CN116547574A - 具有分区衍射光学器件的图像光导 - Google Patents

Abstract

一种用于传送虚拟图像的图像光导，包括：波导；耦合入衍射光学器件，可操作以将图像承载光束导向到所述波导中；以及耦合出衍射光学器件，可操作以从所述波导向眼箱导向所述图像承载光束。所述耦合出衍射光学器件具有两个或更多个区，每一个区包括衍射特征的集合，其中第一区包括第一衍射特征集合，并且第二区包括第二衍射特征集合且是邻近于所述第一区定位的。所述耦合出衍射光学器件包括由所述第一区和所述第二区形成的第一界面区，并且所述第一界面区包括第一子区集合和第二子区集合。所述第一子区集合包括所述第一衍射特征集合，并且所述第二子区集合包括所述第二衍射特征集合。

Description

具有分区衍射光学器件的图像光导

技术领域

本公开总体上涉及电子显示器，且更具体涉及利用具有衍射光学器件的图像光导的显示器。

背景技术

正在针对一系列多样用途而开发头戴式显示器(HMD)和虚拟图像近眼显示器，该多样用途包括军事、商业、工业、消防和娱乐应用。对于这些应用中的许多应用，在形成可在位于HMD用户的视野中的现实世界图像上视觉叠加的虚拟图像时存在价值。光学图像光导可以将图像承载光传送到窄空间中的查看者，以用于将虚拟图像导向到查看者的瞳孔并启用该叠加功能。

在传统图像光导中，来自图像源的经准直的相对角度编码的光束被输入耦合(诸如，耦合入衍射光学器件)耦合到平面波导中，该耦合入衍射光学器件可以被安装或形成在平面波导的表面上或被埋在波导内。在沿波导进行传播之后，衍射光可以被耦合出衍射光学器件从波导向外导向回去，该耦合出衍射光学器件可以被布置成提供沿虚拟图像的一个维度的瞳孔扩充。另外，可以在耦合入和耦合出衍射光学器件之间沿波导定位转向光学器件，以提供虚拟图像的正交维度中的瞳孔扩充。从波导输出的图像承载光提供针对查看者的经扩充的眼箱(eyebox)。

可以领会，对具有改进的衍射效率、图像承载光输出强度和跨整个输出孔的均匀性的显示装置，将存在优势。

发明内容

本公开的目的是推进虚拟图像呈现的领域，特别是当使用紧致头戴式设备和类似成像装置时。根据本公开的一方面，在第一示例性实施例中，提供了一种用于传送虚拟图像的图像光导，包括：波导；耦合入衍射光学器件，可操作以将图像承载光束导向到所述波导中；以及耦合出衍射光学器件，可操作以从所述波导向眼箱导向所述图像承载光束。所述耦合出衍射光学器件具有邻近于第二区定位的第一区，其中所述第一区包括第一衍射特征集合，并且所述第二区包括第二衍射特征集合。所述耦合出衍射光学器件具有由所述第一区和所述第二区形成的第一界面区。所述第一界面区包括一个或多个第一子区和一个或多个第二子区，所述第一子区具有所述第一衍射特征集合，并且所述第二子区具有所述第二衍射特征集合。

附图说明

附图被并入到本文中，作为说明书的一部分。本文描述的附图图示了目前公开的主题的实施例，且图示了本公开的所选择的原理和教导。然而，附图未图示目前公开的主题的所有可能实现，且不意在以任何方式限制本公开的范围。

图1是示出了用于利用耦合出衍射光学器件传送虚拟图像的图像光导的简化横截面视图的示意图，该耦合出衍射光学器件提供沿虚拟图像的一个维度的瞳孔扩充。

图2是示出了用于除利用耦合出衍射光学器件外还利用转向光栅传送虚拟图像的图像光导的透视图的示意图，该耦合出衍射光学器件提供沿虚拟图像的两个维度的瞳孔扩充。

图3A、3B和3C分别是具有用于在无限远焦点处形成虚拟图像的图像光导的成像装置的侧视图、顶视图和透视图。

图4A、4B和4C分别是根据目前公开的主题的示例性实施例的具有分区耦合出衍射光学器件的图像光导的顶视图、侧视图和端视图。

图5A、5B、5C分别是根据图4A的具有分区耦合出衍射光学器件的图像光导的顶视图、侧视图和端视图。

图6A、6B示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的光栅向量图。

图7A、7B、7C分别是根据图4A的具有分区耦合出衍射光学器件的图像光导的顶视图、侧视图和端视图。

图8A、8B、8C、8D是示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的渐进式衍射特征深度的示意图。

图9是根据目前公开的主题的示例性实施例的具有分区耦合出衍射光学器件的图像光导的顶视图。

图10是根据目前公开的主题的示例性实施例的具有分区耦合出衍射光学器件的图像光导的顶视图。

图11A、11B、11C、11D、11E是根据目前公开的主题的示例性实施例的衍射特征的示意图。

图12示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的可操作以在耦合出衍射光学器件内形成衍射特征的重复图案的矩形单元晶胞的示意图。

图13示出了根据图12的包括单元晶胞的耦合出衍射光学器件的部分的示意图。

图14A和14B分别示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的具有分区耦合出衍射光学器件的图像光导的示意顶视和侧视图。

图15示出了根据图14的耦合出衍射光学器件的部分的示意图。

图16A和16B分别是根据目前公开的主题的示例性实施例的具有分区耦合出衍射光学器件的图像光导的顶视图和侧视图。

图17示出了根据图16A的耦合出衍射光学器件的部分的示意图。

图18示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的耦合出衍射光学器件的三个区界面的部分的示意图。

图19示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的耦合出衍射光学器件的三个区界面的部分的示意图。

图20示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的耦合出衍射光学器件的区界面的部分的示意图。

图21示出了根据目前公开的主题的示例性实施例的耦合出衍射光学器件的区界面的部分的示意图。

图22是根据目前公开的主题的示例性实施例的用于使用至少一个近焦点图像光导进行增强现实查看的双目显示系统的透视图。

具体实施方式

应当理解，本发明可以假定各种可替换取向和步骤序列，除非明确相反指定。还应当理解，在附图中图示且在以下说明书中描述的具体组件和系统仅仅是本文定义的发明构思的示例性实施例。因此，与所公开的实施例相关的具体尺寸、方向或其他物理特性不应被视为限制，除非以其他方式明确声明。而且，可以在申请的本章节内利用相似附图标记公共地指代本文描述的各种实施例中的相似元素，尽管可以不这样。

