CN103975267A - 用于头戴式显示器的紧凑照明模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明模块，其包含：光源，其用以输出灯光；及混合光导，其具有实质上矩形横截面。所述混合光导包含空间均匀化区段及发射区段。所述空间均匀化区段包含：第一端，其经耦合以从所述光源接收具有第一横截面轮廓的所述灯光；及第二端，其用以以实质上符合所述混合光导的所述实质上矩形横截面的第二横截面轮廓递送所述灯光。所述发射区段邻近于所述第二端。所述发射区段包含通过其以实质上均匀强度轮廓发射所述灯光的发射表面。所述发射表面面向与所述第一端的通过其将所述灯光接收到所述混合光导中的输入表面不同的方向。

Description

用于头戴式显示器的紧凑照明模块

技术领域

本发明一般来说涉及光学器件领域，且特定来说(但非排他地)涉及近眼式光学系统。

背景技术

头戴式显示器(“HMD”)为佩戴于头部上或周围的显示装置。HMD通常并入有某一种类的近眼式光学系统以在距人眼几厘米内发射光图像。单眼显示器称为单目式HMD，而双眼显示器称为双目式HMD。一些HMD仅显示计算机产生的图像(“CGI”)，而其它类型的HMD能够将CGI叠加于现实世界视图上。这后一种类型的HMD可用作用于实现扩增现实的硬件平台。在扩增现实的情况下，用覆叠的CGI扩增观看者的世界图像(也称为抬头显示器(“HUD”))。

HMD具有众多的实用应用及休闲应用。航空航天应用准许飞行员在不使其眼睛离开飞行路径的情况下看到极其重要的飞行控制信息。公共安全应用包含地图及热成像的战术显示。其它应用领域包含视频游戏、交通运输及电信。随着技术演变，必定存在新发现的实用应用及休闲应用；然而，这些应用中的许多应用由于用于实施现有HMD的常规光学系统的成本、大小、视场及效率而受到限制。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。所述图式未必按比例绘制。

图1是根据本发明的实施例的近眼式显示器的横截面图。

图2A是根据本发明的实施例的照明模块的横截面侧视图。

图2B是根据本发明的实施例的照明模块的横截面仰视图。

图3是根据本发明的实施例的照明模块的透视图。

图4是根据本发明的实施例的光增强夹层结构的横截面图。

图5A是根据本发明的实施例的具有安置于混合光导的发射表面中或其上的三维纹理的照明模块的横截面侧视图。

图5B是根据本发明的实施例的带有具有安置于混合光导的发射表面中或其上的均匀图案的三维纹理的照明模块的仰视图。

图5C是根据本发明的实施例的带有具有安置于混合光导的发射区中或其上的不均匀图案的三维纹理的照明模块的仰视图。

图5D是根据本发明的实施例的带有具有安置于混合光导的发射区中或其上的不均匀图案的三维纹理的照明模块的仰视图。

图6是根据本发明的实施例的用近眼式显示器实施的双目式HMD的俯视图。

具体实施方式

本文中描述包含具有混合光导的照明模块的头戴式显示器的操作的设备及方法的实施例。在以下描述中，陈述众多特定细节以提供对所述实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一或多者的情况下或借助其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它实例中，为避免使某些方面模糊，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作。

在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中各个地方短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，在一或多个实施例中，可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。

图1是根据本发明的实施例的近眼式显示器100的横截面图。近眼式显示器100的所图解说明实施例包含显示模块105、光中继器区段110及目镜115。显示模块105的所图解说明实施例包含照明模块120、分束器125、显示面板130及光吸收涂层135。照明模块120包含混合光导140及光源145。光中继器110的所图解说明实施例包含小区段150、半波板偏振旋转器155、光块160及大区段165。目镜115的所图解说明实施例为具有分束器170、四分之一波板偏振旋转器175及端反射器180的透视目镜。目镜115包含用于朝向眼睛173发射计算机产生的图像(“CGI”)光172的眼场侧171及周围场景光176通过其进入的外部场景侧174。

