(57)【要約】  ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が、可視媒体をユーザに提示する。ＨＭＤは、光源および光学ブロックを含む。光源は、基板から第１の高さで第１の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域内の光を発出する第１のサブピクセル、および基板から第１の高さとは異なる第２の高さで第２の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域とは異なる第２の光帯域にわたって光を発出する第２のサブピクセル、を含む。光学ブロックは、光源から画像光を受け取り、画像光をアイボックスに向け、第１の高さおよび第２の高さが、光学ブロックでの縦色収差および像面湾曲を軽減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの異なる光帯域の光を含む画像光を発出するように構成された複数のピクセル素子を備える光源であって、
基板から第１の高さで第１の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域内の光を発出するように構成された第１のサブピクセル、および
前記基板から前記第１の高さとは異なる第２の高さで第２の組のマイクロバンプに実装された第２のサブピクセルであって、前記第１の光帯域とは異なる第２の光帯域にわたる光を発出するように構成された第２のサブピクセルをさらに備え、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルがそれぞれ、複数の発光素子を備える光源と、
前記光源から前記画像光を受け取り、前記画像光をアイボックスに向けるように構成された光学ブロックとを備え、前記第１の高さおよび前記第２の高さが、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減するように構成された、
ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記光源が、前記基板から前記第２の高さとは異なる第３の高さで第３の組のマイクロバンプに実装される第３のサブピクセルを含み、前記第３のサブピクセルが、前記第１の光帯域および前記第２の光帯域とは異なる第３の光帯域にわたる光を発出するように構成され、前記第３のサブピクセルが、複数の発光素子を備える、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記基板が、前記基板の１つまたは複数の位置で閾値厚さまで微細加工されて前記第３のサブピクセルを実装し、前記閾値厚さが、前記第１の高さおよび前記第２の高さに基づいて決定されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記閾値厚さが、前記基板に１つまたは複数の追加の層を堆積して１つまたは複数のスタンドオフ部分を形成することによって実現され、各スタンドオフ部分が、少なくとも前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルを、前記第３の高さとは異なる第４の高さで実装して、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記基板からの前記第３の高さが、前記第１の高さとは異なる、請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記光源が、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルのそれぞれにテンプレート層を含み、前記テンプレート層が、前記基板との格子不整合による応力を補償するように構成された、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、前記光学ブロックからの離間距離に基づいて決定される１つまたは複数の面外高さに関連付けられ、前記面外高さと前記離間距離との差が、前記光学ブロックの像面湾曲を補償する、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、閾値厚さまで微細加工された前記基板に実装されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項９】
前記第１の組のマイクロバンプが、第１のテンプレート層を含む前記第１のサブピクセルを実装し、前記第２の組のマイクロバンプが、前記第１のテンプレート層とは異なる第２のテンプレート層を含む第２のサブピクセルを実装して、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１０】
電子ディスプレイであって、
基板と、
複数のマイクロバンプと、
第１の高さで前記基板上の第１の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域内の光を発出するように構成された第１のサブピクセルと、
前記第１の高さとは異なる第２の高さで前記基板上の第２の組のマイクロバンプに実装される第２のサブピクセルであって、前記第１の光帯域とは異なる第２の光帯域内の光を発出するように構成された第２のサブピクセルとを備え、前記第１の高さおよび前記第２の高さが、前記電子ディスプレイからの光を受け取る光学ブロックでの縦色収差を軽減するように構成され、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルがそれぞれ、複数の発光素子を備える、
電子ディスプレイ。
【請求項１１】
前記第２の高さとは異なる第３の高さで第３の組のマイクロバンプに実装される第３のサブピクセルをさらに備え、前記第３のサブピクセルが、前記第１の光帯域および前記第２の光帯域とは異なる第３の光帯域にわたる光を発出するように構成され、前記第３のサブピクセルが、複数の発光素子を備える、請求項１０に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１２】
前記基板が、前記基板の１つまたは複数の位置で閾値厚さまで微細加工されて前記第３のサブピクセルを実装し、前記閾値厚さが、前記第１の高さおよび前記第２の高さに基づいて決定されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項１１に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１３】
前記閾値厚さが、前記基板に１つまたは複数の追加の層を堆積して１つまたは複数のスタンドオフ部分を形成することによって実現され、各スタンドオフ部分が、少なくとも前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルを、前記第３の高さとは異なる第４の高さで実装する、請求項１２に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１４】
前記基板からの前記第３の高さが、前記第１の高さとは異なる、請求項１２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１５】
