用于增强现实显示系统的目镜技术方案

一种增强现实显示系统。系统可包括具有第一输入耦合光栅(ICG)区域的第一目镜波导。第一ICG区域可接收对应于具有对应视场(FOV)的输入图像的输入光束集，并且可以耦入输入光束的第一子集。输入光束的第一子集可以对应于FOV的第一子部分。系统还可包括具有第二ICG区域的第二目镜波导。第二ICG区域可接收并至少耦入光束的第二子集。输入光束的第二子集可以对应于FOV的第二子部分。FOV的第一和第二子部分可以至少部分不同，但是一起包括输入图像的完整FOV。完整FOV。完整FOV。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强现实显示系统的目镜
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年6月20日提交的并且题为“EYEPIECES FOR AUGMENTED REALITY DISPLAY SYSTEM(用于增强现实显示系统的目镜)”的美国临时专利申请62/863,871和2020年5月13日提交的并且题为“EYEPIECES FOR AUGMENTED REALITY DISPLAY SYSTEM(用于增强现实显示系统的目镜)”的美国临时专利申请63/024,343的优先权。这些申请中的每一个，以及与本申请一起提交的申请数据表中标识了外国或国内优先权要求的任何和所有其他申请，在37CFR 1.57下通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及用于虚拟现实、增强现实和混合现实系统的目镜。

