使用二向滤波器在波导中进行颜色分离制造技术

用于将图像投射到观看者的眼睛的目镜包括被定位于第一横向平面中的第一平面波导，被定位于与第一横向平面相邻的第二横向平面中的第二平面波导，以及被定位于与第二横向平面相邻的第三横向平面中的第三平面波导。第一波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第一衍射光学元件(DOE)。第二波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第二DOE。第三波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第三DOE。目镜进一步包括在横向位置处被设置在第一波导与第二波导之间的第一光学滤波器，以及在横向位置处被定位于第二波导与第三波导之间的第二光学滤波器。

Color Separation in Waveguide Using Bidirectional Filter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用二向滤波器在波导中进行颜色分离相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月22日提交的序列号为62/438,315的美国临时专利申请的权益，其内容通过引用整体并入。
本公开一般涉及可用于虚拟现实和增强现实可视化系统的目镜。更具体地，本专利技术涉及一种目镜，该目镜包括一个或多个长通二向色滤波器，用于在不同波导之间进行颜色分离。目镜还可以包括一个或多个短通二向色滤波器，用于进一步减少波长交叉耦合。与常规目镜相比，这种目镜可以提供更紧凑的形状因子和增强的光场亮度和对比度，以及减少的波长交叉耦合。
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”体验的系统的开发，其中数字再现图像或其部分以它们看起来像真实或者可能被感知为真实的方式呈现给观看者。虚拟现实或“VR”场景通常涉及以对其它实际的真实世界视觉输入不透明的方式呈现数字或虚拟图像信息；增强现实或“AR”场景通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为对观看者周围真实世界的可视化的增强。尽管在这些显示技术中取得了进步，但是本领域需要与增强现实系统相关的改进的方法和系统。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种用于将图像投射到观看者的眼睛的目镜包括被定位于第一横向平面中的第一平面波导，被定位于与第一横向平面相邻的第二横向平面中的第二平面波导，以及被定位于与第二横向平面相邻的第三横向平面中的第三平面波导。第一波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第一衍射光学元件(DOE)。第一DOE被配置为衍射以第一波长为中心的第一波长范围内的图像光。第二波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第二DOE。第二DOE被配置为衍射以比第一波长更长的第二波长为中心的第二波长范围内的图像光。第三波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第三DOE。第三DOE被配置为衍射以比第二波长更长的第三波长为中心的第三波长范围内的图像光。目镜进一步包括在横向位置处被设置在第一波导与第二波导之间的第一光学滤波器，以及在横向位置处被定位于第二波导与第三波导之间的第二光学滤波器。第一光学滤波器被配置为具有第一波长范围处的第一透射率值，大于第一透射率值的第二波长范围和第三波长范围处的第二透射率值，以及第一波长范围处的大于约90％的第一反射率值。第二光学滤波器被配置为具有第一波长范围和第二波长范围处的第三透射率值，大于第三透射率值的第三波长范围处的第四透射率值，以及第二波长范围处的大于约90％的第二反射率值。在一些示例中，第一透射率值和第三透射率值中的每个值可小于约10％；并且第二透射率值和第四透射率值中的每个值可以大于约90％。在一些其它示例中，第一透射率值和第三透射率值中的每个值可小于约20％；以及第二透射率值和第四透射率值中的每个值可以大于约80％。在一些示例中，第一光学滤波器可以被配置为具有针对范围为从约0度到约45度的入射角的第一透射率值和第二透射率值；以及第二光学滤波器可以被配置为具有针对范围为从约0度到约45度的入射角的第三透射率值和第四透射率值。在一些其它示例中，第一光学滤波器可以被配置为具有针对范围为从约0度到约25度的入射角的第一透射率值和第二透射率值；以及第二光学滤波器可以被配置为具有针对范围为从约0度到约25度的入射角的第三透射率值和第四透射率值。