CN104145208A - 具有衍射透镜的近眼式显示器 - Google Patents
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Abstract
一种用于HMD的目镜包含波导、周围光偏振器及线栅偏振器，所述线栅偏振器具有图案化到所述线栅偏振器中的具有透镜功能的衍射透镜。在所述波导的朝眼侧与周围侧之间将经偏振图像光从显示源导引到所述波导的观看区域，其中通过所述朝眼侧将所述经偏振图像光引导出所述波导。所述观看区域使入射于所述周围侧上的周围光通过而到达所述朝眼侧。所述周围光偏振器邻近于所述周围侧而安置以将所述周围光偏振为具有正交于第一偏振的第二偏振的经偏振周围光。所述线栅偏振器沿着所述观看区域邻近于所述朝眼侧而安置。所述线栅偏振器经定向以经由衍射对所述经偏振图像光应用所述透镜功能。
Description
技术领域
本发明大体来说涉及光学装置，且特定来说(但非排他性地)涉及近眼式显示器。
背景技术
头戴式显示器(“HMD”)是佩戴于头部上或围绕头部佩戴的显示装置。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”)，而阻挡用户的外部视图。这些HMD显示器通常称为虚拟现实(“VR”)显示器。其它HMD能够将CGI叠加于现实世界视图上。此后一类型的HMD可充当用于实现扩增现实(“AR”)的硬件平台。在AR的情况下，用覆叠的CGI来扩增观看者对世界的图像。用于指代各种类型的HMD的另一术语为抬头显示器(“HUD”)。HUD为准许用户在不必向下看或以其它方式使其眼睛从其抬头向前位置显著离开的情况下观看CGI的任何显示器。VR及AR HMD两者均可实施为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当前由于用于实施现有HMD的常规光学系统的成本、大小、重量、有限视场、小眼镜盒或不良效率而受到限制。常规HMD的另一缺点是许多HMD并不十分适合于佩戴处方眼镜的个体。
图1图解说明使用具有内部部分反射镜110的波导105的常规近眼式光学系统100。为了在眼睛115处产生有用的图像，输入光的每一入射角应对应于所发射光的单个输出角。由于波导105将光120从输入侧导引到输出侧而在输入侧与输出侧之间具有多次内部反射，因此为了保持输入角及输出角的一一对应性，此系统使用放置于无穷远处的虚拟图像的经准直输入光120。对于放置成比无穷远近(即，小于经准直光)的图像，波导105开始在眼框内形成重像，此减小调制传递函数(“MTF”)及图像对比度且严重地减损用户体验。
对于大多数用户，放置于无穷远处的图像为舒适且容易聚焦的。然而，对于近视的用户，放置于无穷远处的图像为模糊的且在无处方透镜辅助的情况下难以(如果并非不可能)聚焦。因此，光学系统100包含折射处方透镜125，其增加经准直光120的发散度。光学系统100的缺点是，折射处方透镜125通常为庞大沉重的元件且必须放置于波导105与眼睛115之间。波导105在折射处方透镜125的外侧上的外部放置可导致看上去奇怪的眼镜，许多用户可能不愿意佩戴这样的眼镜且所述眼镜需要对光120应用与对外部周围光130应用的处方相同的处方。
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，而重点放在图解说明所描述的原理上。
图1图解说明常规近眼式光学系统。
图2图解说明根据本发明的实施例用于头戴式显示器(“HMD”)的包含衍射透镜的目镜。
图3A是图解说明根据本发明的实施例通过目镜将周围光递送到用户的眼睛的目镜操作过程的流程图。
图3B是图解说明根据本发明的实施例将计算机产生的图像(“CGI”)光递送到用户的眼睛的目镜操作过程的流程图。
图4A是根据本发明的实施例的线栅偏振器的前视图。
图4B是根据本发明的实施例的线栅偏振器的侧视图。
图5A图解说明根据本发明的实施例图案化到线栅偏振器中的实例性菲涅耳波带衍射透镜。
图5B是根据本发明的实施例菲涅耳波带衍射透镜的具有发散透镜功能的一部分的扩展视图。
图6图解说明根据本发明的实施例目镜可如何经配置以将波导嵌入于透镜内。
