[发明专利]平行板波导

说明书

公开了一种用于将载像光从入耦合光学器件传送到出耦合光学器件的平行板波导组件，其中波导组件至少包括波导坯件，该波导坯件具有第一表面和处于距第一表面一定距离的第二表面，以产生一定厚度的坯件。波导组件进一步包括第一涂层，其被施加到第一表面，从而形成第三表面；以及第二涂层，其被施加到第二表面，从而形成第四表面。第三表面和第四表面在平坦度上小于载像光束的波长的四分之一。

技术领域

本公开大体上涉及用于传送虚像的平行板波导，并且更具体地涉及平行板波导的制造。

背景技术

头戴式显示器(HMD)正被开发来用于一系列不同用途，包括军事应用、商业应用、工业应用、消防应用以及娱乐应用。对于这些应用中的许多来说，形成能够在视觉上叠加在位于HMD用户视场中的真实世界图像上的虚拟彩色图像是特别有价值的。光学透明的平坦平行板波导(也被称为平面波导)将由彩色投影仪系统生成的载像光传送到HMD用户。平面波导在狭窄空间中传送载像光，以将虚像引导到HMD用户的瞳孔，并且使得能够将虚像叠加在位于HMD用户视场中的真实世界图像上。

在这样的常规成像光导中，来自彩色图像投影仪源的经准直的、相对地角度编码的光束通过输入耦合光学器件(诸如，入耦合衍射光学器件)来耦合到光学透明的平面波导中，该输入耦合光学器件能够安装或形成于平行板平面波导的表面上或设置于波导内。这样的衍射光学器件能够被形成为衍射光栅、全息摄影光学元件，或以其它已知的方式形成。例如，衍射光栅能够被形成为表面浮雕光栅。在沿着平面波导传播之后，经衍射的彩色载像光能够由类似的输出光栅引导返回离开平面波导，所述类似的输出光栅可布置成沿着虚像的一个或多个维度提供光瞳扩展。另外，一个或多个衍射转向光栅可沿着波导在光学上定位在输入光栅与输出光栅之间，以在虚像的一个或多个维度上提供光瞳扩展。来自平行板平面波导的载像光的输出为观看者提供扩展的适眼区(eyebox)。

HMD系统可由用于将虚像编码光传送到观看者的左眼的至少一个图像传送平面波导和用于将虚像编码光传送到观看者的右眼的至少一个图像传送平面波导组成，因而使得能够对于观看者实现立体图像。

所感知的虚像的虚像重建和虚像质量取决于平面波导表面平坦的程度以及该平面波导的相对的表面彼此平行的程度。因而，需要构建具有非常高的程度的平坦度和相对的表面的平行度的平面波导。

发明内容

本公开提供波导组件和制作波导组件的方法。在制造波导组件的领域中，当使用紧凑头戴式装置和类似的成像设备时尤其可在虚像传送和展示中利用该进步。

在第一示例性实施例中，用于将载像光从入耦合光学器件传送到出耦合光学器件的波导组件至少包括波导坯件，该波导坯件具有第一表面和位于距第一表面一定距离的第二表面，以产生一定厚度的坯件。该波导组件进一步包括：第一涂层，其施加到第一表面，从而形成第三表面；以及第二涂层，其施加到第二表面，从而形成第四表面。第三表面和第四表面在平坦度上小于载像光束的波长的四分之一。

在第二示例性实施例中，产生波导组件的方法包括：提供具有第一表面和第二表面的坯件；以及提供平坦表面。该方法进一步包括：将分离剂(release agent)施加到平坦表面，以及将涂层施加于分离剂之上。另外，该方法包括：将坯件的第一表面施加到涂层，其中该第一表面定位成距平坦表面预定的距离；以及使涂层固化，由此涂层与第一表面耦合。

在第三示例性实施例中，产生波导组件的方法包括：提供具有第一表面和第二表面的坯件，以及提供平坦表面。该方法进一步包括：将分离剂施加到平坦表面，以及将涂层施加到坯件的第一表面。另外，该方法包括：将平坦表面下降到涂层中，其中坯件的第一表面定位成距平坦表面预定的距离，并且其中坯件经由涂层悬挂于平坦表面。该方法还包括：使涂层固化，由此涂层与坯件的第一表面耦合。

附图说明