可能である。キャビティの長さならびにミラーの形状およびサイズなど、レーザーキャビティの幾何学形状は、所望の周波数のレーザービームがレーザーキャビティ内で安定したままであることが可能であるように選ぶことが可能であり、この場合、レーザーキャビティ内における光ビームのサイズは、連続的に成長するのではなく、ミラーにおける光ビームのサイズがミラーのサイズよりも大きくなる複数の反射後に最終的に失われる。

【0090】

図１０Ａは、平行レーザーキャビティ１０００の一例を示している。平行レーザーキャビティ１０００は、ＶＣＳＥＬなどの短キャビティレーザーで使用することが可能である。平行レーザーキャビティ１０００は、ＤＢＲミラーなど、一対の平面ミラー１０１０および１０２０によって形成することが可能である。光波は、平行レーザーキャビティ１０００内において平面波として伝搬することが可能であり、波面は平面ミラー１０１０および１０２０に平行であることが可能である。

【0091】

図１０Ｂは、湾曲ミラー１０４０および平面ミラー１０３０によって形成された半球状レーザーキャビティ１００２の一例を示している。半球状レーザーキャビティ１００２内における光波は、平面ミラー１０３０においてウエスト（最小ビーム径を有する）を有することが可能であり、光波の波面は平面波であることが可能である。湾曲ミラー１０４０は、湾曲ミラー１０４０における光波の波面に一致する凹球面形状を有して、安定キャビティを形成することが可能である。半球状レーザーキャビティ１００２は、一般に、約数センチメートルの長さを有する自由空間キャビティであることが可能である。

【0092】

図１０Ｃは、２つの平面ミラー１０５０および１０６０ならびにレンズ１０７０によって形成された半球状レーザーキャビティ１００４の一例を示している。半球状レーザーキャビティ１００４内における光波は、平面ミラー１０５０においてウエスト（最小ビーム径を有する）を有することが可能であり、光波の波面は平面波であることが可能である。レンズ１０７０は、平面ミラー１０５０からの光ビームをコリメートして、平面ミラー１０６０に向かって伝搬して安定キャビティを形成する平面波を形成することが可能である。半球状レーザーキャビティ１００４は、一般に、約数センチメートル以上の長さを有する自由空間キャビティであることが可能である。

【0093】

ＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ ＶＣＳＥＬなど、赤色または赤外スペクトルの光を放射するＶＣＳＥＬは、高効率および高出力を達成することが可能である。しかしながら、ディスプレイまたは他の用途のために、小さいサイズ（およびしたがって、高解像度）ならびに高効率（およびしたがって、高輝度低電力）を有する可視光半導体レーザー（たとえば、ＶＣＳＥＬ）を作ることは困難である。特定の実施形態によれば、半導体光源は、高効率でより長い波長の（たとえば、ＮＩＲもしくはＩＲ帯域の）光を放射する活性領域と、ＳＨＧ結晶と、より長い波長を有する光をＳＨＧ結晶へと集光し、それによってより長い波長の光をより短い波長の光（たとえば、可視光）へと変換することが可能な、光学部品（たとえば、マイクロレンズ）とを含むことが可能である。活性領域は、レーザーキャビティ内の利得媒体であることが可能である。

【0094】

図１１は、特定の実施形態による、レンズ１１７５および第２高調波発生結晶１１８０を含む光源１１００の一例を示している。光源１１００は、ＧａＡｓ基板またはＧａＮ基板などの基板１１１０を含むことが可能である。バルクＤＢＲ１１２０は、基板１１１０上に形成する（たとえば、エピタキシャル成長させる）ことが可能である。バルクＤＢＲ１１２０は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対など、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、したがって、異なる材料層間の境界面で光を反射して、高い全体反射率を達成することが可能である。下部ＤＢＲ１１３０は、バルクＤＢＲ１１２０上に形成することが可能であり、またはバルクＤＢＲ１１２０の一部であることが可能である。下部ＤＢＲ１１３０は、同様に、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能である。光源１１００はまた、クラッド層１１４０と、活性領域１１５０と、クラッド層１１６０とを含むことが可能であり、クラッド層１１４０および１１６０は、ｐドープまたはｎドープすることが可能であり、キャリアを活性領域１１５０に注入することが可能である。活性領域１１５０は、１つもしくは複数の量子井戸または量子ドットと、ＱＷバリア層とを含むことが可能である。キャリアは、活性領域１１５０内で再結合して赤外光の光子を放射することが可能である。上部ＤＢＲ１１７０は、クラッド層１１６０上に形成することが可能であり、下部ＤＢＲ１１３０と同様であることが可能である。上部ＤＢＲ１１７０および下部ＤＢＲ１１３０（ならびにバルクＤＢＲ１１２０）は、光子を閉じ込めることができる面平行レーザーキャビティを形成することが可能である。下部ＤＢＲ１１３０およびバルクＤＢＲ１１２０は、組合せで１００％に近い反射率を有して、全ての入射光子を反射することが可能である。上部ＤＢＲ１１７０は、１００％未満の反射率を有することが可能であり、それによって、放射された光子の一部分を、上部ＤＢＲ１１７０を通してレーザーキャビティ外に透過させることが可能である。上部ＤＢＲ１１７０、クラッド層１１６０、活性領域１１５０、クラッド層１１４０、および下部ＤＢＲ１１３０は、エッチングして、図８に示されるように、バルクＤＢＲ１１２０および基板１１１０上に個々のＶＣＳＥＬを形成することが可能である。

【0095】

上部ＤＢＲ１１７０を通して透過された光は、レンズ１１７５によってＳＨＧ結晶１１８０へと集光することが可能であり、同じ周波数を有する２つの光子がＳＨＧ結晶１１８０と相互作用して、当初の光子の２倍のエネルギー（またしたがって、２倍の周波数または半分の波長）を有する新たな光子を生成することが可能である。より短い波長の光（たとえば、可視光）の強度は、より長い波長の光（たとえば、ＩＲ光）の強度およびＳＨＧ結晶１１８０の非線形係数（たとえば、χ^（２））に応じて決まることが可能である。ＳＨＧ結晶１１８０の特定の領域におけるより長い波長の光の強度は、特定の強度を有するより短い波長の光を生成するのに十分に高いことが必要な場合がある。ＳＨＧ結晶１１８０は、たとえば、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ_４）、ＢＢＯ（β－ＢａＢ_２Ｏ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＬＢＯ、ＫＴＯ、ＢＴＯ等など、反転対称を有さないさまざまな結晶を含むことが可能である。

【0096】

波長選択的反射層１１９０は、ＳＨＧ結晶１１８０上に形成（たとえば、コーティングまたは堆積）することが可能である。波長選択的反射層１１９０は、ＩＲ光に対する高い反射率と可視光に対する低い反射率を有することが可能であり、それによって、ＩＲ光を反射することが可能であり、可視光を波長選択的反射層１１９０によって透過させることが可能である。たとえば、波長選択的反射層１１９０は、ＩＲ光を反射し、可視光を通過させることができる、光学フィルタを含むことが可能である。したがって、波長選択的反射層１１９０はまた、可視光に対しては反射防止層であることが可能である。いくつかの実施形態においては、波長選択的反射層１１９０によって反射されたＩＲ光の少なくとも一部分をリサイクルし、レーザーキャビティに再入力させることが可能である。したがって、波長選択的反射層１１９０は、上部ＤＢＲ１１７０との外部キャビティを形成するのに使用することが可能である。

【0097】

図１１に示されている例においては、外部キャビティは、数センチメートル以上の長さを有する自由空間キャビティを含むことが可能である。レンズ１１７５は、自由空間キャビティ内に個別のレンズを含むことが可能である。したがって、光源１１００のサイズは大きい場合があり、光源１１００のアレイを製作するのが困難でありコストがかかる場合がある。

【0098】

いくつかの実施形態においては、非線形結晶におけるＩＲ光の高強度は、短レーザーパルス（たとえば、モード同期もしくは位相同期レーザーパルス）を使用して、ならびに／または非線形結晶をレーザーの光学キャビティ内に配置することによって達成することが可能である。たとえば、レーザーキャビティによってサポートされるモードは、固定の位相関係を有するようにすることが可能であり、それにより、互いに周期的に強め合うように干渉して、光の強いバーストまたはパルスを生成することが可能であり、この場合、パルスは、ナノ秒、サブナノ秒、ピコ秒、またはフェムト秒の持続時間を有することが可能である。光パルスの短い持続時間により、光パルスの瞬間電力は非常に高いものであることが可能である。

【0099】

いくつかの実施形態によれば、平面レンズなどの平面光学部品は、ＩＲ光をコンパクトなモノリシック可視光源における非線形結晶内へと集光するのに使用することが可能である。平面光学部品はレーザーキャビティの内部または外部であることが可能である。平面光学部品は、エピタキシャル成長および横方向酸化またはウェットエッチングなど、半導体処理技法を使用して製造することができる。したがって、平面光学部品は、ＩＲ光源を製作するのに使用される同じプロセスで、より正確に、信頼性高く、効率的に製造することが可能である。加えて、自由空間キャビティまたは別個のコンポーネントを使用することはできず、したがって、ＩＲ光源、集光レンズ、および非線形結晶を結合するのに、追加の位置合わせおよびアセンブリステップが必要である場合がある。

【0100】

図１２は、特定の実施形態による、平面レンズ１２０５および非線形結晶１２８０を含む光源１２００の一例を示している。光源１２００は、ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、ＶＥＣＳＥＬ等であることが可能である。光源１２００は、ＧａＡｓ基板またはＧａＮ基板などの基板１２１０を含むことが可能である。バルクＤＢＲ１２２０は、基板１２１０上に形成する（たとえば、エピタキシャル成長させる）ことが可能である。バルクＤＢＲ１２２０は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対など、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、したがって、異なる材料層間の境界面で光を反射して、高い全体反射率を達成することが可能である。下部ＤＢＲ１２３０は、バルクＤＢＲ１２２０上に形成することが可能であり、またはバルクＤＢＲ１２２０の一部であることが可能である。下部ＤＢＲ１２３０は、同様に、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能である。

【0101】

光源１２００はまた、クラッド層１２４０と、活性領域１２５０と、クラッド層１２６０とを含むことが可能であり、クラッド層１２４０および１２６０は、ｐドープまたはｎドープすることが可能であり、キャリアを活性領域１２５０に注入することが可能である。活性領域１２５０は、１つもしくは複数の量子井戸または量子ドットと、ＱＷバリア層とを含むことが可能である。キャリアは、活性領域１２５０内で再結合して赤外光の光子を放射することが可能である。

