用于生产光导光学元件的方法与流程

用于生产光导光学元件的方法
1.发明的技术领域和

背景技术：

2.本发明涉及显示器，并且特别地涉及用于生产光导光学元件的方法。
3.诸如近眼显示器的各种类型的显示器可以采用光导光学元件(loe)来在一个或更多个维度上扩展输入图像。在需要二维扩展的情况下，可以使用两个loe，包括被构造成在一个维度上扩展图像的第一loe，以及被构造成在另一维度上扩展图像的第二loe。与本发明特别相关的是反射式loe，其中第一loe和第二loe中的至少之一被实现为由两个平行的主外表面界定的透明块，该两个平行的主外表面被构造成支持光线经由全内反射(total internal reflection，tir)在其间传播，并且具有位于主外表面之间并且不平行于主外表面的一组相互平行的部分反射内表面(或“小平面”)。在loe内传播的准直图像由第一组小平面中的小平面朝向第二组小平面逐渐地部分偏转，并且由第二组小平面向外朝向观察者的眼睛逐渐地部分偏转，从而向观察者呈现图像。


技术实现要素：

4.本发明是一种用于生产光导光学元件的方法。
5.根据本发明的实施方式的教导，提供了一种用于生产光导光学元件(loe)的方法，其中每个loe具有一对相互平行的主外表面，该一对相互平行的主外表面用于通过主外表面处的内反射来引导在loe内传播的图像照射，每个loe还具有有效区域和至少一个次级区域，有效区域包括位于主外表面之间并且被定向成不平行于主外表面的一组相互平行的部分反射表面，部分反射表面中的至少之一终止于有效区域与次级区域之间的边界处，方法包括以下步骤：(a)将多个平行面对板在多个界面处结合在一起以形成板的堆叠，界面中的每一个处的一个面具有用于提供部分反射光学特性的涂层；(b)切割和抛光板的堆叠以形成与界面中的至少之一相交的边界平面；(c)在边界平面处将透明材料块结合到堆叠以形成前体结构；以及(d)沿多个平行平面对前体结构进行切片以形成多个切片，每个切片包含用于提供loe的有效区域的堆叠的一部分以及用于提供loe的次级区域的块的一部分。
6.根据本发明的实施方式的另一特征，沿相对于界面的平面倾斜定向的平面切割边界平面。
7.根据本发明的实施方式的另一特征，透明材料块与多个板折射率匹配。
8.根据本发明的实施方式的另一特征，透明材料块为光学连续材料块。
9.根据本发明的实施方式的另一特征，透明材料块为连续均匀块。
10.根据本发明的实施方式的另一特征，在切片之前，沿至少一个边缘平面切割前体结构，边缘平面的一部分在切片之后限定每个loe的边缘。
11.根据本发明的实施方式的另一特征，多个平行平面垂直于界面。
12.根据本发明的实施方式的另一特征，多个平行平面相对于界面成斜角。
13.根据本发明的实施方式的另一特征，形成到loe的有效区域的边缘，其中，边界不平行于边缘，使得部分反射表面在与主外表面平行的方向上的长度沿该组部分反射表面的至少四分之一从部分反射表面到部分反射表面逐渐减小。
14.根据本发明的实施方式的另一特征，涂层被构造成为相继的界面提供顺序变化的反射率。
15.根据本发明的实施方式的另一特征，板具有彼此不同的厚度，使得界面非均匀地间隔开。
16.根据本发明的实施方式的另一特征，方法还包括以下步骤：(a)切割和抛光板的堆叠以形成与界面中的至少之一相交的附加边界平面，附加边界平面与边界平面不共面；以及(b)在边界平面处将附加透明材料块结合到堆叠以形成前体结构，并且其中，执行切片，使得每个切片另外包含附加块的一部分。
