微球体隔开的波导显示器制造技术

本技术提供了一种包括光学波导的波导显示器，该光学波导包括多个分开的平行光学基板。基板(502、504、506)通过被配置成在其中悬浮有多个硬质微球体(532、534)的粘合剂来被接合。粘合剂可以是被设计成将微球体悬浮在其中的压敏粘合剂。微球体可具有在几微米到100微米的数量级的直径。波导可由第一和第二光学基板构成，并且压敏粘合剂包括嵌入的微球体，这些嵌入的微球体将基板接合并将基板彼此间隔开。附加的基板可被提供。本技术还提供了一种制造波导的方法。

Microsphere separated waveguide display

The present technique provides a waveguide display including an optical waveguide including a plurality of separate parallel optical substrates. The substrates (502, 504, and 506) are joined by a binder configured to be suspended in which a plurality of hard microspheres (532, 534) are suspended. The adhesive may be a pressure-sensitive adhesive designed to suspend the microsphere in it. Microspheres can have diameters in order of magnitude from several microns to 100 microns. The waveguide can be formed of first and second optical substrates, and the pressure-sensitive adhesive includes an embedded microsphere which incorporates the substrate and isolates the substrate from each other. Additional substrates may be provided. The invention also provides a method for manufacturing waveguides.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微球体隔开的波导显示器背景波导显示器支持增强现实(AR)和虚拟现实(VR)体验。波导显示器可包括投影光引擎，该投影光引擎可在波导显示器中提供计算机生成的图像(CGI)或其他信息。在AR体验中，波导显示器可包括光学透视透镜以允许将CGI叠放在用户的现实世界视图上。波导显示器可被包括在头戴式显示器(HMD)或平视显示器(HUD)中。波导显示器可通过头戴式显示器(HMD)的支承结构来放置。HMD可以在头盔、遮阳板、眼镜和护目镜中包括波导显示器或者包括由一条或多条带附连的波导显示器。HMD可被至少用于航空、工程、科学、医疗、计算机游戏、视频、体育、训练、仿真和其他应用。HUD可被至少用于军用和商用航空、汽车、军事、陆运和海运、计算机游戏以及其他应用。概述本技术提供了一种可被用于波导显示器和其他应用的波导。波导包括多个分开的平行光学基板。基板通过被配置成在其中悬浮有多个硬质微球体的粘合剂来被接合，这些硬质微球体确保了各个基板之间精确的机械间隔。在一个实施例中，粘合剂是被设计成将微球体悬浮在其中的压敏粘合剂。微球体可具有在几微米到几百微米的数量级的直径。波导可由第一和第二光学基板构成，并且压敏粘合剂包括嵌入的微球体，这些嵌入的微球体将基板接合并将基板彼此间隔开。压敏粘合剂将第一基板粘合到第二基板，并且嵌入的微球体确保了基板之间的精确间隔。附加的基板可被提供。本技术还提供了一种制造波导的方法。提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下书面描述中作进一步描述的概念的精选。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。附图简述图1是描绘近眼显示器(NED)设备系统的一实施例的各示例组件的框图。图2A是NED设备的控制电路系统实施例中的示例硬件组件的框图。图2B是与具有外部出射光瞳的投影光引擎耦合的近眼显示器实施例的俯视图。图3是与本技术的波导结合使用的紧凑型投影光引擎的框图。图4是根据本技术构造的波导的经放大的截面图。书面描述本技术提供了一种诸如包括多个分开的平行光学基板的波导之类的光学结构的新的构造。基板通过被配置成在其中悬浮有多个硬质微球体的粘合剂来被接合，这些硬质微球体确保了各个基板之间精确的机械间隔。在一个实施例中，粘合剂是被设计成将微球体悬浮在其中的压敏粘合剂。微球体可具有在几微米到100微米的数量级的直径。波导可由第一和第二光学基板构成，并且压敏粘合剂包括嵌入的微球体，这些嵌入的微球体将基板接合并将基板彼此间隔开。压敏粘合剂将第一基板粘合到第二基板，并且嵌入的微球体确保了基板之间的精确间隔。附加的基板可被提供。本技术还提供了一种制造波导的方法。波导显示器可具有胜过典型的投影显示器的优点，因为内部机构扩大了出射光瞳以使得相对较大的出射光瞳能够从小入射光瞳中被生成。形成入射光瞳的光由准直来自诸如硅上液晶(LCoS)显示器等微显示器的光的投影光引擎生成。内部机构复制入射光瞳，交叠这些经复制的入射光瞳，以使得显示器光具有可接受的亮度均匀性。例如，投影光引擎的出射光瞳可具有4mm出射光瞳，但波导显示器可在眼睛平面处具有200mm的出射光瞳(或投射出射光瞳)。内部机构可包括两个输入衍射光栅，这两个输入衍射光栅可以在一个方向上扩大出射光瞳并接着在正交方向上扩大该出射光瞳。