用于并行微图案化的微透镜阵列的制作方法

用于并行微图案化的微透镜阵列
1.背景
2.许多应用使用激光烧蚀、激光辅助蚀刻或双光子聚合来图案化小特征。典型地，单个激光束被显微镜物镜聚焦以执行微图案化。虽然这种方法为形成单个特征提供了灵活性，但是对于形成多个特征的阵列来说效率不高。例如，扫描单个激光束来形成显示器可能需要的数千或数百万个发光二极管(led)是非常耗时的。
3.概述
4.本公开总体上涉及使用微透镜阵列对特征进行并行微图案化。在一些实施例中，一种方法包括发射激光束，向包括多个小透镜(lenslet)的小透镜阵列提供激光束，以及使用小透镜阵列从激光束产生多个激光子束(sub
‑
beam)。多个激光子束中的每一个由多个小透镜中相应的一个产生。多个小透镜中的每个小透镜具有相同的形状。
5.该方法还可以包括将多个激光子束导向衬底，以并行地产生或修改衬底上的多个特征，其中多个激光子束中的每一个产生或修改衬底上的多个特征中相应的一个。将多个激光子束导向衬底以并行地产生或修改衬底上的多个特征可以包括移动小透镜阵列和/或衬底，使得多个小透镜中的每个小透镜的焦点以扫描图案在形成于衬底上的材料上被扫描。扫描图案可以包括多个同心圆。可替换地或附加地，扫描图案可以包括螺旋。多个特征可以通过在衬底上形成的材料的双光子聚合来形成。
6.可替换地或附加地，该方法可以包括将多个激光子束导向晶圆(wafer)，以并行地产生或修改穿过晶圆的多个孔，其中多个激光子束中的每一个产生或修改穿过晶圆的多个孔中相应的一个。将多个激光子束导向晶圆以并行地产生或修改穿过晶圆的多个孔可以包括定位小透镜阵列和/或晶圆，使得多个小透镜中的每个小透镜的焦点形成在晶圆上。每个孔的横截面可以具有圆形形状。可替换地，每个孔的横截面可以具有平行四边形形状。可替换地或附加地，孔的间距可以大于邻近晶圆表面形成的多个台面形(mesa shape)的间距。
7.可替换地或附加地，该方法可以包括将多个激光子束导向硅衬底，以并行地产生或修改穿过形成在硅衬底的表面上的金属层的多个孔，其中多个激光子束中的每一个产生或修改穿过金属层的多个孔中相应的一个。将多个激光子束导向硅衬底以并行地产生或修改穿过金属层的多个孔可以包括定位小透镜阵列和/或硅衬底，使得多个小透镜中的每个小透镜的焦点形成在金属层上。该方法还可以包括通过使用金属层的剩余部分来蚀刻与金属层的剩余部分对准的硅衬底的一部分来创建硅纳米线阵列。
8.可替换地或附加地，该方法可以包括将多个激光子束导向发光二极管阵列，以在形成于发光二极管阵列的表面上的弹性材料或光致抗蚀剂中并行地产生或修改多个光学元件，其中多个激光子束中的每一个在弹性材料或光致抗蚀剂中产生或修改多个光学元件中相应的一个。将多个激光子束导向发光二极管阵列以在弹性材料或光致抗蚀剂中并行地产生或修改多个光学元件可以包括定位小透镜阵列和/或发光二极管阵列，使得多个小透镜中的每个小透镜的焦点形成在形成于发光二极管阵列的表面上的弹性材料或光致抗蚀剂上。激光束可以是脉冲激光束，并且激光束可以被成形为具有平顶轮廓。
9.在一些实施例中，系统包括被配置为发射激光束的激光器，以及包括多个小透镜
的小透镜阵列，小透镜阵列被配置为接收激光束，多个小透镜中的每个小透镜具有相同的形状，并且小透镜阵列被配置为从激光束产成多个激光子束，多个小透镜中的每一个被配置为产成多个激光子束中相应的一个。该系统还可以包括被配置成将脉冲激光束成形为具有平顶轮廓的光束均化器(beam homogenizer)，以及被布置在激光器和光束均化器之间的光束限制器(beam confiner)。光束限制器可以被配置为准直激光束。
10.本概述既不意图识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图单独用于确定所要求保护的主题的范围。应当参考本公开的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每项权利要求来理解主题。前述内容连同其他特征和示例一起将在下面的说明书、权利要求和附图中被更详细地描述。
11.附图简述
12.下面参考以下附图详细描述说明性实施例：
13.图1是根据某些实施例的包括近眼显示器的示例人工现实系统环境的简化框图；
14.图2是包括各种传感器的简化示例近眼显示器的透视图；
15.图3是用于实现本文公开的一些示例的以头戴式显示器(hmd)设备的形式的示例性近眼显示器的透视图；
16.图4是用于实现本文公开的一些示例的示例近眼显示器的示例电子系统的简化框图；
17.图5a是用于执行微图案化的相关技术系统的简化框图；
18.图5b是根据本发明某些实施例的用于执行微图案化的系统的简化框图；
19.图6是可以由根据本发明某些实施例的用于执行微图案化的系统创建的结构的示例；
20.图7a和图7b是可以由根据本发明某些实施例的用于执行微图案化的系统创建的结构的附加示例；
21.图8a和图8b是可以由根据本发明某些实施例的用于执行微图案化的系统创建的结构的附加示例；以及
22.图9是根据本发明某些实施例的具有可由用于执行微图案化的系统创建的各种部件的led的示例的截面图。
23.详细描述
24.在以下的描述中，为了解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开内容的示例的透彻理解。然而，将明显的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实施各种示例。例如，设备、系统、结构、组件、方法和其他部件可以以框图形式被示出为部件，以避免在不必要的细节上模糊示例。在其他情况下，熟知的设备、过程、系统、结构和技术可以在没有必要细节的情况下被示出，以便避免模糊示例。附图和描述并不旨在是限制性的。在本公开内容中使用的术语和表述被用作描述性术语而非限制性术语，并且在使用此类术语和表述时不意图排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同物。
25.诸如虚拟现实(vr)、增强现实(ar)或混合现实(mr)系统的人工现实系统可以包括被配置为经由电子或光学显示器向用户呈现内容的近眼显示器(例如，头戴式装置(headset)或眼镜)，并且在一些情况下，还可以包括被配置为生成内容以呈现给用户并且将生成的内容提供给近眼显示器以用于呈现的控制台。为了改善用户与所呈现内容的交
互，控制台可以基于用户正在观看的位置来修改或生成内容，这可以通过跟踪用户的眼睛来确定。跟踪眼睛可以包括跟踪眼睛瞳孔的位置和/或形状，和/或眼睛的旋转位置(凝视方向)。根据至少一个实施例，为了跟踪眼睛，近眼显示器可以使用安装在近眼显示器上或近眼显示器内的光源来照亮用户眼睛的表面。然后，包括在近眼显示器附近的成像设备(例如，照相机)可以捕获由用户眼睛的各种表面反射的光。从用户眼睛的角膜镜面反射的光可能导致所捕获的图像中的“亮斑(glint)”。一种照亮眼睛以看到瞳孔和亮斑的方法是使用发光二极管(led)的二维(2d)阵列。可以使用诸如质心算法(centroiding algorithm)的技术来精确地确定在所捕获的图像中眼睛上的亮斑的位置，然后可以基于在所捕获的图像中亮斑相对于眼睛的已知特征(例如，瞳孔中心)的位置来确定眼睛的旋转位置(例如，凝视方向)。
26.图1是根据某些实施例的包括近眼显示器120的示例人工现实系统环境100的简化框图。图1所示的人工现实系统环境100可以包括近眼显示器120、外部成像设备150和输入/输出接口140，它们各自耦合到控制台110。尽管图1示出了包括一个近眼显示器120、一个外部成像设备150和一个输入/输出接口140的示例性人工现实系统环境100，但在人工现实系统环境100中可以包括任何数量的这些部件，或者可以省略任何部件。例如，可以存在多个近眼显示器120，这些近眼显示器120由与控制台110通信的一个或更多个外部成像设备150监控。在可选择的配置中，在人工现实系统环境100中可以包括不同的部件或另外的部件。
