[发明专利]具有非对称轮廓的衍射光学元件

说明书

在包括具有多个衍射光学元件(DOE)的波导的一种光学显示系统中，一个或多个DOE中的光栅可具有其中光栅可以倾斜或闪耀的非对称轮廓。DOE中的非对称光栅可通过减小在显示器中表现为暗条纹的光学干涉所导致的“条纹化”而在光学显示系统中提供增加的显示均匀度。条纹化在聚合物材料被用于DOE的批量生产以最小化系统重量，但其与其他材料(诸如玻璃)相比具有欠佳的光学属性时可能更加显著。非对称光栅可进一步使得光学系统能够对诸如厚度、表面粗糙度和光栅几何结构方面的变化之类的在制造期间可能不容易被控制的变化(尤其是因为这些变化处于亚微米范围内)更加耐受。

技术领域

本申请涉及衍射光学元件，尤其涉及具有非对称轮廓的衍射光学元件。

背景技术

衍射光学元件(DOE)是具有周期性结构的光学元件，其通常被用于范围从生物技术、材料处理、传感和测试到技术光学及光学计量的应用场合中。例如，通过将DOE结合到激光或发射显示器的光学领域，光的“形状”可根据应用需要而被灵活地控制和改变。

发明内容

在包括具有多个衍射光学元件(DOE)的波导的光学显示系统中，一个或多个DOE中的光栅可具有其中光栅倾斜或闪耀(即，光栅的壁与波导的平面不正交)的非对称轮廓。DOE中的非对称光栅可通过减小由在显示器中表现为暗条纹的光学干涉造成的“条纹化”而在光学显示系统中提供增加的显示均匀度。条纹化在聚合物材料被用于DOE的批量生产以最小化系统重量(但其与其他材料(诸如玻璃)相比具有欠佳的光学属性)时可能更加显著。非对称光栅可进一步使得光学系统能够对诸如厚度、表面粗糙度和光栅几何结构方面的变化之类的在制造期间可能不容易被控制的变化(尤其是因为这些变化处于亚微米范围内)更加耐受。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。

附图说明

图1示出了可结合具有非对称特征的衍射光学元件(DOE)的说明性近眼显示系统的框图；

图2示出了光在波导中通过全内反射的传播；

图3示出了说明性出射光瞳扩展器的示图；

图4示出了其中出射光瞳沿两个方向被扩展的说明性出射光瞳扩展器的示图；

图5示出了三个DOE的说明性布置；

图6示出了具有直光栅的说明性衍射光栅的一部分的轮廓；

图7示出了具有倾斜的光栅的说明性衍射光栅的一部分的非对称轮廓；

图8和9示出了用于DOE制造的说明性布置；

图10-12示出了倾斜的光栅的各种说明性非对称轮廓；

图13示出了说明性方法；

图14是虚拟现实或混合现实头戴式显示器(HMD)设备的说明性示例的绘画示图。

图15示出了虚拟现实或混合现实HMD设备的说明性示例的框图；以及

图16示出了结合出射光瞳扩展器的说明性电子设备的框图。

各附图中相同的附图标记指示相同的元素。除非另外指明否则各元素不是按比例绘制的。

具体实施方式