波导装置及光学引擎制造方法及图纸

一种波导装置包含两绕射式光学元件、波导元件以及两偏光单元。绕射式光学元件各具有光栅。光栅配置以使一波长的光绕射而以一绕射角传播。波导元件配置以导引光由绕射式光学元件中的一个传播至绕射式光学元件中的另一个。偏光单元分别在波导元件的相反两侧并光耦合于绕射式光学元件之间。每一偏光单元配置以反射第一偏振特性的光以及透射第二偏振特性的光。

【技术实现步骤摘要】
波导装置及光学引擎
本专利技术涉及一种波导以及光学引擎。
技术介绍
各种类型的计算、娱乐及/或移动装置可以用透明或半透明显示器来实现，且装置的使用者可以借由该显示器查看周围的环境。此类装置(可以称为透视、混合现实显示装置系统或增强现实(AR)系统)让使用者能够借由装置的透明或半透明显示器来查看周围的环境，还可以看到虚拟物件的影像(例如，文本、图形、视频等)，这些影像被生成以显示为周围环境的一部分及/或覆盖在周围环境中。这些可以实现为(但不限于)头戴式显示器(HMD)眼镜或其他可穿戴显示装置的装置，通常利用光波导将影像复制到装置的使用者可以在增强现实环境中将影像作为虚拟影像查看的位置。由于这仍是新兴技术，因此使用波导向使用者显示虚拟物件的影像存在一定的挑战。如今，已经有许多附有绕射光栅的习知波导被使用。每一波导及其上的绕射光栅被使用来传递单一色彩。如此，用于向使用者的眼睛提供投影影像的习知光学引擎通常需要多个波导来传递三原色。举例来说，在进入波导之后，不同波长的光被绕射而在波导内分别以不同绕射角传播。然而，若一特定波长的光的绕射角小于波导的临界角，则此光无法基于全反射定律在波导内反射并透射至波导外。因此，波导的效率低。因此，提出一种可解决上述问题的光学引擎，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术之一目的在于提出一种可有效解决前述问题的波导装置以及光学引擎。为了达到上述目的，依据本专利技术之一实施方式，一种波导装置包含两绕射式光学元件、波导元件以及两偏光单元。绕射式光学元件各具有光栅。光栅配置以使一波长的光绕射而以一绕射角传播。波导元件配置以导引光由绕射式光学元件中的一个传播至绕射式光学元件中的另一个。偏光单元分别在波导元件的相反两侧并光耦合于绕射式光学元件之间。每一偏光单元配置以反射第一偏振特性的光以及透射第二偏振特性的光。于本专利技术的一或多个实施方式中，偏光单元在一排列方向上位于绕射式光学元件之间。于本专利技术的一或多个实施方式中，绕射式光学元件分别在波导元件的相反两侧。于本专利技术的一或多个实施方式中，第一偏振特性的光为P波光以及S波光中的一个，并且第二偏振特性的光为P波光以及S波光中的另一个。于本专利技术的一或多个实施方式中，第一偏振特性的光为左旋圆偏振光以及右旋圆偏振光中的一个，并且第二偏振特性的光为左旋圆偏振光以及右旋圆偏振光中的另一个。于本专利技术的一或多个实施方式中，绕射式光学元件中的至少一个为反射式全像元件。于本专利技术的一或多个实施方式中，绕射式光学元件中的至少一个为透射式全像元件。为了达到上述目的，依据本专利技术之一实施方式，一种光学引擎包括投影机、两绕射式光学元件、波导元件以及两偏光单元。投影机配置以投影一波长的光。绕射式光学元件各具有光栅。光栅配置以使所述波长的光绕射而以一绕射角传播。波导元件配置以导引光由绕射式光学元件中的一个传播至绕射式光学元件中的另一个。偏光单元分别在波导元件的相反两侧并光耦合于绕射式光学元件之间。每一偏光单元配置以反射第一偏振特性的光以及透射第二偏振特性的光。于本专利技术的一或多个实施方式中，偏光单元在一排列方向上位于绕射式光学元件之间。于本专利技术的一或多个实施方式中，绕射式光学元件分别在波导元件的相反两侧。于本专利技术的一或多个实施方式中，绕射式光学元件在波导元件的相反两侧中的一个。于本专利技术的一或多个实施方式中，第一偏振特性的光为P波光以及S波光中的一个，并且第二偏振特性的光为P波光以及S波光中的另一个。于本专利技术的一或多个实施方式中，第一偏振特性的光为左旋圆偏振光以及右旋圆偏振光中的一个，并且第二偏振特性的光为左旋圆偏振光以及右旋圆偏振光中之的一个。于本专利技术的一或多个实施方式中，绕射式光学元件中的至少一个为反射式全像元件。于本专利技术的一或多个实施方式中，绕射式光学元件中的至少一个为透射式全像元件。于本专利技术的一或多个实施方式中，光学引擎还包括偏振调整元件。偏振调整元件光耦合于投影机与绕射式光学元件中的前述者之间。于本专利技术的一或多个实施方式中，光学引擎还包括移动模组。移动模组配置以可选择性地移动偏振调整元件以光耦合于投影机与绕射式光学元件中的前述者之间。于本专利技术的一或多个实施方式中，偏振调整元件包括偏光片、半波片以及四分之一波片中的至少一个。综上所述，于本专利技术的波导装置与光学引擎中，由于配置以反射第一偏振特性的光以及透射第二偏振特性的光的两偏光单元分别在波导元件的相反表面，因此除了原本就满足全反射定律且仍可由波导元件所导引的光之外，以小于波导元件的临界角的绕射角传播的光的一部分仍可被偏光单元控制在波导元件内。因此，波导装置的效率可获得改善。此外，本专利技术的波导装置与光学引擎可滤掉外在环境中的第一偏振特性的光以消除鬼影与杂讯，而且在环境中的第二偏振特性的光仍可传播至使用者的眼睛而不会影响增强现实的效果。以上所述仅用于阐述本专利技术所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本专利技术的具体细节将在下文的具体实施方式及附图说明中详细介绍。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：图1示出了根据本专利技术一些实施例的光学引擎的示意图。图2示出了根据本专利技术一些实施例的波导装置的示意图。图3示出了根据本专利技术一些实施例的波导装置的示意图。图4A示出了根据本专利技术一些实施例的光学引擎的示意图。图4B示出了图4A中所示的光学引擎的另一示意图。具体实施方式以下将以图式揭露本专利技术的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示，且不同实施方式中的相同元件以相同的元件符号标示。请参照图1。图1示出了根据本专利技术一些实施例的光学引擎100的示意图。如图1所示，光学引擎100可被使用于增强现实装置(图未示)中，此增强现实装置可以实现为(但不限于)头戴式显示器(HMD)眼镜或其他可穿戴显示装置的装置。光学引擎100包括投影机110以及波导装置120。波导装置120包括两绕射式光学元件121a、121b以及波导元件122。绕射式光学元件121a、121b附着至波导元件122，且分别作为光输入与光输出的导光元件。换言之，由投影机110所投影的光可被输入至绕射式光学元件121a以及由绕射式光学元件121b输出，且波导元件122配置以基于全反射原理导引光由绕射式光学元件121a传播至绕射式光学元件121b。于一些实施方式中，投影机110配置以投影红光、绿光以及蓝光，但本专利技术并不以此为限。于一些实施方式中，红光的波段是从约622nm至约642nm，但本专利技术并不以此为限。于一些实施方式中，绿光的波段是从约522本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波导装置，其特征在于，包括：/n两绕射式光学元件，各具有一光栅，该光栅配置以使一波长的光绕射而以一绕射角传播；/n一波导元件，配置以导引光由所述绕射式光学元件中的一个传播至所述绕射式光学元件中的另一个；和/n两偏光单元，分别在该波导元件的相反两侧并光耦合于所述绕射式光学元件之间，其中每一所述偏光单元配置以反射一第一偏振特性的光以及透射一第二偏振特性的光。/n