27.近眼显示器120可以是向用户呈现内容的头戴式显示器。由近眼显示器120呈现的内容的示例包括图像、视频、音频或它们的一些组合中的一种或更多种。在一些实施例中，音频可以经由外部设备(例如，扬声器和/或头戴式耳机)呈现，该外部设备从近眼显示器120、控制台110或两者接收音频信息，并基于该音频信息来呈现音频数据。近眼显示器120可以包括一个或更多个刚性主体，该刚性主体可以刚性地或非刚性地彼此联接。刚性主体之间的刚性联接可以使所联接的刚性主体充当单个刚性实体。刚性主体之间的非刚性联接可以允许刚性主体相对于彼此移动。在各种实施例中，近眼显示器120可以以任何合适的形状因子(包括一副眼镜)来实现。附加地，在各种实施例中，本文描述的功能可以用在头戴式装置中，该头戴式装置组合近眼显示器120外部环境的图像和从控制台110(或从生成并向用户提供内容的任何其他控制台)接收的内容。因此，近眼显示器120以及本文描述的用于眼睛跟踪的方法可以用生成的内容(例如，图像、视频、声音等)来增强近眼显示器120外部的物理现实世界环境的图像从而向用户呈现增强现实。
28.在各种实施例中，近眼显示器120可以包括显示电子器件122、显示光学器件124、一个或更多个定位器126、一个或更多个位置传感器128、眼睛跟踪单元130和惯性测量单元(imu)132中的一个或更多个。在各种实施例中，近眼显示器120可以省略这些元件中的任何一个，或者可以包括另外的元件。另外地，在一些实施例中，近眼显示器120可以包括组合了结合图1描述的各种元件的功能的元件。
29.显示电子器件122可以根据从控制台110接收的数据向用户显示图像。在各种实施例中，显示电子器件122可以包括一个或更多个显示面板，例如液晶显示器(lcd)，有机发光二极管(oled)显示器，微型led显示器，有源矩阵oled显示器(amoled)，透明oled显示器(toled)或某种其他显示器。例如，在近眼显示器120的一个实施方式中，显示电子器件122可以包括前toled面板、后显示面板以及在前显示面板和后显示面板之间的光学部件(例
如，衰减器、偏振器或者衍射膜或光谱膜)。显示电子器件122可以包括发射诸如红色、绿色、蓝色、白色或黄色的主要颜色(predominant color)的光的子像素。在一些实施方式中，显示电子器件122可以通过由二维面板产生的立体效果来显示3d图像，以创建图像深度的主观感知。例如，显示电子器件122可以包括分别位于用户的左眼和右眼前方的左显示器和右显示器。左显示器和右显示器可以呈现相对于彼此水平偏移的图像的副本，以产生立体效果(即，通过观看图像的用户对图像深度的感知)。
30.在某些实施例中，显示光学器件124可以光学地(例如，使用光学波导和耦合器)显示图像内容，或者放大从显示电子器件122接收的图像光，校正与图像光相关联的光学误差，并将校正后的图像光呈现给近眼显示器120的用户。在各种实施例中，显示光学器件124可以包括一个或更多个光学元件。示例光学元件可以包括衬底、光波导、光圈、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器或可以影响从显示电子器件122发射的图像光的任何其他合适的光学元件。显示光学器件124可以包括不同光学元件的组合以及机械耦合，以保持组合中光学元件的相对间距和取向。显示光学器件124中的一个或更多个光学元件可以具有光学涂层，诸如抗反射涂层、反射涂层、滤光涂层或不同光学涂层的组合。
31.显示光学器件124对图像光的放大可以允许显示电子器件122比更大的显示器在物理上更小、重量更轻并且消耗更少的功率。另外地，放大可以增加显示内容的视场。在一些实施例中，显示光学器件124可以具有比显示光学器件124和显示电子器件122之间间距大的有效焦距，以放大由显示电子器件122投射的图像光。显示光学器件124对图像光的放大倍数可以通过从显示光学器件124增加光学元件或移除光学元件来被调节。
32.显示光学器件124可以被设计成校正一种或更多种类型的光学误差，例如二维光学误差、三维光学误差或其组合。二维误差可以包括在二维中出现的光学像差(optical aberration)。二维误差的示例性类型可以包括桶形失真、枕形失真、纵向色差和横向色差。三维误差可以包括在三维中出现的光学误差。三维误差的示例类型可以包括球面像差(spherical aberration)、彗形像差(comatic aberration)、像场弯曲(field curvature)和像散(astigmatism)。在一些实施例中，被提供给显示电子器件122用于显示的内容可以被预失真，并且当显示光学器件124从显示电子器件122接收基于预失真内容生成的图像光时，显示光学器件124可以校正失真。
33.定位器126可以是相对于彼此并相对于近眼显示器120上的参考点位于近眼显示器120上的特定位置的对象。控制台110可以识别由外部成像设备150捕获的图像中的定位器126，以确定人工现实头戴式装置的位置、定向或两者。定位器126可以是发光二极管(led)、锥体棱镜(corner cube reflector)、反射标记、与近眼显示器120操作的环境形成对比的一种类型的光源或者它们的一些组合。在定位器126是有源部件(例如，led或其他类型的发光器件)的实施例中，定位器126可以发射可见光波段(例如，约380nm至750nm)中的光、红外(ir)波段(例如，约750nm至1mm)中的光、紫外波段(例如，约10nm至约380nm)中的光、电磁波谱的另一部分中的光或电磁波谱中各部分的任何组合中的光。
34.在一些实施例中，定位器126可以位于近眼显示器120的外表面下方。在定位器126和近眼显示器120外部的实体(例如，外部成像设备150，观看近眼显示器120的外表面的用户)之间的近眼显示器120的一部分对于由定位器126发射或反射的光的波长可以是透明的，或者足够薄以基本上不衰减由定位器126发射或反射的光。在一些实施例中，近眼显示
器120的外表面或其他部分在可见光波段可以是不透明的，但是在ir波段是透明的，并且定位器126可以在外表面下方并且可以发射ir波段的光。
35.外部成像设备150可以基于从控制台110接收的校准参数来生成慢速校准数据。慢速校准数据可以包括显示定位器126的观察位置的一个或更多个图像，这些图像可被外部成像设备150检测到。外部成像设备150可以包括一个或更多个照相机、一个或更多个摄像机、能够捕获包括一个或更多个定位器126的图像的任何其他设备、或它们的一些组合。另外地，外部成像设备150可以包括一个或更多个滤光器(例如，以提高信噪比)。外部成像设备150可以被配置成检测从外部成像设备150的视场中的定位器126发射或反射的光。在定位器126包括无源元件(例如，回射器(retroreflector))的实施例中，外部成像设备150可以包括照亮一些或所有定位器126的光源，定位器126可以将光回射到外部成像设备150中的光源。可以将慢速校准数据从外部成像设备150传送到控制台110，并且外部成像设备150可以从控制台110接收一个或更多个校准参数，以调整一个或更多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧速率、传感器温度、快门速度、孔径等)。
36.位置传感器128可以响应于近眼显示器120的运动而生成一个或更多个测量信号。位置传感器128的示例可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计、其他运动检测或误差校正传感器或它们的一些组合。例如，在一些实施例中，位置传感器128可以包括测量平移运动(例如，向前/向后、向上/向下、或向左/向右)的多个加速度计和测量旋转运动(例如，俯仰、偏航或滚动)的多个陀螺仪。在一些实施例中，多个位置传感器可以彼此正交定向。