照明模块120产生用以照明显示面板130的灯光，显示面板130将图像数据调制到所述灯光上以形成CGI光172。为了提供良好质量的均匀图像，所述灯光应以充分均匀强度来照明显示面板130。照明模块120非常适合于与近眼式显示器及头戴式显示器一起使用，因为其为紧凑且高效的。

由照明模块120产生的灯光从发射表面发射到分束器125中。在一个实施例中，分束器125为偏振分束器(“PBS”)立方体，其实质上使第一偏振(例如，P偏振)的光通过，同时实质上反射第二偏振(例如，S偏振)的光。这两个偏振分量通常为正交线性偏振。所发射光可为经预偏振(例如，经P偏振)或未偏振的光。在任一情况下，P偏振分量通过PBS立方体以照明显示面板130，而S偏振的任何剩余部分中的大部分往回反射到光吸收涂层135(例如，平坦黑色涂漆)上。因此，在所图解说明的实施例中，显示面板130与照明模块120相对地安置，其之间安置有分束器120。

显示面板130(例如，硅上液晶面板、数字微镜显示器等)经由通过反射像素阵列的选择性反射将图像数据赋予到灯光上。在使用LCOS面板的实施例中，显示面板130的反射使入射灯光的偏振旋转90度。在入射灯光的反射后，CGI光(其已被偏振地旋转90度而成为(举例来说)经S偏振)即刻由分束器125重新引导且沿着正向传播路径顺着光中继器110向下朝向目镜115传播。在使用数字微镜显示器的实施例中，分束器125可实施为标准50/50分束器且CGI光172可为未偏振光。由于分束器125操作以将CGI光发射到光中继器110及目镜115中，因此其可称为输入耦合分束器或输入耦合PBS。

在一个实施例中，在光中继器110内沿着正向传播路径引导CGI光172而无需全内反射(“TIR”)。换句话说，由CGI光172形成的光锥的横截面形状及发散度经局限使得光射线到达端反射器180而无需离开光中继器110或目镜115的侧的TIR。

分束器125、光中继器110及分束器170可由若干种材料制作，包含玻璃、光学级塑料、石英玻璃、PMMA、Zeonex-E48R或其它材料。光中继器110的长度D1可基于普通成年人的镜脚-眼睛分离而选择且使得端反射器180的焦平面与显示面板130的发射孔口实质上重合。为了实现与显示面板130的发射孔口的焦平面对准，光中继器110的长度及端反射器180的曲率半径两者可结合彼此而选择。

在所图解说明的实施例中，光中继器110包含安置在小区段150与大区段165之间的界面处的半波板偏振旋转器155。半波板偏振旋转器155用于使CGI光172的偏振旋转90度(例如，将经S偏振的光再次转换回到经P偏振的光)。光中继器110的所图解说明实施例进一步包含安置在大区段165的延伸超出小区段150的边缘上的光块160。光块160减少外部光泄漏到光中继器110及目镜115中。光块160可为围绕小区段150延伸的不透明涂漆、不透明套圈或其它。

目镜115的所图解说明实施例包含形成于分束器170内的部分反射表面。在一个实施例中，分束器170为部分透明的，此准许外部(周围)场景光176通过目镜115的外部场景侧174及眼场侧171而到达眼睛173。部分透明实施例促进其中CGI光172叠加于外部场景光176上而到达用户眼睛173的扩增现实(“AR”)。在另一实施例中，目镜115为实质上不透明的(或甚至选择性地不透明的)，此促进使用户沉浸于由CGI光172显示的虚拟环境中的虚拟现实(“VR”)。

在所图解说明的实施例中，分束器170为经配置以使一个线性偏振(例如，P偏振)通过同时反射另一线性偏振(例如，S偏振)的输出耦合PBS立方体。因此，输出耦合PBS使沿着正向传播路径传播的CGI光172通过而到达四分之一波板偏振旋转器175。在通过四分之一波板偏振旋转器175之后，CGI光172被沿着反向传播路径往回朝向输出耦合PBS反射回去。因此，CGI光172在其两次通过四分之一波板偏振旋转器175期间被偏振地旋转总共90度且到其在反向传播路径上撞击输出耦合PBS时为经S偏振的。