【0102】

上部ＤＢＲ１２７０は、クラッド層１２６０上に形成することが可能であり、下部ＤＢＲ１２３０と同様であることが可能である。上部ＤＢＲ１２７０および下部ＤＢＲ１２３０（ならびにバルクＤＢＲ１２２０）は、光子を閉じ込めることができる面平行レーザーキャビティを形成することが可能である。下部ＤＢＲ１２３０およびバルクＤＢＲ１２２０は、１００％に近い全体反射率を有して、全ての入射光子を反射することが可能である。上部ＤＢＲ１２７０は、１００％未満の反射率を有することが可能であり、それによって、放射された光子の一部分を、上部ＤＢＲ１２７０を通して面平行レーザーキャビティ外に透過させることが可能である。上部ＤＢＲ１２７０、クラッド層１２６０、活性領域１２５０、クラッド層１２４０、および下部ＤＢＲ１２３０は、垂直エッチングして、バルクＤＢＲ１２２０および基板１２１０上に個々の光源を形成することが可能である。

【0103】

非線形結晶１２８０は上部ＤＢＲ１２７０に取り付けることが可能である。非線形結晶１２８０は、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＫＤＰ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、ＢＴＯ等など、反転対称を有さない結晶のプレートを含むことが可能である。ＩＲ光を反射し、可視光を透過する波長選択的反射層１２９０を、非線形結晶１２８０上に形成する（例えば、コーティングまたは堆積する）ことが可能である。

【0104】

図１２に示されている例では、平面レンズ１２０５は、レーザーキャビティ内における上部ＤＢＲ１２７０と下部ＤＢＲ１２３０との間のいずれかの場所に形成することが可能である。たとえば、化学組成Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓを有する半導体材料を含む複数の層を、上部ＤＢＲ１２７０と下部ＤＢＲ１２３０との間にエピタキシャル成長させることが可能であり、ｘは、各層におけるガリウムに対するアルミニウムのモル分率である。いくつかの実施形態においては、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓの層は、たとえばＧａＡｓの、複数の層とインターリーブすることが可能である。Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓの層は、たとえば、下部ＤＢＲ１２３０とクラッド層１２４０との間、クラッド層１２６０と上部ＤＢＲ１２７０との間、またはクラッド層１２６０、活性領域１２５０、およびクラッド層１２４０の内部であることが可能である。アルミニウムの異なるモル分率を有するＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓの層は、異なる屈折率を有することが可能である。アルミニウムの異なるモル分率を有するＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓの層はまた、異なる横方向酸化速度を有することが可能である。したがって、垂直エッチングによって形成された個々の光源の側壁から、特定の期間にわたって横方向に酸化する場合、アルミニウムの異なるモル分率を有するＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓの層は、側壁から異なる長さにわたって横方向に酸化することが可能である。酸化領域は、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ層における非酸化領域よりも低い屈折率を有することが可能である。そのため、光源の異なる水平領域における有効屈折率は異なることが可能であり、それにより、平面レンズなどの平面光学部品を形成する。

【0105】

いくつかの実施形態においては、上部ＤＢＲ１２７０は使用されない場合がある。ＩＲ光のための共振キャビティは、下部ＤＢＲ１２３０および波長選択的反射層１２９０によって形成することが可能である。したがって、非線形結晶１２８０は共振キャビティ内にあることが可能であり、平面レンズ１２０５は、共振キャビティ内で前後に伝搬するＩＲ光を集光またはコリメートすることが可能であり、それにより、ＩＲ光のビームウエストが波長選択的反射層１２９０と非線形結晶１２８０との間の境界面またはその付近であることが可能であり、可視光は、非線形結晶１２８０の非線形効果およびビームウエストにおける高いＩＲ光強度によって生成することが可能である。

【0106】

図１３Ａは、特定の実施形態による、複数の半導体層内に形成された平面レンズ１３００の一例を示している。平面レンズ１３００は、層１３１０上に複数の半導体層１３３０と交互に成長させた１つまたは複数の半導体層１３２０を含むことが可能である。層１３１０は、たとえば、ＤＢＲ層（たとえば、下部ＤＢＲ１２３０もしくは上部ＤＢＲ１２７０内）、クラッド層（たとえば、クラッド層１２４０もしくは１２６０）、または活性層（たとえば、活性領域１２５０内）を含むことが可能である。半導体層１３２０および半導体層１３３０は、分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、また液相エピタキシ（ＬＰＥ）などのエピタキシャル成長技法によって形成することが可能である。層１３４０は、半導体層１３２０および半導体層１３３０上に形成することが可能である。層１３４０は、たとえば、クラッド層（たとえば、クラッド層１２４０）、ＤＢＲ層（たとえば、上部ＤＢＲ１２７０内）、または非線形結晶（たとえば、非線形結晶１２８０）を含むことが可能である。

【0107】

いくつかの実施形態においては、半導体層１３２０および半導体層１３３０は、ＩＲ光に対して透明または少なくとも部分的に透明であることが可能であり、それぞれがそれぞれの屈折率を特徴とすることが可能である。半導体層１３２０および半導体層１３３０は、同様の屈折率または異なる屈折率を有することが可能である。いくつかの実施形態においては、半導体層１３２０および半導体層１３３０の厚さおよび屈折率は、半導体層１３２０および半導体層１３３０がＩＲ光に対する反射防止構造を形成することが可能であるように、選択することが可能である。いくつかの実施形態においては、各半導体層１３２０の厚さは、１つもしくは複数の半導体層１３２０にわたって同じまたは異なることが可能である。

【0108】

一例では、各半導体層１３２０は、化学組成Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓを有する材料を含むことが可能であり、ｘは、各半導体層１３２０におけるガリウムに対するアルミニウムのモル分率である。Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓは、約１０００ｎｍの近赤外光に対して約３の屈折率を有することが可能である。各半導体層１３２０の組成は異なることが可能であり、たとえば、ｘは約０．７～約１．０（たとえば、Ａｌ_０．８Ｇａ_０．２Ａｓ）であり、それにより、各半導体層１３２０は異なるそれぞれの酸化速度に影響を受けやすい場合がある。各半導体層１３２０の組成は、エピタキシャル成長プロセスを通して達成することが可能であり、ならびに／または追加のドーピングプロセスによって達成することが可能である。

【0109】

いくつかの実施形態においては、各半導体層１３３０は、化学組成Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓを特徴とすることが可能であり、ｘは約０．０～約０．７（たとえば、ＧａＡｓまたはＡｌ_０．２Ｇａ_０．８Ａｓ）であり、それにより、半導体層１３３０は、半導体層１３２０と比較してはるかに低い酸化速度を有することが可能である。

【0110】

いくつかの実施形態においては、半導体層１３２０は、特定の酸化時間の間、個々の光源の露出した側壁から半導体層１３２０の非露出領域に向かって横方向に酸化することが可能であり、それにより、少なくともいくつかの半導体層１３２０を部分的に酸化して、半導体層１３２０の非酸化領域１３２２の屈折率（たとえば、約３）よりも低い屈折率（たとえば、約１．７）を有することが可能である、酸化物領域１３２４を形成することが可能である。半導体層１３２０の異なる組成、および組成に応じて変化する（たとえば、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓに応じて変化する）ことが可能である酸化速度により、異なる半導体層１３２０における酸化物領域１３２４は、異なるサイズまたは面積を有することが可能である。そのため、選択的酸化処理後の酸化物領域１３２４の体積および横方向寸法は、半導体層１３２０におけるアルミニウム濃度、選択的酸化処理の持続時間、ならびに温度、酸素圧力等などの選択的酸化処理の他のパラメータに応じて変化することが可能である。

【0111】

制御された酸化期間および有限の酸化速度により、酸化は、半導体層１３２０における特定の横方向範囲でのみ生じ、結果として半導体層１３２０の空間的にばらつきがある酸化がもたらされる場合がある。このように、酸化物領域１３２４は、たとえば、より高いアルミニウム濃度（たとえば、より大きいｘ値）を有する、半導体層１３２０に優先的に形成することが可能である。たとえば、図１３Ａに示されている例においては、半導体層１３２０におけるＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓのｘ値は＋ｚ方向に増加することが可能である。したがって、酸化処理後、酸化物領域１３２４は、＋ｚ方向に徐々に増加することが可能である。たとえば、層１３１０付近の半導体層１３２０は、酸化処理後、最も低いアルミニウム組成を有し、したがって最も小さい酸化物領域１３２４を有することが可能であり、層１３４０付近の半導体層１３２０は、酸化処理後、より高いアルミニウム濃度を有し、したがってより大きい酸化物領域１３２４を有することが可能である。酸化物領域１３２４は、半導体層１３２０における対応する非酸化領域１３２２とは異なる（たとえば、より低い）屈折率を有する場合があるので、半導体層１３２０は、ｘおよび／またはｙ方向で空間的にばらつきがある有効屈折率を有して、有効平凸レンズを形成することが可能である。

【0112】

いくつかの実施形態においては、半導体層１３２０は、たとえば、（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐを含むことが可能であり、ｘは、半導体層１３２０それぞれにおけるガリウムに対するアルミニウムのモル分率である。ｘの値は、異なる半導体層１３２０では異なる場合があるので、半導体層１３２０は、塩酸および／または硫酸などのエッチング剤を含む溶液中で、異なる速度で横方向にエッチングすることが可能である。そのため、特定のエッチング時間後、半導体層１３２０の異なる横方向領域を除去して、半導体層１３２０に空隙またはエアギャップを形成することが可能である。したがって、半導体層１３２０は自由空間におけるレンズとして機能することが可能である。半導体層１３２０に使用することが可能である他の材料は、たとえば、（ＡｌＧａＩｎ）ＡｓＰ、（ＡｌＧａＩｎ）ＮＡｓ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｎ、ＡｌＩｎＧａＡｓＳｂ等を含む。

【0113】

図１３Ｂは、特定の実施形態による、複数の半導体層１３７０内に形成された平面レンズ１３５０の一例を示している。半導体層１３７０は、下部層１３６０（層１３１０と同様であることが可能である）と上部層１３８０（層１３４０と同様であることが可能である）との間であることが可能である。半導体層１３７０は、異なる組成を有する半導体材料の層を含むことが可能であり、したがって、図１３Ａに関連して上述したような、異なる横方向酸化またはエッチング速度を有することが可能である。たとえば、半導体層１３７０は、複数のＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ層または複数の（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、複数のＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ層は、複数のＧａＡｓ（またはＡｌ_ｙＧａ_１－ｙＡｓ）層とインターリーブすることが可能である。

【0114】

図１３Ｂに示されている例においては、複数のＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ層のためのｘ値は、ｚ方向に徐々に減少し、次いで徐々に増加することが可能である。そのため、酸化処理後、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ層の上部および下部層は、非酸化領域よりも低い屈折率を有するより大きい酸化物領域を含むことが可能である。したがって、有効な両凸レンズを複数のＡｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ層に形成することが可能である。