图7是根据本发明的实施例用具有集成式衍射透镜的两个目镜实施的HMD的俯视图。
具体实施方式
本文中描述用于近眼式显示器的具有集成式衍射透镜的目镜的设备、系统及操作方法的实施例。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2图解说明根据本发明的实施例供与头戴式显示器(“HMD”)一起使用的目镜200。目镜200的所图解说明实施例包含波导205、具有图案化到其上的衍射透镜的线栅偏振器(“WGP”)210及偏振器215。波导205的所图解说明实施例包含耦入区域220、观看区域225、周围侧227及朝眼侧229。观看区域225的所图解说明实施例包含部分反射表面230。耦入区域220的所图解说明实施例包含反射表面235。当结合HMD显示器使用时，目镜200可与显示源240光学耦合。显示源240的所图解说明实施例包含显示面板245、偏振器250及准直透镜255。
显示源240可由离散或集成组件(例如显示面板245、偏振器250及准直透镜255)制作以输出经准直及经偏振图像光260。举例来说，显示面板245可实施为背照式液晶显示器(“LCD”)、前照式硅上液晶(“LCoS”)显示器、量子点阵列、微镜显示器、微型投影仪、发光二极管(“LED”)阵列或其它。如果显示面板245包含经准直激光源，那么可省略准直透镜255。偏振器250可实施为吸收偏振器或反射偏振分束器(“PBS”)。虽然图2将显示源240的组件图解说明为在波导205外部，但在一些实施例中，一或多个组件可沿着图像光260的光学路径嵌入于波导205内。
波导205由用于将图像光260在周围侧227与朝眼侧229之间从耦入区域220导引到观看区域225的光学透射材料制作。在所图解说明的实施例中，周围侧227及朝眼侧229彼此实质上平行。在一个实施例中，图像光260经由全内反射(“TIR”)从耦入区域220导引到观看区域225。在其它实施例中，波导205的侧表面的部分可涂覆有反射材料以辅助波导205的光导引性质。波导205进一步对于在观看区域225内入射于周围侧227上的周围光265为光学透射的。充分接近法向地射到周围侧227上的周围光265将通过波导205而到达WGP210。波导205可由多种材料制作，例如玻璃、石英、光学级塑料(例如，丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、Zeonex-E48R等)或其它。
波导205的所图解说明实施例包含以斜角安置于耦入区域220内以将图像光260耦合到波导205中的反射表面235。反射表面235可为PBS(在此情况中，可省略偏振器250)、镜表面(例如，银表面)、反射在特定角度内接收的光的二向色镜或其它。或者，代替反射表面235，耦入区域220可包含模制到波导205的端表面或朝眼侧表面中的棱镜或甚至抗反射(“AR”)涂层以将图像光260以适当角度耦合到波导205中以促进TIR。
观看区域225的所图解说明实施例包含以斜角(例如，与周围侧及朝眼侧成45度)安置的三个部分反射表面230。然而，在其它实施例中，观看区域225可包含仅单个反射表面、两个部分反射表面或三个以上部分反射表面。部分反射表面230可实施为非偏振分束器、PBS、二向色反射器或其它。在又其它实施例中，耦入区域220及观看区域225中的一者或两者可包含沿着周围侧227安置的一维或二维微镜阵列(代替反射表面230及235)以执行耦入及耦出光弯曲。
偏振器215邻近于周围侧227而安置且沿着观看区域225延伸以使入射周围光265偏振。偏振器215可实施为反射偏振器或吸收偏振器且甚至可实施为WGP。偏振器215操作以将非偏振周围光265偏振为具有实质上正交于图像光260的偏振P1的偏振P2的经偏振周围光265。在一个实施例中，P1及P2为线性正交偏振。在所图解说明的实施例中，偏振器215为成形为处方透镜以向周围光265提供校正透镜作用的吸收偏振器。在其它实施例中，偏振器215可成形为不具有光学倍率的毛坯透镜(例如，偏振太阳镜)或偏振器215可提供为离散元件(未图解说明)。在后一实施例中，偏振器215可在观看区域225中涂覆或接合到波导205的周围侧227上。
