用于通过光波导的倾斜表面的光耦合的色散补偿制造技术

一种光学器件(例如，光瞳扩展器)包括具有倾斜面的波导。该光学器件包括在倾斜面上的反射器，以及棱镜，或在倾斜面处的光栅。棱镜或光栅补偿来自显示器的图像光的色散，这减少了显示图像的模糊。波导可以被配置用于一维或二维的瞳孔复制。的瞳孔复制。的瞳孔复制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过光波导的倾斜表面的光耦合的色散补偿
[0001]相关申请
[0002]本申请要求享有2019年2月11日提交的第62/804,119号美国申请以及2019年11月14日提交的第16/684,009号美国申请的优先权的权益，其内容通过引用以其整体结合于此。


[0003]本申请大体上涉及显示设备，且更具体地说，涉及头戴式显示设备。
[0004]背景
[0005]头戴式显示设备(本文也称为头戴式显示器)作为向用户提供视觉信息的手段越来越受欢迎。例如，头戴式显示设备用于虚拟现实和增强现实操作。
[0006]头戴式显示器中需要具有大视场(FOV)的显示器。大的FOV允许用户完全沉浸在虚拟现实或增强现实环境中，并且体验与用户在现实世界中可能体验到的场景类似的场景。
[0007]概述
[0008]因此，需要具有增加的FOV的头戴式显示设备。这种头戴式显示设备将增强用户对虚拟现实和/或增强现实操作的体验。
[0009]通过所公开的设备，减少或消除了与传统头戴式显示器相关的上述缺陷和其他问题。
[0010]根据一些实施例，光学器件包括光波导，该光波导具有第一光学表面和与第一光学表面相对的第二光学表面。第一光学表面和第二光学表面都从光波导的第一端延伸到与光波导的第一端相对的光波导的第二端。光波导还具有邻近光波导的第一端的倾斜面。倾斜面与第一光学表面和第二光学表面不平行且不垂直。该光学器件还包括在光波导的倾斜面上的反射器和定位成邻近光波导的第一端并且与光波导分离的棱镜。/>[0011]根据一些实施例，光波导具有第一光学表面和与第一光学表面相对的第二光学表面。第一光学表面和第二光学表面都从光波导的第一端延伸到与光波导的第一端相对的光波导的第二端。光波导还具有邻近光波导的第一端的倾斜面。倾斜面与第一光学表面和第二光学表面不平行且不垂直。倾斜面包括光栅。
[0012]该设备还可以包括定位成邻近第二光学表面的一个或更多个输出耦合器。
[0013]棱镜可以包括第一光学表面和第二光学表面，并且棱镜可以被配置成通过棱镜的第一光学表面接收来自投光器在第一方向上的光，并且在不平行于第一方向的第二方向上将来自投光器的光引导向光波导。光波导可以被配置成通过光波导的第一光学表面接收来自棱镜的在不垂直于光波导的第一光学表面的第二方向上的光，并且在光波导的第一光学表面处，在不平行于第二方向的第三方向上将光引导向倾斜面。倾斜面上的反射器可以被配置成在光波导的第一光学表面处在第四方向上反射被引导的光，以便在光波导内传播。一个或更多个输出耦合器可以被配置成重定向照射在一个或更多个输出耦合器上的至少一部分光，以通过光波导的第一光学表面透射出光波导。在这样的实施例中，来自投光器的光可以以零入射角照射在棱镜的第一光学表面上。由一个或更多个输出耦合器重定向的光
以零入射角照射在光波导的第一光学表面上。
[0014]一个或更多个输出耦合器可以被配置成将在光波导内传播的光从光波导的第一端重定向到光波导的第二端，使得光的第一部分通过光波导的第一光学表面的第一位置透射出光波导，并且光的不同于光的第一部分的第二部分通过光波导的第一光学表面的第二位置透射出光波导，第二位置与光波导的第一光学表面的第一位置不同并且分离。
[0015]一个或更多个输出耦合器包括多个反射器。多个反射器中的相应反射器可以被配置成将在光波导内传播的光的相应部分从光波导的第一端重定向到光波导的第二端，使得光的相应部分通过光波导的第一光学表面的对应位置透射出光波导。
[0016]一个或更多个输出耦合器可以包括体布拉格光栅，该体布拉格光栅被配置成将光波导内传播的光的相应部分从光波导的第一端定向到光波导的第二端，使得光的多个部分中的相应部分通过光波导的第一光学表面的对应位置透射出光波导。
[0017]棱镜接收的光可以具有第一角展度。通过光波导的第一光学表面透射的光的至少一部分可以具有第二角展度。棱镜的第一光学表面和棱镜的第二光学表面可以形成锐角。倾斜面可以限定相对于第一光学表面的面角(facet angle)。棱镜的面角和锐角可以被选择为使得第一角展度内的任何光在对应于第一角展度的第二角展度内通过光波导的第一光学表面输出。
[0018]棱镜可以包括第一光学表面和第二光学表面。棱镜的第二光学表面可以与光波导的第一光学表面光学耦合。在这样的实施例中，棱镜的第二光学表面可以定位成基本平行于光波导的第一光学表面。棱镜的第二光学表面可以与光波导的第一光学表面通过空气分离。
[0019]该器件可以对可见光基本透明。
[0020]棱镜接收的光可以是非单色的。
[0021]光波导可以具有至少40mm的长度和至少40mm的宽度。
