CN107110999A - 用于高分辨率后向反射成像应用的更高精度角隅棱镜阵列 - Google Patents

Abstract

可通过利用诸如硅之类的立方晶体点阵的蚀刻或生长技术以接近原子精确度的数量级来形成用于后向成像系统的工具和光学元件。可直接使用通过涂覆和透明树脂层压的选择性蚀刻或外延生长来形成元件，或者通过低收缩树脂或双填充模制技术的使用来复制元件以避免收缩和弯曲。通过使用这些高度精确的反射/衍射元件，漂浮图像可例如在后向反射成像系统中以相对高的分辨率被形成。

Description

用于高分辨率后向反射成像应用的更高精度角隅棱镜阵列

附图简述

图1解说了后向反射显示器系统中再次会聚漂浮图像的形成；

图2例示了用于使用反射涂覆表面的后向反射系统的光学堆叠的示例；

图3A至3C例示了供在后向反射系统中使用的晶片上的CCA和刻划型反射元件的生长；

图4例示了用于刻划型和角隅棱镜型反射阵列的示例布局的比较；

图5A至5F例示了针对各种间距的全角隅棱镜和刻划型阵列之间的示例衍射PSF(对数图)比较；

图5G例示了全CCA和刻划型阵列之间的几何PSF比较；

图6A至6H例示了具有四个不同间距值的刻划刻面和CCA刻面的示例调制传递函数(MTF)；

图7A至7D例示了具有两个不同间距值的刻划和CCA刻面的MTS之间的比较；

图8例示了针对各种垂直显示长度的全角隅棱镜和刻划型阵列之间的理想间距目标区域比较；

图9是可被用来控制用于供在后向反射成像系统中使用的刻划反射刻面的制造系统的示例计算设备的框图；

图10例示了用于供在后向反射成像系统中使用的刻划反射刻面的制造的示例系统；以及

图11例示了根据各个实现的制造供在后向反射成像系统中使用的刻划反射刻面的方法的逻辑流程图。

详细描述

根据一些实现，描述了用于针对高分辨率后向反射成像应用的增加的精确度角隅棱镜阵列的方法。示例方法可包括在晶片上形成角隅棱镜结构、反射地涂覆角隅棱镜结构的刻面，以及通过经反射地涂覆的角隅棱镜结构形成增加的分辨率后向反射阵列。

在漂浮图像显示系统中，源对象光被部分地反射向后向反射阵列，该后向反射阵列可包括诸如角隅棱镜反射器之类的反射刻面。后向反射阵列可以以其被再次会聚并且该光的一部分可在第二次通过时透过半反射镜(half-mirror)从而形成源光的再次会聚图像或“漂浮”副本的方式来反射入射光。

利用角隅棱镜阵列的当前虚拟显示系统可能由于各种参数而受到低分辨率的困扰。尽管衍射伪影在降级的体验中起了作用，但是由于间距范围造成的图像分解的效果也可能影响图像质量。两种效果可能确实是竞争的：通过使用较大的间距可减少衍射，但是通过使用较大的间距，图像分解可能在宽度上被增加。除了对衍射和间距的折衷之外，刻面角度误差可能对这样的系统中的图像分辨率有实质性的贡献。例如，在许多情况下，刻面角度误差的影响可能会使再次会聚光的角展度(angular spread)增加大约15倍的刻面角度误差的数量级，而小于大约0.02°的数量级的精确度可能被单独需要以接近衍射极限。

尽管钻石加工或类似的技术可被用来实现平坦刻面切割，但是这样的方法可能具有局限性，包括以下事实：例如，归因于由布局导致的“死”区，填充因子可受限于典型的刻划型阵列的接近75％的几何穿孔效率的最大值，以及取决于工具的刻面平坦度、取决于工具切割设置对准的刻面角度误差和复制树脂收缩。

通常，后向反射阵列可通过在三个方向上(间隔约60度)钻石切割或刻划出一维阵列的线性切割来制造。然而，使用本文所描述的晶体点阵方法来实现刻划型布局是可能的。示例晶体点阵技术可以是选择性外延生长以形成全角隅棱镜反射器阵列，然而，实现使用晶体技术的布局以便模仿刻划方法的布局可以是可能的替代方案。

可通过利用立方晶体点阵(诸如硅)的蚀刻或生长技术以接近原子精确度的数量级来形成用于后向成像系统的工具和光学元件。可直接使用通过涂覆和透明树脂层压的选择性蚀刻或外延生长来形成元件，或者通过低收缩树脂或双填充模制(double-fillmolding)技术的使用来复制元件以避免收缩和弯曲。通过使用这些高度精确的反射/衍射元件，基于显示器的比例缩放和阵列布局的类型已极大地减小了刻面角度误差并且具有对阵列间距的适当的选择，漂浮图像可例如在后向反射成像系统中以相对高的分辨率被形成。