17.根据本发明的实施方式的教导，还提供了一种中间工作产品，其能够沿多个平行平面被切片以形成多个光导光学元件(loe)，每个光导光学元件具有一对相互平行的主外表面，该对相互平行的主外表面用于通过主外表面处的内反射来引导在loe内传播的图像照射，每个loe还具有有效区域和至少一个次级区域，有效区域包括位于主外表面之间并且被定向成不平行于主外表面的一组相互平行的部分反射表面，部分反射表面中的至少之一终止于有效区域与次级区域之间的边界处，该中间工作产品包括：(a)堆叠，其由在多个界面处结合在一起的多个平行面对板形成，界面的每一个处的一个面具有用于提供部分反射光学特性的涂层，堆叠在与界面中的至少之一相交的边界平面处被切割和抛光；以及(b)透明材料块，其在边界平面处结合到堆叠。
18.根据本发明的实施方式的另一特征，边界平面相对于界面的平面倾斜定向。
19.根据本发明的实施方式的另一特征，透明材料块与多个板折射率匹配。
20.根据本发明的实施方式的另一特征，透明材料块为光学连续材料块。
21.根据本发明的实施方式的另一特征，透明材料块为连续均匀块。
22.根据本发明的实施方式的另一特征，涂层被构造成为相继的界面提供顺序变化的反射率。
23.根据本发明的实施方式的另一特征，板具有彼此不同的厚度，使得界面非均匀地间隔开。
附图说明
24.在本文中仅通过示例的方式参照附图描述本发明，在附图中：
25.图1a和图1b是使用根据本发明的教导构造和操作的光导光学元件(light-guide optical element，loe)实现的光学系统的示意性等距视图，其分别示出了自顶向下和侧向注入构造；
26.图2a和图2b是来自图1a或图1b的loe的放大示意性等距视图，其示出了图像的两个末端场的光线路径；
27.图2c是图1a和图1b的场与附加场的组合的概况，该组合限定在眼动箱处形成完整图像所需的部分反射表面的整体包络；
28.图2d是图2c的替选实现方式，其中选择性地实现部分反射表面；
29.图3是与图2d的loe的实现方式类似的替选实现方式的放大示意性等距视图，其中在不同位置处并且以不同的光轴取向采用图像投射器；
30.图4是通过对板的堆叠进行切片来进行的针对多个loe的生产方法的各阶段的示
意性等距表示；
31.图5是用于具有排除了部分反射表面的区域的多个loe的修改的生产方法的流程图；
32.图6是根据图5的修改的生产方法的通过对板的堆叠进行切片来进行的针对多个loe的生产方法的各阶段的示意性等距表示；
33.图7a和图7b是通过图5和图6的方法产生的两个loe的放大示意性等距视图，该两个loe分别具有一个和两个没有部分反射表面的区域；
34.图8是前体结构的示意性等距表示，图7b的loe从该前体结构切片得到；
35.图9是具有第一loe区域和第二loe区域的二维扩展loe的示意性等距视图，该第一loe区域与图7b的loe对应，并且第二loe区域也通过没有部分反射表面的区域来实现；
36.图10a是根据本发明的方法的方面生成的替选前体结构的示意性等距视图；
37.图10b是图10a的前体结构的侧视图，其示出了截平面，沿该截平面切割前体结构以生成修改的前体结构；
38.图10c和图10d分别是在沿图10b的截平面切割之后的修改的前体结构的侧视图和等距视图；以及
39.图10e示出了通过对图10d的前体结构进行切片而获得的许多loe。
具体实施方式
40.本发明的某些实施方式提供了用于制造光导光学元件(loe)的方法，该光导光学元件用于实现光学孔径扩展以用于平视显示器并且最优选地近眼显示器的目的，近眼显示器可以是虚拟现实显示器或者更优选地是增强现实显示器。图1a至图3示出了本发明的生产方法特别相关的光学布置和对应的装置的某些特别优选的示例，但是生产方法不限于这样的应用。