37.imu 132可以是基于从一个或更多个位置传感器128接收的测量信号生成快速校准数据的电子器件。位置传感器128可以位于imu 132的外部、imu 132的内部或者这两种位置的某种组合。基于来自一个或更多个位置传感器128的一个或更多个测量信号，imu 132可以生成快速校准数据，该快速校准数据指示相对于近眼显示器120的初始位置的近眼显示器120的估计位置。例如，imu 132可以对从加速度计接收的测量信号在时间上进行积分，以估计速度向量，并且对速度向量在时间上进行积分，以确定近眼显示器120上参考点的估计位置。可选择地，imu 132可以向控制台110提供采样的测量信号，控制台110可以确定快速校准数据。虽然参考点通常可以被定义为空间中的点，但是在各种实施例中，参考点也可以被定义为近眼显示器120内的点(例如，imu 132的中心)。
38.眼睛跟踪单元130可以包括被配置为捕获眼睛跟踪数据的一个或更多个成像设备，控制台110中的眼睛跟踪模块118可以使用该数据来跟踪用户的眼睛。眼睛跟踪数据可以指由眼睛跟踪单元130输出的数据。示例眼睛跟踪数据可以包括由眼睛跟踪单元130捕获的图像或者从由眼睛跟踪单元130捕获的图像导出的信息。眼睛跟踪可以指确定眼睛相对于近眼显示器120的位置，包括眼睛的定向和定位。例如，眼睛跟踪模块118可以基于由眼睛跟踪单元130捕获的眼睛图像来输出眼睛的俯仰和偏航。在各种实施例中，眼睛跟踪单元130可以测量由眼睛反射的电磁能量，并将测量的电磁能量传送给眼睛跟踪模块118，然后眼睛跟踪模块118可以基于测量的电磁能量来确定眼睛的位置。例如，眼睛跟踪单元130可以测量电磁波，例如可见光、红外光、无线电波、微波、电磁波谱的任何其他部分中的波，或者由用户的眼睛反射的它们的组合。
39.眼睛跟踪单元130可以包括一个或更多个眼睛跟踪系统。眼睛跟踪系统可以包括对一只或更多只眼睛进行成像的成像系统，并且可以任选地包括光发射器，该光发射器可
以生成指向眼睛的光，使得由眼睛反射的光可以被成像系统捕获。例如，眼睛跟踪单元130可以包括发射可见光谱或红外光谱中的光的相干光源(例如，vcsel)，以及捕获由用户眼睛反射的光的照相机。作为另一个示例，眼睛跟踪单元130可以捕获由微型雷达单元发射的反射无线电波。眼睛跟踪单元130可以使用低功率光发射器，所述低功率光发射器以不会伤害眼睛或不会引起身体不适的频率和强度发射光。眼睛跟踪单元130可以被布置成提高由眼睛跟踪单元130捕获的眼睛图像中的对比度，同时降低由眼睛跟踪单元130消耗的总功率(例如，降低由眼睛跟踪单元130中包括的光发射器和成像系统消耗的功率)。例如，在一些实施方式中，眼睛跟踪单元130可以消耗小于100毫瓦的功率。
40.在一些实施例中，眼睛跟踪单元130可以包括一个光发射器和一个照相机来跟踪用户的每只眼睛。在其他实施例中，眼睛跟踪单元130可以包括多个光发射器和一个照相机来跟踪用户的每只眼睛。眼睛跟踪单元130还可以包括不同的眼睛跟踪系统，它们一起操作以提供改进的眼睛跟踪精度和响应性。例如，眼睛跟踪单元130可以包括具有快速响应时间的快速眼睛跟踪系统和具有较慢响应时间的慢速眼睛跟踪系统。快速眼睛跟踪系统可以频繁地测量眼睛以捕获由眼睛跟踪模块118用来确定眼睛相对于参考眼睛位置的位置的数据。慢速眼睛跟踪系统可以独立地测量眼睛以捕获由眼睛跟踪模块118用来确定参考眼睛位置的数据，而不参考先前确定的眼睛位置。由慢速眼睛跟踪系统捕获的数据可以允许眼睛跟踪模块118比从由快速眼睛跟踪系统捕获的数据确定的眼睛位置更精确地确定参考眼睛位置。在各种实施例中，慢速眼睛跟踪系统可以以比快速眼睛跟踪系统更低的频率向眼睛跟踪模块118提供眼睛跟踪数据。例如，慢速眼睛跟踪系统可能工作频率较低，或者具有较慢的响应时间以节省功率。
41.眼睛跟踪单元130可以被配置成估计用户眼睛的定向。眼睛的定向可以对应于用户在近眼显示器120内的凝视方向。用户眼睛的定向可以被定义为视网膜中央凹轴(foveal axis)的方向，视网膜中央凹轴是视网膜中央凹(fovea)(眼睛视网膜上感光细胞最集中的区域)与眼睛瞳孔中心之间的轴。通常，当用户的眼睛固定在一点上时，用户眼睛的视网膜中央凹轴与该点相交。眼睛的瞳孔轴可以被定义为穿过瞳孔中心并垂直于角膜表面(corneal surface)的轴。通常，即使瞳孔轴和视网膜中央凹轴在瞳孔中心相交，瞳孔轴也可能不直接与视网膜中央凹轴对准。例如，视网膜中央凹轴的取向可能相对于瞳孔轴横向偏离约
‑1°
至8
°
，并且垂直偏离约
±4°
。因为视网膜中央凹轴是根据位于眼睛后部的视网膜中央凹来定义的，所以在一些眼睛跟踪实施例中，视网膜中央凹轴可能难以或不可能直接测量。相应地，在一些实施例中，可以检测瞳孔轴的取向，并且可以基于检测到的瞳孔轴来估计视网膜中央凹轴。
42.通常，眼睛的移动不仅对应于眼睛的角度旋转，还对应于眼睛的平移、眼睛扭转的变化和/或眼睛形状的变化。眼睛跟踪单元130还可以被配置成检测眼睛的平移，这可以是眼睛相对于眼窝的位置变化。在一些实施例中，可以不直接检测眼睛的平移，而是可以基于从检测到的角度取向的映射来近似。也可以检测对应于眼睛相对于眼睛跟踪单元的位置变化的眼睛平移。这种类型的平移可能例如由于用户头部上的近眼显示器120的位置的移动而发生。眼睛跟踪单元130还可以检测眼睛的扭转和眼睛围绕瞳孔轴的旋转。眼睛跟踪单元130可以使用检测到的眼睛扭转来估计视网膜中央凹轴相对于瞳孔轴的取向。眼睛跟踪单元130还可以跟踪眼睛形状的变化，该变化可以近似为倾斜(skew)或缩放线性变换或扭曲
变形(例如，由于扭转变形)。眼睛跟踪单元130可以基于瞳孔轴的角度取向、眼睛的平移、眼睛的扭转和眼睛的当前形状的一些组合来估计视网膜中央凹轴。
43.在一些实施例中，眼睛跟踪单元130可以包括多个发射器或至少一个发射器，其可以在眼睛的所有部分或一部分上投射结构光图案。当从偏置角度观看时，结构光图案可能由于眼睛的形状而失真。眼睛跟踪单元130还可以包括至少一个照相机，该照相机可以检测投射到眼睛上的结构光图案的失真(如果有的话)。照相机可以被定向在与发射器不同的到眼睛的轴上。通过检测眼睛表面上的结构光图案的变形，眼睛跟踪单元130可以确定被结构光图案照亮的眼睛部分的形状。因此，捕获的失真光图案可以指示眼睛被照亮部分的3d形状。因此，眼睛的定向可以从眼睛被照亮部分的3d形状中导出。眼睛跟踪单元130还可以基于由照相机捕获的失真的结构光图案的图像来估计瞳孔轴、眼睛的平移、眼睛的扭转和眼睛的当前形状。
44.近眼显示器120可以使用眼睛的定向来例如，确定用户的瞳孔间距离(ipd)、确定凝视方向、引入深度线索(例如，使用户的主视线之外的图像模糊)、收集关于vr媒体中的用户交互的启发信息(heuristics)(例如，根据经历的刺激在任何特定主体、对象或帧上花费的时间)、实现部分地基于至少一只用户眼睛的定向的一些其他功能、或它们的一些组合。因为可以确定用户双眼的定向，所以眼睛跟踪单元130可以确定用户正在看哪里。例如，确定用户凝视的方向可以包括基于所确定的用户左眼和右眼的定向来确定集合点(point of convergence)。集合点可以是用户眼睛的两个视网膜中央凹轴相交的点(或者是两个轴之间最近的点)。用户凝视的方向可以是穿过会聚点和用户眼睛的瞳孔之间中点的线的方向。
45.输入/输出接口140可以是允许用户向控制台110发送动作请求的设备。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用，或者是在应用内执行特定动作。输入/输出接口140可以包括一个或更多个输入设备。示例性的输入设备可以包括键盘、鼠标、游戏控制器、手套、按钮、触摸屏或用于接收动作请求并将接收到的动作请求传送到控制台110的任何其他合适的设备。由输入/输出接口140接收的动作请求可以被传送到控制台110，控制台110可以执行对应于所请求的动作的动作。在一些实施例中，输入/输出接口140可以根据从控制台110接收的指令向用户提供触觉反馈。例如，当接收到动作请求时，或者当控制台110已经执行了所请求的动作并将指令传送给输入/输出接口140时，输入/输出接口140可以提供触觉反馈。
46.控制台110可以根据从外部成像设备150、近眼显示器120和输入/输出接口140中的一个或更多个接收的信息，向近眼显示器120提供内容以用于呈现给用户。在图1所示的示例中，控制台110可以包括应用储存器112、头戴式装置跟踪模块114、虚拟现实引擎116和眼睛跟踪模块118。控制台110的一些实施例可以包括与结合图1描述的模块不同的模块或另外的模块。下文进一步描述的功能可以以不同于此处描述的方式被分布在控制台110的部件中。
