用于显示泄漏减少的梯度折射率光栅的制作方法

用于显示泄漏减少的梯度折射率光栅


背景技术：

1.人工现实系统，诸如头戴式显示器(hmd)或平视显示器(hud)系统，通常包括近眼显示器(例如，以头戴式耳机或眼镜的形式)，该近眼显示器被配置为经由例如在用户眼前约10-20mm内的电子或光学显示器向用户呈现内容。近眼显示器可以显示虚拟对象或将真实对象的图像与虚拟对象组合，如在虚拟现实(vr)、增强现实(ar)或混合现实(mr)应用中。例如，在ar系统中，用户可以例如通过透明显示眼镜或透镜(通常称为光学透视)来查看虚拟对象的图像(例如，计算机生成的图像(cgi))和周围环境的图像两者。
2.光学透视ar系统的一个示例可以使用基于波导的光学显示器，其中投影图像的光可以被耦合到波导(例如，透明基板)中，在波导内传播，并且在不同位置被耦合出波导。在一些实现中，投影图像的光可以使用诸如光栅等衍射光学元件被耦合进或耦合出波导。来自周围环境的光也可以穿过波导的透明区域并且到达用户的眼睛。


技术实现要素：

3.本发明总体上涉及人工现实显示。更具体地，本文中公开的技术涉及减少用于增强现实或混合现实系统的光学透视波导显示器中的显示泄漏。在一个实施例中，一种基于波导的近眼显示器可以包括光栅耦合器，该光栅耦合器可以将显示光衍射耦合进或耦合出波导并且使环境光折射地透射通过波导。每个光栅耦合器可以包括两个或更多个光栅层，光栅层具有不同的相应折射率和/或厚度分布，以减少显示光从波导显示器向周围环境的耦合。本文中描述了各种创造性实施例，包括设备、系统、方法、材料等。
4.根据某些实施例，一种波导显示器可以包括波导和被配置为将显示光耦合到波导中的输入耦合器。波导显示器还可以包括一个或多个表面起伏光栅，该一个或多个表面起伏光栅在波导上并且被配置为将显示光从波导耦合向在波导的第一侧上的波导显示器的眼盒。一个或多个表面起伏光栅可以在多个光栅层中被形成。多个光栅层可以包括：第一光栅层，由第一厚度分布和第一折射率表征；第二光栅层，由第二厚度分布和不同于第一折射率的第二折射率表征；以及第三光栅层，由特征在于第三厚度分布和不同于第二折射率的第三折射率表征。第二光栅层可以在第一光栅层与第三光栅层之间。第一厚度分布、第一折射率、第二厚度分布、第二折射率、第三厚度分布和第三折射率可以被配置为减少显示光到波导的与第一侧相对的第二侧的耦合。
5.在波导显示器的一些实施例中，多个光栅层的特征可以在于随着距所述波导的距离的增加而增加并且然后减小的折射率调制。在一些实施例中，多个光栅层的特征可以在于随着距波导的距离的增加而增加并且然后减小的折射率。例如，第二折射率可以大于波导的第一折射率、第三折射率和第四折射率中的每一个。第一折射率可以与第三折射率相同或不同。在一些实施例中，多个光栅层的特征可以在于随着距波导的距离的增加而减小并且然后增加的折射率。例如，第二折射率可以低于第一折射率和第三折射率中的每一个。第二光栅层的特征可以在于大于约0.1的折射率调制。显示光到波导的第二侧的耦合的效率可以小于约1.0％。在一些实施例中，第一厚度分布可以不同于第二厚度分布。第一厚度
分布可以包括一维或二维的均匀或非均匀厚度分布。
6.在一些实施例中，一个或多个表面起伏光栅可以包括倾斜的表面起伏光栅，该倾斜的表面起伏光栅包括在多个光栅层中的多个光栅凹槽。多个光栅凹槽的特征可以在于非均匀深度。多个光栅凹槽中的每个光栅凹槽可以延伸穿过多个光栅层中的所有光栅层。一个或多个表面起伏光栅还可以包括在多个光栅层上的外涂层，其中外涂层可以填充多个光栅凹槽并且特征可以在于不同于(例如，大于或低于)第一折射率、第二折射率和第三折射率的第四折射率。在一些实施例中，一个或多个表面起伏光栅中的至少一个表面起伏光栅的特征可以在于非均匀光栅周期或非均匀占空比中的至少一个。
7.根据某些实施例，一种表面起伏光栅耦合器可以包括基板和在基板上的多个光栅层。多个光栅层可以包括：第一光栅层，由第一厚度分布和第一折射率表征；第二光栅层，其特征在于第二厚度分布和不同于第一折射率的第二折射率；以及第三光栅层，由第三厚度分布和不同于第二折射率的第三折射率表征。第二光栅层可以在第一光栅层与第三光栅层之间。多个光栅层可以包括被形成在多个光栅层中的多个光栅凹槽，其中多个光栅凹槽可以相对于基板倾斜并且特征可以在于非均匀深度。表面起伏光栅耦合器还可以包括在多个光栅层上的外涂层，外涂层填充多个光栅凹槽。
8.在一些实施例中，多个光栅层的特征可以在于随着距基板的距离的增加而增加并且然后减小的折射率调制。在一些实施例中，第一厚度分布可以包括第一非均匀厚度分布，并且第二厚度分布可以包括第二非均匀厚度分布。在一些实施例中，多个光栅凹槽中的每个光栅凹槽可以延伸穿过多个光栅层中的所有光栅层。在一些实施例中，多个光栅凹槽的特征可以在于非均匀深度、非均匀节距或非均匀宽度中的至少一个。
9.本发明内容既不旨在确定所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在孤立地用于确定所要求保护的主题的范围。该主题应当通过参考本发明的整个说明书的适当部分、任何或所有附图、以及每个权利要求来理解。前述内容连同其他特征和示例将在以下说明书、权利要求和附图中更详细地描述。
附图说明
10.下面参考附图详细描述说明性实施例。
11.图1是根据某些实施例的包括近眼显示器的人工现实系统环境的示例的简化框图。
12.图2是用于实现本文中公开的示例中的一些示例的头戴式显示器(hmd)设备形式的近眼显示器的示例的透视图。
13.图3是用于实现本文中公开的示例中的一些示例的眼镜形式的近眼显示器的示例的透视图。
14.图4示出了根据某些实施例的包括波导显示器的光学透视增强现实系统的示例。
15.图5示出了在波导显示器的示例中显示光和外部光的传播。
16.图6示出了根据某些实施例的波导显示器中的倾斜光栅耦合器的示例。
17.图7a示出了基于波导的近眼显示器的示例，其中用于所有视场的显示光从波导显示器的不同区域基本均匀地输出。
18.图7b示出了根据某些实施例的基于波导的近眼显示器的示例，其中显示光可以在
波导显示器的不同区域中以不同角度被耦合出波导显示器。
19.图8a示出了根据某些实施例的具有可变蚀刻深度的倾斜光栅的示例。
20.图8b示出了根据某些实施例的具有可变蚀刻深度的所制造的倾斜光栅的示例。
21.图9a示出了波导显示器中的显示光泄漏的示例。
22.图9b示出了波导显示器中的显示光的泄漏的另一示例。
23.图10a示出了波导显示器中的显示光的泄漏的示例。
24.图10b包括示出作为入射角的函数的图10a的光栅耦合器的反射衍射的输出耦合效率的图。
25.图10c包括示出作为入射角的函数的图10a的光栅耦合器的透射衍射的输出耦合效率的图。
26.图11a示出了向波导显示器的用户显示的图像的示例。
27.图11b示出了由于泄漏而可能从波导显示器的前面看到的显示图像的示例。
28.图12a示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有折射率梯度的光栅耦合器的示例。
29.图12b包括示出作为入射角的函数的图12a的光栅耦合器的反射衍射的输出耦合效率的图。
30.图12c包括示出作为入射角的函数的图12a的光栅耦合器的透射衍射的输出耦合效率的图。
31.图13a示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有梯度折射率和可变光栅深度的所制造的光栅耦合器的示例的区域。
32.图13b示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有梯度折射率和可变光栅深度的所制造的光栅耦合器的示例的另一区域。
33.图14a示出了根据某些实施例的向波导显示器的用户显示的图像的示例，该波导显示器包括具有梯度折射率的光栅耦合器。
34.图14b示出了根据某些实施例的从波导显示器的前面看到的显示图像的示例，该波导显示器包括具有梯度折射率的光栅耦合器。
35.图15a示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有折射率梯度的光栅耦合器的另一示例。
36.图15b包括示出作为入射角的函数的图15a的光栅耦合器的反射衍射的输出耦合效率的图。
37.图15c包括示出作为入射角的函数的图15a的光栅耦合器的透射衍射的输出耦合效率的图。
38.图16示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有梯度折射率和可变光栅深度的光栅耦合器的示例。
39.图17a-图17f示出了根据某些实施例的用于制造具有梯度折射率和可变光栅深度的光栅耦合器的过程的示例。
40.图18示出了根据某些实施例的光栅耦合器的示例，该光栅耦合器在具有不同厚度分布和不同折射率的多个层中具有可变光栅深度以减少波导显示器中的显示光泄漏。
41.图19a-图19k示出了根据某些实施例的用于制造光栅耦合器的过程的示例，该光
栅耦合器在具有不同厚度分布和不同折射率的多个层中具有可变光栅深度以减少波导显示器中的显示光泄漏。
42.图20是示出根据某些实施例的用于制造具有梯度折射率的光栅耦合器的过程的示例的流程图。
43.图21是用于实现本文中公开的示例中的一些示例的示例近眼显示器的示例电子系统的简化框图。
44.附图仅出于说明的目的而描绘了本发明的实施例。本领域技术人员将从以下描述中容易地认识到，可以采用所示结构和方法的替代实施例而不背离本发明的原理或推崇的益处。
45.在附图中，相似的组件和/或特征可以具有相同的参考标记。此外，可以通过在参考标记之后加上破折号和区分相似组件的第二标签来区分相同类型的各种组件。如果在说明书中仅使用第一参考标记，则说明适用于具有相同第一参考标记的任何类似组件，而与第二参考标记无关。
具体实施方式
46.本文中公开的技术总体上涉及人工现实显示系统。更具体地而非限制，本文中公开的是用于增强现实或混合现实系统的光学透视波导显示器，该波导显示器具有减少的显示光泄漏。本文中描述了各种创造性实施例，包括设备、系统、方法、材料等。
47.在光学透视波导显示系统中，显示光可以耦合到波导中，然后通过光栅耦合器朝向用户的眼睛从波导耦合出。波导和光栅耦合器可以对可见光透明，使得用户可以通过波导显示器查看周围环境。在某些情况下，显示光的一部分可以被耦合出波导并且远离波导传播，例如，通过光栅耦合器或在波导与空气之间的界面处，朝向周围环境(例如，在用户和波导前面)而不是朝向用户的眼睛。因此，所显示的内容可能会从波导显示系统中泄漏出来，并且可能会被除了波导显示系统的用户之外的查看者看到，这可能会导致美观、干扰、隐私和/或安全问题。
48.根据某些实施例，可以使用在垂直方向(垂直于波导)具有梯度折射率的光栅耦合器来减少显示光到周围环境中的泄漏。例如，光栅可以包括具有不同折射率的材料的多个光栅层。多个光栅层的特征可以在于首先随着光栅层与波导的距离的增加而增加并且然后减小的折射率调制。多个光栅层可以具有一定的厚度分布，以减少显示光泄漏并且用于其他目的。在一些实施例中，至少一些层每个可以具有非均匀厚度分布。在一些实施例中，光栅耦合器可以包括具有变化的蚀刻深度、占空比和/或光栅周期的表面起伏光栅。表面起伏光栅可以包括倾斜的表面起伏光栅。
49.在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以提供对本发明的示例的透彻理解。然而，显然可以在没有这些具体细节的情况下实践各种示例。例如，设备、系统、结构、组件、方法和其他组件可以被示出为框图形式的组件，以免在不必要的细节中混淆示例。在其他情况下，可以在没有必要细节的情况下示出众所周知的设备、过程、系统、结构和技术，以避免混淆示例。附图和描述并非旨在限制。在本发明中使用的术语和表达被用作描述而不是限制，并且在使用这样的术语和表达时无意排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同物。“示例”一词在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例”的任
何实施例或设计不必被解释为比其他实施例或设计更优选或有利。