41.在图1a和图1b中示意性地示出了呈采用根据本发明的实施方式的教导的loe 12的近眼显示器(通常被指定为10)形式的装置的示例性实现方式。近眼显示器10采用被光学地耦合以将图像注入到loe(可互换地被称为“波导”、“基板”或“平板”)12中的紧凑型图像投射器(在本领域中通常被称为“pod”)14，在loe 12中图像光通过一组相互平行的平坦外表面处的内反射被捕获在一个维度。光射向彼此平行并且相对于图像光的传播方向斜向倾斜的一组部分反射表面(可互换地被称为“小平面”)，其中，每个相继的小平面使图像光的一部分偏转成偏转方向，其也在基板内通过反射被捕获/引导。该第一组小平面未在图1a和图1b中单独示出，但是位于loe的第一区域(被指定为16)中。在相继的小平面处的该部分反射实现了第一维度的光学孔径扩展。
42.在本发明的第一组优选但非限制性示例中，以上提及的一组小平面与基板的主外表面正交。在这种情况下，注入图像及其在区域16内传播时经历内反射的其共轭两者被偏转并且成为在偏转方向上传播的共轭图像。在替选的一组优选但非限制性示例中，第一组部分反射表面相对于loe的主外表面成斜角。在后一情况下，注入图像或其共轭形成在loe内传播的期望偏转图像，同时可以例如通过在小平面上采用角度选择性涂层来使其他反射最少化，其中角度选择性涂层使得小平面对于由图像呈现的不需要其反射的入射角范围相对透明。
43.第一组部分反射表面将图像照射从通过全内反射(total internal reflection，tir)捕获在基板内的传播的第一方向偏转到也通过tir被捕获在基板内的传播的第二方向。
44.然后，经偏转的图像照射进入第二基板区域18，该第二基板区域18可以被实现为相邻的不同基板或者实现为单个基板的延续，在该第二基板区域18中，耦出布置(另一组部分反射小平面或衍射光学元件)逐渐将图像照射的一部分朝向位于被限定为眼动箱(eye-motion box，emb)的区域内的观察者的眼睛耦出，从而实现第二维度的光学孔径扩展。整体装置可以针对每个眼睛分开实现，并且优选地相对于用户的头部被支承，其中每个loe 12面对用户的对应的眼睛。在如这里所示的一个特别优选的选项中，将支承布置实现为具有用于相对于用户的耳朵来支承装置的侧部20的眼镜框。也可以使用其他形式的支承布置，包括但不限于头带、面罩或悬挂在头盔上的装置。
45.本文在附图和权利要求中涉及x轴和y轴，x轴沿loe的第一区域的大体延伸方向水平(图1a)或竖直(图1b)延伸，并且y轴垂直于x轴延伸——即在图1a中竖直延伸以及在图1b中水平延伸。
46.以非常近似的术语而言，可以认为第一loe或loe 12的第一区域16在x方向上实现孔径扩展，而第二loe或loe 12的第二区域18在y方向上实现孔径扩展。在下面将更精确地表述视场的不同部分传播的角方向的扩展的细节。应当注意，如图1a所示的取向可以被视为“自顶向下”实现方式，在该实现方式中进入loe的主(第二区域)的图像照射从上边缘进入，而图1b所示的取向可以被视为“侧向注入”实现方式，在该实现方式中水平部署这里被称为y轴的轴。在其余附图中，将在类似于图1a的“自顶向下”取向的背景下示出本发明的某些实施方式的各种特征。然而，应当认识到，所有这些特征同样适用于也落入本发明的范围内的侧向注入实现方式。在某些情况下，其他中间取向也是适用的，并且除非明确被排除，否则也被包括在本发明的范围内。
47.与本发明的装置一起采用的pod优选地被构造成生成准直图像，即，在准直图像中每个图像像素的光是具有与像素位置对应的角方向的准直到无穷远的平行光束。因此，图像照射跨越与二维角视场对应的角度范围。