光源が、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルそれぞれにテンプレート層を含み、前記テンプレート層が、前記基板との格子不整合による応力を補償するように構成された、請求項１０に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１６】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、前記光学ブロックからの離間距離に基づいて決定される１つまたは複数の面外高さに関連付けられ、前記面外高さと前記離間距離との差が、前記光学ブロックの像面湾曲を補償する、請求項１０に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、閾値厚さまで微細加工された前記基板に実装されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項１６に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１８】
前記第１の組のマイクロバンプが、第１のテンプレート層を含む前記第１のサブピクセルを実装し、前記第２の組のマイクロバンプが、前記第１のテンプレート層とは異なる第２のテンプレート層を含む第２のサブピクセルを実装して、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項１６に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１９】
少なくとも２つの異なる光帯域の光を含む画像光を発出するように構成された複数のピクセル素子を備える光源であって、
基板から第１の高さで第１の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域内の光を発出するように構成された第１のサブピクセル、および
前記基板から前記第１の高さとは異なる第２の高さで第２の組のマイクロバンプに実装される第２のサブピクセルであって、前記第１の光帯域とは異なる第２の光帯域にわたる光を発出するように構成された第２のサブピクセルをさらに備え、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルがそれぞれ、複数の発光素子を備える光源と、
前記光源から前記画像光を受け取り、前記画像光をアイボックスに向けるように構成された光学ブロックとを備え、前記第１の高さおよび前記第２の高さが、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減するように構成された、
ヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２０】
前記光源が、前記基板から前記第２の高さとは異なる第３の高さで第３の組のマイクロバンプに実装される第３のサブピクセルを含み、前記第３のサブピクセルが、前記第１の光帯域および前記第２の光帯域とは異なる第３の光帯域にわたる光を発出するように構成され、前記第３のサブピクセルが、複数の発光素子を備える、請求項１９に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２１】
前記基板が、前記基板の１つまたは複数の位置で閾値厚さまで微細加工されて前記第３のサブピクセルを実装し、前記閾値厚さが、前記第１の高さおよび前記第２の高さに基づいて決定されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減し、
任意選択で、前記閾値厚さが、前記基板に１つまたは複数の追加の層を堆積して１つまたは複数のスタンドオフ部分を形成することによって実現され、各スタンドオフ部分が、少なくとも前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルを、前記第３の高さとは異なる第４の高さで実装して、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項２０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２２】
前記光源が、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルのそれぞれにテンプレート層を含み、前記テンプレート層が、前記基板との格子不整合による応力を補償するように構成された、請求項１９から２１のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２３】
前記基板からの前記第３の高さが、前記第１の高さとは異なる、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２４】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、前記光学ブロックからの離間距離に基づいて決定される１つまたは複数の面外高さに関連付けられ、前記面外高さと前記離間距離との差が、前記光学ブロックの像面湾曲を補償する、請求項１９から２３のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２５】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、閾値厚さまで微細加工された前記基板に実装されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、および／または
前記第１の組のマイクロバンプが、第１のテンプレート層を含む前記第１のサブピクセルを実装し、前記第２の組のマイクロバンプが、前記第１のテンプレート層とは異なる第２のテンプレート層を含む第２のサブピクセルを実装して、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項２４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２６】
電子ディスプレイであって、
基板と、
複数のマイクロバンプと、
第１の高さで前記基板上の第１の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域内の光を発出するように構成された第１のサブピクセルと、
前記第１の高さとは異なる第２の高さで前記基板上の第２の組のマイクロバンプに実装される第２のサブピクセルであって、前記第１の光帯域とは異なる第２の光帯域内で光を発出するように構成された第２のサブピクセルとを備え、前記第１の高さおよび前記第２の高さが、前記電子ディスプレイからの光を受け取る光学ブロックでの縦色収差を軽減するように構成され、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルがそれぞれ、複数の発光素子を備える、
電子ディスプレイ。
【請求項２７】
前記第２の高さとは異なる第３の高さで第３の組のマイクロバンプに実装される第３のサブピクセルであって、前記第１の光帯域および前記第２の光帯域とは異なる第３の光帯域にわたる光を発出するように構成され、複数の発光素子を備える、第３のサブピクセルをさらに備える、請求項２６に記載の電子ディスプレイ。
【請求項２８】
前記基板が、前記基板の１つまたは複数の位置で閾値厚さまで微細加工されて前記第３のサブピクセルを実装し、前記閾値厚さが、前記第１の高さおよび前記第２の高さに基づいて決定されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減し、
任意選択で、前記閾値厚さが、前記基板に１つまたは複数の追加の層を堆積して１つまたは複数のスタンドオフ部分を形成することによって実現され、各スタンドオフ部分が、少なくとも前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルを、前記第３の高さとは異なる第４の高さで実装する、および／または