在本文中使用的情况下，术语“第一”、“第二”等等不必然标示任何序数、顺序或优先级关系，而是仅仅用于更清楚地将一个元素或元素集合与另一个进行区分，除非以其他方式指定。

在本文中使用的情况下，术语“示例性”意在指示“……的示例”，而不意在暗示任何优选或理想实施例。

在本文中使用的情况下，术语“查看者”、“操作者”、“观察者”和“用户”被视为等效的，且指代查看由所考虑的图像光导之一传送的虚拟图像的人，该所考虑的图像光导尤其是如在HMD查看设备中布置的。

在本文中使用的情况下，术语“可激励的”涉及在接收到功率时以及可选地在接收到启用信号时执行所指示的功能的设备或部件集合。

在本文中使用的情况下，术语“集合”指代非空集合，这是由于集合的元素或成员的合集的构思在初等数学中被广泛理解。除非以其他方式明确声明，术语“子集”在本文中用于指代具有一个或多个成员的非空真子集，也就是说，更大集合的子集。对于集合S，子集可以包括全集S。然而，集合S的“真子集”被严格包含在集合S中，且排除集合S的至少一个成员。

在本文中使用的情况下，短语“光学无限远”和“在无限远处”对应于相机和成像领域中的传统使用，指示使用一捆或多捆基本上准直的光的图像形成，使得焦距超过至少约4米。

在本文中使用的情况下，光学器件的上下文中的术语“耦合”或“耦合器”指代下述连接：通过该连接，光通过促进该连接的中间结构从一个光学介质或设备行进到另一光学介质或设备。

在本文中使用的情况下，术语“射束扩充器”和“瞳孔扩充器”被视为同义的且在本文中可互换地使用。这些术语在本文中一般用于指代扩大用于传送虚拟图像的角度相关射束之间的重叠的区域。

如本文所使用，术语“射束扩充”意在表示经由与光学元件的多次相遇而对射束的复制，以提供一个或多个方向上的出瞳扩充。类似地，如本文所使用，“扩充”射束或射束的部分意在表示经由与光学元件的多次相遇而对射束的复制，以提供一个或多个方向上的出瞳扩充。

光学系统(诸如，HMD)可以产生虚拟图像。相比于用于形成实景图像的方法，不在显示表面上形成虚拟图像。也就是说，如果显示表面被定位在虚拟图像的所感知到的位置处，则没有图像将被形成在该表面上。虚拟图像具有用于增强现实呈现的多个内在优势。例如，虚拟图像的明显大小不受显示表面的大小或位置限制。另外，针对虚拟图像的源对象可以是小的；例如，放大镜提供对象的虚拟图像。相比于投影实景图像的系统，可以通过形成显现为某个距离远的虚拟图像来提供更逼真的查看体验。提供虚拟图像还消除了补偿屏幕伪像的需要，如可能在投影实景图像时必要的那样。

图像光导可以利用来自光源(诸如，投影仪)的图像承载光以显示虚拟图像。例如，来自投影仪的经准直的相对角度编码的光束被输入耦合(诸如，耦合入衍射光学器件)耦合到平面波导中，该耦合入衍射光学器件可以被安装或形成在平面波导的表面上或被埋在波导内。这种衍射光学器件可以是作为衍射光栅、全息光学元件(HOE)或以其他已知方式形成的。例如，衍射光栅可以是通过表面起伏来形成的。在沿波导进行传播之后，衍射光可以被类似输出耦合(诸如，耦合出衍射光学器件)从波导向外导向回去，该耦合出衍射光学器件可以被布置成提供沿至少一个方向的瞳孔扩充。另外，可以在波导上/在波导中定位转向光栅，以提供至少一个其他方向上的瞳孔扩充。从波导输出的图像承载光提供针对查看者的经扩充的眼箱。

如图1中所图示，图像光导10可以包括具有平面平行表面的平面波导22。波导22包括透明衬底S，透明衬底S具有外表面12和与外表面12相对地定位的内表面14。在该示例中，耦合入衍射光学器件IDO和耦合出衍射光学器件ODO被布置在内表面14上，并且耦合入衍射光学器件IDO是图像承载光WI通过其而耦合到平面波导22中的反射型衍射光栅。然而，可替换地，耦合入衍射光学器件IDO可以是体积全息图或其他全息衍射元件或者提供针对传入图像承载光WI的衍射的其他类型的光学部件。耦合入衍射光学器件IDO可以位于平面波导22的外表面12或内表面14上，且取决于图像承载光WI从其而逼近平面波导22的方向而可以是透射型的或反射型的。

当被用作虚拟显示系统的部分时，耦合入衍射光学器件IDO将来自实景图像源的图像承载光WI耦合到平面波导22的衬底S中。任何实景图像或图像维度首先被转换成重叠的角度相关射束的阵列，从而对图像内的不同像素位置进行编码，以用于呈现给耦合入衍射光学器件IDO。图像承载光WI被衍射，并且图像承载光WI的至少部分从而被耦合入衍射光学器件IDO重定向到平面波导22中，作为图像承载光WG，以用于通过全内反射(“TIR”)沿平面波导22进一步传播。尽管被衍射到角度相关射束的一般更浓缩的范围中以与由TIR设定的边界协调，但图像承载光WG以经编码的形式保存图像信息。耦合出衍射光学器件ODO接收经编码的图像承载光WG，并向查看者的眼睛的预期位置衍射从平面波导22向外的图像承载光WG的至少部分，作为图像承载光WO。一般地，耦合出衍射光学器件ODO是关于耦合入衍射光学器件IDO对称设计的，以恢复图像承载光WO的所输出的角度相关射束之间的图像承载光WI的原始角度关系。然而，为了增加在其内可以看到虚拟图像的所谓眼箱E中的角度相关射束之间的重叠的一个方向，耦合出衍射光学器件ODO被布置成多次遇到图像承载光WG并在每次相遇时衍射图像承载光WG的仅部分。沿耦合出光学器件在传播方向上的长度的多次相遇具有扩充图像承载光束在其内重叠的眼箱的一个方向的效果。经扩充的眼箱E降低了对查看者的眼睛的用于查看虚拟图像的位置的灵敏度。