48.图像投射器14包括通常被部署成照射空间光调制器例如lcos芯片的至少一个光源。空间光调制器调制图像的每个像素的投射强度，从而生成图像。替选地，图像投射器可以包括通常使用快速扫描镜来实现的扫描布置，该扫描布置跨投射器的图像平面扫描来自激光光源的照射，同时光束的强度随着逐像素的运动同步变化，从而针对每个像素投射期望强度。在这两种情况下，准直光学器件被设置成生成准直到无穷远的输出投射图像。以上部件中的一些或全部通常被布置在一个或更多个偏振分束器(polarizing beam-splitter，pbs)立方体或本领域所公知的其他棱镜布置的表面上。
49.可以通过任何合适的光学耦合来实现图像投射器14与loe 12的光学耦合，例如，经由具有成斜角的输入表面的耦合棱镜、或者经由反射耦合布置、经由侧边缘和/或loe的主外表面之一来实现。耦入构造的细节对于本发明并不重要，并且在这里被示意性地示出为应用于loe的主外表面之一的楔形棱镜15的非限制性示例。
50.应当认识到，近眼显示器10包括各种附加部件，通常包括用于致动图像投射器14的控制器22，其通常采用来自小型搭载电池(未示出)或一些其他合适的电源的电力。应当
认识到，控制器22包括用于驱动图像投射器的所有必要的电子部件，例如至少一个处理器或处理电路，所有这些均如本领域已知的。
51.现在转到图2a至图2f，更详细地示出了近眼显示器的实现方式的光学特性。具体地，示出了由透明材料形成的光导光学元件(loe)12的更详细视图，loe 12包括第一区域16和第二区域18，第一区域16包含具有第一取向的第一组平坦的相互平行的部分反射表面17，第二区域18包含具有与第一取向不平行的第二取向的第二组平坦的相互平行的部分反射表面19。一组相互平行的主外表面24跨第一区域16和第二区域18延伸，使得第一组部分反射表面17和第二组部分反射表面19两者均位于主外表面24之间。最优选地，该组主外表面24是各自跨整个第一区域16和第二区域18连续的一对表面，但是在区域16与区域18之间厚度减小或增大的选项也落入本发明的范围。区域16和区域18可以被紧接地并置，使得区域16和区域18在边界处接触，边界可以是直边界或一些其他形式的边界，或者取决于特定应用，可以存在置于区域16与区域18之间的一个或更多个附加loe区域，以提供各种附加的光学或机械功能。在某些特别优选的实现方式中，通过采用连续的外部板来实现特别高质量的主外表面，在连续的外部板之间夹有分开形成的区域16和18以形成复合loe结构。
52.可以通过反向追踪图像照射路径来理解loe的光学特性。第二组部分反射表面19与主外表面24成斜角，使得通过主外表面处的内反射在loe 12内从第一区域16传播到第二区域18中的图像照射的一部分从loe朝向眼动箱26耦出。第一组部分反射表面17被定向成使得从耦入区域(耦合棱镜15)通过主外表面处的内反射在loe 12内传播的图像照射的一部分被朝向第二区域18偏转。
53.在图2a中通过从loe右侧的pod孔径朝向loe左侧扩展的照射锥来表示来自图像投射器14的投射图像的一个维度的角扩展。在这里示出的非限制性示例中，pod的中心光轴限定loe内与x轴对齐的传播方向，并且角扩展(在loe内)大致为
±
16
°
。(应当注意，由于折射率的改变，角度fov在空气中变大。)在第一区域16中示出第一组部分反射表面17，在第二区域18中示出第二组部分反射表面19。
54.近眼显示器被设计成向用户的眼睛提供投射图像的完整视场，其中用户的眼睛位于由“眼动箱”(emb)26指定的允许位置范围(即，通常被表示为矩形的形状，其与眼瞳将从其观看投射图像的loe的平面间隔开)内的某个位置处。为了到达眼动箱，光必须通过第二组部分反射表面19从第二区域18朝向emb 26耦出。为了提供完整图像视场，emb中的每个点必须从loe接收图像的整个角度范围。从emb回溯视场指示较大矩形28，相关照射自矩形28从loe朝向emb耦出。