47.在一些实施例中，控制台110可以包括处理器和存储可由处理器执行的指令的非暂时性计算机可读存储介质。处理器可以包括并行执行指令的多个处理单元。计算机可读存储介质可以是任何存储器，例如硬盘驱动器、可移动存储器、或固态驱动器(例如，闪存或动态随机存取存储器(dram))。在各种实施例中，结合图1描述的控制台110的模块可以被编码为非暂时性计算机可读存储介质中的指令，这些指令当由处理器执行时使得处理器执行
下文进一步描述的功能。
48.应用储存器112可以存储用于由控制台110执行的一个或更多个应用。应用可以包括一组指令，该组指令当由处理器执行时生成用于呈现给用户的内容。由应用生成的内容可以对经由用户眼睛的移动从用户接收的输入或者从输入/输出接口140接收的输入进行响应。应用的示例可以包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。
49.头戴式装置跟踪模块114可以使用来自外部成像设备150的慢速校准信息来跟踪近眼显示器120的移动。例如，头戴式装置跟踪模块114可以使用来自慢速校准信息的观察到的定位器和近眼显示器120的模型来确定近眼显示器120的参考点的位置。头戴式装置跟踪模块114还可以使用来自快速校准信息的位置信息来确定近眼显示器120的参考点的位置。另外地，在一些实施例中，头戴式装置跟踪模块114可以使用快速校准信息、慢速校准信息中的一部分或它们的一些组合来预测近眼显示器120的未来位置。头戴式装置跟踪模块114可以向vr引擎116提供近眼显示器120的估计或预测的未来位置。
50.头戴式装置跟踪模块114可以使用一个或更多个校准参数来校准人工现实系统环境100，并且可以调整一个或更多个校准参数以降低确定近眼显示器120的位置时的误差。例如，头戴式装置跟踪模块114可以调整外部成像设备150的焦点，以获得在近眼显示器120上观察到的定位器的更准确的位置。此外，由头戴式装置跟踪模块114执行的校准也可以考虑从imu 132接收的信息。另外地，如果对近眼显示器120的跟踪丢失(例如，外部成像设备150失去至少阈值数量的定位器126的视线)，则头戴式装置跟踪模块114可以重新校准一些或所有的校准参数。
51.vr引擎116可以在人工现实系统环境100内执行应用，并且从头戴式装置跟踪模块114接收近眼显示器120的位置信息、近眼显示器120的加速度信息、近眼显示器120的速度信息、近眼显示器120的预测未来位置或者它们的某种组合。vr引擎116还可以从眼睛跟踪模块118接收估计的眼睛位置和定向信息。基于接收到的信息，vr引擎116可以确定要提供给近眼显示器120用于呈现给用户的内容。例如，如果接收到的信息指示用户已经向左看，则vr引擎116可以为近眼显示器120生成反映(mirror)用户眼睛在虚拟环境中的移动的内容。附加地，vr引擎116可以响应于从输入/输出接口140接收的动作请求来执行在控制台110上执行的应用内的动作，并且向用户提供指示动作已经被执行的反馈。反馈可以是经由近眼显示器120的视觉反馈或听觉反馈，或者经由输入/输出接口140的触觉反馈。
52.眼睛跟踪模块118可以从眼睛跟踪单元130接收眼睛跟踪数据，并基于眼睛跟踪数据确定用户眼睛的位置。眼睛的位置可以包括相对于近眼显示器120或其任何元件的眼睛的定向、定位或两者。因为眼睛的旋转轴根据眼睛在眼眶中的定位而改变，所以确定眼睛在眼眶中的定位可以允许眼睛跟踪模块118更精确地确定眼睛的定向。
53.在一些实施例中，眼睛跟踪单元130可以输出包括眼睛图像的眼睛跟踪数据，并且眼睛跟踪模块118可以基于图像确定眼睛的位置。例如，眼睛跟踪模块118可以存储由眼睛跟踪单元130捕获的图像与眼睛位置之间的映射，以从由眼睛跟踪单元130捕获的图像确定参考眼睛位置。可选择地或另外地，眼睛跟踪模块118可以通过比较从中确定参考眼睛位置的图像和从中确定更新的眼睛位置的图像来确定相对于参考眼睛位置的更新的眼睛位置。眼睛跟踪模块118可以使用来自不同成像设备或其他传感器的测量结果来确定眼睛位置。例如，如上所述，眼睛跟踪模块118可以使用来自慢速眼睛跟踪系统的测量结果来确定参考
眼睛位置，然后从快速眼睛跟踪系统确定相对于参考眼睛位置的更新的位置，直到基于来自慢速眼睛跟踪系统的测量结果来确定下一个参考眼睛位置为止。
54.眼睛跟踪模块118还可以确定眼睛校准参数，以提高眼睛跟踪的精度和准确度。眼睛校准参数可以包括每当用户佩戴或调整近眼显示器120时都可以改变的参数。示例性的眼睛校准参数可以包括眼睛跟踪单元130的部件和眼睛的一个或更多个部位之间的估计距离，所述眼睛的一个或更多个部位诸如眼睛的中心、瞳孔、角膜边界或眼睛表面上的点。其他示例性的眼睛校准参数可以特定于特定用户，并且可以包括所估计的平均眼睛半径、平均角膜半径、平均巩膜半径、眼睛表面上的特征图以及估计的眼睛表面轮廓。在来自近眼显示器120外部的光可以到达眼睛的实施例中(如在一些增强现实应用中)，校准参数可以包括由于来自近眼显示器120外部的光的变化而导致的强度和色彩平衡的校正因子。眼睛跟踪模块118可以使用眼睛校准参数来确定由眼睛跟踪单元130捕获的测量结果是否将允许眼睛跟踪模块118确定准确的眼睛位置(本文也被称为“有效测量结果”)。眼睛跟踪模块118可能无法从中确定准确的眼睛位置的无效测量结果可能是由用户眨眼、调整头戴式装置或移除头戴式装置引起的，和/或可能是由近眼显示器120由于外部光而经历大于阈值的照明变化引起的。
55.图2是包括各种传感器的简化示例近眼显示器200的透视图。近眼显示器200可以是图1的近眼显示器120的特定实现，并且可以被配置成作为虚拟现实显示器、增强现实显示器和/或混合现实显示器来操作。近眼显示器200可以包括框架205和显示器210。显示器210可以被配置成向用户呈现内容。在一些实施例中，显示器210可以包括显示电子器件和/或显示光学器件。例如，如上文关于图1的近眼显示器120描述的，显示器210可以包括lcd显示面板、led显示面板或光学显示面板(例如，波导显示组件)。
56.近眼显示器200还可以包括在框架205上或在框架205内的各种传感器250a、250b、250c、250d和250e。在一些实施例中，传感器250a
‑
250e可以包括一个或更多个深度传感器、运动传感器、位置传感器、惯性传感器或环境光传感器。在一些实施例中，传感器250a
‑
250e可以包括一个或更多个图像传感器，所述图像传感器被配置成生成表示不同方向上的不同视场的图像数据。在一些实施例中，传感器250a
‑
250e可以用作输入设备来控制或影响近眼显示器200的显示内容，和/或向近眼显示器200的用户提供交互式vr/ar/mr体验。在一些实施例中，传感器250a
‑
250e也可以用于立体成像。
57.在一些实施例中，近眼显示器200还可以包括一个或更多个照明器230，以将光投射到物理环境中。投射的光可以与不同的频带(例如，可见光、红外光、紫外光等)相关联，并且可以服务于各种目的。例如，照明器230可以在黑暗环境中(或者在具有低强度红外光、紫外光等的环境中)投射光，以帮助传感器250a
‑
250e在黑暗环境内捕获不同对象的图像。在一些实施例中，照明器230可以用于将特定的光图案投射到环境中的对象上。在一些实施例中，照明器230可以用作定位器，诸如上文参考图1描述的定位器126。
58.在一些实施例中，近眼显示器200还可以包括高分辨率照相机240。照相机240可以捕获视场中的物理环境的图像。所捕获的图像可以例如由虚拟现实引擎(例如，图1的虚拟现实引擎116)处理，以将虚拟对象添加到所捕获的图像或者修改所捕获的图像中的物理对象，并且所处理的图像可以由用于ar或mr应用的显示器210显示给用户。
59.本发明的实施例可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来被实现。人工现实
