TW202309570A - 具有嵌入式耦入反射器的複合光導光學元件的製造方法 - Google Patents

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科比 格林斯坦
埃德加 弗里德曼
埃拉德 沙爾林
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Abstract

堆疊具有第一面和第二面以及多個LOE，每個LOE具有兩個平行的主表面和相對於主表面傾斜的第一多個平行的內部小平面。第一塊具有第三面和第四面以及第二多個平行的內部小平面。將第一塊和堆疊接合，使得第二面聯結第三面，並且第一小平面和第二小平面不平行，從而形成第二塊。以穿過第一面的平面切割第二塊，從而形成具有對接表面的第一結構。第三塊具有第五面和第六面以及多個平行的內部反射器。將第三塊和第一結構接合，使得第五面聯結對接表面，並且內部反射器不平行於所有小平面，從而形成第二結構。從第二結構中切出複合LOE。

Description

具有嵌入式耦入反射器的複合光導光學元件的製造方法
本發明涉及光導光學元件(light-guide optical element，LOE)，並且特別地涉及用於製造具有嵌入式耦入反射器的用於二維孔徑擴展的複合LOE的方法。
本申請要求2021年8月23日提交的美國臨時專利申請第63/235,837號的優先權，該申請的全部公開內容通過引用併入本文中。
複合LOE或“二維擴展波導”已經在魯姆斯有限公司(Lumus Ltd)(以色列)的各種出版物中描述過。一般而言，這些複合LOE採用兩個區域，兩個區域中的每一個是透明材料(即，透光材料)的平行面對塊，該平行面對塊用於促進與準直圖像對應的光通過主表面處的內反射的傳播，並且兩個區域中的每一個包括一組相互平行的、內部的、部分反射的表面(或“小平面”)，小平面重定向準直圖像光，同時實現光學孔徑的擴展。通過組合具有不同小平面取向的兩個這樣的元件，可以在單個複合元件內實現光學孔徑的二維擴展，從而對來自圖像投影儀的輸入圖像進行擴展並且朝向觀察者的眼睛在大的區域上輸出經擴展的圖像。
本發明的實施方式提供了製造複合LOE的方法。
根據本發明的實施方式的教導，提供了一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法。該方法包括：獲得堆疊，該堆疊具有第一對面和多個LOE，LOE中的每一個具有一對主平行表面和相對於該對主平行表面傾斜的第一多 個相互平行的部分反射內表面；獲得第一光學塊，該第一光學塊具有第二對面和第二多個相互平行的部分反射內表面；將第一光學塊和堆疊接合在一起，使得第一對面的面中的一個面聯結至第二對面的面中的一個面，並且使得第一多個部分反射內表面不平行於第二多個部分反射內表面，從而形成第二光學塊；沿穿過第二對面的面中的另一個面的切割平面切割第二光學塊，從而形成在切割平面處具有對接表面的第一光學結構；獲得得第三光學塊，該第三光學塊具有第三對面和多個相互平行的反射內表面；將第三光學塊和第一光學結構接合在一起，使得第三對面的面中的一個面聯結至對接表面，並且使得多個反射內表面不平行於第一多個部分反射內表面和第二多個部分反射內表面兩者，從而形成第二光學結構；以及通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面對第二光學結構進行切割來從第二光學結構切出至少一個複合LOE。
可選地，該方法還包括：對於每個切出的複合LOE，對通過沿切割平面中的兩個連續切割平面切割光學結構而形成的切出的複合LOE的外表面進行拋光。
可選地，第一光學塊具有一對平行面，並且第二多個部分反射內表面垂直於第一光學塊的該對平行面。
可選地，第一光學塊具有一對平行面，並且第二多個部分反射內表面相對於第一光學塊的該對平行面傾斜。
可選地，第一光學塊具有與第一多個部分反射內表面和第二多個部分反射內表面不平行的第三多個相互平行的部分反射內表面。
可選地，第一光學塊具有第一區域和第二區域，第一區域包括第二多個部分反射內表面，第二區域包括第三多個部分反射內表面，第一光學塊的第一區域和第二區域是非交疊區域。
可選地，第三多個部分反射內表面平行於LOE的主平行表面。
可選地，第三部分反射內表面中的每個單獨的部分反射內表面位於LOE中的相應LOE的一對主平行表面之間的近似中間處的平面中。
可選地，第三多個部分反射內表面位於第一多個部分反射內表面與第二多個 部分反射內表面之間。
可選地，第二多個部分反射內表面位於第一多個部分反射內表面與第三多個部分反射內表面之間。
可選地，第一光學塊通過以下操作形成：將各自具有一對面的第一構成光學塊和第二構成光學塊接合在一起，使得第一構成光學塊的一對面的面中的一個面聯結至第二構成光學塊的一對面的面中的一個面，第一構成光學塊包括第二多個部分反射內表面，並且第二構成光學塊包括與第一多個部分反射內表面不平行並且與第二多個部分反射內表面不平行的第三多個相互平行的部分反射內表面。
可選地，將第三光學塊和第一光學結構接合在一起，使得第三對面的面中的一個面的基本上全部聯結至對接表面的基本上全部。
可選地，將第三光學塊和第一光學結構接合在一起，使得第三對面的面中的一個面聯結至對接表面的一部分。
可選地，第三光學塊具有附加的一對面，該方法還包括：獲得惰性塊，該惰性塊具有第一對面和第二對面；以及將惰性塊和第三光學塊接合在一起，使得惰性塊的第一對面的面中的一個面聯結至第三光學塊的附加的一對面的面中的一個面，從而形成具有第一面和第二面的複合塊，複合塊的第一面由惰性塊的第三對面的面中的一個面和第二對面的面中的一個面形成，並且複合塊的第二面由惰性塊的第三對面的面中的另一個面和第二對面的面中的一個面形成。
可選地，該方法還包括：獲得第二惰性塊，該第二惰性塊具有一對面；以及將第二惰性塊和複合塊接合在一起，使得第二惰性塊的一對面的面中的一個面聯結至複合塊的第二面。
可選地，將第三光學塊和第一光學結構接合在一起包括：將複合塊和第一光學結構接合在一起，使得複合塊的第一面聯結至對接表面。
可選地，該方法還包括：獲得惰性塊，該惰性塊具有一對面；以及將惰性塊和第三光學塊接合在一起，使得第二惰性塊的一對面的面中的一個面聯結至光學塊的第三對面的面中的另一個面。
可選地，堆疊是LOE和多個透明間隔板的接合的堆疊，LOE和透 明間隔板沿堆疊的與LOE的主平行表面垂直的長度交替。
可選地，至少兩個切割平面位於其間具有LOE之一的連續間隔板中。
根據本發明的教導的實施方式，還提供了一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法。該方法包括：獲得第一光學塊，該第一光學塊包括：至少第一對面；第一區域，該第一區域由LOE的堆疊形成，LOE中的每一個具有一對主平行表面和一組多個相互平行的部分反射內表面，多個相互平行的部分反射內表面位於平行表面之間並且相對於平行表面斜向傾斜，使得第一區域包括第一多個部分反射內表面；以及第二區域，其具有與第一多個部分反射內表面不平行的第二多個相互平行的部分反射內表面；沿穿過第一對面的面中的一個面的切割平面切割第一光學塊，從而形成在切割平面處具有對接表面的第一光學結構；獲得第二光學塊，該第二光學塊具有第二對面和多個相互平行的反射內表面；將第一光學結構和第二光學塊接合在一起，使得第二對面的面中的一個面聯結至對接表面，並且使得多個反射內表面不平行於第一多個部分反射內表面和第二多個部分反射內表面兩者，從而形成第二光學結構；以及通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面對第二光學結構進行切割來從第二光學結構切出至少一個複合LOE。
可選地，堆疊是LOE和多個透明間隔板的接合的堆疊，LOE和透明間隔板沿堆疊的與LOE的主平行表面垂直的長度交替。
可選地，至少兩個切割平面位於其間具有LOE之一的連續間隔板中。
可選地，第一光學塊還包括附加的一對面，在堆疊的頂端處的LOE的主平行表面中的一個形成附加的一對面的面中的一個面的一部分，並且在堆疊的底端處的LOE的主平行表面中的一個形成附加的一對面的面的另一個面的一部分。
可選地，第二光學子塊包括第一子塊區域和第二子塊區域，第二多個部分反射內表面位於第一子塊區域中，第三多個相互平行的部分反射內表面位於第二子塊區域中，並且第三多個部分反射內表面不平行於第一多個部分反射內表面並且不平行於第二多個部分反射內表面。
可選地，第三多個部分反射內表面位於第一多個部分反射內表面與第二多個 部分反射內表面之間。
可選地，第二多個部分反射內表面位於第一多個部分反射內表面與第三多個部分反射內表面之間。
根據本發明的教導的實施方式，還提供了一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法。該方法包括：獲得第一光學塊，該第一光學塊具有第一對面和第一多個相互平行的部分反射內表面；獲得第二光學塊，該第二光學塊形成為LOE的堆疊並且具有第二對面，LOE中的每一個具有一對主平行表面和相對於該對主平行表面傾斜的第二多個相互平行的部分反射內表面；獲得第三光學塊，該第三光學塊具有第三對面和第三多個相互平行的部分反射內表面；將第一光學塊和第三光學塊接合在一起並且將第二光學塊和第三光學塊接合在一起以形成第四光學塊，所述接合使得：i)第一對面的面中的一個面聯結至第三對面的面中的一個面，ii)第二對面的面中的一個面聯結至第三對面的面中的另一個面，iii)第三多個部分反射內表面基本上平行於LOE的主平行表面，以及iv)第一多個部分反射內表面、第二多個部分反射內表面和第三多個部分反射內表面相互不平行；沿穿過第一對面的面中的另一個面的切割平面切割第四光學塊，從而形成在切割平面處具有對接表面的第一光學結構；獲得第五光學塊，該第五光學塊具有第四對面和多個相互平行的反射內表面；將第一光學結構和第五光學塊接合在一起以形成第二光學結構，將第一光學結構和第五光學塊接合在一起使得第四對面的面中的一個面聯結至對接表面，並且使得多個反射內表面不平行於第一多個部分反射內表面、第二多個部分反射內表面和第三多個部分反射內表面；以及通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面對第二光學結構進行切割來從第二光學結構切出至少一個複合LOE。