通过阅读下面的详细描述并审阅相关联的附图，这些及各种其他特征将变得显而易见。在下面的详细描述中，参考构成其一部分的附图，在附图中，通过例图，示出了具体的实施例或示例。可将这些方面组合起来，也可利用其他方面，并且可作出结构上的改变而不背离本公开的精神或范围。因此，以下详细描述并非是局限性的。

图1例示了后向反射显示系统中再次会聚漂浮图像的形成。

图示100示出了连同大型视见体或眼动框(eye box)一起的能够形成真实漂浮图像的一种类型的成像系统。后向成像系统可使用源对象光108(在扩展部分104中示出，扩展部分104例示了平面124上的源对象光108的扩展视图)、半反射镜(分束器120)以及后向反射阵列122来提供漂浮图像。在这样的系统中，源对象光108可由分束器120部分地反射向后向反射阵列122。可包括多个角隅棱镜反射器(也被称为角隅棱镜阵列“CCA”)的后向反射阵列122可按照其被再次会聚(118)的方式来反射该光。该光的一部分在第二次通过时可透过半反射镜，从而形成再次会聚图像118，其可为源光的“漂浮”副本。漂浮副本可以形成自2D或3D对象。

在图示100的示例系统中，使用三个源光，这三个源光在查看者眼睛100处作为分量112、114和116抵达。这些分量可以是红、绿、蓝，例如，作为RGB色彩系统的基本分量。源光可以在平面124上，平面124取决于系统的配置可被描述为源平面、显示平面或者对象平面。形成后向反射阵列122的CCA的角隅棱镜的结构的精确度或误差可能导致衍射和/或图像分解106，如扩展部分102中所示，其例示了在会聚点处的分量114的放大的视图。

利用后向反射阵列的常规漂浮图像显示系统可能由于角隅棱镜元件中的制造缺陷而受到具有低分辨率的困扰，从而将系统的应用限制为有用大小的可读文本可能不被支持。对支持可读文本的漂浮图像显示系统分辨率的增强可进而增强使用角隅棱镜阵列的漂浮图像显示系统的效用。支持可读字体的显示的这样的系统可为不限于广告、人机接口、游戏和3D姿势计算机接口的应用开辟新的途径。此外，使用全CCA而不是刻划型后向反射阵列可提高效率，使得漂浮图像显示器的亮度可针对给定的输入光亮度水平而增加。

图2例示了用于使用反射涂覆表面的后向反射系统的示例光学堆叠。

根据各种实现的角隅棱镜阵列的光学设计不限于表面金属化、内部或外部反射场景、聚合物层的顺序或者光学涂覆。图示200示出了直接使用的两个示例和副本使用的两个示例。在该图示中，输入光从右到左照亮(201)阵列，并且从左到右再次会聚(203)。在第一个示例202中，硅(或其他立方结晶材料)晶片210可被处理以包括反射涂覆第一表面212，该反射涂覆第一表面可被用作后向反射阵列的反射表面。在第二个示例204中，例如，反射涂覆第二表面212可被形成在经处理的晶片210上，其中该表面可以与紫外线固化透明树脂214层压或者用紫外线固化透明树脂214来填充。玻璃、聚合物、强化玻璃、硬涂覆的环氧树脂或者类似的材料基板216可被沉积或层压在树脂上。该基板可以是或者可以不是双折射(即，涂覆或层压有延迟器膜)，或者可包括层压在树脂填充层与覆盖基板之间的双折射层，或者层压在基板216外部的双折射层。任选的AR涂覆218可被施加到基板216，或者在基板216外部的双折射层的情况下可被施加到双折射层的外表面。

在副本使用示例206中，低收缩副本220可伴随副本220的支撑基板226被施加在晶片210的相对的表面上。副本220可包括例如玻璃微球填充的粘合剂，或者通过双填充复制被形成以最小化刻面角度误差。反射涂覆第二表面212可以与透明树脂214层压或者用透明树脂214来填充，并且被固定到具有任选的AR涂覆218的基板216上。在针对第二表面的使用的副本示例208中，反射涂覆后表面212可以在层压的基板216(任选地具有延迟器层和AR涂覆218)上。由于后向反射表面是第二表面，所以可通过在第二表面上施加反射涂覆或层来实现反射，或者可任选地不经过涂覆并利用全内反射(TIR)以进行反射。例如，多循环模制表面224可通过紫外线固化树脂或压缩模制来成型。

第二表面类型后向反射器阵列在避免高角度环境光反射方面可能更为有利，并且如以上所讨论的，层压的堆叠的示例可包括反射涂覆的CCA(直接或副本)、透明树脂层、薄透明基板(玻璃或聚合物膜或片)以及抗反射涂覆。

图3A至3C例示了供在后向反射系统中使用的晶片上的CCA和刻划型反射元件的生长。

图3A中的图示310示出了使用针对CCA型元件的图案化氧化物掩模的选择性生长的播种。晶片的取向在图示中作为<111>和<110>被示出。图案化掩模302可通过在选择位置上的三角形焊盘掩模304来实现。选择性外延生长306可通过三角形焊盘掩模来产生在掩模位置309之间的生长刻面308。

