备2被佩戴时，眼睛空间140近似用户眼睛的位置。
[0052]在该示例中，显示器14r是光学透视显示器，但在其他实施例中，它可以是视频观看显示器。显示器14r包括波导123，波导包括带间隙的平面，如带凹坑的接合表面270。仅一个接合表面被标记以避免使附图过度拥挤。输入窗口 207经由光学耦合的准直透镜122从图像生成单元120接收经准直的图像光。波导123将接收到的图像光引向用户眼睛空间140，同时还允许来自现实世界的光朝着用户的眼睛空间的方向通过，由此允许用户除了观看来自图像生成单元120的虚拟特征的图像外，还具有关于在NED设备2前面的空间的实际直接视图。
[0053]在所示的实施例中，图像生成单元120在右侧的外壳130r中，该外壳130r还支持面向外的相机113r，该面向外的相机113r收集用户前面的场景的图像数据。外壳130r还由眼镜的镜腿臂102r支持。图像生成单元120包括一个或多个LED以及产生图像光的微显示器。在该实施例中，鼻梁104支持话筒110和控制电路系统136。在眼镜的框架内提供电连接(未示出)。
[0054]图5B是在NED设备的控制电路系统内包括计算机系统的示例硬件组件的框图。控制电路系统136提供支撑头戴式、近眼显示器设备2的其他组件的各种电子装置。在该示例中，显示设备2的控制电路系统136包括:处理单元210 ;处理单元210可访问的存储器244，该存储器244用于存储处理器可读指令和数据；通信地耦合到处理单元210的通信模块137，该通信模块137可充当用于将NED设备连接到另一计算机系统的网络接口。电源239为控制电路系统136的各组件及显示设备2的其他组件(如捕捉设备113、话筒110、其他传感器单元)提供电力，并为用于将图像数据显示在显示器14上的电源汲取组件(诸如光源和如微显示器等与图像生成单元相关联的电子电路系统以及图像生成单元120中的照明单元222)提供电力。
[0055]处理单元210可包括一个或多个处理器，包括中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)。存储器244表示系统可使用的各种类型的存储器，诸如在执行期间供应用使用的随机存取存储器(RAM)、用于传感器数据(包括捕捉到的图像数据和显示数据)的缓冲器、用于指令和系统数据的只读存储器(ROM)或闪存、用于存储其他项(其一些示例是为其生成表示图像数据的图像光的应用)的其他类型的非易失性存储器。在该示例中，数据总线270的电连接会连接传感器单元257、显示驱动器246、处理单元210、存储器244和通信模块137。数据总线270还通过控制电路系统的所有被示出的元件都连接到以汲取电力的功率总线272从电源239得到电力。
[0056]控制电路系统进一步包括显示驱动程序246，该显示驱动程序246用于选择数字控制数据(例如控制比特)来表示图像数据，该图像数据可由微显示器电路系统259和图像生成单元120的不同的有源组件驱动器(如照明单元122)对数字控制数据进行解码得至IJ。有源组件驱动器的一个示例是显示照明驱动器247，其将数字控制数据转换成用于驱动照明单元222的模拟信号，照明单元222包括一个或多个光源，如一个或多个发光二极管(LED)等。要应用于源像素的校正(诸如用于调整在波导123的不同区中针对图像数据测量到的色彩和亮度变化的校正)可使得照明灰度的像素强度的补偿倍数可被存储在存储器244中，并由显示照明驱动程序247在能够访问存储器244的控制电路系统136的控制下应用。
[0057]控制器电路系统136可包括本文中没有示出但涉及NED设备的其他功能(诸如提供音频输出、标识头部取向和位置信息)的其他控制单元。
[0058]尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述特定特征或动作。更确切而言，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。
【主权项】
1.一种波导，包括: 平面表面，所述平面表面包括顶部平面表面和底部平面表面； 接合表面，每一接合表面具有平坦的表面区域和多个间隙，并从所述顶部平面表面延伸到所述底部平面表面； 每一接合表面相对于所述顶部平面表面以相同的角度倾斜； 每一接合表面中的每一间隙将由该间隙在第一角度范围内接收到的光发射离开所述波导；以及 每一接合表面中的每一间隙将在第二角度范围内接收到的光向下通过所述波导，以实现全内反射。2.如权利要求1所述的波导，其特征在于，每一接合表面相对于所述顶部平面表面倾斜的所述相同角度为相对于所述顶部平面表面的平面法线三十(30)度。3.如权利要求1所述的波导，其特征在于，还包括: 每一接合表面使得一定比例的表面区域被相应数量的间隙占据，并且通过相应的接合表面在第一角度范围内接收到的光的比例基于被所述相应数量的间隙占据的表面区域的比例来确定，通过所述相应的接合表面在第一角度范围内接收到的光通过所述相应的接合表面反射离开所述波导。4.如权利要求1所述的波导，其特征在于，接合表面中的每一间隙由该接合表面中的相应凹坑以及绑定到该接合表面的平坦表面区域的毗邻的全平表面形成。5.如权利要求4所述的波导，其特征在于，绑定到所述接合表面的所述平坦表面区域的所述毗邻的全平表面被真空焊接。6.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述间隙的厚度为约四分之一波长。7.如权利要求3所述的波导，其特征在于，相应的部分输出反射接合表面的被相应数量的间隙占据的表面区域的比例基于在光到达该相应的接合表面之前被该光穿过的接合表面的数量的倒数。8.如权利要求1所述的波导，其特征在于，进一步包括每一接合表面的间隙是以伪随机化的图案定位的，并且每一接合表面具有不同的伪随机化的间隙图案。9.如权利要求1所述的波导，其特征在于，还包括所述间隙中的每一者在所述接合表面的表面中具有圆形边缘边界。10.一种制造使用用于使光转向的间隙的波导的方法，包括: 在数量为N个的光学透明平坦部分中的每一者的一个表面中形成伪随机化的凹坑图案； 使N个带凹坑的光学透明平坦部分以相同的角度倾斜，其中所述N个带凹坑的表面中的每一者以相同的方向朝向； 将N个经倾斜的带凹坑的光学透明平坦部分堆叠在一堆叠中，其中所述N个带凹坑的表面中的每一者以相同的方向朝向，以使得每一带凹坑的表面邻接相应的毗邻光学透明平坦部分的全平表面； 通过将所述N个带凹坑的表面中的每一者的平坦而不带凹坑的部分绑定到相应的毗邻光学透明平坦部分的全平表面以在所述凹坑中的每一者中形成间隙来绑定有N个部分的堆叠； 跨所述堆叠进行切片以形成包括以所述相同的角度倾斜的N个经绑定的部分的波导，以及 磨光经切片的波导的外部平面表面以满足全内反射(TIR)平滑标准。
【专利摘要】该技术提供针对包括使光的方向转向的间隙的波导的实施例。位于波导(133)内的多个平面(202a、202b)中的每一者包括间隙群组(250)，使得这些带间隙的平面中的每一者将第一角度范围内的光部分地反射离开波导，并将在第二角度范围内接收到的光沿波导向下透射。在一些示例中，波导是通过将各光学透明部分接合来形成的，并且每一间隙群组被形成在每一光学透明部分的表面中，该表面当与毗邻部分的邻接全平表面绑定时变为接合表面。波导可在显示器中被使用，并且具体地在近眼显示器(NED)中被使用。
【IPC分类】F21V8/00, G02B27/01
【公开号】CN105393050
【申请号】CN201480037077
【发明人】J·G·贝内特
【申请人】微软技术许可有限责任公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2014年6月19日
【公告号】EP3014174A1, US8913865, US20150003796, WO2014209734A1