具有布拉格光栅的人工现实系统技术方案

光学组件可以包括波导和布拉格光栅，布拉格光栅被配置为将光耦合进或耦合出波导。布拉格光栅可以包括多个层对，其中至少一个层对包括具有第一折射率的第一材料和具有第二折射率的第二层，并且其中布拉格光栅的属性被选择，使得对于至少两种颜色的光，布拉格光栅表现出基本相似的衍射效率和衍射角。现出基本相似的衍射效率和衍射角。现出基本相似的衍射效率和衍射角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有布拉格光栅的人工现实系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月14日提交的美国临时专利申请号62/914,673的权益，以其整体内容通过引用并入于此。


[0003]本公开总体涉及人工现实系统，诸如增强现实和/或混合现实系统。

技术介绍

[0004]人工现实系统在诸如计算机游戏、健康和安全、工业和教育的许多领域中具有应用。作为几个示例，人工现实系统正在被合并到移动设备、游戏控制台、个人计算机、电影院和主题公园中。一般而言，人工现实是在呈现给用户之前已经以某种方式调整的现实的形式，人工现实可以包括例如虚拟现实、增强现实、混合现实、杂混现实或其某种组合和/或衍生物。
[0005]人工现实系统通常使用头戴式显示器(HMD)来向用户呈现图像。为了让用户舒适地察看由HMD显示的图像，光学系统被用来对光线进行整形并且将其引导到用户的眼睛。由于用户将HMD戴在头上，因此尺寸和重量是重要的考虑因素。此外，减少或消除图像伪影或失真对于实现舒适的察看体验是重要的。