技术介绍

[0004]现代计算和显示技术促进了虚拟现实、增强现实和混合现实系统的发展。虚拟现实或“VR”系统为用户创造模拟的环境来体验。这可以通过将计算机生成的图像数据通过头戴式显示器呈现给用户来完成。该图像数据创造了让用户沉浸在模拟环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种增强现实显示系统，包括：第一目镜波导，其包括第一光学透射衬底；第一输入耦合光栅(ICG)区域，其形成在第一目镜波导上或中，所述第一ICG区域被配置为接收与具有对应视场的输入图像相对应的输入光束集合，以及将所述输入光束的第一子集耦合到所述衬底中作为被引导的光束的第一集合，所述输入光束的第一子集对应于所述输入图像的视场的第一子部分；第二目镜波导，其包括第二光学透射衬底；以及第二输入耦合光栅(ICG)区域，其形成在第二目镜波导上或中，所述第二ICG区域被配置为至少接收对应于所述输入图像的所述输入光束的第二子集，以及将所述输入光束的第二子集耦合到所述衬底中作为被引导的光束的第二集合，所述输入光束的第二子集对应于所述输入图像的所述视场的第二子部分，其中，所述视场的所述第一子部分和所述第二子部分至少部分不同，但是一起包括所述输入图像的完整视场。2.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述输入图像的所述视场在至少一个尺寸上大于在所述第一和第二目镜波导的厚度方向上的全内反射传播角度的范围。3.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，还包括：第三目镜波导，其包括第三光学透射衬底；以及第三输入耦合光栅(ICG)区域，其形成在所述第三目镜波导上或中，所述第三ICG区域被配置为至少接收对应于所述输入图像的所述输入光束的第三子集，以及将输入光束的第三子集耦合到所述衬底中作为被引导的光束的第三集合，所述输入光束的第三子集对应于所述输入图像的所述视场的第三子部分，其中，所述视场的所述第一子部分、所述第二子部分和所述第三子部分至少部分不同，但是一起包括所述输入图像的所述完整视场。4.根据权利要求3所述的增强现实显示系统，其中，所述第一ICG区域包括具有第一空间周期的周期性衍射特征，所述第二ICG区域包括具有第二空间周期的周期性衍射特征，所述第三ICG区域包括具有第三空间周期的周期性衍射特征，所述第一空间周期小于所述第二空间周期，以及所述第二空间周期小于所述第三空间周期。5.根据权利要求4所述的增强现实显示系统，其中，对于折射率n≤1.5，所述第一空间周期<336nm，所述第二空间周期为408
‑
458nm，以及所述第三空间周期>546nm，对于折射率1.5<n≤1.6，所述第一空间周期<325nm，所述第二空间周期为380
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454nm，以及所述第三空间周期>521nm，对于折射率1.6<n≤1.7，所述第一空间周期<318nm，所述第二空间周期为359
‑
427nm，以及所述第三空间周期>492nm，对于折射率1.7<n≤1.8，所述第一空间周期<314nm，所述第二空间周期为338
‑
403nm，以及所述第三空间周期>463nm，对于折射率1.8<n≤1.9，所述第一空间周期<308nm，所述第二空间周期为321
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382nm，
以及所述第三空间周期>440nm，对于折射率1.9<n≤2.0，所述第一空间周期<302nm，所述第二空间周期为306
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362nm，以及所述第三空间周期>419nm，或对于折射率2.0<n≤2.1，所述第一空间周期<298nm，所述第二空间周期为298
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346nm，以及所述第三空间周期>397nm。6.根据权利要求4所述的增强现实显示系统，还包括：投影仪系统，其被配置为将对应于所述输入图像的输入光束集合朝向所述第一目镜波导、所述第二目镜波导和所述第三目镜波导而投射，其中，所述第一目镜波导沿着所述输入光束集合的光路而位于所述第二目镜波导之前，以及其中，所述第二目镜波导沿着所述输入光束集合的所述光路而位于所述第三目镜波导之前。7.根据权利要求3所述的增强现实显示系统，其中，所述视场的所述第一子部分和所述第二子部分部分重叠，以及所述视场的所述第二子部分和所述第三子部分部分重叠。8.根据权利要求3所述的增强现实显示系统，其中，所述第一ICG区域、所述第二ICG区域和所述第三ICG区域横向对准。9.根据权利要求3所述的增强现实显示系统，其中，所述第一ICG区域、所述第二ICG区域和所述第三ICG区域被配置为接收对应于所述输入图像的多个颜色分量的输入光束；所述第一ICG区域被配置为将用于所述颜色分量中的两个或两个以上的所述输入光束的第一子集耦合到所述第一衬底中作为被引导的光束的第一集合，所述输入光束的第一子集对应于所述输入图像的所述颜色分量的所述视场的第一子部分，所述第二ICG区域被配置为将用于所述颜色分量中的两个或两个以上的所述输入光束的第二子集耦合到所述第二衬底中，所述输入光束的所述第二子集对应于所述输入图像的所述颜色分量的所述视场的第二子部分，所述第三ICG区域被配置为将用于所述颜色分量中的两个或两个以上的所述输入光束的第三子集耦合到所述第三衬底中，所述输入光束的第三子集对应于所述输入图像的所述颜色分量的所述视场的第三子部分，并且，所述输入图像的相应颜色分量的所述视场的所述第一子部分、所述第二子部分和所述第三子部分至少部分不同，但是一起包括所述输入图像的所述颜色分量的所述完整视场。10.根据权利要求9所述的增强现实显示系统，其中，所述第一ICG区域包括多个空间分离的子部分，每个子部分对应于所述颜色分量中的一个，所述第二ICG区域包括多个空间分离的子部分，每个子部分对应于所述颜色分量中的一个，以及所述第三ICG区域包括多个空间分离的子部分，每个子部分对应于所述颜色分量中的一个。11.根据权利要求9所述的增强现实显示系统，其中，所述第三ICG区域具有小于10％的
二阶衍射效率。12.根据权利要求9所述的增强现实显示系统，还包括：光学滤波器，其沿着所述输入光束的光路而位于所述第二目镜波导之后，所述光学滤波器被配置为选择性地吸收用于具有最短波长的颜色分量的输入光束。13.根据权利要求12所述的增强现实显示系统，其中，所述光学滤波器是黄色滤波器，其吸收蓝光的至少90％。14.根据权利要求12所述的增强现实显示系统，其中，所述光学滤波器被配置为选择性地吸收用于具有两个最短波长的两个颜色分量的输入光束。15.根据权利要求14所述的增强现实显示系统，其中，所述光学滤波器是红色滤波器，其吸收绿光和蓝光的至少90％。16.根据权利要求12所述的增强现实显示系统，其中，所述光学滤波器是提供在所述第二目镜波导与所述第三目镜波导之间的组件。17.根据权利要求12所述的增强现实显示系统，其中，所述光学滤波器是提供在所述第三目镜波导中的管芯。18.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述第一ICG区域和所述第二ICG区域具有5
‑
90％的一阶衍射效率。19.根据权利要求18所述的增强现实显示系统，其中，所述第一ICG区域被配置为使得所述输入光束的第二子集通过而不被衍射。20.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述第一目镜波导和所述第二目镜波导具有1.5
‑
2.1的折射率。21.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，对于折射率n≤1.5，在至少一个方向上的所述输入图像的所述视场大于29.0
°
但小于或等于44.5
°
，对于折射率1.5<n≤1.6，在至少一个方向上的所述输入图像的所述视场大于34.9
°
但小于或等于50.4
°
，对于折射率1.6<n≤1.7，在至少一个方向上的所述输入图像的所述视场大于41.0
°
但小于或等于54.2
°
，对于折射率1.7<n≤1.8，在至少一个方向上的所述输入图像的所述视场大于47.2
°
但小于或等于57.5
°
，对于折射率1.8<n≤1.9，在至少一个方向上的所述输入图像的所述视场大于53.5
°
但小于或等于60.9
°
，对于折射率1.9<n≤2.0，在至少一个方向上的所述输入图像的所述视场大于60.0
°
但小于或等于64.7
°
，或对于折射率2.0<n≤2.1，在至少一个方向上的所述输入图像的所述视场大于66.7
°
但小于或等于68.0
°
。22.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述第一目镜波导和所述第二目镜波导具有相同尺寸。23.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述第一目镜波导和所述第二目镜波导横向对准，并且通过间隙纵向分离。
24.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，还包括：第一正交光瞳扩展器(OPE)区域、或第一多向光瞳扩展器(MPE)区域、或第一组合光瞳扩展器
‑
提取器(CPE)区域，其形成在所述第一目镜波导上或中，所述第一OPE、MPE或CPE区域被配置为接收所述被引导的光束的第一集合，并且在所述第一目镜波导的空间分布部分上复制它们；以及第二OPE区域、或第二MPE区域、或第二CPE区域，其形成在所述第二目镜波导上或中，所述第二OPE、MPE或CPE区域被配置为接收所述被引导的光束的所述第二集合，并且在所述第二目镜波导的空间分布部分上复制它们。25.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，还包括：第一输出耦合光栅区域，其形成在所述第一目镜波导上或中，所述第一输出耦合光栅区域被配置为从所述第一目镜波导输出所述被引导的光束的第一集合作为输出光束的第一集合；以及第二输出耦合光栅区域，其形成在所述第二目镜波导上或中，所述第二输出耦合光栅区域被配置为从所述第二目镜波导输出所述被引导的光束的第二集合作为输出光束的第二集合，其中，所述输出光束的第...

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