55.图2a示出了视场的第一末端，第一末端对应于投射图像的左下像素。耦入到loe中的具有与投射器的光学孔径对应的宽度的光束被示出为从pod向左且向上传播并且从一系列部分反射表面17被部分地反射。如这里所示，仅小平面的子集生成对提供由用户所观看的图像中的对应像素有用的反射，并且仅这些小平面的子区域有助于所观察的该像素的图像。用粗黑线示出了相关区域，并且示出了从小平面17反射并且然后被小平面19耦出到达emb 26的四个角的重定向图像中的该像素对应的光线。这里以及贯穿说明书，将注意，这里示出在loe内传播期间光线的仅面内传播方向，但是光线实际上遵循来自两个主外表面的重复内反射的z字形路径，并且一整个维度的图像视场通过光线相对于主外表面的对应于y维度上的像素位置的倾斜角来编码。通过一个附加示例的方式，用点划线示出了在emb的左
上角处观看到的与图像的左上末端对应的偏转且耦出光线。
56.图2b示出了与图2a相同的构造，但是这里示出了到达emb的四个角的与视场的右下像素对应的光线，其中同样用粗线表示相关部分反射表面17的相关区域。
57.将明显的是，通过另外追踪到达emb的所有区域的图像的所有场(方向或像素)的对应的光线路径，可以标出从耦入区域开始在loe内传播、由第一组部分反射表面之一偏转并且由第二组部分反射表面之一沿到达眼动箱的方向耦出的所有光线路径的包络，并且该包络限定每个小平面17的“成像区”，而小平面17的位于包络之外的其余部分是“非成像区”，其中“成像区”是对图像照射的有助于图像到达emb的部分进行偏转所需的，“非成像区”并不有助于所需图像。在图2c中用粗线示出与所有小平面17的“成像区”对应的该包络的简化轮廓。
58.已经发现，在某些情况下，“非成像区”中的小平面部分可能对图像质量产生不利影响，例如，支持非预期的多个反射光路径，从而造成输入图像照射的重影图像，和/或来自环境光源的外部照射。为了使这样的影响最小化，根据本发明的某些特别优选的实现方式，优选地将小平面17实现为“部分小平面”，使得部分反射特性仅存在于区域16的截面区的子区域内，该子区域包括每个小平面平面的“成像区”，并且优选地排除小平面中的一些或全部的“非成像区”的至少大部分。在图2d中示意性地示出了这样的实现方式。小平面的有效(部分反射)区优选地稍微延伸超过完成emb图像投射的几何要求所需的最小值。根据某些特别优选的实现方式，如图所示，沿从耦入位置起的线遇到的最远部分反射小平面的距离在从投射器14投射的图像的大部分角度范围上随着角度远离与第二区域18的边界顺时针增加而逐渐增加。这留下了位于区域16内并且优选地实现为没有部分反射小平面的一个或更多个区域，这里标记为30a、30b和30c。
59.在图2a至图2d中，投射器14的光轴被示为与x轴平行。应当认识到，光轴实际上不平行于x轴，而是位于x-z平面中，其中，选择进入页面的z分量，使得fov的深度维度中的整个角度范围在主基板表面处经历全内反射。为了简化呈现，本文中的图形表示及其描述将仅涉及光线传播方向的面内(x-y)分量，其在本文中被称为“面内分量”或“与loe的主外表面平行的分量”。
60.图3示出了类似的实现方式，其中投射器的光轴被旋转以将场的一侧与区域16的上边缘对齐。在这种情况下，存在优选地实现为没有部分反射小平面的两个区域，标记为30a和30b。