可選地，堆疊是LOE和多個透明間隔板的接合的堆疊，LOE和透明間隔板沿堆疊的與LOE的主平行表面垂直的長度交替。可選地，至少兩個切割平面位於其間具有LOE之一的連續間隔板中。
根據本發明的教導的實施方式，還提供了一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法。該方法包括：獲得第一光學塊，該第一光學塊具有第一 對面和第一多個相互平行的部分反射內表面；獲得第二光學塊，該第二光學塊形成為LOE的堆疊並且具有第二對面，LOE中的每一個具有一對主平行表面和相對於該對主平行表面傾斜的第二多個相互平行的部分反射內表面；獲得第三光學塊，該第三光學塊具有第三對面和第三多個相互平行的部分反射內表面；將第一光學塊和第三光學塊接合在一起並且將第一光學塊和第二光學塊接合在一起以形成第四光學塊，所述接合使得：i)第三對面的面中的一個面聯結至第一對面的面中的一個面，ii)第二對面的面中的一個面聯結至第一對面的面中的另一個面，iii)第三多個部分反射內表面基本上平行於LOE的主平行表面，以及iv)第一多個部分反射內表面、第二多個部分反射內表面和第三多個部分反射內表面相互不平行；沿穿過第三對面的面中的另一個面的切割平面切割第四光學塊，從而形成在切割平面處具有對接表面的第一光學結構；獲得第五光學塊，該第五光學塊具有第四對面和多個相互平行的反射內表面；將第一光學結構和第五光學塊接合在一起以形成第二光學結構，將第一光學結構和第五光學塊接合在一起使得第四對面的面中的一個面聯結至對接表面，並且使得多個反射內表面不平行於第一多個部分反射內表面、第二多個部分反射內表面和第三多個部分反射內表面，從而形成第二光學結構；以及通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面對第二光學結構進行切割來從第二光學結構切出至少一個複合LOE。
可選地，堆疊是LOE和多個透明間隔板的接合的堆疊，LOE和透明間隔板沿堆疊的與LOE的主平行表面垂直的長度交替。可選地，至少兩個切割平面位於其間具有LOE之一的連續間隔板中。
除非本文中另有定義，否則本文中使用的所有技術術語和/或科學術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解含義的相同的含義。儘管與本文中所描述的那些方法和材料相似或等同的方法和材料可以用於本發明的實施方式的實踐或測試，但是下面描述了示例性方法和/或材料。在有衝突的情況下，將以本專利說明書(包括定義)為準。另外，材料、方法和示例僅是說明性的，並其且不旨在必然是限制性的。
1,10,20:光導光學元件
100,300,400,500,500’:光學塊
102,202,302,502:塗覆板
104,106,206,304,306,402,504,602:切割平面
12a,112a,112b,114a,114b,116a,116b,212a,212b,214a,214b,216a,216b,233a,233b,312a,312b,314a,314b,316a,316b,32a,32b,34a,34b,36a,36b,416a,416b,512a,512a’,512b,512b’,514a,514a’,514b,514b’,516a,516a’,516b,516b’,582a,582b,812a,812b,912a,912b:面
12b,22a,22b,412a,412b,712a,712b:第一對面
14a,204a,204b,714a,714b:平行面
14b,24a,24b,584a,584b,594a,594b,814a,814b,914a,914b:第二對面
16a,16b,26a,24b,586a,586b,596a,596b,716a,716b,816a,816b,916a,916b:第三對面
18,28,38:小平面
200,200’:光學塊/堆疊
20-1:第一光導光學元件
20-2:第二光導光學元件
20-3:第三光導光學元件
210:編排
230:蓋板/間隔板
231a,231b:外部面
232,234:蓋板
24a-2,24a-3:第一表面
24b-1,24b-2:第二表面
30:基板
40:介面
400’,505,600:光學結構
401:三稜柱部分
404:對接表面/面
414a,414b:一對面
42:反射內表面/耦入反射器
50:準直圖像光
506,508:平面
52,60,62,63,64:光線
580,590:複合塊/塊
602-1:第一切割平面
602-2:第二切割平面
700:複合光導光學元件
710:第一LOE區域
714a’,714b:表面
720:第二LOE區域
730:區域
750:耦入區域
800,900:惰性塊/塊
本文中參照圖式僅通過示例的方式描述本發明的一些實施方式。詳細地具體參照圖式，要強調的是，所示出的細節是作為示例並且是出於對本發明的實施方式的說明性論述的目的。在這方面，結合圖式進行的描述使得本領域技術人員清楚如何實踐本發明的實施方式。
現在將注意力轉到圖式，其中相同的圖式標記或字元指示相應或相同的部件。在圖式中：
圖1A至圖1C分別是具有第一LOE區域和第二LOE區域的複合LOE的示意性側視圖、前視圖和平面圖，第一LOE區域具有第一組部分反射內表面，並且第二LOE區域具有與第一組部分反射內表面不平行的第二組部分反射內表面；
圖2A和圖2B分別是與圖1A至圖1C的複合LOE類似但是包括第三區域的複合LOE的示意性側視圖和前視圖，第三區域具有一個或更多個第三部分反射內表面；
圖3A是根據本發明的實施方式的形成為可以用於形成複合LOE的第二LOE區域的接合的LOE的堆疊的光學塊的示意性側視圖；
圖3B是圖3A的堆疊的LOE之一的示意性側視圖；
圖3C是可以以預定間隔切割以產生圖3A的LOE的接合的塗覆板的堆疊的示意性側視圖；
圖3D是在接合以形成圖3A的堆疊之前編排(formation)佈置的LOE的示意性側視圖；
圖4A和圖4B分別是根據本發明的實施方式的具有可以用於形成複合LOE的第一LOE區域的多個部分反射表面的光學塊的示意性前視圖和等距視圖；
圖4C是可以以預定間隔切割以產生圖4A和圖4B的光學塊的接合的塗覆板的堆疊的示意性前視圖；
圖5A和圖5B分別是根據本發明的實施方式的具有可以用於形成複合LOE的第三LOE區域的多個部分反射表面的光學塊的示意性前視圖和等距視圖；
圖5C是可以以預定間隔切割以產生圖5A和圖5B的光學塊的接合的塗覆板的堆疊的示意性側視圖；
圖6A至圖6C分別是根據本發明的實施方式的在接合在一起之前對準的圖3A、圖4A、圖4B、圖5A和圖5B的光學塊的示意性等距視圖、前視圖和側視圖；
圖7A至圖7C分別是與圖6A至圖6C對應的示意性等距視圖、前視圖和側視圖，其示出了根據本發明的實施方式的接合在一起以形成新的光學塊的光學塊；
圖8A和圖8B分別是根據本發明的實施方式的切割平面的示意性等距視圖和前視圖，沿著該切割平面圖7A至圖7C的光學塊被切割以產生新的光學結構；
圖9A和圖9B分別是通過沿著切割平面切割圖8A和圖8B的光學結構而形成的光學結構的示意性等距視圖和前視圖；
圖10A至圖10C分別是根據本發明的實施方式的具有可以用於形成複合LOE的耦入反射器的多個反射內表面的光學塊的示意性等距視圖、側視圖和前視圖；
圖10D是可以以預定間隔切割以產生圖10A至圖10C的光學塊的塗覆板的接合的堆疊的示意性側視圖；
圖11A和圖11B分別是根據本發明的實施方式的在圖9A和圖9B的光學結構和圖10A至圖10C的光學塊接合在一起之前進行對準的示意性等距視圖和前視圖；
圖12A和圖12B分別是與圖11A和圖11B對應的示意性等距視圖和前視圖，其示出了根據本發明的實施方式的接合在一起以形成新光學結構的光學結構和光學塊；
圖13是根據本發明的實施方式的圖12A和圖12B的光學結構的示意性側視圖，其示出了具有預定間隔的切割平面，沿該切割平面可以切割光學結構以提取一個或更多個複合LOE；
圖14A至圖14C分別是根據本發明的實施方式的在沿圖13的兩個連續切割平面切割光學結構之後從圖12A和圖12B的光學結構切出的複合LOE的示意性側視圖、前視圖和平面圖；
圖15是根據本發明的實施方式的通過對圖14A至圖14C的複合LOE的主外表面中的兩個主外表面進行拋光而由圖14A至圖14C的複合LOE產生的最終複合LOE的示意性側視圖；
圖16A和圖16B分別是根據本發明的實施方式的與圖10A至圖10C的光學塊類似的大小減小的光學塊的示意性等距視圖和前視圖，該大小減小的光學塊在與第一惰性塊接合在一起之前與第一惰性塊和第二惰性塊對準；
圖17A和圖17B分別是與圖16A和圖16B對應的示意性等距視圖和前視圖，其示出了根據本發明的實施方式的第一惰性塊和光學塊，該第一惰性塊和光學塊接合在一起以形成複合塊並且在複合塊和第二惰性塊接合在一起之前與第二惰性塊對準；
圖18A和圖18B分別是與圖17A和圖17B對應的示意性等距視圖和前視圖，其示出了根據本發明的實施方式的第二惰性塊和複合塊，該第二惰性塊和複合塊接合在一起以形成第二複合塊；
圖19A和圖19B分別是與圖12A和圖12B類似的示意性等距視圖和前視圖，但是示出了根據本發明的實施方式的被接合在一起以形成光學結構的圖18A和圖18B的複合塊以及圖9A和圖9B的光學結構；
圖20A是與圖3D類似的示意性側視圖，但是示出了根據本發明的實施方式的在將LOE和透明蓋板接合在一起之前以具有多個透明蓋板的交替編排佈置的LOE；
圖20B是根據本發明的實施方式的被接合在一起以形成可以用於形成複合LOE的第一LOE區域的光學塊的圖20A的交替的LOE和透明蓋板的示意性側視圖；
圖21是根據本發明的實施方式的與圖13的光學結構類似的光學結構的示意性側視圖，但是其中該光學結構包括圖20B的光學塊；以及
圖22是根據本發明的實施方式的在沿兩個連續切割平面切割光學結構之後從圖21的光學結構切出的複合LOE的示意性側視圖。
本發明的實施方式提供了製造複合LOE的方法。
參照說明書圖式，可以更好地理解根據本發明的方法的原理和操作。圖式提供了xyz坐標系，該坐標系是任意標記的，但在圖式之間是一致的。該xyz坐標系在本文中用於通過在圖式之間提供共同的參考系來更好地說明所公開的實施方式。
在詳細解釋本發明的至少一個實施方式之前，應當理解，本發明不必然將其應用限制於在以下描述中闡述和/或在圖式和/或示例中闡述的部件和/或方法的構造和佈置的細節。本發明能夠具有其他實施方式或者能夠以各種方式實踐或執行。