技术实现思路

[0006]一般而言，本公开描述了人工现实系统，并且更具体地，描述了包括光学组件的人工现实系统，光学组件包括用于将光耦合进和/或耦合出波导的至少一个布拉格光栅。例如，布拉格光栅被描述为具有所选择的属性，使得对于多个不同的光波长，布拉格光栅具有相似的衍射效率和衍射角。例如，本文描述的布拉格光栅可以具体被配置为：对于对应于光谱内的绿色、红色和蓝色区域的光的波长，表现出相似的衍射效率和衍射角。布拉格光栅可以是反射布拉格光栅或透射布拉格光栅。这可以允许减少数目的波导(例如，单个波导)被用作人工现实系统内的光学元件，以用于控制和输出绿光、红光和蓝光，从而减小人工现实系统的尺寸和/或重量和/或降低人工现实系统的对齐和组装的复杂性。
[0007]在一个或多个示例方面，本申请描述了一种光学组件，包括：波导；以及布拉格光栅，布拉格光栅被配置为将光耦合进或耦合出波导，其中布拉格光栅包括多个层对，其中至少一个层对包括具有第一折射率的第一材料和具有第二折射率的第二层，并且其中布拉格光栅的属性被选择，使得对于至少两种颜色的光，布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率和衍射角。
[0008]布拉格光栅可以包括反射布拉格光栅。
[0009]布拉格光栅可以包括透射布拉格光栅。
[0010]布拉格光栅的属性可以被选择，使得对于具有第一波长的第一光和具有第二波长的第二光，布拉格光栅可以表现出实质相似的衍射效率，其中第一波长可以与第二波长相
差至少50nm。
[0011]布拉格光栅的属性可以被选择，使得对于三种颜色的光，布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率。三种颜色的光可以包括：波长在约430nm与约450nm之间的光、波长在约525nm与约550nm之间的光，以及波长在约650nm与约675nm之间的光。
[0012]对于第一光的衍射级可以与第二光的衍射级不同的至少两种颜色的光，布拉格光栅可以表现出实质相似的衍射效率。
[0013]属性可以包括以下至少一项：第一折射率、第二折射率、第一折射率和第二折射率的平均、或层对的厚度。
[0014]层对可以限定一个主平面，其中波导可以限定一个主平面，并且其中层对的主平面可以与波导的主平面以非平行且非垂直的角度被定向。
[0015]多个层对中的每个层对可以包括第一材料和第二材料，并且其中每个层对的厚度可以实质相同。
[0016]布拉格光栅可以是输入耦合光栅。
[0017]布拉格光栅可以是输出耦合光栅。
[0018]布拉格光栅可以是输入耦合光栅，还可以包括输出耦合光栅，其中输出耦合光栅可以包括：第二多个层对，其中第二多个层对中的第二层对可以包括具有第三折射率的第三材料和具有第四折射率的第四层，并且其中输出耦合光栅的属性可以被选择，使得对于至少两种颜色的光，输出耦合光栅可以表现出实质相似的衍射效率和衍射角。
[0019]光学组件还可以包括投影仪，投影仪被配置为经由布拉格光栅将光引导到波导中。
[0020]在一个或多个示例方面，本申请描述了一种头戴式显示器，其包括投影仪和光学组件。光学组件包括：波导；以及布拉格光栅，布拉格光栅被配置为将光耦合进或耦合出波导，其中布拉格光栅包括多个层对，其中层对包括具有第一折射率的第一材料和具有第二折射率的第二层，其中布拉格光栅的属性被选择，使得对于至少两种颜色的光，布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率和衍射角，并且其中投影仪被配置为将光引导到波导中。
[0021]布拉格光栅的属性可以被选择，使得对于波长在约430nm与约450nm之间的光、波长在约525nm与约550nm之间的光，以及波长在约650nm与约675nm之间的光，布拉格光栅可以表现出实质相似的衍射效率。
[0022]属性可以包括第一折射率、第二折射率、第一折射率和第二折射率的平均或层对的厚度中的至少一个。
[0023]层对可以限定一个主平面，其中波导可以限定一个主平面，并且其中层对的主平面可以与波导的主平面以非平行且非垂直的角度被定向。
[0024]布拉格光栅可以是输入耦合光栅，还可以包括输出耦合光栅，其中输出耦合光栅可以包括：第二多个层对，其中第二多个层对中的第二层对可以包括具有第三反射率的第三材料和具有第四反射率的第四层，并且其中输出耦合光栅的属性可以被选择，使得对于至少两种颜色的光，输出耦合光栅可以表现出实质相似的衍射效率。
[0025]在一个或多个示例方面，本申请描述了一种方法，方法包括：确定布拉格光栅的属性，使得对于至少两种颜色的光，布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率和衍射角，其中布拉格光栅被配置为将光耦合进或耦合出波导，其中布拉格光栅包括多个层对，其中层对包
括具有第一折射率的第一材料和具有第二折射率的第二层；以及将布拉格光栅与波导组装。
[0026]一个或多个示例的细节在附图和以下描述中被阐述。从描述和附图以及从权利要求，其他特征、目的和优点将是明显的。
附图说明
[0027]图1是描绘根据本公开中描述的技术的示例人工现实系统的图示，该示例人工现实系统包括用于将光耦合进和/或耦合出波导的至少一个布拉格光栅。
[0028]图2A是描绘根据本公开中描述的技术的示例HMD的图示，该示例HMD包括用于将光耦合进和/或耦合出波导的至少一个布拉格光栅。
[0029]图2B是描绘根据本公开中描述的技术的另一示例HMD的图示，该另一示例HMD包括用于将光耦合进和/或耦合出波导的至少一个布拉格光栅。
[0030]图3是示出根据本公开中描述的技术的，图1的人工现实系统的控制台和HMD的示例实施方式的框图。
[0031]图4是描绘根据本公开中描述的技术的人工现实系统的独立HMD的示例的框图。
[0032]图5A和图5B是图示包括投影仪、波导以及输入和输出耦合光栅的示例光学系统的概念图。
[0033]图6是图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学组件，包括：波导；以及布拉格光栅，被配置为将光耦合进或耦合出所述波导，其中所述布拉格光栅包括多个层对，其中至少一个层对包括具有第一折射率的第一材料和具有第二折射率的第二层，并且其中所述布拉格光栅的属性被选择，使得对于至少两种颜色的光，所述布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率和衍射角。2.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述布拉格光栅包括反射布拉格光栅或透射布拉格光栅。3.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述布拉格光栅的所述属性被选择，使得对于具有第一波长的第一光和具有第二波长的第二光，所述布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率，其中所述第一波长与所述第二波长相差至少约50nm。4.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述布拉格光栅的所述属性被选择，使得对于三种颜色的光，所述布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率。5.根据权利要求3所述的光学组件，其中所述三种颜色的光包括：波长在约430nm与约450nm之间的光、波长在约525nm与约550nm之间的光、以及波长在约650nm与约675nm之间的光。6.根据权利要求1所述的光学组件，其中对于所述第一光的衍射级与所述第二光的衍射级不同的至少两种颜色的光，所述布拉格光栅表现出实质相似的衍射效率。7.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述属性包括以下至少一项：所述第一折射率、所述第二折射率、所述第一折射率和所述第二折射率的平均、或所述层对的厚度。8.根据权利要求1所述的...

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