前記基板からの前記第３の高さが、前記第１の高さとは異なる、
請求項２７に記載の電子ディスプレイ。
【請求項２９】
光源が、前記第１のサブピクセルおよび前記第２のサブピクセルのそれぞれにテンプレート層を含み、前記テンプレート層が、前記基板との格子不整合による応力を補償するように構成された、請求項２６から２８のいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【請求項３０】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、前記光学ブロックからの離間距離に基づいて決定される１つまたは複数の面外高さに関連付けられ、前記面外高さと前記離間距離との差が、前記光学ブロックの像面湾曲を補償する、請求項２６から２９のいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【請求項３１】
前記第１の組のマイクロバンプおよび前記第２の組のマイクロバンプが、閾値厚さまで微細加工された前記基板に実装されて、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、および／または
前記第１の組のマイクロバンプが、第１のテンプレート層を含む前記第１のサブピクセルを実装し、前記第２の組のマイクロバンプが、前記第１のテンプレート層とは異なる第２のテンプレート層を含む第２のサブピクセルを実装して、前記光学ブロックでの縦色収差を軽減する、請求項３０に記載の電子ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）システムに関し、より詳細には、ＨＭＤシステムの電子ディスプレイでの可変の高さのマイクロピクセルの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が、可視媒体をユーザに提示する。従来のＨＭＤは、一般に、光学システムを通過した後にユーザの目に達する画像光を生成するディスプレイ要素を有する。従来の光学システムでは、各ピクセルは、ディスプレイ要素の同一平面上にある。多くの場合、従来のＨＭＤでのピクセルのそのような平面的構成は、ユーザに提示されるコンテンツに光学的歪（例えば、色収差や像面湾曲）をもたらす。
【発明の概要】
【０００３】
ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が、可視媒体をユーザに提示する。ＨＭＤは、光源および光学ブロックを含む。光源は、第１のサブピクセルおよび第２のサブピクセルを含む。第１のサブピクセルは、第１の高さで第１の組のマイクロバンプに実装され、第１のサブピクセルは、第１の光帯域内の光を発出する。第２のサブピクセルは、第２の高さで第２の組のマイクロバンプに実装され、第２のサブピクセルは、第１の光帯域とは異なる第２の光帯域にわたる光を発出する。光学ブロックは、光源から画像光を受け取り、画像光をアイボックスに向ける。第１の高さおよび第２の高さは、光学ブロックでの縦色収差を軽減するように構成される。また、光源は、第１の高さおよび第２の高さの変更に基づいて、光学ブロックの像面湾曲を補正する。いくつかの構成では、光源は、基板から第２の高さとは異なる第３の高さで第３の組のマイクロバンプに実装される第３のサブピクセルを含み、第３のサブピクセルは、第１の光帯域および第２の光帯域とは異なる第３の光帯域にわたる光を発出する。いくつかの実施形態では、第１のサブピクセル、第２のサブピクセル、および第３のサブピクセルはそれぞれ、複数の発光素子を備える。
【０００４】
いくつかの実施形態では、基板を微細加工して基板の厚さを変えて、光学ブロックでの縦色収差を軽減することができる。代替実施形態では、光学ブロックでの縦色収差を軽減するために、基板に１つまたは複数の追加の層を堆積して、基板の閾値厚さを実現することができる。別の実施形態では、第１のサブピクセルは、基板からの応力を補償するテンプレート層を含む。
【０００５】
本発明による実施形態は、特に、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）および電子ディスプレイを対象とする添付の特許請求の範囲に開示されており、１つの請求項カテゴリ（例えば、ＨＭＤ）において言及される任意の特徴は、別の請求項カテゴリ（例えば、ディスプレイ、システム、記憶媒体、コンピュータプログラム製品、および方法）においても同様に特許請求され得る。添付の特許請求の範囲における依存関係または参照は、単に形式上の理由で選択されている。しかし、任意の前の請求項への意図的な参照（特に、多重の依存関係）により生じる任意の主題も同様に特許請求され得る。したがって、請求項およびそれらの特徴の任意の組合せが開示され、添付の特許請求の範囲で選択されている依存関係に関係なく特許請求され得る。特許請求され得る主題は、添付の特許請求の範囲に記載されている特徴の組合せだけでなく、特許請求の範囲における特徴の任意の他の組合せも含み、特許請求の範囲で言及されている各特徴は、特許請求の範囲における任意の他の特徴または他の特徴の組合せと組み合わせることができる。さらに、本明細書で述べるまたは示す任意の実施形態および特徴は、個別の請求項で特許請求することができ、および／または本明細書で述べるもしくは示す任意の実施形態もしくは特徴との任意の組合せ、もしくは添付の特許請求の範囲の任意の特徴との任意の組合せで特許請求することができる。
【０００６】
本発明による一実施形態では、ヘッドマウントディスプレイが、
少なくとも２つの異なる光帯域の光を含む画像光を発出するように構成された複数のピクセル素子を備える光源であって、
基板から第１の高さで第１の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域内の光を発出するように構成された第１のサブピクセル、および
基板から第１の高さとは異なる第２の高さで第２の組のマイクロバンプに実装される第２のサブピクセルであって、第１の光帯域とは異なる第２の光帯域にわたる光を発出するように構成された第２のサブピクセルをさらに備え、第１のサブピクセルおよび第２のサブピクセルがそれぞれ、複数の発光素子を備える光源と、
光源から画像光を受け取り、画像光をアイボックスに向けるように構成された光学ブロックとを備え、第１の高さおよび第２の高さが、光学ブロックでの縦色収差を軽減するように構成されることがある。
【０００７】
光源は、基板から第２の高さとは異なる第３の高さで第３の組のマイクロバンプに実装される第３のサブピクセルを含むことがあり、第３のサブピクセルは、第１の光帯域および第２の光帯域とは異なる第３の光帯域にわたる光を発出するように構成されることがあり、第３のサブピクセルは、複数の発光素子を備えることがある。
【０００８】
基板は、基板の１つまたは複数の位置で閾値厚さまで微細加工されて第３のサブピクセルを実装することがあり、閾値厚さは、第１の高さおよび第２の高さに基づいて決定されて、光学ブロックでの縦色収差を軽減することがある。
【０００９】
閾値厚さは、基板に１つまたは複数の追加の層を堆積して１つまたは複数のスタンドオフ部分を形成することによって実現されることがあり、各スタンドオフ部分が、少なくとも第１のサブピクセルおよび第２サブピクセルを、第３の高さとは異なる第４の高さで実装して、光学ブロックでの縦色収差を軽減する。
【００１０】
光源は、第１のサブピクセルおよび第２のサブピクセルのそれぞれにテンプレート層を含むことがあり、テンプレート層は、基板との格子不整合による応力を補償するように構成されることがある。
【００１１】