50.图1是根据某些实施例的包括近眼显示器120的人工现实系统环境100的示例的简化框。图1所示的人工现实系统环境100可以包括近眼显示器120、可选的外部成像设备150和可选的输入/输出接口140，它们中的每个可以耦合到可选的控制台110。尽管图1示出了包括一个近眼显示器120、一个外部成像设备150和一个输入/输出接口140的人工现实系统环境100的示例，但是任何数量的这些组件可以被包括在人工现实系统环境100中，或者这些组件中的任何一个可以省略。例如，可以存在由与控制台110通信的一个或多个外部成像设备150监测的多个近眼显示器120。在一些配置中，人工现实系统环境100可以不包括外部成像设备150、可选的输入/输出接口140和可选的控制台110。在替代配置中，不同或附加组件可以被包括在人工现实系统环境100中。
51.近眼显示器120可以是向用户呈现内容的头戴式显示器。由近眼显示器120呈现的内容的示例包括图像、视频、音频或其任何组合中的一个或多个。在一些实施例中，可以经由外部设备(例如，扬声器和/或耳机)呈现音频，外部设备从近眼显示器120、控制台110或这两者接收音频信息并且基于音频信息呈现音频数据。近眼显示器120可以包括可以刚性地或非刚性地彼此耦合的一个或多个刚体。刚体之间的刚性耦合可以使耦合的刚体充当单个刚体。刚体之间的非刚性耦合可以允许刚体相对于彼此移动。在各种实施例中，近眼显示器120可以以任何合适的形状因子实现，包括眼镜。下面关于图2和图3进一步描述近眼显示器120的一些实施例。另外，在各种实施例中，本文中描述的功能可以用在头戴式耳机中，该头戴式耳机将近眼显示器120外部的环境的图像与人工现实内容(例如，计算机生成的图像)组合。因此，近眼显示器120可以利用所生成的内容(例如，图像、视频、声音等)来增强近眼显示器120外部的物理真实世界环境的图像，以向用户呈现增强现实。
52.在各种实施例中，近眼显示器120可以包括显示电子器件122、显示光学器件124和眼睛跟踪单元130中的一个或多个。在一些实施例中，近眼显示器120还可以包括一个或多个定位器126、一个或多个位置传感器128、和惯性测量单元(imu)132。在各种实施例，近眼显示器120可以省略眼睛跟踪单元130、定位器126、位置传感器128和imu 132中的任何一个，或者包括附加元件。此外，在一些实施例中，近眼显示器120可以包括将结合图1描述的各种元件的功能组合的元件。
53.显示电子器件122可以根据从例如控制台110接收的数据向用户显示或促进向用户显示图像。在各种实施例中，显示电子器件122可以包括一个或多个显示面板，诸如液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、无机发光二极管(iled)显示器、微型发光二极管(μled)显示器、有源矩阵oled显示器(amoled)、透明oled显示器(toled)或某种其他显示器。例如，在近眼显示器120的一种实现中，显示电子器件122可以包括前toled面板、后显示面板、和位于前显示面板与后显示面板之间的光学组件(例如，衰减器、偏振器或衍射或光谱膜)。显示电子器件122可以包括用于发射诸如红色、绿色、蓝色、白色或黄色等原色的光的像素。在一些实现中，显示电子器件122可以通过由二维面板产生的立体效果来显示三维(3d)图像，以产生对图像深度的主观感知。例如，显示电子器件122可以包括分别位于用户左眼和右眼前面的左显示器和右显示器。左显示器和右显示器可以呈现相对于彼此水平移动的图像的副本以产生立体效果(即，用户在查看图像时对图像深度的感知)。
54.在某些实施例中，显示光学器件124可以光学地显示图像内容(例如，使用光波导
和耦合器)或放大从显示电子器件122接收的图像光，校正与图像光相关联的光学误差，并且将校正后的图像光呈现给近眼显示器120的用户。在各种实施例中，显示光学器件124可以包括一个或多个光学元件，例如基板、光波导、孔径、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光片、输入/输出耦合器、或可能影响从显示电子器件122发射的图像光的任何其他合适的光学元件。显示光学器件124可以包括不同光学元件的组合以及机械耦合以维持组合中的光学元件的相对间距和取向。显示光学器件124中的一个或多个光学元件可以具有光学涂层，诸如抗反射涂层、反射涂层、过滤涂层、或不同光学涂层的组合。
55.显示光学器件124对图像光的放大可以允许显示电子器件122在物理上比较大的显示器更小、更轻并且消耗更少功率。此外，放大可以增加显示内容的视场。显示光学器件124对图像光的放大量可以通过从显示光学器件124调节、添加或移除光学元件来改变。在一些实施例中，显示光学器件124可以将显示图像投影到可以更远离用户的眼睛的一个或多个图像平面而不是近眼显示器120。
56.显示光学器件124也可以被设计成校正一种或多种类型的光学误差，诸如二维光学误差、三维光学误差或其任何组合。二维误差可以包括在二维中出现的光学像差。二维误差的示例类型可以包括桶形畸变、枕形畸变、纵向色差和横向色差。三维误差可以包括在三维度中出现的光学误差。三维误差的示例类型可以包括球面像差、彗形像差、场曲和像散。
57.定位器126可以是位于近眼显示器120上相对于彼此和相对于近眼显示器120上的参考点的特定位置的对象。在一些实现中，控制台110可以标识由外部成像设备150捕获的图像中的定位器126以确定人工现实头戴式耳机的位置、取向或两者。定位器126可以是led、角隅反射镜、反射标记、与近眼显示器120操作的环境形成对比的一种类型的光源、或其任何组合。在定位器126是有源组件(例如，led或其他类型的发光器件)的实施例中，定位器126可以发射在可见波段(例如，约380nm至750nm)、红外(ir)波段(例如，约750nm至1mm)、紫外波段(例如，约10nm至约380nm)、电磁波谱的另一部分、或电磁波谱的任何部分组合中的光。
58.外部成像设备150可以包括一个或多个相机、一个或多个摄像机、包括一个或多个定位器126的能够捕获图像的任何其他设备、或其任何组合。另外，外部成像设备150可以包括一个或多个滤波器(例如，以增加信噪比)。外部成像设备150可以被配置为在外部成像设备150的视场中检测从定位器126发射或反射的光。在定位器126包括无源元件(例如，回射器)的实施例中，外部成像设备150可以包括光源，光源照亮定位器126中的一些或全部定位器，定位器126可以将光回射到外部成像设备150中的光源。慢速校准数据可以从外部成像设备150传送到控制台110，并且外部成像设备150可以从控制台110接收一个或多个校准参数以调节一个或多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧速率、传感器温度、快门速度、光圈等)。
59.位置传感器128可以响应于近眼显示器120的运动而生成一个或多个测量信号。位置传感器128的示例可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计、其他运动检测或纠错传感器、或其任何组合。例如，在一些实施例中，位置传感器128可以包括用于测量平移运动(例如，前/后、上/下或左/右)的多个加速度计和用于测量旋转运动(例如，俯仰、偏航或滚动)的多个陀螺仪。在一些实施例中，各种位置传感器可以彼此正交地定向。
60.imu 132可以是基于从一个或多个位置传感器128接收的测量信号来生成快速校准数据的电子设备。位置传感器128可以位于imu 132外部、imu 132内部或其任何组合。基
于来自一个或多个位置传感器128的一个或多个测量信号，imu 132可以生成指示近眼显示器120相对于近眼显示器120的初始位置的估计位置的快速校准数据。例如，imu 132可以随着时间对从加速度计接收的测量信号进行积分以估计速度矢量并且随着时间对速度矢量进行积分以确定近眼显示器120上的参考点的估计位置。替代地，imu 132可以将所采样的测量信号提供给控制台110，控制台110可以确定快速校准数据。虽然参考点通常可以定义为空间中的点，但在各种实施例中，参考点也可以定义为近眼显示器120内的点(例如，imu 132的中心)。
61.眼睛跟踪单元130可以包括一个或多个眼睛跟踪系统。眼睛跟踪可以是指确定眼睛相对于近眼显示器120的位置，包括眼睛的取向和地点。眼睛跟踪系统可以包括用于对一只或多只眼睛进行成像的成像系统，并且可以可选地包括光发射器，该光发射器可以生成被引导到眼睛的光，使得由眼睛反射的光可以被成像系统捕获。例如，眼睛跟踪单元130可以包括发射可见光谱或红外光谱中的光的非相干或相干光源(例如，激光二极管)、以及捕获由用户眼睛反射的光的相机。作为另一示例，眼睛跟踪单元130可以捕获由微型雷达单元发射的反射无线电波。眼睛跟踪单元130可以使用低功率光发射器，低功率光发射器以不会伤害眼睛或引起身体不适的频率和强度发射光。眼睛跟踪单元130可以被布置成增加由眼睛跟踪单元130捕获的眼睛的图像的对比度，同时降低由眼睛跟踪单元130消耗的总功率(例如，降低由眼睛跟踪单元130中包括的光发射器和成像系统消耗的功率)。例如，在一些实现中，眼睛跟踪单元130可以消耗少于100毫瓦的功率。
62.近眼显示器120可以使用眼睛的取向来例如确定用户的瞳孔间距(ipd)、确定注视方向、引入深度提示(例如，模糊用户的主视线之外的图像)、收集有关vr媒体中用户交互的启发式方法(例如，在任何特定主题、对象或框架上花费的时间，作为暴露刺激的函数)、部分基于用户的至少一只眼睛的取向的一些其他功能、或其任何组合。因为可以为用户的两只眼睛确定取向，所以眼睛跟踪单元130可以能够确定用户正在看哪里。例如，确定用户注视的方向可以包括基于所确定的用户左眼和右眼的取向来确定会聚点。会聚点可以是用户眼睛的两个中心凹轴相交的点。用户注视的方向可以是通过会聚点与用户眼睛瞳孔之间的中点的线的方向。
63.输入/输出接口140可以是允许用户向控制台110发送动作请求的设备。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是启动或结束应用或执行应用内的特定动作。输入/输出接口140可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备可以包括键盘、鼠标、游戏控制器、手套、按钮、触摸屏、或用于接收动作请求并且将所接收的动作请求传送到控制台110的任何其他合适的设备。由输入/输出接口140接收的动作请求可以被传送到控制台110，控制台110可以执行与所请求的动作相对应的动作。在一些实施例中，输入/输出接口140可以根据从控制台110接收的指令向用户提供触觉反馈。例如，输入/输出接口140可以在接收到动作请求时或在控制台110已经执行所请求的动作并且将指令传送到输入/输出接口140时提供触觉反馈。在一些实施例中，外部成像设备150可以用于跟踪输入/输出接口140，诸如跟踪控制器(其可以包括例如ir光源)或用户的手的地点或位置以确定用户的运动。在一些实施例中，近眼显示器120可以包括一个或多个成像设备以跟踪输入/输出接口140，诸如跟踪控制器或用户的手的地点或位置以确定用户的运动。
64.控制台110可以根据从外部成像设备150、近眼显示器120和输入/输出接口140中
的一个或多个接收的信息向近眼显示器120提供内容以呈现给用户。在图1所示的示例中，控制台110可以包括应用商店112、头戴式耳机跟踪模块114、人工现实引擎116和眼睛跟踪模块118。控制台110的一些实施例可以包括与结合图1描述的那些不同的或附加的模块。下面进一步描述的功能可以以不同于本文中描述的方式分布在控制台110的组件之间。
65.在一些实施例中，控制台110可以包括处理器和存储由处理器可执行的指令的非暂态计算机可读存储介质。处理器可以包括并行执行指令的多个处理单元。非暂态计算机可读存储介质可以是任何存储器，诸如硬盘驱动器、可移动存储器或固态驱动器(例如，闪存或动态随机存取存储器(dram))。在各种实施例中，结合图1描述的控制台110的模块可以被编码为非暂态计算机可读存储介质中的指令，该指令在由处理器执行时使处理器执行下面进一步描述的功能。
66.应用商店112可以存储一个或多个应用以供控制台110执行。应用可以包括一组指令，该组指令在由处理器执行时生成用于呈现给用户的内容。由应用生成的内容可以响应于经由用户眼睛的移动从用户接收的输入或从输入/输出接口140接收的输入。应用的示例可以包括游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。