是一种在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，其可以包括例如虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合现实(mixed reality，mr)、混杂现实(hybrid reality)或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或者与所捕获的(例如，真实世界)内容组合地生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合，并且它们中的任何一个都可以在单个通道或多个通道中呈现(例如向观看者产生三维效果的立体视频)。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或在人工现实中以其他方式被使用(例如在人工现实中执行活动)。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，这些平台包括连接到主计算机系统的头戴式显示器(hmd)、独立的hmd、移动设备或计算系统、或者能够向一个或更多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
60.图3是头戴式显示器(hmd)设备300形式的示例近眼显示器的透视图，用于实现本文公开的一些示例近眼显示器(例如，近眼显示器120)。hmd设备300可以是例如虚拟现实(vr)系统、增强现实(ar)系统、混合现实(mr)系统或其一些组合的一部分。hmd设备300可以包括主体320和头带330。图3以透视图示出了主体320的顶侧323、前侧325和右侧327。头带330可以具有可调节的长度或可延伸的长度。在hmd设备300的主体320和头带330之间可以存在足够的空间，用于允许用户将hmd设备300安装到用户的头上。在各种实施例中，hmd设备300可以包括另外的部件、更少的部件或不同的部件。例如，在一些实施例中，hmd设备300可以包括眼镜腿(eyeglass temples)和镜腿末端(temples tips)，而不是头带330。
61.hmd设备300可以向用户呈现包括具有计算机生成元素的物理、现实世界环境的虚拟和/或增强视图的媒体。由hmd设备300呈现的媒体的示例可以包括图像(例如，二维(2d)图像或三维(3d)图像)、视频(例如，2d视频或3d视频)、音频或其一些组合。图像和视频可以通过封装在hmd设备300的主体320中的一个或更多个显示组件(在图3中未示出)呈现给用户的每只眼睛。在各种实施例中，一个或更多个显示组件可以包括单个电子显示面板或多个电子显示面板(例如，对于用户的每只眼睛一个显示面板)。电子显示面板的示例可以包括，例如，液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、无机发光二极管(iled)显示器、微型led显示器、有源矩阵有机发光二极管(amoled)显示器、透明有机发光二极管(toled)显示器、某种其他显示器或它们的一些组合。hmd设备300可以包括两个视窗(eye box)区域。
62.在一些实施方式中，hmd设备300可以包括各种传感器(未示出)，诸如深度传感器、运动传感器、位置传感器和眼睛跟踪传感器。这些传感器中的一些可以使用结构光图案用于感测。在一些实施方式中，hmd设备300可以包括用于与控制台通信的输入/输出接口。在一些实施方式中，hmd设备300可以包括虚拟现实引擎(未示出)，该虚拟现实引擎可以在hmd设备300内执行应用，并且从各种传感器接收hmd设备300的深度信息、位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或其一些组合。在一些实施方式中，由虚拟现实引擎接收的信息可以用于向一个或更多个显示组件产生信号(例如，显示指令)。在一些实施方式中，hmd设备300可以包括定位器(未示出，诸如定位器126)，所述定位器相对于彼此和相对于参考点被定为在主体320上的固定位置中。每个定位器可以发射可由外部成像设备检测的光。
63.图4是用于实现本文公开的一些示例的示例性近眼显示器(例如，hmd设备)的示例
性电子系统400的简化框图。电子系统400可以用作上述hmd设备1000或其他近眼显示器的电子系统。在该示例中，电子系统400可以包括一个或更多个处理器410和存储器420。处理器410可以被配置成执行用于在多个部件处执行操作的指令，并且可以是例如通用处理器或适合于在便携式电子设备内实现的微处理器。处理器410可以与在电子系统400内的多个部件通信地耦合。为了实现这种通信耦合，处理器410可以跨过总线440与其他图示的部件进行通信。总线440可以是适于在电子系统400内传输数据的任何子系统。总线440可以包括多条计算机总线和另外的电路以传输数据。
64.存储器420可以被耦合至处理器410。在一些实施例中，存储器420可以提供短期存储和长期存储两者，并且可以被分成若干个单元。存储器420可以是易失性的(诸如，静态随机存取存储器(sram)和/或动态随机存取存储器(dram))和/或非易失性的(诸如，只读存储器(rom)、闪存等)。此外，存储器420可以包括可移动存储设备，诸如安全数字(sd)卡。存储器420可以为电子系统400提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。在一些实施例中，存储器420可以被分布到不同的硬件模块中。一组指令和/或代码可以被存储在存储器420中。指令可以采取可以由电子系统400可执行的可执行代码的形式，和/或可以采取源代码和/或可安装代码的形式，所述源代码和/或可安装代码当在电子系统400上(例如，使用各种通常可用的编译器、安装程序、压缩/解压缩实用程序等中的任何一种)编译和/或安装时，可以采取可执行代码的形式。
65.在一些实施例中，存储器420可以存储多个应用模块422至424，应用模块422至424可以包括任何数量的应用。应用的示例可以包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。这些应用可以包括深度感测功能或眼睛跟踪功能。应用模块422
‑
424可以包括待由处理器410执行的特定指令。在一些实施例中，应用模块422
‑
424中的某些应用或部分可以由其他硬件模块480执行。在某些实施例中，存储器420可以另外包括安全存储器，该安全存储器可以包括另外的安全控件，以防止对安全信息的复制或其他未授权的访问。
66.在一些实施例中，存储器420可以包括被加载在其中的操作系统425。操作系统425可以是可操作的，以启动由应用模块422
‑
424提供的指令的执行和/或管理其他硬件模块480以及与无线通信子系统430的接口，无线通信子系统430可以包括一个或更多个无线收发器。操作系统425可以适于跨过电子系统400的部件执行其他操作，包括线程管理(threading management)、资源管理、数据存储控制和其他类似功能。
67.无线通信子系统430可以包括例如红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组(诸如，设备、ieee 802.11设备、wi
‑
fi设备、wimax设备、蜂窝通信设施等)和/或类似的通信接口。电子系统400可以包括用于无线通信的、作为无线通信子系统430的一部分或者作为耦合至系统的任何部分的单独部件的一根或更多根天线434。根据期望的功能，无线通信子系统430可以包括单独的收发器，以与基站收发信台和其他无线设备以及接入点进行通信，这可以包括与不同的数据网络和/或网络类型(诸如，无线广域网(wwan)、无线局域网(wlan)或无线个域网(wpan))进行通信。wwan可以是例如wimax(ieee 802.16)网络。wlan可以是例如ieee 802.11x网络。wpan可以是例如蓝牙网络、ieee 802.15x或一些其他类型的网络。本文描述的技术也可以用于wwan、wlan和/或wpan的任何组合。无线通信子系统430可以允许与网络、其他计算机系统和/或本文描述的任何其他设备交换数据。无线通信子系统430可以包括用于使用天线434和无线链路432发送或接收数据(诸如，hmd设备的