61.图4示出了用于制造诸如图2a至图2c所示的loe区域16或18的典型生产方法。方法涉及首先堆叠和结合光学地涂覆有至少部分反射涂层的多个透明板40，从而形成堆叠42。板之间的界面对应于loe的小平面。堆叠通常用厚度为其他板的厚度的几倍的透明板加盖(在顶部和/或底部)。相对于小平面表面以期望的角度将堆叠切割成切片44。然后，基于所需的loe构造46，每个切片被成形(例如，通过切割和/或磨削，随后抛光)以形成平行的外表面，其中小平面相对于外表面以特定的预定角度定向。换言之，loe是由来自平行的经涂覆的玻璃板的堆叠的切片来成形的，其中部分反射表面的角度和取向由切片角度和后续切割的取向确定。
62.以上制造过程是高效的，原因在于可以通过以上提及的切片、切割和抛光步骤使用板的单个堆叠来制造多个相似的loe。针对堆叠使用厚的端板使得能够在第一小平面之
前和/或最后的小平面之后——但仅在平行于小平面的边界处——产生透明玻璃区域。然而，由于无效区域例如图2d和图3的区域30a、30b和30c与形成小平面区域17的多个堆叠和结合的透明板相交，因此该方法不能直接形成这些区域。
63.因此为了产生图2d或图3中描述的波导或者具有部分小平面的其他类似波导，在上面参照图4描述的制造方法之外，还需要另外的步骤。
64.根据本发明的一个特别优选的方面，提供了一种用于生产光导光学元件(loe)的方法，其中每个loe具有：一对相互平行的主外表面，其用于通过主外表面处的内反射来引导在loe内传播的图像照射；有效区域，其具有位于主外表面之间并且被定向成不平行于主外表面的一组相互平行的部分反射表面；以及至少一个次级区域，其中部分反射表面中的至少之一终止于有效区域与次级区域之间的边界处。如图5的框图所示以及如图6示意性所示，方法包括至少以下步骤：
65.(a)将多个平行面对板40在多个界面处结合在一起以形成板的堆叠42，界面中的每一个处的一个面具有用于提供部分反射光学特性的涂层(步骤32)；
66.(b)切割和抛光板的堆叠以形成与界面中的至少之一相交的边界平面48(步骤34)；
67.(c)在边界平面48处将透明材料块50结合到堆叠42以形成前体结构52(步骤36)；以及
68.(d)沿多个平行平面对前体结构52进行切片以形成多个切片54，每个切片包含用于提供loe的有效区域的堆叠42的一部分以及用于提供loe的次级区域的块50的一部分。
69.在图6中示出的示例中，如图所示，从每个切片54切割出最终的loe 56，从而形成具有至少一个从其排除了该组小平面的区域30a的loe 56。
70.优选地，块50由与多个板折射率匹配的透明材料形成，使得具有小平面的区域与没有小平面的区域之间的边界不生成显著的光学像差。出于相同的原因，优选地，块50与堆叠42的附接用折射率匹配的光学粘合剂来执行。块50本身优选地是光学连续材料的块，这意味着其不具有引起明显的光学像差、光的散射或偏转的内部特征。最优选地，块50被实现为透明材料(通常是玻璃)的连续均匀块。
71.根据最终的loe结构中期望边界的位置选择边界平面48的取向和位置。在大部分情况下，取向将是相对于界面的平面倾斜定向的平面。这在图6中示意性地示出为角度α(大于90
°
)。
72.图5和图6的方法阐述了用于制造如图7a所示具有单个无效区域30a的loe的步骤，但是方法很容易通过重复步骤34和步骤36被适应性调节，以在进行切片之前形成附加边界平面并且将附加透明块添加到前体结构，以用于形成两个或更多个从其排除了小平面组的无效区域。图7b示出了具有两个无效区域30a和30b的loe 56的另一示例，以及图8示出了从对应的前体结构52进行切片得到的若干这样的loe 56，使得每个切片包括堆叠的区域和两个块的区域。
73.尽管这里主要在第一维度的光学孔径的扩展的示例中示出，在该示例中小平面负责利用loe将图像光传播从第一引导方向到第二引导方向的偏转，但是相同的原理适用于针对光学孔径扩展的第二(或任何其他)阶段所采用的loe。通过示例的方式，图9示出了光学布置，其包括如图7b所示的用于执行第一维度的光学孔径扩展的第一loe 56以及用于实