現在參照圖式，圖1A至圖1C示出了複合LOE 1的各種視圖。複合LOE 1包括在介面40處接合在一起的第一LOE 10和第二LOE 20。通常，兩個LOE 10、20被分別製造並且被接合在一起。在本文獻中，術語“接合的”或“接合”應當理解為意指用光學接合劑或膠或任何其他合適的黏合劑附接或附著。
第一LOE 10由透光材料形成並且包括：第一對面12a、12b(其可以是或可以不是平行的面)、第二對面(主外表面)14a、14b(其是一對平行面)、第三對面(主外表面)16a、16b(其可以是或可以不是平行的面)以及多個相互平行的部分反射內表面(也稱為“小平面”)18，多個小平面至少部分地在面16a、16b之間穿過LOE 10。LOE 10被配置成引導與由圖像投影儀(未示出)注入到LOE 10中的準直圖像對應的光(圖像照明)，使得光(在圖1B中由準直圖像光50表示)通過在LOE 10的平行面14a、14b處的內反射(優選地但非排他地全內反射)被捕獲在一個維度上。LOE 10還被配置成經由小平面18將傳播(被捕獲)光逐漸耦出LOE 10，小平面18斜向於光的傳播方向傾斜並且每個小平面反射一定比例強度的傳播光，從而在一個維度(在這種情況下，其近似地沿y軸)上擴展圖像照明。在圖式中，通過小平面18耦出LOE 10的光由光線60(圖1A和圖1B)表示，並且準直圖像光50通過在LOE 10的面處的內反射的傳播由左向和右向的光線52(圖1A)表示。
通常，小平面18在複合LOE 1中具有第一取向。在某些實施方式中，小平面18相對於面14、14b成斜角。在其他實施方式中，小平面18與面14a、14b正交。還應當注意，在某些實施方式中，小平面18可以與面12a、 12b中的一個或兩個成斜角，而在其他實施方式中，小平面18可以與面12a、12b中的一個或兩個正交。在圖1A和圖1B所示的非限制性示例實施方式中，面12a、12b是平行的，並且小平面18斜向地傾斜於面12a、12b。
可以在形成LOE 10之前經由內表面上的塗層來提供小平面18的反射率。小平面18中的每一個的反射比可以相同，或者小平面18的反射率可以彼此不同，並且可以沿光傳播方向(其在圖式中任意標記的xyz坐標系中沿y軸)增大。
耦出LOE 10的光被耦入到第二LOE 20中。LOE 20也由透光材料形成，並且包括：第一對面22a、22b(其可以是或可以不是平行的面)、第二對面(主外表面)24a、24b(其是一對平行面)、第三對面(主外表面)26a、26b(其可以是或可以不是平行的面)以及相對於面24a、24b斜向地傾斜的多個相互平行的部分反射內表面(“小平面”)28。面14a、24a大致重合(共面)，以形成複合LOE 1的第一單個外部面。同樣地，面14b、24b大致重合(共面)，以形成複合LOE 1的第二單個外部面。面16a、26a也優選地大致重合(共面)，以形成複合LOE 1的第三單個外部面，並且面16b、26b也優選地大致重合(共面)，以形成複合LOE 1的第四單個外部面。複合LOE 1的其餘兩個外表面分別由面12a和面22b形成。
小平面28在複合LOE 1中具有與小平面18的第一取向不平行的第二取向。可以在形成LOE 20之前經由內表面上的塗層來提供小平面28的反射率。小平面28中的每一個的反射比可以相同，或者小平面28的反射率可以彼此不同，並且可以沿光傳播方向(其在圖式中任意標記的xyz坐標系中沿x軸)增大。
來自LOE 10的光通過介面40(其與面12b和面22a重合)耦入到LOE 20中。LOE 20被配置成通過在面24a、24b處的內反射(優選地但非排他地全內反射)來引導光，並且經由小平面28將傳播光從LOE 20朝向觀察者的眼睛逐漸耦出(小平面28各自反射一定比例強度的傳播光)，從而在第二維度(在這種情況下，其沿x軸)上擴展圖像照明。在圖1A中，圖像光通過面24a、24b處的內反射穿過LOE 20的傳播由成組光線62、63表示。光線62、63 中的一個表示圖像，並且光線62、63中的另一個表示與從LOE 10耦入到LOE 20中的光線60對應的圖像共軛。在圖1A中由光線64表示由小平面28耦出LOE 20的光。
要耦入到複合LOE 1中以由LOE 10和LOE 20引導的圖像照明由外部圖像投影儀(未示出)生成，該外部圖像投影儀通常被實現為微投影儀佈置，微投影儀佈置由生成圖像照明的微顯示器裝置(例如LCoS晶片)和用於對圖像照明進行準直以產生準直圖像照明的準直光學器件形成。準直圖像照明通過耦入光學佈置耦入到LOE 10中，該耦入光學佈置呈LOE 10的耦入區域中的高反射內表面42的形式。
為了在保持小輸入孔徑(小投影儀)的同時用準直圖像照明填充LOE 20(由此圖像及其共軛均通過內反射傳播通過LOE)，優選的是採用相對於小平面18、28和複合LOE的面具有特定取向的至少一個附加的部分反射內表面。圖2A和圖2B示出了具有這樣的附加小平面38的複合LOE。小平面38可以部署在LOE 10的一部分中，或者如圖2A和圖2B所示作為具有三對面32a、32b、34a、34b、36a、36b(其中成對面34a、34b是一對平行面)的單獨透光基板30的一部分。小平面38平行於面14a、14b、24a、24b，並且因此具有與小平面18、28的取向不平行的取向。當僅使用單個小平面38時，小平面38優選地位於面24a、24b之間的中間(並且等效地位於面14a、14b之間的中間)。如果使用多於一個小平面38，則小平面38優選地在面24a、24b之間均勻地間隔。在圖2A和圖2B所示的實施方式中，LOE 10和基板30在面12b、32a處接合在一起，並且基板30和LOE 20在面22a、32b處接合在一起，使得小平面38位於成組小平面18、28之間。然而，要注意的是，取決於複合LOE的特定應用的設計規格，其他部署也是可能的，例如其中小平面18位於小平面38與成組小平面28之間。
在所示的實施方式中，光線60(由小平面18耦出)被小平面38部分地反射。光線60的反射部分和透射部分耦入到LOE 20中，並且分別對應於光線62和光線63。
可以在魯姆斯有限公司(Lumus Ltd.)(以色列)的各種出版物中 找到複合LOE(包括可能與圖1A至圖2B中所示的複合LOE類似的複合LOE)的另外細節，出版物包括例如美國專利申請公佈第2021/0247608號、PCT公佈WO 2021/240513、PCT公佈WO 2021/152602、PCT公佈WO 2021/001841和美國專利第10,551,544號。
本發明的實施方式涉及製造複合LOE的方法。根據本發明的方法製造的複合LOE可以在結構上不同於圖1A至圖2B中所示的複合LOE，但是具有類似的部件，如將根據隨後的描述變得明顯。以下參照圖3A至圖21詳細描述製造方法步驟，並且製造方法步驟通常包括以下步驟：獲得光學塊400(圖7A至圖7C)，該光學塊具有成組必需小平面18、28(並且優選地還具有成組小平面38)，其嵌入在光學塊400的區域中並且相對於彼此適當定向，使得小平面18、28(和38)相互不平行；以規定的切割平面切割光學塊400的一部分(圖8A和圖8B)，該規定的切割平面處於規定的角度並且穿過光學塊400的特定面以形成光學結構400’，光學結構400’具有在切割平面處形成的對接表面(圖9A和圖9B)；獲得具有嵌入其中的成組反射內表面42的附加光學塊500(圖10A至圖10D)；以及在介面表面處將光學塊500接合至光學結構400’以形成中間光學結構600(圖12A和圖12B)，該中間光學結構具有嵌入其中的成組必需小平面18、28(並且優選地還有成組小平面38)和與小平面18、28、38不平行的成組反射內表面42。然後，沿兩個或更多個切割平面切割中間光學結構600，以切出一個或更多個複合LOE(圖13至圖14B)，其中每個複合LOE具有小平面18和小平面28(並且優選地還具有至少一個小平面38)以及嵌入的反射內表面42。然後，可以對切出的複合LOE中的每一個進行拋光以獲得具有期望厚度的最終複合LOE(圖15)。在某些實施方式中，將惰性材料的一個或更多個塊800、900接合至光學塊500以形成複合塊590(圖16A至圖18B)，然後將複合塊590接合至光學結構400’(圖19A和圖19B)以形成中間光學結構600。如將要討論的，獲得光學塊400可以包括通過獲得各種其他光學塊100、200、300(圖3A至圖5C)並且將這些光學塊100、200、300接合在一起以形成光學塊400來產生光學塊400。光學塊100、200、300中的每一個具有嵌入其中的必需的成組小平面18、28、38中的一個，並且可以由以適當角度和厚度 切割的成組接合的塗覆板產生。
要注意的是，在圖式中，並且根據本發明的一組非限制性實施方式，各個塊100、200、300、400、500、800、900中的每一個被表示為矩形立方體，即，具有三對相互垂直(正交)的平行面的結構。然而，將塊這樣表示為矩形立方體僅是為了呈現的清楚，並且從光學觀點或製造觀點來看，各個塊的所有面之間的平行度和垂直度不是嚴格的要求。在許多實施方式中，塊的僅一對面需要是一對平行面，而其餘的面可以是或可以不是平行的。在其他實施方式中，塊的任何面都不需要是一對平行面。
以下段落參照圖3A至圖3D描述光學塊200的結構和產生。首先參照圖3A，示出了光學塊200，其形成為接合在一起的LOE 20的堆疊。光學塊200具有至少兩對面(主外表面)，即一對優選的平行面212a、212b，以及一對面214a、214b，該對面214a、214b是一對平行面並且可以與面212a、212b中的任一個或兩個正交(垂直)。光學塊200還包括第三對面，該第三對面可以是或可以不是一對平行面並且還可以垂直於面212a、212b、214a、214b中的一個或更多個。第三對面未在圖3A中示出，但是在包括圖6B、圖7B、圖8B、圖9B、圖11B、圖12B和圖19B的各種其他圖式中示出。如將變得明顯的，面214a和面214b可以分別形成光學結構600(圖11C和圖11D)的上部面和下部面的一部分，從該光學結構600可以切出複合LOE。