图3B中的图示320示出了使用针对刻划型元件的图案化氧化物掩模的选择性生长的播种。如图示中所示，与CCA型相比而言，掩模阶段312处的掩模图案314模仿刻划型的形貌。通过选择性外延生长(SEG)316，SEG刻面单元319在晶片表面平面上方升高，而掩模区域318保持平坦。

图3C的图示320示出了用于全CCA型322的种子单元的阵列与用于模仿刻划型330的种子单元的阵列的比较。在用于全CCA型322的种子单元的阵列中，起始种子单元328(每个起始种子单元328都由<111>基面和三个<100>角隅棱镜面构成)可被分散在瓦块324中，其中在被植入种子的瓦块的各组之间具有空瓦块。晶片平坦表面326在空瓦块中被示出。在用于模仿刻划型330的种子单元的阵列中，每个瓦块332可被植入起始种子单元334，因而在晶片上没有空瓦块。在一个示例实现中，阵列可通过灰度光刻、选择性蚀刻穿过三角形孔(负)的掩模阵列、随后是使用三角形孔的掩模阵列的SEG(正)或SEG来被形成。

硅的SEG可生成原子上基本上完美的角隅棱镜阵列。其他精密工程技术(诸如单点钻石车削、计算机数控加工、激光烧结和三维打印技术)可能会受到不精确的困扰，使得难以实现支持高分辨率虚拟显示器中有用的高分辨率角隅棱镜阵列所需的表面质量和精确的表面取向。

在<111>硅平面上的硅的SEG可被用来产生原子上平滑且精确定向的<100>表面，以生成接近达100％填充因子的全角隅棱镜阵列结构。例如使用三氯硅烷、HCL和氢气的气相外延生长可被用来支持200μm硅EPI层。光刻处理可被用来在<111>表面上生成通常为100nm至200nm厚的热氧化物图案以初始化选择性外延生长。随后的硅SEG处理可导致在EPI沉积之前由热氧化物图案定义的角隅棱镜阵列。作为使用选择性外延生长的替代或补充，反应性离子蚀刻和/或化学蚀刻可被用来建立纹理表面。然后可通过在初始表面形貌步骤之后的选择性外延生长将经蚀刻的表面清理成平坦的刻面。

根据一些实施方式，各种复制技术可被采用来大量生产利用角隅棱镜阵列的漂浮图像显示系统。这些可包括由反射涂覆直接使用经处理的硅晶片作为第一表面后向反射阵列或由反射涂覆直接使用，以及层压到使用透明树脂填充的透明基板的背面以形成第二表面后向反射阵列。其他技术可包括使用具有反射涂覆的低收缩UV固化树脂的高精确度复制、在单个模制部件上使用多次模制循环的复制以减少热收缩或沉降冲击、高质量压缩模制，以及根据各种使用场景(直接或副本)的主副本的镍电铸垫片的形成。

此外，主晶片可通过主瓦块的多次复制的过程进行平铺，并且各副本可被平铺以针对所期望的角隅棱镜间距来形成适合于较大区域，从而适合于较大的系统的更大的新主料。平铺技术可包括但不限于在聚合物片材或电铸镍中的复制，以及经由铣削、研磨、抛光或电火花加工(EDM)的精确切割和定径。

使用角隅棱镜阵列的选择性外延生长的精密制造可实现角隅棱镜几何结构的精确复制，其中大约小于0.03°的晶体取向的角度误差允许在后向反射成像应用中使用这样的CCA。

图4例示了用于刻划型和角隅棱镜型反射阵列的示例布局的比较。

图示400包括刻划后向反射阵列410，其中顶部单元边缘412可被定义成z＝(1/6)^0.5*d，而后向反射凹槽414的底部可被定义成z＝0。图示400还包括全CCA 420，其中刻面中线422可被定义成z＝(1/6)^0.5*d，后向反射凹槽424的底部可被定义成z＝0，而峰部426可被定义成z＝(2/3)^0.5*d。在这两种情况下，d表示阵列的间距。如图示400所示，CCA的全弧垂高度可以是刻划型后向反射阵列的全弧垂高度的两倍，并且各刻面的面对于相同的经定义的间距d可包含两倍的面积。这些差异可能会影响再次会聚附近的光线的密度。因此，可能需要确定衍射点扩散函数(PSF)和几何PSF两者的影响，以便选择适当的间距以优化使用这些类型的后向反射阵列中的任一者的漂浮图像显示系统的分辨率和对比度两者。

图5A至5F例示了针对各种间距的全角隅棱镜和刻划型阵列之间的示例衍射PSF(对数图)比较。

对于具有显示长度为132mm的全CCA，图502、504和506分别是针对间距180μm、225μm和270μm的示例衍射PSF图。对于具有显示长度为132mm的刻划型阵列，图512、514和516分别是针对间距180μm、225μm和270μm的示例衍射PSF图。如上所述，在分辨率和对比度方面，漂浮图像显示器的性能依赖于对合适的间距的选择。为了选择合适的间距，可以考虑衍射角展度的影响，如图5A至5F的比较图所示。对合适的间距的选择也可将由于阵列的有限间距造成的图像分解考虑在内。图5G示出了图像分解的示例效果。