具有沿单个方向的折射率变化的耦合出衍射光学器件可以经由图像承载光束与耦合出衍射光学器件的多次相遇来在它们的沿波导的传播方向上扩充眼箱的一个方向，该多次相遇导致耦合出图像承载光束的复制。另外，具有沿第二方向的折射率变化的耦合出衍射光学器件可以扩充眼箱的第二方向并提供眼箱的双向扩充。沿耦合出衍射光学器件的第一方向的折射率变化可以被布置以通过期望的一阶衍射来在与之的每次相遇时衍射从波导向外的每个射束的能量的部分，同时，保存射束的能量的另一部分以用于通过零阶衍射来在其原始方向上进一步传播。沿耦合出衍射光学器件的第二方向的折射率变化可以被布置以通过相对于射束的原始传播方向成角度的方向上的期望的一阶衍射来在与之的每次相遇时衍射每个射束的能量的部分，同时，保存射束的能量的另一部分以用于通过零阶衍射来在其原始方向上进一步传播。

耦合出衍射光学器件ODO被示作在平面波导22的内表面14上布置的透射型衍射光栅。然而，类似于耦合入衍射光学器件IDO，耦合出衍射光学器件ODO可以位于平面波导22的外表面12或内表面14上，且在组合中是透射型或反射型的，该组合取决于图像承载光WG意在通过其而离开平面波导22的方向。

如图2中所图示，图像光导20可以被布置用于在两个方向上(即，沿预期图像的x轴和y轴两者)扩充眼箱74。为了实现射束扩充的第二维度，对具有光栅向量k0的耦合入衍射光学器件IDO进行取向，以向具有光栅向量k1的中间转向光栅TG衍射图像承载光WI的部分，中间转向光栅TG被取向以在反射模式中向耦合出衍射光学器件ODO衍射图像承载光WG的部分。通过与中间转向光栅TG的多次相遇中的每一次来衍射图像承载光WG的仅部分，从而横向扩充逼近耦合出衍射光学器件ODO的图像承载光WG的角度相关射束中的每一个。转向光栅TG向耦合出衍射光学器件ODO重定向图像承载光WG，以用于在离开平面波导22之前在第二维度上纵向扩充图像承载光WG的角度相关射束，作为图像承载光WO。光栅向量(诸如，所描绘的光栅向量k0、k1、k2)在对衍射光学器件的衍射特征(例如，槽、线或划线)成法向的方向上延伸，且具有与衍射光学器件IDO、TG、ODO的周期或节距d(即，槽之间的中心距离)成倒数的量值。耦合入衍射光学器件IDO、转向光栅TG和耦合出衍射光学器件ODO均可以具有不同周期或节距d。

如图2中所图示，耦合入衍射光学器件IDO接收传入图像承载光WI，其包含与由图像源16生成的图像内的个体像素或等效位置相对应的角度相关射束的集合。可操作以生成用于产生虚拟图像的经角度编码的射束的全范围的图像源16可以是但不限于与聚焦光学器件一起的实景显示器、用于更直接地设定射束的角度的射束扫描仪、或者诸如与扫描仪一起使用的一维实景显示器之类的组合。图像光导20通过提供图像承载光WG在不同取向上与中间转向光栅TG和耦合出衍射光学器件ODO两者的多次相遇，来在图像的两个维度上输出角度相关射束的扩充集合。在平面波导22的原始取向上，中间光栅TG提供y轴方向上的射束扩充，并且耦合出衍射光学器件ODO提供x轴方向上的类似射束扩充。衍射光学器件IDO、ODO、TG的反射率特性和相应周期d与它们相应的光栅向量的取向一起提供两个维度上的射束扩充，同时保持图像承载光WI的从图像光导20输出作为图像承载光WO的角度相关射束之间的预期关系。

尽管被输入到图像光导20中的图像承载光WI被耦合入衍射光学器件IDO编码到角度相关射束的不同集合中，但通过计及耦合入衍射光学器件IDO的系统效果来保存重构图像所需的信息。位于耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO之间的中间位置中的转向光栅TG被典型地布置成使得它不引发图像承载光WG的编码上的任何显著改变。典型地以关于耦合入衍射光学器件IDO对称的方式(例如，包括共享相同周期的衍射特征)布置耦合出衍射光学器件ODO。类似地，转向光栅TG的周期还典型地匹配于耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO的公共周期。如图2中所图示，转向光栅TG的光栅向量k1可以被取向在关于其他光栅向量k0、k2 45度处(全部作为无向线段)。然而，在实施例中，以图像承载光WG被转向120度的这种方式将转向光栅TG的光栅向量k1取向在对耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO的光栅向量k0、k2 60度处。通过将中间转向光栅TG的光栅向量k1取向在关于耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO的光栅向量k0、k2 60度处，还将光栅向量k0、k2取向在关于彼此60度处(再次被视为无向线段)。使光栅向量量值基于转向光栅TG以及耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO的公共节距，这三个光栅向量k0、k1、k2(作为有向线段)形成等边三角形，且总和为零向量量值，这避免了可能引入包括色散的不期望色差的非对称效应。

被衍射到平面波导22中的图像承载光WI被耦合入衍射光学器件IDO有效地编码，不论耦合入衍射光学器件IDO是使用光栅、全息图、棱镜、镜还是某个其他机构。发生在耦合入衍射光学器件IDO处的光的任何反射、折射和/或衍射必须被耦合出衍射光学器件ODO对应地解码，以重新形成被呈现给查看者的虚拟图像。被放置在耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO之间的中间位置处的转向光栅TG被典型地设计和取向成使得它不引发经编码的光上的任何改变。耦合出衍射光学器件ODO将图像承载光WG解码成已被扩充以填充眼箱74的角度相关射束的其原始或期望形式。

不论在转向光栅TG与耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO之间是否维持任何对称性，或者不论是否沿平面波导22发生对图像承载光WI的角度相关射束的编码的任何改变，使转向光栅TG以及耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO相关，使得从平面波导22输出的图像承载光WO保持或以其他方式维持用于产生预期虚拟图像的图像承载光WI的原始或期望形式。