圖3A的堆疊中的LOE 20中的每一個是如圖3B所示的LOE。該LOE 20通常也類似於以上參照圖1A至圖2C所討論的第二LOE 20。如圖3B所示，並且如以上參照圖1A至圖2C所討論的，每個LOE 20由透光材料形成，每個LOE具有平行面24a、24b和斜向地傾斜於面24a、24b的一組(多個)內部小平面28。這樣的LOE可以在期望僅一維孔徑擴展的情況下用作獨立的LOE(與適當的耦入光學器件一起)。這種類型的LOE通常被稱為“一維”LOE，並且製造這樣的一維LOE的結構和方法已經在魯姆斯有限公司(Lumus Ltd.)(以色列)的各種出版物中廣泛地描述，出版物包括例如美國專利第7,634,214號、美國專利第8,873,150號、PCT公佈WO 2016/103263和PCT公佈WO 2020/212835。
圖3C示出了製造可以用於產生光學塊200的多個LOE 20的一個示例方法。在圖3C中，多個透光板進行經塗覆以形成被堆疊並接合在一起的塗覆板202，並且然後被沿相等間隔的平行切割平面206(其在任意標記的xyz坐標系中平行於xy平面)切割。塗覆板202中的每一個具有一對平行面(表面)204a、204b，平行面適當地塗覆有提供小平面28的反射率的塗層(使得小平面28是部分反射的)。切割平面206相對於面204a、204b傾斜並且限定小平面28的傾斜角度，並且沿切割平面206的所得切割限定LOE 20的面24a、24b。切割平面206以預定間隔隔開。優選地，預定間隔是均勻間隔，使得切割平面206均勻地間隔開。均勻間隔優選地在1毫米至2毫米的範圍內，使得每個LOE 20的厚度(在面24a、24b之間測量)近似為1毫米至2毫米。
在將LOE 20接合在一起以形成光學塊200之前，首先將LOE 20按照編排210進行對準和佈置(圖3D)。然後將呈編排210的LOE 20接合在一起以形成作為LOE 20的接合的堆疊的光學塊200(圖3A)，使得相鄰(連續)LOE 20的面24a和面24b在接合區域處聯結在一起，並且使得LOE 20的成組內部小平面28構成光學塊200的多個小平面28。從圖3A和圖3D中可以看出，在堆疊200的頂端處的LOE 20的主表面24a形成堆疊200的頂面214a，在堆疊200的底端處的LOE 20的主表面24b形成堆疊200的底面214b。
以下段落參照圖4A至圖4C描述光學塊100的結構和產生。首先參照圖4A和圖4B，光學塊100由透光材料形成並且具有嵌入的成組小平面18。光學塊100包括三對面(主外表面)，即一對面112a、112b(其可以是或可以不是平行面)、一對優選平行的面114a、114b以及一對面116a、116b(其可以是或可以不是平行面)。在某些實施方式中，光學塊100的成對面相互正交(垂直)，這可以簡化製造過程。
光學塊100可以由多個接合的透明塗覆板102(每個板由透光材料形成並且塗覆有部分反射塗層)形成，以形成相對於面114a、114成預定角度的小平面18，即，小平面18可以相對於面114a、114b斜向傾斜或者可以與面114a、114b正交。小平面18也可以以預定角度相對於面112a、112b斜向傾斜。存在用於形成光學塊100的各種已知方法。圖4C示出了一種這樣的方法， 其中將塗覆板102堆疊並接合在一起(如類似於圖3C中的)，並且然後沿第一對優選平行的切割平面104和沿優選地與切割平面104垂直的第二對優選平行的切割平面106切割，以提取光學塊100。在其中小平面18相對於面112a、112b中的一個或兩個傾斜的實施方式中，切割平面104相對於塗覆板102的面的角度確定小平面18相對於面112a、112b傾斜的角度。另外，沿切割平面104的切割限定光學塊100的面112a、112b，並且沿切割平面106的切割限定光學塊100的面116a、116b。
在某些實施方式中，例如圖4C所示的實施方式，切割平面104、106與塗覆板102的厚度尺寸垂直，使得所得小平面18與光學塊100的面114a、114b垂直。在圖式中使用的任意標記的xyz坐標系中，當切割平面104、106與塗覆板102的厚度尺寸垂直時，切割平面104與yz平面平行並且切割平面106與xz平面平行。切割平面106垂直於切割平面104。
如上所述，其他實施方式是可能的，其中小平面18相對於面114a、114b斜向傾斜，並且因此，切割平面106可以相對於xz平面以適當傾斜角度傾斜，以產生相對於面114a、114b的適當的小平面角度。
以下段落參照圖5A至圖5C描述光學塊300的結構和產生。首先參照圖5A和圖5B，光學塊300由透光材料形成並且具有嵌入的成組小平面38。光學塊300包括三對面(主外表面)，即一對面312a、312b(其可以是或可以不是平行面)、一對優選平行的面314a、314b以及一對面316a、316b(其可以是或可以不是平行面)。在某些非限制性實施方式中，光學塊100的成對面相互正交(垂直)。
光學塊300可以由多個接合的透明塗覆板302(每個板由透光材料形成並且塗覆有部分反射塗層)形成，以形成與面314a、314b平行並且可選地與一個或兩個面312a、312b垂直的小平面38。存在用於形成光學塊300的各種已知方法。圖5C示出了一種這樣的方法，其中將塗覆板302堆疊並接合(如類似於圖3C和圖4C中的)，並且然後沿一對切割平面304切割以提取光學塊100。在某些實施方式中，例如圖5C所示的實施方式，切割平面304是平行平面(其在任意標記的xyz坐標系中平行於yz平面)。然而，如以上所提到 的，切割平面304之間的平行度不是嚴格的要求，並且在某些情況下，有利的是沿非平行切割平面切割，這可以提高最終複合LOE產品的緊湊性和整體形狀因數。在某些實施方式中，切割平面304與塗覆板202的主外表面(面)垂直。然而，這種垂直度也不是產生最終複合LOE產品的光學要求，而是製造複合LOE時的實際方便的問題。堆疊且接合的板也可以沿另外一對切割平面306被切割，該另外一對切割平面306穿過板中的兩個板，並且可以與塗覆板202的主外表面平行並且與切割平面304垂直。在圖式中使用的任意標記的xyz坐標系中，切割平面306平行於xy平面。
繼續參照圖1A至5C，現在參照圖6A至圖6C，其示出了在接合在一起以形成光學塊400(圖7A至圖7C)之前的三個光學塊100、200、300。在接合之前，重要的是適當地對準光學塊100、200、300，使得小平面18的取向與小平面28的取向不平行，並且使得小平面38的取向與小平面18、28的取向不平行。換言之，對準光學塊100、200、300，使得小平面18、28、38相互不平行。
還優選的是，將光學塊300與光學塊200對準，使得光學塊300的小平面38處於與光學塊200的面214a、214b的平面平行的平面中。在其中每個複合LOE將具有僅單個小平面38的實施方式中，優選地將光學塊200和光學塊300對準，使得每個相應小平面38位於形成光學塊200的LOE 20中的相應一個LOE的主外表面24a、24b之間近似中間處的平面中。在其中每個複合LOE將具有多個小平面38(比如N個小平面38)的實施方式中，優選地將光學塊200和光學塊300對準，使得對於每組N個小平面38，N個小平面38在形成光學塊200的LOE 20中的相應一個LOE的主外表面24a、24b之間均勻地間隔開。然而，要注意的是，可以在關於小平面38相對於主外表面24a、24b的定位不運用太多仔細檢查的情況下，將光學塊300相對於光學塊200進行定位，並且如果在切出的複合LOE中存在足夠的備用區域，則可以在製造的最終階段對切出的複合LOE中小平面38相對於主外表面24a、24b的任何錯誤定位進行校正(通常通過拋光或研磨)。
參照圖6A至圖6C所示的坐標系，光學塊100、200、300的對準 (當每個這樣的光學塊被構造為矩形立方體時)可以被如下理解：面112a、212a、312a中的每一個在與yz平面平行的平面中，面112b、212b、312b中的每一個在與yz平面平行的平面中，面114a、214a、314a中的每一個在與xy平面平行的平面中，面114b、214b、314b中的每一個在與xy平面平行的平面中，面116a、216a、316a中的每一個在與xz平面平行的平面中，以及面116b、216b、316b中的每一個在與xz平面平行的平面中。光學塊100、200、300的對準還使得小平面38中的每一個在與xy平面平行的平面中。
為了減少浪費，光學塊100、200、300優選地被設計成具有相同或非常接近相同的尺寸，即長度、寬度和厚度。在圖式中任意標記的xyz坐標系中，沿y軸測量(即在面116a、116b，面216a、216b和面316a、316b之間測量)長度。在圖式中任意標記的xyz坐標系中，沿x軸測量(即在面112a、112b，面212a、212b和面312a、312b之間測量)寬度。在圖式中任意標記的xyz坐標系中，沿z軸測量(即在面114a、114b，面214a、214b和面314a、314b之間測量)厚度。
採用具有相同厚度(或非常接近相同的厚度)的光學塊100、200、300對於使從最終切割步驟到切出複合LOE的浪費最小化是關鍵的。因此，在特別優選的實施方式中，光學塊100、200、300的對準使得：面114a、214a、314a共面(即，位於共同平面中)，面114b、214b、314b共面，面112a、212a、312a共面，面112b、212b、312b共面，面116a、216a、316a共面，並且面116b、216b、316b共面。
一旦適當地對準，如圖7A至圖7C所示，光學塊100、200、300接合在一起以形成光學塊400(其為包括多個子塊的複合光學塊)，同時保持參照圖6A至圖6C所描述的對準。在所示的實施方式中，光學塊400是矩形立方體並且具有三個區域，即：具有攜載具有小平面28的接合LOE 20的光學塊(堆疊)200的一個區域、具有攜載小平面38的光學塊300的另一區域、以及具有攜載小平面18的光學塊100的另一區域。在所示的實施方式中，三個區域不交疊，並且三個光學塊100、200、300具有相同的厚度。在這樣的實施方式中，面112a、212b形成光學塊400的第一對平行面412a、412b，面414a(由共面 的面114a、214a、314a形成)和面414b(由共面的面114b、214b、314b形成)形成光學塊400的第二對平行面，面416a(由共面的面116a、216a、316a形成)和面416b(由共面的面116b、216b、316b形成)形成光學塊400的第三對平行面。要注意的是，在光學塊400不是矩形立方體的實施方式中，三對面412a、412b、414a、414b、416a、416b中的任一對都不必須是一對平行面。