【0115】

図１４は、特定の実施形態による、平面レンズ１４７５および非線形結晶１４９０を含む光源１４００の一例を示している。光源１４００は、光源１２００の一例であることが可能であり、ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、ＶＥＣＳＥＬ等を含むことが可能である。図示されるように、光源１４００は、ＧａＡｓ基板またはＧａＮ基板などの基板１４１０を含むことが可能である。バルクＤＢＲ１４２０は、基板１４１０上に形成する（たとえば、エピタキシャル成長させる）ことが可能である。バルクＤＢＲ１４２０は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ（またはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ）層の複数の対など、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、したがって、隣接する材料層間の境界面で光を反射して、高い全体反射率を達成することが可能である。下部ＤＢＲ１４３０は、バルクＤＢＲ１４２０上に形成することが可能であり、またはバルクＤＢＲ１４２０の一部であることが可能である。下部ＤＢＲ１４３０は、同様に、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能である。光源１４００はまた、クラッド層１４４０と、活性領域１４５０と、クラッド層１４６０とを含むことが可能であり、クラッド層１４４０および１４６０は、ｐドープまたはｎドープすることが可能であり、キャリアを活性領域１４５０に注入することが可能である。活性領域１４５０は、１つもしくは複数の量子井戸または量子ドットと、ＱＷバリア層とを含むことが可能である。キャリアは、活性領域１４５０内で再結合して赤外光の光子を放射することが可能である。

【0116】

平面レンズ１４７５を作るための複数の層１４７０は、図１３Ａおよび図１３Ｂに関連して上述したように、クラッド層１４６０上に形成することが可能である。上部ＤＢＲ１４８０は、層１４７０上にエピタキシャル成長させることが可能であり、下部ＤＢＲ１４３０と同様であることが可能である。上部ＤＢＲ１４８０および下部ＤＢＲ１４３０（ならびにバルクＤＢＲ１４２０）は、光子を閉じ込めることができるレーザーキャビティを形成することが可能である。下部ＤＢＲ１４３０およびバルクＤＢＲ１４２０は、１００％に近い全体反射率を有して、全ての入射光子を反射することが可能である。上部ＤＢＲ１４８０は、１００％未満の反射率を有することが可能であり、それによって、放射されたＩＲ光子の一部分を、上部ＤＢＲ１４８０を通してレーザーキャビティ外に透過させることが可能である。上部ＤＢＲ１４８０、層１４７０、クラッド層１４６０、活性領域１４５０、クラッド層１４４０、および下部ＤＢＲ１４３０は、垂直エッチングして、バルクＤＢＲ１４２０および基板１４１０上に個々の光源を形成することが可能である。横方向酸化またはエッチングを実施して、上述したように、平面レンズ１４７５を形成することが可能である。

【0117】

非線形結晶１４９０の薄層は上部ＤＢＲ１４８０に取り付けることが可能である。非線形結晶１４９０は、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＫＤＰ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、ＢＴＯ等など、反転対称を有さない結晶を含むことが可能である。ＩＲ光を反射し、可視光を透過する選択的反射層１４９５を、非線形結晶１４９０上に形成する（例えば、コーティングまたは堆積する）ことが可能である。平面レンズ１４７５の焦点距離および場所は、平面レンズ１４７５が、レーザーキャビティ内で共振するＩＲ光を非線形結晶１４９０へと集光して、上述したような二次高調波発生によって可視光を生成することが可能であるように、構成することが可能である。

【0118】

図１５は、特定の実施形態による、平面レンズおよび分置されたＢｒａｇｇ反射器（ＤＢＲ）によって形成された光学キャビティを含む光源１５００の一部分の一例を示している。光源１５００は、光源１４００または本明細書に開示する他の光源の一例であることが可能である。図１５に示されている光源１５００の部分は、下部ＤＢＲ１５１０と、クラッド層１５２０と、活性領域１５３０と、クラッド層１５４０と、平面光学部品１５５０と、上部ＤＢＲ１５６０とを含むことが可能である。上述したように、下部ＤＢＲ１５１０および上部ＤＢＲ１５６０は、たとえば、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対またはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対を含むことが可能である。下部ＤＢＲ１５１０は、赤外光に対して約１００％などの高い反射率を達成するために、より多くの層を含むことが可能である。クラッド層１５２０および１５４０は、たとえば、ｐまたはｎドープされたＡｌＧａＡｓを含むことが可能である。活性領域１５３０は、複数の量子井戸層（たとえば、ＩｎＧａＡｓ層）と複数のＱＷバリア層（たとえば、ＧａＡｓ層）とを含むことが可能である。上述したように、平面光学部品１５５０は、ＧａＡｓ層のセットとインターリーブすることが可能である、セットのＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層のセットなど、複数の半導体層内に形成することが可能である。複数の半導体層は、異なるアルミニウム濃度などの異なる組成を有することが可能である。複数の半導体層は、ある期間にわたって、側壁から酸化することが可能である。異なる組成により、異なる半導体層を異なる速度で酸化することが可能であり、したがって、酸化後、それぞれ異なるサイズの酸化領域を含むことが可能である。

【0119】

図１５はまた、上部ＤＢＲ１５６０の一部分と平面光学部品１５５０の一部分とを含む、光源１５００の小さい一部分１５０５を示している。上部ＤＢＲ１５６０の一部分は層の複数の対を含むことが可能である。層の各対は、異なる屈折率を有する層１５６２（たとえば、ＧａＡｓ）および層１５６４（たとえば、ＡｌＧａＡｓ）を含むことが可能であり、それにより、光を２つの層の間の境界面で反射させることが可能である。層１５６２および層１５６４は、特定の厚さを有することが可能なので、反射された光は強め合うように干渉して、全体反射を増加させることが可能である。平面光学部品１５５０の小さい一部分１５０５もまた、層の複数の対を含むことが可能である。層の各対は、層１５５２（たとえば、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ）と層１５５４（たとえば、ＧａＡｓ）とを含むことが可能である。異なる層１５５２におけるアルミニウムの濃度（たとえば、値ｘ）は異なることが可能である。横方向酸化期間の後、層１５５２の領域１５５６を酸化することが可能であり、層１５５２の中央の領域１５５８は酸化されない場合がある。層１５５２における酸化領域１５５６は、対応する領域１５５８よりも低い屈折率を有することが可能である。そのため、層１５５２の屈折率は、屈折率プロファイル１５７０によって示されるように、ｘ方向に変化することが可能である。

【0120】

図１６は、特定の実施形態による、平面レンズ１６４５および非線形結晶１６９０を含む光源１６００の一例を示している。光源１６００は、光源１２００の一例であることが可能であり、可視光ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、ＶＥＣＳＥＬ等を含むことが可能である。図示されるように、光源１６００は、ＧａＡｓ基板またはＧａＮ基板などの基板１６１０を含むことが可能である。バルクＤＢＲ１６２０は、基板１６１０上に形成する（たとえば、エピタキシャル成長させる）ことが可能である。バルクＤＢＲ１６２０は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対など、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、したがって、隣接する層間の境界面で光を反射して、高い全体反射率を達成することが可能である。下部ＤＢＲ１６３０は、バルクＤＢＲ１６２０上に形成することが可能であり、またはバルクＤＢＲ１６２０の一部であることが可能である。下部ＤＢＲ１６３０は、同様に、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能である。

【0121】

平面レンズ１６４５を作成するための複数の半導体層１６４０は、上述したように、下部ＤＢＲ１６３０上にエピタキシャル成長させることが可能である。クラッド層１６５０、活性領域１６６０、およびクラッド層１６７０は、半導体層１６４０上にエピタキシャル成長させることが可能である。クラッド層１６５０および１６７０は、ｐドープまたはｎドープすることが可能であり、キャリアを活性領域１６６０へと注入することが可能である。活性領域１６６０は、１つもしくは複数の量子井戸または量子ドットと、ＱＷバリア層とを含むことが可能である。活性領域１６６０へと注入されたキャリアは、再結合して赤外光の光子を放射することが可能である。

【0122】

上部ＤＢＲ１６８０は、クラッド層１６７０上に形成することが可能であり、下部ＤＢＲ１６３０と同様であることが可能である。上部ＤＢＲ１６８０および下部ＤＢＲ１６３０（ならびにバルクＤＢＲ１６２０）は、光子を閉じ込めることができるレーザーキャビティを形成することが可能である。下部ＤＢＲ１６３０およびバルクＤＢＲ１６２０は、１００％に近い反射率を有して、全ての入射光子を反射することが可能である。上部ＤＢＲ１６８０は、１００％未満の反射率を有することが可能であり、それによって、放射された光子の一部分を、上部ＤＢＲ１６８０を通してレーザーキャビティ外に透過させることが可能である。上部ＤＢＲ１６８０、クラッド層１６７０、活性領域１６６０、クラッド層１６５０、半導体層１６４０、および下部ＤＢＲ１６３０は、垂直エッチングして、バルクＤＢＲ１６２０および基板１６１０上に個々の可視光源を形成することが可能である。横方向酸化またはエッチングを実施して、上述したように、平面レンズ１６４５を層１６４０に形成することが可能である。

【0123】

非線形結晶１６９０は上部ＤＢＲ１６８０に取り付けることが可能である。非線形結晶１６９０は、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＫＤＰ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、ＢＴＯ等など、反転対称を有さない結晶を含むことが可能である。ＩＲ光を反射し、可視光を透過する選択的反射層１６９５を、非線形結晶１６９０上に形成する（例えば、コーティングまたは堆積する）ことが可能である。平面レンズ１６４５の焦点距離および場所は、平面レンズ１６４５が、レーザーキャビティ内で共振するＩＲ光を非線形結晶１６９０へと集光して、上述したような二次高調波発生によって可視光を生成することが可能であるように、構成することが可能である。

【0124】

図１７は、特定の実施形態による、平面レンズ１７４５、非線形結晶１７９０、および外部レンズ１７０５を含む光源１７００の一例を示している。光源１７００は、基板１７１０と、バルクＤＢＲ１７２０と、下部ＤＢＲ１７３０と、平面レンズ１７４５を形成する複数の半導体層１７４０と、クラッド層１７５０と、活性領域１７６０と、クラッド層１７７０と、上部ＤＢＲ１７８０と、非線形結晶１７９０と、選択的反射層１７９５とを含むことが可能であり、これらはそれぞれ、基板１６１０、バルクＤＢＲ１６２０、下部ＤＢＲ１６３０、半導体層１６４０、クラッド層１６５０、活性領域１６６０、クラッド層１６７０、上部ＤＢＲ１６８０、非線形結晶１６９０、および選択的反射層１６９５に対応することが可能である。加えて、光源１７００は、選択的反射層１７９５上に形成された外部レンズ１７０５を含むことが可能である。外部レンズ１７０５は、選択的反射層１７９５および上部ＤＢＲ１７８０によって形成された外部キャビティから、可視光を抽出するのに使用することが可能である。外部レンズ１７０５はまた、外部キャビティから抽出された可視光をコリメート、集光または発散することが可能である。

【0125】

図１８は、特定の実施形態による、平面レンズ１８８５および非線形結晶１８９０を含む光源１８００の一例を示している。光源１８００は、光源１２００の一例であることが可能であり、可視光ＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、ＶＥＣＳＥＬ等を含むことが可能である。図示されるように、光源１８００は、ＧａＡｓ基板またはＧａＮ基板などの基板１８１０を含むことが可能である。バルクＤＢＲ１８２０は、基板１８１０上に形成する（たとえば、エピタキシャル成長させる）ことが可能である。バルクＤＢＲ１８２０は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対など、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、したがって、隣接する層間の境界面で光を反射して、高い全体反射率を達成することが可能である。下部ＤＢＲ１８３０は、バルクＤＢＲ１８２０上に形成することが可能であり、またはバルクＤＢＲ１８２０の一部であることが可能である。下部ＤＢＲ１８３０は、同様に、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、同様に成長させることが可能である。

