JP7749294B2 - 屈折光学系と回折接眼レンズ導波管ディスプレイの統合のための方法およびシステム - Google Patents

Description

本願は、その開示が、参照することによってその全体としてあらゆる目的のために、本明細書に組み込まれる、２０２０年５月１４日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ ｗｉｔｈ ａ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｅｙｅｐｉｅｃｅ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｄｉｓｐｌａｙ」と題された、米国仮特許出願第６３／０２５，０６９号の優先権を主張する。

現代のコンピューティングおよびディスプレイ技術は、いわゆる「仮想現実」または「拡張現実」体験のためのシステムの開発を促進しており、デジタル的に再現された画像またはその一部が、それらが現実のように見える、またはそのように知覚され得る様式において、視認者に提示される。仮想現実、すなわち、「ＶＲ」シナリオは、典型的には、他の実際の実世界視覚的入力に対する透過性を伴わずに、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。拡張現実、すなわち、「ＡＲ」シナリオは、典型的には、視認者の周囲の実世界の可視化に対する拡張として、デジタルまたは仮想画像情報の提示を伴う。

これらのディスプレイ技術において成された進歩にもかかわらず、当技術分野において、拡張現実システム、特に、ディスプレイシステムに関する改良された方法およびシステムの必要性がある。

本発明は、概して、導波管ディスプレイのための方法およびシステムに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、導波管ディスプレイとも称される、回折接眼レンズ導波管ディスプレイと屈折光学系を統合する、方法およびシステムを提供する。本発明は、コンピュータビジョンおよび画像ディスプレイシステムにおいて、種々の用途に適用可能である。

本明細書に説明されるように、本発明の実施形態が、拡張現実ディスプレイデバイスの一部を形成する、回折接眼レンズ導波管とともに利用され得る、光学屈折力を有する、積層レンズおよび光学要素を加工するための方法およびシステムに関する。本明細書に説明されるように、複合現実ディスプレイのための導波管光学コンバイナとのレンズ統合の方法が、提供される。特定の実施形態では、一対のレンズが、実世界物体の深度平面を保存しながら、仮想画像深度平面を作成するために利用される。対のレンズは、レンズ効果を世界ビューのために補償しながら、対のレンズにおけるレンズの間の距離を低減させることによって、非常に薄く、コンパクトなウェアラブル形状因子を提供し、高光学透過率を含む、ユーザ経験を改良するために、導波管層と統合される。

本発明のある実施形態によると、光学要素を加工する方法が、提供される。本方法は、基板を提供するステップと、基板に結合される鋳造可能材料を形成するステップと、金型を使用して、鋳造可能材料を鋳造するステップとを含む。本方法はまた、鋳造可能材料を硬化させるステップと、金型を除去するステップとを含む。

本発明の別の実施形態によると、光学要素を加工する方法が、提供される。本方法は、金型プレートを有する金型セットを提供するステップと、金型プレートの間に成型可能材料を設置するステップとを含む。本方法はまた、金型プレートを継合するステップと、光学要素を形成するために、成型可能材料を硬化させるステップと、金型セットから光学要素を除去するステップとを含む。

本発明の具体的実施形態によると、接眼レンズ導波管が、提供される。接眼レンズ導波管は、世界側およびユーザ側を有する、導波管層のセットを含む。接眼レンズ導波管はまた、第１の光学屈折力を有し、導波管層のセットの世界側に隣接して配置される、第１のカバープレートと、第２の光学屈折力を有し、導波管のセットのユーザ側に隣接して配置される、第２のカバープレートとを含む。

多数の利益が、従来の技法に優る本発明の方法によって達成される。例えば、本発明の実施形態が、カバープレートおよびレンズの両方として機能する、統合された積層レンズまたは光学要素を伴う、コンパクトな接眼レンズ導波管システムを提供する、方法およびシステムを提供する。さらに、本発明の実施形態は、接眼レンズ導波管と統合される対のレンズが、相互に近接して位置付けられることを可能にするため、光学収差が、従来の技法と比較として低減される。発明のこれらおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くとともに、下記の文章および添付の図と併せて、さらに詳細に説明される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
接眼レンズ導波管であって、
世界側およびユーザ側を有する導波管層のセットと、
第１の光学屈折力を有し、前記導波管層のセットの前記世界側に隣接して配置される第１のカバープレートと、
第２の光学屈折力を有し、前記導波管層のセットの前記ユーザ側に隣接して配置される第２のカバープレートと
を備える、接眼レンズ導波管。
（項目２）
前記導波管層のセットは、３つの導波管層を備え、前記３つの導波管層のそれぞれは、赤色、緑色、または青色波長と関連付けられている、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目３）
前記第１の光学屈折力は、正であり、前記第２の光学屈折力は、負である、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目４）
前記第１の光学屈折力および前記第２の光学屈折力の絶対値は、等しい、項目３に記載の接眼レンズ導波管。
（項目５）
前記第１のカバープレートまたは前記第２のカバープレートのうちの少なくとも１つは、ナノ特徴を備える、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目６）
前記ナノ特徴は、反射防止構造を備える、項目５に記載の接眼レンズ導波管。
（項目７）
前記反射防止構造は、前記第１のカバープレートまたは前記第２のカバープレートの平面表面上に配置される、項目６に記載の接眼レンズ導波管。
（項目８）
前記第１の光学屈折力は、開口と関連付けられ、前記第１のカバープレートは、前記開口に隣接する平面領域を備える、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目９）
前記第２の光学屈折力は、前記開口と関連付けられ、前記第２のカバープレートは、前記開口に隣接する前記平面領域を備える、項目８に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１０）
前記第１のカバープレートは、１μｍ～１ｍｍの距離だけ、前記導波管層のセットの前記世界側から分離され、前記第２のカバープレートは、１μｍ～１ｍｍの距離だけ、前記導波管層のセットの前記ユーザ側から分離される、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１１）
前記第１のカバープレートは、１ｍｍ未満の最大厚を有し、前記第２のカバープレートは、１ｍｍ未満の最大厚を有する、項目１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１２）
前記第１のカバープレートは、第１の基板と、前記第１の基板に結合され、５ｎｍ～６００ｎｍの最小厚を特徴とする第１の成型フィルムとを備え、前記第２のカバープレートは、第２の基板と、前記第２の基板に結合され、５ｎｍ～６００ｎｍの最小厚を特徴とする第２の成型フィルムとを備える、項目１１に記載の接眼レンズ導波管。
（項目１３）
光学要素を加工する方法であって、前記方法は、
基板を提供することと、
前記基板に結合される鋳造可能材料を形成することと、
金型を使用して、前記鋳造可能材料を鋳造することと、
前記鋳造可能材料を硬化させることと、
前記金型を除去することと
を含む、方法。
（項目１４）
前記基板は、カバーガラスを備える、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記カバーガラスは、平面である、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記基板は、平面ポリマー構造を備える、項目１３に記載の方法。
（項目１７）
前記鋳造可能材料は、ＵＶ硬化樹脂を備える、項目１３に記載の方法。
（項目１８）
前記金型は、吸着防止コーティングを備える、項目１３に記載の方法。
（項目１９）
前記吸着防止コーティングは、疎水性である、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記吸着防止コーティングは、酸化シリコンまたは窒化シリコンを備える、項目１８に記載の方法。
（項目２１）
前記鋳造可能材料を鋳造することは、前記鋳造可能材料においてナノ特徴を形成することを含む、項目１３に記載の方法。
（項目２２）
前記ナノ特徴は、前記鋳造可能材料の界面において反射を低減させる回折特徴である、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
光学要素を加工する方法であって、前記方法は、
金型プレートを有する金型セットを提供することと、
前記金型プレートの間に成型可能材料を設置することと、
前記金型プレートを継合することと、
前記光学要素を形成するために、前記成型可能材料を硬化させることと、
前記金型セットから前記光学要素を除去することと
を含む、方法。
（項目２４）
前記光学要素は、負の光学屈折力を特徴とする、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
前記光学要素は、正の光学屈折力を特徴とする、項目２３に記載の方法。
（項目２６）
前記金型プレートのうちの１つは、平面表面を特徴とする、項目２３に記載の方法。
（項目２７）
前記成型可能材料は、ＵＶ硬化性樹脂を備える、項目２３に記載の方法。
（項目２８）
前記金型プレートのうちの少なくとも１つは、ナノ特徴を備える、項目２３に記載の方法。
（項目２９）
前記光学要素は、平面領域と、前記平面領域に隣接し、光学屈折力を特徴とする開口とを備える、項目２３に記載の方法。
（項目３０）
前記金型は、吸着防止コーティングを備える、項目２３に記載の方法。
（項目３１）
前記吸着防止コーティングは、疎水性である、項目３０に記載の方法。
（項目３２）
前記吸着防止コーティングは、酸化シリコンまたは窒化シリコンを備える、項目３０に記載の方法。

図１Ａは、本発明のある実施形態による、接眼レンズ導波管および積層レンズ対を含む、視認光学系アセンブリを図示する、簡略化された断面図である。

図１Ｂは、本発明のある実施形態による、光学屈折力を伴う接眼レンズ導波管およびカバープレートのセットを含む、視認光学系アセンブリを図示する、簡略化された断面図である。

図２Ａ－２Ｃは、本発明のある実施形態による、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図２Ａ－２Ｃは、本発明のある実施形態による、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図２Ａ－２Ｃは、本発明のある実施形態による、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。

図２Ｄは、本発明の別の実施形態による、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。

図３Ａ－３Ｄは、本発明のある実施形態による、マスタを使用して、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図３Ａ－３Ｄは、本発明のある実施形態による、マスタを使用して、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図３Ａ－３Ｄは、本発明のある実施形態による、マスタを使用して、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図３Ａ－３Ｄは、本発明のある実施形態による、マスタを使用して、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。

図４は、本発明のある実施形態による、積層レンズの簡略化された断面図である。

図５は、本発明のある実施形態による、接眼レンズ導波管の要素を覆う積層レンズの簡略化された平面図である。

図６Ａ－６Ｃは、本発明のある実施形態による、正の光学屈折力を伴う積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。

図７Ａ－７Ｃは、本発明の別の実施形態による、正の光学屈折力を伴う積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。