[0022]棱镜可以具有小于光波导的宽度的长度。
[0023]根据本公开的显示设备可以包括投光器和如上定义的光学器件。
[0024]投光器可以被配置成投射对应于一个或更多个图像的光。显示设备可以被配置成组合从投光器投射的光和来自显示设备外部的光，以提供从投光器投射的一个或更多个图像与对应于来自显示设备外部的光的真实图像的重叠。
[0025]光学器件可以被配置成将由投光器投射的一个或更多个图像扩展到比投光器上的一个或更多个图像更大的视窗。
[0026]显示设备可以是头戴式显示设备。
[0027]根据一些实施例，光学器件包括光波导，该光波导具有第一光学表面和与第一光学表面相对的第二光学表面。第一光学表面和第二光学表面都从光波导的第一端延伸到与光波导的第一端相对的光波导的第二端。光波导还具有邻近光波导的第一端的倾斜面。倾斜面与第一光学表面和第二光学表面不平行且不垂直。倾斜面包括光栅。
[0028]该设备还可以包括定位成邻近第二光学表面的一个或更多个输出耦合器。
[0029]因此，所公开的实施例提供了具有大视场的显示设备。在一些实施例中，显示设备是头戴式显示设备。
[0030]附图简述
[0031]为了更好地理解所描述的各个实施例，应当结合以下附图来参考下面的实施例的描述，在所有附图中，相同的附图标记指示相应的部件。
[0032]图1是根据一些实施例的显示设备的透视图。
[0033]图2是根据一些实施例的包括显示设备的系统的框图。
[0034]图3是根据一些实施例的显示设备的等轴视图(isometric view)。
[0035]图4示出了根据一些实施例的光学器件。
[0036]图5A
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图5C示出了根据一些实施例的光学器件。
[0037]图6A示出了根据一些实施例的二维光学器件。
[0038]图6B示出了图6A所示的二维光学器件的横截面。
[0039]图6C示出了根据一些实施例的二维光学器件。
[0040]图7是根据一些实施例的显示设备的等轴视图。
[0041]图8示出了根据一些实施例的头戴式显示设备。
[0042本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学器件，包括：光波导，所述光波导具有第一光学表面和与所述第一光学表面相对的第二光学表面，所述第一光学表面和所述第二光学表面都从所述光波导的第一端延伸到与所述光波导的第一端相对的所述光波导的第二端，所述光波导还具有邻近所述光波导的第一端的倾斜面，所述倾斜面与所述第一光学表面和所述第二光学表面不平行并且不垂直；反射器，所述反射器在所述光波导的所述倾斜面上；和棱镜，所述棱镜定位成邻近所述光波导的第一端，并且与所述光波导分离。2.根据权利要求1所述的器件，还包括：一个或更多个输出耦合器，所述一个或更多个输出耦合器定位成邻近所述第二光学表面。3.根据权利要求2所述的器件，其中：所述棱镜包括第一光学表面和第二光学表面；所述棱镜被配置成通过所述棱镜的第一光学表面接收来自投光器在第一方向上的光，并且在不平行于所述第一方向的第二方向上将来自所述投光器的光引导向所述光波导；所述光波导被配置成通过所述光波导的第一光学表面接收来自所述棱镜的在不垂直于所述光波导的第一光学表面的所述第二方向上的光，并且在所述光波导的第一光学表面处，在不平行于所述第二方向的第三方向上将光引导向所述倾斜面；所述倾斜面上的所述反射器被配置成在所述光波导的第一光学表面处在第四方向上反射被引导的光，以便在所述光波导内传播；并且所述一个或更多个输出耦合器被配置成重定向照射在所述一个或更多个输出耦合器上的至少一部分光，以通过所述光波导的第一光学表面透射出所述光波导；并且任选地，其中：来自所述投光器的光以零入射角照射在所述棱镜的第一光学表面上；并且由所述一个或更多个输出耦合器重定向的光以零入射角照射在所述光波导的第一光学表面上。4.根据权利要求2所述的器件，其中：所述一个或更多个输出耦合器被配置成将在所述光波导内传播的光从所述光波导的第一端重定向到所述光波导的第二端，使得光的第一部分通过所述光波导的第一光学表面的第一位置透射出所述光波导，并且光的不同于光的第一部分的第二部分通过所述光波导的第一光学表面的第二位置透射出所述光波导，所述第二位置与所述光波导的第一光学表面的第一位置不同并且分离。5.根据权利要求2所述的器件，其中：所述一个或更多个输出耦合器包括多个反射器；并且所述多个反射器中的相应反射器被配置成将在所述光波导内传播的光的相应部分从所述光波导的第一端重定向到所述光波导的第二端，使得光的相应部分通过所述光波导的第一光学表面的对应位置透射出所述光波导。6.根据权利要求2所述的器件，其中：所述一个或更多个输出耦合器包括体布拉格光栅，所述体布拉格光...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟万里，李熙允，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：