特表 2024-517421 多層コーティングアーキテクチャを使用したインプリントリソグラフィ

(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】2024-04-22

(54)【発明の名称】多層コーティングアーキテクチャを使用したインプリントリソグラフィ

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20240415BHJP

   G02B 1/11 20150101ALI20240415BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20240415BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

G02B1/11

G02B5/30

G02B27/02 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564148

(86)(22)【出願日】2022-04-21

(85)【翻訳文提出日】2023-12-12

(86)【国際出願番号】 US2022071832

(87)【国際公開番号】W WO2022226515

(87)【国際公開日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】63/177,828

(32)【優先日】2021-04-21

(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】514108838

【氏名又は名称】マジック リープ， インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】７５００ Ｗ ＳＵＮＲＩＳＥ ＢＬＶＤ，ＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ，ＦＬ ３３３２２ ＵＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】メネゼス， マーロン エドワード

(72)【発明者】

【氏名】シン， ビクラムジト

(72)【発明者】

【氏名】シュー， フランク ワイ．

【テーマコード（参考）】

2H149

2H199

2H249

2K009

【Ｆターム（参考）】

2H149AA17

2H149BA23

2H149FA08W

2H149FA10W

2H149FA13Z

2H149FD47

2H149FD48

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA27

2H199CA30

2H199CA32

2H199CA50

2H199CA54

2H199CA55

2H199CA66

2H199CA67

2H199CA92

2H199CA93

2H199CA94

2H199CA95

2H199CA96

2H249AA03

2H249AA13

2H249AA40

2H249AA43

2H249AA60

2H249AA62

2H249AA64

2K009AA02

2K009BB24

2K009CC21

2K009CC22

2K009CC24

2K009CC33

2K009DD02

(57)【要約】

光学的特徴を形成するための構造および光学的特徴を形成するための方法が開示される。いくつかの実施形態では、構造は、光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層と、ベース層と、パターン化層およびベース層に結合された中間層とを備える。本開示では、光学スタックを製造する方法が提供され、該方法は、ベース層上に中間層を堆積させることと、該中間層を前記ベース層に結合することと、該中間層上に、該光学スタックの光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層を堆積させることと、該パターン化層を該中間層に結合することと、該パターン化層を介して該光学的特徴を形成することとを含み、該光学スタックは、導波路を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学スタックを製造する方法であって、前記方法は、
ベース層上に中間層を堆積させることと、
前記中間層を前記ベース層に結合することと、
前記中間層上に、前記光学スタックの光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層を堆積させることと、
前記パターン化層を前記中間層に結合することと、
前記パターン化層を介して前記光学的特徴を形成することと
を含み、
前記光学スタックは、導波路を備える、方法。

【請求項2】

前記光学的特徴を形成することは、プレートツープレート、プレートツーロール、ロールツーロール、またはロールツープレートのインプリントを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記中間層上に前記パターン化層を堆積させることは、スロットダイ、マイクログラビア、ナイフエッジ、ドクターブレード、またはスプレーコーティングの１つ以上を使用してインプリントすることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記パターン化層と前記中間層との間の結合は、共有結合および物理結合の１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記ベース層は、ポリカーボネートを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記中間層は、１μｍ～２５μｍの厚さを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記パターン化層は、５μｍ～６μｍの厚さを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記パターン化層の幅は、２５ｍｍ～４５０ｍｍである、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記パターン化層は、メタクリレートまたはアクリレートを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記パターン化層は、プラスチックを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記パターン化層は、エポキシおよびビニル二重官能性を有するポリマーを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記中間層は、架橋ポリマーコーティングを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記ベース層は、可撓性基材を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記パターンは、１０ｎｍ～１５０ｎｍのピッチを有する反射防止特徴を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記パターンは、１０ｎｍ～１００ｎｍの寸法を有するワイヤグリッド偏光子を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記パターンは、光学回折のために１００ｎｍ～１０００ｎｍのピッチを有する光学格子を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記パターンは、０．１μｍ～１０００μｍのピッチを有する光アライメント基準を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

装置であって、
光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層であって、前記パターン化層は、導波路のパターンを形成するように構成される、パターン化層と、
ベース層と、
前記パターン化層および前記ベース層に結合された中間層と
を備える、装置。

【請求項19】

システムであって、
ディスプレイを備えるウェアラブルヘッドデバイスであって、
前記ディスプレイは、光学スタックを備え、
前記光学スタックの光学的特徴は、
前記光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層であって、前記パターン化層は、導波路のパターンを形成するように構成される、パターン化層と、
ベース層と、
前記パターン化層および前記ベース層に結合された中間層と
を備える構造を使用して形成される、ウェアラブルヘッドデバイスと、
１つ以上のプロセッサであって、前記１つ以上のプロセッサは、方法を実行するように構成されており、前記方法は、
前記ディスプレイ上に、複合現実環境に関連付けられたコンテンツを提示することであって、前記コンテンツを提示することが、前記導波路の前記パターンを介して光を伝播することを含む、こと
を含む、１つ以上のプロセッサと
を備える、システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年４月２１日に出願された米国仮特許出願第６３／１７７，８２８号の優先権を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

分野
本開示は、一般に、多層構造を使用するインプリントリソグラフィに関する。

【背景技術】

【0003】

背景
インプリントリソグラフィのプロセスは、基材上に堆積され（例えば、インクジェットされ、スロットダイコーティングされ）、テンプレートと接触する硬化性溶液を含み得る。テンプレートは、望ましい微細パターンまたはナノパターンを含み得る。硬化後、溶液は、基材上にパターン化層（例えば、パターン化ポリマー層）として固化する。インプリントリソグラフィの性能（例えば、パターン忠実度、欠陥生成、スループット、インプリント寿命）は、溶液に関連する不十分な接着および／または過度の望ましくない化学的相互作用によって悪影響を受ける場合がある。望ましくない化学的相互作用は、溶液膨潤、基材ポリマーの局所的に溶解するポリマー鎖、または溶液（例えば、低粘度インプリント）と基材（例えば、裸ポリカーボネート（「ＰＣ」）（［ＯＣ（ＯＣ_６Ｈ_４）_２ＣＭｅ_２］_ｎ）フィルム））との間の化学的インプリント不適合を含み得る。次に、パターン化解決策は、パターンによって生成された構造（例えば、導波路）に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、費用対効果の高い方法で悪影響を低減することによってパターンを改善することが望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

概要
光学的特徴を形成するための構造および光学的特徴を形成するための方法が開示される。いくつかの実施形態では、構造は、光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層と、ベース層と、パターン化層およびベース層に結合された中間層とを備える。

【0005】

いくつかの実施形態では、パターン化層と中間層との間の結合は、共有結合、物理結合、またはその両方を含む。

【0006】

いくつかの実施形態では、ベース層はＰＣを含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、中間層は、１～２５μｍの厚さを有する。

【0008】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、５μｍ～６μｍの厚さを有する。

【0009】

いくつかの実施形態では、パターン化層の幅は、２５ｍｍ～４５０ｍｍである。

【0010】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、導波路のパターンを形成するように構成される。

【0011】

いくつかの実施形態では、パターン化層のトポグラフィは、２０ｎｍ～２５ｎｍの波形を備える。

【0012】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、メタクリレートまたはアクリレートを含む。

【0013】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、プラスチックを含む。

【0014】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、エポキシおよびビニル二重官能性を含むポリマーを含む。

【0015】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、硬化性溶液を含む。

【0016】

いくつかの実施形態では、中間層は、架橋ポリマーコーティングを含む。

【0017】

いくつかの実施形態では、ベース層は、可撓性基材を含む。

【0018】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、１０～１５０ｎｍの寸法を含む反射防止特徴を形成するように構成される。

【0019】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、１０～１００ｎｍの寸法を含むワイヤグリッド偏光子を形成するように構成される。

【0020】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、１００～１０００ｎｍの寸法を含む光学格子を形成するように構成される。

【0021】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、０．１～１０００μｍの寸法を含む光アライメント基準を形成するように構成される。

【0022】

いくつかの実施形態では、光学的特徴を備える光学スタックを製造する方法は、ベース層を提供することと、ベース層上に中間層を堆積させることと、中間層をベース層に結合することと、中間層上に、光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層を堆積させることと、パターン化層を中間層に結合することと、を含む。

【0023】

いくつかの実施形態では、本方法は、パターン化層を使用して光学スタックの光学的特徴を形成することをさらに含む。

【0024】

いくつかの実施形態では、光学スタックは導波路である。

【0025】

いくつかの実施形態では、光学的特徴を形成することは、プレートツープレート（Ｐｌａｔｅ－ｔｏ－Ｐｌａｔｅ）、プレートツーロール（Ｐｌａｔｅ－ｔｏ－Ｒｏｌｌ）、ロールツーロール（Ｒｏｌｌ－ｔｏ－Ｒｏｌｌ）、またはロールツープレート（Ｒｏｌｌ－ｔｏ－Ｐｌａｔｅ）のインプリントを含む。

【0026】

いくつかの実施形態では、本方法は、パターン化層を硬化させることをさらに含む。

【0027】

いくつかの実施形態では、中間層上にパターン化層を堆積させることは、スロットダイを使用するインプリント、マイクログラビアを使用するインプリント、ナイフエッジを使用するインプリント、ドクターブレードを使用するインプリント、またはスプレーコーティングを含む。

【0028】

いくつかの実施形態では、パターン化層と中間層との間の結合は、共有結合、物理結合、またはその両方を含む。

【0029】

いくつかの実施形態では、ベース層はＰＣを含む。

【0030】

いくつかの実施形態では、中間層は、１～２５μｍの厚さを有する。

【0031】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、５μｍ～６μｍの厚さを有する。

【0032】

いくつかの実施形態では、パターン化層の幅は、２５ｍｍ～４５０ｍｍである。

【0033】

いくつかの実施形態では、パターン化層のトポグラフィは、２０ｎｍ～２５ｎｍの波形を備える。

【0034】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、メタクリレートまたはアクリレートを含む。

【0035】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、プラスチックを含む。

【0036】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、エポキシおよびビニル二重官能性を含むポリマーを含む。

【0037】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、硬化性溶液を含む。

【0038】

いくつかの実施形態では、中間層は、架橋ポリマーコーティングを含む。

【0039】

いくつかの実施形態では、ベース層は、可撓性基材を含む。

【0040】

いくつかの実施形態では、パターンは、１０～１５０ｎｍの寸法を含む反射防止特徴を備える。

【0041】

いくつかの実施形態では、パターンは、１０～１００ｎｍの寸法を含むワイヤグリッド偏光子を備える。

【0042】

いくつかの実施形態では、パターンは、１００～１０００ｎｍの寸法を含む光学格子を備える。

【0043】

いくつかの実施形態では、パターンは、０．１～１０００μｍの寸法を含む光アライメント基準を備える。

【0044】

いくつかの実施形態では、システムは、ディスプレイを備えるウェアラブルヘッドデバイスを備える。ディスプレイは、光学的特徴を備える光学スタックを備え、光学的特徴は、上述した構造を使用して形成される。システムは、複合現実環境に関連付けられたコンテンツをディスプレイ上に提示することを含む方法を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを備え、コンテンツは、光学的特徴に基づいて提示される。