WGP210邻近于朝眼侧229而安置且沿着观看区域225延伸。WGP210包含线或纳米线，其经定向以对偏振P1应用衍射透镜作用同时实质上使偏振P2通过而不进行衍射透镜作用(参见图4A及4B)。WGP210经图案化成衍射透镜(参见图5A及5B)。WGP210的纳米线可由导电材料(例如，金属线)制作。这些纳米线可制作于独立衬底上或直接制作于朝眼侧229本身上且沿着观看区域225定位。可使用多种技术来制作构成WGP210的纳米线的图案，包含压印光刻或各种沉积/光刻/蚀刻及金属剥离技术。
图3A及3B为图解说明根据本发明的实施例的目镜200的操作的流程图。图3A图解说明如何通过目镜200将周围光265递送到用户的眼睛201的过程301，而图3B图解说明如何经由目镜200将图像光260覆叠及递送到眼睛201的过程302。过程框中的一些或所有过程框出现在过程301及302中的次序不应视为限制性。而是，受益于本发明的所属领域的一股技术人员将理解，可以未图解说明的多种次序或甚至并行地执行所述过程框中的一些过程框。
在过程框305中，非偏振周围光265在目镜200的观看区域225中入射于周围侧227上。周围光265为用户对超出目镜200的周围世界的外部视图。在过程框310中，通过偏振器215使入射周围光265偏振。在一个实施例中，偏振器215涂覆到处方透镜上或以其它方式包含/模制有处方透镜(决策框315)且因此根据处方对周围光265进行透镜作用(过程框320)。在另一实施例中，偏振器215为平坦涂层或包含有不对周围光265进行透镜作用的透镜毛坯(决策框315)。
在使周围光265偏振之后，经偏振周围光265在观看区域225中从周围侧227通过波导205而到达朝眼侧229(过程框325)。偏振器215经配置以使周围光265沿着正交于WGP210衍射的偏振的偏振P2而偏振。因此，在过程框330中，经偏振周围光265在实质上不受图案化到WGP210中的衍射透镜的透镜功能的影响的情况下通过WGP210。因此，图2图解说明不受WGP210影响的经偏振周围光265的光路径。最终，在过程框335中，将周围光265递送到用户的眼睛201。
现在转到过程302，描述经由目镜200将CGI光260递送到用户眼睛201。在过程框350中，显示源240产生作为图像光或CGI光260输出的CGI。CGI光260在到达WGP210之前经偏振以具有正交于经偏振周围光265的偏振P2的偏振P1。在所图解说明的实施例中，显示源240包含在波导205外部的偏振器250；然而，在其它实施例中，偏振器250可包含于波导205内。举例来说，反射表面235可实施为沿着波导200反射P1偏振同时允许P2偏振笔直通过且传出波导200的周围侧227的PBS。在此实施例中，反射表面235操作以耦入CGI光260且使CGI光偏振。在又一些实施例中，偏振器250可保持为安置于波导200内的独立元件。
在过程框360中，对CGI光260进行准直以保持输入角对输出角的一一对应性。由于波导200经由从周围侧及朝眼侧的反射而导引CGI光260，因此CGI光260应经准直以防止输出CGI光260的模糊或重像。在所图解说明的实施例中，使用透镜255来对CGI光255进行准直。然而，在一些实施例中，显示面板245可包含已经准直的经准直光源(例如，激光源)，在此情况中可省略独立的准直透镜。准直透镜255可为折射、衍射或混合型透镜。
在过程框365中，经由反射表面235将CGI光260耦合到波导200中。反射表面235操作以将CGI光260的角度从接近法向入射重新引导为充分倾斜入射，以使得TIR将CGI光260沿着波导200导引到观看区域225(过程框370)。在其它实施例中，可省略或用如上文所描述的其它耦入技术来替换反射表面235。
在过程框375中，通过部分反射表面230沿着观看区域225将CGI光260重新引导出波导200。在一个实施例中，部分反射表面230可具有可变反射率(例如，针对三个反射表面：对于P1偏振为33％反射率、50％反射率、100％反射率)且为偏振选择性的。