基板からの第３の高さは、第１の高さとは異なることがある。
【００１２】
第１の組のマイクロバンプおよび第２の組のマイクロバンプは、光学ブロックからの離間距離に基づいて決定される１つまたは複数の面外高さに関連付けられることがあり、面外高さと離間距離との差は、光学ブロックの像面湾曲を補償することがある。
【００１３】
第１の組のマイクロバンプおよび第２の組のマイクロバンプは、閾値厚さまで微細加工された基板に実装されて、光学ブロックでの縦色収差を軽減することがある。
【００１４】
第１の組のマイクロバンプは、第１のテンプレート層を含む第１のサブピクセルを実装することがあり、第２の組のマイクロバンプは、第１のテンプレート層とは異なる第２のテンプレート層を含む第２のサブピクセルを実装して、光学ブロックでの縦色収差を軽減することがある。
【００１５】
本発明による一実施形態では、電子ディスプレイは、
基板と、
複数のマイクロバンプと、
第１の高さで基板上の第１の組のマイクロバンプに実装され、第１の光帯域内の光を発出するように構成された第１のサブピクセルと、
第１の高さとは異なる第２の高さで基板上の第２の組のマイクロバンプに実装される第２のサブピクセルであって、第１の光帯域とは異なる第２の光帯域内の光を発出するように構成された第２のサブピクセルとを備え、第１の高さおよび第２の高さが、電子ディスプレイからの光を受け取る光学ブロックでの縦色収差を軽減するように構成され、第１のサブピクセルおよび第２のサブピクセルがそれぞれ、複数の発光素子を備えることがある。
【００１６】
本発明による一実施形態では、電子ディスプレイは、
第２の高さとは異なる第３の高さで第３の組のマイクロバンプに実装される第３のサブピクセルを備えることがあり、第３のサブピクセルは、第１の光帯域および第２の光帯域とは異なる第３の光帯域にわたる光を発出するように構成され、第３のサブピクセルは、複数の発光素子を備える。
【００１７】
基板は、基板の１つまたは複数の位置で閾値厚さまで微細加工されて第３のサブピクセルを実装することがあり、閾値厚さは、第１の高さおよび第２の高さに基づいて決定されて、光学ブロックでの縦色収差を軽減することがある。
【００１８】
閾値厚さは、基板に１つまたは複数の追加の層を堆積して１つまたは複数のスタンドオフ部分を形成することによって実現されることがあり、各スタンドオフ部分は、少なくとも第１のサブピクセルおよび第２サブピクセルを、第３の高さとは異なる第４の高さで実装することがある。
【００１９】
基板からの第３の高さは、第１の高さとは異なることがある。
【００２０】
光源は、第１のサブピクセルおよび第２のサブピクセルそれぞれにテンプレート層を含むことがあり、テンプレート層は、基板との格子不整合による応力を補償するように構成されることがある。
【００２１】
第１の組のマイクロバンプおよび第２の組のマイクロバンプは、光学ブロックからの離間距離に基づいて決定される１つまたは複数の面外高さに関連付けられることがあり、面外高さと離間距離との差は、光学ブロックの像面湾曲を補償することがある。
【００２２】
第１の組のマイクロバンプおよび第２の組のマイクロバンプは、閾値厚さまで微細加工された基板に実装されて、光学ブロックでの縦色収差を軽減することがある。
【００２３】
第１の組のマイクロバンプは、第１のテンプレート層を含む第１のサブピクセルを実装することがあり、第２の組のマイクロバンプが、第１のテンプレート層とは異なる第２のテンプレート層を含む第２のサブピクセルを実装して、光学ブロックでの縦色収差を軽減することがある。
【００２４】
本発明のさらなる実施形態では、１つまたは複数のコンピュータ可読であり非一時的な記憶媒体が、実行されるときに本発明によるシステムまたは任意の上述の実施形態において稼働するように動作可能なソフトウェアを具現化する。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態では、コンピュータ可読であり非一時的な記憶媒体を好ましくは備えるコンピュータプログラム製品が、本発明によるシステムまたは任意の上述の実施形態において使用される。
【００２６】
本発明のさらなる実施形態では、コンピュータによって実施される方法が、本発明によるシステムまたは任意の上述の実施形態を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】少なくとも１つの実施形態によるＨＭＤの図である。
【図１Ｂ】一実施形態による、図１ＡのＨＭＤの前部剛体の断面図である。
【図２】一実施形態による、異なる高さのマイクロバンプを使用して基板に接合されたサブピクセルを含むピクセル素子を示す図である。
【図３】一実施形態による、高アスペクト比マイクロバンプを使用して隆起基板に接合されたサブピクセルを含むピクセル素子を示す図である。
【図４】一実施形態による、異なるアスペクト比のマイクロバンプおよびサブピクセル上のテンプレート層を使用して基板に接合されたサブピクセルを含むピクセル素子を示す図である。
【図５Ａ】一実施形態による、図１ＡのＨＭＤの一部分での縦色収差（ＬＣＡ）を示す図である。
【図５Ｂ】一実施形態による、縦色収差（ＬＣＡ）を軽減するように構成された図１ＡのＨＭＤの一部分を示す図である。
【図６】一実施形態による、像面湾曲を軽減するように構成された複数のピクセル素子を含む図１Ｂの電子ディスプレイの一部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面は、単に例示の目的で本開示の実施形態を示す。以下の説明から、本明細書で述べる本開示の原理または提示される利益から逸脱することなく、本明細書に示される構造および方法の代替実施形態を採用することができることが当業者には容易に理解されよう。
【００２９】
詳細な説明
ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が、可視媒体をユーザに提示する。ＨＭＤは、光源および光学ブロックを含む。光源は、可視媒体に対応する画像光を生成する複数のピクセル素子を含む。各ピクセル素子は、基板と、１つまたは複数のサブピクセルと、様々なアスペクト比の１つまたは複数のマイクロバンプとを含む。いくつかの構成では、各ピクセル素子は、微細加工または追加の層の堆積によって形成される所望の厚さの基板を含む。光源は、緑色（例えばλ＝５３０ｎｍ）、青色（例えばλ＝４７０ｎｍ）、および赤色（例えばλ＝６４０ｎｍ）など、光の様々な光帯域を生成する。いくつかの実施形態では、縦色収差、像面湾曲、またはその両方を軽減するために、マイクロバンプのいくつかまたは全てが異なる高さに位置決めされる。
【００３０】
図１Ａは、一実施形態によるＨＭＤ１００の図である。ＨＭＤ１００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。コンテンツの例としては、画像、ビデオ、音声、またはそれらのなんらかの組合せが挙げられる。ＨＭＤ１００は、ディスプレイ要素（図１Ａには図示せず）と、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１１０と、複数のロケータ１２０とを含む。図２〜６を参照して以下で詳細に述べるように、ディスプレイ要素は、ＨＭＤ１００のユーザに提示されるコンテンツに対応する画像光での色収差を軽減する様々なアスペクト比のマイクロバンプを有するピクセル素子を含む。
【００３１】
ＩＭＵ１１０は、測定信号に基づいて高速較正データを生成し、ＨＭＤ１００の動きに応答して複数の測定信号を生成する電子デバイスである。ロケータ１２０は、互いに対して、および特定の基準点に対して、ＨＭＤ１００の特定の位置にある物体である。ロケータ１２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、コーナーキューブリフレクタ、反射マーカ、ＨＭＤ１００が動作する環境と対照を成すタイプの光源、またはそれらのなんらかの組合せでよい。