67.头戴式耳机跟踪模块114可以使用来自外部成像设备150的慢速校准信息来跟踪近眼显示器120的移动。例如，头戴式耳机跟踪模块114可以使用来自慢校准信息的观察到的定位器和近眼显示器120的模型来确定近眼显示器120的参考点的位置。头戴式耳机跟踪模块114还可以使用来自快速校准信息的位置信息来确定近眼显示器120的参考点的位置。此外，在一些实施例中，头戴式耳机跟踪模块114可以使用快速校准信息、慢速校准信息或其任何组合的部分来预测近眼显示器120的未来地点。头戴式耳机跟踪模块114可以向人工现实引擎116提供近眼显示器120的估计或预测的未来位置。
68.人工现实引擎116可以在人工现实系统环境100内执行应用并且从头戴式耳机跟踪模块114接收近眼显示器120的位置信息、近眼显示器120的加速度信息、近眼显示器120的速度信息、近眼显示器120的预测的未来位置、或其任何组合。人工现实引擎116还可以从眼睛跟踪模块118接收估计的眼睛位置和取向信息。基于所接收的信息，人工现实引擎116可以确定要提供给近眼显示器120以呈现给用户的内容。例如，如果所接收的信息指示用户已经向左看，则人工现实引擎116可以为近眼显示器120生成反映虚拟环境中用户的眼睛运动的内容。此外，人工现实引擎116可以响应于从输入/输出接口140接收的动作请求而在控制台110上执行的应用内执行动作，并且向用户提供指示该动作已经被执行的反馈。反馈可以是经由近眼显示器120的视觉或听觉反馈，或者是经由输入/输出接口140的触觉反馈。
69.眼睛跟踪模块118可以从眼睛跟踪单元130接收眼睛跟踪数据并且基于眼睛跟踪数据确定用户眼睛的位置。眼睛的位置可以包括眼睛相对于近眼显示器120或其任何元件的取向、地点或这两者。因为眼睛的旋转轴根据眼睛在其眼窝中的地点而改变，所以确定眼睛在其眼窝中的地点可以允许眼睛跟踪模块118更准确地确定眼睛的取向。
70.图2是用于实现本文中公开的示例中的一些示例的hmd设备200形式的近眼显示器的示例的透视图。hmd设备200可以是例如vr系统、ar系统、mr系统或其任何组合的一部分。hmd设备200可以包括本体220和头带230。图2在透视图中示出了本体220的底侧223、前侧225和左侧227。头带230可以具有可调节或可延伸的长度。在本体220与hmd设备200的头带230之间可以有足够的空间以允许用户将hmd设备200安装到用户的头上。在各种实施例中，
hmd设备200可以包括附加的、更少的或不同的组件。例如，在一些实施例中，hmd设备200可以包括例如图3所示的眼镜腿和镜腿末端，而不是头带230。
71.hmd设备200可以向用户呈现包括具有计算机生成的元素的物理真实世界环境的虚拟和/或增强视图的媒体。由hmd设备200呈现的媒体的示例可以包括图像(例如，二维(2d)或三维(3d)图像)、视频(例如，2d或3d视频)、音频或其任何组合。图像和视频可以通过封闭在hmd设备200的本体220中的一个或多个显示组件(图2中未示出)呈现给用户的每只眼睛。在各种实施例中，一个或多个显示组件可以包括单个电子显示面板或多个电子显示面板(例如，用户的每只眼睛一个显示面板)。(多个)电子显示面板的示例可以包括例如lcd、oled显示器、iled显示器、μled显示器、amoled、toled、某种其他显示器或其任何组合。hmd设备200可以包括两个眼盒区域。
72.在一些实现中，hmd设备200可以包括各种传感器(未示出)，诸如深度传感器、运动传感器、位置传感器和眼睛跟踪传感器。这些传感器中的一些可以使用结构化光图案进行感测。在一些实现中，hmd设备200可以包括用于与控制台通信的输入/输出接口。在一些实现中，hmd设备200可以包括虚拟现实引擎(未示出)，该虚拟现实引擎可以在hmd设备200内执行应用并且从各种传感器接收hmd 200设备的深度信息、位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或其任何组合。在一些实现中，由虚拟现实引擎接收的信息可以用于向一个或多个显示组件产生信号(例如，显示指令)。在一些实现中，hmd设备200可以包括定位器(未示出，诸如定位器126)，定位器相对于彼此并且相对于参考点位于本体220上的固定位置。每个定位器可以发射由外部成像设备可检测的光。
73.图3是用于实现本文中公开的示例中的一些示例的眼镜形式的近眼显示器300的示例的透视图。近眼显示器300可以是图1的近眼显示器120的具体实现，并且可以被配置为作为虚拟现实显示器、增强现实显示器和/或混合现实显示器来操作。近眼显示器300可以包括框架305和显示器310。显示器310可以被配置为向用户呈现内容。在一些实施例中，显示器310可以包括显示电子器件和/或显示光学器件。例如，如上面关于图1的近眼显示器120描述的，显示器310可以包括lcd显示面板、led显示面板或光学显示面板(例如，波导显示组件)。
74.近眼显示器300还可以包括在框架305上或在框架305内的各种传感器350a、350b、350c、350d和350e。在一些实施例中，传感器350a-350e可以包括一个或多个深度传感器、运动传感器、位置传感器、惯性传感器或环境光传感器。在一些实施例中，传感器350a-350e可以包括被配置为生成表示在不同方向上的不同视场的图像数据的一个或多个图像传感器。在一些实施例中，传感器350a-350e可以用作输入设备以控制或影响近眼显示器300的显示内容，和/或向近眼显示器300的用户提供交互式vr/ar/mr体验。在一些实施例中，传感器350a-350e也可以用于立体成像。
75.在一些实施例中，近眼显示器300还可以包括用于将光投射到物理环境中的一个或多个照明器330。投射的光可以与不同频带(例如，可见光、红外线、紫外线等)相关联，并且可以用于各种目的。例如，(多个)照明器330可以在黑暗环境中(或在具有低强度红外光、紫外光等的环境中)投射光以帮助传感器350a-350e捕获黑暗环境内的不同物体的图像。在一些实施例中，(多个)照明器330可以用于将某些光图案投射到环境内的物体上。在一些实施例中，(多个)照明器330可以用作定位器，诸如上面关于图1描述的定位器126。
76.在一些实施例中，近眼显示器300还可以包括高分辨率相机340。相机340可以捕获视场中的物理环境的图像。例如，所捕获的图像可以通过虚拟现实引擎(例如，图1的人工现实引擎116)进行处理，以将虚拟对象添加到所捕获的图像或者修改所捕获的图像中的物理对象，并且处理后的图像可以由显示器310显示给用户以用于ar或mr应用。
77.图4示出了根据某些实施例的包括波导显示器的光学透视增强现实系统400的示例。增强现实系统400可以包括投影仪410和组合器415。投影仪410可以包括光源或图像源412和投影仪光学器件414。在一些实施例中，光源或图像源412可以包括以上描述的一个或多个微型led器件。在一些实施例中，图像源412可以包括显示虚拟对象的多个像素，诸如lcd显示面板或led显示面板。在一些实施例中，图像源412可以包括生成相干或部分相干光的光源。例如，图像源412可以包括激光二极管、垂直腔面发射激光器、led和/或微型led，如上所述。在一些实施例中，图像源412可以包括多个光源(例如，上述微型led阵列)，每个光源发射与原色(例如，红色、绿色或蓝色)相对应的单色图像光。在一些实施例中，图像源412可以包括微型led的三个二维阵列，其中微型led的每个二维阵列可以包括被配置为发射原色(例如，红色、绿色或蓝色)光的微型led。在一些实施例中，图像源412可以包括光学图案生成器，诸如空间光调制器。投影仪光学器件414可以包括一个或多个光学组件，该一个或多个光学组件可以调节来自图像源412的光，诸如扩展、准直、扫描或向组合器415投射来自图像源412的光。一个或多个光学组件可以包括例如一个或多个透镜、液体透镜、反射镜、孔径和/或光栅。例如，在一些实施例中，图像源412可以包括微型led的一个或多个一维阵列或细长二维阵列，并且投影仪光学器件414可以包括一个或多个一维扫描仪(例如，微镜或棱镜)，该一个或多个一维扫描仪被配置为扫描微型led的一维阵列或细长二维阵列以生成图像帧。在一些实施例中，投影仪光学器件414可以包括具有多个电极的液体透镜(例如，液晶透镜)，该多个电极允许扫描来自图像源412的光。
78.组合器415可以包括用于将来自投影仪410的光耦合到组合器415的基板420中的输入耦合器430。组合器415可以透射第一波长范围内的至少50％的光并且反射第二波长范围内的至少25％的光。例如，第一波长范围可以是从约400nm至约650nm的可见光，而第二波长范围可以在红外波段中，例如从约800nm至约1000nm。输入耦合器430可以包括体全息光栅、衍射光学元件(doe)(例如，表面起伏光栅)、基板420的倾斜的表面、或折射耦合器(例如，楔形或棱镜)。例如，输入耦合器430可以包括反射体布拉格光栅或透射体布拉格光栅。输入耦合器430对于可见光可以具有大于30％、50％、75％、90％或更高的耦合效率。耦合到基板420中的光可以通过例如全内反射(tir)在基板420内传播。基板420可以是眼镜的镜片的形式。基板420可以具有平坦或弯曲的表面，并且可以包括一种或多种类型的介电材料，诸如玻璃、石英、塑料、聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、晶体或陶瓷。基板的厚度可以在例如小于约1mm至约10mm或更大的范围内。基板420可以对可见光透明。
79.基板420可以包括或者可以耦合到多个输出耦合器440，每个输出耦合器440被配置为从基板420提取由基板420引导并且在基板420内传播的光的至少一部分，并且将提取的光460引导到眼盒495，当使用增强现实系统400时，增强现实系统400的用户的眼睛490可以定位在眼盒495中。多个输出耦合器440可以复制出射光瞳以增加眼盒495的尺寸，使得所显示的图像在更大的区域中可见。作为输入耦合器430，输出耦合器440可以包括光栅耦合器(例如，体全息光栅或表面起伏光栅)、其他衍射光学元件(doe)、棱镜等。例如，输出耦合
器440可以包括反射体布拉格光栅或透射体布拉格光栅。输出耦合器440可以在不同地点具有不同耦合(例如，衍射)效率。基板420还可以允许来自组合器415前面的环境的光450穿过而几乎没有损失或没有损失。输出耦合器440还可以允许光450以很小的损失穿过。例如，在一些实现中，输出耦合器440对于光450可以具有非常低的衍射效率，使得光450可以被折射或以其他方式以很少的损失穿过输出耦合器440，并且因此可以具有比提取的光460更高的强度。在一些实现中，输出耦合器440可以对光450具有高衍射效率并且可以在某些期望方向(即，衍射角)上以很小的损耗衍射光450。结果，用户可以能够查看组合器415前面的环境的组合图像和由投影仪410投影的虚拟对象的图像。
80.图5示出了包括波导510和光栅耦合器520的示例波导显示器500中显示光540和外部光530的传播。波导510可以是折射率n2大于自由空间折射率n1(例如，1.0)的平坦或弯曲的透明基板。光栅耦合器520可以是例如布拉格光栅或表面起伏光栅。
81.显示光540可以通过例如图4的输入耦合器430或上述其他耦合器(例如，棱镜或倾斜的表面)耦合到波导510中。显示光540可以通过例如全内反射在波导510内传播。当显示光540到达光栅耦合器520时，显示光540可以被光栅耦合器520衍射成例如0级衍射(即，反射)光542和-1级衍射光544。0级衍射可以在波导510内传播，并且可以被波导510的底面反射向不同地点的光栅耦合器520。-1级衍射光544可以朝向用户的眼睛从波导510被耦合(例如，折射)出，因为由于衍射角，全内反射条件在波导510的底面处可能不满足。
82.外部光530也可以被光栅耦合器520衍射成例如0级衍射光532和-1级衍射光534。0级衍射光532和-1级衍射光534都可以朝向用户的眼睛从波导510被折射出。因此，光栅耦合器520可以用作将外部光530耦合到波导510中的输入耦合器，也可以用作将显示光540从波导510耦合出的输出耦合器。因此，光栅耦合器520可以用作用于将外部光530和显示光540组合的组合器。通常，光栅耦合器520(例如，表面起伏光栅耦合器)对于外部光530的衍射效率(即，透射衍射)和光栅耦合器520对于显示光540的衍射效率(即，反射衍射)可以是相似的或可比较的。
