具有用于内耦合复用光流的光学元件的显示系统技术方案

提供架构以将来自复用光流的一个或多个光流选择性地内耦合到波导中。复用光流可以具有带有不同特性(例如，不同的波长和/或不同的偏振)的光。波导可以包括内耦合元件，该内耦合元件可以将来自复用光流的一个或多个光流选择性地耦合到波导中，而透射来自复用光流的一个或多个其它光流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于内耦合复用光流的光学元件的显示系统相关申请的交叉引用本申请根据35USC§119(e)要求2015年6月15日提交的美国临时申请No.62/175994和2015年6月16日提交的美国临时申请No.62/180551的优先权权益。以上确定的申请中的每一个通过引用全部并入在此。本申请通过引用全部并入以下美国专利和专利申请中的每一个：2002年1月1日发布的题为“步进和闪光压印技术(StepandFlashImprintTechnology)”的美国专利No.6,334,960；2005年3月29日发布的题为“用于压印光刻工艺的高精度定位、对准和间隙控制阶段(High-PrecisionOrientation,AlignmentandGapcontrolStagesforImprintLithographyProcesses)”的美国专利No.6,873,087；2005年5月31日发布的题为“步进和重复压印光刻(StepandRepeatImprintLithography)”的美国专利No.6,900,881；2006年7月4日发布的题为“用于压印光刻的定位系统(AlignmentSystemsforImprintLithography)”的美国专利No.7,070,405；2006年10月17日发布的题为“用于使用压印光刻制造图案特征的方法(MethodsforFabricatingPatternedFeaturesUtilizingImprintLithography)”的美国专利No.7,122,482；2006年11月28日发布的题为“用于UV压印的顺从硬模板(CompliantHardTemplateforUVImprinting)”的美国专利No.7,140,861；2011年12月13日发布的题为“用于压印光刻的材料(MaterialsforImprintLithography)”的美国专利No.8,076,386；2006年8月29日发布的题为“控制与表面间隔开的体的位移的装置(ApparatustoControlDisplacementofaBodySpacedApartfromaSurface)”的美国专利No.7,098,572；2015年3月7日提交的美国申请No.14/641,376；2014年11月27日提交的美国申请No.14/555,585；2015年4月18日提交的美国申请No.14/690,401；2014年3月14日提交的美国申请No.14/212,961；以及2014年7月14日提交的美国申请No.14/331,218。
本公开涉及虚拟现实和增强现实成像和可视化系统。
技术介绍
现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的发展，其中，数字再现的图像或其部分以它们看起来是或可能被感知是真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而不透明于其它实际的现实世界的视觉输入；增强现实或“AR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，作为对用户周围的现实世界的可视化的增强。例如，参考图1，描绘了增强现实场景(1)，其中，AR技术的用户看到以背景中的人、树、建筑为特征的真实世界的公园状的设置(6)以及实体平台(1120)。除了这些项目以外，AR技术的用户也可以感知他“看到”了站在真实世界的平台(1120)上的机器人雕像(1110)，以及看起来像飞行的蜜蜂的化身的卡通式的头像角色(2)，尽管这些元素(2，1110)不存在于真实的世界中。由于人类的视觉感知系统是复杂的，所以开发促进虚拟图像元素在其它虚拟或现实世界图像元素中的舒适的、感觉自然的、丰富的呈现的VR或AR技术是有挑战性的在此公开的系统和方法解决了与VR和AR技术相关的各种挑战。
技术实现思路
本公开的系统、方法和装置每一个具有若干创新性方面，其中没有单独一个负责在此公开的所需属性。在一些实施例中，提供了一种显示系统。显示系统包括波导；以及被配置为将复用光流定向到波导中的图像注入装置。复用光流包括具有不同光特性的多个光流。波导包括内耦合光学元件，该内耦合光学元件被配置为选择性地内耦合光流中的第一光流，而透射一个或多个其它光流。在一些实施例中，波导是波导堆叠的一部分，该波导堆叠可以包括第二波导，该第二波导包括内耦合光学元件，该内耦合光学元件被配置为选择性地转向光流中的第二光流，而透射一个或多个其它光流。在一些实施例中，波导的内耦合光学元件被配置为将光流中的至少一个光流透射到第二波导的内耦合光学元件。在此描述了制造液晶装置的各种方法，包括将液晶材料喷射沉积在基板上并使用压印图案来对齐液晶的分子。使用在此所述的方法，可以制造包括一层或几层液晶材料的装置。使用在此所述的方法制造的液晶装置可以包括液晶光栅，该液晶光栅包括具有小于约几微米的大小的特征和/或图案。使用在此所述的方法制造的液晶装置同样可以包括液晶特征和/或图案，该液晶特征和/或图案具有小于可见光的波长的大小并且可以包括所谓的Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)结构、超颖表面(meta-surface)或超材料。在一些情况下，这些结构中的小图案化特征可以是约10nm至约100nm宽，并且约100nm至约1微米高。在一些情况下，这些结构中的小图案化特征可以是约10nm至约1微米宽，并且约10nm至约1微米高。用于操纵光(诸如用于光束转向、波前成形、分离波长和/或偏振)以及组合不同的波长和/或偏振的结构可以包括具有超颖表面的液晶光栅，在此另外称为超材料液晶光栅或具有Pancharatnam-Berry相位效应(PBPE)结构的液晶光栅。具有PBPE结构的液晶光栅可以将高衍射效率和对液晶光栅的入射角低灵敏度与PBPE结构的高波长灵敏度组合。