【００３２】
図１Ｂは、図１Ａに示されるＨＭＤ１００の断面図である。図１Ｂに示されるように、ＨＭＤ１００は、色収差および像面湾曲を軽減してアイボックス１６０に画像光を提供するディスプレイ要素を含む。ＨＭＤ１００の断面は、電子ディスプレイ１３０および光学ブロック１４０を含む。例示の目的で、図１Ｂは、片目１５０に関連するＨＭＤ１００の断面を示すが、電子ディスプレイ１３０から離れた別の電子ディスプレイ１３０が、変更された画像光をユーザのもう片方の目に提供する。
【００３３】
電子ディスプレイ１３０は、電子信号からの視覚情報（すなわち、画像光）を提示する。電子ディスプレイ１３０は、１つまたは複数の電子ディスプレイ要素を含む。電子ディスプレイ要素は、例えば、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、アクティブマトリックス有機発光ダイオードディスプレイ（ＡＭＯＬＥＤ）、いくつかのタイプのフレキシブルディスプレイ、またはそれらのなんらかの組合せであってよい。図２〜５Ｂを参照して以下で詳細に述べるように、電子ディスプレイ１３０は、色収差を軽減するために可変の高さのピクセル素子を含む。いくつかの構成では、図６を参照して以下で詳細に述べるように、電子ディスプレイ１３０は、像面湾曲を相殺するために可変の高さのピクセル素子を含むことがある。
光学ブロック１４０は、電子ディスプレイ１３０からの画像光をアイボックス１６０に向ける。アイボックス１６０は、ユーザの目１５０が占める空間領域である。光学ブロック１４０は、ＨＭＤ１００の重量を効果的に最小限に抑える適切な屈折率を有する材料（例えばプラスチックやガラスなど）で構成された１つまたは複数の光学素子を含む。光学素子は、例えば、電子ディスプレイ１３０から発出された画像光の収差の補正、電子ディスプレイ１３０から発出された画像光の拡大、電子ディスプレイ１３０から発出された画像光のいくつかの他の光学調整、またはそれらのなんらかの組合せを行うように作用することができる。光学素子に関する例としては、アパーチャ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、フィルタ、または画像光に影響を与える任意の他の適切な光学素子を挙げることができる。
【００３４】
図２は、一実施形態による、異なる高さの複数のマイクロバンプを使用して基板２１０に結合されたサブピクセルを含むピクセル素子２００である。
【００３５】
ピクセル素子２００は、可視媒体をユーザの目に提示するために画像光を生成する。ピクセル素子２００は、基板２１０、マイクロバンプ２２０Ａ、マイクロバンプ２２０Ｂ、マイクロバンプ２３０Ａ、マイクロバンプ２３０Ｂ、マイクロバンプ２４０Ａ、マイクロバンプ２４０Ｂ、第１のサブピクセル２５０、第１のエミッタ２５５、第２のサブピクセル２６０、第２のエミッタ２６５、第３のサブピクセル２７０、および第３のエミッタ２７５を含む。
【００３６】
基板２１０は、基板２１０に実装される１つまたは複数の物理的構成要素を支持する。基板２１０は、限定はしないが、ガラス、プラスチック、金属、半導体ウェハ（例えば、シリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウムなど）、サファイア、またはそれらのなんらかの組合せを含む材料で構成されてよい。いくつかの構成では、基板２１０の所望の厚さを実現するために、基板２１０を微細加工またはエッチングする（例えば、湿式または乾式エッチングによって薄層化／研磨する）ことがある。代替構成では、基板２１０の所望の厚さを実現するために、１つまたは複数の追加の層（例えば、誘電体、フォトレジスト、およびポリイミド）を基板２１０に堆積することがある。
【００３７】
マイクロバンプ２２０Ａ、２２０Ｂ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２４０Ａ、および２４０Ｂはそれぞれ、サブピクセル（例えば、第１のサブピクセル２５０、第２のサブピクセル２６０、および第３のサブピクセル２７０）を基板２１０に結合する。いくつかの構成では、マイクロバンプ（例えば、２２０Ａ、２２０Ｂ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２４０Ａ、および／または２４０Ｂ）は、基板のパッド設計、またはマイクロバンプを堆積するために使用される方法の１つもしくは複数の堆積パラメータを変更することによって製造される可変のアスペクト比を有する円柱形状を有する。マイクロバンプの形状は、円柱形、環状、または、直線状で角度が付いたもしくは丸みが付いた側断面を有する台形もしくは正方形でよい。
【００３８】
一例では、マイクロバンプの直径は３ミクロンであり、高さは３〜６ミクロンの範囲である。別の例では、マイクロバンプの直径は５ミクロンであり、高さは５〜１０ミクロンの範囲である。マイクロバンプは、電気めっき、無電解堆積、スパッタリング、物理蒸着、またはそれらのなんらかの組合せなどの堆積法に基づく金属合金の固相接合によって形成される。マイクロバンプ２２０Ａ、２２０Ｂ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２４０Ａ、および２４０Ｂは、導電性材料で構成される。例えば、マイクロバンプ（２２０Ａ、２２０Ｂ、２３０Ａ、２３０Ｂ、２４０Ａ、および／または２４０Ｂ）は、ＣｕＳｎ−Ｃｕ、Ｃｕ−Ｃｕ、Ｉｎ−Ａｕなどの金属合金、いくつかの他の導電性材料、またはそれらのなんらかの組合せで作製される。
【００３９】
第１のサブピクセル２５０は、第１の光帯域の光を発出する発光素子である。いくつかの構成では、第１のサブピクセル２５０は、赤色光（例えば、λ＝６４０ｎｍ）を発出するＧａＡｓベースのヘテロ構造で作製される。第１のサブピクセル２５０は、マイクロバンプ２２０によって基板２１０に実装される。一例では、第１のサブピクセル２５０は、特定の結晶方位（例えば、＜１１１＞面に向かって６°ずれる）のｎ型ＧａＡｓ基板に実装される。第１のエミッタ２５５は、第１の光帯域の光を生成する第１のサブピクセル２５０の活性領域である。一例では、第１のエミッタ２５５は、複数の量子井戸構造（例えば、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ）を含み、各量子井戸に関して閾値厚さ（例えば、１０ｎｍ）がある。第１のサブピクセル２５０は、複数の発光素子を含む。
【００４０】
第２のサブピクセル２６０は、第２の光帯域の光を発出する発光素子である。いくつかの構成では、第１のサブピクセル２５０は、緑色光（例えば、λ＝５３０ｎｍ）を発出するＧａＮベースのヘテロ構造で作製される。第２のサブピクセル２６０は、マイクロバンプ２３０によって基板２１０に実装される。一例では、第２のサブピクセル２６０は、サファイア基板に実装される。第２のエミッタ２６５は、第２の光帯域の光を生成する第２のサブピクセル２６０の活性領域である。一例では、第２のエミッタ２６５は、複数の量子井戸構造（例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）を含み、各量子井戸に関して閾値厚さ（例えば、１０ｎｍ）がある。第２のサブピクセル２６０は、複数の発光素子を含む。
【００４１】