经重新引导CGI光260接着通过WGP210。WGP210为偏振选择性的，且经定向以使CGI光260的P1偏振衍射(参见图4A、4B)。如上文所提及，WGP210经图案化以包含应用透镜作用功能的具有光学倍率的衍射透镜(参见图5A、5B)。在所图解说明的实施例中，透镜作用功能增加CGI光260的发散度以补偿近视。可实施其它类型的透镜作用功能。由于透镜作用功能为衍射的，因此其也为波长相依的。因此，衍射透镜经专门设计以对CGI光260的波长进行操作。最终，在过程框385中，将经透镜作用的CGI光260提供到眼睛201。由于周围光265及CGI光260两者均递送到眼睛201，因此称CGI光260提供扩增现实，因为其被用户感知为扩增或覆叠周围光。
图4A及4B图解说明根据本发明的实施例的未经图案化WGP400。图4A为WGP400的前视图，而图4B为其侧视图。WGP400图解说明支持WGP210的偏振选择性的基本原理。
WGP400包含彼此实质上平行伸展的多个金属线415(或线)。在一个实施例中，金属线415安置于衬底405上，衬底405可为清透或透明衬底。在一个实施例中，金属线415可嵌入于衬底405内。金属线415可由铝、锡、铜或其它导电材料制作。衬底405可由玻璃、石英、丙烯酸脂、塑料(例如，PMMA、Zeonex-E48R等)或其它透明材料制作。在一些实施例中，衬底405可包含一或多个滤光片涂层(例如，抗反射涂层、彩色涂层、暗化涂层或其它)。衬底405可表示波导200的朝眼侧229或接合到波导200的朝眼侧229的衬底。邻近金属线415之间的间距P通常经选择为低于待影响的波长。仅作为实例，可将所述间距选择为约100nm，而可将金属线415的厚度选择为约30mm到50nm。当然，可根据应用、波长及所要偏振特性来选择其它间距及厚度。
在操作期间，当用包含具有第一线性偏振P1的偏振分量421及具有第二线性偏振P2的分量425的光420照射WGP400时，分量421实质上被反射而分量425实质上不受影响地通过。第一线性偏振P1的电场沿着金属线415的长度平行地激发电子，此导致分量421沿着反射路径辐射。相比之下，第二线性偏振P2的电场跨越金属线415横向地激发电子。由于金属线415内的电子在横向上受局限(由于纳米线的厚度所致)，因此分量425在金属线415之间实质上不受影响地通过。当然，如果用具有第二线性偏振P2的经偏振光(例如，经偏振周围光265)照射WGP400，那么所述光将实质上不受影响地通过。相比之下，如果用具有第一线性偏振P1的经偏振光(例如，经偏振CGI光260)照射WGP400，那么所述光将实质上反射。
经偏振光通过WGP400或由其反射的程度为至少入射光的波长及金属线415之间的栅格间距的函数。因此，可对WGP400的不同部分应用不同分离间距(即，跨越线栅的不均一间距)以使WGP400的光谱响应在空间上变化。
图5A及5B图解说明根据本发明的实施例用衍射透镜(例如菲涅耳衍射透镜图案)图案化线栅偏振器如何形成用于赋予偏振选择性透镜作用功能的偏振选择性衍射图案500。图5B为图5A的一部分的扩展视图。
可通过将图案设计到图4A及4B中所图解说明的WGP400的结构中来形成衍射图案500。通过将衍射图案设计到WGP400的结构中，经反射的偏振(在图4A及4B中图解说明为P1)将变为部分地反射且部分地透射。根据衍射图案来使经透射部分衍射。WGP400的结构可经旋转以选择使哪一线性偏振衍射及使哪一线性偏振实质上不受影响地透射。
图5A图解说明图案化成具有同心区505的菲涅耳波带衍射图案500的二元振幅衍射透镜。可如下表征菲涅耳波带衍射图案500，
其中n为表示每一同心区505的整数，f表示衍射透镜的焦距，λ表示待衍射的光的波长，且rn表示区n的半径。衍射透镜的光学倍率P为尽管图5A及5B图解说明用于实施发散透镜功能的菲涅耳波带衍射图案500，但应了解可用多种其它类型的衍射图案来图案化WGP400以形成具有其它透镜功能的多种其它类型的二元振幅衍射透镜。
图6图解说明根据本发明的实施例目镜600可如何经配置以将波导205嵌入于透镜内。目镜600类似于目镜200，只不过波导205部分地(或完全地)嵌入于偏振透镜605内。然而，在所图解说明的实施例中，为了保持波导205的TIR光导引性质，在波导205与偏振透镜605之间安置间隙或具有低于波导205的折射率的材料的填料层610。