在一个实施例中，端反射器180既反射又准直CGI光172使得沿着反向传播路径行进的CGI光172被实质上准直。如先前所述，端反射器180的焦平面可经配置以与显示面板130的发射孔口重合或几乎重合。在近眼式配置(例如，目镜115放置在距眼睛17310cm内且通常距眼睛173小于5cm内)中，准直(或几乎准直)CGI光172帮助使眼睛173聚焦于发射出眼场侧171的CGI光172上。CGI光172归因于输出耦合PBS的倾斜定向(例如，相对于侧174及171为大致45度)而被朝向眼睛173引导。在其它实施例中，端反射器180仅减小CGI光172的发散度而不完全准直CGI光172。在又一些实施例中，端反射器180可实施为平坦反射表面。在其中输入耦合分束器125及输出耦合分束器170为普通分束器的实施例中，可省略半波板偏振旋转器155及四分之一波板偏振旋转器175。

图2A、2B及3图解说明根据本发明的实施例的照明模块200。图2A是照明模块200的横截面侧视图，图2B是其横截面仰视图且图3是其透视图。照明模块200表示图1中所图解说明的照明模块120的一个可能实施方案。照明模块200的所图解说明实施例包含混合光导205、光源210及光增强夹层结构215。混合光导205的所图解说明实施例包含空间均匀化区段220及发射区段225。光源210的所图解说明实施例包含外壳230、遮光罩235及灯240。

照明模块200为用于照明显示器130的紧凑、高效率、均匀灯光源。在所图解说明实施例中，混合光导205为单一连续片的固体光学波导，其从灯240接收具有第一横截面轮廓305(参见图3)的灯光且从发射表面250输出具有实质上均匀强度轮廓310的灯光。混合光导205可由光学塑料(例如，PMMA、Zeonex-E48R)或其它光学材料(例如，玻璃、石英玻璃、石英等)制作。混合光导205的实例尺寸包含D1＝10mm、D2＝6mm、D3＝4mm及D4＝1mm。当然，可实施其它尺寸。

光源210将灯光发射到混合光导205中。光源210的所图解说明实施例包含安置于外壳230内的灯240。外壳230至少部分地由遮光罩235覆盖于上方。灯240可实施为单一白色光源(例如，白色LED、白磷LED等)。在此实施例中，如果显示模块105既定为彩色显示器，那么可在显示面板130上方涂覆彩色滤光器阵列(“CFA”)。在一个实施例中，灯240为三色灯，其包含循环以在不需要CFA的情况下产生全色彩显示的三种彩色LED(例如，RGB LED)。

空间均匀化区段220在第一端处输入具有横截面轮廓305的灯光且在其相对端处将所述灯光展开为具有实质上符合混合光导205的矩形横截面的第二横截面轮廓315。空间均匀化区段220经由在灯光朝向发射区段225传播时离开其外部表面的一系列内部反射执行光扩展功能。在一个实施例中，全内反射(“TIR”)造成表面反射。在一个实施例中，空间均匀化区段220可加衬有反射涂层。

发射区段225由安置于混合光导205的一部分的一或多个表面中或其上的图案的存在界定。举例来说，在图3中所图解说明的实施例中，包含顶表面320、两个边缘表面325及端表面330的四个表面覆盖有一图案。所述图案操作以更改发射区段225的表面的反射性质，使得灯光开始通过发射表面250射出。举例来说，在一个实施例中，顶表面320以及任选地边缘表面325及端表面330中的一或多者涂覆有具有光散射性质的反射涂层(例如，漫射白色涂漆)。反射光散射性质改变灯光在其撞击发射表面250时的入射角，借此使发射区段225中在发射表面250处的TIR失效。如此，灯光开始射出发射表面250。由于光散射涂层为反射的，因此灯光仅从发射表面225发出。如下文结合图5A到5D所论述，与固体均匀图案(例如，白色漫射涂漆)相对照，各种不同类型的图案可安置于发射表面250及顶表面320上以进一步控制灯光如何从发射区段225发射。在所图解说明的实施例中，发射表面250实质上正交于横截面轮廓305及315。