図８は、本発明のある実施形態による、複数の積層レンズを形成するためのシステムの簡略化された斜視図である。

図９Ａ－９Ｄは、本発明のある実施形態による、光学要素を加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図９Ａ－９Ｄは、本発明のある実施形態による、光学要素を加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図９Ａ－９Ｄは、本発明のある実施形態による、光学要素を加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。 図９Ａ－９Ｄは、本発明のある実施形態による、光学要素を加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。

図１０は、本発明のある実施形態による、吸着防止コーティングを伴う金型を図示する、簡略化された断面図である。

図１１Ａは、本発明のある実施形態による、光学要素の平面側上で加工されるナノ特徴を伴う光学要素を図示する、簡略化された断面図である。

図１１Ｂは、本発明のある実施形態による、光学要素の湾曲側上で加工されるナノ特徴を伴う光学要素を図示する、簡略化された断面図である。

図１１Ｃは、本発明のある実施形態による、光学要素の平面側および湾曲側の両方上で加工されるナノ特徴を伴う光学要素を図示する、簡略化された断面図である。

図１２は、本発明のある実施形態による、接眼レンズ導波管および光学要素のセットを含む、ＶＯＡを図示する、簡略化された断面図である。

図１３Ａは、本発明のある実施形態による、両凸積層レンズを図示する、簡略化された断面図である。

図１３Ｂは、本発明のある実施形態による、凸面メニスカスレンズを図示する、簡略化された断面図である。

図１３Ｃは、本発明のある実施形態による、アクロマート積層レンズを図示する、簡略化された断面図である。

図１３Ｄは、本発明のある実施形態による、アポクロマート積層レンズを図示する、簡略化された断面図である。

図１４Ａは、本発明のある実施形態による、第１の金型を図示する、簡略化された斜視図である。

図１４Ｂは、本発明のある実施形態による、第１の成型物を図示する、簡略化された斜視図である。

図１４Ｃは、本発明のある実施形態による、剥離層コーティングプロセスの前および後の成型物の一部の簡略化された側面図である。

図１４Ｄは、本発明のある実施形態による、コーティングされた第１の成型物を図示する、斜視図である。

図１４Ｅは、本発明のある実施形態による、第２の成型物を図示する、簡略化された斜視図である。

図１４Ｆは、本発明のある実施形態による、コーティングされた第２の成型物を図示する、斜視図である。

詳細な説明
本発明は、概して、ウェアラブルディスプレイに関する、方法およびシステムに関する。より具体的には、本発明の実施形態が、導波管ディスプレイとも称される、回折接眼レンズ導波管ディスプレイと屈折光学系を統合する、方法およびシステムを提供する。本発明は、コンピュータビジョンおよび画像ディスプレイシステムにおける種々の用途に適用可能である。

図１Ａは、本発明のある実施形態による、接眼レンズ導波管および積層レンズ対を含む、視認光学系アセンブリを図示する、簡略化された断面図である。図１Ａに図示されるように、視認光学系アセンブリ（ＶＯＡ）１００は、接眼レンズ導波管１１０と、第１の積層レンズ１１２と、第２の積層レンズ１１４とを含む。ある実施形態では、接眼レンズ導波管は、無限距離において起こるように現れる、仮想画像を発生させるように設計される。ユーザが、仮想画像が非無限深度平面において起こっていると知覚することを可能にするために、負の光学屈折力を有する、第１の積層レンズ１１２は、接眼レンズ導波管１１０によって発生される光線を発散するために利用され、ユーザから所定の距離（例えば、１メートルまたは０．３メートル）に、深度平面から起こるように現れる、接眼レンズ導波管１１０によって発生される仮想画像をもたらす。いくつかの実装では、第１の積層レンズ１１２は、ユーザに面している接眼レンズ導波管の側上に位置付けられるため、内側レンズまたはユーザ側レンズと称される。

ＶＯＡの世界側からＶＯＡ１００上に入射する光が、世界における種々の物体と関連付けられる特定の距離において現れることが可能になるために、第２の積層レンズ１１４が、第１の積層レンズ１１２の光学屈折力を補償するために利用される。したがって、図１Ａに図示されるように、第２の積層レンズ１１４は、第１の積層レンズ１１２の負の光学屈折力に等しいおよびそれと反対である、正の光学屈折力を有する。いくつかの実装では、第２の積層レンズ１１４は、世界に面している、接眼レンズ導波管の側上に位置付けられるため、外側レンズまたは世界側レンズと称される。当業者に明白であろうように、第１の積層レンズ１１２および第２の積層レンズ１１４をともにより近く位置付けるための能力は、補償対を形成するために、これらのレンズの能力における改良を可能にする。積層レンズとしてレンズを加工することによって、屈折要素とカバープレートとの間の間隔は、屈折要素が、カバープレート上に形成されるため、排除される。さらに、積層レンズの厚さは、従来のレンズと比較して、低減され、これは、ＡＲウェアラブルデバイスのために有利である。

図１Ｂは、本発明のある実施形態による、接眼レンズ導波管および光学要素のセットを含む、視認光学系アセンブリを図示する、簡略化された断面図である。本明細書により完全に説明されるように、光学要素は、光学屈折力を伴う、カバープレートまたはカバーガラスと称されることができる。これらの光学要素またはカバープレートは、ガラスまたは有機材料、例えば、限定されないが、ポリカーボネート、テレフタル酸ポリエチレン、シクロオレフィンポリマー等のポリマー、または同等物を含む、種々の材料から加工されることができる。

図１Ｂを参照すると、ＶＯＡ１５０は、接眼レンズ導波管１６０と、第１の光学要素１６２と、第２の光学要素１６４とを含む。光学要素は、機械的機能（すなわち、導波管層を保護する）と、光学機能（すなわち、入射光を集束または脱集束させる）との両方を提供するため、光学要素は、光学屈折力を伴うカバープレートと称されることができる。ある実施形態では、接眼レンズ導波管は、無限距離において起こるように現れる、仮想画像を発生させるように設計される。ユーザが、仮想画像が非無限深度平面において起こっていると知覚することを可能にするために、負の光学屈折力を有する、第１の光学要素１６２は、接眼レンズ導波管１６０によって発生される光線を発散するために利用され、ユーザから所定の距離（例えば、１メートルまたは０．３メートル）に、深度平面から起こるように現れる、接眼レンズ導波管１６０によって発生される仮想画像をもたらす。いくつかの実装では、第１の光学要素１６２は、ユーザに面している接眼レンズ導波管の側上に位置付けられるため、内側カバープレートまたはユーザ側カバープレートと称される。

ＶＯＡの世界側からＶＯＡ１５０上に入射する光が、世界における種々の物体と関連付けられる特定の距離において現れることが可能になるために、第２の光学要素１６４が、第１の光学要素１６２の光学屈折力を補償するために利用される。したがって、図１Ｂに図示されるように、第２の光学要素１６４は、第１の光学要素１６２の負の光学屈折力に等しいおよびそれと反対である、正の光学屈折力を有する。いくつかの実装では、第２の光学要素１６４は、世界に面している、接眼レンズ導波管の側上に位置付けられるため、外側カバープレートまたは世界側カバープレートと称される。当業者に明白であろうように、第１の光学要素１６２および第２の光学要素１６４をともにより近く位置付けるための能力は、補償対を形成するために、光学屈折力を伴うこれらのカバープレートの能力における改良を可能にする。

典型的には、その機械的剛性を維持するために、約２ｍｍ～３ｍｍの最薄厚を有する、別個および独立した内側および外側レンズを利用し、それによって、約７ｍｍ厚であるＶＯＡをもたらす、従来の設計とは対照的に、本明細書に説明される光学屈折力を伴う積層レンズおよびカバープレートは、非常に薄い厚さ、例えば、約＜１ｍｍ、例えば、約６００μｍを有し、ある場合には、７ｍｍから＜３ｍｍまで薄くされ、ＶＯＡの厚さを低減させ、したがって、従来のアプローチを使用して達成可能なものより軽くかつより小さいＶＯＡをもたらすことができる。さらに、光学要素は、相互に近接して位置付けられるため、ＶＯＡに直交する縦軸に沿って測定されるように、本発明の実施形態は、光学屈折力を伴うレンズのセットまたはカバープレートによって提供される補償が、従来のアプローチを使用するシステムに対して改良されるため、ユーザのためのより高い光学品質を特徴とする。

図２Ａ－２Ｃは、本発明のある実施形態による、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。図２Ａを参照すると、基板２１０は、金型２２０とともに、提供される。いくつかの実施形態では、ガラス基板が、基板２１０として利用されるが、これは、本発明に関して要求されない。他の実施形態では、プラスチック基板、ポリマー基板、成型フォトレジスト基板、それらの組み合わせ、または同等物を含む、好適な機械的剛性、光学透過性、および同等物を伴う、他の基板も、基板２１０として利用される。基板２１０は、少なくとも１つの平面表面を有する成型フィルムを形成するために好適な平面基板であるが、図２Ｄに関連して説明されるように、湾曲基板が、本発明のいくつかの実施形態に従って、利用されることができる。基板２１０は、酸性または塩基性ピラニア溶液、酸性または塩基性または中性水ベースの超音波処理プロセス、水スピン浣濯乾燥方法のような基板洗浄プロセス、または類似プロセスを用いて、洗浄されることができる。金型複製物が鋳造／硬化されることになる、清浄な表面を伴う基板２１０は、限定ではないが、蒸気処理、スロットダイ、噴霧、スピンコーティング、インクジェット、スクリーンコーティング等のコーティングプロセスを使用して、コーティングされ得る、薄い接着剤中間架橋層（例えば、＜１０ｎｍ未満）を用いて処理されることができる。そのような接着剤コーティングは、成型材料が中間接着力層との化学、ｈ接合、または物理的接合を形成することを可能にし、成型レンズが、複製後の破損または剥離瑕疵を有しないことを可能にし、経時的に、ウェアラブルの使用に伴って、成型部品の信頼性を確実にする。