标识符、位置数据、地理地图、热图、照片或视频)的装置。无线通信子系统430、处理器410和存储器420可以一起包括用于执行本文公开的一些功能的装置中的一个或更多个的至少一部分。
68.电子系统400的实施例还可以包括一个或更多个传感器490。传感器490可以包括，例如，图像传感器、加速度计、压力传感器、温度传感器、接近度传感器(proximity sensor)、磁力计、陀螺仪、惯性传感器(例如，组合了加速度计和陀螺仪的模块)、环境光传感器、或者可操作以提供感测输出(sensory output)和/或接收感测输入的任何其他类似模块(诸如深度传感器或位置传感器)。例如，在一些实施方式中，传感器490可以包括一个或更多个惯性测量单元(imu)和/或一个或更多个位置传感器。imu可以基于从一个或更多个位置传感器接收的测量信号来生成校准数据，该校准数据指示相对于hmd设备的初始位置的hmd设备的估计位置。位置传感器可以响应于hmd设备的运动来生成一个或更多个测量信号。位置传感器的示例可以包括但不限于，一个或更多个加速度计、一个或更多个陀螺仪、一个或更多个磁力计、检测运动的另一种合适类型的传感器、用于imu的误差校正的一种类型的传感器或者它们的某种组合。位置传感器可以位于imu的外部、imu的内部或者它们的某种组合。至少一些传感器可以使用结构光图案用于感测。
69.电子系统400可以包括显示模块460。显示模块460可以是近眼显示器，并且可以向用户图形地呈现来自电子系统400的信息，诸如图像、视频和各种指令。这样的信息可以从一个或更多个应用模块422
‑
424、虚拟现实引擎426、一个或更多个其他硬件模块480、它们的组合或者(例如，通过操作系统425)用于为用户解析图形内容的任何其他合适的装置中得到。显示模块460可以使用液晶显示(lcd)技术、发光二极管(led)技术(包括例如，oled、iled、mled、amoled、toled等)、发光聚合物显示(lpd)技术或某种其他显示技术。
70.电子系统400可以包括用户输入/输出模块470。用户输入/输出模块470可以允许用户向电子系统400发送动作请求。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用，或者是在应用内执行特定动作。用户输入/输出模块470可以包括一个或更多个输入设备。示例性的输入设备可以包括触摸屏、触摸板、麦克风、按钮、拨号盘、开关、键盘、鼠标、游戏控制器、或者用于接收动作请求并将接收到的动作请求传送给电子系统400的任何其他合适的设备。在一些实施例中，用户输入/输出模块470可以根据从电子系统400接收的指令向用户提供触觉反馈。例如，可以在接收到动作请求或者已经执行动作请求时提供触觉反馈。
71.电子系统400可以包括照相机450，照相机450可以用于拍摄用户的照片或视频，例如，用于跟踪用户的眼睛位置。照相机450也可以用于拍摄环境的照片或视频，例如，用于vr、ar或mr应用。照相机450可以包括例如具有几百万或几千万像素的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。在一些实施方式中，照相机450可以包括两个或更多个照相机，它们可以用于捕获3d图像。
72.在一些实施例中，电子系统400可以包括多个其他硬件模块480。其他硬件模块480中的每一个可以是电子系统400内的物理模块。虽然其他硬件模块480中的每一个可以被永久地配置为结构，但是其他硬件模块480中的一些可以被临时配置成执行特定功能或者被临时激活。其他硬件模块480的示例可以包括，例如，音频输出和/或输入模块(例如，麦克风或扬声器)、近场通信(nfc)模块、可充电电池、电池管理系统、有线/无线电池充电系统等。
在一些实施例中，其他硬件模块480的一个或更多个功能可以用软件实现。
73.在一些实施例中，电子系统400的存储器420还可以存储虚拟现实引擎426。虚拟现实引擎426可以执行电子系统400内的应用，并且从各种传感器接收hmd设备的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或它们的某种组合。在一些实施例中，由虚拟现实引擎426接收的信息可以用于为显示模块460产生信号(例如，显示指令)。例如，如果接收到的信息指示用户已经向左看，则虚拟现实引擎426可以为hmd设备生成反映用户在虚拟环境中的移动的内容。另外地，虚拟现实引擎426可以响应于从用户输入/输出模块470接收的动作请求来执行应用内的动作，并且向用户提供反馈。所提供的反馈可以是视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈。在一些实施方式中，处理器410可以包括可以执行虚拟现实引擎426的一个或更多个gpu。
74.在各种实施方式中，上文描述的硬件和模块可以在单个设备上被实现，或者在可以使用有线连接或无线连接彼此通信的多个设备上被实现。例如，在一些实施方式中，一些部件或模块(诸如，gpu、虚拟现实引擎426和应用(例如，跟踪应用))，可以在与头戴式显示器设备分离的控制台上被实现。在一些实施方式中，一个控制台可以被连接至多个hmd或者可以支持多个hmd。
75.在可选择的配置中，不同的部件和/或另外的部件可以被包括在电子系统400中。类似地，一个或更多个部件的功能可以以不同于上文描述的方式的方式被分布在部件中。例如，在一些实施例中，电子系统400可以被修改为包括其他系统环境，诸如ar系统环境和/或mr环境。
76.如上所述，led可以在人工现实系统的诸如显示电子器件122、定位器126和眼睛跟踪单元130的各个部分中用作光源。此外，led可以用于各种显示技术，例如平视显示器、电视显示器、智能手机显示器、手表显示器、可佩戴显示器和柔性显示器。led可以在诸如物联网(iot)的许多应用中与多个传感器结合使用。本文描述的led可以被配置成发射具有任何期望波长的光，例如紫外光、可见光或红外光。此外，本文所述的led可以被配置成具有任何合适的台面形状，例如平面的、垂直的、圆锥形的、半抛物线形的、抛物线形的或其组合形式。本文描述的led可以是具有线性尺寸小于50μm、小于20μm或小于10μm的有源发光区域的微led(micro
‑
led)。例如，线性尺寸可以小到2μm或4μm。
77.图5a是用于执行微图案化的相关技术系统500的简化框图。系统500包括发射激光束515的激光器510。激光器510可以是超快脉冲激光器，例如飞秒或皮秒激光器。激光束515被显微镜物镜520接收，显微镜物镜520将激光束515聚焦到焦点525。为了执行微图案化，焦点525可以在材料上被扫描以产生多个特征。每个特征被单独地图案化，导致创建多个特征的漫长处理时间。此外，将多个特征中的每一个制造成具有一致的形状和尺寸是具有挑战性的。
78.图5b是根据本发明某些实施例的用于执行微图案化的系统505的简化框图。系统505包括发射激光束535的激光器530。激光器530可以是超快脉冲激光器，例如飞秒或皮秒激光器。或者，激光器530可以是连续波激光器或准直紫外线(uv)光源。激光束535可以由光束限制器540接收，光束限制器540防止来自激光束535的光从系统505逃逸。光束限制器540可以具有任何合适的形状，例如圆柱形。例如，光束限制器540可以是显微镜物镜，光学器件已经从其上移除。此外，光束限制器540可以准直激光束535。
79.光束均化器545可以将激光束535成形为具有平顶轮廓。具有平顶轮廓的激光束535可以在整个光束轮廓或在光束轮廓的一部分上具有均匀的功率。均匀功率可以在光束轮廓上在微图案化的可接受范围内(例如
±
0.1％、
±
1％、
±
5％或
±
