【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】眼镜装置的光导管、眼镜装置以及光导管的操作和制造方法
[0001]本专利技术涉及增强或虚拟现实眼镜装置的光导管、增强或虚拟现实眼镜装置以及光导管的操作和制造方法。
技术介绍
[0002]当使用基于衍射的增强现实(AR)或虚拟现实(VR)眼镜时，可见范围的光通过耦入衍射光栅耦合到光导管中，并且在光分布在光导管内部之后，其通过耦出衍射光栅耦出，使得用户看到由第一衍射光栅接收的图像。除了数字表示之外，增强现实眼镜还允许通过光导管看到周围环境。
[0003]出射光瞳扩展器(EPE)用于光导管内的耦入和耦出之间，以在耦出之前将耦入光分布在更大的区域上。光栅和光栅周期之间的旋转角度也已被调节，以便控制光导管的面积和形状。然而，在光导管内添加EPE会导致光导管的大表面积，因为光导管应当将所有光线有效地引导到出耦合区域。增加的面积还对眼镜形状和设计以及如何相对于彼此定位耦入和耦出造成问题。因此，改进将是受欢迎的。
技术实现思路
[0004]本专利技术寻求提供眼镜的改进。
[0005]本专利技术由独立权利要求限定。在从属权利要求中定义了实施方式。
附图说明
[0006]下面参考附图仅作为示例描述本专利技术的示例性实施方式，其中，
[0007]图1A和IB示出增强现实眼镜的示例；
[0008]图2示出从上方看到的增强或虚拟现实眼镜装置的光导管的示例；
[0009]图3示出从上方看到的光导管的示例；
[0010]图4示出了从上方看到的另一光导管的示例；>[0011]图5示出从上方看到的又一光导管的示例；
[0012]图6示出从上方看到的光导管的另一示例；
[0013]图7以透视图示出光导管的示例；
[0014]图8示出具有附加光栅引导光的光栅区域的光导管的示例；
[0015]图9示出光导管包括多个光栅区域的示例；
[0016]图10示出类似于图9的示例，不同之处在于耦入光栅与附加光栅和耦出光栅分开了物理距离；
[0017]图11示出类似于图9和图10的示例，不同之处在于耦入光栅和耦出光栅104与附加光栅分开了物理距离；
[0018]图12示出光导管内部的两个不同波长的传播方向的示例；
[0019]图13示出增强或虚拟现实眼镜装置的光导管的操作方法的流程图的示例；
[0020]图14示出增强或虚拟现实眼镜装置的光导管的制造方法的流程图的示例。
具体实施方式
[0021]以下实施方式仅是示例。尽管说明书可以在几个位置中引用“一个”实施方式，但这不一定意味着每个这样的引用都是针对相同的实施方式、或者该特征仅适用于单个实施方式。不同实施方式的单个特征也可组合以提供其它实施方式。此外，词语“包括”和“具有”应被理解为不将所描述的实施方式限制为仅包括已经提到的那些特征，并且这样的实施方式还可以包括没有具体提到的特征/结构。如果它们的组合不导致结构或逻辑矛盾，则认为实施方式的所有组合是可能的。
[0022]应当注意，尽管附图示出了各种实施方式，但它们是仅示出了一些结构和/或功能实体的简化图。图中所示的连接可以指逻辑或物理连接。对于本领域技术人员显而易见的是，所描述的装置还可以包括不同于附图和文本中描述的那些功能和结构之外的其他功能和结构。应当理解，一些功能、结构和信令和/或控制的细节与实际专利技术无关。因此，这里不需要更详细地讨论。
[0023]在现有技术的设计中，耦入光栅和耦出光栅的位置具有某些限制，并且在一些情况下具有严重的限制。在本文中，附加出射光瞳扩展器(EPE)即附加光栅被放置到光导管，使得在光导管内部传播的耦入光被引导至集成在一起的EPE区域，以便形成单个EPE结构，这进一步改变了传播方向。由所述EPE引导的光的一部分也可以直接到达耦出光栅。使用附加EPE使得可以更自由地调整耦入光栅的位置和/或控制光栅覆盖的总面积和/或光导管的总面积。
[0024]图1A和IB示出AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼镜10的示例。例如，眼镜10可以看起来像眼镜(glasses)、眼镜(spectacles)或护目镜(goggles)。在一个实施方式中，眼镜可以与头具(例如，帽(cap)、帽子(hat)或头盔(helmet))连接。例如，眼镜可以是近眼显示器、头戴式显示器、可穿戴显示器、电影院眼镜或智能眼镜。
[0025]在图1A中，眼镜10包括光导管106和图像生成单元12，图像生成单元12又可以具有图像源14和光学部件布置16。图像生成单元12生成图像(静态或视频)的可见光，所述可见光通过光学部件布置16和耦入衍射光栅102耦合到光导管106，所述耦入衍射光栅102在光导管106的表面上。
[0026]在图IB中，眼罩包括两个部分A和B，每个部分用于一只眼睛150、152。图像生成单元12可以将图像的可见光引导到光学部件布置16，光学部件布置16可以将用于两个部分A和B的光分离。代替分光，眼镜可以具有两个图像生成单元12，每个用于一个部分A和B。存在将图像生成单元12放置或固定到眼镜的各种可能性，但是在此不需要更详细地讨论。
[0027]光导管106允许可见光经由全内反射从耦入衍射光栅102传播到一个或多个第一耦出衍射光栅100、104。例如，光导管106可以由诸如玻璃、蓝宝石和/或聚合物的透明材料制成。例如，玻璃可以包括高折射率的燧石玻璃族。光导管106的折射率可以为约1.5至约2或更高。
[0028]代替图1A和IB中所示的内容，眼镜10的增强或虚拟图像可仅应用于单个眼睛，使得光导管106或耦出光栅仅在所述一只眼睛的前方。
