[发明专利]用于促进波导内的全内反射的气穴结构

说明书

凹槽形成在波导的前侧和后侧。将固体致孔剂材料旋涂到前侧和后侧并填充凹槽。然后在波导的凸起构造和固体致孔剂材料上形成第一前盖层和第一后盖层。然后加热整个结构并且固体致孔剂材料分解成致孔剂气体。第一前盖层和第一后盖层是多孔的，以允许致孔剂气体逸出并且空气进入凹槽中。空气使波导的高折射率透明材料和空气之间的折射率差异最大化，以促进在波导中的从波导和空气之间的界面的反射。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月21日提交的美国临时专利申请第62/783,778号的优先权，其全部内容以其整体通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种光学系统和一种制造光学系统的方法。

背景技术

现代计算和显示技术已经促进了所谓的“增强现实”观看装置的发展。这种观看装置通常具有可安装到用户头部的框架，并且通常包括两个波导，在观察者的每只眼睛前方具有一个。波导是透明的，以使得来自对象的环境光可以透射通过波导，并且用户可以看到对象。每个波导还用于将来自投射器的投射光传输到用户的相应眼睛。投射光在眼睛的视网膜上形成图像。眼睛的视网膜因此接收环境光和投射光。用户同时看到真实对象和由投射光产生的图像。

投射光通常在波导的边缘进入波导，然后在波导内反射，并且然后通过波导的光瞳朝向用户的眼睛离开波导。全内反射(TIR)是一种理想情况，在该情况下，从波导中投射出的光没有损失，并且100％的投射光到达用户的眼睛。

发明内容

本发明提供了一种制造光学系统的方法，包括将选定透明材料的盖层固定到具有前侧和后侧的高折射率透明材料的波导，在盖层和波导之间限定腔，在所述腔中具有光学气体，以使得如果环境光源位于波导的前侧，则环境光束在盖层的选定透明材料中、在容纳光学气体的腔中、以及在波导的高折射率透明材料中传输。

本发明还提供一种光学系统，其包括具有前侧和后侧的高折射率透明材料的波导；固定到波导的具有选定透明材料的盖层；在盖层和波导之间限定腔；以及腔中的光学气体，以使得如果环境光源位于波导的前侧，则环境光束在盖层的选定透明材料中、在容纳光学气体的腔中、以及在波导的高折射率透明材料中传输。

附图说明

参考附图通过示例的方式进一步描述本发明，其中:

图1A是具有高折射率透明材料的波导的横截面侧视图；

图1B是在波导已经被图案化为在前侧和后侧具有多个凹陷和凸起构造之后的类似于图1A的视图；

图1C是在旋压过程中用固体致孔剂材料填充凹槽后的类似于图1B的视图；

图1D是在前侧形成第一前盖层并且在后侧形成第一后盖层之后的类似于图1C的视图；

图1E是结构被加热以去除固体致孔剂材料并用空气代替固体致孔剂材料之后的类似于图1D的视图；

图1F是在第一前盖层和第一后盖层上形成进一步的盖层以完成光学系统的制造之后类似于图1E的视图；

图1G是类似于图1F的光学系统的视图并且示出了其功能；

图1H是根据本发明的替代实施例的光学系统的横截面侧视图，其中图案化层由光致抗蚀剂材料形成；

图2是根据本发明的替代实施例的光学系统的横截面侧视图，该光学系统具有纳米结构以促进环境光的吸收；

图3是类似于图1F的横截面侧视图，其中纳米结构具有可变特征高度或可变占空比；

图4是类似于图2的横截面侧视图，具有可变特征高度或可变占空比的纳米结构；

图5是在不同层中具有气穴的光学系统的横截面侧视图；