用于单色显示器波导的系统、装置和方法制造方法及图纸

所公开的装置可以包括波导结构，该波导结构可以包括：(1)具有至少一个耦合元件的耦合区域，该耦合元件被配置成接收多个单色图像，其中单色图像中每一个具有预定波长的光；(2)传播区域，在该传播区域中经由至少一个耦合元件接收的光在波导结构的长度内移动；以及(3)去耦区域，其沿着传播区域延伸并且包括向视窗投射多色图像的去耦元件，其中多色图像包括具有预定波长的光的单色图像。本文中还提供了相关联的系统和设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于单色显示器波导的系统、装置和方法相关申请的交叉引用本申请要求以下申请的优先权和权益：标题为“SYSTEMS,APPARATUSES,ANDMETHODSFORMONOCHROMATICDISPLAYWAVEGUIDES”且于2018年10月11日提交的美国非临时申请第16/157,544号；标题为“SYSTEMS,DEVICES,ANDMETHODSFORTILEDMULTI-MONOCHROMATICDISPLAYS”且于2018年1月22日提交的美国临时申请第62/620,432号；标题为“SYSTEMS,APPARATUSES,ANDMETHODSFORMONOCHROMATICDISPLAYWAVEGUIDES”且于2018年1月22日提交的美国临时申请第62/620,434号；以及标题为“SYSTEMS,APPARATUSES,ANDMETHODSFORCOMPONENTMOVEMENTINMONOCHROMATICDISPLAYDEVICES”且于2018年1月22日提交的美国临时申请第62/620,435号。这些申请的全部内容通过引用并入本文。背景本公开大体上涉及近眼显示系统，且更具体地涉及波导显示器。近眼光场显示器(包括近眼显示器(NED)和电子取景器)通常将图像直接投影到用户的眼睛中。传统的近眼显示器(NED)通常具有使用多色像素阵列(包括例如红色、绿色和蓝色像素)生成图像光的显示元件，该图像光在到达用户的眼睛之前穿过一个或更多个透镜。图像光可以通过波导或其他光学系统横向传播，使得显示元件不需要直接对准用户的眼睛。多色像素阵列通常对每种颜色使用子像素，这增加了像素之间的距离，但也造成了对每种颜色的像素位置的轻微偏移。对于NED，用户可以感知像素之间的这些距离和位置偏移。此外，在不产生色差的情况下，可能很难控制来自多色显示器的光。另外，虚拟现实系统和/或增强现实系统中的NED可以具有紧凑、重量轻和高分辨率的设计标准，并且在试图满足这些标准时经常会进行权衡。因此，传统的NED在所有这些方面中并不完全令人满意。概述如下面将更详细描述的，本公开描述了可以利用一个或更多个单色发射器阵列朝向可包括一个或更多个波导构件的波导投射单色图像的装置、系统、设备和方法。在一些实施例中，单色图像可以在波导中组合，使得期望的多色图像被导向头戴式显示设备的视窗(eyebox)。在一个示例中，装置可以包括波导结构(waveguideconfiguration)，该波导结构可以包括(1)具有至少一个耦合元件的耦合区域，该耦合元件被配置成接收多个单色图像，其中单色图像中每一个包括至少一个预定波长的光，(2)传播区域，经由至少一个耦合元件接收的光可以在该传播区域中在波导结构的长度内移动，以及(3)去耦区域，其可以沿着传播区域延伸并且可以包括向视窗投射多色图像的去耦元件，其中多色图像可以包括单色图像。在一些实施例中，波导结构可以包括(1)第一波导，该第一波导可以包括(a)第一顶表面和(b)与第一顶表面相对设置的第一底表面。波导结构还可以包括(2)第二波导，该第二波导包括(a)第二顶表面和(b)与第二顶表面相对设置的第二底表面。传播区域可以包括(1)在第一顶表面和第一底表面之间的第一传播区域部分、和(2)在第二顶表面和第二底表面之间的第二传播区域部分。在一些示例中，至少一个耦合元件可以包括(1)第一波导上的第一耦合元件和(2)第二波导上的第二耦合元件。第一耦合元件可以被配置成接收包括第一预定波长的光的单色图像，第二耦合元件可以被配置成接收包括第二预定波长的光的单色图像。第一预定波长的光和第二预定波长的光可以不同。在一些实施例中，该装置还可以包括：(1)第一单色发射器阵列，其具有以二维结构设置的多个发射器，这些发射器发射至少第一预定波长的光；以及(2)第二单色发射器阵列，其具有以二维结构设置的多个发射器，这些发射器发射至少第二预定波长的光。第一单色发射器阵列可以与第一耦合元件对准，并且第二单色发射器阵列可以与第二耦合元件对准。在一些示例中，至少一个耦合元件可以包括(1)第一波导上的第一耦合元件和第二耦合元件，以及(2)第二波导上的第三耦合元件和第四耦合元件，其中第一耦合元件被配置成接收包括第一预定波长的光的第一单色图像，第二耦合元件被配置成接收包括不同于第一预定波长的光的第二预定波长的光的第二单色图像，第三耦合元件被配置成接收包括第一预定波长的光的第三单色图像，第四耦合元件被配置成接收包括第二预定波长的光的第四单色图像。