字母“R”表示对其眼睛处于眼箱74中的查看者来说可见的虚拟图像的取向。如所示的那样，字母“R”在所表示的虚拟图像中的取向匹配于如图像承载光WI所编码的字母“R”的取向。传入图像承载光WI绕z轴的旋转或传入图像承载光WI关于x-y平面的角度取向中的改变导致来自耦合出衍射光学器件ODO的传出光的旋转或角度取向中的对应对称改变。从图像取向的方面看，转向光栅TG仅仅充当光中继器的类型，从而提供沿图像的一个轴(例如，沿y轴)的图像承载光WG的经角度编码的射束的扩充。耦合出衍射光学器件ODO进一步扩充沿图像的另一轴(例如，沿x轴)的图像承载光WG的经角度编码的射束，同时维持由图像承载光WI编码的虚拟图像的原始取向。如图2中所图示，转向光栅TG可以是在平面波导22的正或背表面上布置的倾斜或方形光栅。可替换地，转向光栅TG可以是闪耀光栅。

在被形成为衍射光栅的衍射光学器件中，增大光栅深度导致改进的衍射效率。然而，耦合出衍射光栅中的提高的衍射效率可以减少从衍射光栅的外部区域输出的图像承载光WO，这是因为从耦合出衍射光学器件的中心输出太多图像承载光WG，从而创建视觉热点。图像光导的目前公开的实施例利用分区耦合出衍射光学器件，以便以提高的衍射效率促进耦合出图像承载光WO的更均匀分布。

在实施例中，如图3A、3B和3C中所图示，图像光导100可操作以将虚拟图像传送到经扩充的眼箱并在光学无限远焦点处呈现虚拟图像。也就是说，包括眼箱内的图像承载光的角度相关射束中的每一个保持以基本上准直的形式存在。图像内容由投影仪110产生，且被图像光导100通过耦合入和耦合出衍射光学器件IDO、ODO来传送，对查看者的眼睛来说显现为虚拟图像V1，其完好地位于图像光导100前面无限远焦点处。查看者的视野内的虚拟图像的明显大小与角度相关射束通过其而对图像进行编码的角度的范围相关。离开耦合出衍射光学器件ODO的实线表示图像承载光WO的经准直的射束之一，并且虚线表示与显现为从位于无限远处的源发出的虚拟图像的像素相对应的图像光导100前面的该一个经准直的射束的虚拟延伸。

如图4A-4C中所图示，在实施例中，图像光导200包括具有正和背平行表面204、206的波导202。耦合入衍射光学器件210和耦合出衍射光学器件212位于波导正表面204上。在实施例中，耦合入光学器件210和耦合出衍射光学器件212位于波导背表面206上。在另一实施例中，耦合入光学器件210位于波导正表面204上，并且耦合出衍射光学器件212位于波导背表面206上。

在实施例中，中间衍射光学器件光学地位于耦合入衍射光学器件210与耦合出衍射光学器件212之间。中间衍射光学器件可以是转向光栅，和/或中间衍射光学器件可以实现增大的设计方差。

耦合出衍射光学器件212包括：复合衍射光栅图案，可操作以扩充并耦合出图像承载光WG，作为图像承载光WO。复合衍射光栅图案包括两个或更多个重叠衍射图案，其中每个衍射图案由光栅向量k划界。在实施例中，复合衍射光栅图案包括具有三个或更多个向量k分量的非重叠正弦衍射图案。如图4A中所图示，在实施例中，耦合出衍射光学器件212包括衍射特征的两个或更多个区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229，其中每个区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229的衍射特征不同于邻近区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229中的衍射特征。如图4A-6C中所图示，在实施例中，耦合出衍射光学器件212包括一般在y轴方向上中央定位的第一区214。第二区216是一般在y轴方向上在第一区212上面且邻近于第一区212定位的。第三区218是一般在第二区216上面且邻近于第二区216定位的。第四区220是一般在y轴方向上在第一区212下面且邻近于第一区212定位的。第五区222是一般在y轴方向上在第四区220下面且邻近于第四区220定位的。第六区224是一般在y轴方向上中央定位的且一般在x轴方向上邻近于第一区214右边定位的。第七区226是一般沿x轴方向邻近于第六区224右边定位的。

耦合出衍射光学器件212定义输出孔230。被定位在输出孔230外的耦合出衍射光学器件212的部分有时将图像承载光重定向到输出孔230中，且可以被成形为像楔形或三角形。输出孔230由位于耦合出衍射光学器件212外的点线示出；然而，本领域技术人员应当领会，为了清楚，以该方式呈现附图，并且输出孔230不在耦合出衍射光学器件212外延伸。

继续参考图4A，出于可视化目的，在耦合出衍射光学器件212的第一区214上方示出眼箱232A(即，头部运动箱)。眼箱232A对应于针对虚拟图像的视野(FOV)的中心的图像承载光的传入光线。查看者的眼睛被定位在距波导202某个距离处，该距离可以被称作适眼距。在操作中，查看者的眼睛可以在眼箱232A内移动且仍看到与传入光线相对应的像素。

耦合入衍射光学器件210可操作以在TIR条件处耦合入图像承载光WI的传入光线，由此，图像承载光WG向耦合出衍射光学器件212传播，在耦合出衍射光学器件212中，图像承载光WO可以向眼箱232A耦合出。如图4A-4C中所图示，在实施例中，与针对虚拟图像的视野(FOV)的中心相对应的光线经由耦合入衍射光学器件210而耦合入到波导202中。光线被示作对波导202成法向地入射在耦合入衍射光学器件210上；然而，输入中心光线可以以除与波导202垂直外的角度入射到耦合入衍射光学器件210。在图4A-4C中图示的实施例中，耦合出衍射光学器件212的第一区214可操作以在一个或多个维度(即，x轴和y轴方向)上扩充图像承载光WG并在眼箱232A中耦合出图像承载光WO。

