用于混合现实的系统和方法技术方案

本公开涉及用于混合现实的系统和方法。一种虚拟图像生成系统包括：平面光波导，其具有相反的第一面和第二面；耦入(IC)元件，其被配置为将来自图像投影组件的准直光束光学耦合到平面光波导内作为耦入光束；第一正交光瞳扩展(OPE)元件，其与平面光波导的第一面相关联，用于将耦入光束分成第一组正交子光束；第二正交光瞳扩展(OPE)元件，其与平面光波导的第二面相关联，用于将耦入光束分成第二组正交子光束；以及出射光瞳扩展(EPE)元件，其与平面光波导相关联，用于将第一组正交子光束和第二组正交子光束分成从平面光波导出射的耦出子光束阵列。阵列。阵列。

【技术实现步骤摘要】
用于混合现实的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2018年5月16日、PCT国际申请号为PCT/US2018/032883、中国国家阶段申请号为201880034011.8、专利技术名称为“用于混合现实的系统和方法”的申请的分案申请。


[0002]本公开涉及虚拟现实、增强现实和混合现实成像及可视化系统。

技术介绍

[0003]现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”(VR)或“增强现实”(AR)体验的“混合现实”(AR)系统的开发，其中数字再现的图像或其部分以看起来是真实的或可以被感知为真实的方式呈现给用户。VR场景通常涉及呈现数字或虚拟图像信息且对实际的真实世界视觉输入不透明。AR场景通常涉及呈现数字或虚拟图像信息作为对用户周围的真实世界的可视化的增强(即，对真实世界视觉输入透明)。因此，AR场景涉及呈现数字或虚拟图像信息且对真实世界视觉输入透明。
[0004]MR系统通常生成并显示颜色数据，这增加了MR场景的逼真性。这些MR系统中的许多通过快速连续地循序投影与彩色图像相对应的不同(例如，原色)颜色或“场”(例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟图像生成系统，包括：光瞳预扩展PPE元件，其被配置为接收来自成像元件的准直光束并将所述准直光束分成一组初始耦出子光束；平面光波导；耦入(IC)元件，其被配置为将所述一组初始耦出子光束光学耦合到所述平面光波导内作为一组耦入子光束；以及一个或多个衍射元件，其与所述平面光波导相关联，用于将所述一组耦入子光束分成从所述平面光波导的面出射的一组最终耦出子光束。2.根据权利要求1所述的虚拟图像生成系统，其中所述准直光束限定入射光瞳，所述一组初始耦出子光束限定大于所述入射光瞳的预扩展光瞳，并且所述一组最终耦出子光束限定大于所述预扩展光瞳的出射光瞳。3.根据权利要求2所述的虚拟图像生成系统，其中所述预扩展光瞳是所述入射光瞳的至少十倍，并且所述出射光瞳是所述预扩展光瞳的至少十倍。4.根据权利要求1所述的虚拟图像生成系统，其中所述一组初始耦出子光束作为二维子光束阵列被光学耦合到所述平面光波导内，并且所述一组最终耦出子光束作为二维子光束阵列从所述平面光波导的所述面出射。5.根据权利要求1所述的虚拟图像生成系统，其中所述一组初始耦出子光束作为一维子光束阵列被光学耦合到所述平面光波导内，并且所述一组最终耦出子光束作为二维子光束阵列从所述平面光波导的所述面出射。6.根据权利要求1所述的虚拟图像生成系统，其中所述一个或多个衍射元件包括正交光瞳扩展(OPE)元件以及出射光瞳扩展(EPE)元件，所述正交光瞳扩展元件与所述平面光波导相关联，用于将所述一组耦入子光束进一步分成一组正交子光束，所述出射光瞳扩展元件与所述平面光波导相关联，用于将所述一组正交子光束分成所述一组最终耦出子光束。7.根据权利要求1所述的虚拟图像生成系统，其中所述PPE元件包括：衍射分束器，其被配置为将所述准直光束分成初始组发散子光束；以及透镜，其被配置为将所述初始组发散子光束重新准直为所述一组初始耦出子光束。8.根据权利要求7所述的虚拟图像生成系统，其中所述衍射分束器是1