图5G例示了全CCA和刻划型阵列之间的几何PSF比较；

图5G中的全CCA的几何PSF图530示出了光斑尺寸s≈1.192d的大约50％的环围能量532，其中截止空间频率近似为SF_cutoff≈1/(2*1.192d)。相比而言，针对刻划型阵列的几何PSF图540示出了s≈1.564d的大约50％的环围能量542，其中截止空间频率近似为SF_cutoff≈1/(2*1.564d)。在两种情况下，截止空间频率指示显示内容可由显示系统支持的以每毫米的循环为单位的空间频率。

一旦衍射PSF(其在z距离上成角度地发散)以及几何PSF(其形成根据50％环围能量定义的再次会聚光斑尺寸)被确定为表现出大致相等的贡献，则可对经优化的预期的MTF进行评估。可通过选择间距d来调整/选择光斑尺寸，从而可调整/选择几何PSF，间距d可基于衍射和几何PSF两者的平衡、或者衍射角展度和图像分解来进行选择。

图6A至6H例示了具有四个不同间距值的刻划刻面和CCA刻面的示例调制传递函数(MTF)。

在一些实现中，针对后向反射显示系统中给定的输入分辨率和尺寸，对后向反射阵列类型的适当的选择以及适当的间距可被确定以最小化分辨率损失并最大化可能的分辨率和MTF。对衍射和图像分解两者进行折衷的影响可在本文所描述的针对刻划型后向反射阵列以及全CCA两者的间距确定中被考虑。在一些情况下，例如，用于类似的MTF响应的CCA间距可以在供刻划型使用的理想间距的约50％至60％的数量级中。

图6A、6B、6C和6D中的各个图示出了在存在衍射和几何PSF两者的情况下伴随针对间距值为180μm、225μm、270μm和360μm的调制(垂直轴)相对于根据像素的分辨率(水平轴)的刻划型阵列衍射MTF。在每个图中，垂直线604和606分别指示图像分解频率和单元频率。标绘602包括水平衍射MTF(实线)和垂直衍射MTF(虚线)。

针对刻划型后向反射器的情况，将衍射和图像分解两者考虑在内的所期望的MTF的最佳间距对于具有约132mm的近似垂直显示尺寸的平板大小的显示器而言可例如在200μm和250μm之间。因此，在图6A、6B、6C和6D的各个图中可以看到由于刻划型后向反射阵列的衍射传播和图像分解造成的示例间距对MTF的影响。

图6E、6F、6G和6H中的各个图示出了在存在衍射和几何PSF两者的情况下伴随针对间距值为180μm、225μm、270μm和360μm的调制(垂直轴)相对于根据像素的分辨率(水平轴)的CCA衍射MTF。在每个图中，垂直线604和606分别指示图像分解频率和单元频率。标绘602包括水平衍射MTF(实线)和垂直衍射MTF(虚线)。在图6E、6F、6G和6H的各个图中可以看到由于全角隅棱镜型后向反射阵列的衍射传播和图像分解造成的示例间距对MTF的影响。

表示图像分解频率的像素内容由与间距或单元频率的像素内容成比例的垂直虚线来表示。单元频率与图像分解频率不同之处在于一个因子，因为更准确地说是再次会聚的光斑尺寸定义了对每类阵列的分辨力的限制。

因为衍射传播随距离z几乎线性增加，并且图像分解与间距d成比例增加，所以理想的漂浮图像显示系统可具有平衡衍射和图像分解两者的影响的最佳间距，并且可进一步独立于物理尺度(诸如间距)来表示。在更一般的术语中，最佳间距也可被表示成像素，或可分辨的像素内容，或者在由显示系统可支持的可分辨的像素数量表示的给定空间频率内容下可实现的对比度，使得结果可针对任何尺寸系统进行比例缩放以实现最佳结果。刻划型阵列的理想间距通常可以是全角隅棱镜型阵列的理想间距的大约75％。该比率可通过将由于相对于每种情况的图像分解而导致的近似光斑尺寸考虑为再次会聚的光斑的50％环围能量的直径来推导出。

如前所述，关于图4中针对两类阵列的布局所示的间距，对于刻划型，50％环围能量光斑尺寸可以是s～1.192d，而对于全角隅棱镜型，s～1.564d。对于具有零刻面角度误差的两种类型的给定间距阵列，由于衍射造成的PSF的强度角展度的对数对于全CCA可能比对刻划型而言更整洁。这可以解释为什么由于降低的对比度而造成刻划型阵列的MTF响应在中间空间频率附近下降。

例如，针对垂直显示尺寸在132mm数量级上的情况，衍射和图像分解之间的平衡对于刻划型阵列可发生在200μm和250μm之间，而对于全角隅棱镜型阵列可发生在160μm和200μm之间。图6A至6H中的各个图是针对具有零度的刻面偏差误差的。