根据本专利技术的另一个实施例，一种用于将图像投射到观看者的眼睛的目镜包括被定位于第一横向平面中的第一平面波导。第一波导具有第一横向区域和第二横向区域。第一横向区域被设置在横向位置处并且被配置为接收入射在其第一横向表面上的图像光。图像光包括以第一波长为中心的第一波长范围的图像光，以比第一波长更长的第二波长为中心的第二波长范围内的图像光，以及以比第二波长更长的第三波长为中心的第三波长范围的图像光。目镜进一步包括第一衍射光学元件(DOE)，该第一衍射光学元件被光学耦合到第一波导的第一横向区域并且被配置为将第一波长范围内的图像光衍射到第一波导中以被朝向第一波导的第二横向区域引导。图像光的第一部分被透射过第一波导。目镜进一步包括第一光学滤波器，该第一光学滤波器在横向位置处被定位于与第一横向平面相邻的第二横向平面中，并且被配置为接收图像光的第一部分。第一光学滤波器被进一步配置为具有第一波长范围的第一透射率值和大于第一透射率值的第二波长范围和第三波长范围的第二透射率值。目镜进一步包括被定位于与第二横向平面相邻的第三横向平面中的第二平面波导。第二波导具有第一横向区域和第二横向区域。第一区域被设置在横向位置处并且被配置为接收透射过第一光学滤波器并入射在其第一横向表面处的图像光。目镜进一步包括第二DOE，该第二DOE被光学耦合到第二波导的第一横向区域并且被配置为将第二波长范围内的图像光衍射到第二波导中以被朝向第二波导的第二横向区域引导。图像光的第二部分被透射过第二波导。目镜进一步包括第二光学滤波器，该第二光学滤波器在横向位置处被定位于与第三横向平面相邻的第四横向平面中，并且被配置为接收图像光的第二部分。第二光学滤波器被配置为具有第一波长范围和第二波长范围的第三透射率值以及大于第三透射率值的第三波长范围的第四透射率值。目镜进一步包括被定位于与第四横向平面相邻的第五横向平面处的第三平面波导。第三波导具有第一横向区域和第二横向区域。第一横向区域被设置在横向位置处并且被配置为接收透射过第二光学滤波器并入射在其第一横向表面处的图像光。目镜进一步包括第三DOE，该第三DOE被光学耦合到第三波导的第一横向区域并且被配置为将第三波长范围内的图像光衍射到第三波导中以被朝向第三波导的第二横向区域引导。根据本专利技术的又一实施例，一种用于将图像光投射到观看者的眼睛的目镜包括第一平面波导。第一波导包括与其光学耦合的第一衍射光学元件(DOE)。第一DOE被沿着图像光的光路定位，并且被配置为将以第一波长为中心的第一波长范围内的图像光的一部分耦合到第一平面波导中以在第一平面波导中被传播。目镜进一步包括沿第一DOE下游的光路定位的第一光学滤波器。第一光学滤波器被配置为衰减入射在其上的第一波长范围内的图像光。目镜进一步包括第二平面波导。第二波导包括与其光学耦合的第二DOE。第二DOE被沿着第一光学滤波器下游的光路定位，并且被配置为将以与第一波长不同的第二波长为中心的第二波长范围内的图像光的一部分耦合到第二平面波导中以在第二平面波导内被传播。目镜进一步包括耦合到第一平面波导的第二光学滤波器。第二光学滤波器被配置为吸收在第一平面波导中传播的第二波长范围内的图像光。根据本专利技术的另一实施例，一种用于将图像投射到观看者的眼睛的目镜包括被定位于第一横向平面中的第一平面波导，被定位于与第一横向平面相邻的第二横向平面中的第二平面波导，以及被定位于与第二横向平面相邻的第三横向平面中的第三平面波导。第一波导包括与其耦合并被设置在第一横向位置处的第一衍射光学元件(DOE)。第二波导包括与其耦合并被设置在第二横向位置处的第二DOE。第三波导包括与其耦合并被设置在第二横向位置处的第三DOE。目镜进一步包括在第二横向位置处被定位于第二波导与第三波导之间的光学滤波器。根据本专利技术的一些其它实施例，一种用于将图像投射到观看者的眼睛的目镜包括位于第一横向平面中的第一平面波导。第一波导包括与其光学耦合的第一耦入元件。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将图像投射到观看者的眼睛的目镜，所述目镜包括：第一平面波导，其被定位于第一横向平面中，其中，所述第一波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第一衍射光学元件(DOE)，所述第一DOE被配置为衍射以第一波长为中心的第一波长范围内的图像光；第二平面波导，其被定位于与所述第一横向平面相邻的第二横向平面中，其中，所述第二波导包括与其耦合并被设置在所述横向位置处的第二DOE，所述第二DOE被配置为衍射以比所述第一波长更长的第二波长为中心的第二波长范围内的图像光；第三平面波导，其被定位于与所述第二横向平面相邻的第三横向平面中，其中，所述第三波导包括与其耦合并被设置在所述横向位置处的第三DOE，所述第三DOE被配置为衍射以比所述第二波长更长的第三波长为中心的第三波长范围内的图像光；第一光学滤波器，其在所述横向位置处被设置在所述第一波导与所述第二波导之间，其中，所述第一光学滤波器被配置为具有：所述第一波长范围处的第一透射率值；大于所述第一透射率值的所述第二波长范围和所述第三波长范围处的第二透射率值；以及所述第一波长范围处的大于约90％的第一反射率值；以及第二光学滤波器，其在所述横向位置处被定位于所述第二波导与所述第三波导之间，其中，所述第二光学滤波器被配置为具有：所述第一波长范围和所述第二波长范围处的第三透射率值；大于所述第三透射率值的所述第三波长范围处的第四透射率值；以及所述第二波长范围处的大于约90％的第二反射率值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 US 62/438,3151.