×
N分束器。9.根据权利要求7所述的虚拟图像生成系统，其中所述衍射分束器是M
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N分束器。10.根据权利要求7所述的虚拟图像生成系统，其中所述透镜是衍射透镜。11.根据权利要求1所述的虚拟图像生成系统，其中所述PPE元件包括棱镜，所述棱镜被配置为将所述准直光束分成所述一组耦入子光束。12.根据权利要求11所述的虚拟图像生成系统，其中所述棱镜是实心棱镜。13.根据权利要求11所述的虚拟图像生成系统，其中所述棱镜是空腔棱镜。14.根据权利要求11所述的虚拟图像生成系统，其中所述棱镜包括半反射棱镜平面，所述半反射棱镜平面被配置为将所述准直光束分成所述一组耦入子光束。15.一种虚拟图像生成系统，包括：光瞳预扩展PPE元件，其被配置为接收来自成像元件的准直光束并将所述准直光束分成一组初始耦出子光束；平面光波导；
耦入IC元件，其被配置为将所述一组初始耦出子光束光学耦合到所述平面光波导内作为一组耦入子光束；以及一个或多个衍射元件，其与所述平面光波导相关联，用于将所述一组耦入子光束分成从所述平面光波导的面出射的一组最终耦出子光束，其中所述一个或多个衍射元件包括正交光瞳扩展OPE元件以及出射光瞳扩展EPE元件，所述OPE元件与所述平面光波导相关联，用于将所述一组耦入子光束进一步分成一组正交子光束，所述EPE元件与所述平面光波导相关联，用于将所述一组正交子光束分成所述一组最终耦出子光束，以及其中所述PPE元件包括：微型平面光波导；微型OPE元件，其与所述微型平面光波导相关联，用于将所述准直光束分成所述一组初始正交子光束；以及微型EPE元件，其与所述微型平面光波导相关联，用于将所述一组初始正交子光束分成从所述微型平面光波导的面出射的所述一组初始耦出子光束。16.根据权利要求15所述的虚拟图像生成系统，其中所述PPE元件进一步包括微型IC元件，所述微型IC元件被配置为将所述准直光束光学耦合到所述平面光波导内。17.一种虚拟图像生成系统，包括：光瞳预扩展PPE元件，其被配置为接收来自成像元件的准直光束并将所述准直光束分成一组初始耦出子光束；平面光波导；耦入(IC)元件，其被配置为将所述一组初始耦出子光束光学耦合到所述平面光波导内作为一组耦入子光束；以及一个或多个衍射元件，其与所述平面光波导相关联，用于将所述一组耦入子光束分成从所述平面光波导的面出射的一组最终耦出子光束，其中所述PPE元件包括棱镜，所述棱镜被配置为将所述准直光束分成所述一组耦入子光束，其中所述棱镜包括半反射棱镜平面，所述半反射棱镜平面被配置为将所述准直光束分成所述一组耦入子光束，以及其中所述棱镜包括多个平行棱镜平面，所述多个平行棱镜平面被配置为将所述准直光束分成所述一组耦入子光束，所述两个平行棱镜平面包括所述半反射棱镜平面。18.根据权利要求17所述的虚拟图像生成系统，其中所述多个平行棱镜平面包括全反射棱镜平面，其中所述准直光束的一部分在第一方向上被所述至少一个半反射棱镜反射，并且所述准直光束的一部分被透射到所述全反射棱镜平面以在所述第一方向上反射。19.一种虚拟图像生成系统，包括：光瞳预扩展PPE元件，其被配置为接收来自成像元件的准直光束并将所述准直光束分成一组初始...

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