供在波导显示器中使用的波导可包括多基板、全内反射(TIR)波导以及使用衍射技术的波导。多基板波导可利用全息技术，其中全息元件被用于将光衍射通过波导。全息图通过反射某些波长的光工作。以这种方式，入射光相对于全息图以一定角度被反射。全息元件仅反射一个光波长，因此对于全色，三张全息图是必要的；每张全息图分别反射红、绿和蓝。诸如衍射波导之类的衍射技术可包括表面起伏光栅(SRG)和密相布拉格光栅。这些光栅可具有有限的角带宽，这可能降低波导显示系统在FOV的边缘处的效率。该降低的效率可降低近眼显示器的透视亮度对比度。例如，通过波导显示器投射在外部的虚拟全息图将可能表现为在FOV的边缘处淡化，并且可能显得较不真实。图1是描绘在包括紧凑型投影光引擎和衍射波导的近眼显示器(NED)系统8中实现的波导显示器的示例组件的框图。在所例示的实施例中，NED设备系统8包括在头戴式显示器(HMD)设备2中的近眼显示器(NED)设备和伴随处理模块4。HMD2被通信地耦合到伴随处理模块4。在该示例中例示了无线通信，但也可实现经由伴随处理模块4和HMD2之间的线路的通信。在一实施例中，HMD2包括具有投影光引擎120(在图3A、3C和4中示出)的NED设备以及具有衍射波导的近眼显示器14，如本文详细描述的。在该实施例中，HMD2采用具有镜架115的眼镜的形状，其中每个显示器光学系统14l和14r被定位在HMD2的前部，以便在被用户佩戴时由每一只眼睛透视。每个显示器光学系统14l和14r也被称为显示器或近眼显示器14，并且这两个显示器光学系统14l和14r还可共同被称为显示器或近眼显示器14。在该实施例中，每个显示器光学系统14l和14r使用投影显示器，其中图像数据(或图像光)被投影到用户的眼睛中以生成图像数据的显示，从而使得该图像数据对用户而言看上去位于用户前方的三维FOV中的某个位置处。例如，用户可能在他的起居室中正在光学透视模式下玩击落敌人直升机的游戏。直升机的图像在用户看来正从他起居室中的椅子的上方飞过，而不是在图2B所示的光学透镜116和118之间，因为用户不能够聚焦于靠近人眼的图像数据。在该实施例中，镜架115提供将HMD2的各元件保持就位的方便的眼镜框以及用于电连接的管道。在一实施例中，镜架115为如本文所述的投影光引擎120和近眼显示器14提供NED设备支承结构。NED设备支承结构的一些其他示例是头盔、遮阳板框架、护目镜支架或一条或多条带。镜架115包括鼻梁104、顶端前部的覆盖部分117、针对HMD2的左侧外壳(130l)和右侧外壳(130r)中的每一者的相应投影光引擎外壳130以及被设计成搁在用户的每只耳朵上的左和右镜腿或侧臂102l和102r。在该实施例中，鼻梁104包括用于记录声音并向控制电路系统136传送音频数据的麦克风110。在侧外壳130l和130r的外部是相应的外向捕捉设备113l和113r(诸如相机)，这些捕捉设备捕捉在用户前面的现实环境的图像数据以用于对在近眼显示器(NED)设备的FOV内的事物进行绘图(mapping)。在该实施例中，虚线128是连接到控制电路系统136(其也用虚线例示)的一些电连接路径的说明性示例。一条虚线电连接线被标记128以避免使附图过于拥挤。在该示例中，电连接和控制电路系统136用虚线表示以指示它们在顶端前部的覆盖部分117下面。在用于其他组件的侧臂中还可存在包括电源总线的延伸的其他电连接(未示出)，其他组件的一些示例是包括附加的相机的传感器单元、如耳机或单元等的音频输出设备以及或许附加的处理器和存储器。例示了可被用于将框架的各个部分连接在一起的诸如螺钉之类的连接器129的一些示例。伴随处理模块4可采用各种实施例。在一些实施例中，伴随处理模块4采用可被穿戴在用户身体(例如手腕)上的便携式形式，或者是如移动设备(例如，智能电话、平板、膝上型计算机)之类的分开的便携式计算系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学波导装置，包括：第一光学基板；第二光学基板；以及压敏粘合剂，所述压敏粘合剂包括全部具有第一共同直径且嵌入在所述粘合剂中的第一多个嵌入的微球体，所述粘合剂被定位在所述第一光学基板和所述第二光学基板之间，并且被配置成将所述第一光学基板粘合到所述第二光学基板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.20 US 14/600,6591.一种光学波导装置，包括：第一光学基板；第二光学基板；以及压敏粘合剂，所述压敏粘合剂包括全部具有第一共同直径且嵌入在所述粘合剂中的第一多个嵌入的微球体，所述粘合剂被定位在所述第一光学基板和所述第二光学基板之间，并且被配置成将所述第一光学基板粘合到所述第二光学基板。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述压敏粘合剂包括双面粘合剂带。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述微球体具有约10微米到200微米的直径。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述装置被包括在具有投影光引擎和近眼显示器的近眼显示器设备中，所述波导被配置作为微显示器的一部分。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括一个或多个附加的基板，每个附加的基板通过具有多个嵌入的微球体的压敏粘合剂被耦合到先前粘合的基板。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括通过包括第二多个微球体的压敏粘合剂被耦合到所述基板的第三基板，所述第二多个微球体全部具...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·尼克霍，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US