10％)变化。具有平顶轮廓的激光束535可以被提供给包括多个小透镜555的小透镜阵列550。小透镜阵列550可以位于光束均化器545的出射窗口上。每个小透镜555可以具有相同的形状。相同的形状包括完全相同的小透镜555，以及由于制造过程中的变化而可能具有微小差异的小透镜555。具有平顶轮廓的激光束535可以向每个小透镜555提供大致相同的能量和光束形状。每个小透镜555将激光束535的相应部分聚焦到相应的焦点560。每个焦点560可以相对于小透镜阵列550以相同的距离形成。
80.系统505可用于同时创建多个特征。如果小透镜阵列550包括n个小透镜555，则系统505可以通过向小透镜阵列550提供成形激光束535来同时图案化n个特征。n个特征中的每一个可以具有相同的形状或近似相同的形状。如果n个小透镜555中的每一个具有相同的形状，并且入射到n个小透镜555中的每一个上的成形激光束535的部分的光束轮廓和能量相同，则n个特征中的每一个将具有相同的形状。如果n个小透镜555的形状、成形激光束535的光束轮廓和/或成形激光束535的能量存在任何不一致，则n个特征可以具有稍微不同的特性。
81.小透镜555可以以任何合适的配置排列。例如，为了制造具有六边形图案特征的结构，小透镜555可以以六边形图案排列。小透镜555可以具有任何合适的间距，例如10μm、20μm、30μm或50μm。每个小透镜555的形状和小透镜阵列550内的小透镜555的配置可以被定制以实现图案化特征的期望形状和配置。
82.在激光器530发射激光束535之前或同时，可以通过沿着x轴、y轴电和/或z轴或任何其他合适的三维坐标系移动系统505来控制特征的形状。可选地或附加地，可以通过在激光器530发射激光束535之前或同时沿着x轴、y轴和/或z轴或任何其他合适的三维坐标系移动正被图案化的材料来控制特征的形状。可以通过移动系统505和/或正被图案化的材料，然后在正被图案化的材料的不同区域中重复n个特征的同时图案化，来图案化附加的特征集合。这些特征可以通过双光子聚合来被图案化，其中具有单一波长λ的两个光子被聚焦在小体积的材料中，引起通常仅在波长λ/2处可能发生的转变。
83.图6是可以由用于执行微图案化的系统505创建的结构600的示例。结构600包括形成在衬底610上的多个台面620。为了形成该图案，可以移动小透镜阵列550和/或衬底610，使得每个小透镜555的焦点560在形成于衬底610上的材料上以同心圆被扫描。例如，该材料可以是半导体材料，例如gan。可以穿过形成在衬底610上的材料在不同深度处形成同心圆。如果小透镜阵列550包括矩形阵列中的72个小透镜555，则72个台面620可以同时形成在衬底610上。台面620可以通过任何合适的替代方法形成，例如以逐行或逐层图案扫描小透镜阵列550和/或衬底610。例如，可以二维图案或三维图案扫描小透镜阵列550和/或衬底610。台面620可以具有任何合适的形状，例如抛物线形、半抛物线形、平面形、垂直形或圆锥形。台面620可用于形成可用在各种应用(诸如人工现实系统或显示技术的各个部分)中的led阵列。
84.图7a和图7b是可以由用于执行微图案化的系统505创建的结构700和705的附加示例。参考图7a，结构700包括其上形成有聚合物层715的晶圆720。例如，聚合物层715可以通
过旋涂或滴铸形成。晶圆720可以由可以用激光束构造的各种材料(例如玻璃或熔融石英)制成。多个台面730可以形成在载体710上，然后嵌入聚合物层715中。系统505可用于在晶圆720内同时产生多个孔725。可以通过定位小透镜阵列550和/或晶圆720使得每个小透镜555的焦点560形成在晶圆720上来图案化孔725。可以施加激光束535，直到每个孔725穿透晶圆720的整个深度。可以在不横向移动小透镜阵列550和/或晶圆720的情况下图案化小孔725。每个孔725的横截面可以具有任何合适的形状，例如圆形或平行四边形。在图7a所示的示例中，每个孔725可以具有直径在10μm和30μm之间的圆形。孔725的间距可以大于台面730和/或电触点(例如图9所示的电触点910)的间距。孔725可以均匀地分布在整个晶圆720上，使得孔725和台面730之间不需要对准。可以通过孔725注入等离子体物质以便蚀刻聚合物层715。
85.参考图7b，结构705包括其上形成有聚合物层745的晶圆750。例如，聚合物层745可以通过旋涂或滴铸形成。晶圆750可以由可以用激光束构造的各种材料(例如玻璃或熔融石英)制成。多个台面760可以形成在载体740上，然后嵌入聚合物层745中。系统505可用于在晶圆750内同时产生多个孔755。可通过定位小透镜阵列550和/或晶圆750使得每个小透镜555的焦点560形成在晶圆750上来图案化孔755。可以施加激光束535，直到每个孔755穿透晶圆750的整个深度。为了图案化较大的孔755，小透镜阵列550和/或晶圆750可以横向移动，以便增加孔755的横向尺寸。每个孔755的横截面可以具有任何合适的形状，例如圆形或平行四边形。在图7b所示的示例中，每个孔755可以具有尺寸为60μm
×
420μm的平行四边形形状。孔755的间距可以大于台面760的间距。孔755可以以匹配成组的台面760的图案排列，使得孔755和台面760之间需要对准。可以通过孔755注入等离子体物质以便蚀刻聚合物层745。
86.图8a和图8b是可以由用于执行微图案化的系统505创建的结构800和805的附加示例。参考图8a，结构800包括其上形成有金属层810的硅衬底815。金属层810可以包括贵金属，例如金、银或铂。系统505可用于在金属层810内同时产生多个孔820。可通过定位小透镜阵列550和/或硅衬底815使得每个小透镜555的焦点560形成在金属层810上来图案化孔820。可以施加激光束535，直到每个孔820穿透金属层810的整个深度。
87.参考图8b，金属辅助化学蚀刻可用于在硅衬底815上形成硅纳米线825。例如，可以将hf和h2o2的溶液施加到图8a所示的结构800，使得金属层810中的金属蚀刻在金属层810的剩余部分之间的硅衬底815的部分。可以形成硅纳米线825的线(line)或二维阵列。
88.图9是led 900的示例的截面图，该led 900具有可由用于执行微图案化的系统505创建的的各种部件。led可以是微led，其可以具有线性尺寸小于50μm、小于20μm或小于10μm的有源发光区域906。例如，线性尺寸可以小到2μm或4μm。它们的小尺寸使得显示系统能够具有包括三个micro
‑
led(红色micro
‑
led、绿色micro
‑
led和蓝色micro
‑
led)的单个像素。它们的小尺寸也使微led重量轻，使它们特别适合用于可穿戴显示系统，如手表和计算眼镜。
89.led 900包括半导体结构等部件。半导体结构包括半导体层902和904以及位于半导体层902和904之间的发光层906。例如，led 900可以包括半导体结构，其中发光层906是夹在p型氮化镓层和n型氮化镓层之间的氮化铟镓层。在一些实施例中，半导体层902是p型半导体，而半导体层904是n型半导体。在一些实施例中，半导体层902是n型半导体，而半导
体层904是p型半导体。
90.半导体层902和904分别可操作地耦合到电触点908和910。电触点908和910通常由导电材料(例如金属材料)制成。在图9的示例中，电触点908和910都位于半导体结构的顶面上，使得当led 900安装在包括控制电路的衬底上时，它们都能够支撑led 900。然而，在一些实施例中，电触点可以位于半导体结构的相反的表面上。
91.发光层906包括一个或更多个量子阱，当在电触点908和910之间施加电压时，量子阱输出光916。为了定向光916的输出，半导体结构可以形成为能够使光916准直/近准直(quasi
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collimation)的各种形状(例如抛物面形、圆柱形或圆锥形)中的任何一种。这种形状在本文被称为“台面”形状；准直和近准直在本文统称为“准直”。准直导致光输出亮度增加。
92.在图9的示例中，台面914对应于抛物面形状，其引导光916朝向并穿过半导体结构的发光表面912。更具体地，发光层906近似位于抛物面的焦点处，使得一些发射光在全内反射的临界角内从抛物面内壁向发光表面912反射。