83.为了在朝向用户眼睛的期望方向上衍射光并且针对某些衍射级实现期望衍射效率，光栅耦合器520可以包括闪耀光栅或倾斜光栅，诸如倾斜布拉格光栅或表面起伏光栅，其中光栅脊和凹槽可以相对于光栅耦合器520或波导510的表面法线而倾斜。
84.图6示出了根据某些实施例的波导显示器600中的倾斜光栅620的示例。倾斜光栅620可以是输入耦合器430、输出耦合器440或光栅耦合器520的示例。波导显示器600可以包括在波导610(诸如基板420或波导510)上的倾斜光栅620。倾斜光栅620可以用作用于将光耦合进或耦合出波导610的光栅耦合器。在一些实施例中，倾斜光栅620可以包括具有周期p的一维周期结构。例如，倾斜光栅620可以包括多个脊622与在脊622之间的凹槽624。倾斜光栅620的每个周期可以包括脊622和凹槽624，凹槽624可以是填充有折射率为n
g2
的材料的气隙或区域。脊622的宽度d与光栅周期p之间的比率可以称为占空比。倾斜光栅620的占空比可以在例如从约10％至约90％或更大范围内。在一些实施例中，占空比可以从周期到周期而变化。在一些实施例中，倾斜光栅的周期p可以在倾斜光栅620上从一个区域到另一区域而变化，或者可以在倾斜光栅620上从一个周期到另一周期而变化(即，线性调频)。
85.脊622可以由折射率为n
gl
的材料制成，诸如含硅材料(例如，sio2、si3n4、sic、sio
x
ny或非晶硅)、有机材料(例如，旋涂碳(soc)或无定形碳层(acl)或类金刚石碳(dlc))、
或无机金属氧化物层(例如，tio
x
、alo
x
、tao
x
、hfo
x
等)。每个脊622可以包括具有倾斜角α的前缘630和具有倾斜角β的后缘640。在一些实施例中，每个脊622的前缘630和后缘640可以彼此平行。换言之，倾斜角α近似等于倾斜角β。在一些实施例中，倾斜角α可以不同于倾斜角β。在一些实施例中，倾斜角α可以近似等于倾斜角β。例如，倾斜角α与倾斜角β之间的差值可以小于20％、10％、5％、1％或更小。在一些实施例中，倾斜角α和倾斜角β的范围可以从例如约30
°
或更小到约70％或更大。
86.在一些实现中，脊622之间的凹槽624可以外涂覆或填充有折射率n
g2
高于或低于脊622的材料的折射率的材料。例如，在一些实施例中，诸如氧化铪、二氧化钛、氧化钽、氧化钨、氧化锆、硫化镓、氮化镓、磷化镓、硅和高折射率聚合物等高折射率材料可以用于填充凹槽624。在一些实施例中，诸如氧化硅、氧化铝、多孔二氧化硅或氟化低折射率单体(或聚合物)等低折射率材料可以用于填充凹槽624。结果，脊的折射率与凹槽的折射率之间的差值可以大于0.1、0.2、0.3、0.5、1.0或更高。
87.人工现实系统的用户体验可以取决于人工现实系统的若干光学特性，诸如视场(fov)、图像质量(例如，分辨率)、系统的眼盒尺寸(以适应眼睛和/或头部运动)、眼睛间隙的距离、光学带宽和显示图像的亮度。一般来说，fov和眼盒需要尽可能大，光学带宽需要覆盖可见波段，并且显示图像的亮度需要足够高(尤其是光学透视ar系统)。
88.在基于波导的近眼显示器中，显示器的输出区域可以远大于近眼显示系统的眼盒的尺寸。可以到达用户眼睛的光部分可以取决于眼盒大小与显示器的输出区域大小之间的比率，在某些情况下，对于特定眼睛间隙和视场，该比率可以小于10％。为了达到用户眼睛所感知的显示图像的期望亮度，可能需要显著增加来自投影仪或光源的显示光，这可能会增加功耗并且引起一些安全问题。
89.图7a示出了基于波导的近眼显示器的示例，其中用于所有视场的显示光从波导显示器710的不同区域基本均匀地输出。近眼显示器可以包括投影仪720和波导显示器710。投影仪720可以类似于投影仪410并且可以包括类似于光源或图像源412的光源或图像源以及类似于投影仪光学器件414的投影仪光学器件。波导显示器710可以包括波导(例如，基板)、一个或多个输入耦合器712和一个或多个输出耦合器714。输入耦合器712可以被配置为将来自不同视场(或视角)的显示光耦合到波导中，并且输出耦合器714可以被配置为将显示光从波导耦合出。输入和输出耦合器可以包括例如倾斜的表面起伏光栅或体布拉格光栅。在图7所示的示例中，输出耦合器714可以在输出耦合器的整个区域上具有相似的光栅参数，除了可以改变以调节耦合效率以获取更均匀的输出光的参数。因此，显示光可以在波导显示器710的不同区域以类似于图7a所示的方式部分地从波导耦合出，其中来自近眼显示器的所有视场的显示光可以在波导显示器710的任何给定区域处部分地从波导耦合出。
90.也如图7a所示，近眼显示系统可以在某个眼盒位置790处具有眼盒，并且具有有限尺寸并且因此具有有限视场730。因此，并非从波导显示器710中的波导耦合出的所有光都可以到达眼盒位置790处的眼盒。例如，来自波导显示器710的显示光732、734和736可能不会到达眼盒位置790处的眼盒，因此可能不会被用户的眼睛接收到，这可能会导致来自投影仪720的光功率的显著损失。
91.在某些实施例中，用于基于波导的显示器的光耦合器(例如，倾斜的表面起伏光栅)可以包括光栅耦合器，该光栅耦合器包括多个区域(或多个复用光栅)，其中光栅耦合器
的不同区域可以对于入射显示光具有不同角度选择性特性(例如，相长干涉条件)，使得在基于波导的显示器的任何区域，最终不会到达用户眼睛的衍射光可以被抑制(即，可能不会被光栅耦合器衍射以便耦合进或耦合出波导，因此可以继续在波导内传播)，而最终可以到达用户眼睛的光可以被光栅耦合器衍射并且耦合进或耦合出波导。
92.图7b示出了根据某些实施例的基于波导的近眼显示器的示例，其中显示光可以在波导显示器的不同区域中以不同角度从波导显示器740耦合出。波导显示器740可以包括波导(例如，基板)、一个或多个输入耦合器742和一个或多个输出耦合器744。输入耦合器742可以被配置为将来自不同视场(或视角)的显示光耦合到波导中，并且输出耦合器744可以被配置为将显示光从波导耦合出。输入和输出耦合器可以包括例如倾斜的表面起伏光栅或其他类型的光栅或反射器。输出耦合器可以具有不同光栅参数，并且因此在输出耦合器的不同区域具有不同角度选择性特性。因此，在输出耦合器的每个区域处，只有将在特定角度范围内朝向近眼显示器的眼盒位置790处的眼盒传播的显示光可以从波导耦合出，而其他显示光可能不满足该区域处的角选择性条件并且因此可能不会从波导耦合出。在一些实施例中，输入耦合器还可以具有不同光栅参数并且因此在输入耦合器的不同区域处具有不同角度选择性特性，并且因此，在输入耦合器的每个区域处，仅来自相应视场的显示光可以耦合到波导中。结果，耦合到波导中并且在波导中传播的显示光大部分可以被有效地发送到眼盒，从而提高了基于波导的近眼显示系统的功率效率。
93.倾斜的表面起伏光栅的折射率调制、以及倾斜的表面起伏光栅的其他参数(诸如光栅周期、倾斜角、占空比、深度等)可以被配置为选择性地在特定入射角范围(例如，fov)和/或在特定衍射方向(例如，在视场730所示的角范围内)的特定波长带内衍射入射光。例如，当折射率调制较大(例如，》0.2)时，可以在输出耦合器处实现较大角带宽(例如，》10
°
)，从而为基于波导的近眼显示器系统提供足够大的眼盒。
94.图8a示出了根据某些实施例的具有可变蚀刻深度的倾斜光栅800的示例。倾斜光栅800可以包括基板810(例如，玻璃基板)和被形成在基板810上的光栅层820(例如，电介质或聚合物层)。可以在光栅层820中蚀刻或以其他方式被形成(例如，压印)多个光栅凹槽822)。光栅凹槽822可以具有非均匀深度、宽度和/或间隔。如此，倾斜光栅800可以具有可变的光栅周期、深度和/或占空比。
95.可以使用很多不同纳米制造技术制造具有在上述光栅和其他表面起伏光栅(例如，用于眼睛跟踪的光栅)的区域之上变化的参数和配置(例如，占空比、深度或折射率调制)的倾斜的表面起伏光栅。纳米制造技术通常包括图案化工艺和图案化后(例如，外涂覆)工艺。图案化工艺可以用于形成倾斜光栅的倾斜脊或凹槽。可能有很多不同纳米加工技术用于形成倾斜脊。例如，在一些实现中，倾斜光栅可以使用包括倾斜蚀刻在内的光刻技术来制造。在一些实现中，倾斜光栅可以使用纳米压印光刻(nil)成型技术制造，其中包括倾斜结构的母模可以使用例如倾斜蚀刻技术制造并且然后可以用于成型倾斜光栅或用于纳米压印的不同代的软印章。图案化后工艺可以用于外涂覆倾斜脊和/或用具有与倾斜脊不同的折射率的材料填充倾斜脊之间的间隙。图案化后工艺可以独立于图案化工艺。因此，可以在使用任何图案化技术制造的倾斜光栅上使用相同的图案化后工艺。
96.本文中描述的用于制造倾斜光栅的技术和工艺仅用于说明目的并且不旨在进行限制。本领域技术人员将理解，可以对下述技术进行各种修改。例如，在一些实现中，可以省
略下面描述的一些操作。在一些实现中，可以执行附加操作以制造倾斜光栅。本文中公开的技术还可以用于在各种材料上制造其他倾斜结构。
97.图8b示出了根据某些实施例的具有可变蚀刻深度的所制造的倾斜光栅805的示例。在图8b所示的示例中，可以在氧化物层830中蚀刻倾斜光栅805，该氧化物层830可以具有例如在约1.46至约2.4之间的折射率。如图所示，倾斜光栅805在不同区域可以具有不同的蚀刻深度和占空比。不同区域的光栅周期也可以不同。这样，倾斜光栅805的不同区域可以具有不同的期望衍射特性，如以上关于例如图7b所述。
98.图9a示出了波导显示器900中的显示光泄漏的示例。波导显示器900可以是光学透视增强现实系统400的示例。波导显示器900可以包括基板920、输入耦合器930和输出耦合器940，其可以分别类似于基板420、输入耦合器430和输出耦合器440。如图所示，显示光910可以通过输入耦合器930耦合到基板920中，使得耦合进来的显示光可以通过全内反射在基板920内传播。当显示光到达其中形成有输出耦合器940的基板920的表面时，显示光的一部分可以被反射衍射，使得显示光的一部分可以从基板920耦合向用户的眼睛，如光束950所示。进入输出耦合器940的显示光的一部分可能不会被输出耦合器940反射衍射或透射衍射，并且因此可能会朝向波导显示器900的前面(例如，在z方向上)从基板耦合出，如光束960所示。光束960对于波导显示器900前面的查看者是可见的。因此，波导显示器900前面的查看者可以能够查看所显示的图像，这在很多情况下可能是不期望的。
99.图9b示出了波导显示器905中的显示光泄漏的另一示例。波导显示器905可以是光学透视增强现实系统400的另一示例。波导显示器905可以包括基板925、输入耦合器935和输出耦合器945。如图所示，显示光915可以通过输入耦合器935耦合到基板925中，使得耦合进来的显示光可以通过全内反射在基板925内传播。当显示光到达其中形成有输出耦合器945的基板925的表面时，显示光的一部分可以被透射衍射，使得显示光的一部分可以从基板925耦合向用户的眼睛，如光束955所示。进入输出耦合器945的显示光的一部分可以被输出耦合器945反射衍射，并且因此可以从基板耦合向波导显示器905的前面(例如，在z方向上)，如光束965所示。光束965对于波导显示器905前面的查看者是可见的。因此，波导显示器905前面的查看者可以能够查看所显示的图像，这在很多情况下可能是不期望的。
100.图10a示出了波导显示器1000中的显示光泄漏的示例。波导显示器1000可以是光学透视增强现实系统400的另一示例。波导显示器1000可以包括基板1010和光栅耦合器1020，它们可以分别类似于基板420和输出耦合器440。在所示示例中，光栅耦合器1020可以具有约0.2的折射率调制。例如，光栅脊可以具有约2的折射率，而光栅凹槽可以填充有折射率为约1.8的材料。如图所示，光束1030可以在基板1010内传播，例如，通过全内反射。如光束1032所示，光束1030的大部分可以被光栅耦合器1020反射衍射向用户的眼睛，而光束1030的一小部分可以被光栅耦合器1020透射衍射向波导显示器1000的前面，如光束1034所示。
101.图10b是包括曲线1040的图，曲线1040示出了作为入射角的函数的光栅耦合器1020的反射衍射的输出耦合效率。在图10b中，虚线1042示出了感兴趣的显示光(例如，可以由基板1010引导的显示光)的角度范围。曲线1040示出了光栅耦合器1020的反射衍射的输出耦合效率在某些入射角处可以达到约20％。在一些实施例中，光栅耦合器1020可以被调谐以通过反射衍射实现接近约50％的输出耦合效率。