基板２１０はまた、例えば、レンズ成型プロセスの間、曲率における機械的変化を与えないように、真空チャック上で平面表面に機械的に拘束され得る。実施例として、金型２２０は、合致する、または所望される、所定の曲率を有する成型フィルム、すなわち、Ｒ＝０．５６６５ｍの曲率半径を伴う金型と、Ｒ＝－０．５１５ｍの曲率半径を伴う成型フィルムとを加工するために、例えば、約１０％の材料体積収縮を考慮するように組み込まれるバイアスを有し得る、所定の曲率を有するように加工されることができる。ｎ＝１．５３の屈折率では、成型レンズは、したがって、－１，０００ｍｍの焦点深度を有するであろう。図２Ａに図示される実施形態では、金型２２０は、平凹成型フィルムを形成するために使用される凸面金型であるが、他の実装では、他の曲率も、利用される。鋳造可能材料または硬化性樹脂２１２は、未反応または半反応形態で堆積され、例えば、基板２１０上または金型上で、低～高粘度（１０ｃＰ～１，０００ｃＰ）の液体として分注される（後に説明されるように）。鋳造可能材料２１２は、成型フィルムに、固定幾何学形状および高光学透過性を提供するために、紫外線（ＵＶ）放射を使用して硬化される、樹脂、すなわち、ＵＶ硬化性樹脂、ＵＶ硬化性フォトレジスト、または同等物であることができる。鋳造可能材料または硬化性樹脂２１２を分注するための堆積プロセスは、限定されないが、シリンジポンプ、ピペット操作、または同等物のような、マイクロ噴射容積式システムを含むことができる。

図２Ｂに図示されるように、金型２２０は、基板２１０と近接され、鋳造可能材料２１２は、金型と基板との間で圧縮され、それによって、金型に面する鋳造可能材料の表面を合致する所定の曲率に成形する。図示される実施例では、金型２２０は、凸面曲率を有し、それによって、金型２２０に面する鋳造可能材料２１２の表面のための凹面曲率を生成する。基板２１０は、図２Ａ－２Ｃに図示される実施形態では、平面であるため、基板２１０に面する鋳造可能材料２１２の表面は、平面である。当業者に明白であろうように、鋳造可能材料の成形は、鋳造可能材料の表面が、硬化後、積層レンズに関して所望される光学効果（例えば、所定の焦点距離）に適切な曲率を有するような様式において、実施される。

金型２２０と基板２１０との間に配置される、成形された鋳造可能材料２１２は、金型および基板によって鋳造可能材料上にインプレスされる形状に、鋳造可能材料を硬化させるために、ＵＶ放射２３０に暴露される。ＵＶ硬化は、波長の異なるＵＶ－Ｖｉｓ範囲下で暴露される種々のＵＶ硬化性材料に関して、例えば、数十秒、例えば、数分～１分未満、例えば、３０秒の規模の時間で、実施されることができる。金属ハライドランプ、水銀ランプ、または望ましい波長スペクトルを有するＬＥＤのバンクを含む、硬化ランプが、使用されることができる。

図２Ｃは、いったん鋳造可能材料が硬化された時点の、成型フィルム２１４からの金型２２０の分離を図示する。したがって、図２Ａ－２Ｃに図示されるプロセスを使用して、基板２１０に取り付けられる、およびそれによって支持される成型フィルム２１４が、提供される。成型フィルム２１４の曲率は、特定の用途に必要に応じて、例えば、非球面光学要素として、加工され得るが、これは、要求されず、球面もまた、加工されることができる。概して、光学軸に沿って測定される、成型フィルム２１４の厚さは、図２Ａにおいてｚ－軸と整合される、縦軸とも称され、平凹レンズの本実施例では、ｘ－ｙ平面において測定される、ゼロまたはほぼゼロから、例えば、成型フィルム２１４の中心において、数ミクロン、最大側方範囲において、約３００μｍのナノメートルの規模に及ぶ。したがって、本発明の実施形態を利用して、基板２１０によって機械的に支持される、極度に薄い成型フィルムが、生成され、従来の射出成型プロセスを使用して生成され得るものより薄いレンズ構造の生成を可能にすることができる。これは、従来の自己支持型レンズと対比されるべきである。実施例として、平凹レンズが、利用される場合、平凹レンズの中心の厚さと、厚さの関数として生じる平凹レンズの機械的剛性とは、レンズ厚さを減少させるための能力を限定するであろう。対照的に、本発明の実施形態は、数ナノメートル～数ミクロンの厚さを含む、ゼロと同じくらい薄い成型フィルムの厚さを利用することができ、これは、成型フィルムが、基板によって支持されるため、成型フィルムの中心において約ゼロであると見なされ得る。故に、積層レンズの厚さは、（例えば、約１ｍｍまたはそれより薄い）基板の厚さと、光学屈折力とによって決定され、これは、平凹レンズに関して縁に、かつ平凸レンズに関して中心（例えば、６００μｍ）において、成型フィルムの厚さに影響を及ぼす。

レンズを機械的に支持する、および光学屈折力を提供するために好適な寸法で加工される、従来のレンズとは対照的に、本発明の実施形態が、機械的剛性および支持を提供するために基板を利用する一方、光学屈折力を提供するために成型フィルムを利用する。したがって、これらの２つの機能を２つの構造／材料に分離することによって、本発明の実施形態が、従来のレンズの寸法のある割合であるパッケージにおいて、類似機械的および光学的機能性、特に、光学または縦軸に沿った厚さを提供することが可能である。実施例として、剛性ガラス基板を使用して、剛性がはるかに少なく、自己支持型ではない成型フィルムが、剛性ガラス基板上に形成され、約３００μｍ～６００μｍの成型フィルムの厚さを達成し得、これは、レンズが、成型フィルムとして利用される材料から加工されなかった場合、不可能であろう。

単一レンズが、図２Ａ－２Ｃに図示されるプロセスを使用して加工されるが、本発明の実施形態は、本明細書に説明される方法およびシステムを使用する、単一レンズの加工に限定されないことを理解されたい。むしろ、金型２２０は、凸面曲率の複数の領域を特徴とし、それによって、並行して、または同時に、マルチレンズ金型を使用して、複数のレンズを形成することができる。したがって、例えば、図２Ａ－２Ｃにおいて、また他の図でも、単一レンズ金型を使用する、単一レンズの加工を示す例証が、単に、例証を容易にするために提供され、本発明の実施形態を限定するように意図されない。

本発明者らは、樹脂材料の硬化の間、レンズ幾何学形状のような鋳造される材料の機械的および体積的材料収縮が生じることを、決定している。しかしながら、本機械的収縮は、予測可能であり、レンズ設計プロセスの間、考慮され、（該当する場合）基板内の望ましくない撓み／歪曲を排除し、金型の曲率がレンズの所望の曲率に対して修正された状態で、基板内に機械的に拘束し、望ましくない基板または金型移動を回避し、成型および機械的収縮が、生じた後、所望の曲率を特徴としているレンズをもたらすことができる。さらに、異なる屈折率を特徴とする、異なる鋳造可能材料が、本明細書に説明されるプロセスと併せて利用され得るため、単一金型が、異なる焦点距離を伴う積層レンズを生成するために、利用されることができる。本発明者らは、約１．５～１．７５で変動するその屈折率を伴う鋳造可能材料を利用することによって、約０．８５Ｆ～約１．１Ｆで変動する焦点距離が、生成され得る（Ｆは、焦点距離（例えば、１／３．５ジオプタ）である）ことを決定している。

図２Ｄは、本発明の別の実施形態による、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。図２Ｄは、図２Ａといくつかの類似点を共有し、図２Ａに関連して提供される説明は、必要に応じて、図２Ｄに適用可能である。図２Ｄに図示されるように、基板２４０は、湾曲幾何学形状を特徴とし、２つの湾曲表面、この場合、凸面下側表面２４２と、凹面上側表面２４４とを有する成型フィルムの加工を可能にし、それによって、金型２２０および基板２４０の曲率に応じて、正または負のレンズのいずれかを形成する。

図２Ｄを参照すると、可撓性プラスチック基板（例えば、例として、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、または同等物から成る有機材料）上に屈折レンズを成型するプロセスが、図示される。そのようなプラスチック基板は、例えば、より高い弾性率を有する、薄いガラス基板（例えば、ソーダ石灰、石英ガラス、または同等物）と異なり、１０ＧＰａを下回る弾性率を有する。プラスチック基板はまた、そのような基板を使用して、ウェブまたはシートプロセスにおいて使用するためのロールで現れ得、プラスチック基板が、図２Ｄが例証的目的のために提供される例示的断面である、均一厚を伴う事前に定義された曲率を有し得る。

図２Ｄを参照すると、基板２４０は、金型２２０とともに、提供される。いくつかの実施形態では、ガラス基板が、基板２４０として利用されるが、これは、本発明に関して要求されない。他の実施形態では、プラスチック基板、ポリマー基板、成型フォトレジスト基板、それらの組み合わせ、または同等物を含む、好適な機械的剛性、光学透過性、および同等物を伴う、他の基板も、基板２４０として利用される。実施例として、金型２２０は、合致する、または所望される、所定の曲率を有する成型フィルム、すなわち、Ｒ＝０．５６６５ｍの曲率半径を伴う金型と、Ｒ＝－０．５１５ｍの曲率半径を伴う成型フィルムとを加工するために、例えば、約１０％の材料体積収縮を考慮するように組み込まれるバイアスを有し得る、所定の曲率を有するように加工されることができる。ｎ＝１．５３の屈折率では、成型レンズは、したがって、－１，０００ｍｍの焦点深度を有するであろう。図２Ｄに図示される実施形態では、金型２２０は、凹凸面成型フィルムを形成するために使用される凸面金型であるが、他の実装では、他の曲率も、利用される。鋳造可能材料または硬化性樹脂２１２は、未反応または半反応形態で堆積され、例えば、基板２１０上または金型上で、低～高粘度（１０ｃＰ～１，０００ｃＰ）の液体として分注される（後に説明されるように）。鋳造可能材料２１２は、成型フィルムに、固定幾何学形状および高光学透過性を提供するために、紫外線（ＵＶ）放射を使用して硬化される、樹脂、すなわち、ＵＶ硬化性樹脂、ＵＶ硬化性フォトレジスト、または同等物であることができる。鋳造可能材料または硬化性樹脂２１２を分注するための堆積プロセスは、限定されないが、シリンジポンプ、ピペット操作、または同等物のような、マイクロ噴射容積式システムを含むことができる。