图7A至7D例示了具有两个不同间距值的刻划和CCA刻面的MTS之间的比较。

图7A和7B的MTF图分别示出了具有零度和0.03度刻面角度误差的间距值为180μm的全CCA的衍射MTF图702(连续曲线为水平，虚线曲线为垂直)。图7C和7D的MTF图分别示出了具有零度和0.03度刻面角度误差的间距值为225μm的刻划型阵列的衍射MTF图702(连续曲线为水平，虚线曲线为垂直)。两组图包括图像分解频率704和单元频率706。针对0.03度以上的刻面角度误差，MTF对于两种阵列类型都会显著下降。

图8例示了针对各种垂直显示长度的全角隅棱镜和刻划型阵列之间的理想间距目标区域比较。

针对各种大小的显示垂直长度L，图8中的间距相对于显示垂直长度图表示两种类型的阵列的理想间距的示例范围。CCA阵列的理想间距可被定义成d_CCA≈L/(1.564*N)，其中N可在470和500之间变化。刻划型阵列的理想间距可被定义成d_ruled≈L/(1.192*N)，其中N可在500和555之间变化。这两个目标设计区域可提供沿着显示器的垂直尺寸的500像素的数量级的可分辨内容。显示垂直长度L被用作比较的基准，因为显示对象的尺寸基于大约45度的分束镜的倾斜来规定显示器的几何形状。一旦垂直几何形状被确定－垂直几何形状规定理想的间距－阵列在水平上的大小可基于显示器需要支持的所期望的视角来独立地确定。如果对象到分束器的z距离是基本上增加的(例如，在z方向朝向用户推出漂浮显示器放置)，则衍射传播增加，使得尺寸L必须被增加以适当地表示设计布局。空白边界的使用于是可能仅用来减少具有内容的像素的最大数量，因为间距是基于显示器尺寸来确定的。在图8中，曲线806和808示出了针对N＝500和N＝555的全CCA理想间距(相对于显示垂直长度)，而曲线802和804则示出了针对N＝470和N＝500的刻划型阵列理想间距。

除了在漂浮图像显示器中的可读文本呈现之外，后向反射系统的分辨率还可通过实现精确的刻划或角隅棱镜反射器来得到提高，从而使得与虚拟显示应用的用户交互不限于手指触摸。更小的对象(诸如笔或指针)同样可以是可用的，因为具有更多细节或更小尺寸的更高分辨率图标可与合理的MTF分辨率一起被利用。

图1到图8中的示例已经使用包括特定装置、组件、组件配置和组件任务的特定系统被描述。各实现不仅限于根据这些示例配置的系统。用于高分辨率后向反射成像应用的增加的精确度角隅棱镜阵列可使用其他类型的系统(包括特定装置、组件、组件配置和组件任务)以使用本文所描述的原理的类似方式来实现。

图9以及相关联的讨论意图提供在其中可实现各实现的合适的计算环境的简要、一般描述。

例如，计算设备900可与用于高分辨率后向反射成像应用的增加的精确度角隅棱镜阵列的制造系统结合使用。计算设备900还可被用来向基于本文所描述的后向成像设备的显示器提供内容。在基本配置902的示例中，计算设备900可包括一个或多个处理器904和系统存储器906。存储器总线908可用于处理器904与系统存储器906之间的通信。该基本配置902可在图9中用内部虚线内的那些组件例示出。

取决于所期望的配置，处理器904可以是任何类型的，包括但不限于微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或者其任何组合。处理器904可包括诸如分级高速缓存存储器912之类的一级或多级高速缓存、处理器核914、以及寄存器916。处理器核914可包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核(DSP核)或者其任何组合。一存储器控制器918也可与处理器904一起使用，或在一些实现中，存储器控制器918可以是处理器904的内部部分。

取决于所期望的配置，系统存储器906可以是任何类型的，包括但不限于易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等等)或者其任何组合系统存储器906可包括适于控制平台的操作的操作系统920，诸如来自位于华盛顿州雷蒙德的微软公司的WINDOWSWINDOWS或WINDOWS及类似的操作系统。系统存储器906可进一步包括制造应用922、刻面生长模块926以及程序数据924。制造应用922可控制后向反射阵列制造的各个方面，诸如晶片加工、抛光、分层、切割等。刻面生长模块926可控制例如硅的选择性外延生长以形成具有小于0.03度的刻面角度误差的所期望的CCA。

计算设备900可具有附加特征或功能，以及附加接口以便促进基本配置902与任何所需设备和接口之间的通信。例如，总线/接口控制器930可被用于促进基本配置902与一个或多个数据存储设备932之间经由存储接口总线934进行的通信数据存储设备932可以是一个或多个可移动存储设备936、一个或多个不可移动存储设备938或者其组合。仅举数例，可移动存储和不可移动存储设备的示例可包括诸如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD)之类的磁盘设备、诸如紧致盘(CD)驱动器或数字多功能盘(DVD)驱动器之类的光盘驱动器、固态驱动器(SSD)、以及带驱动器。示例计算机存储介质可包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。