102.图10c是包括曲线1050的图，曲线1050示出了作为入射角的函数的光栅耦合器1020的透射衍射的输出耦合效率。在图10c中，虚线1052示出了感兴趣的显示光(例如，可以由基板1010引导的显示光)的角度范围。曲线1050示出了光栅耦合器1020的透射衍射产生的不期望的输出耦合效率在某些入射角处可以达到约0.3％或更高。在该输出耦合效率下，查看者可能会在波导显示器前面观察到不期望的示出耦合显示光。通常希望透射衍射对显示光的不期望的外耦合小于0.1％。
103.图11a示出了向波导显示器的用户显示的图像1100的示例。图像1100可以从用户侧查看并且可以叠加在周围环境的视图上。如图所示，图像1100可以具有相对较高的强度并且因此即使周围环境的光强度较高也可以被用户看到。
104.图11b示出了由于泄漏而可能从波导显示器的前面看到的图像1105的示例。由于相对的查看方向和较低的耦合效率，图像1105可以是图像1100的镜像和较轻版本。然而，图像1105仍然可以被除了波导显示器的用户之外的其他查看者看到。在图11b所示的示例中，显示光的泄漏部分可以是耦合到波导中的显示光的约15％。因此，可能会出现各种美观、隐私、安全和干扰问题。
105.根据某些实施例，可以使用以梯度折射率为特征或包括具有不同(例如，增加或减少)折射率的多个层的光栅耦合器来减少显示光的泄漏。在一些实施例中，多个层中的每个可以具有相应厚度分布。由于折射率差异较小，具有梯度折射率的光栅耦合器还可以帮助减少不同材料层之间界面处的散射伪影和反射。
106.图12a示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有折射率梯度的光栅耦合器1200的示例。光栅耦合器1200可以包括被形成在基板1210(例如，玻璃基板)上的多个光栅层，诸如光栅层1220、1230和1240。尽管在示例中示出了三个光栅层，但是多个光栅层可以包括两个或更多个层，诸如四个或更多个层。多个光栅层可以具有相同或不同的厚度。多个光栅层的特征可以在于不同的折射率。多个光栅凹槽1250可以被蚀刻在多个光栅层中并且可以如上所述涂覆有外涂层。在图12a所示的示例中，基板1210可以用作蚀刻停止层，并且因此光栅凹槽1250可以具有相同的深度。蚀刻可以是倾斜蚀刻，使得光栅凹槽1250可以倾斜以形成倾斜光栅。
107.光栅层1230具有可以比光栅层1220和光栅层1240更高的折射率。光栅层1230的折射率也可以大于基板1210的折射率。在一个示例中，基板1210的折射率可以在约1.9至约2.0之间，光栅层1220的折射率可以为约1.9，光栅层1230的折射率可以为约2.0，光栅层1240的折射率可以为约1.9，而填充光栅凹槽1250的外涂层的折射率可以为约1.8。因此，光栅层1220、1230和1240中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2和0.1。在可以有四个或更多个光栅层的示例中，叠层中间的(多个)光栅层的折射率或折射率调制可以高于下面或上面的光栅层，该下面或上面的光栅层的折射率或折射率调制相对于叠层中间的(多个)光栅层可以是对称的，也可以不是对称的。
108.光栅层1220、1230和1240的厚度和/或折射率可以被选择为使得从波导耦合到周围环境而不是耦合到显示系统的用户的显示光的一部分可以减少或最小化，诸如小于约1.0％或小于约0.5％。例如，光栅层的厚度和/或折射率可以被选择为使得光栅耦合器1200(用作反射光栅)的透射衍射或折射可以减小或最小化。在一个示例中，光栅层1230的厚度可以大于光栅层1220的厚度和光栅层1240的厚度，诸如是光栅层1220的厚度或光栅层1240
的厚度的约两倍。在一个示例中，光栅层1220或1240的厚度可以在约75nm至约85nm之间，而光栅层1230的厚度可以在约150nm至约170nm之间。
109.图12b是包括曲线1260的图，曲线1260示出了作为入射角的函数的光栅耦合器1200的反射衍射的输出耦合效率。在图12b所示的示例中，光栅层1230的折射率可以为约2.0，光栅层1220和1240的折射率可以为约1.9，而填充光栅凹槽1250的外涂层的折射率可以为约1.8。因此，光栅层1220、1230和1240中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2和0.1。在图10b中，虚线1262示出了感兴趣的显示光(例如，可以由基板1210引导的显示光)的角度范围。曲线1260示出了光栅耦合器1200的反射衍射的输出耦合效率在某些入射角处可能超过10％。
110.图12c是包括曲线1270的图，曲线1270示出了作为入射角的函数的光栅耦合器1200的透射衍射的输出耦合效率。图12c所示的光栅耦合器1200的示例可以与图12b所示的光栅耦合器1200的示例相同。在图12c中，虚线1272示出了感兴趣的显示光(例如，可以由基板1210引导的显示光)的角度范围。曲线1270示出了在感兴趣的显示光的角度范围内，光栅耦合器1200的透射衍射产生的不期望的输出耦合效率可能接近于零(《《0.1％)。因此，与图10c所示的示例相比，不期望的输出耦合效率显著降低。
111.图13a示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有折射率梯度和可变光栅深度的所制造的光栅的示例的第一区域1300。图13a所示的所制造的光栅的示例可以包括第一光栅层1310、第二光栅层1320、第三光栅层1330和外涂层1340。光栅层可以在基板1302上被形成。第一光栅层1310可以包括折射率为约1.9的氧化物。第二光栅层1320可以包括例如sin，sin的折射率可以为约2.0或2.1。第三光栅层1330可以包括折射率为约1.9的氧化物。外涂层1340可以包括具有较低折射率(诸如在约1.45至1.8之间)的氧化物。在第一区域1300中，蚀刻深度可以较低。例如，蚀刻的光栅凹槽可以仅在光栅层1320和1330中，其中光栅层1310可能没有被蚀刻。
112.图13b示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有梯度折射率和可变光栅深度的所制造的光栅耦合器的示例的第二区域1305。如上所述，图13b所示的所制造的光栅的示例还可以包括第一光栅层1310、第二光栅层1320、第三光栅层1330和外涂层1340。如示例中所示，在第二区域1305中，蚀刻深度可以较高。例如，蚀刻的光栅凹槽可以在所有三个光栅层1310-1330中。在一些实施例中，光栅在第一区域1300和第二区域1305中可以具有不同的相应占空比和/或光栅周期。
113.图14a示出了根据某些实施例的向波导显示器的用户显示的图像1400的示例，该波导显示器包括具有折射率梯度的光栅耦合器，诸如图13a-图13b所示的光栅耦合器。如以上关于例如图13a和图13b所述，光栅耦合器可以包括以不同折射率为特征的多个光栅层并且可以具有可变蚀刻深度。图像1400可以从用户侧查看并且可以叠加在周围环境的视图上。如图所示，图像1400可以具有相对较高的强度并且因此即使周围环境的光强度较高也可以被用户看到。
114.图14b示出了根据某些实施例的从波导显示器的前面看到的图像1405的示例，该波导显示器包括具有梯度折射率的光栅耦合器，诸如图13a-图13b所示的光栅耦合器。由于相对的查看方向和低得多的耦合效率，图像1405可以是图像1400的镜像并且较轻版本。在图14b所示的示例中，显示光的泄漏部分可以小于耦合到波导中的显示光的约1.0％，诸如
约0.5％或更低。因此，如图14b所示，图像1405可能不能被除了波导显示器的用户之外的查看者清楚地看到，特别是当环境光的强度较高时。
115.图15a示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有折射率梯度的光栅耦合器1500的另一示例。光栅耦合器1500可以包括被形成在基板1510上的多个光栅层，诸如光栅层1520、1530和1540。尽管在示例中示出了三个光栅层，多个光栅层可以包括两个或更多个层，诸如四个或更多个层。多个光栅层可以具有相同或不同的厚度。多个光栅层的特征可以在于不同的折射率。多个光栅凹槽1550可以在多个光栅层中被蚀刻并且可以如上所述涂覆有外涂层。在图15a所示的示例中，基板1510可以用作蚀刻停止层，并且因此光栅凹槽1550可以具有相同的深度。蚀刻可以是倾斜蚀刻，使得光栅凹槽1550可以倾斜以形成倾斜光栅。
116.在光栅耦合器1500中，光栅层1530的折射率可以低于光栅层1520和光栅层1540的折射率。光栅层1530的折射率也可以低于基板1510的折射率。在一个示例中，基板1510的折射率可以在约1.65至约1.9之间，光栅层1520的折射率可以为约1.8，光栅层1530的折射率可以为约1.7，光栅层1540的折射率可以为约1.8，而填充光栅凹槽1550的外涂层1520的折射率可以为约1.9。因此，光栅层1520、1530和1540中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2和0.1。在可以有四个或更多个光栅层的示例中，叠层中间的(多个)光栅层的折射率或折射率调制可以高于下面或上面的光栅层，该下面或上面的光栅层的折射率或折射率调制相对于叠层中间的(多个)光栅层可以是对称的，也可以不是对称的。
117.光栅层1520、1530和1540的厚度和/或折射率可以被选择为使得从波导耦合到周围环境而不是耦合到显示系统的用户的显示光的一部分可以减少或最小化，诸如小于约1.0％或小于约0.5％。例如，光栅层的厚度和/或折射率可以被选择为使得光栅耦合器1500(用作反射光栅)的透射衍射或折射可以减小或最小化。在一个示例中，光栅层1530的厚度可以大于光栅层1520的厚度和光栅层1540的厚度，诸如是光栅层1520的厚度或光栅层1540的厚度的约两倍。在一个示例中，光栅层1520或1540的厚度可以在约75nm至约85nm之间，而光栅层1530的厚度可以在约150nm至约170nm之间。
118.图15b是包括曲线1560的图，曲线1560示出了作为入射角的函数的光栅耦合器1500的反射衍射的输出耦合效率。在图15b所示的示例中，光栅层1530的折射率可以为约1.7，光栅层1520和1540的折射率可以为约1.8，而填充光栅凹槽1550的外涂层的折射率可以为约1.9。因此，光栅层1520、1530和1540中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2和0.1。在图10b中，虚线1562示出了感兴趣的显示光(例如，可以由基板1510引导的显示光)的角度范围。曲线1560示出了光栅耦合器1500的反射衍射的输出耦合效率在某些入射角处可以超过10％。
119.图15c是包括曲线1570的图，曲线1570示出了作为入射角的函数的光栅耦合器1500的透射衍射的输出耦合效率。图15c所示的光栅耦合器1500的示例可以与图15b所示的光栅耦合器1500的示例相同。在图15c中，虚线1572示出了感兴趣的显示光(例如，可以由基板1510引导的显示光)的角度范围。曲线1570示出了在感兴趣的显示光的角度范围内，光栅耦合器1500的透射衍射产生的不期望的输出耦合效率可能接近于零(《《0.1％)。因此，与图10c所示的示例相比，不期望的输出耦合效率显著降低。
120.尽管在图12a和图15a中未示出，但是在一些实施例中，外涂层还可以包括具有不同折射率的多层不同材料。可以在多个步骤中将多层外涂层沉积在光栅耦合器上，其中可
以在每个步骤中使用例如化学气相沉积(cvd)或原子层沉积(ald)来涂覆具有期望厚度的不同材料。
121.在图12a和图15a所示的示例中，光栅耦合器的光栅凹槽可以具有均匀深度。在一些实施例中，光栅耦合器可以具有可变蚀刻深度(光栅凹槽深度)，例如，如图8a-图8b所示。光栅耦合器可以包括具有如上所述的折射率梯度的多个光栅层，其中每个光栅层可以具有均匀或非均匀厚度。