照明模块200的所图解说明实施例包含安置于发射表面250上方的光增强夹层结构215。光增强夹层结构215操作以减小从发射区段225发射的灯光的发散度，且在一些实施例中，使所发射灯光偏振或实质上使其偏振。图4是根据本发明的实施例的光增强夹层结构400的横截面图。光增强夹层结构400为光增强夹层结构215的一个可能实施方案。光增强夹层结构400的所图解说明实施例包含第一亮度增强膜(“BEF”)405、第二BEF410及反射偏振层415。BEF405及410可实施为其上安置有棱镜结构的薄层。每一BEF中的棱镜结构操作沿着单一维度以减小光发散度。通过使两个BEF405及410彼此实质上正交地分层，可沿两个维度减小所发射光锥的发散度。可添加反射偏振层415以实质上使从发射表面250发射的灯光线性偏振。在一个实施例中，经由将照明模块200夹持到分束器125而使用机械摩擦将层405、410及415固持在一起。

图5A到5D图解说明根据本发明的实施例的各自具有安置于混合光导的发射表面中或其上的三维纹理的照明模块。图5A是照明模块500的横截面侧视图。照明模块500的所图解说明实施例包含混合光导505、光源510、反射表面512及光增强夹层结构515。混合光导505包含空间均匀化区段520及发射区段525。

照明模块500类似于照明模块200，但具有至少以下例外。照明模块500包含安置于发射区段525上方的图案，所述图案实施为分别形成于发射表面540及顶表面545中或其上的三维(“3D”)纹理530及535。此外，反射表面512安置于顶表面545、端表面550以及边缘表面555及560上方(参见图5B到5D)。反射表面512可实施为反射涂层(例如，银涂漆等)或四面反射外壳(例如，金属外壳)。在一些实施例中，可省略覆叠于端表面550或边缘表面555、560上的反射表面512中的一或多者。在一些实施例中，发射表面540及顶表面545两者不需要覆叠有3D纹理；而是可纹理化两个表面中的仅一者(顶表面545或发射表面540)。此外，3D纹理530及535不需要具有相同图案，但在一些实施例中其可为相同图案。

图5B是根据本发明的实施例带有具有均匀图案的3D纹理500A的照明模块500的仰视图。3D纹理500A可用以实施图5A中所图解说明的3D纹理530及535中的一或两者。3D纹理500A为均匀随机图案，其可实施为压印或模制到发射表面540及/或顶表面545中的粗糙纹理。或者，3D纹理500A可使用形成(例如，丝网印刷)到给定表面上的涂漆点来实施。表面纹理用于散射入射光，借此更改入射角且影响发射表面540处的TIR。在一个实施例中，3D纹理500A由反射性散射元件(例如，银涂漆点、经图案化且经回流金属等)制作。

图5B是根据本发明的实施例的带有具有不均匀图案的3D纹理500B的照明模块500的仰视图。3D纹理500B可以类似于3D纹理500A的方式来制作；然而，3D纹理500B的图案在发射表面540的拐角中相对于中间具有密度增加的散射元件。拐角中的密度增加的散射元件弥补拐角中的较低灯光强度以实现从发射表面540发射的较均匀强度轮廓310(参见图3)。

图5C是根据本发明的实施例的带有具有不均匀图案的3D纹理500C的照明模块500的仰视图。3D纹理500C可以类似于3D纹理500A的方式来制作；然而，3D纹理500C的图案具有随着距空间均匀化区段520的距离的增加密度增加的散射元件。朝向端表面550移动密度增加的散射元件在光沿着其穿过发射区段525的行程从发射表面540释放时弥补较低灯光强度。3D纹理500C的不均匀图案改进从发射表面540发射的强度轮廓310(参见图3)的均匀性。

在一个实施例中，3D纹理530及535中的一或两者可使用具有在拐角中密度通常增加的散射元件(例如，3D纹理500B)及随着距空间均匀化区段520的距离的增加密度通常增加的散射元件(例如，3D纹理500C)的复合图案来制作。

图6是根据本发明的实施例的使用一对近眼式显示器601的头戴式显示器(“HMD”)600的俯视图。每一近眼式显示器601可用近眼式显示器100的实施例来实施。近眼式显示器601安装到包含鼻梁架605、左耳臂610及右耳臂615的框架组合件上。虽然图6图解说明双目式实施例，但HMD600也可实施为具有仅单一近眼式显示器601的单目式HMD。

