半在从下面反射的路径上。出于说明的目的，示出了对一个示例性光线204的处理。
[0024]光学透明材料208a和208b的代表性波导部分在带凹坑的接合表面202a处被绑定，并且光学透明材料部分208b和208c在带凹坑的接合表面202b处被绑定。(下面讨论了带凹坑的表面的例示。)光学透明材料的一些示例是玻璃、塑料和石英。接合表面202a和202b中的每一者在与顶部平面表面汇合的相应平面中，并且以相同的角度倾斜。示出了两个平面表面210和212，这两个平面表面210和212延伸波导的长度，并通过将由各部分形成的波导的外部表面磨光形成。波导将具有至少两个以上反射光的平面表面，例如在呈矩形形状的波导中。在其他波导配置中平面表面的数量可改变。在该实施例中，带凹坑的接合表面202a使在第一角度范围中接收到的代表性光线204的光反射以从波导射出，而带凹坑的接合表面202b使在第二角度范围中接收到的来自平面表面的光沿着波导通过。这些角度范围是来自波导的平面表面的替换全内反射的结果。
[0025]在该示例中，第一角度范围205以角度Θ为中心，该角度是由每一带凹坑的接合表面和与平面表面212和210相交的法向平面形成的倾斜角。法向平面是垂直平面。距法向三十(30)度是最优的倾斜角，因为当间隙具有四分之一波长厚度时，处于该角度的光在出现和在通过间隙两者时都将是垂直的。针对部分反射的第一角度范围205包括绕角度Θ具有角度偏差的角度。角度偏差是部分基于所使用的光学透明材料来确定的。具有越大折射率的材料允许稍微越宽的角度偏差。例如，具有折射率1.7的玻璃或塑料可允许绕角度Θ正或负24度的角度偏差(例如，对于为30度的角度Θ，第一角度范围将为约从6度到54度)。对于具有折射率1.5的玻璃或塑料材料，角度偏差可以是绕角度Θ正或负20度。从平面表面接收到的光将为了全内反射而向下通过波导的第二角度范围203为相对于接合表面90度加上或减去相同的角度偏差。因此，范围中的中间角不同，但因为使用了相同的角度偏差，第一和第二角度范围中的每一者的尺寸是相同的。
[0026]在该实施例中，在以带凹坑的接合表面202a和平面表面212之间形成的角度Θ为中心的、约54度到60度的角度范围内的图像光在第一角度范围205内，并且将通过带凹坑的接合表面202a来反射，如从页面出去的中间出射光线206b所指示的。带凹坑的接合表面202b使在以90度为中心的第二角度范围中的从平面表面210接收到的光通过。
[0027]在讨论每一表面上的间隙图案之前，先讨论间隙本身的几个属性。每一间隙的与接合表面共享倾斜角的各侧是平行的。例如，如果由接合的平坦表面形成的侧被称为间隙的前侧，则由挖坑过程形成的背侧与前侧平行。优选地，背侧和前侧间隔为四分之一波长。如以下所讨论的，间隙的边缘或边界可采用不同的形状。
[0028]在许多示例中，由于间隙的抗反射属性，间隙的前侧和背侧之间的厚度或间隔可以为四分之一波长。从玻璃或塑料到空气或真空或气体或其他间隙填充物的间隙使光的方向转向，例如形成反射或衍射。在本示例中使用反射。存在进入间隙的光的部分反射和从间隙出去的光的部分反射。对于玻璃，这些部分(Fresnel)反射中的每一者都在5 %的量级上。这最终会累积，并再次使杂散光、不想要的光以错误的方向向后行进。然而，在间隙的四分之一波长厚度时，入射和出射反射彼此抵消，这抑制了反向反射。由此，四分之一波长间隔或厚度提供良好的抗发射属性。处于半波长、四分之一波长的倍数的其他波长(例如，3/4波长和1又四分之一波长)也具有该属性。由于该属性，减少了不想要的Fresnel反射，但可容忍一些Fresnel反射。
[0029]细的四分之一波长间隙确实意味着TIR比率将小于100%，因为一些能量会经由渐失波通过间隙。取决于色彩和入射角，可导致从17%到30%的损失。然而，该减少不是问题，因为间隙被用于部分反射。
