例为16相位等级离轴衍射透镜；然而，可使用其它数目个相位等级，最有效透镜具有 无限数目个相位等级（准模拟表面起伏衍射透镜）。
[0033] 通过用部分反射式元件335覆叠每一 3D衍射元件形状来形成反射式衍射光栅 315。部分反射式元件335各自保形地涂覆对应3D衍射元件形状，借此形成呈现下伏3D衍 射元件形状的形状及定向的反射式结构。
[0034] 部分反射式元件335可由多种不同材料制成。在一个实施例中，部分反射式元件 335由常规非偏振分束器材料层（例如，薄银层、&02等）制作。可基于特定应用（例如， 主要在室内使用、室外使用、组合使用等）而选择反射率程度。在一个实施例中，部分反射 式元件335包括10 %反射式100皿化02层。
[0035] 在一个实施例中，部分反射式元件335由多层二向色薄膜结构制作。二向色膜可 经形成为在可选择波长下具有可选择反射率。另外，二向色膜可经设计W改进反射式衍射 光栅315的角度选择性。二向色膜可设计为对于与图像光220重叠的特定波长或波长带 且对于图像光220的入射角具有高反射率，同时对于其它可见光谱波长且对于外部场景光 230的法向入射为实质上较透明的。W此方式，可改进光学组合器301的效率，同时还增加 经透射外部场景光230的亮度。
[0036] 在一个实施例中，部分反射式元件335由实质上反射入射光的一个线性偏振同时 实质上使正交线性偏振通过的偏振分束器材料制作。在此情况中，图像源302可经设计W 发射匹配部分反射式元件335的反射特性的经偏振图像光。由于周围光通常具有随机偏 振，因此外部场景光230的大致50%将通过光学组合器301而到达眼睛125。
[0037] 图像源302可使用多种紧凑图像源技术来制作，例如当今在小型投影仪中使用的 各种微型显示器、娃上液晶（"LC0S")显示器、背光液晶显示器、有机发光二极管（"0L邸"） 显示器、量子点阵列显示器、发光二极管（"L邸"）阵列或其它。CRT管当今仍用于HUD中， 但较不可能用于例如透视头戴式显示器（HMD)的较小装置中。光学组合器301可由多种透 明光学透射材料制作，包含塑料（例如，丙締酸醋、热塑性塑料、聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)、 ZE0NEX-E48R、玻璃、石英等）。举例来说，在一个实施例中，衬底305、基底夹层310及平面 化夹层320由塑料制作。在另一实施例中，衬底305为玻璃，而基底夹层310及平面化夹层 320由二氧化娃制作。当然，可使用其它材料组合。
[003引图5是图解说明根据本发明的实施例用于使用光刻制作夹屯、式衍射光学组合器301的一个实施例的实例性工艺500的流程图。工艺500描述一种用于在玻璃衬底上使用 二氧化娃制作光学组合器301的实施例的技术。参考图6A到6F来描述工艺500。工艺框 中的一些或全部在工艺500中出现的次序不应视为限制性。而是，受益于本发明的所属领 域的技术人员将理解，可W未图解说明的多种次序或甚至并行地执行工艺框中的一些工艺 框。
[0039] 在工艺框505中，将基底夹层310沉积到由透明材料（例如玻璃、石英、塑料或其 它）制作的衬底305上。在此实施例中，基底夹层310为大致lym厚的二氧化娃层。在工 艺框510中，使用灰度级光刻及反应性离子蚀刻将3D衍射形状605的2D阵列形成到基底 夹层310中。在工艺框515中，经由瓣锻用部分反射式材料层覆叠形状605。在一个实施例 中，部分反射式材料层为大致10%反射（可使用其它反射率百分比）。在一个实施例中，所 述部分反射式材料层为大致lOOnm厚的化02材料。在工艺框520中，将平面化夹层320沉 积到部分反射式材料层上。在一个实施例中，将平面化夹层320沉积为大致1.5ym厚。当 然，在此阶段处，平面化夹层320尚未是平面的。在工艺框525中，在平面化夹层320上方涂 覆抗蚀剂材料610。最终，在工艺框530中，在平面化期间移除抗蚀剂材料610,此继续进行 到导致平面化夹层320的平面顶部的深度。可将此工艺实施为比例反应性离子蚀刻巧IE) 工艺（或CAIBE工艺-化学辅助离子束蚀刻），其中抗蚀剂蚀刻速率与下伏Si02蚀刻速率 为完全类似的。在一个实施例中，使用化学机械抛光来移除抗蚀剂层610且对平面化夹层 320进行平面化。在一个实施例中，使用具有W相同速率蚀刻抗蚀剂材料610及平面化夹层 320两者的1:1比率的比例反应性离子蚀刻。可使用其它标准或定制平面化技术。
[0040] 可使用大量生产技术来制作光学组合器301的各种其它实施例。举例来说，可制 作主模组合器W用作用于经由注射模制或热/UV压印进行塑料复制的模具。基底夹层310 可由经注射模制的热塑性塑料材料制作。可将部分反射式元件335覆叠或涂覆到3D衍射形 状的2D阵列上且将平面化夹层320层压在部分反射式材料上方。可代替光刻而使用借助 CNC机床进行的金刚石车削W使构成光学组合器的各种弯曲边缘成形。在其它实施例中，可 使用到热塑性塑料中的热压模制或使用上面安置有3D衍射形状的2D阵列的负像印刻的漉 筒进行的塑料压印来制作基底夹层310。
[0041] 图7是根据本发明的实施例使用容纳矫正性处方的一对透视显示器701的双目式 HMD700的俯视图。每一透视显示器701可用透视显示器200或300的实施例来实施。透 视显示器701安装到包含鼻梁架705、左耳臂710及右耳臂715的框架组合件。虽然图7图 解说明双目式实施例，但HMD700也可实施为单目式HMD。
[0042] 透视显示器701紧固到可佩戴在用户的头部上的眼镜布置中。左耳臂710及右耳 臂715搁置于用户的耳朵上而鼻组合件705搁置于用户的鼻子上。所述框架组合件经成形 及定大小W将每一光学组合器及外部场景透镜定位于用户的对应眼睛125的前方。当然， 可使用具有其它形状的其它框架组合件（例如，具有耳臂及鼻梁架支撑件的护目镜、单一 连续头戴式耳机部件、头带、泳镜型眼镜等）。
[0043] HMD700的所图解说明实施例能够向用户显示扩增实境。每一透视显示器701准 许用户经由外部场景光230看到现实世界图像。可由安装到左耳臂及右耳臂710的图像源 720产生左及右（双目式实施例）图像光220。外部场景光230由外部场景透镜730处方性 地矫正，而显示光220由图像透镜740处方性地矫正。经矫正图像光220被用户观察为叠 加在经矫正外部场景光230上的虚拟图像而作为扩增实境。在一些实施例中，外部场景光 230可经部分地阻挡或经选择性地阻挡W提供太阳遮阴特性且增加图像光220的对比度。
[0044] 包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实施例的W上描述并非打算 为穷尽性或将本发明限制于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发 明的特定实施例及实例，但如相关领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各 种修改。
[0045] 可根据W上详细描述对本发明做出该些修改。所附权利要求书中所使用的术语不 应理解为将本发明限制于说明书中所揭示的特定实施例。相反，本发明的范围将完全由所 附权利要求书来确定，所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加W理解。
【主权项】
1. 一种用于头戴式显示器的光学设备，其包括： 图像源，其经耦合以发射图像光； 光学组合器，其具有向眼侧及外部场景侧且包含