如從圖3A、圖3D、圖7A和圖7D中可以看出，在堆疊200的頂端處的LOE 20的主表面24a形成光學塊400的頂面414a的一部分，並且在堆疊200的底端處的LOE 20的主表面24b形成光學塊400的底面414b的一部分。
在某些實施方式中，可以將光學塊100、200、300分階段地接合在一起。例如，可以將光學塊200、300接合在一起，並且然後可以將光學塊100、300接合在一起。替選地，可以將光學塊100、300接合在一起，並且然後可以將光學塊200、300接合在一起。將光學塊200、300接合在一起，使得面312b聯結至面212a。將光學塊100、300接合在一起，使得面112b聯結至面312a。作為光學塊100、200、300的接合(和適當對準)的結果，小平面18不平行於小平面28。
在某些實施方式中，例如圖式中所示的實施方式，光學塊100、200、300被佈置成使得光學塊300定位在光學塊100、200之間，使得小平面38位於小平面18、28之間。然而，其他實施方式是可能的，其中光學塊的次序不同於圖式中所示的次序，例如其中光學塊100定位在光學塊200、300之間，使得小平面18位於小平面28、38之間。在這樣的實施方式中，光學塊300的面312a形成光學塊400的面412a。
至此描述的實施方式已經涉及採用三個光學塊來形成複合光學塊400。然而，在某些實施方式中，可以省略光學塊300或者用攜載處於與小平面38不同取向的小平面的一個或更多個光學塊來代替光學塊300。因此，通常可以將光學塊400視為由兩個光學子塊形成並且具有兩個區域，其中具有小平面28的光學塊200形成第一子塊(第一區域)，並且具有小平面18的光學塊100形成第二子塊(第二區域)。在圖式所示的實施方式中，第二子塊包括兩個子子 塊(兩個子區域)，其中小平面18位於第一子子塊(第一子區域)中，在這種情況下第一子子塊是光學塊100，並且小平面38位於第二子子塊(第二子區域)中，在這種情況下第二子子塊是光學塊300。
在省略光學塊300的實施方式中，光學塊100、200接合在一起以形成光學塊400，使得面112b聯結至面212a。作為光學塊100、200的接合(和適當對準)的結果，小平面18不平行於小平面28。
繼續參照圖1A至圖7B，現在參照圖8A至圖9B，其示出了用於切割光學塊400的步驟(圖8A和圖8B)和切割光學塊400的結果(圖9A和圖9B)。一般而言，如圖8A和圖8B所示，沿穿過面412a(在所示實施方式中為面112a，但是在光學塊100、300的位置互換的實施方式中可以為面312a)和面116a、216a、316a中的至少一個的切割平面402切割光學塊400。在面116a、216a、316a共面並且形成面416a的實施方式中，切割平面402穿過面416a。切割平面402的位置使得切割平面402至少穿過具有小平面18或小平面38的光學子塊的一部分。在所示的實施方式中，切割平面402穿過具有小平面18的光學子塊的一部分，光學子塊的該部分在所示實施方式中是光學塊100。然而，在一些實際的實現方式中，切割平面402可以穿過光學塊400的所有三個區域(即，穿過組合地包含小平面18、38、28的區域)。
在某些實施方式中，取決於光學塊400的構造，切割平面402相對於面412a(112a或312a)傾斜，並且還可以相對於面116a、316a、412b、112b、312a、312b、212a中的一個或更多個傾斜。切割平面402優選地垂直於面114a(並且因此在面114a、314a、214a平行的實施方式中也垂直於面314a、214a)。沿切割平面402切割光學塊400的結果是在切割平面402的位置處形成具有對接表面404(或“面”404)的光學結構400’，如圖9A和圖9B所示。
在光學塊400包括如圖7A至圖7C所示的三個光學塊100、200、300的一些實施方式中，切割平面402的位置可以被限制為使得切割平面402僅穿過光學塊100的一部分而不穿過其他光學塊200、300中的任何光學塊，使得要切割的部分僅是光學塊100的一部分。然而，在其他實施方式中，切割平面402的位置可以使得切割平面402穿過光學塊300的一部分並且還可以穿過 光學塊200的一部分。
在面116a、216a、316a共面並且組合以形成面416a的實施方式中，光學塊400被切掉(即去除)的部分是三稜柱(通常是直角三稜柱)部分(在圖8A和圖8B中由401表示)。在光學塊300夾在光學塊100、200之間的實施方式中，三稜柱部分401包括面116a的一部分(通常是全部)和面112a的一部分(其可以是少數部分，例如大致10%至20%)。
在其中互換光學塊100、300的位置使得光學塊100夾在光學塊300與光學塊200之間的一些實施方式中，切割平面的位置可以被限制為使得切割平面402僅穿過光學塊300的一部分並且不穿過其他光學塊100、200中的任何光學塊，使得要切割的部分僅為光學塊300的一部分。然而，與上述類似，在某些實施方式中，切割平面402可以穿過光學塊100的一部分並且還可以穿過光學塊200的一部分。
圖9A和圖9B示出了由於沿切割平面402切割光學塊400並且去除三稜柱部分401而形成的具有對接表面404光學結構400’。具有耦入反射器的光學塊500在對接表面404處接合至光學結構400’。
以下段落參照圖10A至圖10D描述光學塊500的結構和產生。首先參照圖10A至圖10C，光學塊500由透光材料形成並且具有一組反射內表面42(高反射鏡)，內表面中的每一個用作最終複合LOE的耦入配置。光學塊500包括三對面(主外表面)，即一對優選平行的面512a、512b，一對面514a、514b(其可以是或可以不是平行面)和一對面516a、516b(其可以是或可以不是平行面)。在某些實施方式中，光學塊500的三對面是相互正交的(垂直的)，然而，其中三對面不是相互正交的其他實施方式可以是優選的。
光學塊500可以由多個接合的透明塗覆板502(每個板由透光材料形成並且塗覆有部分反射塗層)形成，以形成反射內表面42，該反射內表面以預定角度斜向傾斜於面512a、512b中的一個或兩個。存在用於形成光學塊500的各種已知方法。圖10D示出了一種這樣的方法，其中將塗覆板502堆疊並接合(類似於圖3C、圖4C和圖5C中那樣)，並且然後沿相等間隔的平行切 割平面504(其在任意標記的xyz坐標系中平行於yz平面)切割，以產生切出的光學結構505。光學結構505之一用於形成光學塊500。與用於產生小平面18、28、38的塗層不同，用於形成塗覆板502的塗層不是部分反射的，而是完全(並且優選高度)反射的，使得所得反射內表面42充當完全反射鏡。介電塗層是可以用於形成反射內表面42的合適塗層的一個示例。切割平面504相對於塗覆板502的塗覆面成斜角，其中切割平面504的傾斜角度確定反射內表面42相對於面512a、512b傾斜的傾斜角度。
在某些實施方式中，可以沿與切割平面504垂直的兩個附加平行平面506、508切割光學結構505中的每一個以形成表面514a、514b，使得光學塊500具有矩形截面。在任意標記的xyz坐標系中，平面506、508平行於xy平面。
繼續參照圖8A至圖10D，還關注圖11A和圖11B，其示出了在接合在一起以形成光學結構600(圖12A和圖12B)之前的光學塊500和光學結構400’。在接合之前，重要的是將光學塊500和光學結構400’適當地對準，使得反射內表面42的取向不平行於小平面18、28、38的取向(即，使得反射內表面42不平行於小平面18、28、38)，並且使得每個反射內表面42與光學塊200中的LOE 20的相應一個LOE相關聯以使得內表面在相應LOE的厚度尺寸上的投影(在圖式中任意標記的xyz坐標系中是yz平面)由LOE 20的主表面24a、24b界定。
在某些實施方式中，還可以優選的是，面514a、414a中的每一個在與xy平面平行的平面中，並且面514b、414b中的每一個在與xy平面平行的平面中。
為了避免在用於切出複合LOE的最終切割步驟中的浪費，光學塊500優選地與構成光學塊100、200、300具有相同的厚度(沿z軸測量的，即在面514a、514b之間)，並且因此與光學結構400’具有相同的厚度。在這樣的實施方式中，光學塊500與光學結構400’的對準優選地使得面514a、414a共面，同樣，面514b、414b共面。在這樣的實施方式中，光學塊500與光學結構400’的對準還使得面512b、404對準並且實際上重合。
一旦適當地對準，如圖12A和圖12B所示，光學塊500和光學結構400’接合在一起以形成光學結構600(其為複合LOE製造過程的中間工作產品)。光學塊500和光學結構400’的接合使得面512b聯結至面(對接表面)404，同時保持上述對準。優選地，面512b、404的尺寸相同，或者非常接近尺寸相同。在某些實施方式中，光學塊500與光學結構400’的對準還可以包括相對於對接表面404扭轉或旋轉面512b，使得反射內表面42除了相對於面512a、512b中的一個或兩個傾斜之外還相對於光學結構400’以一定角度歪斜。在圖式中，這樣的歪斜角度和傾角度對應於反射內表面42相對於xy平面以兩個角度傾斜。
如圖13所示，在形成光學結構600之後，沿兩個或更多個優選平行的切割平面602以預定間隔切割(片式切割)光學結構600，以提取一個或更多個複合LOE。切割平面602優選地與形成光學塊200的LOE 20的主外表面24a、24b平行。最優選地，連續切割平面602位於連續LOE 20的表面24a、24b之間，特別是形成在連續LOE 20的表面24a、24b之間的接合區域。例如，切割平面602中的第一切割平面602-1在LOE 20中的第一LOE 20-1的第二表面24b-1與LOE 20中的第二LOE 20-2(與第一LOE 20-1相鄰並且接合至第一LOE 20-1)的第一表面24a-2之間的接合區域之間穿過，切割平面602中的與第一切割平面602-1相鄰的第二切割平面602-2在第二LOE 20-2的第二表面24b-2與LOE 20中的第三LOE 20-3(與第二LOE 20-2相鄰並且接合至第二LOE 20-2)的第一表面24a-3之間的接合區域之間穿過。本文中要注意的是，接合區域(形成在連續LOE 20的表面24a、24b之間)可以提供對於放置切割平面602的引導。還要注意的是，可以通過沿兩個主表面拋光複合LOE來校正與切割平面的平行度的微小偏差，所述切割平面的平行度引起所切出的複合LOE的通過沿連續切割平面602切割而形成的兩個主表面近似平行但不完全平行。