122.图16示出了根据某些实施例的用于波导显示器的具有折射率梯度和可变光栅深度的光栅耦合器1600的示例。光栅耦合器1600可以包括被形成在基板1610上的多个光栅层，诸如光栅层1620、1630和1640。尽管在示例中示出了三个光栅层，但是多个光栅层可以包括两个或更多个层，诸如四个或更多个层。多个光栅层可以具有相同或不同的厚度。多个光栅层的特征可以在于不同的折射率。多个光栅凹槽1650可以被蚀刻在多个光栅层中并且可以如上所述涂覆有外涂层。蚀刻可以是倾斜蚀刻，使得光栅凹槽1650可以倾斜以形成倾斜光栅。
123.在光栅耦合器1600中，光栅层1630的折射率可以低于光栅层1620和光栅层1640的折射率。光栅层1630的折射率也可以低于基板1610的折射率。在一个示例中，基板1610的折射率可以在约1.9至约2.0之间，光栅层1620可以的折射率为约1.9，光栅层1630的折射率可以在约2.0至约2.1之间，光栅层1640的折射率可以为约1.9，而填充光栅凹槽1650的外涂层的折射率可以为约1.8。因此，光栅层1620、1630和1640中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2-0.3和0.1。在另一示例中，光栅层1620的折射率可以为约1.8，光栅层1630的折射率可以为约1.7，光栅层1640的折射率可以为约1.8，而填充光栅凹槽1650的外涂层的折射率可以为约1.9。因此，光栅层1620、1630和1640中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2和0.1。在可以有四个或更多个光栅层的示例中，叠层中间的(多个)光栅层的折射率或折射率调制可以高于下面或上面的光栅层，该下面或上面的光栅层的折射率或折射率调制相对于叠层中间的(多个)光栅层可以是对称的，也可以不是对称的。
124.光栅层1620、1630和1640的厚度和/或折射率可以被选择为使得从波导耦合到周围环境而不是耦合到显示系统的用户的显示光的一部分可以减少或最小化，诸如小于约1.0％或小于约0.5％。例如，光栅层的厚度和/或折射率可以被选择为使得光栅耦合器1600(用作反射光栅)的透射衍射或折射可以减小或最小化。在一个示例中，光栅层1630的厚度可以大于光栅层1620的厚度和光栅层1640的厚度，诸如是光栅层1620的厚度或光栅层1640的厚度的约两倍。在一个示例中，光栅层1620或1640的厚度可以在约75nm至约85nm之间，而光栅层1630的厚度可以在约150nm至约170nm之间。
125.在图16所示的示例中，灰度掩模和对曝光剂量具有线性响应的光刻胶层可以用于在光刻胶层中形成期望的深度分布，其然后可以与图案化硬掩模结合在蚀刻工艺(例如，干法蚀刻工艺)中用作蚀刻掩模以将深度分布转移到多个光栅层中。蚀刻可以是倾斜蚀刻，使得光栅凹槽1650可以倾斜以形成倾斜光栅。如上所述，在蚀刻之后，具有期望折射率的外涂层可以在光栅耦合器1600上被形成以填充光栅凹槽1650。
126.图17a-图17e示出了根据某些实施例的用于制造具有梯度折射率和可变光栅深度的光栅耦合器的过程1700的示例。图17a示出了其上形成有多个光栅层1720、1730、1740等的基板1710(例如，玻璃基板)。尽管在示例中示出了三个光栅层，但是多个光栅层可以包括
两个或更多个层。光栅层1720、1730、1740等可以具有不同的折射率和/或不同的厚度。在图17a所示的示例中，光栅层1730可以包括sin并且可以具有约2.0或2.1的折射率，并且光栅层1720和1740可以具有大于或低于光栅层1730的折射率的折射率。在一个示例中，光栅层1720和1740可以具有相同的折射率，例如约1.9。
127.图17b示出了被形成在光栅层上的掩模层。掩模层可以包括例如硬掩模材料层1750(例如，金属或金属合金材料，诸如cr)和被形成在硬掩模材料层上的三层掩模。三层掩模可以用于图案化硬掩模材料层1750。三层掩模可以包括例如在底部的有机介电层(odl)1760、在中间的含硅硬掩模底部(shb)抗反射涂层1770、以及在顶部的光致抗蚀剂(pr)层1780。图17b示出了已经使用例如光刻技术对光致抗蚀剂层1780进行图案化。
128.图17c示出了执行蚀刻工艺以去除三层掩模的部分和硬掩模材料层1750的部分以在掩模层中形成开口1772，从而在硬掩模材料层1750中形成图案。图17d示出了三层掩模已经被去除以暴露图案化硬掩模材料层1750。
129.图17e示出了蚀刻掩模1790被形成在图案化硬掩模材料层1750上。蚀刻掩模1790可以具有期望的高度或厚度分布并且可以使用灰阶(gray-tone)掩模在对曝光剂量具有线性响应的光刻胶材料层中而被形成。由于灰阶掩模，光刻胶材料层的不同区域可能会受到不同的曝光剂量，并且因此不同区域的曝光光刻胶材料的深度也可以不同。蚀刻掩模1790可以在光刻胶材料显影之后被形成以去除暴露的光刻胶材料，并且因此可以具有期望的高度或厚度分布。
130.图17f示出了使用蚀刻掩模1790和图案化硬掩模材料层1750执行倾斜蚀刻工艺以将图案化硬掩模材料层1750中的图案和蚀刻掩模1790的高度分布转移到光栅层中。因此，多个光栅凹槽1742可以在光栅层1720-1740中被形成。蚀刻工艺可以包括干法蚀刻工艺，诸如离子或等离子体蚀刻(例如，离子束蚀刻(ibe)、等离子体蚀刻(pe)或反应离子蚀刻(rie))。离子或等离子束可以相对于光栅层1720-1740的表面法线倾斜，使得光栅凹槽1742可以被倾斜以在光栅层中形成倾斜光栅。在蚀刻之后，剩余的蚀刻掩模1790(如果有的话)和图案化硬掩模材料层1750可以被去除，并且倾斜光栅可以涂覆有如上所述的外涂层。外涂层的折射率可以为例如约1.8。
131.在上面所示的示例中，多个光栅层中的每个光栅层可以具有均匀厚度，并且可以使用均匀或可变高度的蚀刻掩模来蚀刻光栅层以在光栅层中实现均匀或可变蚀刻深度。在一些实施例中，多个光栅层中的一个或多个光栅层可以具有非均匀的厚度分布，并且因此多个光栅层的总厚度可以是非均匀的。在这样的实施例中，可以使用基板作为蚀刻停止层来执行蚀刻(例如，倾斜干法蚀刻)以形成具有可变蚀刻深度(和厚度)和可变有效折射率的倾斜光栅。
132.图18示出了根据某些实施例的光栅耦合器1800的示例，该光栅耦合器1800在具有不同厚度分布和不同折射率的多个层中具有可变光栅深度以减少波导显示器中的显示光泄漏。光栅耦合器1800可以包括被形成在基板1810(例如，玻璃基板)上的多个光栅层，诸如光栅层1820、1830和1840。尽管在示例中示出了三个光栅层，但是多个光栅层可以包括两个或更多个层，诸如四个或更多个层。
133.在光栅耦合器1800中，光栅层1830可以具有高于或低于光栅层1820和光栅层1840的折射率。光栅层1830也可以具有高于或低于基板1810的折射率的折射率。在一个示例中，
基板1810可以具有在约1.9至约2.0之间的折射率，光栅层1820的折射率可以为约1.9，光栅层1830可以具有在约2.0至约2.1之间的折射率，光栅层1840可以具有约1.9的折射率，而填充光栅凹槽1850的外涂层可以具有约1.8的折射率。因此，光栅层1820、1830和1840中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2-0.3和0.1。在另一示例中，光栅层1820可以具有约1.8的折射率，光栅层1830可以具有约1.7的折射率，光栅层1840可以具有约1.8的折射率，而填充光栅凹槽1850的外涂层可以具有约1.9的折射率。因此，光栅层1820、1830和1840中的折射率调制可以分别为约0.1、0.2和0.1。在可以有四个或更多个光栅层的示例中，叠层中间的(多个)光栅层可以具有高于下面或上面的光栅层的折射率或折射率调制，该下面或上面的光栅层的折射率或折射率调制相对于叠层中间的(多个)光栅层可以是对称的，或可以不是对称的。
134.在图18所示的示例中，光栅层1820、1830和1840中的每个光栅层可以具有非均匀厚度分布，并且光栅层可以在相同的x和/或y坐标中具有相同厚度或不同厚度。因此，光栅耦合器1800可以在一维或二维中具有可变厚度。非均匀光栅层可以使用灰阶掩模和对曝光剂量具有线性响应的光刻胶材料而被形成，如上文所述以及下文更详细地描述的。
135.可以在多个光栅层中蚀刻多个光栅凹槽1850。在图18所示的示例中，基板1810可以用作蚀刻停止层。因为多个光栅层可以具有可变的总厚度，所以光栅凹槽1850可以在光栅层的不同区域处具有不同深度。蚀刻可以是倾斜蚀刻，诸如离子或等离子体蚀刻(例如，ibe、pe或rie)，使得光栅凹槽1850可以倾斜以形成倾斜光栅。如上所述，在一些实施例中，具有期望折射率的外涂层可以在光栅耦合器1800上被形成以填充光栅凹槽1850。
136.光栅耦合器1800可以用于减少光学透视波导显示器中的显示光泄漏。例如，光栅层1820、1830和1840的厚度分布和/或折射率可以被选择为使得从波导耦合到周围环境而不是耦合到显示系统的用户的显示光的一部分可以减少或最小化到，例如，小于约1.0％，诸如约0.5％或更低。在一个示例中，光栅层1820、1830和1840的厚度分布和/或折射率可以被选择为使得光栅耦合器1800(用作反射光栅耦合器)的透射衍射或折射可以减少或最小化。
137.图19a-图19k示出了根据某些实施例的用于制造光栅耦合器(例如，光栅耦合器1800)的过程1900的示例，该光栅耦合器在具有不同厚度分布和不同折射率的多个光栅层中具有可变光栅深度以减少波导显示器中的显示光泄漏。图19a示出了基板1910，基板1910可以是透明基板，诸如玻璃基板。基板1910可以是平坦的或者可以是弯曲的。例如，基板1910可以包括透镜，诸如视力校正透镜或用于校正一种或多种类型的光学误差的透镜。基板1910可以具有第一折射率，例如，从约1.45至约2.4，诸如约1.9。
138.图19b示出了沉积在基板1910上的第一材料层1920和形成在第一材料层1920上的灰度光致抗蚀剂层1922。第一材料层1920可以包括具有第二折射率(诸如接近于第一折射率)的材料的均匀层。第一材料层1920可以包括例如半导体材料、介电材料、聚合物等。在一个示例中，第一材料层1920可以包括氧化物，该氧化物可以具有约1.9的折射率。第一材料层1920可以通过例如旋涂、物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)(例如，低压化学气相沉积(lpcvd)或等离子体增强化学气相沉积(pecvd))等沉积在基板1910上。灰度光刻胶层1922可以包括期望的厚度分布，诸如斜坡形分布，该厚度分布可以通过以下方式来制成：沉积灰度光刻胶层，使用在不同区域处具有不同透射率的灰度掩模将灰度光致抗蚀剂层暴露
于光，以及在曝光之后显影灰度光刻胶层以去除灰度光刻胶的曝光部分。
139.图19c示出了包括第一材料并且具有可变厚度的第一光栅层1924。第一光栅层1924可以通过蚀刻灰度光刻胶层1922和第一材料层1920以将灰度光刻胶层1922的高度分布线性或非线性地转移到第一材料层1920中而被形成。例如，蚀刻可以是如上所述使用离子束或等离子束进行的垂直干法蚀刻。蚀刻时间可以被控制以实现第一光栅层1924的期望厚度。灰度光致抗蚀剂层1922可以通过蚀刻工艺完全蚀刻，或者可以不通过蚀刻工艺完全蚀刻并且可以使用例如有机或无机剥离剂通过光致抗蚀剂剥离工艺去除。
140.图19d示出了沉积在第一光栅层1924上的第二材料层1930和形成在第二材料层1930上的灰度光致抗蚀剂层1932。第二材料层1930可以包括具有第三折射率(诸如低于第二折射率)的材料。第二材料层1930可以包括例如半导体材料、介电材料、聚合物等。在一个示例中，第二材料层1930可以包括sin，sin可以具有在约2.0至2.1之间的折射率。第二材料层1930可以使用上述各种技术沉积在第一光栅层1924上。灰度光刻胶层1932可以包括期望的厚度分布，诸如斜坡形分布，并且可以使用以上关于灰度光刻胶层1922而描述的技术来制造。
141.图19e示出了包括第二材料并且具有可变厚度的第二光栅层1934。第二光栅层1934可以通过蚀刻灰度光刻胶层1932和第二材料层1930以将灰度光刻胶层1932的高度分布线性或非线性地转移到第二材料层1930中而被形成。例如，蚀刻可以是如上所述使用离子束或等离子束进行的垂直干法蚀刻。蚀刻时间可以被控制以实现第二光栅层1934的期望厚度。灰度光致抗蚀剂层1932可以通过蚀刻工艺完全蚀刻，或者可以不通过蚀刻工艺完全蚀刻并且可以使用例如有机或无机剥离剂通过光致抗蚀剂剥离工艺去除。
