出射光瞳扩展器制造技术

根据本发明专利技术的示例方面，提供一种出射光瞳扩展器EPE光栅，其被分成至少两个片段，其中，所述EPE光栅包括第一片段中的多个光栅条和第二片段中的多个光栅条，所述第一片段的所述多个光栅条被定向到与所述第二片段的所述多个光栅条大致相同的方向，并且在与所述光栅条的方向垂直的方向上未对准。方向垂直的方向上未对准。方向垂直的方向上未对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】出射光瞳扩展器


[0001]本专利技术的实施方式总体上涉及一种出射光瞳扩展器(Exit Pupil Expander，EPE)，例如用于光波导布置，诸如用于基于波导的显示器。

技术介绍

[0002]一般来说，需要提供与出射光瞳扩展器(EPE)有关的改进。光线通常干涉EPE光栅，并因此导致耦合出的图像的非均匀性。因此，有必要减少由干涉EPE光栅的光线引起的干涉。
[0003]例如，US2018/0052501A1讨论了在正交光瞳扩展器(Orthogonal Pupil Expander,OPE)中呈现由均匀光栅引起的波干涉的EPE。例如，通过在不同位置改变光栅参数或材料等，可以减少波干涉，并且可以增加输出图像的亮度均匀性。
[0004]然而，这种解决方案不能在不改变光栅的振幅响应的情况下独立地调谐衍射光线的相位。也就是说，考虑到US2018/0052501A1，需要提供更多的自由度来修改光波导的操作。改变光栅条的宽度、高度和/或填充因子也不会提供所需的效果。因此，需要提供一种改进的EPE光栅，例如用于光波导布置。