另外參照圖14A至圖14C，示出了在沿切割平面602切割之後從光學結構600切出的一個複合LOE 700。複合LOE 700包括：第一對面712a、712b(其包括面412a、412b的部分，並且面712a、712b可以是或可以不是平行的面)；通過沿連續的切割平面602(並且優選地部分地由LOE 20之一的表 面24a、24b形成)切割光學結構600形成的第二對平行面714a、714b(主表面)；以及第三對面716a、716b(其包括面416a、416b的部分，並且面716a、716b可以是或可以不是平行面)。最值得注意的是，複合LOE 700具有：第一多個小平面18(在第一LOE區域710中)，其具有第一取向並且還可以相對於面714a、714b斜向傾斜或者與面714a、714b正交；第二多個小平面28(在第二LOE區域720中)，其相對於面714a、714b斜向傾斜並且具有與小平面18的取向不平行的取向；以及至少一個小平面38，其位於第一LOE區域與第二LOE區域之間的區域730中，並且具有與面714a、714b平行並且與小平面18、28的取向不平行的取向。複合LOE 700還包括(高)反射內表面42(也被稱為耦入反射器)，反射內表面位於由面512a、514a’、514b’、516a、516b界定的耦入區域750中，並且具有與小平面18、28、38的取向不平行的取向(即，反射內表面42不平行於小平面18、28、38)。面514a’、514b’是相互平行的面並且形成面714a、714b的一部分。在光學塊500的面512b(或光學塊500’的面512b’或者塊580/590的面582)相對於對接表面404扭曲或旋轉的實施方式中，反射內表面42相對於波導軸(其可以是相對於圖式中任意標記的xyz坐標系中的x軸和y軸測量的歪斜角度)圍繞兩個軸歪斜。
應當明顯的是，與圖1A至圖2B中所示的複合LOE不同，由於以上參照圖8A至圖12B描述的切割和接合步驟，複合LOE 700在二維平面中不具有矩形截面(在圖14B中所示的xy平面中最明顯)。
在切出複合LOE 700之後，可以在外表面714a、714b上拋光複合LOE中的每一個，以形成具有期望厚度(在圖式中任意標記的xyz坐標系中沿z軸測量)的最終複合LOE，並且確保表面714a、714b(以及可選的小平面38)之間的平行度。圖15示出了所得經拋光的複合LOE的一個視圖，其中平行表面714a’、714b’對應於拋光之後的表面714a、714b。
使用根據本文中所公開的實施方式的製造過程產生的複合LOE提供優於使用常規製造方法產生的複合LOE的若干優點。首先，將切割平面402定位在光學塊400的指定區域處(圖8A和圖8B)適應在呈現複合LOE 700的更美觀的整體設計的區域中放置耦入反射器42。另外，由切割平面402的斜 角和切割平面504(圖10D)的斜角確定的耦入反射器42的空間定位確定產生準直圖像光的圖像投影儀的空間取向。在所公開的實施方式中，耦入反射器42的空間取向可以被設計成適應與位於或靠近耦入區域750的表面714b’的一部分相關聯的複合LOE下方的圖像投影儀的空間定位，從而提供圖像投影儀的美學放置並且減小由複合LOE和圖像投影儀形成的光學系統的整體形狀因數，該整體形狀因數可以實現為頭戴式顯示器的一部分並且在某些非限制性實現方式中實現為眼鏡形狀因數的一部分。此外，與用於產生複合LOE的常規製造方法相比，如通過所公開的製造過程實現的原材料的浪費減少和可以從單個光學結構600切出大量複合LOE的事實有助於複合LOE的大規模生產並且同時保持較低的製造成本。
如所提及的，根據所公開的實施方式的複合LOE可以附接或以其他方式耦合至產生可以通過反射內表面42耦入到複合LOE中的準直圖像光的圖像投影儀。在優選實施方式中，耦入反射器被設計成適應圖像投影儀在複合LOE下方的空間定位。出於功能和美觀兩方面原因，通常期望與中心視場主光線對應的準直圖像光線應當在從圖像投影儀到複合LOE的輸入(即，經由從反射內表面42的耦入到第一LOE區域的輸入)處和在複合LOE到觀察者眼睛的輸出(即，經由小平面28從第二LOE區域輸出)處相對於複合LOE生成近似垂直的角度(多達近似20°)。因此，優選的是反射內表面42和小平面28具有相似的仰角。換言之，相對於面512a、512b測量的反射內表面42的斜角通常近似等於相對於表面714a’、714b’測量的小平面28的斜角(或相對於形成複合LOE的構成LOE 20的表面24a、24b等效測量的小平面28的斜角)。
在許多情況下，反射內表面42的僅一部分提供將來自圖像投影儀的光耦入複合LOE中的有用的有效區域，而反射內表面42的其餘部分或者不將任何光耦入到複合LOE中，或者將光以在複合LOE的主表面處產生引起重影圖像的不期望反射的角度進行耦入。另外，用於形成用於產生反射內表面42的塗覆板502(圖10D)的反射塗層通常具有高成本，並且因此反射內表面42的任何未使用(即，“非有效”)區域的減少可以降低製造成本。因此，為了降低製造成本並且通過防止或減少不期望的反射來減輕重影圖像，將反射內表面 42的大小限制到有效區域，並且用較便宜的惰性材料(例如玻璃、塑膠或者甚至金屬)填充其餘區域可能是有利的。
另外參照圖16A至圖18B，以下段落描述了其中由與諸如例如玻璃、塑膠、金屬的惰性材料的一個或更多個塊800、900接合在一起的大小減小的光學塊500’產生大小減小的反射內表面42的實施方式。用於形成塊800、900(在本文中可互換地稱為“惰性塊”)的材料可以相同或不同。例如，塊800、900均可以由玻璃形成，或者塊中的一個可以由玻璃形成而另一個由塑膠形成。光學塊500’在結構上類似於光學塊500，要注意的例外是，與光學塊500的長度相比光學塊500’的長度(其在圖式中的任意標記的xyz坐標系中沿y軸測量)減小，由此將反射內表面42的大小限制為僅有用的有效區域。由於光學塊500’、500的結構的相似性，相同的圖式標記將用於標識相同的部件，其中撇號(“''')附加到光學塊500’的圖式標記上。
惰性塊800具有三對面(主外表面)，即第一對優選平行的面812a、812b，第二對面814a、814b(其可以是或可以不是平行的面)以及第三對面816a、816b(其可以是或可以不是平行的面)。光學塊500’在大小上受到惰性塊800的限制，並且因此惰性塊800可以被理解為起到重影減少元件的作用，重影減少元件將反射內表面42的大小限制為僅有用的有效區域。在某些實施方式中，塊800是矩形立方體。
惰性塊900也具有三對平行面(主外表面)，即第一對優選平行的面912a、912b，第二對面914a、914b(其可以是或可以不是平行的面)和第三對面916a、916b(其可以是或可以不是平行的面)。在某些實施方式中，塊900是矩形立方體。如將要討論的，塊900是可選的，但是可以有利地用於為光學塊500’提供結構加強和支承。
接合優選地分階段地執行，其中首先將光學塊500’和塊800接合在一起以形成複合塊580。在將光學塊500’、800在接合在一起之前將它們適當地對準。參照圖16A和圖16B所示的坐標系，光學塊500’、800的對準(當光學塊500’、800中的每一個被構造為矩形立方體時)可以被理解為如下：面512a’、812a在與yz平面平行的平面中並且優選地共面，面512b’、812b在與 yz平面平行的平面中並且優選地共面，面514a’、814a在與xy平面平行的平面中並且優選地共面，面514b’、814b在與xy平面平行的平面中並且優選地共面，並且使面516b’、816a在與xz平面平行的平面中對準並且重合。
光學塊500’、800接合在一起以形成複合塊580，使得面516b’聯結至面816a，同時保持參照圖16A和圖16B描述的對準。在圖17A和圖17B中示出塊580，並且塊580具有：分別由面512a’、812a和512b’、812b形成的第一對優選平行的面582a、582b；分別由面514a’、814a和514b’、814b形成的第二對面584a、584b(其可以是或可以不是平行的面)；以及第三對面516a’、816b(其可以是或可以不是平行的面)。反射內表面42在塊580的第一區域中，並且相對於面582a、582b斜向傾斜。
在某些實施方式中，然後可以將塊580、900接合在一起以形成複合塊590，如圖18A和圖18B所示。在將塊580、900在接合在一起之前將它們適當地對準。參照圖17A和圖17B所示的坐標系，塊580、900的對準(當塊580、900中的每一個被構造為矩形立方體時)可以被理解為如下：面516a’、916a在與xz平面平行的平面中並且優選地共面，面516b’、916b在與xz平面平行的平面中並且優選地共面，面584a、914a在與xy平面平行的平面中並且優選地共面，面584b、914b在與xy平面平行的平面中並且優選地共面，並且面582a、912b在與yz平面平行的平面中對準並且重合。
塊580、900接合在一起以形成複合塊590，使得面912b聯結至面582a，同時保持參照圖17A和圖17B描述的對準。在圖18A和圖18B中示出塊590，並且塊590具有：第一對平行面912a、582b；分別由面914a、584a和914b、584b形成的第二對面594a、594b(其可以是或可以不是平行的面)；以及分別由面916a、586a和916b、586b形成的第三對面596a、596b(其可以是或可以不是平行的面)。
然後，類似於如參照圖11A至圖12B所描述的，可以代替光學塊500將塊590與光學結構400’對準並接合在一起。當使用塊590代替光學塊500時，將塊590與光學結構400’接合在一起使得面582b聯結至對接表面404，如圖19A和圖19B所示。因此，對接表面404的僅一小部分聯結至面512b’(其 形成面582b的一部分)。這與圖12A和圖12B所示的實施方式形成對比，在圖12A和圖12B中所示的實施方式中，面512b的全部聯結至對接表面404的全部。然後，可以以由平行的切割平面劃界的預定間隔將由於將塊590和光學結構400’接合在一起而形成的光學結構切片，以提取一個或更多個複合LOE，類似於參照圖13所描述的。