【技术特征摘要】
20190102 US 62/787,3921.一种波导装置，其特征在于，包括：
两绕射式光学元件，各具有一光栅，该光栅配置以使一波长的光绕射而以一绕射角传播；
一波导元件，配置以导引光由所述绕射式光学元件中的一个传播至所述绕射式光学元件中的另一个；和
两偏光单元，分别在该波导元件的相反两侧并光耦合于所述绕射式光学元件之间，其中每一所述偏光单元配置以反射一第一偏振特性的光以及透射一第二偏振特性的光。


2.根据权利要求1所述的波导装置，其中所述偏光单元在一排列方向上位于所述绕射式光学元件之间。


3.根据权利要求1所述的波导装置，其中所述绕射式光学元件分别在该波导元件的该相反两侧。


4.根据权利要求1所述的波导装置，其中所述第一偏振特性的光为P波光以及S波光中的一个，并且所述第二偏振特性的光为所述P波光以及所述S波光中的另一个。


5.根据权利要求1所述的波导装置，其中所述第一偏振特性的光为左旋圆偏振光以及右旋圆偏振光中的一个，并且所述第二偏振特性的光为所述左旋圆偏振光以及所述右旋圆偏振光中的另一个。


6.根据权利要求1所述的波导装置，其中所述绕射式光学元件中的至少一个为一反射式全像元件。


7.根据权利要求1所述的波导装置，其中所述绕射式光学元件中的至少一个为一透射式全像元件。


8.一种光学引擎，其特征在于，包括：
一投影机，配置以投影一波长的光；
两绕射式光学元件，各具有一光栅，所述光栅配置以使所述波长的光绕射而以一绕射角传播；
一波导元件，配置以导引光由所述绕射式光学元件中的一个传播至所述绕射式光学元件中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓清龙，
申请(专利权)人：宏达国际电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71