图7是根据本发明的实施例使用一对目镜701的HMD700的俯视图。每一目镜701可用目镜200或600或其组合/变化形式的实施例来实施。目镜701安装到包含鼻梁架705、左耳臂710及右耳臂715的框架组合件。在所图解说明的实施例中，每一目镜701包含偏振透镜720，其可为处方透镜或透镜毛坯。虽然图7图解说明双目式实施例，但HMD700也可实施为具有仅单个目镜701的单目式HMD。
两个目镜701紧固到可佩戴在用户的头部上的眼镜布置中。左耳臂710及右耳臂715搁置于用户的耳朵上而鼻组合件705搁置于用户的鼻子上。所述框架组合件经成形及经定大小以将观看区域225定位于用户的对应眼睛201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)。
HMD700的所图解说明实施例能够向用户显示扩增现实。每一目镜的观看区域准许用户经由外部场景光265看到现实世界图像。可由耦合到相应显示源240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260。CGI光260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。
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建立的权利要求解释原则来加以理解。
Claims (28)
1.一种用于头戴式显示器的设备，其包括：
波导，其包含：
朝眼侧及周围侧，在所述朝眼侧与所述周围侧之间导引第一偏振的经偏振图像光；及
观看区域，其用于通过所述朝眼侧将所述经偏振图像光引导出所述波导，其中所述波导的所述观看区域使入射于所述周围侧上的周围光通过而到达所述朝眼侧；
周围光偏振器，其邻近于所述周围侧沿着所述波导的所述观看区域而安置，以将所述周围光偏振为具有正交于所述第一偏振的第二偏振的经偏振周围光；及
线栅偏振器，其沿着所述波导的所述观看区域邻近于所述朝眼侧而安置，所述线栅偏振器包含图案化到所述线栅偏振器中的具有透镜功能的衍射透镜，其中所述线栅偏振器经定向以使所述经偏振周围光实质上不受所述透镜功能影响地通过，同时经由衍射对所述经偏振图像光应用所述透镜功能。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述衍射透镜包括二元振幅衍射透镜。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述二元振幅衍射透镜包括菲涅耳波带板。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述二元振幅衍射透镜包括用以校正近视的发散透镜。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述线栅偏振器安置于所述波导的所述朝眼侧上。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述线栅偏振器的线经定向以沿着所述第一偏振实现衍射透镜作用，同时沿着所述第二偏振实质上不导致衍射透镜作用。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述周围光偏振器包括具有光学倍率的处方透镜。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述周围光偏振器包括不具有光学倍率的毛坯透镜。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述波导的所述朝眼侧及周围侧彼此实质上平行，且其中所述观看区域包括倾斜于所述朝眼侧及周围侧定向的多个部分反射表面。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述波导进一步包括用以将所述经偏振图像光从显示源耦合到所述波导中的耦入区域。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述显示源光学耦合到所述耦入区域以将所述经偏振图像光提供为实质上经准直的图像。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述耦入区域包括以下各项中的一者：安置于所述朝眼侧与周围侧之间的倾斜反射表面、模制到所述波导中的棱镜，或沿着所述朝眼侧安置以准许所述经偏振图像光进入到所述波导中的元件。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述显示源包括：
