[发明专利]用于增强和混合现实系统的聚合物目镜组件

说明书

增强现实(AR)和混合现实(MR)聚合物目镜组件的制造和所得的AR/MR聚合物目镜组件可单独地或以任何适当的组合地包括一个或多个特征，以补偿预期的变形并维持聚合物层之间的基本上均匀的间隙。这样的特征包括：制造具有多个部件的聚合物目镜组件，所述多个部件具有基本上相同的热膨胀系数(CTE)；修改一个或多个聚合物层的表面化学或结构以增加聚合物层的疏水性或全疏性；以连续和/或延伸配置在相邻的聚合物层之间设置粘合剂；以及在聚合物层之间的选定位置处设置不同尺寸的微球体。

本申请要求于2018年10月30日提交的名称为“POLYMER EYEPIECE ASSEMBLIESFOR AUGMENTED AND MIXED REALITY SYSTEMS(用于增强和混合现实系统的聚合物目镜组件)”的美国专利申请No.62/752,838的权益。

技术领域

本发明涉及用于增强现实(AR)和混合现实(MR)系统的聚合物目镜组件和制造聚合物目镜组件的方法。

背景技术

用于增强现实(AR)和混合现实(MR)系统的目镜组件通常通过堆叠多个玻璃光波导层来制造，其中相邻层之间的具有气隙。图1是玻璃目镜组件100的侧视图，该玻璃目镜组件100包括位于眼睛侧玻璃盖104和世界侧玻璃盖106之间的玻璃光波导102。光波导102包括设置在波导中或波导上的各种光学特征，诸如光栅。投射通过光波导102的光可以与光栅相互作用，使得光的至少一部分的传播方向被改变。例如，光波导102可以包括耦合光栅(ICG)区域108、正交光瞳扩展器(OPE)区域110和出射光瞳扩展器(EPE)区域112。玻璃光波导102和玻璃盖104、106通常在边缘114处与紫外(UV)可固化粘合剂116接合，该粘合剂116包括尺寸被选择为实现相邻层之间的期望间距的二氧化硅微球体。在一些情况下，玻璃目镜组件100包括玻璃透镜118(例如，处方透镜)，其可以是凹的或凸的。

至少部分地由于聚合物的与玻璃相比的低弹性模量(杨氏模量)和高热膨胀系数(CTE)，平行度在聚合物目镜的制造或操作期间可能劣化。如图2A所示，第一聚合物层200可以相对于第二聚合物层202变弯(例如，弯曲或翘曲)，从而导致诸如聚合物层200、202之间的气隙204的间隙跨目镜区域的不均匀厚度。聚合物层朝向(或远离)相邻聚合物层的弯曲通常将改变离开聚合物波导层朝向用户眼睛的图像的深度平面。聚合物波导的不期望的弯曲可以更改由用户感知到的图像并且可以降低图像质量。如图2B所示，第一聚合物层200的弯曲可以导致第一聚合物层200和第二聚合物层202在区域206中的直接接触。相邻聚合物层的直接接触可以允许从一个层到另一层的传播光的泄漏，从而导致图像质量的退化。因此，为了在AR/MR目镜的一些配置中成功地实现聚合物层的使用，应当减小或最小化聚合物层的弯曲。

发明内容

在第一一般方面，目镜组件包括：第一覆盖层；第二覆盖层；以及位于所述第一覆盖层与所述第二覆盖层之间的多个光波导。所述第一覆盖层与第一光波导相邻，以及所述第二覆盖层与第二光波导相邻。粘合剂其位于所述第一覆盖层与所述第一光波导之间、所述第二覆盖层与所述第二光波导之间、以及相邻的光波导对之间。所述第一覆盖层、所述第二覆盖层和所述多个光波导中的每个光波导包括聚合物材料，以及所述聚合物材料和所述粘合剂的热膨胀系数基本相同。

第一一般方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

所述第一覆盖层、所述第二覆盖层和所述多个光波导可以包括相同的聚合物材料。在-20℃至约65℃的温度间隔范围内，所述聚合物材料和所述粘合剂的热膨胀系数通常在30μm/m℃至150μm/m℃的范围内。在约20℃至约65℃的温度范围内，所述聚合物材料和所述粘合剂的热膨胀系数基本相同。相邻的光波导对之间的间隙通常是基本上均匀的。

在第二一般方面，一种目镜组件包括：第一覆盖层；第二覆盖层；以及位于所述第一覆盖层与所述第二覆盖层之间的多个光波导。在所述多个光波导的表面上的水接触角超过90°。

第二一般方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。