从该视场角的角度看，眼箱232A下方的该区域中的理想耦合出光栅将具有与耦合入光栅的线性光栅平行定位的线性光栅，具有仅一个功能——耦合出图像承载光WG。然而，为了促进图像承载光的扩充以创建更大眼箱，第一区214的耦合出光栅包括一般菱形的桩，其隐含地定义与耦合入衍射光学器件210的光栅向量k0平行的光栅向量k3。换言之，在第一区214中，垂直线性光栅特征几乎完全被降级，使得垂直线性光栅特征的仅有证据是一般菱形的桩的点。一般菱形的桩是行到行偏移的，但仍作出垂直线。眼箱232A中的图像承载光WO的衍射由衍射特征的周期性产生。

如图5A-5C中所图示，在图像承载光WG的光线对应于向下且到虚拟图像的中心右边的虚拟图像的部分的情况下，对应地移动眼箱232B的投影。如果未在耦合出衍射光学器件212处重定向(即，转向)图像承载光WG，则经耦合出的图像承载光WO将完全错过眼箱232B的投影。这里，不同区都将来自单个像素或视场角的图像承载光WO耦合出到相同角度范围中，从而形成虚拟图像。换言之，来自单个虚拟像素的图像承载光被相邻区输出到相同角度中。例如，如图5A中所图示，在第一区214和第四区220两者中以相同角度或角度范围耦合出与眼箱232B相对应的针对虚拟像素的图像承载光WG。

在实施例中，第一区214包括：衍射特征，可操作以在相对于图像承载光WG在转向的区域中的行进方向的角度处向下衍射(即，转向)图像承载光WG的光线。第一区214的衍射特征还可操作以耦合出经转向的图像承载光WG作为图像承载光WO。如图6A和6B中所图示，第一区214的衍射特征定义两个光栅向量k1、k2，其与耦合入衍射光学器件210的光栅向量k0组合以形成描述闭合三角形且具有基本上零量值的向量图。换言之，光栅向量k0、k1、k2的组合形成基本上不具有量值的向量。在实施例中，光栅向量k0、k1、k2形成闭合等腰三角形。在另一实施例中，光栅向量k0、k1、k2形成闭合不等边三角形。以该方式，将不存在由第一区214的衍射特征在虚拟图像中引发的散布或角度误差。第一区214还隐含地经由其衍射特征的布置来定义第四光栅向量k3，其等效于耦合入衍射光学器件210的光栅向量k0。在该实施例中，这些光栅向量k0、k1、k2、k3在第一衍射区214中都是必要的。

如图7A-7C中所图示，在图像承载光WG的光线对应于进一步向下且到虚拟图像的中心右边的虚拟图像的部分的情况下，对应地移动眼箱232C的投影。在图像承载光WG的该光线通过波导202传播到第三区218中的区域但图像承载光WG的光线需要从耦合出衍射光学器件212在第四或第五区220、222中的部分离开的情况下，第三区218可操作以在y轴方向上向下向第五区222重定向(即，转向)图像承载光WG。从第三区218(即，如从线性衍射光栅)直接耦合出的任何图像承载光WG将错过查看者的眼睛。为了使第三和第五区218、222重定向或耦合出图像承载光WG，需要仅一个光栅向量。

传播对称性规定：有时，图像承载光WG将在y轴方向上向下向第五区222行进，且需要在y轴方向上向上向第三区218转向以被耦合出作为图像承载光WO。向第三区218重定向图像承载光WG所需的光栅特征与耦合出从第三区218重定向的图像承载光WG所需的光栅特征相同。因此，仅单个光栅向量k5在第五区222中必要。

第二和第四区216、220可操作为耦合出衍射光学器件212的过渡或中间区，其中，第二和第四区216、220中的光栅特征的设计是两个相邻区的某种组合或卷绕。例如，第二区216描述第一和第三区214、218的组合。过渡区216、220有利于波导202中的更平滑过渡，且产生图像光导200的更期望的透视体验；例如，所得到的虚拟图像的跨视野(FOV)的更均匀照明。在实施例中，耦合出衍射光学器件212在x轴和y轴方向上包括从耦合出衍射光学器件212的中心到其边缘的多个过渡区。

如图8A-8C中所图示，在实施例中，耦合出衍射光学器件212的两个或更多个区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229中的衍射特征的深度可以与在衍射特征的底层配置中定义的区边界290(参见图10)无关地变化。耦合出衍射光学器件212的衍射特征的底层配置确定衍射阶的方向和相对量值，而衍射特征的深度调制服务于对所有目前衍射阶的相对效率进行调制。应用与耦合出衍射光学器件212的衍射特征的底层模式无关的梯度深度是可能的。

在实施例中，随着衍射特征在y轴方向上逼近耦合出衍射光学器件的边缘，区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229中的衍射特征的深度逐步增大。例如，如图8D中所图示，衍射特征250(参见图9)可以在y轴方向上从第一区214的中心线280到第一区214的外边缘在深度n₁-n₃的范围内逐步变动，衍射特征256(参见图9)可以在y轴方向上从第一区214的边缘到第二区216的外边缘在深度n₄-n₆的范围内逐步变动，并且衍射特征252(参见图9)可以在y轴方向上从第二区216的边缘到第三区218的外边缘在深度n₇-n₉的范围内逐步变动。衍射特征的深度中的该逐步增大是跨第一区214的中心线280镜像的。图8A示出了跨与x-z平面平行的中心平面282对称地在沿y轴的深度中增大的线性光栅特征的示意图。图8B示出了跨与x-z平面平行的中心平面282对称地在沿y轴的阶梯式配置中的深度中增大的线性光栅特征的示意图。

在另一实施例中，随着衍射特征在x轴方向上逼近耦合出衍射光学器件的边缘，区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229中的衍射特征的深度逐步增大。图8C示出了跨与y-z平面平行的中心平面284对称地在沿x轴的深度中增大的线性光栅特征的示意图。在实施例中，随着衍射特征在x轴和y轴方向两者上逼近耦合出衍射光学器件的边缘，区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229中的衍射特征的深度逐步增大。

如图9中所图示，在实施例中，耦合出衍射光学器件212的第一区214包括描述复合衍射图案的衍射特征250。如图9中所图示的衍射特征250是一般菱形的桩。在图11A中示出了衍射特征250的示意图。在另一实施例中，衍射特征250是一个或多个正弦行或波状特征。第三和第五区218、222的衍射特征252、254分别描述线性光栅。衍射特征254与衍射特征252关于第一区214的中心线280对称。衍射特征252、254也被设置在相对于中心线280的角度φ处。在图11C中示出了衍射特征252的示意图，并且在图11E中示出了衍射特征254的示意图。