两个近眼式显示器601紧固到可佩戴在用户的头部上的眼镜布置中。左耳臂610及右耳臂615搁置于用户的耳朵上而鼻组合件605搁置于用户的鼻子上。所述框架组合件经成形及定大小以将目镜115定位于用户的对应眼睛173的前方。当然，可使用具有其它形状的其它框架组合件(例如，具有耳臂及鼻梁架支撑件的护目镜、单一连续头戴式耳机部件、头带或泳镜型眼镜等)。

HMD600的所图解说明实施例能够向用户显示扩增现实。每一目镜115的观看区准许用户经由外部场景光176看到现实世界图像。可由耦合到相应光源的一个或两个CGI引擎(未图解说明)产生左及右(双目式实施例)CGI光630。CGI光630被用户观察为叠加在现实世界上的虚拟图像而作为扩增现实。在一些实施例中，外部场景光176可经阻挡或经选择性地阻挡以提供头戴式虚拟现实显示器或抬头显示器。

虽然上文在HMD的背景中论述了照明模块120，但应了解，其也可适用于在其它紧凑装置中使用，例如蜂窝电话、膝上型计算机或其它便携式显示装置。

包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实施例的以上描述并非打算为穷尽性或将本发明限制于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发明的特定实施例及实例，但如相关领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种修改。

可根据以上详细描述对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于说明书中所揭示的特定实施例。而是，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。

Claims (29)

1.一种用于头戴式显示器的设备，所述设备包括：

光源，其用以输出灯光；及

混合光导，其具有实质上矩形横截面，所述混合光导包含：

空间均匀化区段，其具有第一端及第二端，所述第一端经耦合以从所述光源接收具有第一横截面轮廓的所述灯光且在所述第二端处以实质上符合所述混合光导的所述实质上矩形横截面的第二横截面轮廓递送所述灯光；及

发射区段，其邻近于所述空间均匀化区段的所述第二端，所述发射区段包含通过其以实质上均匀强度轮廓发射所述灯光的发射表面，其中所述发射表面面向与所述第一端的通过其将所述灯光接收到所述混合光导中的输入表面不同的方向。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述空间均匀化区段及所述发射区段包括单一连续的波导结构。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述混合光导的所述发射区段至少部分地由安置于所述混合光导的与所述发射表面相对的顶表面上的图案界定。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述混合光导的所述发射区段进一步由安置于所述混合光导的彼此相对且实质上垂直于所述发射表面及所述实质上矩形横截面的两个边缘表面上的所述图案界定。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述混合光导的所述发射区段进一步由安置于所述混合光导的实质上垂直于所述两个边缘表面及所述发射表面的端表面上的所述图案界定。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述图案包括具有光散射性质的反射涂层。

7.根据权利要求6所述的设备，其中具有光散射性质的所述反射涂层包括漫射白色涂漆。

8.根据权利要求3所述的设备，其中所述图案包括第一图案，所述设备进一步包括：

第二图案，其安置于所述发射表面上。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一图案及所述第二图案包括相同图案。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一图案及所述第二图案包括安置于所述混合光导的所述顶表面及所述发射表面中或其上的三维纹理。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述三维纹理包括安置于所述混合光导的所述顶表面及所述发射表面上的涂漆点。

12.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括：

反射表面，其安置于所述混合光导的所述发射区段的所述顶表面、两个侧表面及端表面上方。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述反射表面包括安置于所述混合光导的所述发射区段上方的四面反射外壳的表面。

14.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二图案包括反射性散射元件的均匀随机图案。

15.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二图案包括反射性散射元件的不均匀图案，其中所述反射性散射元件的密度通常随着距所述空间均匀化区段的距离的增加而增加。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述反射性散射元件的所述密度通常在所述发射表面的拐角中增加。

17.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括安置于所述发射区段的所述发射表面上方的光增强夹层结构，所述光增强夹层结构包括：

