光学系统技术方案

本申请涉及一种光学系统，其提供了用于选择性输出用于形成图像的光的架构，该光具有不同波长并且以低串扰水平输出。在一些实施方式中，光内耦合至波导中并且被偏转以根据波长在不同方向上传播。然后，内耦合光由外耦合光学元件外耦合，该外耦合光学元件基于光的传播方向外耦合光。在一些其他实施方式中，滤色器位于波导与外耦合元件之间。滤色器限制与外耦合元件相互作用并且由外耦合元件外耦合的光的波长。在又一些其他实施方式中，为每个待输出的波长范围提供不同波导。内耦合光学元件将适当波长范围的光选择性地内耦合至对应的波导中，光从该对应的波导中外耦合。光从该对应的波导中外耦合。光从该对应的波导中外耦合。

【技术实现步骤摘要】
光学系统
[0001]本申请是PCT申请号为PCT/US2015/053016、申请日为2015年9月29日、专利技术名称为“用于从波导中输出不同波长光的架构和方法”的PCT申请的中国国家阶段申请的分案申请，该中国国家阶段申请进入国家阶段日为2017年4月28日、国家申请号为201580058936.2。
[0002]优先权要求
[0003]本申请要求于2014年9月29日提交的题为“VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请第62/057,165号的优先权权益，其全部内容通过引证结合于此。
[0004]引证并入
[0005]本申请通过引证结合以下专利申请中的每一个的全部内容：美国申请第14/331,218号(代理人案卷号20020.00)；美国临时申请第62/012,273号(代理人案卷号30019.00)；以及美国临时申请第62/005,807号(代理人案卷号30016.00)。