【0126】

クラッド層１８４０、活性領域１８５０、およびクラッド層１８６０は、下部ＤＢＲ１８３０上にエピタキシャル成長させることが可能である。クラッド層１８４０および１８６０は、ｐドープまたはｎドープすることが可能であり、キャリアを活性領域１８５０へと注入することが可能である。活性領域１８５０は、１つもしくは複数の量子井戸または量子ドットと、量子井戸バリア層とを含むことが可能である。活性領域１８５０へと注入されたキャリアは、活性領域１８５０において再結合して赤外光の光子を放射することが可能である。

【0127】

上部ＤＢＲ１８７０は、クラッド層１８６０上に形成することが可能であり、下部ＤＢＲ１８３０と同様であることが可能である。上部ＤＢＲ１８７０および下部ＤＢＲ１８３０（ならびにバルクＤＢＲ１８２０）は、光子を閉じ込めることができるレーザーキャビティを形成することが可能である。下部ＤＢＲ１８３０およびバルクＤＢＲ１８２０は、１００％に近い反射率を有して、全ての入射光子を反射することが可能である。上部ＤＢＲ１８７０は、１００％未満の反射率を有することが可能であり、それによって、放射された光子の一部分を、上部ＤＢＲ１８７０を通してレーザーキャビティ外に透過させることが可能である。

【0128】

平面レンズ１８８５を作成するための複数の層１８８０は、上述したように、上部ＤＢＲ１８７０上に形成することが可能である。層１８８０、上部ＤＢＲ１８７０、クラッド層１８６０、活性領域１８５０、クラッド層１８４０、および下部ＤＢＲ１８３０は、垂直エッチングして、バルクＤＢＲ１８２０および基板１８１０上に個々の光源を形成することが可能である。層１８８０の横方向酸化またはエッチングを、次いで、層１８８０の露出した側壁から実施して、上述したように、層１８８０において平面レンズ１８８５を形成することが可能である。

【0129】

非線形結晶１８９０は層１８８０に取り付けることが可能である。非線形結晶１８９０は、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＫＤＰ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、ＢＴＯ等など、反転対称を有さない結晶を含むことが可能である。ＩＲ光を反射し、可視光を透過する選択的反射層１８９５を、非線形結晶１８９０上に形成する（例えば、コーティングまたは堆積する）ことが可能である。平面レンズ１８８５の焦点距離および場所は、平面レンズ１８８５が、レーザーキャビティの上部ＤＢＲ１８７０から透過されたＩＲ光を非線形結晶１８９０へと集光することが可能であるように構成することが可能であり、ＩＲ光のビームウエストは、非線形結晶１８９０と選択的反射層１８９５との間の境界面またはその付近であることが可能である。非線形結晶１８９０における集光されたＩＲ光は、非線形効果によって生じる二次高調波発生、および上述したような集光されたＩＲ光の高強度によって、可視光へと変換することが可能である。可視光は、選択的反射層１８９５を通して光源１８００の外に透過させることが可能である。

【0130】

いくつかの実施形態においては、上部ＤＢＲ１８７０は使用されない場合がある。ＩＲ光のための共振キャビティは、下部ＤＢＲ１８３０および波長選択的反射層１８９５によって形成することが可能である。したがって、非線形結晶１８９０は共振キャビティ内にあることが可能であり、平面レンズ１８８５は、共振キャビティ内で前後に伝搬するＩＲ光を集光またはコリメートすることが可能であり、それにより、ＩＲ光のビームウエストが選択的反射層１８９５と非線形結晶１８９０との間の境界面またはその付近であることが可能であり、可視光は、非線形結晶１８９０の非線形効果およびビームウエストにおける高いＩＲ光強度によって生成することが可能である。

【0131】

いくつかの実施形態においては、平面レンズは、非線形結晶内に形成されたＧＲＩＮレンズを含むことが可能である。ＧＲＩＮレンズは、横方向に変化する屈折率を有することが可能であり、屈折率は、中心で最も高いことが可能であり、中心からの距離が増加するにつれて徐々に減少して正レンズを形成することが可能である。非線形結晶は、半導体層に取り付けられる前に、たとえば、ドーピング、堆積、またはイオン交換によって、水平方向に変化する屈折率を有するように修正することが可能である。

【0132】

図１９は、特定の実施形態による、可視光ＶＣＳＥＬ、ＶＥＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ等のアレイなど、可視光エミッタアレイを製作するプロセスの一例を示すフローチャート１９００である。フローチャート１９００に記載される動作は、例示のみを目的とするものであり、限定しようとするものではない。さまざまな実施態様においては、追加の動作を付加する、いくつかの動作を省略する、いくつかの動作を組み合わせる、いくつかの動作を分割する、またはいくつかの動作を並べ替えるように、フローチャート１９００に対して修正を行うことが可能である。

【0133】

動作１９１０は、半導体層のスタックを含む加工されたウェハを製作するため、ウェハレベルで実施することが可能である。動作１９１０は、半導体層のスタックを基板上に堆積させることを含むことが可能である。半導体層のスタックは、発光キャビティを形成することが可能であり、異なる組成を有し、発光キャビティ内または発光キャビティ上の異なる酸化速度（もしくはエッチング速度）に影響を受けやすい、複数の半導体層を含むことが可能である。たとえば、図１２～図１８に関連して上述したように、半導体層のスタックは、ＭＢＥ、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＬＰＥ、または他の技法を使用して、ＧａＡｓ基板またはＧａＮ基板などの基板上にエピタキシャル成長させることが可能である。

【0134】

半導体層のスタックは、下部ＤＢＲを形成する半導体層のセットと、下部クラッド層と、複数の量子井戸または量子ドットを形成し、ＩＲ光を放射する活性半導体層と、上部クラッド層と、上部ＤＢＲを形成する半導体層のセットとを含むことが可能である。上部および下部ＤＢＲは、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓまたはＡｌＡｓ／ＧａＡｓ層の複数の対など、異なる屈折率を有する異なる材料の複数のインターリーブ層を含むことが可能であり、したがって、隣接する層間の境界面で光を反射して、高い全体反射率を達成することが可能である。インターリーブ層の厚さは、反射されたＩＲ光が強め合うように干渉して高い全体反射率を達成することが可能であるように、選択することが可能である。クラッド層は、たとえば、ｐドープまたはｎドープされたＡｌＧａＡｓを含むことが可能であり、キャリアを活性半導体層へと注入することが可能である。活性半導体層は、量子井戸層（たとえば、ＩｎＧａＡｓ層）とＱＷバリア層（たとえば、ＧａＡｓ層）とを含むことが可能であり、活性半導体層（たとえば、量子井戸層）に注入されたキャリアが再結合し、光子を放射すると、ＩＲ光を放射することが可能である。下部ＤＢＲ、下部クラッド層、活性半導体層、上部クラッド層、および上部ＤＢＲは、共振キャビティを形成することが可能であり、今場合、特定のモードの光波のみを持続させることが可能であり、他の光学モードは抑制することが可能である。下部ＤＢＲは、より多くの層を含むことが可能であり、１００％に近い反射率を達成して全ての入射光子を反射させることが可能である。上部ＤＢＲは、より少ない層を含むことが可能であり、１００％未満の反射率を有することが可能であり、それによって、活性半導体層内で放射されたＩＲ光子の一部分を、上部ＤＢＲを通して共振キャビティ外に透過させることが可能である。

【0135】

上述したように、半導体層のスタックはまた、横方向に酸化または横方向にエッチングして、レンズなどの平面光学部品を形成することができる、複数の半導体層を含むことが可能である。複数の半導体層は、たとえば、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ、（Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ、（ＡｌＧａＩｎ）ＡｓＰ、（ＡｌＧａＩｎ）ＮＡｓ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｎ、ＡｌＩｎＧａＡｓＳｂ等を含むことが可能である。複数の半導体層の組成は変化することが可能である。たとえば、複数の半導体層は、異なるアルミニウム濃度を有することが可能であり、したがって異なる横方向酸化速度またはエッチング速度を有することが可能である。複数の半導体層それぞれの組成は、たとえば、エピタキシャル成長において使用される各反応剤、またはドーパントのドーピングレベルによって制御することができる。複数の半導体層は、共振キャビティにおいて上部ＤＢＲと下部ＤＢＲとの間に成長させることが可能であり、または共振キャビティの外部にあることが可能である。たとえば、図１２および図１４～図１７に示されているように、複数の半導体層はＤＢＲとクラッド層との間にあることが可能である。図１８に示されている例においては、複数の半導体層は、上部ＤＢＲ上にエピタキシャル成長させることが可能である。

【0136】

動作１９２０は、半導体層のスタックをエッチングして個々の光源を形成することを含むことが可能である。個々の光源の側壁はエッチングによって露出させることが可能である。したがって、平面光学部品を形成するための複数の半導体層は、側壁において露出させることが可能である。

【0137】

動作１９３０は、露出した側壁からの、複数の半導体層の横方向酸化またはエッチングを含むことが可能である。横方向酸化またはエッチングは、半導体層の側壁を酸化剤（たとえば、酸素）またはエッチング剤（たとえば、酸）に暴露することによって実施することが可能である。各半導体層の酸化またはエッチングは、露出した側壁で開始し、中央領域に向かって横方向に進行することが可能である。図１３Ａ～図１８を参照して上述したように、半導体層の異なる組成またはドーピングレベルにより、横方向酸化速度または横方向エッチング速度は半導体層の間で変化することが可能である。したがって、酸化またはエッチング期間後、異なる横方向酸化物または空隙領域は、半導体層において形成することが可能であり、それによって、半導体層において空間的にばらつきがある有効光路長をもたらすことが可能である。

【0138】

動作１９４０は、非線形結晶を半導体層のスタックに結合することを含むことが可能である。たとえば、非線形結晶は、ウェハ、プレート、または薄膜の形態であることが可能であり、個々の光源が中にエッチングされた個々の光源を含む半導体層のスタックの上部に積層、接合、または別の方法で取り付けることが可能である。非線形結晶は、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＫＴＰ、ＢＢＯ、ＫＤＰ、ＬＢＯ、ＫＴＯ、ＢＴＯ等など、反転対称を有さない結晶を含むことが可能であり、第２高調波発生または周波数倍化に対して高い非線形係数（たとえば、χ^（２））を有することが可能である。