技术实现思路

[0005]根据一些方面，提供了独立权利要求的主题。在从属权利要求中定义了一些实施方式。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种出射光瞳扩展器(EPE)光栅，其被分成至少两个片段，其中，所述EPE光栅包括第一片段中的多个光栅条和第二片段中的多个光栅条，所述第一片段的所述多个光栅条被定向到与所述第二片段的所述多个光栅条大致相同的方向，并且在与所述光栅条的方向垂直的方向上未对准。
[0007]第一方面的实施方式可包括来自以下项目列表的至少一个特征或以下特征的任意组合：
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所述第一片段的所述多个光栅条和所述第二片段的所述多个光栅条未对准，以使沿着所述EPE光栅中的不同路径传播的光线经历不同的相移；
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所述第二片段中的所述多个光栅条中的每一个与所述第一片段中的对应光栅条相比，在与所述光栅条的方向垂直的方向上偏移一定距离；
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所述第一片段的第一光栅条是所述第二片段的第一光栅条的对应光栅条，并且所述第一片段的第二光栅条是所述第二片段的第二光栅条的对应光栅条；
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所述距离小于所述EPE光栅的周期；
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所述第二片段中的该多个条中的每一个在横向上从所述第一片段中的对应光栅条偏移所述距离；
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所述第二片段中的该多个条中的每一个在垂直方向上从所述第一片段中的对应光栅条偏移所述距离；
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所述EPE光栅是双周期光栅；
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所述EPE光栅的所述第一片段被布置为引起对在所述第一片段中偏转的光线的第一相移，并且所述EPE光栅的所述第二片段被布置为引起对在所述第二片段中偏转的光线的第二相移；
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所述第一相移与所述第二相移不同；
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在所述第一片段中偏转的所述光线的振幅与在所述第二片段中偏转的所述光线的振幅相同；
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对于被引导到所述EPE光栅的光线，所述第二片段在所述第一片段之后；
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所述EPE光栅还包括在第三片段中的多个光栅条，并且所述第三片段中的该多个条中的每一个在与所述光栅条的方向垂直的方向上从该第一片段中的对应光栅条偏移一定距离；
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所述第一片段的后续光栅条之间的距离与所述第二片段的后续光栅条之间的距离相同；
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所述EPE光栅被布置成将来自所述EPE光栅的光传播和耦合出，并且优选地还被布置成作为内耦合器操作；
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所述EPE光栅被布置为保持通过所述EPE光栅中的不同路径传播的光线的振幅不变。
[0008]根据本专利技术的第二方面，提供一种用于显示图像的光波导布置，包括：光波导管；耦入光栅，用于将所述图像衍射地耦合到所述光波导管；耦出光栅，用于将所述图像衍射地耦合到所述光波导管；以及前述权利要求中任一项所述的EPE光栅，其中所述EPE光栅位于所述耦入光栅与所述耦出光栅之间以用于在所述耦出光栅上扩展所述图像的所述出射光瞳。
[0009]根据本专利技术的第三方面，提供一种包括第二方面的光波导布置的个人显示装置，所述个人显示装置是头戴式显示器(head
‑
mounted display，HMD)或平视显示器(head
‑
up display，HUD)。
附图说明
[0010]图1示出根据本专利技术的至少一些实施方式的示例性系统；
[0011]图2a示出根据本专利技术的至少一些实施方式的光波导布置的示例；
[0012]图2b示出根据本专利技术的至少一些实施方式的耦入光栅、出射光瞳扩展器和耦出光栅的示例；
[0013]图3示出根据本专利技术的至少一些实施方式的出射光瞳扩展器的示例；
[0014]图4示出了根据本专利技术的至少一些实施方式的偏移光栅条的第一示例；
[0015]图5a和5b示出根据本专利技术的至少一些实施方式的偏移光栅条的第二示例；
[0016]图6示出了根据本专利技术的至少一些实施方式的相移的示例；
[0017]图7a和7b示出根据本专利技术的至少一些实施方式的偏移二维光栅条的示例；
[0018]图8示出根据本专利技术的至少一些实施方式的不同片段中的移动距离的示例性分布。
具体实施方式
[0019]本专利技术的实施方式涉及例如用于光波导布置的出射光瞳扩展器(EPE)光栅。更具体地，本专利技术的实施方式提供一种EPE光栅，其减少了由干涉EPE光栅的光线引起的干涉效应。根据本专利技术的实施方式，EPE光栅被分成具有不同相移的至少两个片段。所述至少两个片段中的每一个可以包括多个光栅条，并且每个片段的光栅条可以被布置为当光线沿着通过片段的不同路径传播时，引起不同的相移，诸如根据罗曼(Lohmann)的迂回相位原理(detour
‑
phase principle)控制的不同相移。因此，EPE光栅可以被布置成将沿着不同路径传播的光线的振幅保持为相同，即不改变，以提供用于修改光波导的操作的更多自由度。例如，可以减少由干涉EPE光栅的光线引起的干涉。
[0020]EPE光栅可以包括第一片段中的多个光栅条和第二片段中的多个光栅条，其中第一片段的所述多个光栅条与第二片段的所述多个光栅条相比未对准。也就是说，第一片段和第二片段的光栅条可以不是同轴的，并且第二片段中的多个条中的每一个可以在与所述光栅条的方向垂直的方向上从第一片段中的对应光栅条偏移一定距离。也就是说，偏移可以指一个光栅条与对应的光栅条不对准的距离。
[0021]图1示出根据本专利技术的至少一些实施方式的示例系统。该系统可以包括至少一个光源140。例如，至少一个光源140可以包括激光或发光二极管(Light
‑
Emitting Diode,LED)、光源，其中激光源具有比LED更严格地单色的优点。本专利技术的实施方式不限于任何特定光源，并且可以使用多于一种类型的光源140来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种出射光瞳扩展器EPE光栅，其被分成至少两个片段，其中，所述EPE光栅包括第一片段中的多个光栅条和第二片段中的多个光栅条，所述第一片段的所述多个光栅条被定向到与所述第二片段的所述多个光栅条大致相同的方向，并且在与所述光栅条的方向垂直的方向上未对准。2.根据权利要求1所述的EPE光栅，其中，所述第一片段的所述多个光栅条和所述第二片段的所述多个光栅条未对准，以使沿着所述EPE光栅中的不同路径传播的光线经历不同的相移。3.根据权利要求1或2所述的EPE光栅，其中，所述第二片段中的所述多个光栅条中的每一个与所述第一片段中的对应光栅条相比，在与所述光栅条的方向垂直的方向上偏移一定距离。4.根据权利要求3所述的EPE光栅，其中，所述第一片段的第一光栅条是所述第二片段的第一光栅条的对应光栅条，并且所述第一片段的第二光栅条是所述第二片段的第二光栅条的对应光栅条。5.根据权利要求3或4所述的EPE光栅，其中，所述距离小于所述EPE光栅的周期。6.根据权利要求1至5中任一项所述的EPE光栅，其中，所述第二片段中的该多个条中的每一个在横向上从所述第一片段中的对应光栅条偏移所述距离。7.根据权利要求1至6中任一项所述的EPE光栅，其中，所述第二片段中的该多个条中的每一个在垂直方向上从所述第一片段中的对应光栅条偏移所述距离。8.根据权利要求1至7中任一项所述的EPE光栅，其中，所述EPE光栅是双周期光栅。9.根据权利要求1至8中任一项所述的EPE光栅，其中，所述EPE光栅的所述第一片段被布置为引起对在所述第一片段中偏转的光线的第一相移，并且所述EPE光栅的所述第二片段被布置为引起对在所述第二片段中偏转的光线的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉娜，
申请(专利权)人：迪斯帕列斯有限公司，
类型：发明
国别省市：