在某些實施方式中，可以在沒有惰性塊800的情況下接合惰性塊900，以為光學塊500提供結構增強和支承。例如，在一個實施方式中，將惰性塊900和光學塊500接合在一起以形成中間塊，使得面912b聯結至光學塊500的面512a。在這樣的實施方式中，在將惰性塊900和光學塊500接合在一起之前將它們適當地對準。
在另一類似的實施方式中，在沒有存在塊800的情況下將惰性塊900和光學塊500’接合在一起。在這樣的實施方式中，接合使得面912b聯結至光學塊500’的面512a’。在這樣的實施方式中，在將惰性塊900和光學塊500’接合在一起之前將它們適當地對準。可選地，可以減小惰性塊900的大小以匹配光學塊500’的大小。
在某些實施方式中，可能有利的是在切出的複合LOE(例如圖15中所示的複合LOE)的拋光表面714a’、714b’中的一個或兩個拋光表面上提供透明蓋板。在某些實施方式中，這樣的透明蓋板可以直接提供至表面714a’、714b’(即，在將切出的複合LOE拋光之後)。
在其他實施方式中，如圖20A和圖20B所示，可以在光學塊200的產生期間提供透明蓋板作為LOE 20之間的間隔板。首先參看圖20A，示出了LOE 20和透明蓋板220的對準佈置220，其中LOE 20和蓋板230沿佈置220的與LOE 20的平行面24a、24b垂直的長度(此處長度沿z軸)交替。每個蓋板230具有一對平行的外部面231a、231b。如圖20B所示，蓋板230和LOE 20接合在一起以形成接合的堆疊200’(也稱為光學塊200’)。接合使得相鄰的蓋板230和LOE 20的面231b、面24a接合，並且使得相鄰的蓋板230和LOE 20的面231a、面24b接合。
堆疊200’在結構上通常類似於圖3A的堆疊200(即，堆疊200’具有三對平行面並且由多個接合的LOE形成)，並且相同圖式標記將使用表示相同的元件。堆疊200與堆疊200’之間的一個顯著差異是堆疊200’是LOE 20和蓋板230的接合的堆疊，其中LOE 20和蓋板230沿堆疊200’的與面214a、214b垂直(並且平行於面212a、212b)的長度交替。這些透明蓋板230也被稱為透明間隔板，因為它們提供連續LOE之間的間隔。
在其中提供光學塊200’(光學塊200’具有在LOE 20之間提供有間隔板230的LOE 20)的實施方式中，應當對在形成光學塊300時使用的塗覆板302的厚度進行調整以考慮光學塊200’的總厚度並且確保光學塊200’、300的對準致使每個小平面38位於相關聯的LOE 20的主表面24a、24b之間的中間處的平面中，使得光學塊200’、300以適當的對準接合在一起。另外，如圖21所示，當在採用光學塊200’代替光學塊200的情況下執行切割步驟以切出複合LOE時，連續的切割平面應當穿過其間具有LOE 20之一的連續間隔板230，並且優選地近似穿過間隔板230的中心。
在圖22中示出具有兩個透明蓋板232、234的切出的複合LOE 700的示例。蓋板232、234由堆疊200’中的被沿切割平面602中的兩個進行切片的蓋板230中的兩個形成。蓋板232、234接合至LOE 20，使得蓋板232的面231b聯結至LOE 20的面24a，並且蓋板234的面231a聯結至LOE 20的面24b。蓋板232的面233a(其是與蓋板232的面231b相反的面)和蓋板234的面233b(其與蓋板234的面231a相反)分別形成複合LOE 700的主外表面714a、714b的一部分。類似於如以上參照圖15所述，然後，可以對圖22的複合LOE的表面714a、714b進行拋光，以獲得具有期望厚度的最終複合LOE並且確保面714a、714b之間的平行度。
雖然在本文中描述的實施方式已經涉及將光學塊500(或500’)接合至光學結構400’，使得耦入反射器42適應在最終複合LOE產品下方的圖像投影儀的空間定位，但是適應圖像投影儀的不同空間定位的其他實施方式是可能的。例如，可以倒置(例如通過交換面514a、514b的位置)光學塊500，使得反射內表面42向上傾斜，而不是如圖10A、圖10B、圖11A和圖12A所 示向下傾斜。這樣的配置允許圖像投影儀部署在最終複合LOE產品的上方。
儘管未在圖式中示出，但是可以在切出複合LOE之前，在有惰性塊800和/或惰性塊900或沒有惰性塊800和/或惰性塊900的情況下將諸如稜鏡的附加的光學部件與光學塊500(或500’)光學耦合或接合，以提供最終複合LOE產品的附加耦入幾何形狀。替選地，另外，可以在耦入區域750處將一個或更多個諸如稜鏡的附加光學部件與耦入反射器42光學耦合或接合。
本公開內容已經描述了其中沿切割平面切割光學材料以產生各種光學塊和光學塊的子部件的各種切割步驟。要注意的是，在某些實施方式中，可以在接合步驟之前對由這些切割步驟產生的表面中的一些或全部進行拋光。例如，可以在將光學塊100、200、300接合在一起之前對光學塊100、200、300的聯結面進行拋光。另外，可以在形成接合的LOE的堆疊(光學塊200)之前對用於形成光學塊200的LOE的主表面進行拋光。此外，可以在將光學塊400、500接合在一起之前對對接表面404和光學塊500的聯結面進行拋光。
可以使用執行合適的光學對準技術/方法的任何合適的光學對準設備/裝置/工具來執行本文中描述的各種塊和結構的對準。這樣的合適的光學對準設備/裝置/工具可以包括例如一個或更多個電腦化的控制裝置，一個或更多個電腦化的處理裝置，具有例如一個或更多個光源、一個或更多個光檢測器/感測器、一個或更多個光學器件(例如一個或更多個透鏡、折疊光學器件等)、自動準直儀等的一個或更多個光學子系統。可以用於對準本文中所描述的各種塊和結構的適當光學對準設備/裝置/工具/方法的非限制性示例的細節可以在魯姆斯有限公司(以色列)的各種出版物中找到，出版物包括例如國際專利申請第PCT/IL2021/051377號和國際專利申請第PCT/IL2021/051378號，以上申請在本申請的申請日之前未公佈並且不構成現有技術。
如本領域普通技術人員應當理解的，可以通過任何合適的切割設備/裝置/工具來執行在本文中所描述的光學塊和光學結構的切割或切片。如本領域普通技術人員應當理解的，可以通過任何合適的拋光設備/裝置/工具執行本文中所描述的光學塊和光學結構(包括複合LOE)的面和表面的拋光。
儘管到目前為止所描述的實施方式已經涉及將分別攜載處於規定取向的兩組或三組小平面的兩個或三個光學塊接合在一起以適應光沿規定方向的偏轉，但是本文中設想了其他實施方式，其中攜載處於規定取向的一組或更多組附加小平面或光學延遲器(例如一個或更多個波片)的一個或更多個附加光學塊接合至前述光學塊。本發明的範圍不應限於任何特定數目的前述光學塊。
已經出於說明的目的呈現了本公開內容的各種實施方式的描述，但是所述描述不旨在是窮舉的或限於所公開的實施方式。在不脫離所描述的實施方式的範圍和精神的情況下，許多修改和變化對於本領域的普通技術人員將是明顯的。選擇本文中所使用的術語以最好地說明實施方式的原理、實際應用或相對於市場上發現的技術的技術改進，或者使本領域普通技術人員能夠理解本文中所公開的實施方式。
如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式“一”、“一個”和“該”包括複數指代。
詞語“示例性”在本文中用來意指“用作示例、實例或說明”。被描述為“示例性”的任何實施方式不一定被解釋為比其他實施方式優選或有利以及/或者排除合併來自其他實施方式的特徵。
應當理解，為了清楚起見在單獨的實施方式的上下文中描述的本發明的某些特徵也可以在單個實施方式中組合提供。相反，為了簡潔起見在單個實施方式的上下文中描述的本發明的各種特徵也可以單獨地或以任何合適的子組合或根據需要在本發明的任何其他描述的實施方式中提供。在各種實施方式的上下文中描述的某些特徵不應被認為是這些實施方式的必要特徵，除非該實施方式在沒有這些元件的情況下是不可操作的。
就所附請求項是在沒有多項引用的情況下撰寫的而言，這樣做僅是為了適應不允許這樣的多項引用的司法管轄區的形式要求。應當注意，通過使請求項多項引用而隱含的特徵的所有可能組合被明確地設想並且應當被認為是本發明的一部分。
儘管已經結合本發明的特定實施方式描述了本發明，但是顯然， 對於本領域技術人員而言，許多替代、修改和變化將是明顯的。因此，旨在涵蓋落入所附請求項的精神和廣泛範圍內的所有這樣的替選方案、修改和變型。
1,10,20:光導光學元件
12b,22a,22b:第一對面
14a:平行面
14b,24a,24b:第二對面
28:小平面
40:介面
52,60,62,63,64:光線

Claims (26)

  1. 一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法，包括：
    獲得堆疊，所述堆疊具有第一對面和多個LOE，所述LOE中的每一個具有一對主平行表面和相對於所述一對主平行表面傾斜的第一多個相互平行的部分反射內表面；
    獲得第一光學塊，所述第一光學塊具有第二對面和第二多個相互平行的部分反射內表面；
    將所述第一光學塊和所述堆疊接合在一起，使得所述第一對面的面中的一個聯結至所述第二對面的面中的一個，並且使得所述第一多個部分反射內表面不平行於所述第二多個部分反射內表面，從而形成第二光學塊；
    沿穿過所述第二對面的面中的另一個的切割平面切割所述第二光學塊，從而形成在所述切割平面處具有對接表面的第一光學結構；
    獲得第三光學塊，所述第三光學塊具有第三對面和多個相互平行的反射內表面；
    將所述第三光學塊和所述第一光學結構接合在一起，使得所述第三對面的面中的一個聯結至所述對接表面，並且使得所述多個反射內表面不平行於所述第一多個部分反射內表面和所述第二多個部分反射內表面，從而形成第二光學結構；以及
    通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面來對所述第二光學結構進行切割，從所述第二光學結構切出至少一個複合LOE。
  2. 如請求項1所述的方法，還包括：對於每個切出的複合LOE，對通過沿所述切割平面中的兩個連續的切割平面切割所述光學結構而形成的所述切出的複合LOE的外表面進行拋光。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一光學塊具有一對平行面，並且其中，所述第二多個部分反射內表面垂直於所述第一光學塊的一對平 行面。