【図面の簡単な説明】

【0045】

特許または出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含む。カラー図面を伴うこの特許または特許出願公開の写しは、請求および必要な料金の支払いに応じて庁によって提供される。

【0046】

【図1A】図１Ａ～図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な環境を示している。

【図1B】図１Ａ～図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な環境を示している。

【図1C】図１Ａ～図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態にかかる、例示的な環境を示している。

【0047】

【図2A】図２Ａ～図２Ｄは、本開示の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムの構成要素を示している。

【図2B】図２Ａ～図２Ｄは、本開示の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムの構成要素を示している。

【図2C】図２Ａ～図２Ｄは、本開示の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムの構成要素を示している。

【図2D】図２Ａ～図２Ｄは、本開示の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムの構成要素を示している。

【0048】

【図3A】図３Ａは、本開示の実施形態にかかる、例示的な複合現実ハンドヘルドコントローラを示している。

【0049】

【図3B】図３Ｂは、本開示の実施形態にかかる、例示的な補助ユニットを示している。

【0050】

【図4】図４は、本開示の実施形態にかかる、例示的な複合現実システムの例示的な機能ブロック図を示している。

【0051】

【図5】図５は、本開示の実施形態にかかる、例示的な構造を示している。

【0052】

【図6A】図６Ａ～図６Ｂは、本開示の実施形態にかかる、構造の例示的な特性を示している。

【図6B】図６Ａ～図６Ｂは、本開示の実施形態にかかる、構造の例示的な特性を示している。

【0053】

【図7】図７は、本開示の実施形態にかかる、例示的な構造を示している。

【0054】

【図8】図８は、本開示の実施形態にかかる、光学スタックを製造する例示的な方法を示している。

【発明を実施するための形態】

【0055】

詳細な説明
以下の例の説明では、本明細書の一部を形成し、実施されることができる特定の例を例示として示す添付の図面を参照する。開示された例の範囲から逸脱することなく、他の例が使用されることができ、構造的変更が行われることができることを理解されたい。

【0056】

全ての人と同様に、複合現実システムのユーザは、現実環境、すなわち、ユーザによって知覚可能な「現実世界」の３次元部分およびそのコンテンツの全てに存在する。例えば、ユーザは、人間の通常の感覚（視覚、音、触覚、味覚、嗅覚）を使用して現実環境を知覚し、現実環境内で自分の身体を動かすことによって現実環境と相互作用する。現実環境における位置は、座標空間における座標として記述されることができる。例えば、座標は、海面に対する緯度、経度、および高度；基準点からの３つの直交寸法における距離；または他の適切な値を含むことができる。同様に、ベクトルは、座標空間内の方向および大きさを有する量を記述することができる。

【0057】

コンピューティングデバイスは、例えば、デバイスに関連付けられたメモリに、仮想環境の表現を維持することができる。本明細書で使用される場合、仮想環境は、３次元空間の計算表現である。仮想環境は、任意のオブジェクト、アクション、信号、パラメータ、座標、ベクトル、またはその空間に関連付けられた他の特性の表現を含むことができる。いくつかの例では、コンピューティングデバイスの回路（例えば、プロセッサ）は、仮想環境の状態を維持および更新することができる。すなわち、プロセッサは、第１の時間ｔ０において、仮想環境に関連付けられたデータおよび／またはユーザによって提供された入力に基づいて、第２の時間ｔ１における仮想環境の状態を決定することができる。例えば、仮想環境内のオブジェクトが時間ｔ０において第１の座標に位置し、特定のプログラムされた物理的パラメータ（例えば、質量、摩擦係数）を有する場合、ユーザから受信した入力は、方向ベクトルにおいてオブジェクトに力が加えられるべきであることを指示する。プロセッサは、基本力学を使用して時間ｔ１におけるオブジェクトの位置を決定するために運動学の法則を適用することができる。プロセッサは、仮想環境について知られている任意の適切な情報および／または任意の適切な入力を使用して、時間ｔ１における仮想環境の状態を決定することができる。仮想環境の状態を維持および更新する際に、プロセッサは、仮想環境における仮想オブジェクトの作成および削除に関連するソフトウェア；仮想環境における仮想オブジェクトまたはキャラクタの挙動を定義するためのソフトウェア（例えば、スクリプト）；仮想環境における信号（例えば、音声信号）の挙動を定義するためのソフトウェア；仮想環境に関連付けパラメータを作成および更新するためのソフトウェア；仮想環境において音声信号を生成するためのソフトウェア；入出力を扱うソフトウェア；ネットワーク動作を実装するためのソフトウェア；アセットデータを適用するソフトウェア（例えば、仮想オブジェクトを経時的に移動させるためのアニメーションデータ）；または他の多くの可能性を含む任意の適切なソフトウェアを実行することができる。

【0058】

ディスプレイまたはスピーカなどの出力デバイスは、仮想環境の任意のまたは全ての態様をユーザに提示することができる。例えば、仮想環境は、ユーザに提示されることができる仮想オブジェクト（これは、無生物；人々；動物；ライトなどのオブジェクトの表現を含み得る）を含み得る。プロセッサは、仮想環境のビューを決定することができ（例えば、原点座標、ビュー軸、および錐台を有する「カメラ」に対応する）、ディスプレイに、そのビューに対応する仮想環境の視聴可能なシーンをレンダリングすることができる。この目的のために、任意の適切なレンダリング技術が使用され得る。いくつかの例では、視聴可能なシーンは、仮想環境内のいくつかの仮想オブジェクトを含み、特定の他の仮想オブジェクトを除外し得る。同様に、仮想環境は、１つ以上の音声信号としてユーザに提示され得る音声態様を含み得る。例えば、仮想環境内の仮想オブジェクトは、オブジェクトの位置座標から生じる音を生成し得る（例えば、仮想キャラクタは、発話するか、または効果音を発生させ得る）。あるいは、仮想環境は、特定の位置に関連付けられてもよく、または関連付けられなくてもよい音楽キューまたは周囲音に関連付けられてもよい。プロセッサは、「聴取者」座標に対応する音声信号、例えば、仮想環境内の音の合成に対応し、聴取者座標において聴取者が聞く音声信号をシミュレートするために混合および処理された音声信号を決定し、１つ以上のスピーカを介して音声信号をユーザに提示することができる。

【0059】

仮想環境は、計算構造として存在するため、ユーザは、通常の感覚を使用して仮想環境を直接知覚し得ない。代わりに、ユーザは、例えばディスプレイ、スピーカ、触覚出力デバイスなどによってユーザに提示されるように、仮想環境を間接的に知覚することができる。同様に、ユーザは、仮想環境に直接触れたり、仮想環境を操作したり、仮想環境と直接相互作用したりし得ないが、仮想環境を更新するためにデバイスまたはセンサデータを使用することができるプロセッサに、入力デバイスまたはセンサを介して入力データを提供することができる。例えば、カメラセンサは、ユーザが仮想環境内でオブジェクトを移動させようとしていることを示す光学データを提供することができ、プロセッサは、そのデータを使用して、仮想環境内でオブジェクトにそれに応じて応答させることができる。

【0060】

複合現実システムは、例えば、透過型ディスプレイおよび／または１つ以上のスピーカ（これは、例えば、ウェアラブルヘッドデバイスに組み込まれてもよい）を使用して、現実環境と仮想環境との態様を組み合わせた複合現実環境（ＭＲＥ）をユーザに提示することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のスピーカは、ウェアラブルヘッドデバイスの外部にあってもよい。本明細書で使用される場合、ＭＲＥは、現実環境と対応する仮想環境との同時表現である。いくつかの例では、対応する現実環境および仮想環境は、単一の座標空間を共有する。いくつかの例では、実座標空間および対応する仮想座標空間は、変換行列（または他の適切な表現）によって互いに関連付けられる。したがって、単一の座標（いくつかの例では、変換行列とともに）は、現実環境内の第１の位置、および仮想環境内の第２の対応する位置を定義することができ、逆もまた同様である。

【0061】

ＭＲＥでは、仮想オブジェクト（例えば、ＭＲＥに関連付けられた仮想環境における）は、現実オブジェクト（例えば、ＭＲＥに関連する現実環境における）に対応することができる。例えば、ＭＲＥの現実環境が位置座標に現実のランプポスト（現実オブジェクト）を含む場合、ＭＲＥの仮想環境は、対応する位置座標に仮想ランプポスト（仮想オブジェクト）を含み得る。本明細書で使用される場合、現実オブジェクトは、対応する仮想オブジェクトと組み合わせて、「複合現実オブジェクト」を構成する。仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトと完全に一致または位置合わせされる必要はない。いくつかの例では、仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトの単純化版とすることができる。例えば、現実環境が現実のランプポストを含む場合、対応する仮想オブジェクトは、現実のランプポストとほぼ同じ高さおよび半径の円筒を含み得る（ランプポストがほぼ円筒形の形状であり得ることを反映している）。このように仮想オブジェクトを単純化することは、計算効率を高めることができ、そのような仮想オブジェクトに対して実行される計算を単純化することができる。さらに、ＭＲＥのいくつかの例では、現実環境内の全ての現実オブジェクトが対応する仮想オブジェクトに関連付けられるとは限らない。同様に、ＭＲＥのいくつかの例では、仮想環境内の全ての仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトに関連付けられるとは限らない。すなわち、いくつかの仮想オブジェクトは、現実世界の対応物なしで、ＭＲＥの仮想環境のみであってもよい。

【0062】

いくつかの例では、仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトの特性とは時々大幅に異なる特性を有し得る。例えば、ＭＲＥ内の現実環境は、緑色の２本腕のサボテン（とげのある無生物のオブジェクト）を含み得るが、ＭＲＥ内の対応する仮想オブジェクトは、人間の顔の特徴および無表情を有する緑色の２本腕の仮想キャラクタの特性を有し得る。この例では、仮想オブジェクトは、特定の特性（色、腕の数）においてその対応する現実オブジェクトに似ているが、他の特性（顔の特徴、性格）は、現実オブジェクトとは異なる。このようにして、仮想オブジェクトは、創造的、抽象的、誇張的、または想像的な方法で現実オブジェクトを表す、または、そうでなければ無生物の現実オブジェクトに挙動（例えば、人間の性格）を与える可能性を有する。いくつかの例では、仮想オブジェクトは、現実世界の対応物のない純粋に想像力のある作成物（例えば、場合によっては現実環境内の空きスペースに対応する位置にいる仮想環境内の仮想モンスター）であり得る。