现第二维度的光学孔径扩展并将图像照射朝向观察者的眼睛耦出的第二loe 58。在这种情况下，耦出小平面60(为了有利于对说明的理解而被示意性地过度间隔开地示出)限于loe 58的有效区域，并且从无效区域62被排除，在该无效区域62中不需要小平面来将图像的任何部分引导到emb的任何部分。小平面在边界平面61处中止。这里同样地，优选地通过对包括结合到经涂覆的板的堆叠的透明块的前体组件(未示出)进行切片而将无效区域62与loe的其余部分一起生成，所有这些均如上面参照图5和图6所公开的。
74.图10a至图10e示出了本发明的方法的与先前示例大致类似的另一示例。在这种情况下，通过将第一块50a在第一边界平面48a处附接至堆叠42并且将第二块50b在第二边界平面48b处附接至堆叠42而形成前体结构52(图10a)。在这种情况下，第二边界平面48b的切割还包括对第一块50a的部分的切割。图10b是示出切割线64的侧视图，优选地在切片之前沿该切割线64切割前体结构。该切割优选地限定一个或更多个边缘平面，该边缘平面的部分在切片之后限定每个loe的边缘。所得到的预成形的前体结构52'在图10c和图10d中示出。沿切片平面对前体结构52'的后续切片(图10d的虚线66)导致接近最终的loe结构58，通常需要仅最终的抛光和将loe组装为整体光学设计的一部分所需的任何其他步骤。
75.将注意，本发明的生产方法能够适用于用于不同应用的广泛的loe结构，并且可以适于提供loe的不同参数。例如，在某些实现方式中，平行的切片平面被定向成与堆叠的界面垂直，得到与loe的主外表面正交的部分反射表面。对于其他应用，平行的切片平面相对于界面成斜角，从而生成具有相对于loe的主外表面倾斜的部分反射表面的loe。
76.本发明的方法还可以利用实现各种附加特征的部分反射表面的序列来实现，所有这些附加特征均是根据特定光学布置的要求。示例包括但不限于可变的小平面间隔和变化的反射率，其中在可变的小平面间隔的情况下，板具有彼此不同的厚度，使得界面非均匀地间隔开，在变化的反射率的情况下，涂层被构造成针对相继的界面提供顺序变化的反射率。
77.显然，取决于最终的光学装置的期望几何形状，loe的无效区域可以沿小平面的区域的较大或较小比例延伸。根据某些特别优选的实现方式，边界平面不平行于loe的边缘，使得部分反射表面在与主外表面平行的方向上的长度沿该组部分反射表面的至少四分之一从部分反射表面到部分反射表面逐渐减小。
78.如以上在图1b的背景下所提及的，本文在“自顶向下”的背景下示出的二维光学扩展示例可以全部等同地应用于“侧向”构造，在该“侧向”构造中，从位于观看区侧向外部的pod注入图像，并且通过第一组小平面竖直地扩展图像，并且然后通过第二组小平面水平地扩展图像，以耦合到用户的眼睛中。应当认识到，所有上述构造和变型也适用于侧向注入构造。
79.贯穿以上描述，已经提及如图所示的x轴和y轴，其中，x轴是水平的或竖直的，并且对应于第一维度的光学孔径扩展，以及y轴是与第二维度的扩展对应的另一主轴。在这样的背景下，可以相对于安装在用户的头部上时装置的取向以通常由支承布置(例如，图1a和图1b的以上提及的眼镜框)限定的取向来限定x和y。通常与x轴的定义一致的其他术语包括：(a)对眼动箱进行定界的至少一个直线，其可以用于限定与x轴平行的方向；(b)矩形投射图像的边缘通常与x轴和y轴平行；以及(c)第一区域16与第二区域18之间的边界通常平行于x轴延伸。
80.应当认识到，以上描述仅旨在用作示例，并且在所附权利要求所限定的本发明的
范围内，许多其他实施方式也是可能的。