实现具有带折射分束凸透镜的输出观察器元件的波导的近眼光学系统的制作方法

技术特征：
1.一种光学组合器，包括：波导棱镜，所述波导棱镜被配置成将来自显示面板的显示光经由全内反射来从所述波导棱镜的近端传送到所述波导棱镜的远端；以及传出耦合界面，所述传出耦合界面被设置在所述波导棱镜的所述远端处的所述波导棱镜的面对眼睛的表面处，所述传出耦合界面具有包括折射分束凸透镜的多个偏振相关层。2.根据权利要求1所述的光学组合器，进一步包括：传出耦合表面，所述传出耦合表面被设置在所述波导棱镜的所述远端处，所述传出耦合表面被配置成将离开所述波导棱镜的所述显示光引导至所述传出耦合界面。3.根据权利要求2所述的光学组合器，其中，所述传出耦合表面相对于所述波导棱镜的面对世界的表面和平行的面对眼睛的表面以非零角定向。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学组合器，其中，所述多个偏振相关层包括：第一四分之一波片qwp层，被设置在所述波导棱镜与所述折射分束凸透镜之间；第二qwp层，被设置在所述折射分束凸透镜的面对眼睛表面处；高级偏振膜apf层，被设置在所述第二qwp层上；以及线性偏振层，被设置在所述apf层上。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光学组合器，进一步包括：补偿棱镜，所述补偿棱镜耦合至所述波导棱镜并具有与所述波导棱镜的材料基本相似的折射率。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光学组合器，进一步包括：光吸收材料，所述光吸收材料被设置在所述折射分束凸透镜的面对世界的表面上，所述光吸收材料包括多个孔以用于在所述折射分束凸透镜中形成部分反射镜的阵列。7.一种方法，包括：将来自显示面板的显示光引导到波导棱镜中；经由至少一个全内反射，将在所述波导棱镜内的所述显示光传递到传出耦合表面；以及将来自所述传出耦合表面的所述显示光反射到被设置在所述波导棱镜的面对眼睛的表面处的传出耦合界面，所述传出耦合界面具有包括折射分束凸透镜的多个偏振相关层。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个偏振相关层包括：第一四分之一波片qwp层，被设置在所述波导棱镜与所述折射分束凸透镜之间；第二qwp层，被设置在所述折射分束凸透镜的面对眼睛的表面处；高级偏振膜apf层，被设置在所述第二qwp层上；以及线性偏振层，被设置在所述apf层上。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：将所述显示光穿过所述折射分束凸透镜传递到所述apf层；将来自所述apf层的所述显示光反射到所述折射分束凸透镜的凸表面；以及将来自所述凸表面的并且离开所述传出耦合界面的所述显示光朝着用户的眼睛反射。10.根据权利要求7至9中的任一项所述的方法，其中，光吸收特征的阵列被设置在所述折射分束凸透镜的面对世界的表面上。11.一种近眼显示系统，包括：
显示面板，所述显示面板被配置成投射表示视觉内容的显示光；和光学组合器，所述光学组合器包括：波导棱镜，所述波导棱镜被配置成将所述显示光从所述波导棱镜的近端传送到所述波导棱镜的远端；以及传出耦合界面，所述传出耦合界面被设置在所述波导棱镜的所述远端处的所述波导棱镜的面对眼睛的表面处，所述传出耦合界面具有包括折射分束凸透镜的多个偏振相关层。12.根据权利要求11所述的近眼显示系统，其中，所述光学组合器进一步包括：传出耦合表面，所述传出耦合表面被设置在所述波导棱镜的所述远端处，所述传出耦合表面被配置成将离开所述波导棱镜的所述显示光引导至所述传出耦合界面。13.根据权利要求12所述的近眼显示系统，其中，所述传出耦合表面相对于所述波导棱镜的面对世界的表面和平行的面对眼睛的表面以非零角定向。14.根据权利要求11至13中的任一项所述的近眼显示系统，其中，所述多个偏振相关层包括：第一四分之一波片qwp层，被设置在所述波导棱镜与所述折射分束凸透镜之间；第二qwp层，被设置在所述折射分束凸透镜的面对眼睛的表面处；高级偏振膜apf层，被设置在所述第二qwp层上；以及线性偏振层，被设置在所述apf层上。15.根据权利要求11至14中的任一项所述的近眼显示系统，其中，所述折射分束凸透镜包括：第一子层和第二子层。16.根据权利要求15所述的近眼显示系统，其中，所述第一子层在面对眼睛的表面上具有凸轮廓，并且所述第二子层在面对世界的表面上具有与所述凸轮廓互补的凹轮廓。17.根据权利要求15所述的近眼显示系统，其中，所述折射分束凸透镜进一步包括：部分反射镜层，所述部分反射镜层被设置在所述第一子层与所述第二子层之间。18.根据权利要求11至17中的任一项所述的近眼显示系统，其中，所述光学组合器进一步包括：补偿棱镜，所述补偿棱镜耦合至所述波导棱镜并具有与所述波导棱镜的材料基本相似的折射率。19.根据权利要求11至17中的任一项所述的近眼显示系统，其中，所述传出耦合界面包括光吸收特征的阵列，以用于防止来自所述光学组合器的世界侧光泄漏。20.根据权利要求19所述的近眼显示系统，其中，所述光吸收特征的阵列被设置在所述折射分束凸透镜的面对世界的表面上，所述光吸收特征包括多个孔，以用于在所述折射分束凸透镜中形成部分反射镜的阵列。

技术总结
一种光学组合器，包括：波导棱镜，其被配置成将来自显示面板的显示光，经由全内反射从波导棱镜的近端传送到波导棱镜的远端。光学组合器也包括：传出耦合界面，其位于波导棱镜的远端处的波导棱镜的面对用户眼睛的表面上。传出耦合界面包括多个偏振相关层，其包括折射分束凸透镜，以折叠显示光的光学路径，并减小实现光学组合器的近眼光学系统的尺寸。光学组合器的近眼光学系统的尺寸。光学组合器的近眼光学系统的尺寸。


技术研发人员：秦怡 塞吉
受保护的技术使用者：谷歌有限责任公司
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2022/5/7