【0063】

いくつかの例では、仮想オブジェクトは、対応する現実オブジェクトに似た特性を有する。例えば、仮想キャラクタは、ユーザに没入型複合現実体験を提供するために、仮想または複合現実環境において生きているような人物として提示され得る。生きているような特徴を有する仮想キャラクタでは、ユーザは、自分が現実の人と相互作用しているように感じることがある。そのような場合、仮想キャラクタの筋肉の動きや視線などの動作は自然に見えることが望ましい。例えば、仮想キャラクタの動きは、対応する現実オブジェクトと同様であるべきである（例えば、仮想人間は、現実の人間のように腕を歩いたり動かしたりすべきである）。別の例として、仮想人間のジェスチャおよび位置決めは自然に見えるべきであり、仮想人間は、ユーザとの最初の相互作用を行うことができる（例えば、仮想人間は、ユーザとの協調的体験を導くことができる）。ここで、生きているような特徴を有する仮想キャラクタの提示についてより詳細に説明する。

【0064】

現実環境を不明瞭にしながらユーザに仮想環境を提示する仮想現実（ＶＲ）システムと比較して、ＭＲＥを提示する複合現実システムは、仮想環境が提示されている間に現実環境が知覚可能なままであるという利点を提供する。したがって、複合現実システムのユーザは、現実環境に関連付けられた視覚的および音声的キューを使用して、対応する仮想環境を体験し、相互作用することができる。例として、本明細書に記載されるように、ユーザは、仮想環境を直接知覚または相互作用し得ないため、ＶＲシステムのユーザは、仮想環境に表示された仮想オブジェクトを知覚または相互作用するのに苦労することがあるが、複合現実（ＭＲ）システムのユーザは、自分自身の現実環境内の対応する現実オブジェクトを見て、聞いて、触れることによって仮想オブジェクトと相互作用することがより直感的且つ自然であると見出し得る。このレベルの相互作用性は、仮想環境との没入感、接続感、および関与感を高め得る。同様に、現実環境と仮想環境とを同時に提示することによって、複合現実システムは、ＶＲシステムに関連付けられた否定的な心理的感情（例えば、認知的不協和）および否定的な身体的感情（例えば、酔い）を低減し得る。複合現実システムは、現実世界の体験を増強または変更し得るアプリケーションの多くの可能性をさらに提供する。

【0065】

図１Ａは、ユーザ１１０が複合現実システム１１２を使用する例示的な現実環境１００を示している。複合現実システム１１２は、例えば本明細書に記載されるように、ディスプレイ（例えば、透過型ディスプレイ）および１つ以上のスピーカ、ならびに１つ以上のセンサ（例えば、カメラ）を備え得る。図示の現実環境１００は、ユーザ１１０が立っている長方形部屋１０４Ａと、現実オブジェクト１２２Ａ（ランプ）、現実オブジェクト１２４Ａ（テーブル）、現実オブジェクト１２６Ａ（ソファー）、および現実オブジェクト１２８Ａ（絵画）とを含む。部屋１０４Ａは、位置座標（例えば、座標系１０８）によって空間的に記述され得る。現実環境１００の位置は、位置座標の原点（例えば、点１０６）に関して記述され得る。図１Ａに示すように、その原点１０６（世界座標）を有する環境／世界座標系１０８（ｘ軸１０８Ｘ、ｙ軸１０８Ｙ、およびｚ軸１０８Ｚを含む）は、現実環境１００の座標空間を定義することができる。いくつかの実施形態では、環境／世界座標系１０８の原点１０６は、複合現実システム１１２の電源がオンにされた場所に対応し得る。いくつかの実施形態では、環境／世界座標系１０８の原点１０６は、動作中にリセットされてもよい。いくつかの例では、ユーザ１１０は、現実環境１００内の現実オブジェクトとみなし得る。同様に、ユーザ１１０の身体部分（例えば、手、足）は、現実環境１００における現実オブジェクトとみなし得る。いくつかの例では、点１１５（例えば、ユーザ／聴取者／頭部座標）を原点とするユーザ／聴取者／頭部座標系１１４（ｘ軸１１４Ｘ、ｙ軸１１４Ｙ、およびｚ軸１１４Ｚを含む）は、複合現実システム１１２が配置されているユーザ／聴取者／頭部についての座標空間を定義することができる。ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５は、複合現実システム１１２の１つ以上の構成要素に対して定義され得る。例えば、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５は、複合現実システム１１２の初期較正中などに、複合現実システム１１２のディスプレイに対して定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４空間と環境／世界座標系１０８空間との間の変換を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、左耳座標１１６および右耳座標１１７は、ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４の原点１１５に対して定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、左耳座標１１６および右耳座標１１７とユーザ／聴取者／頭部座標系１１４空間との間の変換を特徴付けることができる。ユーザ／聴取者／頭部座標系１１４は、ユーザの頭部、または例えば環境／世界座標系１０８に対する頭部装着型デバイスに対する位置の表現を単純化することができる。同時位置推定およびマッピング（ＳＬＡＭ）、ビジュアルオドメトリ、または他の技術を使用して、ユーザ座標系１１４と環境座標系１０８との間の変換がリアルタイムで決定および更新されることができる。

【0066】

図１Ｂは、現実環境１００に対応する例示的な仮想環境１３０を示している。図示の仮想環境１３０は、現実の長方形部屋１０４Ａに対応する仮想の長方形部屋１０４Ｂと、現実オブジェクト１２２Ａに対応する仮想オブジェクト１２２Ｂ；現実オブジェクト１２４Ａに対応する仮想オブジェクト１２４Ｂ；現実オブジェクト１２６Ａに対応する仮想オブジェクト１２６Ｂとを含む。仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂに関連付けられたメタデータは、対応する現実オブジェクト１２２Ａ、１２４Ａ、１２６Ａから導出された情報を含むことができる。仮想環境１３０は、現実環境１００内のいかなる現実オブジェクトにも対応し得ない仮想キャラクタ１３２をさらに備える。現実環境１００における現実オブジェクト１２８Ａは、仮想環境１３０におけるいずれの仮想オブジェクトにも対応し得ない。点１３４をその原点とする持続座標系１３３（ｘ軸１３３Ｘ、ｙ軸１３３Ｙ、およびｚ軸１３３Ｚを含む）（持続座標）は、仮想コンテンツの座標空間を定義することができる。持続座標系１３３の原点１３４は、現実オブジェクト１２６Ａなどの１つ以上の現実オブジェクトに対して／相対的に定義され得る。行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、持続座標系１３３空間と環境／世界座標系１０８空間との間の変換を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２のそれぞれは、持続座標系１３３の原点１３４に対して独自の持続座標点を有し得る。いくつかの実施形態では、複数の持続座標系が存在してもよく、仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２のそれぞれは、１つ以上の持続座標系に対して独自の持続座標点を有してもよい。

【0067】

持続座標データは、物理的環境に対して持続的な座標データであり得る。持続座標データは、持続的仮想コンテンツを配置するためにＭＲシステム（例えば、ＭＲシステム１１２、２００）によって使用されてもよく、持続的仮想コンテンツは、仮想オブジェクトが表示されているディスプレイの動きに結び付けられなくてもよい。例えば、２次元スクリーンは、スクリーン上の位置に対する仮想オブジェクトを表示し得る。２次元スクリーンの移動に伴って、仮想コンテンツがスクリーンとともに移動してもよい。いくつかの実施形態では、持続的仮想コンテンツは、部屋の隅に表示され得る。ＭＲユーザは、隅を見て、仮想コンテンツを見て、隅から外を見てもよく（ユーザの頭部の動きにより、仮想コンテンツがユーザの視野内からユーザの視野外の位置に移動した可能性があるため、仮想コンテンツはもはや見えなくなり得る）、後ろを見て隅内の仮想コンテンツを見てもよい（現実オブジェクトが挙動し得る方法と同様）。

【0068】

いくつかの実施形態では、持続座標データ（例えば、持続座標系および／または持続座標フレーム）は、原点および３つの軸を含むことができる。例えば、持続座標系は、ＭＲシステムによって部屋の中心に割り当てられ得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、部屋の中を動き回ったり、部屋の外に出たり、部屋に再び入ったりしてもよく、持続座標系は、（例えば、物理的環境に対して持続することから）部屋の中心に留まってもよい。いくつかの実施形態では、仮想オブジェクトは、持続的仮想コンテンツの表示を可能にし得る持続座標データへの変換を使用して表示され得る。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、持続座標データを生成するために同時位置特定およびマッピングを使用し得る（例えば、ＭＲシステムは、持続座標系を空間内の点に割り当て得る）。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、一定の間隔で持続座標データを生成することによって環境をマッピングし得る（例えば、ＭＲシステムは、グリッド内に持続座標系を割り当て得て、持続座標系は、別の持続座標系から少なくとも５フィート以内にあり得る）。

【0069】

いくつかの実施形態では、持続座標データは、ＭＲシステムによって生成され、リモートサーバに送信され得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、持続座標データを受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、複数の観測インスタンスからの持続座標データを同期させるように構成され得る。例えば、複数のＭＲシステムは、同じ部屋を持続座標データによってマッピングし、そのデータをリモートサーバに送信し得る。いくつかの実施形態では、リモートサーバは、この観測データを使用して、１つ以上の観測に基づき得る標準的な持続座標データを生成し得る。いくつかの実施形態では、標準的な持続座標データは、持続座標データの単一の観測よりも正確および／または信頼性が高くてもよい。いくつかの実施形態では、標準的な持続座標データは、１つ以上のＭＲシステムに送信され得る。例えば、ＭＲシステムは、画像認識および／または位置データを使用して、対応する標準的な持続座標データを有する部屋に位置することを認識し得る（例えば、他のＭＲシステムが以前に部屋をマッピングしていることから）。いくつかの実施形態では、ＭＲシステムは、その位置に対応する標準的な持続座標データをリモートサーバから受信し得る。

【0070】

図１Ａおよび図１Ｂに関連して、環境／世界座標系１０８は、現実環境１００および仮想環境１３０の両方についての共有座標空間を定義する。図示の例では、座標空間は、点１０６にその原点を有する。さらに、座標空間は、同じ３つの直交軸（１０８Ｘ、１０８Ｙ、１０８Ｚ）によって定義される。したがって、現実環境１００内の第１の位置、および仮想環境１３０内の第２の対応する位置は、同じ座標空間に関して記述されることができる。これは、同じ座標が使用されて両方の位置を識別することができるため、現実環境および仮想環境における対応する位置の識別および表示を単純化する。しかしながら、いくつかの例では、対応する現実環境および仮想環境は、共有座標空間を使用する必要はない。例えば、いくつかの例（図示せず）では、行列（並進行列および四元数行列または他の回転行列を含み得る）、または他の適切な表現は、現実環境座標空間と仮想環境座標空間との間の変換を特徴付けることができる。