一种用于将图像投射到观看者的眼睛的目镜，所述目镜包括：第一平面波导，其被定位于第一横向平面中，其中，所述第一波导包括与其耦合并被设置在横向位置处的第一衍射光学元件(DOE)，所述第一DOE被配置为衍射以第一波长为中心的第一波长范围内的图像光；第二平面波导，其被定位于与所述第一横向平面相邻的第二横向平面中，其中，所述第二波导包括与其耦合并被设置在所述横向位置处的第二DOE，所述第二DOE被配置为衍射以比所述第一波长更长的第二波长为中心的第二波长范围内的图像光；第三平面波导，其被定位于与所述第二横向平面相邻的第三横向平面中，其中，所述第三波导包括与其耦合并被设置在所述横向位置处的第三DOE，所述第三DOE被配置为衍射以比所述第二波长更长的第三波长为中心的第三波长范围内的图像光；第一光学滤波器，其在所述横向位置处被设置在所述第一波导与所述第二波导之间，其中，所述第一光学滤波器被配置为具有：所述第一波长范围处的第一透射率值；大于所述第一透射率值的所述第二波长范围和所述第三波长范围处的第二透射率值；以及所述第一波长范围处的大于约90％的第一反射率值；以及第二光学滤波器，其在所述横向位置处被定位于所述第二波导与所述第三波导之间，其中，所述第二光学滤波器被配置为具有：所述第一波长范围和所述第二波长范围处的第三透射率值；大于所述第三透射率值的所述第三波长范围处的第四透射率值；以及所述第二波长范围处的大于约90％的第二反射率值。2.根据权利要求1所述的目镜，其中，所述第一DOE、所述第二DOE和所述第三DOE中的每者包括耦入光栅。3.根据权利要求1所述的目镜，其中，所述第一透射率值和所述第三透射率值中的每个值小于约10％，并且所述第二透射率值和所述第四透射率值中的每个值大于约90％。4.根据权利要求3所述的目镜，其中，所述第一光学滤波器被配置为具有针对范围为从约0度到约45度的入射角的所述第一透射率值和所述第二透射率值，并且所述第二光学滤波器被配置为具有针对范围为从约0度到约45度的入射角的所述第三透射率值和所述第四透射率值。5.根据权利要求1所述的目镜，其中，所述第一波长范围基本上以462nm为中心，所述第二波长范围基本上以528nm为中心，以及所述第三波长范围基本上以635nm为中心。6.根据权利要求1所述的目镜，进一步包括光学反射器，所述光学反射器在所述横向位置处被定位于与所述第五横向平面相邻的第六横向平面中，并且被配置为对透射过所述第三波导的图像光进行反射。7.根据权利要求1所述的目镜，进一步包括：第一短通滤波器，其被光学耦合到所述第一波导的所述第二横向区域，并被配置为吸收所述第二波长范围内的图像光；以及第二短通滤波器，其被光学耦合到所述第二波导的所述第二横向区域，并被配置为吸收所述第三波长范围内的图像光。8.根据权利要求7所述的目镜，其中，所述第一短通滤波器被设置在所述第一波导的所述第二横向区域内侧，并且所述第二短通滤波器被设置在所述第二波导的所述第二横向区域内侧。9.根据权利要求7所述的目镜，其中，所述第一短通滤波器被设置在所述第一波导的所述第二横向区域内侧的腔体中，并且所述第二短通滤波器被设置在所述第二波导的所述第二横向区域内侧的腔体中。10.根据权利要求7所述的目镜，其中，所述第一短通滤波器被设置在所述第一波导的所述第二横向区域的所述第一横向表面上，并且所述第二短通滤波器被设置在所述第二波导的所述第二横向区域的所述第一横向表面上。11.一种用于将图像光投射到观看者的眼睛的目镜，所述图像光包括以第一波长为中心的第一波长范围内的图像光和以与所述第一波长不同的第二波长为中心的第二波长范围内的图像光，所述目镜包括：第一平面波导，其包括与其光学耦合的第一衍射光学元件(DOE)，其中，所述第一DOE被沿着所述图像光的光路定位并且被配置为将所述第一波长范围内的所述图像光的一部分耦合到所述第一平面波导中以在所述第一平面波导中被传播；第一光学滤波器，其被沿着所述第一DOE下游的所述光路定位，其中，所述第一光学滤波器被配置为衰减...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·L·C·杨，L·E·埃德温，HC·程，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：美国,US