第３のサブピクセル２７０は、第３の光帯域の光を発出する発光素子である。いくつかの構成では、第３のサブピクセル２７０は、青色光（例えば、λ＝４７０ｎｍ）を発出するＧａＮベースのヘテロ構造で作製される。第３のサブピクセル２７０は、マイクロバンプ２４０によって基板２１０に実装される。一例では、第３のサブピクセル２７０は、サファイア基板に実装される。第３のエミッタ２７５は、第３の光帯域の光を生成する第３のサブピクセル２７０の活性領域である。一例では、第３のエミッタ２７５は、複数の量子井戸構造（例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）を含み、各量子井戸に関して閾値厚さ（例えば、１０ｎｍ）がある。第３のサブピクセル２７０は、複数の発光素子を含む。
【００４２】
いくつかの構成では、第３のサブピクセル２７０は、第１のサブピクセル２５０および第２のサブピクセル２６０に比べて比較的低い高さ（例えば、１１ミクロン）で実装される。そのような構成は、光学ブロック１４０からの各発光素子の相対距離を考慮に入れる。一般に、従来のピクセル素子では、その全てのサブピクセルが同じ高さで実装されている。対照的に、ピクセル素子２００は、例えば第１のサブピクセル２５０からの光よりも短い波長での光を発出する第３のサブピクセル２７０を有する。この高さの差は、各サブピクセルからの光が光学システムを通って伝播するときに通常であれば生じる色収差を軽減するように作用する。一例では、マイクロバンプ２２０Ａの高さは７〜１０ミクロンであり、マイクロバンプ２３０Ａの高さは７〜１０ミクロンの範囲にあり、マイクロバンプ２４０Ａの高さは０ミクロンである。３つのマイクロバンプ２２０Ａ、２３０Ａ、および２４０Ａそれぞれの間の高さの差は、各マイクロバンプの絶対的な高さよりも重要である。１つの設計では、３つのマイクロバンプ２２０Ａ、２３０Ａ、および２４０Ａ間の高さの差は、７〜１１ミクロンの範囲でよい。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ピクセル素子２００は、１つまたは複数のサブピクセルを含む。１つまたは複数のサブピクセルはそれぞれ異なる高さで実装されてよい。例えば、ピクセル素子２００は、５つのサブピクセルを含んでいてよく、５つのサブピクセルのうちの少なくとも２つは、２つの異なる高さで実装されてよい。いくつかの実施形態では、各サブピクセルは、そのサブピクセルによって発出される光の波長に基づく高さで実装される。例えば、赤色光を発出するサブピクセルは、第１の高さで実装されてよく、緑色光を発出するサブピクセルは、第１の高さよりも低い第２の高さで実装され、青色光を発出するサブピクセルは、第２の高さよりも低い第３の高さで実装される。
【００４４】
図３は、一実施形態による、アスペクト比マイクロバンプを使用して隆起基板に接合されたサブピクセルを含むピクセル素子である。ピクセル素子３００は、可視媒体をユーザの目に提示するために画像光を生成する。ピクセル素子３００は、隆起基板３１０、マイクロバンプ２２０Ａ、マイクロバンプ２２０Ｂ、マイクロバンプ２３０Ａ、マイクロバンプ２３０Ｂ、マイクロバンプ２４０Ａ、マイクロバンプ２４０Ｂ、第１のサブピクセル２５０、第２のサブピクセル２６０、および第３のサブピクセル２７０を含む。
【００４５】
隆起基板３１０は、隆起基板３１０の様々な部分に実装される１つまたは複数の物理的構成要素を支持する。隆起基板３１０は、限定はしないが、ガラス、プラスチック、金属、半導体ウェハ（例えば、シリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウムなど）、サファイア、またはそれらのなんらかの組合せを含む材料で構成される。いくつかの構成では、隆起基板３１０の様々な部分で１つまたは複数の所望の厚さを実現するために、隆起基板３１０を様々な位置で微細加工またはエッチング（例えば、レーザリフトオフや湿式エッチングなど）することができる。隆起基板３１０は、厚さが０〜１１ミクロンの範囲のスタンドオフ部分３２０を含む。スタンドオフ部分３２０は、少なくとも１つのサブピクセルを、隆起基板３１０の厚さに対して特定の高さで実装する。図３の実施形態では、スタンドオフ部分３２０は、第１のサブピクセル２５０と第２のサブピクセル２６０とを、隆起基板３１０の厚さに対して同じ高さで実装する。代替構成では、光学表面からの距離に対してサブピクセルの位置を調整するために、第１のサブピクセル２５０は、第１のスタンドオフ部分（ここでは図示せず）に実装されてよく、第２のサブピクセル２６０は、第２のスタンドオフ部分（ここでは図示せず）に実装されてよい。
【００４６】
図３の実施形態では、第１のサブピクセル２５０および第２のサブピクセル２６０は、マイクロバンプ２２０Ａおよびマイクロバンプ２３０Ａを使用して第１の高さで実装され、一方第３のサブピクセル２７０は、隆起基板３１０上のマイクロバンプ２４０Ａを使用して第２の高さで実装される。別の実施形態では、第１のサブピクセル２５０は、マイクロバンプ２２０Ａを使用して第１の高さで実装され、第２のサブピクセルは、マイクロバンプ２３０Ａを使用して第２の高さで実装される。例えば、第１の高さは少なくとも１０ミクロンであり、第２の高さは少なくとも１０ミクロンである。第１のサブピクセル２５０および第２のサブピクセル２６０は、０〜１ミクロンの範囲のピッチを有する。
【００４７】
代替実施形態では、スタンドオフ部分３２０の所望の厚さを実現するために、１つまたは複数の追加の層（例えば、誘電体、フォトレジスト、およびポリイミド）を隆起基板３１０に堆積することがある。一例では、スタンドオフ部分３２０の厚さは、０〜２０ミクロンの範囲にある。特定の高さのスタンドオフ部分３２０を実現するために図２の基板２１０を微細加工するのに比べて、隆起基板３１０への追加の層の堆積は、スタンドオフ部分３２０全体にわたって正確な厚さ値およびより良い厚さ均一性を有するスタンドオフ部分３２０を実現し、大量生産の目的に適している。
【００４８】
いくつかの実施形態では、ピクセル素子３００は、１つまたは複数のサブピクセルを含む。１つまたは複数のサブピクセルはそれぞれ異なる高さで実装されてよい。例えば、ピクセル素子３００は、５つのサブピクセルを含んでいてよく、５つのサブピクセルのうちの少なくとも２つは、２つの異なる高さで実装されてよい。
【００４９】
図３のピクセル素子３００は、ピクセル素子の例示的な実施形態にすぎず、図２のピクセル素子２００と図３のピクセル素子３００との組合せを使用していくつかの他の変形形態も可能であり、それらの変形形態は、実施形態の態様を不必要に曖昧にしないように、ここでは明示的には図示しない。
【００５０】
図４は、一実施形態による、異なるアスペクト比のマイクロバンプと、サブピクセル上のテンプレート層とを使用して基板２１０に接合されたサブピクセルを含むピクセル素子４００である。
【００５１】
ピクセル素子４００は、可視媒体をユーザの目に提示するために画像光を生成する。ピクセル素子４００は、基板２１０、マイクロバンプ２２０Ａ、マイクロバンプ２２０Ｂ、マイクロバンプ２３０Ａ、マイクロバンプ２３０Ｂ、マイクロバンプ２４０Ａ、マイクロバンプ２４０Ｂ、第１のサブピクセル４１０、テンプレート層４１５、第２のサブピクセル４２０、テンプレート層４２５、および第３のサブピクセル４３０を含む。基板２１０は、限定はしないが、レーザリフトオフ、湿式化学エッチング、およびそれらのなんらかの組合せを含むプロセスによって除去される１つまたは複数の不透明層を含むことがある。
【００５２】
第１のサブピクセル４１０は、第１の光帯域の光を発出する発光素子である。いくつかの構成では、第１のサブピクセル４１０は、赤色光（例えば、λ＝６４０ｎｍ）を発出するＧａＡｓベースのヘテロ構造で作製される。第１のサブピクセル４１０は、マイクロバンプ２２０によって基板２１０に実装される。第１のサブピクセル４１０は、テンプレート層４１５の存在を除き、図２の第１のサブピクセル２５０と同様である。