显示面板；
图像偏振器；及
准直透镜。
14.根据权利要求11所述的设备，其中所述显示源包括一或多个激光二极管。
15.根据权利要求1所述的设备，其中所述波导嵌入于所述周围光偏振器的凹部或腔内。
16.根据权利要求1所述的设备，其中所述周围光偏振器形成到所述波导的所述周围侧上。
17.一种头戴式显示器“HMD”，其包括：
显示源，其用以产生第一偏振的经偏振图像光；
目镜，其包含：
波导，其包含朝眼侧及周围侧，在所述朝眼侧与所述周围侧之间将所述经偏振图像光从所述显示源导引到观看区域，所述观看区域用于通过所述朝眼侧将所述经偏振图像光引导出所述波导，其中所述波导的所述观看区域使入射于所述周围侧上的周围光通过而到达所述朝眼侧；
周围光偏振器，其沿着所述波导的所述观看区域邻近于所述周围侧而安置，以将所述周围光偏振为具有正交于所述第一偏振的第二偏振的经偏振周围光；及
线栅偏振器，其沿着所述波导的所述观看区域邻近于所述朝眼侧而安置，所述线栅偏振器包含图案化到所述线栅偏振器中的具有透镜功能的衍射透镜，其中所述线栅偏振器经定向以经由衍射对所述经偏振图像光应用所述透镜功能；及框架组合件，其用以支撑所述目镜及显示源，以用于佩戴在用户的头部上。
18.根据权利要求17所述的HMD，其中所述衍射透镜包括二元振幅衍射透镜。
19.根据权利要求18所述的HMD，其中所述二元振幅衍射透镜包括菲涅耳波带板。
20.根据权利要求18所述的HMD，其中所述二元振幅衍射透镜包括用以校正近视的发散透镜。
21.根据权利要求17所述的HMD，其中所述线栅偏振器的线经定向以沿着所述第一偏振实现衍射透镜作用，同时沿着所述第二偏振实质上不导致衍射透镜作用。
22.根据权利要求17所述的HMD，其中所述波导的所述朝眼侧及周围侧彼此实质上平行，且其中所述观看区域包括倾斜于所述朝眼侧及周围侧定向的多个部分反射表面。
23.一种操作头戴式显示器的方法，所述方法包括：
在波导内沿着周围侧与朝眼侧之间导引具有第一偏振的经偏振图像光；
引导所述经偏振图像光穿过邻近于所述波导的所述朝眼侧而安置的线栅偏振器，所述线栅偏振器包含图案化到所述线栅偏振器中的衍射透镜；
借助所述衍射透镜对所述经偏振图像光进行透镜作用；及
使穿过所述波导的所述周围侧及朝眼侧入射的具有正交于所述第一偏振的第二偏振的周围光通过图案化到所述线栅偏振器中的所述衍射透镜而实质上不进行衍射透镜作用。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述衍射透镜包括二元振幅衍射透镜。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述二元振幅衍射透镜包括菲涅耳波带板。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述二元振幅衍射透镜包括用以校正近视的发散透镜。
27.根据权利要求23所述的方法，其中所述线栅偏振器的线经定向以沿着所述第一偏振实现衍射透镜作用，同时沿着所述第二偏振实质上不导致衍射透镜作用。
28.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括：
经由所述经偏振图像光从多个部分反射表面的反射而通过所述波导的所述朝眼侧从所述波导发射所述经偏振图像光，所述多个部分反射表面安置于所述波导内且沿着所述波导的观看区域定位且倾斜于所述朝眼侧及周围侧定向，其中所述朝眼侧及周围侧为实质上平行的侧。
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