図２Ｂおよび２Ｃに関連して議論されるように、金型２２０は、基板２４０と近接され、鋳造可能材料２１２は、金型と基板との間で圧縮され、それによって、金型に面する鋳造可能材料の表面を合致する所定の曲率に成形する。金型２２０と基板２４０との間に配置される、成形された鋳造可能材料２１２は、次いで、金型および基板によって鋳造可能材料上にインプレスされる形状に、鋳造可能材料を硬化させるために、ＵＶ放射に暴露される。ＵＶ硬化は、種々のＵＶ硬化性材料に関して、例えば、数十秒、例えば、数分～１分未満、例えば、３０秒の規模の時間で、実施されることができる。

硬化後、金型２２０は、湾曲基板を伴う積層レンズを生成するために、成型フィルムから分離される。

図３Ａ－３Ｄは、本発明のある実施形態による、マスタを使用して、積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。本プロセスでは、マスタ金型と反対の性質の中間サブマスタが、作成される。下記に説明されるように、図３Ｃに図示される、成型フィルム３１４を伴う基板３１０は、マスタとして使用される、金型３２０と同一のレンズ性質を作成するために使用される、中間金型またはサブマスタであると見なされ得る。換言すると、金型３２０から始まって、その中で図３Ｄに図示される鋳造可能材料３３４が、金型３２０の厚さのある割合であるサブマスタを使用することによって、成型フィルムを提供するために成型される、プロセスが、提供される。例えば、図３Ｄを参照すると、成型フィルム３１４および吸着防止コーティング３１６は、典型的には、２ｍｍを超える厚さを有する、金型３２０の厚さと比較して、１ｍｍ未満の組み合わせられた厚さを有することができる。

図３Ａを参照すると、基板３１０は、金型３２０とともに、提供される。いくつかの実施形態では、ガラス基板が、基板３１０として利用されるが、これは、本発明に関して要求されない。他の実施形態では、プラスチック基板、ポリマー基板、成型フォトレジスト基板、それらの組み合わせ、または同等物を含む、好適な機械的剛性、光学透過性、および同等物を伴う他の基板も、基板３１０として利用される。基板３１０は、少なくとも１つの平面表面を有する成型フィルムを形成するために好適な平面基板であるが、湾曲基板が、本発明のいくつかの実施形態に従って、利用されることができる。金型３２０は、合致する所定の曲率、すなわち、Ｒ＝１ｍの曲率半径を伴う金型を有する成型フィルムと、Ｒ＝－１ｍの曲率半径を伴う成型フィルムとを加工するために、所定の曲率を有するように加工される。図３Ａに図示される実施形態では、金型３２０は、平凹成型フィルムを形成するために使用される凸面金型であるが、他の実装では、他の曲率も、利用される。鋳造可能材料３１２は、基板３１０上で堆積され、例えば、液体として分注される。鋳造可能材料３１２は、成型フィルムに、固定幾何学形状および高光学透過性を提供するために、紫外線（ＵＶ）放射を使用して硬化される、樹脂、すなわち、ＵＶ硬化性樹脂、ＵＶ硬化性フォトレジスト、または同等物であることができる。

図３Ｂに図示されるように、金型３２０は、基板３１０と近接され、鋳造可能材料３１２は、金型と基板との間で圧縮され、それによって、金型に面する鋳造可能材料の表面を合致する所定の曲率に成形する。図示される実施例では、金型３２０は、凸面曲率を有し、それによって、金型３２０に面する鋳造可能材料３１２の表面のための凹面曲率を生成する。基板３１０は、図３Ａ－３Ｃに図示される実施形態では、平面であるため、基板３１０に面する鋳造可能材料３１２の表面は、平面である。当業者に明白であろうように、鋳造可能材料の成形は、鋳造可能材料の表面が、硬化後、積層レンズに関して所望される光学効果（例えば、所定の焦点距離）に適切な曲率を有するような様式において、実施される。

金型３２０と基板３１０との間に配置される、成形された鋳造可能材料３１２は、金型および基板によって鋳造可能材料上にインプレスされる形状に、鋳造可能材料を硬化させるために、ＵＶ放射３３０に暴露される。ＵＶ硬化は、種々のＵＶ硬化性材料に関して、例えば、数十秒、例えば、数分～１分未満、例えば、３０秒の規模の時間で、実施されることができる。

図３Ｃは、いったん鋳造可能材料が、硬化された時点の、成型フィルム３１４からの金型３２０の分離を図示する。したがって、図３Ａ－３Ｃに図示されるプロセスを使用して、基板に取り付けられる、およびそれによって支持される成型フィルムが、提供される。

図３Ｄは、吸着防止コーティング３１６を用いてコーティングされた後、それによって、サブマスタを形成する、成型フィルム３１４を図示する。実施例として、吸着防止コーティング３１６は、酸化物または窒化物、例えば、二酸化ケイ素または窒化シリコン等の無機層を使用して、加工され、例えば、大気圧プラズマ増強化学蒸着（ＡＰＰＥＣＶＤ）プロセスを使用して、堆積されることができる。加えて、吸着防止コーティング３１６は、離型表面として好適である、金属層または他の有機フルオロポリマーまたはシランベースのポリマー材料を使用して、加工されることができる。無機コーティング材料は、限定されないが、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含むことができる。プラズマ増強低圧ＣＶＤ、原子層堆積、蒸発、スパッタリング等のようなＣＶＤまたはＰＶＤプロセス等の半導体ベースの処理が、そのような吸着防止コーティングを堆積するために使用されることができる。噴霧（霧化）、インクジェット、ナイフエッジコーティング、低圧、または大気蒸気コーティング等のコーティング方法が、フルオロポリマー、シロキサン（シリコーン）、または他のポリマーベースのコーティングをコーティングするために、使用されることができる。したがって、本発明の実施形態は、Ａｕ、Ａｌ、または同等物等の金属を含む、無機材料、またはＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＮ、または同等物等の誘電材料を含む、剥離層材料とも称される、幅広い種々の吸着防止材料を利用することができる。さらに、本発明の実施形態は、例えば、トリクロロ（１Ｈ、１Ｈ、２Ｈ、２Ｈ－ペルフルオロオクチル）シラン、または同等物を使用して、フッ素化表面剥離化学処理等の化学処理プロセスを利用することができる。

吸着防止コーティング３１６の厚さは、ピンホールを防止し、金型剥離を提供するほど十分に厚いが、成型フィルム３１４の曲率半径に影響を及ぼさないほど十分に薄い、厚さである、約数ナノメートル、例えば、１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、または同等物であり得、または、数十ナノメートル、例えば、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、または同等物でもあり得、または数百ナノメートル、例えば、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、または同等物であり得る。

吸着防止コーティング３１６を使用する、成型フィルム３１４のコーティングは、マスタに、所定の曲率と、成型フィルム３１４と同一の材料を使用して作製される、付加的成型フィルムを成型するために使用される能力とを提供する。当業者に明白であろうように、成型フィルム３１４が、鋳造可能材料３３４と直接接触させられる場合、それらが同一材料から作製されると仮定して、鋳造可能材料３３４は、ＵＶ硬化後、成型フィルム３１４に接合されるであろう。したがって、吸着防止コーティング３１６を使用することは、成型フィルム３１４が、複数の成型フィルム（例えば、成型フィルム３３４から作製される鋳造可能材料）の加工の間、マスタとして使用されることを可能にする。さらに、いくつかの実施形態では、ＵＶ硬化は、鋳造可能材料の収縮をもたらし得る。この場合、吸着防止コーティングの存在は、鋳造可能材料がより容易に流動することを可能にする、疎水性表面を提供し、ＵＶ鋳造プロセスを使用して取得される結果を改良することができる。さらに、吸着防止材料の使用は、硬化後、金型から硬化された成型フィルムの層間剥離を促進する。吸着防止コーティング３１６は、マスタの加工および図３Ｄに関連して議論されるが、吸着防止コーティングは、本明細書に説明される金型、例えば、図２Ａに図示される金型２２０および図３Ａに図示される金型３２０に利用され得ることを理解されたい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。

再び、図３Ｄを参照すると、成型フィルム３１４および吸着防止コーティング３１６は、基板３４０によって支持される平凸成型フィルム３３４を形成するために使用され得る、凹面マスタを形成する。故に、本実施形態では、図３Ａ－３Ｃに図示されるプロセスを使用して形成される、成型フィルムが、コーティングされ、次いで、相補的曲率を伴う付加的レンズを形成するために、マスタとして利用されることができる。

図４は、本発明のある実施形態による、積層レンズの簡略化された断面図である。図４に図示されるように、積層レンズ４００は、カバープレート４０５と、成型フィルム４１０とを含む。いくつかの例示的実施形態では、ｚ－軸に沿って測定された、積層レンズ４００の厚さは、＜１ｍｍであり、約０．３μｍ～０．４μｍである、カバープレート４０５の厚さと、成型フィルムの最厚部分において、約３００μｍ～５００μｍである、成型フィルム４１０の厚さとを伴う。図１１Ａ－１１Ｃに関連してより完全に議論されるように、表面４１１の曲率をもたらす屈折性質に加え、ナノ特徴が、例えば、領域４１２内で表面４１１上にインプリントされ得る。

図５は、本発明のある実施形態による、接眼レンズ導波管の要素を覆う積層レンズの簡略化された平面図である。図５を参照すると、積層レンズは、典型的には、直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）および射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）によって実施される機能を実装する、組み合わせられた瞳エキスパンダ（ＣＰＥ）（図示せず）を覆う、領域５１０を含む。領域５１０は、図９Ｄにおける部分９１５または図１２における部分１２１２または部分１２２２と比較されることができる。積層レンズは、内部結合格子（ＩＣＧ）５０２を覆う、領域５０５を含む場合とそうではない場合がある。