第二区216的衍射特征256描述衍射特征250和衍射特征252的组合。换言之，在实施例中，衍射特征256是平行四边形特征。在图11B中示出了衍射特征256的示意图。类似地，第四区220的衍射特征258描述衍射特征250和衍射特征254的组合，使得菱形特征逼近线性光栅。换言之，在实施例中，衍射特征258是平行四边形特征。在图11D中示出了衍射特征258的示意图。第六区224的衍射特征260描述逼近一般与y轴平行地设置的一般线性的光栅的一般三角形的特征。第七区226的衍射特征262描述一般与y轴平行地定位的一般垂直的线性光栅。

图12示出了矩形单元晶胞300A、300B、300C、300D、300E的示意图。在实施例中，耦合出衍射光学器件212的第一区214、第四区220A、220B、220C和第五区222由位于二维晶格中的单元晶胞300A、300B、300C、300D、300E的布置形成。在实施例中，每个单元晶胞300A、300B、300C、300D、300E包括区内的最小重复衍射特征。然而，单元晶胞300A、300B、300C、300D、300E可以是任何大小，使得单元晶胞在区内可重复，以形成其周期性衍射特征。每个区内的衍射特征包括单元晶胞在周期性网格中的布置，从而形成二维周期性晶格结构。周期性网格对于耦合出衍射光学器件212内的每个区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229而言相同。如图13中所示，耦合出衍射光学器件212的复合衍射图案的部分包括单元晶胞300A、300B、300C、300D、300E的复制和邻接布置。本领域技术人员应当认识到，在第一区214、第四区220A、220B、220C和第五区222中的每一个的x轴和/或y轴方向上可以存在更多单元晶胞300A、300B、300C、300D、300E。

在实施例中，在y轴和/或x轴方向上存在从耦合出衍射光学器件212的中心过渡到其边缘的多个区。然而，在现实中，在耦合出衍射光学器件212的y轴和/或x轴方向上允许仅有限数目的纳米结构。因此，在实施例中，在y轴和/或x轴方向上从耦合出衍射光学器件212的中心到其边缘的过渡区的数目至少部分地是耦合出衍射光学器件212的最小可产生结构和大小的函数。

在另一实施例中，耦合出衍射光学器件212的区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229由间隙区域勾画。如图10中所图示，区边界290由定义区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229的点线指示。区边界290可以定义区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229之间的间隙区域。

如图10中所图示，在实施例中，第一区214的衍射特征250可以包括仅单个行。在该实施例中，第二区216包括子区段216A、216B，其中区216B中的衍射特征256比区216A中的衍射特征256更接近于线性光栅。第四区220包括子区段220A、220B，其中区220B中的衍射特征258比区220A中的衍射特征258更接近于线性光栅。

如图14A和14B中所图示，在实施例中，图像光导300包括具有正和背平行表面304、306的波导302。耦合入衍射光学器件310和耦合出衍射光学器件312位于波导正表面304上。耦合出衍射光学器件312包括：复合衍射光栅图案，可操作以扩充并耦合出图像承载光WG，作为图像承载光WO。耦合出衍射光学器件312包括衍射特征的十个区314、316、318、320、322、324、326、328、330、332，其中每个区314、316、318、320、322、324、326、328、330、332的衍射特征不同于邻近区314、316、318、320、322、324、326、328、330、332中的衍射特征。

耦合出衍射光学器件第一区314是一般在y轴方向上中央定位的。第二区316是一般在y轴方向上在第一区314上面且邻近于第一区314定位的。第三区318是一般在第二区316上面且邻近于第二区316定位的。第四区320是一般在第三区318上面且邻近于第三区318定位的。第二区316和第三区318包括：衍射光学器件，可操作为第一区314和第四区320的衍射特征之间的过渡区。换言之，第二和第三区316、318包括作为第一区314和第四区310的组合或卷绕的衍射特征。如图15中所图示，第二区316更接近地类似于第一区314，并且第三区318更接近地类似于第四区320。

第五区322是一般在y轴方向上在第一区314下面且邻近于第一区314定位的。第六区324是一般在y轴方向上在第五区322下面且邻近于第五区322定位的。第七区326是一般在y轴方向上在第六区324下面且邻近于第六区324定位的。第五和第六区322、324包括：衍射光学器件，可操作为第一区314和第七区326的衍射特征之间的过渡区。换言之，第五和第六区322、324包括作为第一区314和第七区326的组合或卷绕的衍射特征。第五、第六和第七区322、324、326的衍射特征与第二、第三和第四区316、318、320的衍射特征跨第一区314的中心线对称。然而，耦合出衍射光学器件312的形状不必然跨第一区314的中心线对称。

第八区328是一般在y轴方向上中央定位的且一般在x轴方向上邻近于第一区314右边定位的。第九区330是一般在y轴方向上中央定位的且一般沿x轴方向邻近于第八区328右边定位的。第十区332也是一般在y轴方向上在第三区318与第六区324之间中央定位的，且一般沿x轴方向邻近于第九区330、第二区316和第五区322右边定位的。第八和第九区328、330包括：衍射特征，可操作为第一区314和第十区332的衍射特征之间的过渡区。换言之，第八和第九区328、330包括作为第一区314和第十区332的组合或卷绕的衍射特征。

另外，第一区314、第八区326和第九区330具有y轴方向上的一般相同的宽度。所组合的第一区314、第二区316和第五区322具有y轴方向上的一般与第十区332相同的宽度。在实施例中，第四区320、第三区318、第六区324和第七区326在y轴方向上的长度不相等。

如图16A-16B中所图示，在实施例中，图像光导400包括具有正和背平行表面404、406的波导402。耦合入衍射光学器件410和耦合出衍射光学器件412位于波导正表面404上。在实施例中，耦合入光学器件410和耦合出衍射光学器件412位于波导背表面406上。在另一实施例中，耦合入光学器件410位于波导正表面404上，并且耦合出衍射光学器件412位于波导背表面406上。