【0139】

動作１９５０は、選択的反射層を非線形結晶上に堆積させることを含むことが可能である。選択的反射層は、ＩＲ光に対する高い反射率と可視光に対する低い反射率を有することが可能であり、それによって、ＩＲ光を反射することが可能であり、可視光を選択的反射層によって透過させることが可能である。たとえば、選択的反射層は、ＩＲ光を反射し、可視光を通過させることができる、光学フィルタを含むことが可能である。したがって、ＩＲ光のための外部キャビティは、選択的反射層および上部ＤＢＲによって形成することが可能である。選択的反射層はまた、可視光に対して反射防止層を含むことが可能である。

【0140】

動作１９６０は、マイクロレンズのアレイを選択的反射層上に形成することが可能である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズのアレイは選択的反射層に接合することが可能である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズのアレイは、たとえば、モールディングまたはフォトリソグラフィ（たとえば、グレースケールマスクを使用する）によって形成することが可能である。いくつかの実施形態においては、マイクロレンズのアレイは、透明誘電材料層（たとえば、酸化物層）を選択的反射層上に堆積し、透明誘電材料層をエッチングすることによって形成することが可能である。マイクロレンズは、選択的反射層によって形成された外部キャビティから可視光を抽出するのに使用することが可能である。マイクロレンズはまた、外部キャビティから抽出された可視光をコリメート、集光または発散することが可能である。

【0141】

図２０は、特定の実施形態による、光源のアレイ２０００の一例を示している。光源のアレイ２０００は、図１９に関連して上述した動作１９１０～１９５０によって、ダイまたはウェハ上に製作することが可能である。光源のアレイ２０００における各光源は、光源１６００の一例であることが可能である。光源のアレイ２０００は、基板２０１０（たとえば、ＧａＡｓウェハ）と、バルクＤＢＲ２０２０と、複数のＩＲ光レーザーと、複数のＩＲ光レーザー上の非線形結晶２０９０と、非線形結晶２０９０上の選択的反射層２０９５とを含むことが可能である。図１６に関連して上述したように、各ＩＲ光レーザーは、下部ＤＢＲ２０３０と、平面レンズ２０４０と、クラッド層２０５０と、活性領域２０６０と、クラッド層２０７０と、上部ＤＢＲ２０８０とを含むことが可能である。図１９に関連して上述したように、ＩＲ光レーザーは、基板２０１０上に成長させた半導体層のスタックを垂直にエッチングすることによって形成することが可能である。

【0142】

図２１は、特定の実施形態による、光源のアレイ２１００の一例を示している。光源のアレイ２１００は、図１９に関連して上述した動作１９１０～１９６０によって、ダイまたはウェハ上に製作することが可能である。光源のアレイ２１００における各光源は、光源１７００の一例であることが可能である。光源のアレイ２１００は、基板２１１０（たとえば、ＧａＡｓウェハ）と、バルクＤＢＲ２１２０と、複数のＩＲ光レーザーと、複数のＩＲ光レーザー上の非線形結晶２１９０と、非線形結晶２１９０上の選択的反射層２１９５と、選択的反射層２１９５上のマイクロレンズのアレイ２１０５とを含むことが可能である。図１６および図１７に関連して上述したように、各ＩＲ光レーザーは、下部ＤＢＲ２１３０と、平面レンズ２１４０と、クラッド層２１５０と、活性領域２１６０と、クラッド層２１７０と、上部ＤＢＲ２１８０とを含むことが可能である。ＩＲ光レーザーは、基板２１１０上に成長させた半導体層のスタックを垂直にエッチングすることによって形成することが可能である。マイクロレンズのアレイ２１０５は、複数のＩＲ光レーザーと位置合わせして、非線形結晶２１９０において生成された可視光を抽出、コリメート、集光、または発散することが可能である。図示されている例においては、各マイクロレンズ２１０５は１つのＩＲ光レーザーに対応することが可能である。

【0143】

上述されている光源の１次元または２次元アレイは、ウェハ上に製造されて光源（たとえば、光源６４２）を形成することが可能である。ドライバ回路（たとえば、ドライバ回路６４４）は、ＣＭＯＳプロセスを使用して、たとえばシリコンウェハ上に製作することが可能である。ウェハ上の光源およびドライバ回路は、ダイシングされ、次に一緒に接合されることが可能であり、またはウェハレベルで接合され、次にダイシングされることが可能である。接着接合、金属対金属接合、金属酸化物接合、ウェハ対ウェハ接合、ダイ対ウェハ接合、ハイブリッド接合等など、さまざまな接合技法を、光源およびドライバ回路を接合するのに使用することができる。

【0144】

図２２Ａは、特定の実施形態による、ＬＥＤまたはＶＣＳＥＬなど、半導体光源のアレイのためのダイ対ウェハ接合の方法の一例を示す図である。図２２Ａに示される例においては、ＬＥＤアレイ２２０１は、キャリア基板２２０５上の複数のＬＥＤ２２０７を含むことが可能である。キャリア基板２２０５は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ等など、さまざまな材料を含むことが可能である。ＬＥＤ２２０７は、接合を実行する前に、たとえば、さまざまなエピタキシャル層を成長させること、メサ構造を形成すること、および電気接点または電極を形成することによって、製作することが可能である。エピタキシャル層は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｐ、（ＡｌＧａＩｎ）ＡｓＰ、（ＡｌＧａＩｎ）ＡｓＮ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｐａｓ、（Ｅｕ：ＩｎＧａ）Ｎ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｎ等など、さまざまな材料を含むことが可能であり、ｎ型層、ｐ型層、および１つもしくは複数の量子井戸またはＭＱＷなど、１つまたは複数のヘテロ構造を含む活性層を含むことが可能である。電気接点は、金属または合金など、さまざまな導電性材料を含むことが可能である。

【0145】

ウェハ２２０３は、受動または能動集積回路（たとえば、ドライバ回路２２１１）が上に製作されている、ベース層２２０９を含むことが可能である。ベース層２２０９は、たとえば、シリコンウェハを含むことが可能である。ドライバ回路２２１１は、ＬＥＤ２２０７の動作を制御するのに使用することが可能である。たとえば、各ＬＥＤ２２０７に対するドライバ回路は、２つのトランジスタと１つのコンデンサとを有する２Ｔ１Ｃピクセル構造を含むことが可能である。ウェハ２２０３はまた、接合層２２１３を含むことが可能である。接合層２２１３は、金属、酸化物、誘電体、ＣｕＳｎ、ＡｕＴｉ等などのさまざまな材料を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、パターニングされた層２２１５は、接合層２２１３の表面上に形成されることが可能であり、パターニングされた層２２１５は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ等など、導電性材料で作られた金属グリッドを含むことが可能である。

【0146】

ＬＥＤアレイ２２０１は、接合層２２１３またはパターニングされた層２２１５を介してウェハ２２０３に接合することが可能である。たとえば、パターニングされた層２２１５は、ＬＥＤアレイ２２０１のＬＥＤ２２０７をウェハ２２０３上の対応するドライバ回路２２１１と位置合わせするのに使用することが可能である、ＣｕＳｎ、ＡｕＳｎ、もしくはナノポーラスＡｕなど、さまざまな材料で作られた金属パッドまたはバンプを含むことが可能である。一例においては、ＬＥＤ２２０７がドライバ回路２２１１に対応するそれぞれの金属パッドまたはバンプと接触するまで、ＬＥＤアレイ２２０１をウェハ２２０３へ近づけることが可能である。ＬＥＤ２２０７のうちのいくつかまたはすべては、ドライバ回路２２１１と位置合わせすることが可能であり、次いで金属対金属接合などのさまざまな接合技法によって、パターニングされた層２２１５を介してウェハ２２０３に接合することが可能である。ＬＥＤ２２０７がウェハ２２０３に接合された後、キャリア基板２２０５をＬＥＤ２２０７から除去することが可能である。

【0147】

図２２Ｂは、特定の実施形態による、ＬＥＤまたはＶＣＳＥＬなど、半導体光源のアレイのためのウェハ対ウェハ接合の方法の一例を示す図である。図２２Ｂに示されているように、第１のウェハ２２０２は、基板２２０４と、第１の半導体層２２０６と、活性層２２０８と、第２の半導体層２２１０とを含むことが可能である。基板２２０４は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ等など、さまざまな材料を含むことが可能である。第１の半導体層２２０６、活性層２２０８、および第２の半導体層２２１０は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｐ、（ＡｌＧａＩｎ）ＡｓＰ、（ＡｌＧａＩｎ）ＡｓＮ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｐａｓ、（Ｅｕ：ＩｎＧａ）Ｎ、（ＡｌＧａＩｎ）Ｎ等など、さまざまな半導体材料を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、第１の半導体層２２０６はｎ型層であることが可能であり、第２の半導体層２２１０はｐ型層であることが可能である。たとえば、第１の半導体層２２０６は、ｎドープされたＧａＮ層（たとえば、ＳｉまたはＧｅでドープされる）であることが可能であり、第２の半導体層２２１０は、ｐドープされたＧａＮ層（たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、またはＢｅでドープされる）であることが可能である。活性層２２０８は、たとえば、１つもしくは複数の量子井戸またはＭＱＷなど、１つまたは複数のヘテロ構造を形成することが可能である、１つまたは複数のＧａＮ層、１つまたは複数のＩｎＧａＮ層、１つまたは複数のＡｌＩｎＧａＰ層等を含むことが可能である。

【0148】

いくつかの実施形態においては、第１のウェハ２２０２はまた、接合層を含むことが可能である。接合層２２１２は、金属、酸化物、誘電体、ＣｕＳｎ、ＡｕＴｉ等などのさまざまな材料を含むことが可能である。一例においては、接合層２２１２はｐ接点および／またはｎ接点（図示せず）を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、基板２２０４と第１の半導体層２２０６との間におけるバッファ層など、他の層が第１のウェハ２２０２上に含まれることも可能である。バッファ層は、多結晶ＧａＮまたはＡｌＮなど、さまざまな材料を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、第２の半導体層２２１０と接合層２２１２との間に接触層があることが可能である。接触層は、第２の半導体層２２１０および／または第１の半導体層２２０６に電気接触を提供するための任意の好適な材料を含むことが可能である。

【0149】

第１のウェハ２２０２は、接合層２２１３および／または接合層２２１２を介して、上述したようなドライバ回路２２１１および接合層２２１３を含む、ウェハ２２０３に接合することが可能である。接合層２２１２および接合層２２１３は、同じ材料または異なる材料で作ることが可能である。接合層２２１３および接合層２２１２は、実質的に平らであることが可能である。第１のウェハ２２０２は、金属対金属接合、共晶接合、金属酸化物接合、陽極接合、熱圧縮接合、紫外線（ＵＶ）接合、および／または融着接合など、さまざまな方法によってウェハ２２０３に接合することが可能である。

【0150】

図２２Ｂに示されているように、第１のウェハ２２０２は、第１のウェハ２２０２のｐ側（たとえば、第２の半導体層２２１０）が下へ（すなわち、ウェハ２２０３の方へ）向いている状態で、ウェハ２２０３に接合することが可能である。接合後、基板２２０４を、第１のウェハ２２０２から除去することが可能であり、次いで、第１のウェハ２２０２をｎ側から処理することが可能である。処理は、たとえば、個々のＬＥＤのための特定のメサ形状の形成、および個々のＬＥＤに対応する光学部品の形成を含むことが可能である。