【0071】

図１Ｃは、現実環境１００および仮想環境１３０の態様を、複合現実システム１１２を介してユーザ１１０に同時に提示する例示的なＭＲＥ１５０を示している。図示の例では、ＭＲＥ１５０は、現実環境１００からの現実オブジェクト１２２Ａ、１２４Ａ、１２６Ａ、および１２８Ａ（例えば、複合現実システム１１２のディスプレイの透過部分を介して）、および仮想環境１３０からの仮想オブジェクト１２２Ｂ、１２４Ｂ、１２６Ｂ、および１３２（例えば、複合現実システム１１２のディスプレイのアクティブ表示部分を介して）をユーザ１１０に同時に提示する。本明細書に記載されるように、原点１０６は、ＭＲＥ１５０に対応する座標空間の原点として機能し、座標系１０８は、座標空間のｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を定義する。

【0072】

図示の例では、複合現実オブジェクトは、座標空間１０８内の対応する位置を占める現実オブジェクトと仮想オブジェクトの対応するペア（例えば、１２２Ａ／１２２Ｂ、１２４Ａ／１２４Ｂ、１２６Ａ／１２６Ｂ）を含む。いくつかの例では、現実オブジェクトと仮想オブジェクトの両方がユーザ１１０に同時に見えることがある。これは、例えば、仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトのビューを拡張するように設計された情報を提示する場合（仮想オブジェクトが古い損傷した彫刻の欠落したピースを提示する美術館アプリケーションなど）に望ましいことがある。いくつかの例では、対応する現実オブジェクト（１２２Ａ、１２４Ａ、および／または１２６Ａ）を遮るように、仮想オブジェクト（１２２Ｂ、１２４Ｂ、および／または１２６Ｂ）が表示され得る（例えば、画素化遮蔽シャッタを使用するアクティブ画素化遮蔽を介して）。これは、例えば、仮想オブジェクトが対応する現実オブジェクトの視覚的置換として機能する場合（無生物の現実オブジェクトが「生きている」キャラクタになる相互作用型ストーリーテリングアプリケーションなど）に望ましいことがある。

【0073】

いくつかの例では、現実オブジェクト（例えば、１２２Ａ、１２４Ａ、１２６Ａ）は、必ずしも仮想オブジェクトを構成しなくてもよい仮想コンテンツまたはヘルパーデータに関連付けられてもよい。仮想コンテンツまたはヘルパーデータは、複合現実環境における仮想オブジェクトの処理または取り扱いを容易にすることができる。例えば、そのような仮想コンテンツは、対応する現実オブジェクトの２次元表現；対応する現実オブジェクトに関連付けられたカスタムアセットタイプ；または対応する現実オブジェクトに関連付けられた統計データを含むことができる。この情報は、不必要な計算オーバーヘッドを招くことなく、現実オブジェクトを含む計算を可能または容易にすることができる。

【0074】

いくつかの例では、本明細書に記載される提示はまた、音声態様を組み込んでもよい。例えば、ＭＲＥ１５０では、仮想キャラクタ１３２は、キャラクタがＭＲＥ１５０の周りを歩くときに生成される足音効果などの１つ以上の音声信号に関連付けられることができる。本明細書に記載されるように、複合現実システム１１２のプロセッサは、ＭＲＥ１５０内の全てのそのような音の混合および処理された合成に対応する音声信号を計算し、複合現実システム１１２に含まれる１つ以上のスピーカおよび／または１つ以上の外部スピーカを介してユーザ１１０に音声信号を提示することができる。

【0075】

例示的な複合現実システム１１２は、（ニアアイディスプレイであってもよい左右の透過型ディスプレイと、ディスプレイからの光をユーザの眼に結合するための関連構成要素とを備え得る）ディスプレイ；左右スピーカ（例えば、ユーザの左右の耳にそれぞれ隣接して配置される）；（例えば、ヘッドデバイスのテンプルアームに取り付けられる）慣性測定ユニット（ＩＭＵ）；（例えば、左側のテンプル片に取り付けられる）直交コイル型電磁受信機；ユーザから離れる方向に向けられた左右のカメラ（例えば、深度（飛行時間）カメラ）；および（例えば、ユーザの眼球運動を検出するための）ユーザに向けられた左右の眼のカメラを備えるウェアラブルヘッドデバイス（例えば、ウェアラブル拡張現実または複合現実ヘッドデバイス）を含むことができる。しかしながら、複合現実システム１１２は、任意の適切なディスプレイ技術、および任意の適切なセンサ（例えば、光学、赤外線、音響、ＬＩＤＡＲ、ＥＯＧ、ＧＰＳ、磁気）を組み込むことができる。さらに、複合現実システム１１２は、ＭＲＥ１５０および他の複合現実システム内の要素（例えば、仮想キャラクタ１３２）の提示に関連するデータ処理および訓練データのためのニューラルネットワーク（例えば、クラウドにおいて）を含む、他のデバイスおよびシステムと通信するためのネットワーキング機能（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ機能、モバイルネットワーク（例えば、４Ｇ、５Ｇ）機能）を組み込み得る。複合現実システム１１２は、バッテリ（ユーザの腰の周りに装着されるように設計されたベルトパックなどの補助ユニットに装着され得る）、プロセッサ、およびメモリをさらに含み得る。複合現実システム１１２のウェアラブルヘッドデバイスは、ユーザの環境に対するウェアラブルヘッドデバイスの座標のセットを出力するように構成された、ＩＭＵまたは他の適切なセンサなどの追跡構成要素を含み得る。いくつかの例では、追跡構成要素は、同時位置特定およびマッピング（ＳＬＡＭ）および／またはビジュアルオドメトリアルゴリズムを実行するプロセッサに入力を提供し得る。いくつかの例では、複合現実システム１１２はまた、本明細書に記載されるように、ウェアラブルベルトパックであってもよいハンドヘルドコントローラ３００および／または補助ユニット３２０を含んでもよい。

【0076】

いくつかの実施形態では、アニメーションリグが使用されて、ＭＲＥ１５０に仮想キャラクタ１３２を提示する。アニメーションリグは、仮想キャラクタ１３２に関して説明されているが、アニメーションリグは、ＭＲＥ１５０内の他のキャラクタ（例えば、人間のキャラクタ、動物のキャラクタ、抽象的なキャラクタ）に関連付けられてもよいことが理解される。アニメーションリグの動きは、本明細書においてより詳細に説明される。

【0077】

図２Ａ～図２Ｄは、ＭＲＥ（ＭＲＥ１５０に対応し得る）または他の仮想環境をユーザに提示するために使用され得る例示的な複合現実システム２００（複合現実システム１１２に対応し得る）の構成要素を示している。図２Ａは、例示的な複合現実システム２００に含まれるウェアラブルヘッドデバイス２１０２の斜視図を示している。図２Ｂは、ユーザの頭部２２０２に装着されたウェアラブルヘッドデバイス２１０２の平面図を示している。図２Ｃは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２の正面図を示している。図２Ｄは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２の例示的なアイピース２１１０の端面図を示している。図２Ａ～図２Ｃに示すように、例示的なウェアラブルヘッドデバイス２１０２は、例示的な左アイピース（例えば、左透明導波路セットアイピース）２１０８および例示的な右アイピース（例えば、右透明導波路セットアイピース）２１１０を含む。各アイピース２１０８および２１１０は、現実環境が見られることができる透過要素、ならびに現実環境と重複するディスプレイ（例えば、イメージワイズ変調光を介して）を提示するためのディスプレイ要素を含むことができる。いくつかの例では、そのようなディスプレイ要素は、イメージワイズ変調光の流れを制御するための表面回折光学素子を含むことができる。例えば、左アイピース２１０８は、左内部結合格子セット２１１２、左直交瞳孔拡張（ＯＰＥ）格子セット２１２０、および左射出（出力）瞳孔拡張（ＥＰＥ）格子セット２１２２を含むことができる。同様に、右アイピース２１１０は、右内部結合格子セット２１１８、右ＯＰＥ格子セット２１１４、および右ＥＰＥ格子セット２１１６を含むことができる。イメージワイズ変調された光は、内部結合格子２１１２および２１１８、ＯＰＥ２１１４および２１２０、ならびにＥＰＥ２１１６および２１２２を介してユーザの眼に伝達されることができる。各内部結合格子セット２１１２、２１１８は、光をその対応するＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４に向けて偏向させるように構成されることができる。各ＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４は、光をその関連するＥＰＥ２１２２、２１１６に向かって徐々に下方に偏向させ、それによって形成される射出瞳を水平に延ばすように設計されることができる。各ＥＰＥ２１２２、２１１６は、その対応するＯＰＥ格子セット２１２０、２１１４から受光した光の少なくとも一部を、アイピース２１０８、２１１０の背後に画定されたユーザのアイボックス位置（図示せず）に徐々に向け直すように構成されることができ、アイボックスに形成された射出瞳を垂直に延長する。あるいは、内部結合格子セット２１１２および２１１８、ＯＰＥ格子セット２１１４および２１２０、ならびにＥＰＥ格子セット２１１６および２１２２の代わりに、アイピース２１０８および２１１０は、イメージワイズ変調された光のユーザの眼への結合を制御するための格子ならびに／または屈折および反射機構の他の配置を含むことができる。

【0078】

いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２は、左テンプルアーム２１３０および右テンプルアーム２１３２を含むことができ、左テンプルアーム２１３０は、左スピーカ２１３４を含み、右テンプルアーム２１３２は、右スピーカ２１３６を含む。直交コイル電磁受信機２１３８は、左テンプル片内、またはウェアラブルヘッドユニット２１０２内の別の適切な位置に配置されることができる。慣性測定ユニット（ＩＭＵ）２１４０は、右テンプルアーム２１３２内に、またはウェアラブルヘッドデバイス２１０２内の別の適切な位置に配置されることができる。ウェアラブルヘッドデバイス２１０２はまた、左深度（例えば、飛行時間）カメラ２１４２および右深度カメラ２１４４を含むことができる。深度カメラ２１４２、２１４４は、より広い視野をともにカバーするように、異なる方向に適切に配向されることができる。

【0079】

図２Ａ～図２Ｄに示す例では、イメージワイズ変調光の左供給源２１２４は、左内部結合格子セット２１１２を介して左アイピース２１０８に光学的に結合されることができ、イメージワイズ変調光の右供給源２１２６は、右内部結合格子セット２１１８を介して右アイピース２１１０に光学的に結合されることができる。イメージワイズ変調光の供給源２１２４、２１２６は、例えば、光ファイバスキャナ；デジタル光処理（ＤＬＰ）チップまたは液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）変調器などの電子光変調器を含むプロジェクタ；または、側面ごとに１つ以上のレンズを使用して内部結合格子セット２１１２、２１１８に結合されたマイクロ発光ダイオード（μＬＥＤ）またはマイクロ有機発光ダイオード（μＯＬＥＤ）パネルなどの発光ディスプレイを含むことができる。入力結合格子セット２１１２、２１１８は、イメージワイズ変調光の供給源２１２４、２１２６からの光を、アイピース２１０８、２１１０の全内部反射（ＴＩＲ）の臨界角を超える角度に偏向させることができる。ＯＰＥ格子セット２１１４、２１２０は、ＴＩＲによって伝播する光をＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２に向かって徐々に下方に偏向させる。ＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２は、ユーザの眼の瞳孔を含むユーザの顔に向かって光を徐々に結合する。