図６Ａ－６Ｃは、本発明のある実施形態による、正の光学屈折力を伴う積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。図６Ａを参照すると、基板６１０は、金型６２０とともに、提供される。いくつかの実施形態では、ガラス基板が、基板６１０として利用されるが、これは、本発明に関して要求されない。他の実施形態では、プラスチック基板、ポリマー基板、成型フォトレジスト基板、それらの組み合わせ、または同等物を含む、好適な機械的剛性、光学透過性、および同等物を伴う、他の基板も、基板６１０として利用される。基板６１０は、少なくとも１つの平面表面を有する成型フィルムを形成するために好適な平面基板であるが、湾曲基板が、本発明のいくつかの実施形態に従って、利用されることができる。金型６２０は、合致する所定の曲率、すなわち、Ｒ＝－１ｍの曲率半径を伴う金型を有する成型フィルムと、Ｒ＝１ｍの曲率半径を伴う成型フィルムとを加工するために、所定の曲率を有するように加工される。図６Ａに図示される実施形態では、金型６２０は、平凸成型フィルムを形成するために使用される凹面金型であるが、他の実装では、他の曲率も、利用される。鋳造可能材料６１２は、基板６１０上に堆積され、例えば、液体として分注される。鋳造可能材料６１２は、成型フィルムに、固定幾何学形状および高光学透過性を提供するために、紫外線（ＵＶ）放射を使用して硬化される、樹脂、すなわち、ＵＶ硬化性樹脂、ＵＶ硬化性フォトレジスト、または同等物であることができる。

図６Ｂに図示されるように、金型６２０は、基板６１０と近接され、鋳造可能材料６１２は、金型と基板との間で圧縮され、それによって、金型に面する鋳造可能材料の表面を合致する所定の曲率に成形する。図示される実施例では、金型６２０は、凹面曲率を有し、それによって、金型６２０に面する鋳造可能材料６１２の表面のための凸面曲率を生成する。基板６１０は、図６Ａ－６Ｃに図示される実施形態では、平面であるため、基板６１０に面する鋳造可能材料６１２の表面は、平面である。当業者に明白であろうように、鋳造可能材料の成形は、鋳造可能材料の表面が、硬化後、積層レンズに関して所望される光学効果（例えば、所定の焦点距離）に適切な曲率を有するような様式において、実施される。

金型６２０と基板６１０との間に配置される、成形された鋳造可能材料６１２は、金型および基板によって鋳造可能材料上にインプレスされる形状に、鋳造可能材料を硬化させるために、ＵＶ放射６３０に暴露される。ＵＶ硬化は、種々のＵＶ硬化性材料に関して、例えば、数十秒、例えば、数分～１分未満、例えば、３０秒の規模の時間で、実施されることができる。

図６Ｃは、いったん鋳造可能材料が、硬化された時点の、成型フィルム２１４からの金型６２０の分離を図示する。したがって、図６Ａ－６Ｃに図示されるプロセスを使用して、基板に取り付けられる、およびそれによって支持される成型フィルムが、提供される。成型フィルム６１４の曲率は、特定の用途に必要に応じて、例えば、非球面光学要素として、加工され得るが、これは、要求されず、球面もまた、加工されることができる。

図７Ａ－７Ｃは、本発明の別の実施形態による、正の光学屈折力を伴う積層レンズを加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。図７Ａを参照すると、金型７１０は、基板７２０とともに、提供される。いくつかの実施形態では、ガラス基板が、基板７２０として利用されるが、これは、本発明に関して要求されない。他の実施形態では、プラスチック基板、ポリマー基板、成型フォトレジスト基板、それらの組み合わせ、または同等物を含む、好適な機械的剛性、光学透過性、および同等物を伴う他の基板も、基板７２０として利用される。基板７２０は、少なくとも１つの平面表面を有する成型フィルムを形成するために好適な平面基板であるが、湾曲基板が、本発明のいくつかの実施形態に従って、利用されることができる。

金型７１０は、合致する所定の曲率、すなわち、Ｒ＝－１ｍの曲率半径を伴う金型を有する成型フィルムと、Ｒ＝１ｍの曲率半径を伴う成型フィルムとを加工するために、所定の曲率を有するように加工される。図７Ａに図示される実施形態では、金型７１０は、平凸成型フィルムを形成するために使用される凹面金型であるが、他の実装では、他の曲率も、利用される。鋳造可能材料７１２は、金型７１０上で堆積され、例えば、液体として分注される。鋳造可能材料７１２は、成型フィルムに、固定幾何学形状および高光学透過性を提供するために、紫外線（ＵＶ）放射を使用して硬化される、樹脂、すなわち、ＵＶ硬化性樹脂、ＵＶ硬化性フォトレジスト、または同等物であることができる。

図７Ｂに図示されるように、基板７２０は、金型７１０と近接され、鋳造可能材料７１２は、基板と金型との間で圧縮され、それによって、基板に面する鋳造可能材料の表面を無限曲率を伴う平面表面に成形する。図示される実施例では、金型７１０は、凹面曲率を有し、それによって、金型７１０内に配置される鋳造可能材料７１２の表面に関する凹面曲率を生成する。基板７２０は、図７Ａ－７Ｃに図示される実施形態では、平面であるため、基板７１０に面する鋳造可能材料７１２の表面は、平面である。当業者に明白であろうように、鋳造可能材料の成形は、鋳造可能材料の表面が、硬化後、積層レンズに関して所望される光学効果（例えば、所定の焦点距離）に適切な曲率を有するような様式において、実施される。

金型７１０と基板７２０との間に配置される、成形された鋳造可能材料７１２は、金型および基板によって鋳造可能材料上にインプレスされる形状に、鋳造可能材料を硬化させるために、ＵＶ放射７３０に暴露される。ＵＶ硬化は、種々のＵＶ硬化性材料に関して、例えば、数十秒、例えば、数分～１分未満、例えば、３０秒の規模の時間で、実施されることができる。

図７Ｃは、いったん鋳造可能材料が硬化された時点の、成型フィルム７１４からの金型７１０の分離を図示する。したがって、図７Ａ－７Ｃに図示されるプロセスを使用して、基板に取り付けられる、およびそれによって支持される成型フィルムが、提供される。

図８は、本発明のある実施形態による、複数の積層レンズを形成するためのシステムの簡略化された斜視図である。図８に図示されるように、カバープレートを形成し得る、カバープレート材料のシートまたはウェブが、右から左に給送される。樹脂分注器が、シートまたはウェブ上に鋳造可能材料を分注するために、位置付けられる。分注の体積および幾何学形状は、特定の用途に必要に応じて、選択されることができる。上部および底部金型は、図８に図示される実施形態では、利用されるが、いくつかの実施形態では、上部金型のみが、シートまたはウェブの底部に適用される機械的支持とともに利用される。随意の加熱を伴う、ＵＶ硬化を利用して、鋳造可能材料は、所望の形状を有する金型フィルムの中に形成される。ＵＶ硬化後、金型フィルムは、ＶＯＡの中への組立のためのシートまたはウェブから分離されることができる。

図９Ａ－９Ｄは、本発明のある実施形態による、光学要素を加工するためのプロセスを図示する、簡略化された断面図である。図９Ａ－９Ｄに図示される実施形態では、基板上に堆積されるフィルムを成型／鋳造するのではなく、接眼レンズ導波管とともに利用されるカバーガラスは、光学屈折力を含むように加工される。図９Ａを参照すると、第１の金型９１０および第２の金型９２０が、図示される。図９Ａに図示される実施形態では、第１の金型９１０は、平面成型表面を提供するように加工され、第２の金型９２０は、成型表面の第１の部分にわたって所定の曲率、および成型表面の第２の部分にわたって平面成型表面を有するように加工される。したがって、第２の金型９２０は、有限曲率、例えば、非球面曲率を有する第１の部分９２２と、平面である第２の部分９２４とを含む。

図９Ｂに示されるように、鋳造可能材料９１２は、金型９１０上で堆積され、例えば、液体として分注される。鋳造可能材料９１２は、ＵＶ放射を使用して硬化される樹脂、すなわち、ＵＶ硬化性樹脂、または同等物であることができる。

図９Ｃに図示されるように、第１の金型９１０は、第２の金型９２０と近接され、鋳造可能材料９１２は、第１の金型と第２の金型との間で圧縮され、それによって、金型に面する鋳造可能材料の表面を、必要に応じて、合致する所定の表面曲率および平面特徴に成形する。図示される実施例では、第２の金型９２０の第１の部分９２２は、凸面曲率を有し、それによって、第２の金型９２０の第１の部分９２２に面する鋳造可能材料９１２の表面のための凹面曲率を生成する。第１の金型９１０および第２の金型９２０の第２の部分９２４は、図９Ａ－９Ｄに図示される実施形態では、平面であるため、第１の金型９１０に面する鋳造可能材料９１２の表面および第２の金型９２０の第２の部分９２４は、平面である。当業者に明白であろうように、鋳造可能材料の成形は、鋳造可能材料の表面が、硬化後、光学要素に関して所望される光学効果（例えば、所定の焦点距離または平面性）に適切な曲率を有するような様式において、実施される。

第１の金型９１０と第２の金型９２０との間に配置される、成形された鋳造可能材料９１２は、金型によって鋳造可能材料上にインプレスされる形状に鋳造可能材料を硬化させるために、ＵＶ放射９３０に暴露される。ＵＶ硬化は、種々のＵＶ硬化性材料に関して、例えば、約３０秒の時間で実施されることができる。

図９Ｄに図示されるように、いったん鋳造可能材料が、硬化された時点の、第２の金型９２０からの第１の金型９１０の分離は、金型からの光学要素９１４の剥離をもたらす。したがって、図９Ａ－９Ｄに図示されるプロセスを使用して、平面および湾曲表面の両方を有する、光学要素が、生成される。いくつかの実施形態では、平面領域９１６は、光学要素９１４が、図１２に図示されるように、接眼レンズ導波管に機械的に継合され得るように、機械的取付領域を提供するために利用される。湾曲領域９１５は、本明細書に説明されるように、屈折効果を提供するために利用される。図５を参照すると、いくつかの実装では、光学屈折力を伴わない、平面領域９１６は、ＩＣＧ５０２上に入射する光が、光学要素９１４を通して通過するにつれて、集束されないように、位置付けられることができる。したがって、機械的取付における使用に加え、平面領域９１６は、同様に光学効果を達成するために、利用されることができる。