【0151】

図２３Ａ～図２３Ｄは、特定の実施形態による、ＬＥＤおよびＶＣＳＥＬなど、半導体光源のアレイのためのハイブリッド接合の方法の一例を示している。ハイブリッド接合は、普通、ウェハ洗浄および活性化、１つのウェハの接点と別のウェハの接点との高精度位置合わせ、室温でのウェハの表面における誘電材料の誘電接合、および高温でのアニーリングによる接点の金属接合を含むことが可能である。図２３Ａは、受動または能動回路２３２０が上に製造された基板２３１０を示している。図８Ａ～図８Ｂに関連して上述したように、基板２３１０は、たとえばシリコンウェハを含むことが可能である。回路２３２０は、ＬＥＤのアレイに対するドライバ回路を含むことが可能である。接合層は、電気相互接続２３２２を通して回路２３２０に接続された誘電領域２３４０および接触パッド２３３０を含むことが可能である。接触パッド２３３０は、たとえばＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含むことが可能である。誘電領域２３４０における誘電材料は、ＳｉＣＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等を含むことが可能である。接合層は、たとえば、化学機械研磨を使用して、平坦化し研磨することが可能であり、平坦化および研磨は、接触パッドにおけるディッシング（ボウル状の外形）をもたらすことが可能である。接合層の表面は、たとえば、イオン（たとえば、プラズマ）または高速原子（たとえば、Ａｒ）ビーム２３０５によって洗浄し活性化することが可能である。活性化された表面は、原子的に清浄であることが可能であり、たとえば室温で接触させられたときの、ウェハ間の直接接合の形成に対して反応性であることが可能である。

【0152】

図２３Ｂは、たとえば図７Ａ～図７Ｂに関連して上述したように、上に製作されたマイクロＬＥＤのアレイ２３７０を含むウェハ２３５０を示している。ウェハ２３５０は、キャリアウェハであることが可能であり、たとえば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ等を含むことが可能である。マイクロＬＥＤ２３７０は、ウェハ２３５０上にエピタキシャル成長されるｎ型層、活性領域、およびｐ型層を含むことが可能である。エピタキシャル層は、上述のさまざまなＩＩＩ－Ｖ半導体材料を含むことが可能であり、実質的に垂直な構造、放物線構造、円錐構造等など、メサ構造をエピタキシャル層にエッチングするため、ｐ型層側から処理することが可能である。パッシベーション層および／または反射層は、メサ構造の側壁上に形成することが可能である。ｐ接点２３８０およびｎ接点２３８２は、メサ構造上に堆積された誘電材料層２３６０に形成することが可能であり、ｐ型層およびｎ型層それぞれと電気的に接触することが可能である。誘電材料層２３６０における誘電材料は、たとえば、ＳｉＣＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等を含むことが可能である。ｐ接点２３８０およびｎ接点２３８２は、たとえば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含むことが可能である。ｐ接点２３８０、ｎ接点２３８２、および誘電材料層２３６０の上部表面は接合層を形成することが可能である。接合層は、たとえば、化学機械研磨を使用して、平坦化し研磨することが可能であり、研磨は、ｐ接点２３８０およびｎ接点２３８２におけるディッシングをもたらすことが可能である。接合層は、次いで、たとえば、イオン（たとえば、プラズマ）または高速原子（たとえば、Ａｒ）ビーム２３１５によって洗浄し活性化することが可能である。活性化された表面は、原子的に清浄であり、またたとえば、室温で接触させられたときのウェハ間の直接接合の形成に対して反応性であることが可能である。

【0153】

図２３Ｃは、接合層において誘電材料を接合するための室温接合プロセスを示している。たとえば、誘電領域２３４０および接触パッド２３３０を含む接合層、ならびにｐ接点２３８０、ｎ接点２３８２、および誘電材料層２３６０を含む接合層が表面活性化された後、ウェハ２３５０およびマイクロＬＥＤ２３７０を上下反転させ、基板２３１０およびその上に形成された回路と接触させることが可能である。いくつかの実施形態においては、圧縮圧力２３２５を、接合層が互いに押し付けられるように、基板２３１０およびウェハ２３５０に印加することが可能である。表面活性化および接点におけるディッシングにより、誘電領域２３４０および誘電材料層２３６０は、表面引力のために直接接触することが可能であり、また表面原子がダングリングボンドを有することがあり、活性化後に不安定なエネルギー状態にあり場合があるため、誘電領域２３４０および誘電材料層２３６０の間で反応し化学接合を形成することが可能である。したがって、誘電領域２３４０および誘電材料層２３６０における誘電材料は、熱処理もしくは圧力ありで、またはなしで、互いに接合させることが可能である。

【0154】

図２３Ｄは、接合層における誘電材料の接合後、接合層における接点を接合するためのアニーリングプロセスを示している。たとえば、接触パッド２３３０およびｐ接点２３８０またはｎ接点２３８２は、たとえば、約２００～４００℃以上でのアニーリングによって、互いに接合させることが可能である。アニーリングプロセスの間、熱２３３５は、接触を誘電材料よりも拡大させることが可能であり（異なる熱膨張係数による）、したがって、接触パッド２３３０およびｐ接点２３８０またはｎ接点２３８２が接触することが可能であり、また活性化された表面で直接金属接合を形成することが可能であるように、接点間のディッシングギャップを閉じることが可能である。

【0155】

２つの接合されたウェハが異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料を含む、いくつかの実施形態においては、室温で接合された誘電材料は、異なる熱膨張によって引き起こされる接触パッドの位置合わせ不良を低減または防止するのに役立つことが可能である。いくつかの実施形態においては、アニーリング中の高温における接触パッドの位置合わせ不良をさらに低減または回避するため、トレンチを、マイクロＬＥＤの間に、マイクロＬＥＤのグループの間に、基板の一部またはすべてを通して等、接合前に形成することが可能である。

【0156】

マイクロＬＥＤがドライバ回路に接合された後、マイクロＬＥＤがその上に製作される基板は、薄くするかまたは除去することが可能であり、さまざまな二次光学部品は、たとえば、マイクロＬＥＤの活性領域から放射された光を抽出し、コリメートし、向け直すように、マイクロＬＥＤの発光表面上に製作することが可能である。一例においては、マイクロレンズはマイクロＬＥＤ上に形成することが可能であり、各マイクロレンズは、それぞれのマイクロＬＥＤに対応することが可能であり、光抽出効率を改善し、マイクロＬＥＤによって放射される光をコリメートするのに役立つことが可能である。いくつかの実施形態においては、二次光学部品は、マイクロＬＥＤの基板またはｎ型層内に製作することが可能である。いくつかの実施形態においては、二次光学部品は、マイクロＬＥＤのｎ型側に堆積された誘電層内に製作することが可能である。二次光学部品の例は、レンズ、格子、反射防止（ＡＲ）コーティング、プリズム、フォトニック結晶等を含むことが可能である。

【0157】

図２４は、特定の実施形態による、二次光学部品が上に製作されている、ＬＥＤおよびＶＣＳＥＬなどの半導体光源のアレイの一例を示している。図示されている例においては、ＬＥＤアレイ２４００は、たとえば、図２２Ａ～図２３Ｄに関連して上述した任意の好適な接合技法を使用して、ＬＥＤチップまたはウェハを、上に製作された電気回路を含むシリコンウェハと接合することによって作られることが可能である。図２４に示される例においては、ＬＥＤアレイ２４００は、図２３Ａ～図２３Ｄに関連して上述したようなウェハ対ウェハハイブリッド接合技法を使用して接合することが可能である。ＬＥＤアレイ２４００は、たとえばシリコンウェハであることが可能である、基板２４１０を含むことが可能である。ＬＥＤドライバ回路などの集積回路２４２０は、基板２４１０上に製作することが可能である。集積回路２４２０は、相互接続２４２２および接触パッド２４３０を通してマイクロＬＥＤ２４７０のｐ接点２４７４およびｎ接点２４７２に接続することが可能であり、接触パッド２４３０は、ｐ接点２４７４およびｎ接点２４７２と金属接合を形成することが可能である。基板２４１０上の誘電層２４４０は、融着接合を通して誘電層２４６０に接合することが可能である。

【0158】

ＬＥＤチップまたはウェハの基板（図示せず）は、薄くすることが可能であり、または除去して、マイクロＬＥＤ２４７０のｎ型層２４５０を露出させることが可能である。球面マイクロレンズ２４８２、格子２４８４、マイクロレンズ２４８６、反射防止層２４８８等などのさまざまな二次光学部品は、ｎ型層２４５０内またはその上に形成することが可能である。たとえば、球面マイクロレンズアレイは、暴露光に対する線形応答を有するグレースケールマスクおよびフォトレジストを使用して、またはパターニングされたフォトレジスト層の熱リフローによって形成されるエッチマスクを使用して、マイクロＬＥＤ２４７０の半導体材料にエッチングすることが可能である。二次光学部品はまた、類似のフォトリソグラフィ技法または他の技法を使用して、ｎ型層２４５０上に堆積された誘電層にエッチングすることが可能である。たとえば、マイクロレンズアレイは、バイナリマスクを使用してパターニングされるポリマー層の熱リフローを通して、ポリマー層に形成することが可能である。ポリマー層におけるマイクロレンズアレイは、二次光学部品として使用することが可能であり、またはマイクロレンズアレイの外形を誘電層または半導体層へと転写するためのエッチマスクとして使用することが可能である。誘電層は、たとえば、ＳｉＣＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、マイクロＬＥＤ２４７０は、マイクロレンズおよび反射防止コーティング、半導体材料にエッチングされるマイクロレンズおよび誘電材料層にエッチングされるマイクロレンズ、マイクロレンズおよび格子、球面レンズおよび非球面レンズ等など、複数の対応する二次光学部品を有することが可能である。マイクロＬＥＤ２４７０上に形成することができる二次光学部品のいくつかの例を示すため、３つの異なる二次光学部品が図２４に示されるが、これは、異なる二次光学部品がすべてのＬＥＤアレイに同時に使用されることを必ずしも示唆するものではない。

【0159】

本明細書に開示する実施形態は、人工現実システムのコンポーネントを実現するのに使用することが可能であり、または人工現実システムと併せて実現することが可能である。人工現実は、ユーザに提示する前に何らかの形で調節されている現実の形態であり、たとえば、仮想現実、拡張現実、複合現実、ハイブリッド現実、またはそれらの何らかの組合せおよび／または派生物を含むことが可能である。人工現実コンテンツは、完全に生成されたコンテンツ、または取り込まれた（たとえば、実世界）コンテンツと組み合わされた生成コンテンツを含むことが可能である。人工現実コンテンツは、ビデオ、オーディオ、触覚フィードバック、またはそれらの何らかの組合せを含むことが可能であり、それらのいずれかを、単一のチャネルまたは複数のチャネル（閲覧者に対する３次元効果を生成するステレオビデオなど）で提示することが可能である。加えて、いくつかの実施形態においては、人工現実はまた、たとえば、人工現実においてコンテンツを作成するのに使用される、および／または別の方法で人工現実において使用される（たとえば、アクティビティを実施する）、アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはそれらの何らかの組合せと関連付けることが可能である。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたＨＭＤ、スタンドアロンＨＭＤ、移動デバイスもしくはコンピューティングシステム、または人工現実コンテンツを１人もしくは複数の閲覧者に提供することができる他の任意のハードウェアプラットフォームを含む、さまざまなプラットフォーム上で実現することが可能である。