【0080】

いくつかの例では、図２Ｄに示すように、左アイピース２１０８および右アイピース２１１０のそれぞれは、複数の導波路２４０２を含む。例えば、各アイピース２１０８、２１１０は、それぞれがそれぞれの色チャネル（例えば、赤色、青色および緑色）専用の複数の個々の導波路を含むことができる。いくつかの例では、各アイピース２１０８、２１１０は、そのような導波路の複数のセットを含むことができ、各セットは、放射された光に異なる波面曲率を付与するように構成される。波面曲率は、例えば、ユーザの前方にある距離（例えば、波面曲率の逆数に対応する距離だけ）に配置された仮想オブジェクトを提示するために、ユーザの眼に対して凸状であってもよい。いくつかの例では、ＥＰＥ格子セット２１１６、２１２２は、各ＥＰＥを横切る出射光のポインティングベクトルを変更することによって凸波面曲率を達成する湾曲格子溝を含むことができる。

【0081】

いくつかの例では、表示されたコンテンツが３次元であるという知覚を作り出すために、立体的に調整された左右の眼の画像が、イメージワイズ光変調器２１２４、２１２６およびアイピース２１０８、２１１０を通してユーザに提示されることができる。立体的な左右の画像によって示される距離に近い距離に仮想オブジェクトが表示されるように導波路を選択する（したがって、波面曲率に対応する）ことによって、３次元仮想オブジェクトの提示の知覚される臨場感が高められることができる。この技術はまた、立体視左右眼画像によって提供される深度知覚キューと人間の眼の自律神経調節（例えば、オブジェクト距離に依存する焦点）との間の差によって引き起こされ得る、一部のユーザが体験する酔いを低減し得る。

【0082】

図２Ｄは、例示的なウェアラブルヘッドデバイス２１０２の右アイピース２１１０の上からの端面図を示している。図２Ｄに示すように、複数の導波路２４０２は、３つの導波路の第１のサブセット２４０４と、３つの導波路の第２のサブセット２４０６とを含むことができる。導波路の２つのサブセット２４０４、２４０６は、出射光に異なる波面曲率を付与するために異なる格子線曲率を特徴とする異なるＥＰＥ格子によって区別されることができる。導波路の各サブセット２４０４、２４０６内で、各導波路が使用されて、異なるスペクトルチャネル（例えば、赤色、緑色、および青色のスペクトルチャネルのうちの１つ）をユーザの右眼２２０６に結合することができる。図２Ｄには示されていないが、左アイピース２１０８の構造は、右アイピース２１１０の構造に対して鏡像反転され得る。

【0083】

図３Ａは、複合現実システム２００の例示的なハンドヘルドコントローラ構成要素３００を示している。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ３００は、グリップ部３４６と、上面３４８に沿って配置された１つ以上のボタン３５０とを含む。いくつかの例では、ボタン３５０は、カメラまたは他の光学センサ（これは、複合現実システム２００のヘッドユニット（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２）に装着されることができる）とともに、例えば、ハンドヘルドコントローラ３００の６自由度（６ＤＯＦ）動きを追跡するための光学追跡ターゲットとして使用するように構成され得る。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ３００は、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に対する位置または向きなどの位置または向きを検出するための追跡構成要素（例えば、ＩＭＵまたは他の適切なセンサ）を含む。いくつかの例では、そのような追跡構成要素は、ハンドヘルドコントローラ３００のハンドル内に配置されてもよく、および／またはハンドヘルドコントローラに機械的に結合されてもよい。ハンドヘルドコントローラ３００は、ボタンの押下状態；またはハンドヘルドコントローラ３００の位置、向き、および／または動き（例えば、ＩＭＵを介して）のうちの１つ以上に対応する１つ以上の出力信号を提供するように構成されることができる。そのような出力信号は、複合現実システム２００のプロセッサへの入力として使用され得る。そのような入力は、ハンドヘルドコントローラの位置、向き、および／または動き（および、延長により、コントローラを保持するユーザの手の位置、向き、および／または動きに）に対応し得る。そのような入力は、ユーザがボタン３５０を押すことにも対応し得る。

【0084】

図３Ｂは、複合現実システム２００の例示的な補助ユニット３２０を示している。補助ユニット３２０は、システム２００を動作させるためのエネルギーを供給するためのバッテリを含むことができ、システム２００を動作させるためのプログラムを実行するためのプロセッサを含むことができる。図示のように、例示的な補助ユニット３２０は、補助ユニット３２０をユーザのベルトに取り付けるなどのためのクリップ２１２８を含む。ユニットをユーザのベルトに取り付けることを伴わないフォームファクタを含む、他のフォームファクタが補助ユニット３２０に適しており、明らかであろう。いくつかの例では、補助ユニット３２０は、例えば、電線および光ファイバを含むことができる多導管ケーブルを介してウェアラブルヘッドデバイス２１０２に結合される。補助ユニット３２０とウェアラブルヘッドデバイス２１０２との間の無線接続も使用されることができる。

【0085】

いくつかの例では、複合現実システム２００は、音を検出し、対応する信号を複合現実システムに提供するための１つ以上のマイクロフォンを含むことができる。いくつかの例では、マイクロフォンは、ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に取り付けられるか、または一体化されてもよく、ユーザの音声を検出するように構成されてもよい。いくつかの例では、マイクロフォンは、ハンドヘルドコントローラ３００および／または補助ユニット３２０に取り付けられるか、または一体化されてもよい。そのようなマイクロフォンは、環境音、周囲の雑音、ユーザもしくは第三者の音声、または他の音を検出するように構成されてもよい。

【0086】

図４は、本明細書に記載される複合現実システム２００（これは、図１に関する複合現実システム１１２に対応し得る）などの例示的な複合現実システムに対応し得る例示的な機能ブロック図を示している。ウェアラブルシステム４００の要素は、本開示に記載される方法、動作、および特徴を実装するために使用され得る。図４に示すように、例示的なハンドヘルドコントローラ４００Ｂ（ハンドヘルドコントローラ３００（「トーテム」）に対応し得る）は、トーテム・ツー・ウェアラブルヘッドデバイス６自由度（６ＤＯＦ）トーテムサブシステム４０４Ａを含み、例示的なウェアラブルヘッドデバイス４００Ａ（ウェアラブルヘッドデバイス２１０２に対応し得る）は、トーテム・ツー・ウェアラブルヘッドデバイス６ＤＯＦサブシステム４０４Ｂを含む。この例では、６ＤＯＦトーテムサブシステム４０４Ａおよび６ＤＯＦサブシステム４０４Ｂは、協働して、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに対するハンドヘルドコントローラ４００Ｂの６つの座標（例えば、３つの並進方向のオフセットおよび３つの軸に沿った回転）を決定する。６自由度は、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの座標系を基準として表され得る。３つの並進オフセットは、そのような座標系におけるＸ、Ｙ、およびＺオフセットとして、並進行列として、または他の何らかの表現として表され得る。回転自由度は、ヨー、ピッチ、およびロール回転のシーケンスとして、回転行列として、四元数として、または他の何らかの表現として表され得る。いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａ；ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに含まれる１つ以上の深度カメラ４４４（および／または１つ以上の非深度カメラ）；および／または１つ以上の光学ターゲット（例えば、本明細書に記載されるハンドヘルドコントローラ４００Ｂのボタン３５０、またはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに含まれる専用の光学ターゲット）が６ＤＯＦ追跡に使用されることができる。いくつかの例では、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂは、本明細書に記載されるように、カメラを含むことができ、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａは、カメラと連動して光学追跡のための光学ターゲットを含むことができる。いくつかの例では、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａおよびハンドヘルドコントローラ４００Ｂは、それぞれ、３つの識別可能な信号を無線で送受信するために使用される３つの直交して配向されたソレノイドのセットを含む。受信に使用されるコイルのそれぞれにおいて受信された３つの識別可能な信号の相対的な大きさを測定することにより、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂに対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの６ＤＯＦが決定され得る。さらに、６ＤＯＦトーテムサブシステム４０４Ａは、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂの迅速な動きに関する改善された精度および／またはよりタイムリーな情報を提供するのに有用な慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を含むことができる。

【0087】

いくつかの実施形態では、ウェアラブルシステム４００は、ヘッドギアデバイス４００Ａ上に配置された１つ以上のマイクロフォンを含むことができるマイクロフォンアレイ４０７を含むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロフォンアレイ４０７は、４つのマイクロフォンを含むことができる。ヘッドギア４００Ａの前面に２つのマイクロフォンが配置されることができ、ヘッドヘッドギア４００Ａの背面に２つのマイクロフォンが配置されることができる（例えば、左後方に１つ、右後方に１つ）。いくつかの実施形態では、マイクロフォンアレイ４０７によって受信された信号は、ＤＳＰ４０８に送信されることができる。ＤＳＰ４０８は、マイクロフォンアレイ４０７から受信された信号に対して信号処理を実行するように構成されることができる。例えば、ＤＳＰ４０８は、マイクロフォンアレイ４０７から受信した信号に対してノイズ低減、音響エコー除去、および／またはビームフォーミングを実行するように構成されることができる。ＤＳＰ４０８は、信号をプロセッサ４１６に送信するように構成されることができる。

【0088】

いくつかの例では、例えば、座標系１０８に対する（例えば、ＭＲシステム１１２の）ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの動きを補償するために、座標をローカル座標空間（例えば、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａに対して固定された座標空間）から慣性座標空間（例えば、現実環境に対して固定された座標空間）に変換することが必要になることがある。例えば、そのような変換は、現実環境に仮想オブジェクト（例えば、現実の椅子に座っており、ウェアラブルヘッドデバイスの位置および向きに関係なく、前方を向いている仮想人物）が存在するという錯覚を維持するために、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのディスプレイが、ディスプレイ上の固定された位置および向きではなく、現実環境に対して予想される位置（例えば、ディスプレイの右下隅の同じ位置）および向きで仮想オブジェクトを提示するために必要であり得る（そして、例えば、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａが移動および回転するときに現実環境に不自然に配置されているようには見えない）。いくつかの例では、座標空間間の補償変換は、座標系１０８に対するウェアラブルヘッドデバイス４００Ａの変換を決定するために、ＳＬＡＭおよび／またはビジュアルオドメトリ手順を使用して深度カメラ４４４からの画像を処理することによって決定されることができる。図４に示す例では、深度カメラ４４４は、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６に結合され、画像をブロック４０６に提供することができる。ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６の実装は、この画像を処理し、ユーザの頭部の位置および向きを決定するように構成されたプロセッサを含むことができ、頭部座標空間と別の座標空間（例えば、慣性座標空間）との間の変換を識別するために使用されることができる。同様に、いくつかの例では、ユーザの頭部姿勢および位置に関する追加の情報源は、ＩＭＵ４０９から取得される。ＩＭＵ４０９からの情報は、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６からの情報と統合されて、ユーザの頭部姿勢および位置の迅速な調整に関する改善された精度および／またはよりタイムリーな情報を提供することができる。