系统存储器906、可移动存储设备936和不可移动存储设备938都可以是计算机存储介质的示例。计算机存储介质可包括，但可不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、固态驱动器或其他光学存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备或者能用于存储所需信息且可以由计算设备900访问的任何其他介质。任何此类计算机存储介质可以是计算设备900的一部分。

计算设备900还可包括接口总线940以用于促进经由总线/接口控制器930从各种接口设备(例如一个或多个输出设备942，一个或多个外围接口944、以及一个或多个通信设备966)到基本配置902的通信。一些示例输出设备942可包括图形处理单元948和音频处理单元950，输出设备742可被配置以便其经由一个或多个A/V端口952与诸如显示器或扬声器的各种外部设备通信。一个或多个示例外围接口944可包括串行接口控制器954或并行接口控制器956，外围接口744可被配置以便经由一个或多个I/O端口958与诸如输入设备(例如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等等)或其他外围设备(例如打印机、扫描仪等等)的外部设备通信。一示例通信设备966可包括网络控制器960，网络控制器962可被安排成促进经由一个或多个通信端口964通过网络通信链接与一个或多个其他计算设备562进行通信。所述一个或多个其他计算设备962可包括服务器、客户端装备、以及类似设备。

网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信媒介可由诸如载波或其他传输机制等已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据来体现，并且可包括任何信息传递介质。“已调制数据信号”可以是通过对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其具有的一个或多个已调制数据信号特征的信号。作为示例而非限制，通信介质可包括诸如有线网络或直接有线连接之类的有线介质，以及诸如声、射频(RF)、微波、红外(IR)和其他无线介质之类的无线介质。如此处所使用的术语计算机可读介质可包括存储介质和通信介质两者。

计算设备900可被实现为包括任何上述功能的通用或专门的服务器、大型机或类似的计算机的一部分。计算设备900还可被实现为包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置两者的个人计算机。

FIG.图10例示了用于供在后向反射成像系统中使用的刻划反射刻面的制造的示例系统。

根据一些实现，基于刻划反射刻面的后向反射阵列制造系统可包括生长模块1006、涂覆模块1008、层压模块1010和复制模块1012。控制器1003可以通过例如云1004上与各个模块的有线或无线通信来控制和协调各个制造模块的动作。

生长模块1006可被配置成采用选择性外延生长以在晶片上形成多个角隅棱镜结构。涂覆模块1008可被配置成将反射涂覆施加到多个角隅棱镜结构中的刻面中的一个刻面以形成第一表面反射器，或者施加到使用透明树脂在多个角隅棱镜结构上被形成的透明基板的背面以形成第二表面反射器。控制器1002还可被配置成基于对由后向反射阵列造成的衍射和图像分解的折衷来确定角隅棱镜结构的间距。

层压模块1010可被配置成在多个角隅棱镜上施加透明树脂层并且在基板上施加抗反射涂覆。复制模块1012可被配置成制造从晶片切割下的主瓦块的多个副本，并且对副本进行平铺以形成更大的新的主瓦块。复制模块1012可通过在聚合物片材或电铸镍中的复制来制造多个副本。复制模块1012可通过铣削、研磨、抛光和电火花加工(EDM)中的一个或多个进行切割和定径来平铺副本。

复制模块1012还可被配置成制造用于高容量复制的模具插入件并且通过采用由以下各项组成的列表中的一项或多项来控制用于浮雕的模具插入件的表面层的加热：感应加热、闪蒸汽加热和冷却流体。生长模块1006可通过<111>取向的硅晶片的硅的选择性外延生长在晶片上形成多个角隅棱镜结构。生长模块还可通过使用选自由以下各项组成的列表中的材料的蒸气选择性外延生长在晶片上形成多个角隅棱镜结构：三氯硅烷、氯化氢和氢气。

各示例实现还包括各方法。这些方法可以以任何数量的方式来实现，包括此文档中描述的结构。一种这样的方式是通过具有此文档中描述的类型的设备的机器操作来实现。

另一任选的方式是使各方法的个别操作中的一个或多个连同执行一些操作的一个或多个人工操作员被执行。这些人工操作员不需要彼此位于同处，但每个人工操作员可以仅具有执行程序的一部分的一台机器。替换地或附加地，参考计算设备900描述的各组件或步骤可以位于云计算环境(例如数据中心)中的联网计算机中或在联网计算机中执行。

图11例示了根据各个实现的为高分辨率后向反射成像应用提供增加的精确度角隅棱镜阵列的方法的逻辑流程图。例如，过程1100可被实现在制造系统的控制器上。

过程1100从操作1110开始，其中角隅棱镜可通过选择性蚀刻、选择性外延生长或类似工艺被形成在晶片上。

在操作1110之后的操作1120，所形成的结构可被反射地涂覆，从而形成反射表面。

在操作1120之后的操作1130，任选的制造步骤(诸如为避免收缩或弯曲的层压、复制)可被执行。

过程1100中包括的操作用于说明目的。通过具有较少或附加步骤的类似过程以及以使用本文所描述原理的不同的操作顺序，可实现提供增加的精确度的用于高分辨率后向反射成像应用的角隅棱镜阵列。