【0160】

図２５は、本明細書において開示されている例のうちいくつかを実施するための、一例のニアアイディスプレイ（たとえば、ＨＭＤデバイス）における一例の電子システム２５００の簡略化されたブロック図である。電子システム２５００は、上述されたＨＭＤデバイスまたは他のニアアイディスプレイの電子システムとして使用されることが可能である。この例においては、電子システム２５００は、１つまたは複数のプロセッサ２５１０と、メモリ２５２０とを含むことが可能である。プロセッサ２５１０は、複数のコンポーネントにおいて動作を実施するための命令を実行するように構成することが可能であり、たとえば、ポータブル電子デバイス内に実装するのに適した汎用プロセッサまたはマイクロプロセッサであることが可能である。プロセッサ２５１０は、電子システム２５００内の複数のコンポーネントと通信可能に結合することが可能である。この通信可能な結合を実現するため、プロセッサ２５１０は、バス２５４０を通じて他の示されているコンポーネントと通信することが可能である。バス２５４０は、電子システム２５００内でデータを転送するように適合されている任意のサブシステムであることが可能である。バス２５４０は、データを転送する複数のコンピュータバスおよび追加の回路を含むことが可能である。

【0161】

メモリ２５２０は、プロセッサ２５１０に結合することが可能である。いくつかの実施形態においては、メモリ２５２０は、短期および長期の両方の記憶を提供することが可能であり、いくつかのユニットへと分割することが可能である。メモリ２５２０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）および／またはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など、揮発性であること、ならびに／あるいは読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等など、不揮発性であることが可能である。さらに、メモリ２５２０は、セキュアデジタル（ＳＤ）カードなど、取外し可能な記憶デバイスを含むことが可能である。メモリ２５２０は、電子システム２５００に関するコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの記憶を提供することが可能である。いくつかの実施形態においては、メモリ２５２０は、異なるハードウェアモジュールへと分散させることが可能である。命令のセットおよび／またはコードを、メモリ２５２０に格納することが可能である。命令は、電子システム２５００によって実行可能であることが可能である実行可能コードの形態を取ることが可能であり、ならびに／あるいはソースおよび／またはインストール可能コードの形態を取ることが可能であり、これは、（たとえば、さまざまな一般的に利用可能なコンパイラ、インストレーションプログラム、圧縮／解凍ユーティリティーなどのいずれかを使用した）電子システム２５００上でのコンパイルおよび／またはインストール時に、実行可能コードの形態を取ることが可能である。

【0162】

いくつかの実施形態においては、メモリ２５２０は、複数のアプリケーションモジュール２５２２～２５２４を格納することが可能であり、これらは、任意の数のアプリケーションを含むことが可能である。アプリケーションの例は、ゲーミングアプリケーション、会議アプリケーション、ビデオ再生アプリケーション、または他の好適なアプリケーションを含むことが可能である。アプリケーションは、奥行き感知機能またはアイトラッキング機能を含むことが可能である。アプリケーションモジュール２５２２～２５２４は、プロセッサ２５１０によって実行されることになる特定の命令を含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、アプリケーションモジュール２５２２～２５２４のうち特定のアプリケーションまたは部分は、他のハードウェアモジュール２５８０によって実行可能であり得る。特定の実施形態においては、メモリ２５２０は、セキュアなメモリを追加で含むことが可能であり、これは、セキュアな情報に対するコピーまたはその他の不正アクセスを防止するための追加のセキュリティ制御を含むことが可能である。

【0163】

いくつかの実施形態においては、メモリ２５２０は、ロードされているオペレーティングシステム２５２５を含むことが可能である。オペレーティングシステム２５２５は、アプリケーションモジュール２５２２～２５２４によって提供される命令の実行を開始するように、ならびに／または他のハードウェアモジュール２５８０と、１つまたは複数のワイヤレストランシーバを含むことが可能であるワイヤレス通信サブシステム２５３０とのインターフェースとを管理するように動作可能であることが可能である。オペレーティングシステム２５２５は、スレッド化、リソース管理、データ記憶制御、および他の同様の機能性を含む、電子システム２５００のコンポーネントにわたる他の動作を実施するように適合することが可能である。

【0164】

ワイヤレス通信サブシステム２５３０は、たとえば、赤外線通信デバイス、ワイヤレス通信デバイスおよび／またはチップセット（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、ＩＥＥＥ８０２．１１デバイス、Ｗｉ－Ｆｉデバイス、ＷｉＭａｘデバイス、セルラー通信設備等など）、ならびに／あるいは同様の通信インターフェースを含むことが可能である。電子システム２５００は、ワイヤレス通信のための１つもしくは複数のアンテナ２５３４を、ワイヤレス通信サブシステム２５３０の一部として、またはシステムのいずれかの部分に結合されている別個のコンポーネントとして含むことが可能である。所望の機能性に応じて、ワイヤレス通信サブシステム２５３０は、ベーストランシーバステーションならびに他のワイヤレスデバイスおよびアクセスポイントと通信するための別個のトランシーバを含むことが可能であり、その通信は、ワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、もしくはワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）など、異なるデータネットワークおよび／またはネットワークタイプと通信することを含むことが可能である。ＷＷＡＮは、たとえば、ＷｉＭａｘ（ＩＥＥＥ８０２．１６）ネットワークであることが可能である。ＷＬＡＮは、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘネットワークであることが可能である。ＷＰＡＮは、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１５ｘ、またはいくつかの他のタイプのネットワークであることが可能である。本明細書に記載する技法はまた、ＷＷＡＮ、ＷＬＡＮ、および／またはＷＰＡＮの任意の組合せに使用することが可能である。ワイヤレス通信サブシステム２５３０は、ネットワーク、他のコンピュータシステム、および／または本明細書に記載する他の任意のデバイスとの間でデータを交換するのを許可することが可能である。ワイヤレス通信サブシステム２５３０は、アンテナ２５３４およびワイヤレスリンク２５３２を使用して、ＨＭＤデバイスの識別子、位置データ、地理的マップ、ヒートマップ、写真、またはビデオなどのデータを送信または受信するための手段を含むことが可能である。ワイヤレス通信サブシステム２５３０、プロセッサ２５１０、およびメモリ２５２０はともに、本明細書に開示されるいくつかの機能を実施するための手段のうち１つまたは複数の少なくとも一部を備えることが可能である。

【0165】

電子システム２５００の実施形態はまた、１つまたは複数のセンサ２５９０を含むことが可能である。センサ２５９０は、たとえば、画像センサ、加速度計、圧力センサ、温度センサ、近接センサ、磁力計、ジャイロスコープ、慣性センサ（たとえば、加速度計とジャイロスコープとを組み合わせるモジュール）、環境光センサ、あるいは奥行きセンサもしくは位置センサなど、感覚出力を提供するように、および／または感覚入力を受信するように動作可能な他の任意の同様のモジュールを含むことが可能である。たとえば、いくつかの実施態様においては、センサ２５９０は、１つもしくは複数の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）および／または１つもしくは複数の位置センサを含むことが可能である。ＩＭＵは、位置センサのうち１つまたは複数から受信された測定信号に基づいて、ＨＭＤデバイスの初期位置に対するＨＭＤデバイスの推定位置を示す校正データを生成することが可能である。位置センサは、ＨＭＤデバイスの動きに応答して１つまたは複数の測定信号を生成することが可能である。位置センサの例は、１つもしくは複数の加速度計、１つもしくは複数のジャイロスコープ、１つもしくは複数の磁力計、動きを検出する別の好適なタイプのセンサ、ＩＭＵのエラー補正のために使用されるタイプのセンサ、またはそれらの任意の組合せを含むことが可能であるが、それらには限定されない。位置センサは、ＩＭＵの外部に、ＩＭＵの内部に、またはそれらの任意の組合せで配置されることが可能である。少なくともいくつかのセンサは、感知のため、構造化された光パターンを使用することが可能である。

【0166】

電子システム２５００は、ディスプレイモジュール２５６０を含むことが可能である。ディスプレイモジュール２５６０は、ニアアイディスプレイであることが可能であり、画像、ビデオ、およびさまざまな命令などの情報を、電子システム２５００からユーザにグラフィカルに提示することが可能である。かかる情報は、１つもしくは複数のアプリケーションモジュール２５２２～２５２４、仮想現実エンジン２５２６、１つもしくは複数の他のハードウェアモジュール２５８０、それらの組合せ、または、（たとえば、オペレーティングシステム２５２５によって）ユーザのためにグラフィカルコンテンツを解像するための他の任意の好適な手段から導出することが可能である。ディスプレイモジュール２５６０は、ＬＣＤ技術、ＬＥＤ技術（たとえば、ＯＬＥＤ、ＩＬＥＤ、μ－ＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤ、ＴＯＬＥＤなどを含む）、発光ポリマーディスプレイ（ＬＰＤ）技術、または他の何らかのディスプレイ技術を使用することが可能である。

【0167】

電子システム２５００は、ユーザ入力／出力モジュール２５７０を含むことが可能である。ユーザ入力／出力モジュール２５７０は、ユーザがアクション要求を電子システム２５００へ送信することを可能にすることができる。アクション要求は、特定のアクションを実施する要求であることが可能である。たとえば、アクション要求は、アプリケーションを開始もしくは終了すること、またはアプリケーション内で特定のアクションを実施することであることが可能である。ユーザ入力／出力モジュール２５７０は、１つまたは複数の入力デバイスを含むことが可能である。例示の入力デバイスは、タッチスクリーン、タッチパッド、マイクロフォン、ボタン、ダイヤル、スイッチ、キーボード、マウス、ゲームコントローラ、またはアクション要求を受信し、受信したアクション要求を電子システム２５００へと通信するための他の任意の好適なデバイスを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、ユーザ入力／出力モジュール２５７０は、電子システム２５００から受信した命令に従って触覚フィードバックをユーザに提供することが可能である。たとえば、触覚フィードバックは、アクション要求が受信されたとき、または実施されているときに提供されることが可能である。

【0168】

電子システム２５００は、たとえば、ユーザの目の位置を追跡把握するために、ユーザの写真またはビデオを撮影するのに使用することが可能であるカメラ２５５０を含むことが可能である。カメラ２５５０はまた、たとえば、ＶＲ、ＡＲ、またはＭＲ用途のために、環境の写真またはビデオを撮影するのに使用することも可能である。カメラ２５５０は、たとえば、数百万または数千万ピクセルを有する相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含むことが可能である。いくつかの実施態様においては、カメラ２５５０は、３Ｄ画像を取り込むのに使用することが可能である２つ以上のカメラを含むことが可能である。