【0089】

いくつかの例では、深度カメラ４４４は、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのプロセッサに実装され得るハンドジェスチャトラッカ４１１に３Ｄ画像を供給することができる。ハンドジェスチャトラッカ４１１は、例えば、深度カメラ４４４から受信した３Ｄ画像をハンドジェスチャを表す記憶されたパターンと照合することによって、ユーザのハンドジェスチャを識別することができる。ユーザのハンドジェスチャを識別する他の適切な技術が明らかであろう。

【0090】

いくつかの例では、１つ以上のプロセッサ４１６は、ウェアラブルヘッドデバイスの６ＤＯＦヘッドギアサブシステム４０４Ｂ、ＩＭＵ４０９、ＳＬＡＭ／ビジュアルオドメトリブロック４０６、深度カメラ４４４、および／またはハンドジェスチャトラッカ４１１からデータを受信するように構成され得る。プロセッサ４１６はまた、６ＤＯＦトーテムシステム４０４Ａから制御信号を送受信することもできる。プロセッサ４１６は、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂが接続されていない例のように、６ＤＯＦトーテムシステム４０４Ａに無線で結合されてもよい。プロセッサ４１６は、さらに、視聴覚コンテンツメモリ４１８、グラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）４２０、および／またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）音声スペーシャライザ４２２などの追加の構成要素と通信してもよい。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）メモリ４２５に結合されてもよい。ＧＰＵ４２０は、（例えば、左アイピース４２８にコンテンツを表示するための）イメージワイズ変調光の左供給源４２４に結合された左チャネル出力と、（例えば、右アイピース４３０にコンテンツを表示するための）イメージワイズ変調光の右供給源４２６に結合された右チャネル出力とを含むことができる。ＧＰＵ４２０は、例えば、図２Ａ～図２Ｄを参照して本明細書に記載されるように、立体画像データをイメージワイズ変調光の供給源４２４、４２６に出力することができる。いくつかの例では、ＧＰＵ４２０が使用されて、ウェアラブルシステム４００のディスプレイ上に提示されるＭＲＥ内の仮想要素をレンダリングし得る。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、左スピーカ４１２および／または右スピーカ４１４に音声を出力することができる。ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、ユーザから仮想音源（これは、例えば、ハンドヘルドコントローラ３２０を介して、ユーザによって移動され得る）への方向ベクトルを示す入力をプロセッサ４１９から受信することができる。方向ベクトルに基づいて、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、（例えば、ＨＲＴＦにアクセスすることによって、または複数のＨＲＴＦを補間することによって）対応するＨＲＴＦを決定することができる。次いで、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２は、決定されたＨＲＴＦを、仮想オブジェクトによって生成された仮想音に対応する音声信号などの音声信号に適用することができる。これは、複合現実環境における仮想音に対するユーザの相対的な位置および向きを組み込むことによって、すなわち、仮想音が現実環境の現実音である場合にその仮想音がどのように聞こえるかというユーザの期待に一致する仮想音を提示することによって、仮想音の真実味および臨場感を高めることができる。

【0091】

図４に示すようないくつかの例では、プロセッサ４１６、ＧＰＵ４２０、ＤＳＰ音声スペーシャライザ４２２、ＨＲＴＦメモリ４２５、および視聴覚コンテンツメモリ４１８の１つ以上は、補助ユニット４００Ｃ（本明細書に記載される補助ユニット３２０に対応し得る）に含まれ得る。補助ユニット４００Ｃは、その構成要素に電力を供給するため、および／またはウェアラブルヘッドデバイス４００Ａまたはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに電力を供給するためのバッテリ４２７を含み得る。ユーザの腰に装着されることができる補助ユニットにこのような構成要素を含めることは、ウェアラブルヘッドデバイス４００Ａのサイズおよび重量を制限することができ、ひいてはユーザの頭と首の疲労を軽減することができる。

【0092】

図４は、例示的なウェアラブルシステム４００の様々な構成要素に対応する要素を示しているが、これらの構成要素の様々な他の適切な配置が当業者には明らかになるであろう。例えば、示されるヘッドギアデバイス４００Ａは、プロセッサおよび／またはバッテリ（図示せず）を含み得る。含まれるプロセッサおよび／またはバッテリは、補助ユニット４００Ｃのプロセッサおよび／またはバッテリとともに動作するか、または補助ユニット４００Ｃのプロセッサおよび／またはバッテリの代わりに動作し得る。一般に、別の例として、補助ユニット４００Ｃに関連するものとして図４に関して説明した要素または機能は、代わりにヘッドギアデバイス４００Ａまたはハンドヘルドコントローラ４００Ｂに関連付けられることができる。さらにまた、いくつかのウェアラブルシステムは、ハンドヘルドコントローラ４００Ｂまたは補助ユニット４００Ｃを完全に取り止めてもよい。そのような変形および変更は、開示された例の範内に含まれると理解されるべきである。

【0093】

図５は、本開示の実施形態にかかる、例示的な構造５００を示している。いくつかの実施形態では、構造５００は、インプリント（例えば、型、光学的特徴（例えば、導波路パターン、特定の波長の放射の透過率を制御するように構成された光学スタック（例えば、構造７１０）上の幾何学的特徴）を形成するための構造）である。例えば、構造５００は、ナノスケールまたはミクロンスケールの構造（例えば、図１～図４に関して記載したように、ウェアラブルヘッドデバイスアイピースまたはＭＲシステムの導波路（例えば、アイピース２１０８または２１１０の導波路２４０２）；数百ｎｍオーダーの寸法を含む特徴を含む導波路；数十ｎｍオーダーの寸法を含む反射防止特徴を含む導波路；１～数十μｍ程度の寸法を有するアライメント基準を備える光学構造；パターン形成プラスチック；ＣＲＴテンプレート；構造７１０）を作製するためのインプリントとすることができる。

【0094】

いくつかの実施形態では、ウェアラブルデバイス（例えば、図１～図４に関して記載したように、ウェアラブルヘッドデバイスアイピースまたはＭＲシステム）は、ディスプレイを備え、ディスプレイは、光学的特徴を備える光学スタックを備える。いくつかの実施形態では、光学的特徴は、構造５００を使用して形成される。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、ＭＲ環境に関連するコンテンツを提示するように構成され、コンテンツは、光学的特徴に基づいて提示される。

【0095】

いくつかの実施形態では、構造５００は、パターン化層５０２と、中間層５０４と、ベース層５０６とを備える。例えば、パターン化層５０２は、ナノパターンまたはマイクロパターンのインプリント層であり、中間層５０４は、中間インプリント層であり、ベース層５０６は、キャリア基材またはキャリアフィルムである。例えば、パターン化層は、光学的特徴に対応するパターンを備える（例えば、パターン化層のパターンは、光導波路のパターンを作成するためのインプリントを提供する）。

【0096】

いくつかの実施形態では、パターン化層５０２は、低粘度（例えば、＜１０ｃｐｓ）または中粘度（例えば、１０ｃｐｓ～１０００ｃｐｓ）のレジスト材料を含む。例えば、パターン化層５０２は、Ｊ－ＦＩＬ（商標）型プロセスにおいて使用されるインプリント溶液を含む。いくつかの実施形態では、パターン化層５０２は、パターン充填、基材接着、機械的強度（例えば、高い弾性率）、およびテンプレートからの適切な剥離性能などの特性を助けるように構成された構成要素を備える。いくつかの実施形態では、パターン化層５０２は、アクリル酸および／またはその誘導体、例えばメタクリレートおよびアクリレートに由来するエステルを含むポリマーを含む。いくつかの実施形態では、パターン化層５０２は、エポキシおよびビニル二重官能性（例えば、ビニルモノマーがメチルメタクリレート、二官能性または三官能性ビニルモノマー、例えばジアクリレート、トリアクリレート、ジメタクリレートであり得るエポキシビニルエステルの使用）を含むポリマーを含む。いくつかの実施形態では、パターン化層５０２は、プラスチックを含む。

【0097】

いくつかの実施形態では、中間層５０４は、架橋ポリマーコーティング（例えば、熱硬化性ポリマートップコート層）を含む。いくつかの実施形態では、インプリント、スロットダイ、マイクログラビア、ナイフエッジ、ドクターブレード、またはスプレーコーティングを使用して、中間層５０４をベース層５０６の上に堆積させる。いくつかの実施形態では、中間層５０４は、１～２５μｍの厚さを有する。例えば、ベース層５０６は、可撓性ポリマー基材フィルムである。例として、ベース層５０６は、ＰＣフィルム基材である。

【0098】

いくつかの実施形態では、パターン化層５０２は、分配された硬化性溶液を分配し、溶液をパターン化テンプレート（例えば、可撓性テンプレート、剛性テンプレート）と接触させることによって形成される。次いで、溶液が硬化されて、パターン化層５０２の（テンプレートによって形成された）パターンを固化させる。

【0099】

溶液と隣接する層との間の相互作用は、欠陥を低減するためのインプリントリソグラフィにとって重要であり得る。さらに、溶液は、基材全体に広がることがあり、下方にあるポリマー基材の組成を劣化させないことがあり、所望の機械的強度および隣接層への強い接着性を有する必要があり得る。ウェアラブル導波路デバイス（例えば、図１～図４に関して記載したように、ウェアラブルヘッドデバイスアイピースまたはＭＲシステムの導波路（例えば、アイピース２１０８または２１１０の導波路２４０２））などのディスプレイ用途では、大面積（例えば、幅２５ｍｍ～４５０ｍｍ）にわたるナノスケールのパターン転写のために、プレートツープレート、プレートツーロール、ロールツーロール、および／またはロールツープレートインプリントにおいて高忠実度インプリント（例えば、平滑な可撓性ポリマーフィルムなどのベース層５０６上）が使用される必要がある場合がある。中間層５０４は、有利には、（例えば、構造５００を形成するために本明細書に記載されるシリコンと比較して低コストの材料を使用し、関連する欠陥を低減することによって；可撓性基材上の欠陥を最小限に抑えることによって）費用効果の高い方法で悪影響を低減することによってパターンを改善し、それによって、大面積にわたって費用効果の高い方法で最小限の欠陥で最終生成物を製造することを可能にする。

【0100】

いくつかの例では、中間層５０４がない場合（例えば、溶液はベアＰＣ層上に分配される）、接着機構は、パターン化層とベアＰＣ層との間の物理的インターロックであり得て、これは、基材への膨潤、およびその後の欠陥を引き起こす。さらに、中間層５０４なしでは、特定の溶媒タイプの成分を含有するパターン化層の場合、基材（例えば、基材内の界面の数百ナノメートル以内）との化学的相互作用は、局所溶解に起因して表面界面を劣化させ、接着不良を引き起こし、ナノスケールボイドをもたらす場合がある。場合によっては、パターン化層の構成要素がＰＣ表面を透過し、局所的な化学的相互作用を引き起こす可能性があり、これは、インプリント中の接着不良および欠陥につながる場合がある。中間層５０４がないと、より多くのインプリント欠陥が形成される場合があり、欠陥のより多くの結果が（例えば、形成される導波路の意図された光学特性を低下させる）エンドデバイスに転写される場合がある。