光学要素９１４はまた、図１Ｂに関連して議論されるように、ユーザから所定の距離において仮想深度平面を作成するために、図９Ｄにおいて図示される平凹設計において、光線を発散するために利用され得る、湾曲領域９１５を含む。したがって、湾曲領域９１５の曲率は、特定の用途に必要に応じて、例えば、非球面光学要素として、加工され得るが、これは、要求されず、球面もまた、加工されることができる。概して、図９Ａにおいてｚ－軸と整合される、光学軸に沿って測定される、光学要素９１４の厚さは、平凹湾曲領域９１５の本実施例では、ｘ－ｙ平面において測定される、湾曲領域９１５の中心における３００μｍの基部厚さにわたる数ミクロンから、基部厚さを含め、約６００μｍである、最大側方範囲における約３００μｍに及ぶ。

実施例として、いくつかの接眼レンズ導波管が、ポリマー材料を使用して加工される、導波管層を含む。本タイプの接眼レンズ導波管は、カバー層と、レンズ機能との両方を提供し得る光学要素を形成するように、ポリマー材料を使用して加工される、および直接成型／鋳造されるカバー層と併用するために好適である。故に、ポリマー接眼レンズ導波管と、ポリマー光学要素との両方を利用して、機械的支持を光学要素に提供する導波管層を伴う、コンパクトかつ機械的に剛性の挟着構造（例えば、一貫した熱性質を伴う）が、加工され得、これは、導波管層から独立して、それ自体を支持するために十分に機械的に強くなくてもよい。光学要素に面する接眼レンズ導波管の表面と光学要素との間の間隙は、約１００μｍまたはそれ未満であることができる。

さらに、異なる屈折率を特徴とする、異なる鋳造可能材料が、本明細書に説明されるプロセスと併せて利用され得るため、単一金型が、異なる焦点距離を伴う積層レンズを生成するために利用されることができる。本発明者らは、約１．５～１．７５で変動する、その屈折率を伴う鋳造可能材料を利用することによって、＋／－１ｍ～０．６９０ｍの焦点距離から変動する焦点距離が、０．５１５ｍの例示的曲率半径に関して生成され得ることを決定している。

図１０は、本発明のある実施形態による、吸着防止コーティングを伴う金型を図示する、簡略化された断面図である。図１０に図示されるように、金型９２０は、反転された位置において、吸着防止コーティング１０１２を用いてコーティングされている。図３Ｄに関連して議論されるように、種々の材料が、吸着防止コーティング１０１２を形成するために、単独で、または組み合わせてのいずれかで利用されることができる。例えば、吸着防止コーティング１０１２は、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、それらの組み合わせを含むことができる、またはフルオロベースまたはシロキサンベースのポリマー、または同等物が、使用されることができる。当業者に明白であろうように、図１０に図示される吸着防止コーティングはまた、図３Ｄにおいて吸着防止コーティング３１６を使用するために好適である。

いくつかの実施形態では、それらのナノメートルスケールインプリント技法を使用して形成されるものを含む、ナノ特徴が、材料表面の曲率と関連付けられる屈折性質に加え、付加的光学機能性（すなわち、回折光学効果）を提供するために、本明細書に説明される積層レンズの表面または光学要素上に形成されることができる。実施例として、平凹または平凸レンズプロファイルと関連付けられる屈折に加え、反射防止効果が、材料表面上に形成されるナノ特徴を使用して、生成されることができる。反射防止効果に加え、他の回折光学効果も、達成されることができる。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。

図１１Ａは、本発明のある実施形態による、光学要素の平面表面上に加工される、ナノ特徴を伴う光学要素を図示する、簡略化された断面図である。図１１Ａに図示されるように、ナノ特徴１１１６、例えば、回折格子、メタ表面、または同等物が、光学要素１１１０の平面表面１１１４上に形成されることができる。したがって、光が、光ビーム１１２０によって図示されるように、光学要素１１１０上に入射するにつれて、光は、凹面表面１１１２を通して通過し、ナノ特徴１１１６の存在によって生成される、平面表面１１１４における反射の低減を被る（すなわち、回折効果によって生成される、反射防止効果）につれて、脱集束される（すなわち、屈折効果）。したがって、凹面表面１１１２を特徴とする曲率の結果としての屈折集束に加え、光は、ナノ特徴１１１６を含む、平面表面１１１４を通して通過するにつれて、回折効果を被る。

ナノ特徴は、利用されているナノ特徴の特定の設計に応じて、複屈折または非複屈折であることができる。実施例として、非複屈折であり、レンズ界面において反射の低減を提供する、ナノ構造が、１００ｎｍ～１４０ｎｍのピッチおよび約１００ｎｍの高さにおいて配置される、柱を使用して、加工されることができる。代替として、孔が、類似ピッチおよび深度を伴う光学要素内に、形成されることができる。

再び、図９Ａ－９Ｄを参照すると、本発明の実施形態は、それぞれ、表面曲率と、光学要素９１４の湾曲領域９１５によって図示されるような湾曲表面（図１１Ａにおける凹面表面１１１２に対応する）および図１１Ａにおけるナノ特徴１１１６によって図示されるようなナノ特徴を形成するための、ナノパターニングとの両方を含む、金型を利用する。故に、図９Ａに図示される第２の金型９２０の第１の部分９２２が、凸面曲率のみを有するものとして図示されるが、第１の部分９２２はまた、例えば、図１１Ａ－１１Ｃに図示されるナノ特徴を形成することが可能であり得る、ナノパターニングを含み得ることを理解されたい。したがって、図９Ａ－９Ｄに図示される単一加工プロセスでは、屈折および回折光学効果の両方を生成する光学要素は、単一プロセスフローで加工されることができる。これはまた、図２Ｃ、３Ｃ、３Ｄ、４、６Ｃ、７Ｃ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｅ、および１４Ｆに示されるように、基板（例えば、ガラスまたはプラスチック）上に成型された曲率表面に印加されることができる。実施例として、光学屈折力および反射防止性質の両方を伴うカバープレートが、反射防止性質を達成するために、後続コーティングの必要性を伴わずに、単一プロセスフローで加工されることができる。

図１１Ｂは、本発明のある実施形態による、光学要素の湾曲表面上に加工されるナノ特徴を伴う光学要素を図示する、簡略化された断面図である。平面表面上のナノ特徴の形成に加え、ナノ特徴が、本発明の実施形態による、湾曲表面上に形成されることができる。図１１Ｂに図示されるように、ナノ特徴１１３４、例えば、メタ表面が、光学要素の湾曲表面上に形成されることができる。したがって、光が、光ビーム１１４０によって図示されるように、光学要素１１３０上に入射するにつれて、光は、凹面表面１１３２を通して通過するにつれて、脱集束させる（すなわち、屈折効果）ことと、ナノ特徴１１３４の存在によって生成される、凹面表面１１３２における反射の低減を被る（すなわち、回折効果によって生成される、反射防止効果）こととの両方を受ける。したがって、屈折および回折効果の両方は、光学要素１１３０の１つの表面上のナノ特徴の形成によって、達成されることができる。

図１１Ｃは、本発明のある実施形態による、光学要素の平面表面および湾曲表面の両方上に加工される、ナノ特徴を伴う光学要素を図示する、簡略化された断面図である。図１１Ａおよび１１Ｂに図示される設計の延長として、ナノ特徴１１５６および１１５８、例えば、メタ表面が、光学要素の湾曲表面および平面表面の両方上に形成されることができる。したがって、光が、光ビーム１１６０によって図示されるように、光学要素１１５０上に入射するにつれて、光は、凹面表面１１５２を通して通過するにつれて、脱集束される（すなわち、屈折効果）ことと、ナノ特徴１１５６の存在によって生成される、凹面表面１１５２における反射の低減を被る（すなわち、回折効果によって生成される、反射防止効果）こととの両方を受ける。さらに、光は、同一または付加的回折効果、例えば、光学要素１１５０の平面表面１１５４上に加工されるナノ特徴１１５８の結果として、反射の付加的低減を被ることができる。

図１２は、本発明のある実施形態による、接眼レンズ導波管および光学要素のセットを含む、ＶＯＡを図示する、簡略化された断面図である。図１２では、ＶＯＡ１２００は、接眼レンズ導波管１２３０と、一対の光学要素と、世界側光学要素１２２０と、ユーザ側光学要素１２１０とを含む。図１Ｂに関連して説明されるように、光学要素は、機械的機能（すなわち、導波管層を保護する）と、光学機能（すなわち、入射光を集束または脱集束させる）との両方を提供するため、光学要素は、光学屈折力を伴うカバープレートと称されることができる。

図１Ｂに関連して議論されるように、接眼レンズ導波管１２００は、無限距離において起こるように現れる、仮想画像を発生させるように設計されることができる。ユーザが、仮想画像が非無限深度平面において起こっていると知覚することを可能にするために、部分１２１２内に負の光学屈折力を有する、第１の光学要素１２１０は、接眼レンズ導波管１２３０によって発生される光線を発散するために利用され、ユーザから所定の距離（例えば、１メートルまたは０．３メートル）に、深度平面から起こるように現れる、接眼レンズ導波管１２３０によって発生される仮想画像をもたらす。いくつかの実装では、第１の光学要素１２１０は、ユーザに面している接眼レンズ導波管の側上に位置付けられるため、内側カバープレートまたはユーザ側カバープレートと称される。負の光学屈折力を有する部分１２１２に加え、第１の光学要素１２１０はまた、平面部分１２１４を含む。典型的実装では、部分１２１４は、ユーザの視認エリア外にあり得、部分１２１２および１２１４の側方寸法が、図１２に類似して図示されるが、これは、本発明によって要求されず、部分１２１４は、部分１２１２の側方サイズのある割合の側方サイズを有することができる。したがって、部分１２１４は、ユーザの視認エリアと関連付けられるクリアな場に影響を及ぼさずに、接眼レンズ導波管１２３０への第１の光学要素１２１０の機械的搭載を可能にするために、提供される。加えて、接眼レンズ導波管の光学設計に応じて、ＩＣＧは、部分１２１４と側方に重複するように、接眼レンズ導波管１２３０上に位置付けられ、部分１２１２内の湾曲表面によって集束されないように、光がプロジェクタからＩＣＧ上に入射することを可能にし得る。したがって、図５を参照すると、部分１２１４は、接眼レンズ導波管１２３０のＩＣＧ５０２と側方に重複することができ、部分１２１２は、接眼レンズ導波管１２３０のＣＰＥと側方に重複することができる。部分１２１４が、本設計では平面として図示されるが、これは、本発明によって要求されず、部分１２１４は、機械的整合のために使用されるインデントおよび／または突出部、または同等物を含んでもよい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。

