用于波扩展器中的衍射元件的自由度制造技术

公开了一种用于提供近眼显示设备中的输出波导的衍射光栅的附加的自由度的装置和方法。近眼显示设备包括用于基于来自光源的光来生成图像的成像器。设备还包括用于输入表示从成像器接收到的图像的光波并且用于朝向用户的光接受器输出表示图像的光波的波导。波导包括从波导的输入到波导的输出的共同光路中的多个衍射光学元件(DOE)。DOE包括多个周期性衍射图案。各个周期性衍射图案由衍射图案矢量来表示。周期性衍射图案被确定，使得衍射图案矢量的矢量和等于零。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于波扩展器中的衍射元件的自由度
技术介绍
近眼显示器(NED)设备(诸如头戴式显示器(HMD)设备)最近已经被引入到消费者市场中以支持可视化技术，诸如增强现实(AR)和虚拟现实(VR)。近眼显示设备可以包括诸如一个或多个光源、微显示器模块、控制电子装置以及各种光学器件(诸如波导、透镜、分束器等)的部件。波导可以用在近眼显示设备中来将表示人工生成的图像的光从设备的图像生成部件传达到用户的光接受器(例如，人眼)。这些波导中的一个或多个波导可以充当用户的设备的图像输出接口；这些波导可以被称为设备的“输出波导”。例如，利用近眼AR设备，用户可以看到从透明的输出波导投影的计算机生成的图像，而用户通过输出波导查看现实世界。以这种方式，计算机生成的图像似乎被叠加在用户的真实世界环境之上。近眼显示设备中的一些波导可以包括在两个维度上扩展光波信号的不同的区域中的衍射光学元件。然而，衍射光学元件的定向和周期的选择被限制以便在期望的方向输出耦合扩展的光波信号。
技术实现思路
在此介绍了提供用于近眼显示设备中的输出波导的衍射光栅的附加的自由度的至少一种装置和至少一种方法(共同地并且单独地，“在此介绍的技术”)。输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近眼显示设备，包括：成像器，其用于基于来自光源的光来生成图像；以及波导，其用于输入表示从所述成像器接收到的所述图像的光波并且用于朝向所述近眼显示设备的用户的光接受器输出表示所述图像的所述光波，所述波导包括从所述波导的输入到所述波导的输出的共同光路中的多个衍射光学元件(DOE)，所述DOE包括多个周期性衍射图案，所述周期性衍射图案中的每个周期性衍射图案由对应的衍射图案矢量表示，所述周期性衍射图案使得所述多个DOE的所述衍射图案矢量的矢量和等于零。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.07 US 15/149,1151.一种近眼显示设备，包括：成像器，其用于基于来自光源的光来生成图像；以及波导，其用于输入表示从所述成像器接收到的所述图像的光波并且用于朝向所述近眼显示设备的用户的光接受器输出表示所述图像的所述光波，所述波导包括从所述波导的输入到所述波导的输出的共同光路中的多个衍射光学元件(DOE)，所述DOE包括多个周期性衍射图案，所述周期性衍射图案中的每个周期性衍射图案由对应的衍射图案矢量表示，所述周期性衍射图案使得所述多个DOE的所述衍射图案矢量的矢量和等于零。2.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其中所述波导在第一方向接收所述光波，并且所述波导的所述多个DOE在第二方向和第三方向共同地扩展所述光波并且在所述第一方向输出所述光波。3.根据权利要求1或2所述的近眼显示设备，其中所述光波在所述波导内的所述共同光路中从第一DOE传播到第二DOE并且然后传播到第三DOE，其中所述第一DOE、所述第二DOE和所述第三DOE中的每个DOE包括周期性衍射图案，并且其中所述第一DOE、所述第二DOE和所述第三DOE的所述周期性衍射图案的所述衍射图案矢量的所述矢量和等于零。4.根据权利要求3所述的近眼显示设备，其中在所述光波在所述第二DOE中传播并且由所述第二DOE的所述周期性衍射图案扩展时，所述光波由所述第二DOE的所述周期性衍射图案衍射奇整数次。5.根据权利要求4所述的近眼显示设备，其中所述第一DOE朝向所述第二DOE的侧边缘重定向所述光波，并且所述第二DOE通过所述第二DOE的底边缘朝向所述第三DOE重定向所述光波。6.根据权利要求3到5中的任一项所述的近眼显示设备，其中在所述第一DOE和所述第二DOE中传播的所述光波满足全内反射条件：kx2+ky2>k02，其中k0是在进入所述波导之前所述光波的波数，kx和ky是在所述第一DOE或者所述第二DOE中传播的所述光波的波数的分量；以及其中在所述第一DOE和所述第二DOE中传播的所述光波满足非瞬逝条件：kx12+ky12<k2，其中k是在所述波导内传播的所述光波的波数，kx和ky是在所述第一DOE或者所述第二DOE中传播的所述光波的波数的分量。7.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其中所述多个DOE包括：第一DOE，其用于接收在第一方向入射到所述第一DOE上的所述光波并且重定向所述光波；第二DOE，其用于从所述第一DOE接收所述光波并且在第二方向扩展所述光波，所述光波由所述第二DOE的周期性衍射图案反射偶整数次；以及第三DOE，其用于在第三方向进一步扩展所述光波并且在所述第一方向朝向所述用户的所述光接受器重定向扩展的所述光波。8.根据权利要求7所述的近眼显示设备，其中所述第二DOE扩展所述光波并且在所述第二方向平移扩展的所述光波，并且其中从所述第二DOE离开的所述光波具有与进入所述第二DOE的所述光波相同的方向；以及其中所述第一DOE朝向所述第二DOE的顶边缘重定向所述光波，并且所述第二DOE通过所述第二DOE的底边缘朝向所述第三DOE重定向...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·T·特沃，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US