【0101】

例えば、中間層５０４がないと、パターン化層上にナノスケールボイドなどの欠陥が存在する可能性が高くなる。いくつかの例では、中間層５０４がないと、パターン化層が十分に厚く、ベース層（例えば、基材、フィルム）のトポグラフィおよび粗さの欠陥を覆うにもかかわらず、ナノスケールの空隙は、パターン化層からベース層への有機材料の化学的膨潤および／または攻撃に起因して依然として存続する可能性がさらに高い。これらの例では、ナノスケールボイドは、欠陥パターン化層を使用して製造されたエンドデバイスに転写され得る（例えば、ナノスケールの空隙は、導波路上に転写され、導波路上に望ましくないパターンを生成し得る）。

【0102】

いくつかの例では、ベース層に直接結合されたパターン化層（例えば、中粘度レジスト）が、中間層５０４なしで、ナノスケールのボイドまたは接着欠陥をほとんどまたは全く示さない場合であっても、パターン化層は、それにもかかわらず、ベース層（例えば、ベアＰＣ基材）に対する接着強度が不十分であり、および／または巨視的な接着不良を経験し、層間剥離を引き起こす場合がある。したがって、ベース層へのパターン化層の接着は、（例えば、表面上のポリマー鎖の絡み合いに起因して）物理的結合のみに依存しなくてもよい。中間層５０４は、有利には、適切な共有結合を付加して、（例えば、図１～図４に関して記載したように、ウェアラブルヘッドデバイスまたはＭＲシステムの導波路（例えば、アイピース２１０８または２１１０の導波路２４０２）に使用される）大面積にわたって高いインプリント忠実度に必要な接着を提供する。例えば、構造５００が使用されて他の構造を作成し、構造５００に中間層５０４を含めることにより、構造５００が型として使用されて他の構造を作成する際に剥離が生じにくくなる。さらに、いくつかの実施形態では、中間層５０４は、基材上の界面の完全性に影響を与えることなく、共有結合の形成を通じて強力な接着を有利に作り出す。

【0103】

場合によっては、中間層５０４は、パターン化層５０２がベース層５０６（例えば、パターン化層が中間層５０４なしでベース層に結合される場合、接着結合が形成され得ない位置が存在し得る）と接着結合を形成しない場合がある接着性（例えば、パターン化層５０２を使用して別の構造を作成している間の層間剥離を低減する）を改善する。例えば、中間層５０４は、中間層５０４のトップコートを介した（例えば、トップコート内の遊離ビニル基を介した）共有結合（例えば、パターン化層５０２、ベース層５０６）を可能にし、および／または中間層５０４がパターン化層５０２またはベース層５０６との界面を貫通することによる堅牢な物理的結合を可能にする。いくつかの実施形態では、中間層５０４のトップコートは、（例えば、パターン化層５０２の構成要素による）局所的な溶解に耐えるように構成され、そうでなければパターン化層をベース層に直接結合することによって達成できない欠陥低減インプリント（例えば、ナノスケールで、マイクロスケールで）をもたらす。

【0104】

ベース層５０６（例えば、ポリマー基材）上にインプリントするために、中間層５０４は、有利には以下を提供し得る：１）ベース層５０６（例えば、ポリマー基材）に対するパターン化層５０２（例えば、硬化インプリントポリマー）のための接着層；２）硬化前のパターン化層５０２（例えば、インプリント溶液）の任意の構成要素におけるベース層５０６（例えば、ポリマー基材）との任意の望ましくない化学的相互作用に対するバリア層；３）中間層を有しないバンピアまたはより均一でないパターン化層（例えば、図６Ａおよび図６Ｂに関して例示されるように）と比較して、より滑らかなトポグラフィ。多層コーティングアーキテクチャは、優れた接着、流体の拡散／充填、ならびにテンプレートの作成および離型時の最適な剥離性能を必要とする高い特徴忠実度のインプリント（例えば、ウェアラブル導波路デバイスなどのディスプレイ用途向け）を保証し得る。

【0105】

図６Ａ～図６Ｂは、本開示の実施形態にかかる、構造の例示的な特性を示している。示されるように、図６Ａおよび図６Ｂは、パターン化層のトポグラフィを示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。図６Ａは、中間層を含まない構造のパターン化層の画像６０２を示している。画像６０２は、中間層を含まない構造のパターン化層上の接着不良および空隙６０６を示している。

【0106】

図６Ａはまた、中間層（例えば、中間層５０４）を含む構造（例えば、構造５００）のパターン化層（例えば、パターン化層５０２）の画像６０４を示している。画像６０４は、中間層を含む構造のパターン化層上に目に見える接着不良または空隙をほとんど示さない。

【0107】

図６Ｂは、中間層（例えば、中間層５０４）を含む構造（例えば、構造５００）の表面トポグラフィのカラー断面図６５２を示している。例えば、表面トポグラフィ６５２は、ＵＶ架橋熱硬化性アクリレートポリマーコーティングのトポグラフィを示す。図６Ｂはまた、中間層（例えば、中間層５０４）を含む構造（例えば、構造５００）の表面トポグラフィの等角図６５４を示している。

【0108】

断面図６５２および等角図６５４によって示されるように、構造のトポグラフィは、構造の４ｍｍ断面にわたって２０～２５ｎｍの波形を含む。いくつかの実施形態では、図６Ｂに示す構造（例えば、中間層を備える構造）のトポグラフィは、中間層を備えない構造と比較して、５０％（例えば、中間層なしの４０～５０ｎｍの波形との比較）を超えて改善された残留層厚さ（ＲＬＴ）均一性を有する。いくつかの実施形態では、均一性は、中間層（例えば、中間層５０４）に結合されたパターン化層（例えば、パターン化層５０２）の厚さを増加させることによってさらに改善され得る。例えば、パターン化層の厚さは、パターン化層の第１のコーティング層の上に追加の層を追加することによって（例えば、第１の５μｍの層の上に追加の層（例えば、１００～１０００ｎｍの厚さを有する）を追加することによって）、またはより厚い第１のコーティング層を堆積することによって（例えば、５μｍの層の代わりに５μｍより厚い層を堆積させることによって）増加され得る。

【0109】

図７は、本開示の実施形態にかかる、例示的な第１の構造７００および第２の構造７１０を示している。いくつかの実施形態では、第１の構造７００は、インプリントである。例えば、第１の構造７００は、ナノスケールまたはマイクロスケールの構造（例えば、構造７１０、光学スタック）を作成するためのインプリントである。いくつかの実施形態では、第１の構造７００は、パターン化層７０２と、中間層７０４と、ベース層７０６とを備える。例えば、パターン化層７０２は、ナノパターンまたはマイクロパターンのインプリント層であり、中間層７０４は、中間インプリント層であり、ベース層７０６は、キャリア基材またはキャリアフィルムである。いくつかの実施形態では、第１の構造７００は、構造５００である（例えば、パターン化層７０２は、パターン化層５０２であり、中間層７０４は、中間層５０４であり、ベース層７０６は、ベース層５０６である）。簡潔にするために、図５～図６に関して記載したいくつかの利点および特徴は、ここでは記載しない。

【0110】

いくつかの実施形態では、第１の構造７００は、第２の構造７１０を作成するためのインプリントである。例えば、パターン化層７０２は、第２の構造７１０上にパターン７１２を作成するために使用される。いくつかの実施形態では、第２の構造７１０は、光学スタックである。いくつかの実施形態では、パターン７１２は、光学的特徴（例えば、導波路パターン、特定の波長の放射の透過率を制御するように構成された光学スタック（例えば、構造７１０）上の幾何学的特徴）を備える。例えば、第１の構造７００（例えば、図５および図６に関して記載した構造５００である基材（例えば、ＰＣまたは同様の可撓性／剛性の基材）上に開示された中間層を含む多層コーティングインプリント）は、最終生成物（例えば、導波路パターンを作成するための型）の反対のパターントーン（例えば、パターン７１２）を有するパターン形成テンプレートとして使用され得る。

【0111】

いくつかの実施形態では、パターン７１２は、本明細書に開示されるウェアラブルヘッドデバイスまたはＭＲシステム用の導波路パターンである。いくつかの実施形態では、パターン７１２は、１０～１５０ｎｍの寸法を含む反射防止特徴（例えば、１５０ｎｍ未満の例示的なピッチを有する反射防止非回折ナノパターン）を備える。いくつかの実施形態では、パターン７１２は、１０～１００ｎｍの寸法を含むワイヤグリッド偏光子を備える。いくつかの実施形態では、パターン７１２は、１００～１０００ｎｍの寸法を含む光学格子（例えば、１５０ｎｍを超える例示的なピッチを有するＵＶ－赤外領域の波長のための光学的回折特徴を備える格子）を備える。いくつかの実施形態では、パターン７１２は、０．１～１０００μｍの寸法を含む光アライメント基準を備える（例えば、１μｍ未満の例示的なピッチを有する視覚システム用のマークおよび／または基準点を位置合わせする）。

【0112】

中間層７０４は、有利には、（例えば、構造７００を形成するために本明細書に記載されるシリコンと比較して低コストの材料を使用し、関連する欠陥を低減することによって；可撓性基材上の欠陥を最小限に抑えることによって）費用効果の高い方法で悪影響を低減することによってパターンを改善することができ、最終生成物（例えば、第２の構造７１０）が費用効果の高い方法で大面積にわたって最小限の欠陥で製造されることを可能にする。中間層７０４がないと、より多くのインプリント欠陥が生成される場合があり、欠陥のより多くの結果が（例えば、形成される導波路の意図された光学特性を低下させる）構造７１０に転写される場合がある。例えば、中間層７０４がないと、パターン化層上にナノスケールボイドなどの欠陥が存在する可能性が高くなる。いくつかの例では、中間層７０４がないと、パターン化層が十分に厚く、ベース層（例えば、基材、フィルム）のトポグラフィおよび粗さの欠陥を覆うにもかかわらず、ナノスケールの空隙は、パターン化層からベース層への有機材料の化学的膨潤および／または攻撃に起因して依然として存続する可能性がさらに高い。これらの例では、ナノスケールボイドは、欠陥パターン化層を使用して製造されたエンドデバイス（例えば、構造７１０）に転写され得る（例えば、ナノスケールの空隙は、導波路上に転写され、導波路上に望ましくないパターンを生成し得る）。

【0113】

図８は、本開示の実施形態にかかる、光学的特徴を備える光学スタックを製造する例示的な方法８００を示している。方法８００は、記載したステップを含むものとして示されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、異なる順序のステップ、追加のステップ、またはより少ないステップが含まれてもよいことが理解される。簡潔にするために、図５～図７に関して記載したいくつかの利点および特徴は、ここでは記載しない。