[0029]因此，可见光基于垂直反射在光导管106内被横向引导，并且耦出衍射光栅100、
104中的一个或两个将可见光耦合出光导管106，以便将可见光引导到用户的一只或两只眼睛150、152中以用于示出图像。耦出衍射光栅100、104用作增强现实眼镜中的光学组合器。用户可以通过光导管10和从第一衍射光栅100和第二衍射光栅104衍射的图像看到环境。
[0030]在图1A中示出的示例性实施方式中，眼镜具有用于两只眼睛150、152的一个光导管10和一个图像生成单元12。
[0031]在一个实施方式中，眼镜可以每一只眼睛150、152具有一个光导管10和一个图像生成单元12。
[0032]耦入衍射光栅100和耦出衍射光栅104可以在光导管106的公共侧上。在一个实施方式中，衍射光栅100至104中的至少一个可以在光导管106的与它们中的至少另一个相对的一侧上。
[0033]图2示出从上方看到的增强或虚拟现实眼镜装置10的光导管106的示例。光导管106包括布置在耦入光栅102和耦出光栅104之间的附加光栅110。附加光栅110可以是单个集成光栅。这意味着附加光栅110不是由彼此间隔开的分离的光栅片形成。
[0034]附加光栅110包括多个光栅区域112、112
’
、114、114
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种增强或虚拟现实眼镜装置(10)的光导管，包括布置在耦入光栅和耦出光栅之间的附加光栅，其中，所述附加光栅(110)包括在所述耦入光栅(102)和所述耦出光栅(104)之间在传播方向上以连续的方式布置的多个所述光栅区域(112、112
’
、114、114
’
)的阵列，所述阵列的第一光栅区域(112)构成为接收来自所述耦入光栅(102)的光，所述阵列的最后光栅区域(114、114
’
)构成为将光转发到所述耦出光栅(104)；所述阵列中除最后光栅区域(114、114
’
)之外的任何光栅区域构成为将从前一个光栅接收的光传递到至少一个下一个附加光栅；至少两个光栅区域(112、112
’
、114、114
’
)通过彼此直接连接并具有不同方向的光栅矢量而具有公共物理接口(116)；所述耦入光栅(102)和所述耦出光栅(104)是两个非平行且公共基矢量的线性组合，并且所述耦入光栅(102)、所述附加光栅(110)和所述耦出光栅(104)的光栅矢量之和对于每个光路分别为零，其构成为将来自所述耦入光栅(102)的光经由所述附加光栅(110)引导到所述耦出光栅(104)并允许光从耦出光栅(104)耦出。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基矢量的方向之间的角度是以下中的至少一个：45
°
、60
°
和90
°
。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述两个基矢量中的第一矢量具有与所述两个基矢量中的第二矢量的量值不同的量值。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基矢量的线性组合是通过将基矢量中的至少一者乘以整数且将所述基矢量相加在一起而形成。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述阵列包括至少两个光栅区域(112、112
’
、114、114
’
)，每个所述光栅区域构成为使得光在从所述耦入光栅(102)到所述耦出光栅(104)的光路中沿横向方向转向。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦入光栅(102)、所述附加光栅(110)和所述耦出光栅(104)的取向以及所述光导管(106)的几何表面参数相对于彼此被优化。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述几何表面参数为以下中的一个：面积和形状。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述光栅区域(112、112
’
、114、114
’
)的数量和所述光导管(106)的几何表面参数相对于彼此被优化。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述光栅区域(112、112
’
、114、114
’
)的线密度和所述光导管(106)的几何表面参数相对于彼此被优化。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述附加光栅(110)的形状和所述光导管(106)的所述几何表面参数相对于彼此被优化。11.一种增强或虚拟现实眼镜装置(10)，包括光导管(106)，所述光导管(106)包括布置在耦入光栅(102)和耦出光栅(104)之间的单个附加光栅(110)；其中，所述附加光栅(110)包括在所述耦入光栅(102)和所述耦出光栅(104)之间在传播方向上以连续的方式布置的多个光栅区域(112、112
’
、114、114
’
)的阵列，所述阵列的第一光栅区域(112)构成为接收来自所述耦入光栅(102)的光，所述阵列的最后光栅区域构成为将光转发到所述耦出光栅(104)；所述阵列中除最后光栅区域(114、114
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)之外的任何光栅区域构成为将从前一个光栅
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