【００５３】
テンプレート層４１５は、第１のサブピクセル４１０の成長中に追加される追加の透明層であり、基板２１０との格子不整合による応力を補償する。テンプレート層４１５は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、およびそれらのなんらかの組合せからなる群から選択される非ドープのエピタキシャル層である。また、テンプレート層４１５は、第１のサブピクセル４１０を成長させた後に追加される１つまたは複数の非エピタキシャル層を含むこともできる。例えば、非エピタキシャル層は、本発明者らのマイクロアセンブリプロセスに使用されるｅｌａｙｅｒを含むことがある。ｅｌａｙｅｒは、典型的にはＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で作製された透明材料である。ｅｌａｙｅｒに関する他の選択肢としては、シリコーンゲル（例えば、Ｗａｃｋｅｒ  Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９１５ＨＴ−ＵＶ硬化性、最高で２１０℃の耐熱性）、Ｓｉｌｏｐｒｅｎ（例えば、Ｕｌｔｒａ  Ｃｌｅａｒ  Ｓｉｌｏｐｒｅｎ  ＬＳＲ  ７０００）、またはＰＩ（ポリイミド、例えば、Ｅｓｓａｒ  Ｓｔｒｅｔｃｈ−光学的透明性および最高で３００℃の温度安定性を示すタイプのポリイミド）が挙げられる。これらの材料は、マイクロスケールでの所定形状に成形することができ、良好な接着特性を有する。いくつかの構成では、テンプレート層４１５は、第１のサブピクセル４１０の成長中に追加された、閾値厚さを有する非ドープの緩衝層である。例えば、テンプレート層４１５の閾値厚さは、０．１ミクロン〜４ミクロンの範囲にある。
【００５４】
第２のサブピクセル４２０は、第２の光帯域の光を発出する発光素子である。いくつかの構成では、第２のサブピクセル４２０は、緑色光（例えば、λ＝５３０ｎｍ）を発出するＧａＮベースのヘテロ構造で作製される。第２のサブピクセル４２０は、マイクロバンプ２３０によって基板２１０に実装される。第３のサブピクセル４３０は、テンプレート層４２５の存在を除き、図２の第２のサブピクセル２６０と同様である。
【００５５】
テンプレート層４２５は、テンプレート層４１５の一実施形態である。いくつかの構成では、テンプレート層４２５は、第２のサブピクセル４２０の成長中に追加される閾値厚さを有する非ドープの緩衝層である。例えば、テンプレート層４２５の閾値厚さは、０．１ミクロン〜４ミクロンの範囲にある。
【００５６】
第３のサブピクセル４３０は、第３の光帯域の光を発出する発光素子である。いくつかの構成では、第３のサブピクセル４３０は、第３のサブピクセル４３０の成長中に追加される閾値厚さを有する非ドープの緩衝層（ここでは図示せず）を含む。例えば、閾値厚さは、０．１ミクロン〜４ミクロンの範囲にある。
【００５７】
図２のピクセル素子２００の実施形態と図３のピクセル素子３００の実施形態とを比較すると、ピクセル素子４００は、高アスペクト比マイクロバンプの使用を最小限に抑え、第３のサブピクセル４３０の配置中のピックアップヘッドの干渉も避ける。ピックアップヘッドは、各サブピクセルを取り上げ、サブピクセルを基板２１０へ配置する。典型的には、ピックアップヘッドは大きく、サブピクセルを配置するために接近するまたは離れることを伴う。第３のサブピクセル４３０の配置は、第１のサブピクセル４１０および第２のサブピクセル４２０の配置前に、最初に行う。最初に行われない場合、ピックアップヘッドは、隣接する第２のサブピクセル４２０による干渉により、第３のサブピクセル４３０にアクセスして正しい配置位置に配置するのを制限される。テンプレート層４１５は、図３のピクセル素子３００の隆起基板３１０および／または図２のピクセル素子２００のアスペクト比の大きな差を用いずに、干渉の可能性を最小限に抑える。
【００５８】
代替実施形態では、ピクセル素子４００は、１つまたは複数のサブピクセルを含む。１つまたは複数のサブピクセルはそれぞれ異なる高さで実装されてよい。例えば、ピクセル素子４００は、５つのサブピクセルを含んでいてよく、５つのサブピクセルのうちの少なくとも２つは、２つの異なる高さで実装されてよい。
【００５９】
図４のピクセル素子４００は、ピクセル素子の例示的な実施形態にすぎず、図２のピクセル素子２００、図３のピクセル素子３００、および図４のピクセル素子４００の組合せを使用していくつかの他の変形形態も可能であり、それらの変形形態は、実施形態の態様を不必要に曖昧にしないように、ここでは明示的には図示しない。例えば、ピクセル素子２００の第１のサブピクセル２５０は、図４のテンプレート層４１５を含むことがあり、第１のサブピクセル２５０は、図３の隆起基板３１０のスタンドオフ部分３２０に実装されることがある。
【００６０】
図５Ａは、一実施形態による、図１ＡのＨＭＤの一部分５００における縦色収差（ＬＣＡ）を示す。
【００６１】
部分５００は、光学ブロック５０５の一部分、基板２１０、第１のサブピクセル２５０、第２のサブピクセル２６０、および第３のサブピクセル２７０を含む。光学ブロック５０５の上記部分は、図１に関連して上述した光学ブロック１４０の一実施形態である。光学ブロック５０５は、光軸５１０を含む。
【００６２】
図５Ａに示されるように、第１のサブピクセル２５０、第２のサブピクセル２６０、および第３のサブピクセル２７０はそれぞれ、基板２１０に実装される。第１のサブピクセル２５０は、光学ブロック５０５の上記部分に向けて赤色光５１５および赤色光５２０を発出する。光学ブロック５０５の上記部分は、大きな発散で赤色光５１５および赤色光５２０を向け、それにより、赤色光５１５および赤色光５２０に対応する可視媒体が仮想像面５３５でユーザの目１５０に見えるようにする。第３のサブピクセル２７０は、光学ブロック５０５の上記部分に向けて青色光５２５および青色光５３０を発出する。光学ブロック５０５の上記部分は、大きな発散で青色光５２５および青色光５３０を向け、それにより、青色光５２５および青色光５３０に対応する可視媒体が仮想像面５４０でユーザの目１５０に見えるようにする。光軸５１０を基準とした仮想像面５３５と仮想像面５４０との相対位置の差は、ユーザの目１５０に提示されたときに縦色収差をもたらす。
【００６３】
図５Ｂは、一実施形態による、縦色収差（ＬＣＡ）を軽減するように構成された図１ＡでのＨＭＤの一部分５０２を示す。
【００６４】
部分５０２は、ピクセル素子２００の第１のサブピクセル２５０、第２のサブピクセル２６０、および第３のサブピクセル２７０を含む。いくつかの構成では、図３および図４に関連して上述したように、部分５０２は、ピクセル素子３００およびピクセル素子４００のサブピクセルを含んでいてもよい。代替構成では、部分５０２は、ディスプレイによって発出される少なくとも２つの帯域の光に関してＬＣＡを補正するように設計されたいくつかの他のピクセル素子を含んでいてもよい。
【００６５】