在一些示例中，波导结构还可以包括光学部件，其设置在第一波导和第二波导之间，以在与第一波导相关联的第一图像平面和与第二波导相关联的第二图像平面之间引入视在(apparent)距离。在一些实施例中，装置还可以包括具有附加的多个耦合元件的附加耦合区域，其中耦合区域和附加耦合区域设置在波导结构的相对侧上。在一些实施例中，至少一个耦合元件可以包括至少一个反射光学元件，以将单色图像中的至少一个引导到传播区域中。在一些示例中，至少一个耦合元件可以包括至少一个折射光学元件，以将单色图像中的至少一个引导到传播区域中。在一些实施例中，至少一个耦合元件可以包括至少一组光栅，以将单色图像中的至少一个引导到传播区域中。在一些示例中，传播区域可以复制单色图像以产生单色图像的多个瞳孔复制(pupilreplication)，并且去耦区域可以朝向视窗投射多色图像的多个瞳孔复制。在另一示例中，系统可以包括(1)第一波导结构，其包括具有第一顶表面和与第一顶表面相对设置的第一底表面的第一波导，(2)经由第一波导的第一顶表面可接近的第一耦合元件，第一耦合元件被配置成接收第一单色图像并在第一波导内横向传播第一单色图像，(3)第一去耦元件，其将第一单色图像的多个实例投射到视窗，(4)第二波导，其具有第二顶表面和与第二顶表面相对设置的第二底表面，其中第一去耦元件将第一单色图像的多个实例投射通过第二波导，(5)第二耦合元件，其经由第二波导的第二顶表面可接近，该第二耦合元件被配置成接收第二单色图像并在第二波导内横向传播第二单色图像；以及(6)第二去耦元件，其将第二单色图像的多个实例投射到视窗，第一和第二单色图像的多个实例被组合以产生多个多色图像。在一些实现中，系统可以包括第二波导结构，其可以包括(1)第三波导，其具有第三顶表面和与第三顶表面相对设置的第三底表面，(2)经由第三波导的第三顶表面可接近的第三耦合元件，第三耦合元件被配置成接收第三单色图像并在第三波导内横向传播第三单色图像，(3)第三去耦元件，其将第三单色图像的多个实例投射到视窗，(4)第四波导，其具有第四顶表面和与第四顶表面相对设置的第四底表面，其中第三去耦元件将第三单色图像的多个实例投射通过第四波导，(5)第四耦合元件，其经由第四波导的第四顶表面可接近，其中该第四耦合元件被配置成接收第四单色图像并在第四波导内横向传播第四单色图像；以及(6)第四去耦元件，其将第四单色图像的多个实例投射到视窗，第三和第四单色图像的多个实例被组合以产生另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n波导结构，所述波导结构包括：/n耦合区域，其具有至少一个耦合元件，所述至少一个耦合元件被配置成接收多个单色图像，其中所述单色图像中的每一个包括至少一个预定波长的光；/n传播区域，在所述传播区域中，经由所述至少一个耦合元件接收的光在所述波导结构的长度内移动；以及/n去耦区域，其沿着所述传播区域延伸并且包括向视窗投射多色图像的去耦元件，所述多色图像包括所述单色图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180122 US 62/620,432;20180122 US 62/620,435;20181.一种装置，包括：
波导结构，所述波导结构包括：
耦合区域，其具有至少一个耦合元件，所述至少一个耦合元件被配置成接收多个单色图像，其中所述单色图像中的每一个包括至少一个预定波长的光；
传播区域，在所述传播区域中，经由所述至少一个耦合元件接收的光在所述波导结构的长度内移动；以及
去耦区域，其沿着所述传播区域延伸并且包括向视窗投射多色图像的去耦元件，所述多色图像包括所述单色图像。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述波导结构包括：
第一波导，所述第一波导包括：
第一顶表面；和
第一底表面，其与所述第一顶表面相对设置；以及
第二波导，所述第二波导包括：
第二顶表面；和
第二底表面，其与所述第二顶表面相对设置；
并且其中：
所述传播区域包括在所述第一顶表面和所述第一底表面之间的第一传播区域部分和在所述第二顶表面和所述第二底表面之间的第二传播区域部分。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述至少一个耦合元件包括：
所述第一波导上的第一耦合元件；和
所述第二波导上的第二耦合元件；并且其中：
所述第一耦合元件被配置成接收包括第一预定波长的光的单色图像；和
所述第二耦合元件被配置成接收包括第二预定波长的光的单色图像，其中所述第一预定波长的光和所述第二预定波长的光是不同的。