142.图19f示出了沉积在第二光栅层1934上的第三材料层1940和形成在第三材料层1940上的灰度光致抗蚀剂层1942。第三材料层1940可以包括具有第四折射率(诸如低于第三折射率)的材料。第三材料层1940可以包括例如半导体材料、介电材料、聚合物等。在一个示例中，第二材料层1930可以包括氧化物或聚合物，氧化物或聚合物可以具有例如约1.9的折射率。第三材料层1940可以使用上述技术沉积在第二光栅层1934上。灰度光刻胶层1942可以包括期望的厚度分布，诸如斜坡形分布，并且可以使用以上关于灰度光刻胶层1922而描述的技术来制造。
143.图19g示出了包括第三材料并且具有可变厚度的第三光栅层1944。第三光栅层1944可以通过蚀刻灰度光刻胶层1942和第三材料层1940以将灰度光刻胶层1942的高度分布线性或非线性地转移到第三材料层1940中而被形成。例如，蚀刻可以是如上所述使用离子束或等离子束的垂直干法蚀刻。蚀刻时间可以被控制以实现第三光栅层1944的期望厚度。灰度光致抗蚀剂层1942可以通过蚀刻工艺完全蚀刻，或者可以不通过蚀刻工艺完全蚀刻并且可以使用例如有机或无机剥离剂通过光致抗蚀剂剥离工艺去除。如图19g所示，可以在基板1910上形成三个光栅层1924、1934和1944，其中每个光栅层可以具有可变厚度并且可以具有相应折射率。在一些实施例中，可以使用上述技术在基板1910上形成多于三个光栅层。光栅层中的至少一些可以具有可变厚度，并且光栅层中的至少一些可以具有不同的相应折射率。
144.图19h示出了形成在光栅层上的掩模层的示例。掩模层可以包括例如硬掩模材料层1950(例如，金属或金属合金材料，诸如cr)和被形成在硬掩模材料层上的三层掩模。如上
面关于图12b所述，三层掩模可以用于图案化硬掩模材料层1950并且可以包括例如在底部的有机介电层1952、在中间的含硅硬掩模底部抗反射涂层1954、以及在顶部的光刻胶层1956。图19h示出了已经使用例如光刻技术对光刻胶层1956进行图案化。
145.图19i示出了执行干法或湿法蚀刻工艺以去除三层掩模的部分和硬掩模材料层1950的部分以在掩模层中形成开口1958，从而在硬掩模材料层1950中形成图案。在图19i所示的示例中，第三光栅层1944可以用作蚀刻停止层。图19j示出了三层掩模已经被去除以暴露图案化硬掩模材料层1950。
146.图19k示出了使用图案化硬掩模材料层1950执行倾斜蚀刻工艺，其中基板1910可以用作蚀刻停止层。因此，可以将多个光栅层向下蚀刻到基板1910以在光栅层1924、1934和1944中形成多个光栅凹槽1948。蚀刻工艺可以包括干法蚀刻工艺，诸如离子或等离子体蚀刻(例如，ibe、pe或rie)。离子或等离子束可以相对于基板1910的表面法线倾斜，使得光栅凹槽1948可以相对于基板1910倾斜以在光栅层中形成倾斜光栅。由于多个光栅层的总厚度可变，形成在光栅层中的光栅可以是具有可变深度的光栅。在蚀刻之后，可以去除图案化硬掩模材料层1950，如图19k所示。在一些实施例中，倾斜光栅可以涂覆有如上所述的外涂层(图19k中未示出)。
147.图20是示出根据某些实施例的用于制造具有梯度折射率的光栅耦合器的过程的示例的流程图。流程图2000中描述的操作仅用于说明目的而不是限制性的。在各种实现中，可以对流程图2000进行修改以添加附加操作、省略一些操作或改变操作的顺序。流程图2000中描述的操作可以通过例如一个或多个半导体制造系统来执行，诸如旋涂系统、cvd系统、pvd系统、离子或等离子蚀刻(例如，ibe、pe或rie)系统、光刻系统等。
148.在框2010，可以在基板上沉积材料层，如以上关于例如图17a和图19b所述。基板可以是透明基板，诸如玻璃基板。基板可以是平坦的或可以是弯曲的，并且可以包括例如透镜，诸如视力校正透镜或用于校正一种或多种类型的光学误差的透镜。基板可以包括具有第一折射率的材料，例如，从约1.45至约2.4，诸如约1.9。材料层可以包括具有第二折射率(诸如接近于第一折射率)的材料的均匀层。材料层可以包括例如半导体材料、介电材料、聚合物等。材料层可以通过例如旋涂、pvd、cvd(例如，lpcvd或pecvd)等沉积在基板上。
149.可选地，在框2020，可以在材料层上形成具有可变厚度的掩模层。掩模层可以包括期望的厚度分布，诸如如图19b所示的斜坡形分布或具有一维或二维变化的其他分布。掩模层可以通过以下方式来制成：沉积可以对曝光剂量具有线性响应的灰度光致抗蚀剂层，使用在不同区域处具有不同透射率的灰度掩模将灰度光致抗蚀剂层暴露于光，以及在曝光之后显影灰度光刻胶层以去除光刻胶的曝光部分。
150.可选地，在框2030，可以通过将掩模层的厚度分布线性或非线性地转移到材料层中来蚀刻掩模层和材料层以改变材料层的厚度，例如，如图19c所示。例如，蚀刻可以是如上所述使用离子束或等离子束的垂直干法蚀刻。蚀刻时间可以被控制以实现剩余材料层的期望厚度。掩模层可以通过蚀刻工艺被完全蚀刻，或者可以不通过蚀刻工艺完全蚀刻并且可以使用例如有机或无机剥离剂通过光致抗蚀剂剥离工艺去除。
151.可以重复框2010和/或框2020-2030的操作以在基板上形成附加的材料层，如例如图17a和图19d-图19g所示。附加材料层可以包括具有不同相应折射率的不同相应材料。因此，材料层可以形成具有折射率梯度的结构。例如，在一些实施例中(例如，在外涂层具有较
低折射率的情况下)，该结构的折射率可以随着距基板的距离的增加而逐渐增加并且然后逐渐减小。在一些实施例中(例如，在外涂层具有较高折射率的情况下)，该结构的折射率可以随着距基板的距离的增加而逐渐降低并且然后逐渐增加。在一些实施例中，材料层可以具有不同的相应厚度分布，使得制造在材料层中的光栅可以如上所述减少显示光的泄漏。
152.在框2040，可以在材料层上形成硬掩模。硬掩模可以包括例如硬掩模材料层(例如，金属或金属合金材料，诸如cr)。如以上关于例如图17b-图17d和图19h-图19j所述，硬掩模可以使用例如包括odl层、shb抗反射涂层和光刻胶层的三层掩模而被形成。可以将光刻胶层图案化并且用作掩模以蚀刻shb抗反射涂层、odl层和硬掩模材料层以形成具有期望透光率图案的硬掩模。
153.可选地，在框2050，可以在硬掩模上形成具有可变厚度的蚀刻掩模，如以上关于例如图17e所述。具有可变厚度的蚀刻掩模可以通过以下方式而被形成：沉积可以对曝光剂量具有线性响应的灰度光致抗蚀剂层，使用在不同区域处具有不同透射率的灰度掩模将灰度光致抗蚀剂层暴露于光，以及在曝光之后显影灰度光刻胶层以去除光刻胶的曝光部分，如以上关于框2020所述。
154.在框2060，可以使用硬掩模(和蚀刻掩模，如果存在的话)蚀刻材料层以在材料层中形成光栅。蚀刻可以是垂直或倾斜蚀刻。例如，在一些实施例中，蚀刻可以是使用离子或等离子束的倾斜蚀刻。在一些实施例中，蚀刻时间可以被控制以实现光栅的期望深度，例如，如图16和图17f所示。在一些实施例中，材料层可以具有可变的总厚度，基板或另一层可以用作蚀刻停止层以蚀刻穿过材料层，如例如图12a和图19k所示，并且因此蚀刻时间可能不需要精确控制。
155.可选地，在框2070，可以在蚀刻光栅上形成具有期望折射率的外涂层以填充光栅凹槽。例如，在一些实施例中，诸如氧化铪、二氧化钛、氧化钽、氧化钨、氧化锆、硫化镓、氮化镓、磷化镓、硅或高折射率聚合物等高折射率材料可以用于填充光栅凹槽。在一些实施例中，诸如氧化硅、氧化铝、多孔二氧化硅或氟化低折射率单体(或聚合物)等较低折射率材料可以用于填充光栅凹槽。
156.本发明的实施例可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来实现。人工现实是一种现实形式，其在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调节，例如，其可以包括虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合(mixed)现实(mr)、混合(hybrid)现实、或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成内容或与捕获(例如，真实世界)内容组合的生成内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或其某种组合，并且其中的任何一个可以在单个通道或多个通道中呈现(诸如向查看者产生三维效果的立体视频)。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与用于例如在人工现实中创建内容和/或以其他方式用于人工现实中(例如，在人工现实中执行活动)的应用、产品、配件、服务或其某种组合相关联。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，包括连接到主计算机系统的头戴式显示器(hmd)、独立的hmd、移动设备或计算系统、或者能够向一位或多位查看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
157.图21是用于实现本文中公开的示例中的一些示例的示例近眼显示器(例如，hmd设备)的示例电子系统2100的简化框图。电子系统2100可以用作hmd设备或上述其他近眼显示器的电子系统。在该示例中，电子系统2100可以包括一个或多个处理器2110和存储器2120。
(多个)处理器2110可以被配置为执行用于在多个组件处执行操作的指令，并且可以是例如适用于在便携式电子设备中实现的通用处理器或微处理器。(多个)处理器2110可以与电子系统2100内的多个组件通信耦合。为了实现这种通信耦合，(多个)处理器2110可以通过总线2140与其他所示组件通信。总线2140可以是适于在电子系统2100内传输数据的任何子系统。总线2140可以包括多个计算机总线和用于传输数据的附加电路系统。
158.存储器2120可以耦合到(多个)处理器2110。在一些实施例中，存储器2120可以提供短期和长期存储，并且可以分为若干单元。存储器2120可以是易失性的，诸如静态随机存取存储器(sram)和/或动态随机存取存储器(dram)，和/或存储器2120可以是非易失性的，诸如只读存储器(rom)、闪存等。此外，存储器2120可以包括可移动存储设备，诸如安全数字(sd)卡。存储器2120可以为电子系统2100提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。在一些实施例中，存储器2120可以分布在不同硬件模块中。一组指令和/或代码可以存储在存储器2120上。指令可以采取由电子系统2100可执行的可执行代码的形式，和/或可以采取源代码和/或可安装代码的形式，该代码当在电子系统2100上编译和/或安装时(例如，使用各种普遍可用的编译器、安装程序、压缩/解压缩实用程序等中的任一种)可以采取可执行代码的形式。
159.在一些实施例中，存储器2120可以存储多个应用模块2122至2124，该多个应用模块2122至2124可以包括任何数量的应用。应用的示例可以包括游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。应用可以包括深度感测功能或眼睛跟踪功能。应用模块2122-2124可以包括要由(多个)处理器2110执行的特定指令。在一些实施例中，某些应用或应用模块2122-2124的部分可以由其他硬件模块2180可执行。在某些实施例中，存储器2120可以另外包括安全存储器，安全存储器可以包括附加的安全控件，以防止复制或对安全信息的其他未授权访问。
160.在一些实施例中，存储器2120可以包括加载在其中的操作系统2125。操作系统2125可操作以发起由应用模块2122-2124提供的指令的执行和/或管理其他硬件模块2180以及与可以包括一个或多个无线收发器的无线通信子系统2130的接口。操作系统2125可以适于跨电子系统2100的组件执行其他操作，包括线程、资源管理、数据存储控制和其他类似功能。