第一亮度增强膜，其沿着第一维度减小发射出所述发射表面的所述灯光的发散度；

第二亮度增强膜，其沿着实质上正交于所述第一维度的第二维度减小发射出所述发射表面的所述灯光的发散度；及

反射偏振层，其用以至少部分地使发射出所述发射表面的所述灯光偏振。

18.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

显示面板，其用以将图像数据调制到所述灯光上以发射计算机产生的图像“CGI”，其中所述显示面板经定位以由所述灯光以所述实质上均匀强度轮廓来照明。

19.根据权利要求18所述的设备，其中所述光源包括各自用于输出不同色彩的三种发光二极管。

20.根据权利要求18所述的设备，其中所述光源包括单一白色光源，所述设备进一步包括：

彩色滤光器阵列，其安置于所述显示面板上方。

21.一种头戴式显示器，其包括：

目镜，其用以将计算机产生的图像“CGI”发射出所述目镜的眼场侧；及

显示模块，其用以产生所述CGI，所述显示模块包含：显示面板，其用以将图像数据调制到灯光上以产生所述CGI；及照明模块，其经安装而以所述灯光实质上均匀地照明所述显示面板，所述照明模块包含：

光源，其用以输出所述灯光；及

混合光导，其具有实质上矩形横截面，所述混合光导包含：

空间均匀化区段，其具有第一端及第二端，所述第一端经耦合以从所述光源接收具有第一横截面轮廓的所述灯光且在所述第二端处递送具有实质上符合所述混合光导的所述实质上矩形横截面的第二横截面轮廓的所述灯光；及

发射区段，其邻近于所述空间均匀化区段的所述第二端且与所述空间均匀化区段共享所述实质上矩形横截面，所述发射区段包含通过其以实质上均匀强度轮廓发射所述灯光的发射表面，其中所述发射表面面向与所述第一端的通过其将所述灯光接收到所述混合光导中的输入表面不同的方向。

22.根据权利要求21所述的头戴式显示器，其进一步包括：

光中继器，其耦合于所述显示模块与所述目镜之间以将所述CGI光输送到所述目镜。

23.根据权利要求22所述的头戴式显示器，其中所述目镜包括透视目镜，所述透视目镜包含斜角输出耦合分束器。

24.根据权利要求23所述的头戴式显示器，其进一步包括：

输入耦合分束器，其安置于所述显示模块内；

半波板偏振旋转器，其安置于所述光中继器内；

准直端反射器，其安置于所述目镜的与所述显示模块相对的远端处；及

四分之一波板偏振旋转器，其安置于所述输出耦合分束器与所述输入耦合分束器之间，

其中所述输出耦合分束器及所述输入耦合分束器包括偏振分束器，

其中所述显示面板安置于所述显示模块的与所述照明模块相对的侧上，其中所述输入耦合分束器安置于其之间。

25.根据权利要求21所述的头戴式显示器，其中所述混合光导的所述发射区段由具有光散射性质的反射涂层界定，所述反射涂层安置于所述混合光导的与所述发射表面相对的顶表面、两个边缘表面及端表面上。

26.根据权利要求21所述的头戴式显示器，其中所述混合光导的所述发射区段至少部分地由安置于所述混合光导的与所述发射表面相对的顶表面中或其上的第一图案及安置于所述发射表面中或其上的第二图案界定，

其中所述第一图案及所述第二图案包括安置于所述混合光导的所述顶表面及所述发射表面中或其上的三维纹理。

27.根据权利要求26所述的头戴式显示器，其进一步包括：

反射表面，其安置于所述混合光导的所述发射区段的所述顶表面、两个边缘表面及端表面上方。

28.根据权利要求26所述的头戴式显示器，其中所述第二图案包括反射性散射元件的不均匀图案，其中所述反射性散射元件的密度通常随着距所述空间均匀化区段的距离的增加而增加且通常在所述发射表面的拐角中增加。

29.根据权利要求21所述的头戴式显示器，其进一步包括安置于所述发射区段的所述发射表面上方的光增强夹层结构，所述光增强夹层结构包括：

第一亮度增强膜，其沿着第一维度减小发射出所述发射表面的所述灯光的发散度；

第二亮度增强膜，其沿着实质上正交于所述第一维度的第二维度减小发射出所述发射表面的所述灯光的发散度；及

反射偏振层，其用以至少部分地使发射出所述发射表面的所述灯光偏振。