创建范围为100μm至120μm间距的CCA结构可适用于支持平板大小的虚拟显示器中的可读文本，而600μm至1mm数量级的间距可被用于包括55”数量级显示屏的系统。对于刻划型，这些间距可大约是针对类似的MTF响应的间距要求的两倍。棱镜面的对应的角度误差可能需要与标称晶体取向相差<0.03°，以实现能够支持可读文本的系统MTF。

在生产高质量的硅主料之后，可使用不限于电铸镍的工艺来制造用于高容量复制的模具插入件。一旦精密模具部件被产生，则可使用不限于感应加热、闪蒸汽加热和冷却流体的复杂压板结构来精确地控制浮雕所需的表面层的加热。

此外，模制技术可包括双模成型方法，诸如第一次根据主料成型，这可能导致一些收缩，然后在相同对准的第一部分上第二次成型，从而仅允许随后的模制步骤的残余添加厚度的收缩。该过程可包括两个或更多个包覆成型，以便减少所得到的CCA光学元件的收缩和刻面弯曲的影响。

根据一些示例，描述了后向反射阵列。后向反射阵列可包括角隅棱镜阵列和覆盖角隅棱镜阵列的多个角隅棱镜结构的刻面的反射表面。角隅棱镜结构的间距可基于后向反射阵列的类型和对由后向反射阵列造成的衍射和图像分解的折衷来确定，使得分辨率损失被减小并且后向反射阵列的调制传递函数(MTF)被增加。

根据其他示例，覆盖多个角隅棱镜结构的刻面的反射表面可包括被直接施加到多个角隅棱镜结构的刻面的反射涂覆、被施加在复制的后向反射阵列上的反射涂覆，或者通过全内反射(TIR)被呈现为反射的多个角隅棱镜结构的刻面。后向反射阵列还可包括被施加在多个角隅棱镜上的透明树脂层和在后向反射阵列上成型的光学透明树脂填充介质的平坦层。后向反射阵列还可包括被施加在透明树脂层上的透明基板，其中透明基板包括在外表面和内表面中的一者上的双折射。

根据进一步的示例，后向反射阵列可包括被施加在透明基板上的抗反射涂覆，或者当延迟器层被层压在外表面上时被施加在该延迟器层的外表面上的抗反射涂覆。

根据其他示例，描述了显示系统。显示系统可包括一个或多个光源和分束器。分束器可被配置成将来自一个或多个光源的源光部分地反射到后向反射阵列，其中该后向反射阵列包括由一个或多个角隅棱镜阵列(CCA)形成的反射表面，并且后向反射阵列被配置成通过分束器来反射源光，使得光被再次会聚。

根据另外的示例，后向反射阵列可被配置成通过直接使用CCA的反射表面作为第一表面来通过分束器反射源光。后向反射阵列还可被配置成通过使用层压作为覆盖CCA的透明基板的背面上的第二表面来通过分束器反射源光。后向反射阵列可被配置成通过使用具有由反射涂覆覆盖的低收缩透明树脂的CCA的副本或者使用在单个模制部件上通过多次模制循环以减少热收缩影响的CCA的副本来通过分束器反射源光。可通过<111>取向的硅晶片的硅的选择性外延生长来形成CCA。CCA的间距可基于后向反射阵列的类型和对由后向反射阵列造成的衍射和图像分解的折衷来确定。

根据一些示例，描述了基于角隅棱镜阵列(CCA)的后向反射阵列制造系统。制造系统可包括生长模块以及涂覆模块，生长模块被配置成采用选择性外延生长以在晶片上形成多个角隅棱镜结构，涂覆模块被配置成将反射涂覆施加到多个角隅棱镜结构中的刻面中的一个刻面以形成第一表面反射器，或者施加到使用透明树脂在多个角隅棱镜结构上被形成的透明基板的背面以形成第二表面反射器。制造系统还可包括控制器，该控制器被配置成基于对由后向反射阵列造成的衍射和图像分解的折衷来确定角隅棱镜结构的间距。

根据其他示例，制造系统还可包括层压模块。层压模块可在多个角隅棱镜上施加透明树脂层并且在基板上施加抗反射涂覆。制造系统还可包括复制模块。复制模块可制造从晶片切割下的主瓦块的多个副本，并且对副本进行平铺以形成更大的新的主瓦块。复制模块可通过在聚合物片材或电铸镍中的复制来制造多个副本。复制模块可通过铣削、研磨、抛光和电火花加工(EDM)中的一个或多个进行切割和定径来平铺副本。

根据进一步的示例，复制模块可制造用于高容量复制的模具插入件并且通过采用由以下各项组成的列表中的一项或多项来控制用于浮雕的模具插入件的表面层的加热：感应加热、闪蒸汽加热和冷却流体。生长模块可通过<111>取向的硅晶片的硅的选择性外延生长在晶片上形成多个角隅棱镜结构。生长模块还可通过使用选自由以下各项组成的列表中的材料的蒸气选择性外延生长在晶片上形成多个角隅棱镜结构：三氯硅烷、氯化氢和氢气。