在实施例中，中间衍射光学器件光学地位于耦合入衍射光学器件410与耦合出衍射光学器件412之间。中间衍射光学器件可以是转向光栅，和/或中间衍射光学器件可以实现增大的设计方差。

耦合出衍射光学器件412包括：复合衍射光栅图案，可操作以在两个维度上扩充图像承载光WG并耦合出图像承载光WG作为图像承载光WO。复合衍射光栅图案包括两个或更多个重叠衍射图案，其中每个衍射图案描述光栅向量k。在实施例中，复合衍射光栅图案包括描述三个或更多个向量k分量的非重叠正弦衍射图案。如图16A和17中所图示，在实施例中，耦合出衍射光学器件412包括衍射特征的多个区414、416、418、420、422、424，其中每个区414、416、418、420、422、424的衍射特征不同于邻近区414、416、418、420、422、424中的衍射特征。如图16A中所图示，在实施例中，耦合出衍射光学器件412包括一般在y轴方向上中央定位的第一区414。第二区416是一般在y轴方向上在第一区414上面且邻近于第一区414定位的。第三区418是一般在第二区416上面且邻近于第二区416定位的。第四区420是一般在y轴方向上在第一区414下面且邻近于第一区414定位的。第五区422是一般在y轴方向上在第四区420下面且邻近于第四区420定位的。第六区424是一般在y轴方向上中央定位的且一般在x轴方向上邻近于第一区414右边定位的。

耦合入衍射光学器件410可操作以在TIR条件处耦合入图像承载光WI的传入光线，由此，图像承载光WG向耦合出衍射光学器件412传播，在耦合出衍射光学器件412中，图像承载光WO可以向眼箱耦合出。在实施例中，与针对虚拟图像的视野(FOV)的中心相对应的光线经由耦合入衍射光学器件410而耦合入到波导402中。光线被示作对波导402成法向地入射在耦合入衍射光学器件410上；然而，输入中心光线可以以除与波导402垂直外的角度入射到耦合入衍射光学器件410。在图16A-16B中图示的实施例中，耦合出衍射光学器件412的第一区414可操作以在一个或多个维度(即，x轴和y轴)上扩充图像承载光WG并在眼箱中耦合出图像承载光WO。

为了促进图像承载光的扩充以创建更大眼箱，第一区414的耦合出光栅包括一般菱形的桩414A，其定义光栅向量k1、k2并隐含地定义与耦合入衍射光学器件410的光栅向量k0平行的光栅向量k3。换言之，在第一区414中，垂直线性光栅特征几乎完全被降级，使得垂直线性光栅特征的仅有证据是一般菱形的桩414A的点。一般菱形的桩414A是行到行偏移的，但仍作出垂直线。在第二区416中，一般菱形的桩416A在大小方面相对于第一区414中的桩414A减小。第二区416中的一般菱形的桩416A由相对于光栅向量k0成角度的线性衍射特征416B连接(参见图17)。在第三区418中，周期性衍射特征包括线性光栅特征418A。线性衍射特征418A是一般与线性衍射特征416B平行地定位的。第六区424包括一般包括周期性线性特征的三个集合的周期性衍射特征424A，其中线性特征的第一和第二集合相对于彼此交叉，并且线性特征的第三集合是通过线性特征的第一和第二集合的交集来垂直布置的。在实施例中，耦合出衍射光学器件412关于纵轴BB对称，使得第四区420镜像第二区416并且第五区422镜像第三区418。

在实施例中，如图18中所图示，区414、416、418、420、422、424的衍射特征是在界面区中混合的。换言之，一个区414、416、418、420、422、424的部分包含与其间的界面区处的邻近区414、416、418、420、422、424相同的光栅特征。例如，在第一界面区中以交替模式，第一区414的一般三角形的部分450延伸到第二区416中，并且第二区416的一般三角形的部分452延伸到第一区414中。类似地，在第二界面区中以交替模式，第一区414的一般三角形的部分450延伸到第六区424中，并且第六区424的一般三角形的部分454延伸到第一区414中。在实施例中，一般三角形的部分450、452、454可以是400μm高且800μm宽。

在实施例中，每个区414、416、418、420、422、424内的衍射特征包括周期性网格中的单元晶胞414C、416C、418C、420C、422C、424C的布置，从而形成耦合出衍射光学器件412的二维周期性晶格结构。在实施例中，每个单元晶胞414C、416C、418C、420C、422C、424C包括区内的最小重复衍射特征。然而，单元晶胞414C、416C、418C、420C、422C、424C可以是任何大小，使得单元晶胞在区内可重复以形成其周期性衍射特征。每个区内的衍射特征包括周期性网格中的单元晶胞的布置，从而形成二维周期性晶格结构。邻近区414、416、418、420、422、424的每个三角形部分450、452、454可以包括多个单元晶胞。图18中所示的第六区424的单元晶胞424C仅用于参考目的，而不是按比例示出的。

在另一实施例中，如图19中所图示，邻近区414、416、418、420、422、424之间的混合界面可以包括以交替模式延伸到每个邻近区414、416、418、420、422、424中的来自邻近区414、416、418、420、422、424的仅一个单元晶胞414C、416C、418C、420C、422C、424C。

如图20中所图示，在实施例中，第一和第二区414、416之间的区界面包括在伪随机布置中混合的多个单元晶胞414C、416C。在实施例中，由耦合出衍射光学器件212的区214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、229内的单元晶胞描述的衍射图案可以包括描述三个或更多个光栅向量k分量和/或桩的非重叠正弦衍射图案。

现在参考图21，在另一实施例中，第一和第二区414、416之间的界面包括在伪随机布置中混合的子区414S、416S。每个子区414S包括一个或多个单元晶胞414C，并且每个子区416S包括一个或多个单元晶胞416C。在实施例中，每个子区414S、416S包括相同数目的单元晶胞。在另一实施例中，子区414S、416S可以包括不同数目的单元晶胞。图21中所示的单元晶胞416C不是按比例示出的，而是仅用于参考目的。例如，邻近区414、416、418、420、422、424之间的界面区可以小于1mm宽，子区414S、416S、418S、420S、422S、424S可以小于0.15mm宽，并且单元晶胞414C、416C、418C、420C、422C、424C可以是1μm宽。