93.在一些实施例中，台面形还具有可容纳电触点的截断顶部。在图9的示例中，台面914对应于抛物面形状，其具有容纳电触点908的截顶。基部918指的是不包括在台面914中的半导体结构部分。
94.为了能够进一步准直光916，可以在发光表面912上形成光学元件920。在图9的示例中，光学元件920是微透镜。如下文将更详细描述的，光学元件920可以由弹性材料或光致抗蚀剂形成。
95.虽然在图9中仅示出了一个led 900，但是可以通过本文公开的图案化方法同时形成多个led。如以上参考图6所讨论的，可以通过使用系统505来形成多个台面914。类似地，可以通过使用系统505同时形成多个光学元件920。例如，可以移动小透镜阵列550和/或led阵列900，使得每个小透镜555的焦点560形成在形成于led阵列900的发光表面912上的弹性材料或光致抗蚀剂上。光学元件920可以形成为具有任何合适的形状，例如球面透镜、菲涅耳透镜、具有部分开口的球面透镜或环形透镜(donut
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shaped lens)。每个光学元件920的中心轴可以形成为与台面914的中心轴对齐。
96.上文讨论的方法、系统和设备是示例。各种实施例可以酌情省略、替换或添加各种过程或部件。例如，在可选择的配置中，所描述的方法可以以不同于所描述的顺序来执行，和/或可以添加、省略和/或组合多个阶段。此外，关于某些实施例描述的特征可以在各种其他实施例中被组合。实施例的不同方面和要素可以以相似的方式被组合。此外，技术不断发展，并且因此许多要素是示例，其不将本公开内容的范围限制于那些具体示例。
97.在描述中给出了具体细节，以提供对实施例的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施实施例。例如，为了避免模糊实施例，熟知的电路、过程、系统、结构和技术已经被示出而没有不必要的细节。此描述仅提供示例性的实施例，并且不意图限制本发明的范围、适用性或配置。而是，实施例的前述描述将为本领域技术人员提供用于实现各种实施例的使能描述(enabling description)。在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以在要素的功能和布置方面进行各种改变。
98.此外，一些实施例被描述为过程，过程被描绘为流程图或框图。尽管每一个都可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或并发地被执行。此外，操作的顺序可以被
重新排列。过程可以具有图中未包括的附加步骤。此外，可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现方法的实施例。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，执行相关联的任务的程序代码或代码段可以被存储在诸如存储介质的计算机可读介质中。处理器可以执行相关联的任务。
99.对于本领域技术人员来说，将明显的是，可以根据特定的要求进行实质性的变化。例如，还可以使用定制的硬件或专用的硬件，和/或可以以硬件、软件(包括便携式软件，诸如小程序(applet)等)或者两者来实现特定的要素。此外，可以采用到其他计算设备诸如网络输入/输出设备的连接。
100.参考附图，可以包括存储器的部件可以包括非暂时性机器可读介质。如本文所使用的，术语“机器可读介质(machine
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readable medium)”和“计算机可读介质(computer
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readable medium)”是指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，各种机器可读介质可以涉及向处理单元和/或其他设备提供指令/代码以用于执行。另外地或可选择地，机器可读介质可以用于存储和/或携带这样的指令/代码。在许多实施方式中，计算机可读介质是物理存储介质和/或有形存储介质。这样的介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。计算机可读介质的常见形式包括例如磁介质和/或光学介质(诸如光盘(cd)或数字多功能盘(dvd))、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、ram、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、闪存
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eprom、任何其他存储器芯片或盒、如下文描述的载波、或计算机可以从中读取指令和/或代码的任何其他介质。计算机程序产品可以包括代码和/或机器可执行指令，其可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、应用(app)、子例程、模块、软件包、类、或指令、数据结构或程序语句的任何组合。
101.本领域技术人员将理解，用于传送本文描述的消息的信息和信号可以使用多种不同的技术和技艺中的任何一种来表示。例如，在整个上文的描述中可以引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片(chip)可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任何组合来表示。
102.本文使用的术语“和”以及“或”可以包括多种含义，这些含义还被预期至少部分地取决于使用这些术语的上下文。典型地，“或”如果用于关联列表，例如a、b或c，则意在表示a、b和c(此处以包含的意义使用)以及a、b或c(此处以排他的意义使用)。此外，本文使用的术语“一个或更多个”可以用来以单数形式描述任何特征、结构或特性，或者可以用来描述特征、结构或特性的某种组合。然而，应当注意，这仅仅是说明性的示例，并且所要求保护的主题不限于该示例。此外，术语“......中的至少一个(at least one of)”如果用于关联列表，诸如a、b或c，则可以被解释为表示a、b和/或c的任何组合，诸如a、ab、ac、bc、aa、abc、aab、aabbccc等。
103.此外，虽然已经使用硬件和软件的特定组合描述了某些实施例，但是应当认识到，硬件和软件的其他组合也是可能的。某些实施例可以仅以硬件实现，或者仅以软件实现，或者使用它们的组合来实现。在一个示例中，可以用包含计算机程序代码或指令的计算机程序产品来实现软件，所述计算机程序代码或指令可由一个或更多个处理器执行，用于执行在本公开内容中描述的任何或所有步骤、操作或过程，其中计算机程序可以被存储在非暂时性计算机可读介质上。本文描述的各种过程可以在相同的处理器上或者以任何组合在不
同的处理器上实现。
104.在设备、系统、部件或模块被描述为被配置成执行某些操作或功能的情况下，可以例如通过设计执行操作的电子电路、通过对可编程电子电路(诸如微处理器)进行编程以(诸如通过执行计算机指令或代码)执行操作、或者被编程为执行存储在非暂时性存储器介质上的代码或指令的处理器或核、或者它们的任何组合来完成这样的配置。过程可以使用多种技术(包括但不限于用于过程间通信的传统技术)进行通信，并且不同的过程对可以使用不同的技术，或者同一对过程可以在不同的时间使用不同的技术。
105.因此，说明书和附图应被视为说明性的而不是限制性的。然而，将明显的是，在不脱离如在权利要求中阐述的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行添加、删减、删除以及其他修改和改变。因此，尽管已经描述了具体实施例，但是这些实施例并不意图是限制性的。各种修改和等同物都在所附权利要求的范围内。