以上说明、示例和数据提供了各实现的组成的制造和用途的完整描述。尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求和各实现的示例形式来公开的。

上述详细描述经由使用框图、流程图、和/或示例阐明了设备和/或过程的各种实现。就这些框图、流程图、和/或示例包含一个或多个功能和/或操作而言，本领域普通技术人员将理解，这些框图、流程图或示例中的每一功能和/或操作都可由各种各样的硬件、软件、固件或者实际上其任意组合来单独地和/或共同地实现。在一个示例中，本文所述的主题内容的若干部分可以经由专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或者其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员将认识到，本文所公开的各实现的一些方面整体上或部分地可以在集成电路中被等效地实现为在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，被实现为固件，或者被实现为实际上以上的任意组合，并且设计电路系统和/或编写软件和/或固件的代码鉴于本公开的内容对于本领域技术人员而言将是容易实现的。

Claims (15)

1.一种后向反射阵列，包括：

角隅棱镜阵列；以及

覆盖所述角隅棱镜阵列的多个角隅棱镜结构的刻面的反射表面。

2.如权利要求1所述的后向反射阵列，其特征在于，其中所述角隅棱镜结构的间距基于所述后向反射阵列的类型以及对由所述后向反射阵列造成的衍射和图像分解的折衷来确定，使得分辨率损失被减小并且所述后向反射阵列的调制传递函数(MTF)被增加。

3.如权利要求1所述的后向反射阵列，其特征在于，其中覆盖所述多个角隅棱镜结构的刻面的反射表面包括以下各项中的一者：

被直接施加到所述多个角隅棱镜结构的刻面的反射涂覆；

被施加在复制的后向反射阵列上的反射涂覆；以及

通过全内反射(TIR)被呈现为反射的所述多个角隅棱镜结构的刻面。

4.如权利要求1所述的后向反射阵列，其特征在于，还包括以下各项中的一者：

被施加在所述多个角隅棱镜结构上的透明树脂层；以及

在所述后向反射阵列上成型的光学透明树脂填充介质的平坦层。

5.如权利要求4所述的后向反射阵列，其特征在于，还包括：

被施加在所述透明树脂层上的透明基板，其中所述透明基板包括在外表面和内表面中的一者上的双折射。

6.如权利要求5所述的后向反射阵列，其特征在于，还包括以下各项中的一者：

被施加在所述透明基板上的抗反射涂覆；以及

当延迟器层被层压在外表面上时被施加在所述延迟器层的外表面上的抗反射涂覆。

7.一种显示系统，包括：

一个或多个光源；以及

分束器，所述分束器被配置成将来自所述一个或多个光源的源光部分地反射到后向反射阵列，所述后向反射阵列包括由一个或多个角隅棱镜阵列(CCA)形成的反射表面，

其中所述后向反射阵列被配置成通过所述分束器来反射所述源光，使得所述光被再次会聚。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述后向反射阵列被配置成通过直接使用所述CCA的反射表面作为第一表面来通过所述分束器反射所述源光。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述后向反射阵列被配置成通过使用层压作为覆盖所述CCA的透明基板的背面上的第二表面来通过所述分束器反射所述源光。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述后向反射阵列被配置成通过使用具有由反射涂覆覆盖的低收缩透明树脂的所述CCA的副本或者使用在单个模制部件上通过多次模制循环以减少热收缩影响的所述CCA的副本来通过所述分束器反射所述源光。

11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述CCA通过<111>取向的硅晶片的硅的选择性外延生长来被形成。

12.如权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述CCA的间距基于所述后向反射阵列的类型和对由所述后向反射阵列造成的衍射和图像分解的折衷来确定。

13.一种基于角隅棱镜阵列(CCA)的后向反射阵列制造系统，所述制造系统包括：

被配置成采用选择性外延生长以在晶片上形成多个角隅棱镜结构的生长模块；

涂覆模块，所述涂覆模块被配置成将反射涂覆施加到所述多个角隅棱镜结构的刻面中的一个刻面以形成第一表面反射器，或者施加到使用透明树脂在所述多个角隅棱镜结构上被形成的透明基板的背面以形成第二表面反射器；以及

控制器，所述控制器被配置成基于对由所述后向反射阵列造成的衍射和图像分解的折衷来确定所述角隅棱镜结构的间距。

14.如权利要求13所述的制造系统，其特征在于，还包括：

层压模块，所述层压模块被配置成：

在所述多个角隅棱镜上施加透明树脂层；并且

在所述基板上施加抗反射涂覆。

15.如权利要求13所述的制造系统，其特征在于，还包括：

复制模块，所述复制模块被配置成：

制造从所述晶片切割下的主瓦块的多个副本；并且

对所述副本进行平铺以形成更大的新的主瓦块。