161.无线通信子系统2130可以包括例如红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组(诸如设备、ieee 802.11设备、wi-fi设备、wimax设备、蜂窝通信设施等)、和/或类似的通信接口。电子系统2100可以包括用于无线通信的一个或多个天线2134，作为无线通信子系统2130的一部分或作为耦合到系统的任何部分的单独组件。取决于期望的功能，无线通信子系统2130可以包括单独的收发器以与基站收发器和其他无线设备和接入点进行通信，这可以包括与不同数据网络和/或网络类型进行通信，诸如无线广域网(wwan)、无线局域网(wlan)或无线个域网(wpan)。wwan可以是例如wimax(ieee 802.16)网络。例如，wlan可以是ieee802.11x网络。wpan可以是例如bluetooth网络、ieee 802.15x或一些其他类型的网络。本文中描述的技术也可以用于wwan、wlan和/或wpan的任何组合。无线通信子系统2130可以允许与网络、其他计算机系统和/或本文中描述的任何其他设备交换数据。无线通信子系统2130可以包括用于使用(多个)天线2134和(多个)无线链路2132传输或接收数据的部件，诸如hmd设备的标识符、位置数据、地理地图、热图、照片或视频。无线通信子系
统2130、(多个)处理器2110和存储器2120可以一起包括用于执行本文中公开的一些功能的一种或多种部件的至少一部分。
162.电子系统2100的实施例还可以包括一个或多个传感器2190。(多个)传感器2190可以包括例如图像传感器、加速度计、压力传感器、温度传感器、接近传感器、磁力计、陀螺仪、惯性传感器(例如，结合加速度计和陀螺仪的模块)、环境光传感器、或可操作以提供传感输出和/或接收传感输入的任何其他类似模块，诸如深度传感器或位置传感器。例如，在一些实现中，(多个)传感器2190可以包括一个或多个惯性测量单元(imu)和/或一个或多个位置传感器。基于从一个或多个位置传感器接收的测量信号，imu可以生成指示hmd设备相对于hmd设备的初始位置的估计位置的校准数据。位置传感器可以响应于hmd设备的运动而生成一个或多个测量信号。位置传感器的示例可以包括但不限于一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力计、检测运动的另一种合适类型的传感器、用于imu的误差校正的类型的传感器、或其某种组合。位置传感器可以位于imu外部、imu内部或其某种组合。至少一些传感器可以使用结构化光图案进行感测。
163.电子系统2100可以包括显示模块2160。显示模块2160可以是近眼显示器，并且可以从电子系统2100以图形方式向用户呈现信息，诸如图像、视频和各种指令。这样的信息可以从一个或多个应用模块2122-2124、虚拟现实引擎2126、一个或多个其他硬件模块2180、其组合、或用于为用户解析图形内容(例如，通过操作系统2125)的任何其他合适部件中得到。显示模块2160可以使用液晶显示(lcd)技术、发光二极管(led)技术(包括例如oled、iled、μled、amoled、toled等)、发光聚合物显示(lpd)技术、或某种其他显示技术。
164.电子系统2100可以包括用户输入/输出模块2170。用户输入/输出模块2170可以允许用户向电子系统2100发送动作请求。动作请求可以是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是启动或结束应用或执行应用内的特定动作。用户输入/输出模块2170可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备可以包括触摸屏、触摸板、(多个)麦克风、(多个)按钮、(多个)转盘、(多个)开关、键盘、鼠标、游戏控制器、或用于接收动作请求并且将接收的动作请求传送到电子系统2100的任何其他合适的设备。在一些实施例中，用户输入/输出模块2170可以根据从电子系统2100接收的指令向用户提供触觉反馈。例如，触觉反馈可以在接收到或已经执行操作请求时提供。
165.电子系统2100可以包括相机2150，该相机2150可以用于拍摄用户的照片或视频，例如，以用于跟踪用户的眼睛位置。相机2150还可用于拍摄环境的照片或视频，例如，用于vr、ar或mr应用。相机2150可以包括例如具有几百万或几千万像素的互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。在一些实现中，相机2150可以包括可以用于捕获3d图像的两个或更多个相机。
166.在一些实施例中，电子系统2100可以包括多个其他硬件模块2180。其他硬件模块2180中的每个可以是电子系统2100内的物理模块。而其他硬件模块2180中的每个可以被永久地配置为结构，一些其他硬件模块2180可以被临时配置为执行特定功能或被临时激活。例如，其他硬件模块2180的示例可以包括音频输出和/或输入模块(例如，麦克风或扬声器)、近场通信(nfc)模块、可充电电池、电池管理系统、有线/无线电池充电系统等。在一些实施例中，其他硬件模块2180的一个或多个功能可以在软件中实现。
167.在一些实施例中，电子系统2100的存储器2120还可以存储虚拟现实引擎2126。虚
拟现实引擎2126可以执行电子系统2100内的应用，并且从各种传感器接收hmd设备的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置、或其某种组合。在一些实施例中，由虚拟现实引擎2126接收的信息可以用于向显示模块2160产生信号(例如，显示指令)。例如，如果所接收的信息表明用户已经向左看，则虚拟现实引擎2126可以为hmd设备生成反映用户在虚拟环境中的移动的内容。另外，虚拟现实引擎2126可以响应于从用户输入/输出模块2170接收的动作请求而在应用内执行动作并且向用户提供反馈。所提供的反馈可以是视觉、听觉或触觉反馈。在一些实现中，(多个)处理器2110可以包括可以执行虚拟现实引擎2126的一个或多个gpu。
168.在各种实现中，上述硬件和模块可以在单个设备上或在可以使用有线或无线连接彼此通信的多个设备上实现。例如，在一些实现中，诸如gpu、虚拟现实引擎2126和应用(例如，跟踪应用)等一些组件或模块可以在与头戴式显示设备分离的控制台上实现。在一些实现中，一个控制台可以连接到或支持多于一个hmd。
169.在替代配置中，电子系统2100中可以包括不同的和/或附加的组件。类似地，一个或多个组件的功能可以以与上述方式不同的方式分布在这些组件之间。例如，在一些实施例中，可以修改电子系统2100以包括其他系统环境，诸如ar系统环境和/或mr环境。
170.以上讨论的方法、系统和设备是示例。各种实施例可以适当地省略、替换或添加各种程序或组件。例如，在替代配置中，所描述的方法可以以不同于所描述的顺序来执行，和/或各种阶段可以添加、省略和/或组合。此外，关于某些实施例描述的特征可以在各种其他实施例中组合。实施例的不同方面和元素可以以类似方式组合。此外，技术不断发展，因此，很多元素是示例，并不将本发明的范围限制为那些特定示例。
171.在描述中给出了具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。例如，众所周知的电路、过程、系统、结构和技术已经在没有不必要的细节的情况下被示出以避免混淆实施例。该描述仅提供示例实施例，并不旨在限制本发明的范围、适用性或配置。相反，实施例的前述描述将为本领域技术人员提供用于实现各种实施例的使能描述。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
172.此外，一些实施例被描述为过程，该过程被描绘为流程图或框图。尽管每个可以将操作描述为顺序过程，但很多操作可以并行或同时执行。此外，操作的顺序可以重新布置。一个过程可以具有图中未包括的额外的步骤。此外，方法的实施例可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行相关任务的程序代码或代码段可以被存储在诸如存储介质等计算机可读介质中。处理器可以执行相关任务。
173.对于本领域技术人员来说很明显的是，可以根据特定要求做出实质性的变化。例如，也可以使用定制的或专用的硬件，和/或可以在硬件、软件(包括便携式软件，诸如小程序等)或这两者中实现的特定元素。此外，可以采用与诸如网络输入/输出设备等其他计算设备的连接。
174.参考附图，可以包括存储器的组件可以包括非暂态机器可读介质。如本文中使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指参与提供引起机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，各种机器可读介质可以涉及向处理单元和/或
(多个)其他设备提供指令/代码以供执行。另外地或替代地，机器可读介质可以用于存储和/或携带这样的指令/代码。在很多实现中，计算机可读介质是物理和/或有形存储介质。这样的介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。计算机可读介质的常见形式包括例如磁性和/或光学介质，诸如光盘(cd)或数字多功能盘(dvd)、穿孔卡、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、ram、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、flash-eprom、任何其他存储器芯片或盒、下文所述的载波、或计算机可以从其读取指令和/或代码的任何其他介质。计算机程序产品可以包括代码和/或机器可执行指令，该代码和/或机器可执行指令可以表示过程、功能、子程序、程序、例程、应用(app)、子例程、模块、软件包、类、或指令、数据结构或程序语句的任何组合。
175.本领域技术人员将理解，用于传送本文所述消息的信息和信号可以使用多种不同科技和技术中的任何一种来表示。例如，在整个以上描述中可以引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任何组合来表示。
176.如本文中使用的术语“和”和“或”可以包括多种含义，这些含义也预期至少部分取决于使用这样的术语的上下文。通常，如果用于关联列表，诸如a、b或c，则“或”旨在表示a、b和c，此处以包括性意义使用，以及a、b或c，此处以排他性意义使用。此外，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于以单数形式描述任何特征、结构或特性，或者可以用于描述特征、结构或特性的某种组合。然而，应当注意，这仅仅是说明性示例并且所要求保护的主题不限于该示例。此外，如果用于关联列表，诸如a、b或c，则术语“至少一个”可以解释为表示a、b和/或c的任何组合，诸如a、ab、ac、bc、aa、abc、aab、aabbccc等。
177.此外，虽然已经使用硬件和软件的特定组合描述了某些实施例，但是应当认识到，硬件和软件的其他组合也是可能的。某些实施例可以仅以硬件、或仅以软件、或使用其组合来实现。在一个示例中，软件可以用包含计算机程序代码或指令的计算机程序产品来实现，该计算机程序代码或指令由一个或多个处理器可执行以执行本发明中描述的任何或所有步骤、操作或过程，其中计算机程序可以存储在非暂态计算机可读介质上。本文中描述的各种过程可以在相同的处理器或任何组合的不同处理器上实现。
178.在设备、系统、组件或模块被描述为被配置为执行某些操作或功能的情况下，这样的配置可以通过例如以下方式来完成：设计电子电路以执行操作，对可编程电子电路(诸如微处理器)进行编程以执行操作，诸如通过执行计算机指令或代码，或者将处理器或内核编程为执行存储在非暂态存储介质上的代码或指令，或其任何组合。进程可以使用多种技术进行通信，包括但不限于用于进程间通信的常规技术，并且不同的进程对可以使用不同的技术，或者同一对进程可以在不同的时间使用不同的技术。
179.因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。然而，显然可以对其进行添加、减少、删除和其他修改和改变而不背离权利要求中提出的更广泛的范围。因此，尽管已经描述了具体实施例，但这些并不旨在进行限制。各种修改和等同方案在所附权利要求的范围内。