図５Ｂに示すように、第１のサブピクセル２５０、第２のサブピクセル２６０、および第３のサブピクセル２７０はそれぞれ、基板２１０に実装される。第１のサブピクセル２５０は、光学ブロック５０５の上記部分に向けて赤色光５１５および赤色光５２０を発出する。光学ブロック５０５の上記部分は、無限遠の距離に形成された仮想像面（ここでは図示せず）に対応する平面波として赤色光５１５および赤色光５２０を向ける。ユーザの目１５０は、無限遠の距離から部分５０２を出た平面波として可視媒体を解釈するので、赤色光５１５および赤色光５２０は、縦色収差が軽減した状態で可視媒体をユーザの目１５０に提示する。図５Ａの部分５００と比較したとき、部分５０２は、ＬＣＡを数十ミクロンに軽減するピクセル素子を含むことに留意されたい。第３のサブピクセル２７０は、光学ブロック５０５の上記部分に向けて青色光５２５および青色光５３０を発出する。光学ブロック５０５の上記部分は、青色光５２５と青色光５３０とを、無限遠の距離に形成された同じ仮想像面に向ける。青色光５２５および青色光５３０は、縦色収差が軽減された状態で可視媒体をユーザの目１５０に提示する。図５Ｂの実施形態では、第１のサブピクセル２５０と第２のサブピクセル２６０とは同じ相対高さにあるが、これらのサブピクセルは、異なる帯域で発光し、それに従っていくらかの縦色収差があり得ることに留意されたい。しかし、大抵の場合、赤色光と緑色光との間での収差の量は最小であり、したがって、例えば製造を単純化してコストを削減するために、第１のサブピクセル２５０と第２のサブピクセル２６０とは同じ相対高さに配置されてよい。さらに、目は緑色光に対して最も敏感であるため、いくつかの実施形態では、第１のサブピクセル２５０および第３のサブピクセル２７０に関する基板２１０からの距離は、対応する仮想像面が、第２のサブピクセル２６０から発出される緑色光に関する仮想像面と同一の位置になるように設定されることがある。
【００６６】
いくつかの実施形態では、全ての帯域の光に対する色収差を軽減するために、特定の帯域の光を発出する各サブピクセルは、基板２１０からの特定の距離に位置決めされる。例えば、第１のサブピクセル２５０は赤色光を発出し、基板２１０から第１の距離にあり、第２のサブピクセル２６０は緑色光を発出し、基板２１０から第１の距離未満の第２の距離にあり、青色光を発出する第３のサブピクセル２７０は、基板２１０から第２の距離未満の第３の距離にある。
【００６７】
図６は、一実施形態による、像面湾曲を軽減するように構成された複数のピクセル素子を含む図１Ｂの電子ディスプレイ１３０の一部分６００を示す。部分６００は、ピクセル素子６０５と、光学ブロック６１０の一部分とを含む。光学ブロック６１０の上記部分は、図１Ｂを参照して上述した光学ブロック１４０の一実施形態である。図５を参照して上述したのと同様に、光学ブロック６１０の上記部分は、光軸５１０を含む。図２を参照して上述したように、マイクロバンプ６２０、６３０、６４０、および６５０はそれぞれ、マイクロバンプ２２０Ａの一実施形態である。
【００６８】
図６に示されるように、マイクロバンプ６２０、６３０、６４０、および６５０はそれぞれ異なる高さに関連付けられ、したがって、マイクロバンプに実装される対応するサブピクセルは、それぞれの面外高さに関連付けられる。各サブピクセルの面外高さは、光学ブロック６１０の上記部分からの離間距離の関数である。図６の例では、マイクロバンプ６５０は、サブピクセル６８０が光学ブロック６１０の上記部分から距離６７０だけ離間されるように、特定の面外高さ６６０（例えば６ミクロン）に関連付けられる。一例では、距離６７０は、１００〜５００ミクロンの範囲にある。面外高さと光学ブロック６１０の上記部分からの離間距離との間のそのような相対的な差が、光学ブロック６１０の上記部分の像面湾曲を補償する。いくつかの構成では、光学ブロック６１０の上記部分は、１つまたは複数の回転非対称面を有するレンズを含むことがあり、ピクセル素子６０５は、そのような回転非対称面の曲率半径の差を補償するために複数の面外高さ（ここでは図示せず）を含むことがある。そのような構成により、対応するサブピクセルそれぞれの面外高さ６６０を調整することによって、光学ブロック６１０の上記部分内のレンズの像面湾曲を補償することが可能になる。図６の実施形態は、光学ブロック６１０の上記部分の設計を単純化し、ユーザの目１５０に提示される可視媒体の質を犠牲にすることなく、光学ブロック６１０の上記部分の比較的小さいレンズを実現することができる。
【００６９】
追加の構成情報
本開示の実施形態の上記の説明は、例示の目的で提示されており、網羅的なものとは意図されておらず、または開示した厳密な形態に本開示を限定することは意図されていない。関連技術の当業者は、上記の開示に照らして多くの修正形態および変形形態が可能であることを理解されよう。
【００７０】
本説明のいくつかの箇所では、情報に対する操作のアルゴリズムおよび記号表現によって本開示の実施形態が述べられている。これらのアルゴリズム記述および表現は、データ処理分野における当業者によって、自分の研究の内容を他の当業者に効果的に伝えるために一般的に使用される。これらの操作は、機能的、計算的、または論理的に述べられているが、コンピュータプログラムまたは等価の電気回路やマイクロコードなどによって実装されるものと理解される。さらに、一般性を失うことなく、時として、これらの操作の構成をモジュールとして表すことが好都合であることも分かっている。本明細書で述べる操作およびそれらの関連モジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組合せで実施されてよい。
【００７１】
本明細書で述べる任意のステップ、操作、またはプロセスは、単独でまたは他のデバイスと組み合わせて、１つまたは複数のハードウェアまたはソフトウェアモジュールで実行または実装されてよい。一実施形態では、ソフトウェアモジュールは、本明細書で述べる任意のまたは全てのステップ、操作、またはプロセスを実施するためのコンピュータプロセッサによって実行することができるコンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品によって実装される。
【００７２】
また、本開示の実施形態は、本明細書での操作を実施するための装置に関する。この装置は、所要の目的のために特別に構築されてよく、および／またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に作動または再構成される汎用の計算デバイスを備えていてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、非一時的であり有形のコンピュータ可読記憶媒体、またはコンピュータシステムバスに結合することができる電子命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体に格納されてよい。さらに、本明細書で言及される任意の計算システムは、単一のプロセッサを含んでいてよく、または計算能力を高めるために複数のプロセッサ設計を採用するアーキテクチャでもよい。
【００７３】
また、本開示の実施形態は、本明細書で述べる計算プロセスによって製造される製品に関することもある。そのような製品は、計算プロセスから得られる情報を含むことができ、その情報は、非一時的であり有形のコンピュータ可読記憶媒体に格納され、本明細書で述べるコンピュータプログラム製品または他のデータ組合せの任意の実施形態を含むことがある。
【００７４】
最後に、本明細書で使用されている言葉は、主として、読みやすいように、説明の目的のために選択されたものであり、発明の主題を定めるためまたは限定するために選択されてはいないことがある。したがって、本開示の範囲は、この詳細な説明によってではなく、本明細書に基づいて出願時に提出された任意の請求項によって制限されることが意図される。したがって、実施形態の本開示は、以下の特許請求の範囲に記載されている本開示の範囲を例示することを意図されており、限定することは意図されていない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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