[0030]在接合表面的一小部分区域中使用处于四分之一波长的间隙对于实现透射表面穿越也非常有利，例如如202b处所示。例如，对于90%左右平坦又光亮并且表面202b的10%被挖坑以包括间隙的带凹坑的接合表面，该表面的带凹坑的部分由于抗反射的四分之一波而透射>95%的光，这意味着5%的光中小于3%的光被反射，即〈0.5% >。该损失率足够小从而允许许多透射穿越。
[0031]四分之一波长可基于耦合的图像光的色彩的带宽来设置。例如，四分之一波长可针对眼睛最敏感的色彩绿色来设置。由于四分之一波抵消了蓝色和红色，因此这还不算太坏。四分之三波长或1又1/4波长将导致跨光谱更激进的改变；一些地方这种波长将反射得较多，而一些地方这种波长将反射得较少。实际上使用的四分之一波长可被选择来跨整个光谱得到折衷，从而得到对反射的抵消。对于绿色，反射抵消将接近完成，因为四分之一波长是为其设置的。
[0032]可使用像3/4和1又1/4等较厚的间隙，从而在透射性的带凹坑的接合表面处消除渐失性但增加反向反射。该折衷在一些设备中可能是较优的。
[0033]如果透射中根据色彩的变化是个问题，则幸运地是该变化是根据色彩并根据角度的渐进变化，并使得最终结果是得到的图像上的可预测的变化。这可通过使用源照明中的等级并用提供图像光的图像源补偿像素强度的倍数来补偿。
[0034]带间隙的平面中的每一者(如沿着波导的长度的接合表面)实现部分反射。否则，光将不会沿波导向下行进通过前几个反射镜，即使在考虑归因于渐失波的透射性的情况下也是如此。为了行进通过许多带间隙的平面或接合表面(例如，在近眼显示器(NED)中的波导中的40个表面)，仅接合表面的平面的一部分具有间隙。如针对以下各实施例讨论的，接合表面被挖坑以形成间隙。在一些示例中，接合表面(如202a)被挖坑的比例可大致为将在第一角度范围内接收到到的光到达带间隙的平面或带凹坑的接合表面之前将该光部分地反射离开波导的接合表面的数量的倒数。预先确定将供显示的光耦合到波导的进入角，并可预先确定供该进入角的光通过带间隙的平面或接合表面的路径，使得可从设计参数中可靠地标识出沿着波导的每一位置处已发生的部分反射的数量。
[0035]增加间隙相对于平坦表面的比例将反射强度保持为接近恒定，因为供显示的光会进一步沿着波导前进并反射。在一些示例中，带凹坑的区域的比例将缓慢改变，直到最后几个反射镜。例如，如果使用20个带凹坑的接合表面，其中十个带凹坑的接合表面将以进入角耦合的光部分地反射在每隔一个接合表面处，则第一部分反射的带凹坑的接合表面上的间隙覆盖比例可能为约1/10或10%。覆盖率随着存在越来越少的表面而增加，从而下一部分反射的带凹坑的表面具有1/9的覆盖，随后下一个这样的表面具有1/8或12.5%的覆盖，并以此推论，直到最后一个表面充当部分反射器，其实际上可以是100%反射镜。最后一个反射表面可被挖坑以实现100%反射，或者它可由其他材料制成。例如，该最后一个反射表面可以是镀铝反射镜。在许多实施例中，每一带间隙的平面的整个平面区域或每一接合表面的表面区域大致相同。
[0036]这些比率是近似的，并且如详细的数字模拟和实际的测量所确定的，实际产物可使用略微不同的比率，以调整系统中的其他因数，诸如渐失和波导损失。对于垂直通过的外部光，波导将看上去几乎是光亮的，因为这样的光仅遇到几分之一的反射。被反射的外部光将大多在相邻的接合表面处在平行的路径上射出。小比例和平行连续性的组合应当使外部光的损失或模糊性最小化。
[0037]图2A和2B是示出表面覆盖的图案和比例变化的凹坑图案的示例的框图。图2A是使用凹坑或间隙250的伪随机化的凹坑图案220的一个示例，每一凹坑或间隙具有指示每一间隙的边缘的圆形边界。凹坑或间隙占据带凹坑的接合表面(在本示例中为部分反射的带凹坑的接合表面202a)的表面区域的约10%