[发明专利]各向异性地形成的衍射光栅设备

说明书

衍射光栅包括衬底和从衬底延伸的三角形脊的阵列。脊彼此平行延伸，并且具有三角形横截面，使得脊的第一侧面面向第一方向，并且脊的相邻第二侧面面向不同的第二方向。光栅线的阵列设置在脊的阵列的第一侧面上，光栅线的阵列中的每个光栅线包括由脊的阵列中的相应脊的第一侧面支撑的透明材料的平板。光栅线的阵列的折射率不同于脊的阵列的折射率。

技术领域

本公开涉及视觉显示器和显示系统，且具体涉及用于可佩戴显示器的光学部件和模块，以及相关的制造方法。

背景技术

头戴式显示器(HMD)、近眼显示器(NED)和其他可佩戴显示系统可以用于向用户呈现虚拟场景，或者用动态信息、数据或虚拟对象来增强真实场景。虚拟或增强的场景可以是三维的(3D)，以增强体验，并将虚拟对象与用户观察到的真实对象相匹配。可以实时跟踪用户的眼睛位置和凝视方向和/或方位，并且可以根据用户的头部方位和凝视方向动态地调整显示的场景，以提供在模拟或增强环境中的更好的沉浸体验。

轻巧紧凑的近眼显示器可减轻用户头部和颈部的压力，并且佩戴起来通常更舒适。这种显示器的光学块可能是整个系统中最重的部分。可以采用紧凑的平面光学部件，例如波导、光栅、菲涅耳透镜等，以减小光学块的尺寸和重量。然而，紧凑的平面光学器件可能具有与图像质量、出瞳(exit pupil)尺寸和均匀性、瞳孔游动(pupil swim)、生成的图像的视场、视觉伪影等相关的限制。

发明内容

本申请提供了以下内容：

1)一种制造衍射光栅的方法，所述方法包括：

形成从衬底延伸的脊的阵列，所述脊彼此平行延伸并具有三角形横截面，使得所述脊的第一侧面面向第一方向，并且所述脊的相邻第二侧面面向不同的第二方向；和

在所述脊的阵列的所述第一侧面上形成光栅线的阵列，所述光栅线的阵列中的每个光栅线包括由所述脊的阵列中的相应脊的所述第一侧面支撑的透明材料的平板；

其中，所述光栅线的阵列的折射率不同于所述脊的阵列的折射率。

2)根据1)所述的方法，还包括在所述光栅线的阵列上形成涂覆层，所述涂覆层具有与所述衬底相对的基本平坦的顶表面。

3)根据2)所述的方法，其中，所述涂覆层由与所述脊的阵列相同的材料形成。

4)根据1)至3)中任一项所述的方法，其中，所述光栅线的阵列被形成为使得在所述脊的所述第二侧面上不存在光栅线。

5)根据4)所述的方法，其中，所述光栅线的阵列使用在所述脊的阵列的所述第一侧面上定向沉积光栅层材料来形成。

6)根据4)所述的方法，其中，所述光栅线的阵列通过在所述脊的所述第一侧面和所述第二侧面上各向同性沉积光栅层材料，随后从所述脊的所述第二侧面各向异性蚀刻所述光栅层材料而形成。

7)根据1)至6)中任一项所述的方法，还包括以空间变化的方式选择性地去除所述光栅线的阵列的所述透明材料的至少一部分，以产生具有空间变化的占空比的光栅线的阵列。

8)根据1)至6)中任一项所述的方法，其中，所述光栅线的阵列通过在所述脊的所述第一侧面上对所述透明材料进行空间变化的定向沉积来形成，以产生具有空间变化的占空比的光栅线的阵列。

9)一种衍射光栅，包括：

衬底；

从所述衬底延伸的脊的阵列，所述脊在平行于所述衬底的平面的平面中彼此平行延伸，并且具有三角形横截面，使得所述脊的第一侧面面向第一方向，并且所述脊的相邻第二侧面面向不同的第二方向；和

光栅线的阵列，其具有与所述脊的阵列不同的折射率，所述光栅线的阵列中的每个光栅线包括由所述脊的阵列中的相应脊的所述第一侧面支撑的透明材料的平板。