4.根据权利要求3所述的装置，还包括：
第一单色发射器阵列，其具有以二维结构设置的、发射至少所述第一预定波长的光的多个发射器；和
第二单色发射器阵列，其具有以二维结构设置的、发射至少所述第二预定波长的光的多个发射器，并且其中：
所述第一单色发射器阵列与所述第一耦合元件对准；并且
所述第二单色发射器阵列与所述第二耦合元件对准。


5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述至少一个耦合元件包括：
所述第一波导上的第一耦合元件和第二耦合元件；
所述第二波导上的第三耦合元件和第四耦合元件；并且其中：
所述第一耦合元件被配置成接收包括第一预定波长的光的第一单色图像；
所述第二耦合元件被配置成接收包括第二预定波长的光的第二单色图像，所述第二预定波长的光不同于所述第一预定波长的光；
所述第三耦合元件被配置成接收包括所述第一预定波长的光的第三单色图像；和
所述第四耦合元件被配置成接收包括所述第二预定波长的光的第四单色图像。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述波导结构还包括：
光学部件，其设置在所述第一波导和所述第二波导之间，以在与所述第一波导相关联的第一图像平面和与所述第二波导相关联的第二图像平面之间引入视在距离。


7.根据权利要求1所述的装置，还包括具有附加多个耦合元件的附加耦合区域，其中所述耦合区域和所述附加耦合区域设置在所述波导结构的相对侧上。


8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个耦合元件包括至少一个反射光学元件，以将所述单色图像中的至少一个引导到所述传播区域中。


9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个耦合元件包括至少一个折射光学元件，以将所述单色图像中的至少一个引导到所述传播区域中。


10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个耦合元件包括至少一组光栅，以将所述单色图像中的至少一个引导到所述传播区域中。


11.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述传播区域复制所述单色图像以产生所述单色图像的多个瞳孔复制；和
所述去耦区域向所述视窗投射所述多色图像的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·丹尼尔·特雷尔，帕西·萨里科，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US