[0006]本公开涉及虚拟现实和增强现实成像及可视化系统。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，包括：多个波导，形成波导叠层，每个波导包括第一主表面和第二主表面，每个波导被配置为通过全内反射在所述第一主表面与所述第二主表面之间传播光，其中，至少一个波导输出具有与一其他波导不同的发散量的光，其中，不同的发散量与不同的深度平面相关联，每个波导还包括：内耦合光学元件，被配置为将第一多个波长的入射光内耦合至所述波导中，使得内耦合的所述第一多个波长的入射光沿着第一方向通过全内反射在所述波导内传播，并且将一个或多个第二波长的入射光内耦合至所述波导中，使得内耦合的第二多个波长的入射光沿着第二方向通过全内反射在所述波导内传播；第一外耦合光学元件，被配置为将沿着所述第一方向通过所述波导传播的所述第一多个波长的内耦合光外耦合出所述波导并且输出具有针对与所述波导相关联的特定深度平面的发散量的外耦合光；以及第二外耦合光学元件，被配置为将沿着所述第二方向通过所述波导传播的所述第二多个波长的内耦合光外耦合出所述波导并且输出具有针对与所述波导相关联的特定深度平面的发散量的外耦合光。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，每个波导具有相关联的深度平面，其中，每个波导被配置为产生看起来源自所述波导的相关联的深度平面的图像。3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，不同的波导具有不同的相关联的深度平面。4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，用于不同深度平面的所述所述第一外耦合光学元件和所述第二外耦合光学元件具有不同的光学功率，以便为每个深度平面提供出射光的不同发散。5.一种光学系统，包括：多个波导，形成波导叠层，每个波导包括第一主表面和第二主表面，其中，多个所述波导中的至少一个波导输出具有与一其他波导不同的发散量的光，其中，不同的发散量与不同的深度平面相关联，每个波导还包括：内耦合光学元件，其被配置为将入射光内耦合到所述波导中；第一波长选择滤波器，在所述第一主表面上，所述第一波长选择滤波器具有与所述第一主表面相邻的第一后表面以及与所述第一后表面相对的第一前表面，所述第一波长选择滤波器被配置为：使第一多个波长的内耦合光透射通过所述第一后表面，并从所述第一前表面反射所述第一多个波长的透射光的一部分；并且反射其他波长的内耦合光；以及第一外耦合光学元件，布置在所述第一波长选择滤波器上，所述第一外耦合光学元件被配置为将透射通过所述第一波长选择滤波器的所述第一多个波长的内耦合光外耦合，并且输出具有针对与所述波导相关联的特定深度平面的发散量的外耦合光。6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，每个波导还包括：第二波长选择滤波器，在所述第二主表面上，所述第二波长选择滤波器具有与所述第二主表面相邻的第二后表面以及与所述第二后表面相对的第二前表面，所述第二波长选择滤波器被配置为：
使与所述第一多个波长不同的一个或多个第二波长的内耦合光透射通过所述第二后表面，并从所述第二前表面反射所述一个或多个第二波长的透射光的一部分；并且反射所述第一多个波长的内耦合光；以及第二外耦合光学元件，布置在所述第二波长选择滤波器上，所述第二外耦合光学元件被配置为将透射通过所述第二波长选择滤波器的所述一个或多个第二波长的内耦合光外耦合，并且输出具有针对与所述波导相关联的特定深度平面的发散量的所述外耦合光。7.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述第一波长选择滤波器和所述第二波长选择滤波器包括二向色滤波器。8.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述第一波长选择滤波器和所述第二波长选择滤波器被配置为使以相对于法线的0度到20度之间的角度入射的所述第一多个波长的光和所述一个或多个第二波长的光透射至对应的所述波导的所述第一主表面或所述第二主表面。9.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述一个或多个第二波长的光包括绿光。10.根据权利要求6所述的光学系统，其中，每个波导还包括：光分配元件，被配置为：从所述内耦合光学元件接收所述第一多个波长和所述一个或多个第二波长的内耦合光；以及将所述第一多个波长和所述一个或多个第二波长的光分配到所述第一外耦合光学元件和所述第二外耦合光学元件。11.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述光分配元件包括一个或多个衍射光学元件。12.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述光分配元件是正交光瞳扩展器。13.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述第一多个波长的光的第一部分从所述第一波长选择滤波器的所述第一前表面反射，并且所述第一多个波长的光的第二部分由光重分配元件重定向。14.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述第一多个波长的光的第一部分在从所述第二主表面反射之后入射在所述第一波长选择滤波器上，并且其中，光的所述第一部分的一部分由所述光重分配元件重定向。15.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述一个或多个第二波长的光的第三部分从所述第二波长选择滤波器的所述第二前表面反射，并且所述一个或多个第二波长的光的第四部分由光重分配元件重定向。16.根据权利要求15所述的光学系统，其中，所述一个或多个第二波长的光的第三部分在从所述第一主表面反射之后入射在所述第二波长选择滤波器上，并且其中，光的所述第三部分的一部分由所述光重分配元件重定向。17.根据权利要求6所述的光学系统，其中：所述第一外耦合光学元件包括一个或多个衍射光学元件；并且所述第二外耦合光学元件包括一个或多个衍射光学元件。18.根据权利要求17所述的光学系统，其中，所述第一外耦合光学元件的所述一个或多个衍射光学元件包括模拟表面凹凸光栅(ASR)、二元表面凹凸结构(BSR)、全息图以及可切
换衍射光学元件中的一个或多个。19.根据权利要求18所述的光学系统，其中，所述可切换衍射光学元件包括可切换聚合物分散液晶(PDLC)光栅。20.根据权利要求17所述的光学系统，其中，所述第二外耦合光学元件的一个或多个光栅包括模拟表面凹凸光栅(ASR)、二元表面凹凸结构(BSR)、全息图以及可切换衍射光学元件中的一个或多个。21.根据权利要求20所述的光学系统，其中，所述可切换衍射光学元件包括可切换聚合物分散液晶(PDLC)光栅。22.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述内耦合光学元件包括一个或多个衍射光学元件。23.根据权利要求22所述的光学系统，其中，所述一个或多个衍射光学元件包括模拟表面凹凸光栅(ASR)、二元表面凹凸结构(BSR)、全息图以及可切换衍射光学元件中的一个或多个。24.根据权利要求23所述的光学系统，其中，所述可切换衍射光学元件是可切换聚合物分散液晶(PDLC)光栅。25.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述内耦合光学元件包括棱镜。26.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：