使用在此所述的各种制造方法，具有PBPE结构的液晶光栅可以大量生产，这是使用在液晶材料上设置PBPE结构的现有方法所不可能的。在此讨论的方法同样可用于制造比现有偏振器更透明的偏振器。在此公开的主题的创新方面包括显示系统，该显示系统包括波导和被配置为将复用光流定向到波导中的图像注入装置。由图像注入装置提供的复用光流可以包括具有不同光特性的多个光流。波导包括内耦合光学元件，该内耦合光学元件被配置为选择性地内耦合光流中的第一光流，而透射一个或多个其它光流。内耦合光学元件可以包括衍射结构、液晶材料、超颖表面、超材料、PBPE结构、包括PBPE结构的液晶偏振光栅或包括超颖表面的液晶偏振光栅中的至少一个。内耦合光学元件可以在透射状态和主动光重定向状态之间可切换。波导的各种实施例可以包括在头戴式显示器的目镜中。在显示系统的各种实施例中，波导可以是波导堆叠的一部分。波导堆叠可以包括第二波导，该第二波导包括内耦合光学元件，该内耦合光学元件可以被配置为选择性地转向光流中的第二光流，而透射一个或多个其它光流。在这种实施例中，波导的内耦合光学元件可以被配置为将光流中的至少一个光流透射到第二波导的内耦合光学元件。光流可以具有不同的波长、不同的偏振或其组合。在各种实施例中，图像注入装置可以被配置为同时向波导提供多个光流的所有光流。在各种实施例中，图像注入装置可以被配置为在不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示系统，包括：波导；以及图像注入装置，其被配置为将复用光流定向到所述波导中，所述复用光流包括具有不同光特性的多个光流，其中，所述波导包括内耦合光学元件，所述内耦合光学元件被配置为选择性地内耦合所述光流中的第一光流，而透射一个或多个其它光流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.15 US 62/175,994;2015.06.16 US 62/180,5511.一种显示系统，包括：波导；以及图像注入装置，其被配置为将复用光流定向到所述波导中，所述复用光流包括具有不同光特性的多个光流，其中，所述波导包括内耦合光学元件，所述内耦合光学元件被配置为选择性地内耦合所述光流中的第一光流，而透射一个或多个其它光流。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导是波导堆叠的一部分，其中，所述波导堆叠包括第二波导，所述第二波导包括内耦合光学元件，所述内耦合光学元件被配置为选择性地转向所述光流中的第二光流，而透射一个或多个其它光流，其中，所述波导的所述内耦合光学元件被配置为将所述光流中的至少一个光流透射到所述第二波导的所述内耦合光学元件。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件是衍射结构。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件包括液晶材料。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件在透射状态和主动光重定向状态之间可切换。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件包括超颖表面。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件包括超材料。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件包括PBPE结构。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光流具有不同的波长、不同的偏振或其组合。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像注入装置被配置为同时向所述波导提供所述多个光流的所有所述光流。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像注入装置被配置为在不同的时间向所述波导提供所述多个光流中的至少一些所述光流。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像注入装置是扫描光纤。13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像注入装置包括光调制装置。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导包括在头戴式显示器的目镜中。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导包括外耦合元件，所述外耦合元件被配置为输出在所述波导中传播的内耦合的第一光流。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述外耦合元件包括第一组光重定向元件，所述第一组光重定向元件被配置为沿着至少一个轴线增加眼箱的尺寸。17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述外耦合元件包括第二组光重定向元件，所述第二组光重定向元件被配置为沿着与所述至少一个轴线正交的轴线增加所述眼箱的尺寸。18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件包括包含PBPE结构的液晶偏振光栅。19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述内耦合光学元件包括包含超颖表面的液晶偏振光栅。20.一种显示系统，包括：多个堆叠波导，每一个波导包括内耦合光学元件；以及图像注入装置，其被配置为将复用光流定向到所述多个堆叠波导中，所述复用光流包括具有不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·克鲁格，B·T·朔文格特，M·N·米勒，V·辛格，C·卑路斯，P·圣西莱尔，孙洁，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：美国,US