【0114】

いくつかの実施形態では、方法８００は、ベース層を提供することを含む（ステップ８０２）。例えば、図５～図７に関して記載したように、ベース層（例えば、ベース層５０６、ベース層７０６）が提供される。いくつかの実施形態では、ベース層はＰＣを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、ベース層５０６またはベース層７０６は、ＰＣを含む。いくつかの実施形態では、図５～図７に関して記載したように、ベース層は、可撓性基材を含む。例えば、ベース層５０６またはベース層７０６は、可撓性基材を含む。

【0115】

いくつかの実施形態では、方法８００は、ベース層上に中間層を堆積することを含む（ステップ８０４）。例えば、図５～図７に関して記載したように、中間層５０４または７０４は、ベース層５０６または７０６上に堆積される。いくつかの実施形態では、中間層は、１～２５μｍの厚さを有する。例えば、図５～図７に関して記載したように、中間層５０４または７０４は、１～２５μｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、中間層は、架橋ポリマーコーティングを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、中間層５０４または７０４は、架橋ポリマーコーティングを含む。

【0116】

いくつかの実施形態では、方法８００は、中間層をベース層に結合することを含む（ステップ８０６）。例えば、図５～図７に関して記載したように、中間層５０４または７０４は、ベース層５０６または７０６に結合される。

【0117】

いくつかの実施形態では、方法８００は、中間層上に、光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層を堆積することを含む（ステップ８０８）。例えば、図５～図７に関して記載したように、光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層５０２または７０２は、中間層５０４または７０４上に堆積される。いくつかの実施形態では、中間層上にパターン化層を堆積させることは、スロットダイを使用するインプリント、マイクログラビアを使用するインプリント、ナイフエッジを使用するインプリント、ドクターブレードを使用するインプリント、またはスプレーコーティングを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、インプリント、スロットダイ、マイクログラビア、ナイフエッジ、ドクターブレード、またはスプレーコーティングを使用して中間層５０４または７０４上に堆積される。

【0118】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、５μｍ～１０μｍの厚さを有する。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、５μｍ～６μｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、パターン化層の幅は、２５ｍｍ～４５０ｍｍである。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、２５ｍｍ～４５０ｍｍの幅を有する。

【0119】

いくつかの実施形態では、パターン化層は、メタクリレートまたはアクリレートを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、メタクリレートまたはアクリレートを含む。いくつかの実施形態では、パターン化層は、プラスチックを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、プラスチックを含む。いくつかの実施形態では、パターン化層は、エポキシおよびビニル二重官能性を含むポリマーを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、エポキシおよびビニル二重官能性を含む。いくつかの実施形態では、パターン化層は、硬化性溶液を含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、硬化性溶液を含む。

【0120】

いくつかの実施形態では、方法８００は、パターン化層を中間層に結合することを含む（ステップ８１０）。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は、中間層５０４または７０４上に結合される。いくつかの実施形態では、パターン化層と中間層との間の結合は、共有結合、物理結合、またはその両方を含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２と中間層５０４との間、またはパターン化層７０２と中間層７０４との間の結合は、共有結合、物理結合、またはその両方を含む。

【0121】

いくつかの実施形態では、方法８００は、パターン化層を硬化させることを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２は硬化される。

【0122】

いくつかの実施形態では、パターン化層のトポグラフィは、２０ｎｍ～２５ｎｍの波形を備える。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２のトポグラフィは、２０ｎｍ～２５ｎｍの波形を含む。

【0123】

いくつかの実施形態では、本方法８００は、パターン化層を使用して光学スタックの光学的特徴を形成することを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、パターン化層５０２または７０２のトポグラフィは、光学スタック（例えば、第２の構造７１０）の光学的特徴（例えば、パターン７１２）を形成するために使用される。いくつかの実施形態では、光学的特徴を形成することは、プレートツープレート、プレートツーロール、ロールツーロール、またはロールツープレートのインプリントを含む。例えば、図５～図７に関して記載したように、プレートツープレート、プレートツーロール、ロールツーロール、またはロールツープレートのインプリントおよび構造５００または７００は、光学的特徴（例えば、パターン７１２）を形成するために使用される。

【0124】

いくつかの実施形態では、光学的特徴（例えば、パターン７１２）に対応するパターンは、本明細書に開示されるウェアラブルヘッドデバイスまたはＭＲシステム用の導波路パターンである。いくつかの実施形態では、光学的特徴（例えば、パターン７１２）に対応するパターンは、１０～１５０ｎｍ（例えば、１５０ｎｍ未満の例示的なピッチを有する反射防止非回折ナノパターン）の寸法を含む反射防止特徴を備える。いくつかの実施形態では、光学的特徴（例えば、パターン７１２）に対応するパターンは、１０～１００ｎｍの寸法を含むワイヤグリッド偏光子を備える。いくつかの実施形態では、光学的特徴（例えば、パターン７１２）に対応するパターンは、１００～１０００ｎｍの寸法を含む光学格子（例えば、１５０ｎｍを超える例示的なピッチを有するＵＶ－赤外領域の波長のための光学的回折特徴を備える格子）を備える。いくつかの実施形態では、光学的特徴（例えば、パターン７１２）に対応するパターンは、０．１～１０００μｍの寸法を含む光アライメント基準を備える（例えば、１μｍ未満の例示的なピッチを有する視覚システム用のマークおよび／または基準点を位置合わせする）。

【0125】

いくつかの実施形態では、システムは、ディスプレイを備えるウェアラブルヘッドデバイスを備える。ディスプレイは、光学的特徴（例えば、光学回折格子、反射防止特徴、アライメント基準）を備える光学スタック（例えば、構造７１０）を備え、光学的特徴は、図５～図８に関して記載した構造を使用して形成される。システムは、複合現実環境に関連付けられたコンテンツをディスプレイ上に提示することを含む方法を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを備え、コンテンツは、光学的特徴に基づいて提示される。

【0126】

いくつかの実施形態によれば、光学的特徴を形成するための構造は、光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層と、ベース層と、パターン化層およびベース層に結合された中間層とを備える。

【0127】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層と中間層との間の結合は、共有結合、物理結合、またはその両方を含む。

【0128】

いくつかの実施形態によれば、ベース層はＰＣを含む。

【0129】

いくつかの実施形態によれば、中間層は、１～２５μｍの厚さを有する。

【0130】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、５μｍ～６μｍの厚さを有する。

【0131】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層の幅は、２５ｍｍ～４５０ｍｍである。

【0132】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、導波路のパターンを形成するように構成される。

【0133】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層のトポグラフィは、２０ｎｍ～２５ｎｍの波形を含む。

【0134】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、メタクリレートまたはアクリレートを含む。

【0135】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、プラスチックを含む。

【0136】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、エポキシおよびビニル二重官能性を含むポリマーを含む。

【0137】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、硬化性溶液を含む。

【0138】

いくつかの実施形態によれば、中間層は、架橋ポリマーコーティングを含む。

【0139】

いくつかの実施形態によれば、ベース層は、可撓性基材を含む。

【0140】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、１０～１５０ｎｍの寸法を含む反射防止特徴を形成するように構成される。

【0141】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、１０～１００ｎｍの寸法を含むワイヤグリッド偏光子を形成するように構成される。

【0142】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、１００～１０００ｎｍの寸法を含む光学格子を形成するように構成される。

【0143】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、０．１～１０００μｍの寸法を含む光アライメント基準を形成するように構成される。

【0144】

いくつかの実施形態によれば、光学的特徴を含む光学スタックを製造する方法は、ベース層を提供することと、ベース層上に中間層を堆積させることと、中間層をベース層に結合することと、中間層上に、光学的特徴に対応するパターンを備えるパターン化層を堆積させることと、パターン化層を中間層に結合することと、を含む。

【0145】

いくつかの実施形態によれば、本方法は、パターン化層を使用することによって光学スタックの光学的特徴を形成することをさらに含む。

【0146】

いくつかの実施形態によれば、光学スタックは、導波路である。

【0147】

いくつかの実施形態によれば、光学的特徴を形成することは、プレートツープレート、プレートツーロール、ロールツーロール、またはロールツープレートのインプリントを含む。

【0148】

いくつかの実施形態によれば、本方法は、パターン化層を硬化させることをさらに含む。

【0149】

いくつかの実施形態によれば、中間層上にパターン化層を堆積させることは、スロットダイを使用するインプリント、マイクログラビアを使用するインプリント、ナイフエッジを使用するインプリント、ドクターブレードを使用するインプリント、またはスプレーコーティングを含む。

【0150】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層と中間層との間の結合は、共有結合、物理結合、またはその両方を含む。

【0151】

いくつかの実施形態によれば、ベース層はＰＣを含む。

【0152】

いくつかの実施形態によれば、中間層は、１～２５μｍの厚さを有する。

【0153】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、５μｍ～６μｍの厚さを有する。

【0154】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層の幅は、２５ｍｍ～４５０ｍｍである。

【0155】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層のトポグラフィは、２０ｎｍ～２５ｎｍの波形を含む。

【0156】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、メタクリレートまたはアクリレートを含む。

【0157】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、プラスチックを含む。

【0158】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、エポキシおよびビニル二重官能性を含むポリマーを含む。

【0159】

いくつかの実施形態によれば、パターン化層は、硬化性溶液を含む。

【0160】

いくつかの実施形態によれば、中間層は、架橋ポリマーコーティングを含む。

【0161】

いくつかの実施形態によれば、ベース層は、可撓性基材を含む。

【0162】

いくつかの実施形態によれば、パターンは、１０～１５０ｎｍの寸法を含む反射防止特徴を備える。

【0163】

いくつかの実施形態によれば、パターンは、１０～１００ｎｍの寸法を含むワイヤグリッド偏光子を備える。

【0164】

いくつかの実施形態によれば、パターンは、１００～１０００ｎｍの寸法を含む光学格子を備える。

【0165】

いくつかの実施形態によれば、パターンは、０．１～１０００μｍの寸法を含む光アライメント基準を備える。

【0166】

いくつかの実施形態によれば、システムは、ディスプレイを備えるウェアラブルヘッドデバイスを備える。ディスプレイは、光学的特徴を備える光学スタックを備え、光学的特徴は、上述した構造を使用して形成される。システムは、複合現実環境に関連付けられたコンテンツをディスプレイ上に提示することを含む方法を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを備え、コンテンツは、光学的特徴に基づいて提示される。

【0167】

開示された例は、添付の図面を参照して十分に説明されているが、様々な変形および変更が当業者には明らかになることに留意されたい。例えば、１つ以上の実装の要素が組み合わせられ、削除され、変更され、または補足されて、さらなる実装を形成してもよい。そのような変形および変更は、添付の特許請求の範囲によって定義される開示された例の範囲内に含まれると理解されるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】