如图21中所图示，在实施例中，第一和第二区414、416之间的界面区可划分成子区414S、416S的网格。本领域技术人员应当认识到，所示出和描述的网格仅用于图示目的，而不是图像光导400的物理特征。在实施例中，在沿纵轴L1的界面区的中心线处，界面区的中心行的子区414S、416S与x轴方向上的每个其他子区交替。在y轴方向上处于中心行下面(即，在第一区414的侧上邻近于中心行)的子区414S、416S的行中，每第三个子区是子区416S。在y轴方向上处于中心行下面两行的子区414S、416S的行中，每第四个子区是子区416S。在y轴方向上处于中心行下面三行的子区414S、416S的行中，所有子区都是子区414S。界面区中的子区414S的总面积从界面区的纵向中心线向第一区414增大。

如图21中所示，子区414S、416S被类似地布置为从中心行向第二区416移动。在y轴方向上处于中心行上面(即，在第二区414的侧上邻近于中心行)的子区414S、416S的行中，每第三个子区是子区414S。在y轴方向上处于中心行上面两行的子区414S、416S的行中，每第四个子区是子区414S。在y轴方向上处于中心行上面三行的子区414S、416S的行中，所有子区都是子区416S。界面区中的子区416S的总面积从界面区的纵向中心线向第二区416增大。

在实施例中，子区416S内的衍射特征的深度不同于子区414S内的衍射特征的深度。在另一实施例中，从一个子区416S到下一子区416S的衍射特征的深度是不同的，并且从一个子区414S到下一子区414S的衍射特征的深度是不同的。

对区界面进行混合以移除急剧过渡的一个优点是从一个衍射图案到另一个的过渡的可见性方面的降低。

图22的透视图示出了用于使用本公开的一对图像光导进行三维(3-D)增强现实查看的显示系统60。显示系统60被示作具有左眼光学系统64L和对应的右眼光学系统64R的HMD，左眼光学系统64L具有针对左眼的图像光导140L，右眼光学系统64R具有针对右眼的图像光导140R。可以提供图像源152(诸如，微型投影仪或类似设备)，其可激励以生成针对每个眼的单独图像，该单独图像被形成为具有针对直立图像显示的所需图像取向的虚拟图像。所生成的图像可以是用于3-D查看的立体像对的图像。由光学系统形成的虚拟图像可以显现为叠加或覆盖到由查看者通过图像光导而看到的现实世界场景内容上。还可以提供增强现实虚拟化领域的技术人员所熟悉的附加部件，诸如，在HMD的框上安装以用于查看场景内容或查看者视线跟踪的一个或多个相机。可替换布置是可能的，包括用于将图像提供给一个眼的显示装置。

可以对本文描述的实施例的一个或多个特征进行组合以创建未描绘的附加实施例。尽管上面已经详细描述了各种实施例，但应当理解，它们是作为示例而非限制来呈现的。对相关领域技术人员来说将明显的是，在不脱离所公开的主题的范围、精神或实质特性的情况下，可以以其他具体形式、变型和修改来体现所公开的主题。上面描述的实施例因而应在所有方面中被视为说明性而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求书指示，并且落在其等同物的含义和范围内的所有改变意在被涵盖在其中。

Claims (20)

1.一种用于传送虚拟图像的图像光导，包括：

波导；

耦合入衍射光学器件，可操作以将图像承载光束导向到所述波导中；以及

耦合出衍射光学器件，可操作以在两个维度上扩充所述图像承载光束，并从所述波导向眼箱导向所述图像承载光束的至少部分；

其中所述耦合出衍射光学器件包括：

邻近于第二区定位的第一区，其中所述第一区包括第一衍射特征集合，并且所述第二区包括第二衍射特征集合；并且

其中所述第一区和所述第二区形成第一界面区，其中所述第一界面区包括一个或多个第一子区和一个或多个第二子区，所述第一子区包括所述第一衍射特征集合，并且所述第二子区包括所述第二衍射特征集合。

2.根据权利要求1所述的图像光导，其中所述第一和第二子区是在所述第一界面区内在伪随机配置中布置的。

3.根据权利要求1所述的图像光导，其中所述第一和第二子区描述基本上三角形的区域，并且所述第一和第二子区沿所述第一界面区的一个维度交替。

4.根据权利要求1所述的图像光导，其中所述第一子区与所述第二子区混合。

5.根据权利要求1所述的图像光导，其中所述第一界面区中的所述第一子区的总面积从所述第一界面区的纵向中心线向所述第一区增大。

6.根据权利要求5所述的图像光导，其中所述第一界面区中的所述第二子区的总面积从所述第一界面区的所述纵向中心线向所述第二区增大。

7.根据权利要求1所述的图像光导，其中所述耦合出衍射光学器件包括：

邻近于所述第一区和所述第二区定位的第三区，其中所述第三区包括第三衍射特征集合；并且

其中所述第一区和所述第三区形成第二界面区，其中所述第二界面区包括一个或多个第一子区和一个或多个第三子区，所述第三子区包括所述第三衍射特征集合。

8.根据权利要求7所述的图像光导，其中所述第一和第三子区是在所述第二界面区内在伪随机配置中布置的。

9.根据权利要求7所述的图像光导，其中所述第一和第三子区描述基本上三角形的区域，并且所述第一和第三子区沿所述第二界面区的一个维度交替。

10.根据权利要求7所述的图像光导，其中所述第二界面区中的所述第一子区的总面积从所述第二界面区的纵向中心线到所述第一区增大。

11.根据权利要求10所述的图像光导，其中所述第二界面区中的所述第三子区的总面积从所述第二界面区的所述纵向中心线到所述第三区增大。

12.根据权利要求7所述的图像光导，其中所述耦合出衍射光学器件包括位于所述第二区与所述第三区之间的第三界面区，其中所述第三界面区包括一个或多个第二子区和一个或多个第三子区。

13.根据权利要求12所述的图像光导，其中所述第二和第三子区是在所述第三界面区内在伪随机配置中布置的。

14.根据权利要求12所述的图像光导，其中所述第二和第三子区描述基本上三角形的区域，并且所述第二和第三子区沿所述第三界面区的一个维度交替。

15.根据权利要求1所述的图像光导，其中所述第一和第二子区包括周期性衍射特征的一个或多个单元晶胞。