ＶＯＡの世界側からＶＯＡ１２００上に入射する光が、世界における種々の物体と関連付けられる特定の距離において現れることが可能になるために、第２の光学要素１２２０が、第１の光学要素１２１０の光学屈折力を補償するために利用される。したがって、図１２に図示されるように、第２の光学要素１２２０は、第１の光学要素１２１０の負の光学屈折力に等しいおよびそれと反対である、正の光学屈折力を有する。いくつかの実装では、第２の光学要素１２２０は、世界に面している、接眼レンズ導波管の側上に位置付けられるため、外側カバープレートまたは世界側カバープレートと称される。当業者に明白であろうように、第１の光学要素１２１０および第２の光学要素１２２０をともにより近く位置付けるための能力は、補償対を形成するために、光学屈折力を伴うこれらのカバープレートの能力における改良を可能にする。

正の光学屈折力を有する部分１２２２に加え、第２の光学要素１２２０はまた、平面部分１２２４を含む。典型的実装では、部分１２２４は、ユーザの視認エリア外にあり得、部分１２２２および１２２４の側方寸法が、図１２に類似して図示されるが、これは、本発明によって要求されず、部分１２２４は、部分１２２２の側方サイズのある割合の側方サイズを有することができる。したがって、部分１２２４は、ユーザの視認エリアと関連付けられるクリアな場に影響を及ぼさずに、接眼レンズ導波管１２３０への第２の光学要素１２２０の機械的搭載を可能にするために、提供される。部分１２２４は、本設計では平面として図示されるが、これは、本発明によって要求されず、部分１２２４は、機械的整合のために使用されるインデントおよび／または突出部、または同等物を含んでもよい。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。

再び、図１２を参照すると、ＶＯＡ１２００の種々の要素の寸法が、図示される。図１２に図示されるように、光学要素と接眼レンズ導波管との間の間隔Ｄは、約数十ミクロン、例えば、約１００μｍ～約１μｍであり、それによって、非常に小さな間隙を提供する一方、依然として、光学屈折力を伴う、接眼レンズ導波管とカバープレートとの間の空隙を提供することができる。当業者に明白であろうように、空隙の保存は、光が導波管層の内側の全内部反射（ＴＩＲ）によって伝搬することを可能にする。接着剤、マイクロ球体、または他の好適なスペーサ、所定の厚さを伴う接着剤テープ、または同等物を含む、種々の技法が、光学要素と接眼レンズ導波管との間の間隔Ｄを維持するために、利用されることができる。１ｍｍ未満、例えば、約６００μｍの厚さ（縦方向寸法に沿って測定された）を有し得る、光学屈折力を伴うカバープレートと、約２ｍｍの厚さを伴う接眼レンズ導波管とを利用して、ＶＯＡの総厚は、従来の設計を使用して加工される、ＶＯＡの厚さの約半分である、約３ｍｍであることができる。

図１３Ａは、本発明のある実施形態による、両凸積層レンズを図示する、簡略化された断面図である。図１３Ａに図示されるように、カバープレート１３１０は、カバープレートの第１の側上の成型フィルム１３１２に、カバープレートの対向側上の成型フィルム１３１４に、機械的支持を提供する。したがって、図３Ｃに図示されるような平凹積層レンズに加え、本発明の実施形態が、両凸積層レンズを加工するために利用されることができる。両凸積層レンズに加え、両凹積層レンズは、カバープレート１３１０上に凹面成型フィルムを形成することによって、提供され得ることに留意されたい。

図１３Ｂは、本発明のある実施形態による、凸面メニスカスレンズを図示する、簡略化された断面図である。図１３Ｂに図示されるように、カバープレート１３２０は、カバープレートの第１の側上の成型フィルム１３２２および成型フィルム１３２２を覆う成型フィルム１３２４に、機械的支持を提供する。異なる屈折率を伴う２つの異なる成型フィルムを利用することによって、凸面メニスカスレンズが、積層レンズフォーマットにおいて形成される。成型フィルム１３２２および１３２４の材料および厚さは、特定の用途に応じて、選択されることができる。積層レンズフォーマットにおける凸面メニスカスレンズに加え、凹面メニスカスレンズが、カバープレート１３２０上に凹面成型フィルムを形成することによって、提供され得ることに留意されたい。

図１３Ｃは、本発明のある実施形態による、アクロマート積層レンズを図示する、簡略化された断面図である。図１３Ｃに図示されるように、カバープレート１３４０は、カバープレートの第１の側上の成型フィルム１３４２および成型フィルム１３４２を覆う成型フィルム１３４４に、機械的支持を提供する。本実施形態では、成型フィルム１３４２は、低屈折率の屈折材料であり、成型フィルム１３４４は、（成型フィルム１３４２と比較して）高屈折率の屈折材料であり、それによって、アクロマートレンズを形成する。したがって、異なる屈折率を伴う２つの異なる成型フィルムを利用することによって、アクロマートレンズが、積層レンズフォーマットにおいて形成される。成型フィルム１３４２および１３４４の材料および厚さは、特定の用途に応じて、選択されることができる。積層レンズフォーマットにおける凸面アクロマートレンズに加え、凹面アクロマートレンズが、カバープレート１３４０上に凹面成型フィルムを形成することによって、提供され得ることに留意されたい。

図１３Ｄは、本発明のある実施形態による、アポクロマート積層レンズを図示する、簡略化された断面図である。図１３Ｄに図示されるように、カバープレート１３５０は、カバープレートの第１の側上の成型フィルム１３５２と、成型フィルム１３５２を覆う成型フィルム１３５４と、成型フィルム１３５４を覆う成型フィルム１３５６とに、機械的支持を提供する。本実施形態では、成型フィルム１３５４は、成型フィルム１３５２および成型フィルム１３５６と比較して、低屈折率の屈折材料であり、それによって、三重層を形成する。したがって、より低い屈折率を伴う成型フィルムの両側上に、より高い屈折率の成型フィルムを伴う３つの異なる成型フィルムを利用することによって、アポクロマートレンズが、積層レンズフォーマットにおいて形成される。成型フィルム１３５２、１３５４、および１３５６の材料および厚さは、特定の用途に応じて、選択されることができる。積層レンズフォーマットにおける凸面アポクロマートレンズに加え、凹面アポクロマートレンズが、カバープレート１３５０上に凹面成型フィルムを形成することによって、提供され得ることに留意されたい。

図１４Ａは、本発明のある実施形態による、第１の金型を図示する、簡略化された斜視図である。図１４Ａに図示されるように、第１の金型１４１０は、マルチレンズ金型であり、並行して、または同時に、複数のレンズを加工する際に使用するために好適である。本明細書に説明される他の金型は、マルチレンズ金型として実装され得、単一レンズ金型を使用する単一レンズの加工を示す例証が、単に、例証を容易にするために提供され、本発明の実施形態を限定することを意図されないことを理解されたい。他の実施形態では、第１の金型１４１０は、単一レンズ金型として実装される。当業者は、多くの変形例、修正、および代替を認識するであろう。図１４Ａに図示されるように、第１の金型１４１０は、第１の金型１４１０の表面を横断して分散される、複数の平凹陥凹１４１２を含む。平凹陥凹１４１２が、図１４Ａに図示されるが、本発明の実施形態が、本特定の光学フォーマットに限定されず、凸面特徴は、他の実施形態では、第１の金型１４１０の上部表面上に形成されることができる。さらに、１つまたはそれを上回る平凹陥凹および１つまたはそれを上回る凸面特徴の組み合わせが、特定の用途に必要に応じて、第１の金型１４１０を使用して、実装されることができる。

ガラス、プラスチック、金属、または同等物を含む、種々の材料が、第１の金型１４１０において利用されることができる。材料の組み合わせを含む、機械的剛性およびＵＶ放射による劣化への抵抗を特徴とする、好適な材料が、利用されることができる。

図１４Ｂは、本発明のある実施形態による、第１の成型物を図示する、簡略化された斜視図である。図１４Ｂに図示される第１の成型物１４２０は、図２Ａ－２Ｃに関連して議論されるものに類似するプロセスによって形成されるが、図２Ａ－２Ｃに関連して議論される凸面金型ではなく、凹面の第１の金型１４１０を利用する。故に、第１の成型物１４２０は、第１の金型１４１０の中に未反応または半反応形態で堆積される、鋳造可能材料または硬化性樹脂を使用して、形成され、所望のレンズ形状を形成し、第１の成型物１４２０を形成するためにＵＶ硬化させるために、基板（図示せず）と近接される。

第１の成型物１４２０は、例えば、視認光学系アセンブリにおいて、本明細書に説明されるような平凸レンズとして利用されることができる、または付加的成型物の成型の間、金型として使用するために好適な、可撓性金型として利用されることができる。本後者の使用は、図１４Ｄに関連して図示される。

図１４Ｂに図示されるように、第１の成型物１４２０は、図１４Ａに示される平凹陥凹１４１２に実質的に合致する、平凸特徴１４２２を有する。上記に議論されるように、鋳造される材料の機械的および体積的材料収縮が、ＵＶ硬化の間、生じ得るが、本機械的収縮は、予測可能であり、レンズ設計プロセスの間、考慮され得、機械的および体積的材料収縮の結果として、平凸特徴１４２２の曲率が、平凹陥凹１４１２の曲率に対して修正されている。故に、平凸特徴１４２２が、成型および機械的および体積的収縮が生じた後の所望の曲率を特徴とするであろう。