【0169】

いくつかの実施形態においては、電子システム２５００は、複数の他のハードウェアモジュール２５８０を含むことが可能である。他のハードウェアモジュール２５８０はそれぞれ、電子システム２５００内の物理的なモジュールであることが可能である。他のハードウェアモジュール２５８０はそれぞれ、構造として恒久的に構成されることが可能であるが、他のハードウェアモジュール２５８０のうちいくつかは、特定の機能を実施するように一時的に構成されること、または一時的にアクティブ化されることが可能である。他のハードウェアモジュール２５８０の例は、たとえば、オーディオ出力および／または入力モジュール（たとえば、マイクロフォンもしくはスピーカー）、近距離無線通信（ＮＦＣ）モジュール、充電式バッテリー、バッテリー管理システム、有線／ワイヤレスバッテリー充電システムなどを含むことが可能である。いくつかの実施形態においては、他のハードウェアモジュール２５８０の１つまたは複数の機能は、ソフトウェアで実施することが可能である。

【0170】

いくつかの実施形態においては、電子システム２５００のメモリ２５２０は、仮想現実エンジン２５２６を格納することも可能である。仮想現実エンジン２５２６は、電子システム２５００内のアプリケーションを実行すること、およびＨＭＤデバイスの位置情報、加速度情報、速度情報、予測される今後の位置、またはそれらの任意の組合せをさまざまなセンサから受信することが可能である。いくつかの実施形態においては、仮想現実エンジン２５２６によって受信された情報は、ディスプレイモジュール２５６０への信号（たとえば、表示命令）を生成するために使用することが可能である。たとえば、受信した情報が、ユーザが左を見ていたことを示している場合、仮想現実エンジン２５２６は、仮想環境におけるユーザの動きを反映するＨＭＤデバイスのためのコンテンツを生成することが可能である。加えて、仮想現実エンジン２５２６は、ユーザ入力／出力モジュール２５７０から受信したアクション要求に応答して、アプリケーション内でアクションを実行し、フィードバックをユーザに提供することが可能である。提供されるフィードバックは、視覚、可聴、または触覚フィードバックであることが可能である。いくつかの実施態様においては、プロセッサ２５１０は、仮想現実エンジン２５２６を実行することが可能である１つまたは複数のＧＰＵを含むことが可能である。

【0171】

さまざまな実施態様においては、上述のハードウェアおよびモジュールは、単一のデバイス上に、または有線もしくはワイヤレス接続を使用して互いに通信することができる複数のデバイスに実装することが可能である。たとえば、いくつかの実施態様においては、ＧＰＵ、仮想現実エンジン２５２６、およびアプリケーション（たとえば、トラッキングアプリケーション）など、いくつかのコンポーネントまたはモジュールは、ヘッドマウントディスプレイデバイスとは別個のコンソールに実装することが可能である。いくつかの実施態様においては、１つのコンソールが、複数のＨＭＤに接続されること、または複数のＨＭＤをサポートすることが可能である。

【0172】

代替構成においては、異なるコンポーネントおよび／または追加のコンポーネントが電子システム２５００に含まれることが可能である。同様に、コンポーネントのうち１つまたは複数の機能性は、上述した手法とは異なる手法でコンポーネントの間で分散させることが可能である。たとえば、いくつかの実施形態においては、電子システム２５００は、ＡＲシステム環境および／またはＭＲ環境など、他のシステム環境を含むように修正することが可能である。

【0173】

上で論じられている方法、システム、およびデバイスは、例である。さまざまな実施形態は、必要に応じて、さまざまな手順またはコンポーネントを省略、置換、または追加することが可能である。たとえば、代替構成においては、記載した方法は、記載したものとは異なる順序で実施することが可能であり、ならびに／あるいはさまざまな段階が追加、省略、および／または組み合わされることが可能である。また、特定の実施形態に関して記載した特徴は、他のさまざまな実施形態において組み合わせることが可能である。実施形態の異なる態様および要素は、同様の手法で組み合わせることが可能である。また、技術は進化しており、したがって、要素のうちの多くは例であり、それらの例は、本開示の範囲をそれらの特定の例に限定するものではない。

【0174】

実施形態の徹底的な理解を提供するため、本明細書においては具体的な詳細が与えられている。しかしながら、実施形態は、これらの具体的な詳細を伴わずに実施されることが可能である。たとえば、よく知られている回路、プロセス、システム、構造、および技法は、実施形態が不明瞭になることを回避するために、不必要な詳細を伴わずに示されている。本明細書は、例示的な実施形態のみを提供しており、本発明の範囲、適用可能性、または構成を限定しようとするものではない。むしろ、実施形態についての前述の記載は、さまざまな実施形態を実施するための有効な記載を当業者に提供するであろう。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、要素の機能および配置においてさまざまな変更を行うことが可能である。

【0175】

また、いくつかの実施形態は、フロー図またはブロック図として示されるプロセスとして記載した。それぞれ、動作を順次プロセスとして記載している場合があるが、動作のうち多くは、並列にまたは同時に実施することが可能である。加えて、動作の順序は並べ替えることが可能である。プロセスは、図に含まれていない追加のステップを有することが可能である。さらに、方法の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはそれらの任意の組合せによって実施することが可能である。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコードに実装される場合、関連付けられたタスクを実施するプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体などのコンピュータ可読媒体に格納することが可能である。プロセッサは、関連付けられたタスクを実施することが可能である。

【0176】

具体的な要件に従って実質的な変更を行うことが可能であることは、当業者にとって明白となるであろう。たとえば、カスタマイズされたもしくは専用のハードウェアが使用されることも可能であり、および／または特定の要素が、ハードウェア、ソフトウェア（アプレット等などのポータブルソフトウェアを含む）、もしくは両方に実装されることが可能である。さらに、ネットワーク入力／出力デバイスなどの他のコンピューティングデバイスへの接続が採用されることが可能である。

【0177】

添付の図面を参照すると、メモリを含むことができるコンポーネントは、非一時的な機械可読媒体を含むことができる。「機械可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械を特定の様式で動作させるデータを提供することに関与する、任意の記憶媒体を指すことが可能である。上で提供されている実施形態においては、さまざまな機械可読媒体が、実行のために処理ユニットおよび／または他のデバイスに命令／コードを提供することに関与することが可能である。追加として、または代替として、機械可読媒体は、かかる命令／コードを格納および／または搬送するのに使用することが可能である。多くの実施態様においては、コンピュータ可読媒体は、物理的および／または有形の記憶媒体である。かかる媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および送信媒体を含むがそれらに限定されない多くの形態を取ることが可能である。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、たとえば、コンパクトディスク（ＣＤ）もしくはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの磁気および／または光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する他の物理的媒体、ＲＡＭ、プログラム可能読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップもしくはカートリッジ、以下に記載されるような搬送波、あるいはコンピュータが命令および／もしくはコードを読み出すことができる他の任意の媒体を含む。コンピュータプログラム製品は、プロシージャ、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、アプリケーション（アプリ）、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラスを表すことが可能であるコードおよび／またはマシン実行可能命令、あるいは命令、データ構造、もしくはプログラムステートメントの任意の組合せを含むことが可能である。

【0178】

本明細書に記載するメッセージを通信するのに使用される情報および信号は、さまざまな異なる技術および技法のうちいずれかを使用して表すことが可能であることを、当業者であれば理解するであろう。たとえば、上の記載全体を通して参照される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは粒子、光場もしくは粒子、またはそれらの任意の組合せによって表すことが可能である。

【0179】

「および」および「または」という用語は、本明細書において使用されるとき、かかる用語が使用される文脈に少なくとも部分的に依存することも予想される、さまざまな意味を含むことが可能である。一般的に、「または」は、Ａ、Ｂ、またはＣなどのリストを関連付けるのに使用される場合、Ａ、Ｂ、およびＣ（ここでは包括的な意味で使用される）、ならびにＡ、Ｂ、またはＣ（ここでは排他的な意味で使用される）を意味することが意図される。加えて、「１つまたは複数」という用語は、本明細書において使用されるとき、単数形の任意の機能、構造、もしくは特徴を記載するために使用することが可能であり、または機能、構造、もしくは特徴の何らかの組合せを記載するために使用することが可能である。しかしながら、これは単に説明例であり、特許請求される主題はこの例に限定されるものではないことに留意されたい。さらに、「～の少なくとも１つ」という用語は、Ａ、Ｂ、またはＣなどのリストを関連付けるのに使用される場合、Ａ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、ＡＡ、ＡＢＣ、ＡＡＢ、ＡＡＢＢＣＣＣ等など、Ａ、Ｂ、および／またはＣの任意の組合せを意味するものと解釈することが可能である。

【0180】

さらに、特定の実施形態について、ハードウェアおよびソフトウェアの特定の組合せを使用して記載してきたが、ハードウェアおよびソフトウェアの他の組合せも可能であるということを認識されたい。特定の実施形態は、ハードウェアのみで、またはソフトウェアのみで、またはそれらの組合せを使用して実施されることが可能である。一例においては、ソフトウェアは、本開示において記載されるステップ、動作、またはプロセスのいずれかもしくはすべてを実施するために、１つもしくは複数のプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムコードまたは命令を包含するコンピュータプログラム製品を用いて実装することが可能であり、この場合、コンピュータプログラムは、非一時的コンピュータ可読媒体に格納することが可能である。本明細書に記載するさまざまなプロセスは、同じプロセッサまたは任意の組合せの異なるプロセッサに実装することができる。

【0181】

デバイス、システム、コンポーネント、またはモジュールが、特定の動作もしくは機能を実施するように構成されているものとして記載される場合、かかる構成は、たとえば、動作を実施するための電子回路を設計することによって、プログラム可能な電子回路（マイクロプロセッサなど）を、動作を実施するようにプログラムすることによって、たとえば、コンピュータ命令もしくはコード、または非一時的なメモリ媒体に格納されたコードもしくは命令を実施するようにプログラムされたプロセッサもしくはコア、またはそれらの任意の組合せを実施することによって遂行することができる。プロセスは、プロセス間通信のための従来の技法を含むがそれらに限定されないさまざまな技法を使用して通信することができ、プロセスの異なるペアが異なる技法を使用することが可能であり、またはプロセスの同じペアが異なる時点で異なる技法を使用することが可能である。

【0182】

したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味でみなされるべきである。しかしながら、特許請求の範囲に記載されているさらに広い精神および範囲から逸脱することなく、追加、削減、削除、ならびに他の修正および変更を行うことが可能であることが明白となるであろう。したがって、特定の実施形態について記載してきたが、これらは限定的であることを意図するものではない。さまざまな修正および均等物は、以下の特許請求の範囲の範疇内にある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図23A】

【図23B】

【図23C】

【図23D】

【図24】

【図25】

【国際調査報告】