  4. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一光學塊具有一對平行面，並且其中，所述第二多個部分反射內表面相對於所述第一光學塊的一對平行面傾斜。
  5. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一光學塊具有與所述第一多個部分反射內表面和所述第二多個部分反射內表面不平行的第三多個相互平行的部分反射內表面。
  6. 如請求項5所述的方法，其中，所述第一光學塊具有：第一區域，所述第一區域包括所述第二多個部分反射內表面；以及第二區域，所述第二區域包括所述第三多個部分反射內表面，其中，所述第一光學塊的第一區域和第二區域是非交疊區域。
  7. 如請求項5所述的方法，其中，所述第三多個部分反射內表面平行於所述LOE的主平行表面。
  8. 如請求項5所述的方法，其中，所述第三部分反射內表面中的每個單獨的部分反射內表面位於所述LOE中相應LOE的一對主平行表面之間的近似中間處的平面中。
  9. 如請求項5所述的方法，其中，所述第三多個部分反射內表面位於所述第一多個部分反射內表面和所述第二多個部分反射內表面之間。
  10. 如請求項5所述的方法，其中，所述第二多個部分反射內表面位於所述第一多個部分反射內表面和所述第三多個部分反射內表面之間。
  11. 如請求項1所述的方法，其中，所述第一光學塊通過以下操作來形成：將各自具有一對面的第一構成光學塊和第二構成光學塊接合在一起，使得所述第一構成光學塊的一對面的面中的一個聯結至所述第二構成光學塊的一對面的面中的一個，其中，所述第一構成光學塊包括第二多個部分反射內表面，並且其中，所述第二構成光學塊包括與所述第一多個部分反射內表面不平行並且與所述第二多個部分反射內表面不平行的第三多個相互平行的部分反射內表面。
  12. 如請求項1所述的方法，其中，將所述第三光學塊和所述第一光學結構接合在一起，使得所述第三對面的面中的一個面的基本上全部聯結至所述對接表面的基本上全部。
  13. 如請求項1所述的方法，其中，將所述第三光學塊和所述第一光學結構接合在一起，使得所述第三對面的面中的一個面聯結至所述對接表面的一部分。
  14. 如請求項1所述的方法，其中，所述第三光學塊具有附加的一對面，所述方法還包括：
    獲得惰性塊，所述惰性塊具有第一對面和第二對面；
    將所述惰性塊和所述第三光學塊接合在一起，使得所述惰性塊的第一對面的面中的一個面聯結至所述第三光學塊的附加的一對面的面中的一個面，從而形成具有第一面和第二面的複合塊，所述複合塊的第一面由所述惰性塊的第三對面的面中一個面和第二對面的面中的一個面形成，並且所述複合塊的第二面由所述惰性塊的第三對面的面中的另一個面和第二對面的面中的一個面形成。
  15. 如請求項14所述的方法，還包括：獲得第二惰性塊，所述第二惰性塊具有一對面；以及將所述第二惰性塊和所述複合塊接合在一起，使得所述第二惰性塊的一對面的面中的一個面聯結至所述複合塊的第二面。
  16. 如請求項14所述的方法，其中，將所述第三光學塊和所述第一光學結構接合在一起包括：將所述複合塊和所述第一光學結構接合在一起，使得所述複合塊的第一面聯結至所述對接表面。
  17. 如請求項1所述的方法，還包括：
    獲得惰性塊，所述惰性塊具有一對面；以及
    將所述惰性塊和所述第三光學塊接合在一起，使得所述第二惰性塊的一對面的面中的一個面聯結至所述光學塊的第三對面的面中的另一個面。
  18. 一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法：
    獲得第一光學塊，所述第一光學塊包括：
    至少第一對面，
    第一區域，所述第一區域由LOE的堆疊形成，所述LOE中的每一個具有一對主平行表面和一組多個相互平行的部分反射內表面，所述多個相互平行的部分反射內表面位於所述平行表面之間並且相對於所述平行表面斜向傾斜，使得所述第一區域包括第一多個部分反射內表面，以及
    第二區域，所述第二區域具有與所述第一多個部分反射內表面不平行的第二多個相互平行的部分反射內表面；
    沿穿過所述第一對面的面中的一個面的切割平面切割所述第一光學塊，從而形成在所述切割平面處具有對接表面的第一光學結構；
    獲得第二光學塊，所述第二光學塊具有第二對面和多個相互平行的反射內表面；
    將所述第一光學結構和所述第二光學塊接合在一起，使得所述第二對面的面中的一個面聯結至所述對接表面，並且使得所述多個反射內表面不平行於所述第一多個部分反射內表面和所述第二多個部分反射內表面兩者，從而形成第二光學結構；以及
    通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面來對所述第二光學結構進行切割，從所述第二光學結構切出至少一個複合LOE。
  19. 如請求項18所述的方法，其中，所述第一光學塊還包括附加的一對面，其中，在所述堆疊的頂端處的所述LOE的主平行面中的一個形成所述附加的一對面的面中的一個面的一部分，並且在所述堆疊的底端處的所述LOE的主平行表面中的一個形成所述附加的一對面的面中的另一個面的一部分。
  20. 如請求項18所述的方法，其中，所述第二光學子塊包括第一子塊區域和第二子塊區域，其中，所述第二多個部分反射內表面位於所述第一子塊區域中，其中，第三多個相互平行的部分反射內表面位於所述第二子塊區域中，並且其中，所述第三多個部分反射內表面不平行於所述第一多個部分反射內表面並且不平行於所述第二多個部分反射內表面。
  21. 如請求項20所述的方法，其中，所述第三多個部分反射內表面位於所述第一多個部分反射內表面和所述第二多個部分反射內表面之間。
  22. 如請求項20所述的方法，其中，所述第二多個部分反射內表面位於所述第一多個部分反射內表面和所述第三多個部分反射內表面之間。
  23. 一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法：
    獲得第一光學塊，所述第一光學塊具有第一對面和第一多個相互平行的部分反射內表面；
    獲得第二光學塊，所述第二光學塊形成為LOE的堆疊並且具有第二對面，所述LOE中的每一個具有一對主平行表面和相對於所述一對主平行表面傾斜的第二多個相互平行的部分反射內表面；
    獲得第三光學塊，所述第三光學塊具有第三對面和第三多個相互平行的部分反射內表面；
    將所述第一光學塊和所述第三光學塊接合在一起並且將所述第二光學塊和所述第三光學塊接合在一起以形成第四光學塊，其中，所述接合使得：
    i)所述第一對面的面中的一個面聯結至所述第三對面的面中的一個面，
    ii)所述第二對面的面中的一個面聯結至所述第三對面的面中的另一個面，
    iii)所述第三多個部分反射內表面基本上平行於所述LOE的主平行表面，以及
    iv)所述第一多個部分反射內表面、所述第二多個部分反射內表面和所述第三多個部分反射內表面相互不平行；
    沿穿過所述第一對面的面中的另一個面的切割平面切割所述第四光學塊，從而形成在所述切割平面處具有對接表面的第一光學結構；
    獲得第五光學塊，所述第五光學塊具有第四對面和多個相互平行的反射內表面；
    將所述第一光學結構和所述第五光學塊接合在一起以形成第二光學結構，其中，將所述第一光學結構和所述第五光學塊接合在一起使得所述第四對面的面中的一個面聯結至所述對接表面，並且使得所述多個反射內表面不平行於所述第一多個部分反射內表面、第二多個部分反射內表面和第三多個部分反射內表面；以及
    通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面來對所述第二光學結構進行切割，從所述第二光學結構切出至少一個複合LOE。
  24. 一種製造複合光導光學元件(LOE)的方法：
    獲得第一光學塊，所述第一光學塊具有第一對面和第一多個相互平行的部分反射內表面；
    獲得第二光學塊，所述第二光學塊形成為LOE的堆疊並且具有第二對面，所述LOE中的每一個具有一對主平行表面和相對於所述一對主平行表面傾斜的第二多個相互平行的部分反射內表面；
    獲得第三光學塊，所述第三光學塊具有第三對面和第三多個相互平行的部分反射內表面；
    將所述第一光學塊和所述第三光學塊接合在一起並且將所述第一光學塊和所述第二光學塊接合在一起以形成第四光學塊，其中，所述接合使得：
    i)所述第三對面的面中的一個面聯結至所述第一對面的面中的一個面，
    ii)所述第二對面的面中的一個面聯結至所述第一對面的面中的另一個面，
    iii)所述第三多個部分反射內表面基本上平行於所述LOE的主平行表面，以及
    iv)所述第一多個部分反射內表面、所述第二多個部分反射內表面和所述第三多個部分反射內表面相互不平行；
    沿穿過所述第三對面的面中的另一個面的切割平面切割所述第四光學塊從而形成在所述切割平面處具有對接表面的第一光學結構；
    獲得第五光學塊，所述第五光學塊具有第四對面和多個相互平行的反射內表面；
    將所述第一光學結構和所述第五光學塊接合在一起以形成第二光學結構，其中，將所述第一光學結構和所述第五光學塊接合在一起使得所述第四對面的面中的一個聯結至所述對接表面，並且使得所述多個反射性內表面不平行於所述第一多個部分反射性內表面、第二多個部分反射性內表面和第三多個部分反射性內表面，從而形成第二光學結構；以及
    通過經由與連續LOE的主平行表面基本上平行的至少兩個切割平面來對所述第二光學結構進行切割，從所述第二光學結構切出至少一個複合LOE。
  25. 如前述請求項中任一請求項所述的方法，其中，所述堆疊是所述LOE和多個透明間隔板的接合的堆疊，其中，所述LOE和所述透明間隔板沿所述堆疊的與所述LOE的主平行表面垂直的長度交替。
  26. 如請求項25所述的方法，其中，所述至少兩個切割平面位於其間具有所述LOE之一的連續間隔板中。
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