図１４Ｃは、本発明のある実施形態による、剥離層コーティングプロセスの前および後の成型物の一部の簡略化された側面図である。図１４Ｃに図示される剥離層コーティングプロセスは、本明細書全体を通してより完全に説明されるように、吸着防止コーティングを形成する際に使用するために好適である。図１４Ｃを参照すると、成型物１４３０が、提供され、堆積プロセスが、成型物１４３０上で、剥離層コーティングとも称される、吸着防止コーティング１４３２を形成するために利用される。図１４Ｂを参照すると、吸着防止コーティングが、吸着防止コーティングを用いてコーティングされた、複数の凸面特徴を形成するために、第１の成型物１４２０上に堆積され、これは、金型としてコーティングされた成型物の使用後、後続材料が剥離されることを可能にすることができる。

吸着防止コーティング１４３２は、酸化物または窒化物、例えば、二酸化ケイ素、窒化シリコン、または他の誘電体等の無機層を使用して加工され、例えば、大気圧プラズマ増強化学蒸着（ＡＰＰＥＣＶＤ）プロセスを使用して、堆積されることができる。加えて、吸着防止コーティング１４３２は、離型表面として好適である、金属層または他の有機フルオロポリマーまたはシランベースのポリマー材料を使用して、加工されることができる。例えば、トリクロロ（１Ｈ、１Ｈ、２Ｈ、２Ｈ－ペルフルオロオクチル）シラン、または同等物を使用する、フッ素化表面剥離化学処理を含む、有機処理プロセスが、使用されることができる。無機コーティング材料は、限定されないが、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含むことができる。プラズマ増強低圧ＣＶＤ、原子層堆積、物理的水蒸気堆積、蒸発、スパッタリング等のようなＣＶＤまたはＰＶＤプロセス等の半導体ベースの処理が、そのような吸着防止コーティングを堆積するために使用されることができる。噴霧（霧化）、インクジェット、ナイフエッジコーティング、低圧、または大気蒸気コーティング等のコーティング方法が、フルオロポリマー、シロキサン（シリコーン）、または他のポリマーベースのコーティングをコーティングするために、使用されることができる。

吸着防止コーティング１４３２の厚さは、ピンホールを防止し、金型剥離を提供するほど十分に厚いが、生成される成型フィルムの曲率半径に影響を及ぼさないほど十分に薄い、厚さである、約数ナノメートル、例えば、１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、または同等物であり得、または、数十ナノメートル、例えば、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、または同等物でもあり得、または数百ナノメートル、例えば、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、または同等物であり得る。

図１４Ｄは、本発明のある実施形態による、コーティングされた第１の成型物を図示する、斜視図である。したがって、図１４Ｃに関連して議論される材料およびプロセスは、第１の成型物１４２０をコーティングするために使用されており、コーティングされた第１の成型物１４４０の加工をもたらす。コーティングされた第１の成型物１４４０は、金型、例えば、可撓性金型として利用されることができ、金型特徴が、第１の金型１４１０上に存在する金型特徴に基づくため、第１の子金型と称されることができる。図１４Ｄに図示されるように、コーティングされた第１の成型物１４４０は、図１４Ｂに示される平凸特徴１４２２に実質的に合致する、平凸特徴１４４２を有し、吸着防止または剥離層コーティングを用いてコーティングされる。

図１４Ｅは、本発明のある実施形態による、第２の成型物を図示する、簡略化された斜視図である。第２の成型物１４５０は、図１４Ｂに図示される第１の成型物１４２０に関して議論されるものに類似する様式において、加工される。したがって、図１４Ｅに図示される第２の成型物１４５０は、基板（図示せず）上に未反応または半反応形態で堆積される、鋳造可能材料または硬化性樹脂を使用して形成され、所望のレンズ形状を形成し、第２の成型物１４５０を形成するために図２Ａ－２Ｃに図示されるものに類似する様式において、ＵＶ硬化させるために、コーティングされた第１の成型物１４４０に近接する。コーティングされた第１の成型物１４４０上の吸着防止コーティングの存在は、加工後、第２の成型物１４５０がコーティングされた第１の成型物１４４０から取り外されることを可能にする。

第２の成型物１４５０は、例えば、視認光学系アセンブリにおいて、本明細書に説明されるような平凹レンズとして利用されることができる、または付加的成型物の成型の間、金型として使用するために好適な、可撓性金型として利用されることができる。本後者の使用は、図１４Ｆに関連して図示される。

平凸特徴１４２２の曲率に関連して上記に議論されるように、第２の成型物１４５０は、図１４Ｄに示される平凸特徴１４４２に実質的に合致する、平凹陥凹１４５２を有する。上記に議論されるように、鋳造される材料の機械的および体積的材料収縮は、ＵＶ硬化の間、生じ得るが、本機械的収縮は、予測可能であり、レンズ設計プロセスの間、考慮され得、機械的および体積的材料収縮の結果として、平凹陥凹１４５２の曲率が、平凸特徴１４４２の曲率に対して修正されている。故に、平凹陥凹１４５２が、成型および機械的および体積的収縮が生じた後の所望の曲率を特徴とするであろう。

図１４Ｂおよび１４Ｅを検討すると、それぞれ、正または負のレンズとして使用され得る光学要素を有する、２セットの相補的成型物が、本発明の実施形態によって提供される。成型物の表面と関連付けられる、表面特徴は、所定の曲率の球面または非球面レンズを提供するために制御されることができる。さらに、これらの相補的成型物はそれぞれ、上記の図１４Ｄまたは下記の図１４Ｆに関連して議論されるように、付加的金型を加工するために利用されることができる。

図１４Ｆは、本発明のある実施形態による、コーティングされた第２の成型物を図示する、斜視図である。図１４Ｆを参照すると、図１４Ｃに関連して議論される材料およびプロセスは、第２の成型物１４５０をコーティングするために使用され、コーティングされた第２の成型物１４６０の加工をもたらす。コーティングされた第２の成型物１４６０は、金型、例えば、可撓性金型として利用されることができ、金型特徴が、第２の成型物１４５０上に存在する金型特徴に基づくため、第２の子金型と称されることができる。図１４Ｆに図示されるように、コーティングされた第２の成型物１４６０は、図１４Ｅに示される平凹特徴１４５２に実質的に合致する、平凹特徴１４６２を有し、吸着防止または剥離層コーティングを用いてコーティングされる。

図１４Ｄおよび１４Ｆを検討すると、それぞれ、負または正のレンズの加工の間、使用され得る金型特徴を有する、２つの相補的金型、すなわち、コーティングされた成型物が、本発明の実施形態によって提供される。金型の表面と関連付けられる、表面特徴は、金型に所定の曲率の球面または非球面レンズを提供するために制御されることができる。第１の金型１４１０を特徴とする表面特徴を効果的に複製して、コーティングされた第１の成型物１４３０およびコーティングされた第２の成型物１４６０の加工に付随する機械的および体積的材料収縮を前提として、反対曲率特徴の２つの相補的金型が、レンズの加工の間、利用され、それによって、第１の金型１４１０の耐用期間を延長させることができる。

本明細書に説明される実施例および実施形態は、例証的目的のみであって、それに照らした種々の修正または変更が、当業者に示唆され、本願の精神および権限および添付の請求項の範囲に含まれるべきであることもまた、理解される。

Claims (14)

1. 接眼レンズ導波管であって、
   世界側およびユーザ側を有する導波管層のセットと、
   第１のカバープレートであって、前記第１のカバープレートは、第１の光学屈折力を有する第１の領域と、前記ユーザの視認エリア外に位置付けられ、前記第１の領域に側方に隣接する第１の平面領域とを含み、前記第１のカバープレートは、前記導波管層のセットの前記世界側に隣接して配置される、第１のカバープレートと、
   第２の光学屈折力を有し、前記導波管層のセットの前記ユーザ側に隣接して配置される第２のカバープレートと
   を備え、
   前記第１のカバープレートの前記第１の領域の前記第１の光学屈折力は、前記第２のカバープレートの前記第２の光学屈折力を補償するように構成される
   接眼レンズ導波管。
2. 前記導波管層のセットは、３つの導波管層を備え、前記３つの導波管層のそれぞれは、赤色、緑色、または青色波長と関連付けられている、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
3. 前記第１の光学屈折力は、正であり、前記第２の光学屈折力は、負である、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
4. 前記第１の光学屈折力および前記第２の光学屈折力の絶対値は、等しい、請求項３に記載の接眼レンズ導波管。
5. 前記第１のカバープレートまたは前記第２のカバープレートのうちの少なくとも１つは、ナノオーダーの構造物を備える、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
6. 前記ナノオーダーの構造物は、反射防止構造を備える、請求項５に記載の接眼レンズ導波管。
7. 前記反射防止構造は、前記第１のカバープレートの前記第１の平面領域上、または、前記第２のカバープレート上に配置される、請求項６に記載の接眼レンズ導波管。
8. 前記第２のカバープレートは、前記第２の光学屈折力を有する第２の領域と、前記第２の領域に側方に隣接し、前記ユーザの視認エリア外に位置付けられる第２の平面領域とを備える、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
9. 前記第１のカバープレートは、１μｍ～１ｍｍの距離だけ、前記導波管層のセットの前記世界側から分離され、前記第２のカバープレートは、１μｍ～１ｍｍの距離だけ、前記導波管層のセットの前記ユーザ側から分離される、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
10. 前記第１のカバープレートは、１ｍｍ未満の最大厚を有し、前記第２のカバープレートは、１ｍｍ未満の最大厚を有する、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
11. 前記第１のカバープレートは、第１の基板と、前記第１の基板に結合され、５ｎｍ～６００ｎｍの最小厚を特徴とする第１の成型フィルムとを備え、前記第２のカバープレートは、第２の基板と、前記第２の基板に結合され、５ｎｍ～６００ｎｍの最小厚を特徴とする第２の成型フィルムとを備える、請求項１０に記載の接眼レンズ導波管。
12. 前記第１のカバープレートは、第１の距離だけ、前記導波管層のセットの前記世界側から分離され、
    前記第２のカバープレートは、第２の距離だけ、前記導波管層のセットの前記ユーザ側から分離される、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
13. 前記導波管層のセットは、前記第１のカバープレートと前記第２のカバープレートとの間に配置される、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。
14. 前記第２のカバープレートは、前記導波管層のセットによって発生される光線を発散するように構成される、請求項１に記載の接眼レンズ導波管。