用于衍射光学元件的折射涂层制造技术

本公开的实施例涉及用于衍射光学元件的折射涂层

【技术实现步骤摘要】
用于衍射光学元件的折射涂层
[0001]本申请是国际申请号为
PCT/US2017/028232、
国际申请日为
2017
年
04
月
19
日
、
于
2018
年
10
月
23
日进入中国国家阶段
、
中国国家申请号为
201780025349.2、
专利技术名称为“用于衍射光学元件的折射涂层”的专利技术专利申请的分案申请
。

技术介绍

[0002]显示技术在增强现实
(AR)
和虚拟现实
(VR)
领域中正在取得进展，以便向用户提供更加沉浸式的视觉体验
。
例如，在一些
AR
应用中，生成的图像经由透明显示器显示给用户，透明显示器还允许用户察看周围的物理环境
。
生成的图像加强或增强用户对周围物理环境的体验或了解
。
[0003]在一些实现中，光波导可以用于将生成的图像在空间上从光学系统的一个位置转换到另一位置
。
例如，在近眼显示
(NED)
设备中，光波导可以空间上转换表示由微显示器生成的图像的传播光线，并将传播光线传递到用户的眼睛
。
这种技术可以以眼镜
、
护目镜
、
头盔
、
面罩或其它类型的眼镜的形式被合并到
NED
设备中
。
>
技术实现思路

[0004]这里介绍的技术包括光波导以及制造这种光波导和光波导显示器的方法
。
在各种实施例中，光波导可以包括被配置为用于近眼显示
(NED)
设备的透光基底
。
基底包括多个内反射表面，其中基底是由具有第一折射率的第一材料制成的
。
光波导可以进一步包括衍射光学元件
(DOE)
，
DOE
是在基底的多个表面中的第一表面上形成的，其中
DOE
可以被配置为向基底输入光线或者从基底输出光线
。
在各种实施例中，
DOE
可以包括衍射光栅和在衍射光栅上的涂层，衍射光栅由具有第二折射率的第二材料制成，涂层由具有第三折射率的第三材料制成，其中第二折射率不等于第三折射率
。
根据附图和详细说明，本技术的其它方面将显而易见
。
[0005]提供本概要是为了以简化的形式描述选择的概念，在以下详细描述中对概念进行了进一步描述
。
本概要不旨在限定所要求保护的技术方案的关键特征或重要特征，也不旨在用于限制所要求保护的技术方案的范围
。
附图说明
[0006]本公开的一个或多个实施例是借助于示例进行说明的，并且不限制于附图中，其中相同的附图标记指示相同的元件
。
[0007]图1示出了这里介绍的技术可以并入其中的近眼显示
(NED)
设备的一个示例
。
[0008]图
2A
示出了可以包含在图1的
NED
设备中的显示部件的右侧视图
。
[0009]图
2B
示出了可以包含在图1的
NED
设备中的显示部件的前视图
。
[0010]图
3A
示出了被配置为向图1的
NED
设备的用户的眼睛传递光的
、
具有单个输入和单个输出的示例波导
。
[0011]图
3B
示出了被配置为向图1的
NED
设备的用户的眼睛传递光的
、
具有多个输入和单
个输出的示例波导
。
[0012]图
3C
示出了被配置为向图1的
NED
设备的用户的眼睛传递光的
、
具有单个输入和多个输出的示例波导
。
[0013]图4是示出可以包含在图1的
NED
设备中的示例显示模块的部件的示意图
。
[0014]图5是示出被配置为用于图4的显示模块的示例光引擎的部件的示意图
。
[0015]图6是包括在图1的
NED
设备的控制电路中的计算机系统的示例硬件部件的框图
。
[0016]图
7A
图示了根据第一实施例的包括
DOE
的波导光瞳中继器
。
[0017]图
7B
图示了根据第二实施例的包括
DOE
的波导光瞳中继器
。
[0018]图
8A
示出了根据第一实施例的包括不具有涂层的衍射光栅的示例
DOE
的截面图
。
[0019]图
8B
示出了根据第二实施例的包括不具有涂层的衍射光栅的示例
DOE
的截面图
。
[0020]图9示出了包括跨
DOE
的区域变化的衍射光栅的示例
DOE
的截面图
。
[0021]图
10
示出了光线经由不包括涂层的示例
DOE
到基底的入耦
。
[0022]图
11
是绘制了带有不具有涂层的衍射光栅的入耦器
DOE
在入射角度范围内对于各种光波长的一阶衍射效率的图表
。
[0023]图
12A
是绘制了对于在折射率为
1.7
的基底上形成的入耦器
DOE
在入射角度范围内的一阶衍射效率的图表，
DOE
包括折射率为
1.7
的衍射光栅
。
[0024]图
12B
是绘制了对于在折射率为
1.7
的基底上形成的入耦器
DOE
在入射角度范围内的一阶衍射效率的图表，
DOE
包括折射率为
1.5
的衍射光栅
。
[0025]图
13A
示出了根据第一实施例的包括具有涂层的衍射光栅的示例
DOE
的截面图
。
[0026]图
13B
示出了根据第二实施例的包括具有涂层的衍射光栅的示例
DOE
的截面图
。
[0027]图
14
示出了光线经由包括涂层的示例
DOE
到基底的入耦
。
[0028]图
15
是绘制了带有具有涂层的衍射光栅的入耦器
DOE
在入射角度范围内对于各种光波长的一阶衍射效率的图表
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光波导，包括：透光基底，被配置为用于近眼显示设备，所述基底包括多个内反射表面，所述基底是由具有第一折射率的第一材料制成的；以及衍射光学元件，被形成在所述基底的所述多个内反射表面中的第一表面上，所述衍射光学元件被配置为向所述基底输入光线或者从所述基底输出光线，所述衍射光学元件包括：衍射光栅，由具有第二折射率的第二材料制成；以及在所述衍射光栅之上的涂层，由具有第三折射率的第三材料制成；其中所述第二折射率不等于所述第三折射率；并且其中所述光波导包括至少三个另外的衍射光学元件，所述至少三个另外的衍射光学元件各自包括所述衍射光栅和所述涂层，所述至少三个另外的衍射光学元件被形成于所述基底的两个相对表面上，所述基底的所述两个相对表面平行于光线在所述基底内的传播方向，其中所述两个相对表面包括所述第一表面，其中通过只对一个偏振起作用的所述衍射光学元件或者使用可切换衍射光学元件以便能够为每个衍射光学元件选择耦合颜色，所述波导的一个表面上的所述衍射光学元件耦合第一颜色，并且所述基底的所述相对表面上的所述衍射光学元件耦合第二颜色
。2.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述第三折射率大于所述第二折射率
。3.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述涂层减小了所述衍射光学元件对衍射光线的波长和入射角度的灵敏度
。4.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述涂层增加了经由所述衍射光学元件跨特定视场
(FOV)
传播的图像中的均一性
。5.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述衍射光学元件在针对衍射光线的入射角度的
30
度范围内具有至少
30
％的衍射效率
。6.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述衍射光栅被优化为在针对衍射光线的入射角度的特定范围内最大化衍射效率
。7.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述衍射光学元件是入耦元件，所述入耦元件被配置为将从所述近眼显示设备的图像生成器接收的光线输入到所述基底中
。8.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述衍射光学元件是出耦元件，所述出耦元件被配置为从所述基底输出光线并且将所述光线引导朝向所述近眼显示设备的用户的眼睛
。9.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述衍射光栅被嵌入所述涂层中
。10.
根据权利要求1所述的光波导，其中已经通过固化过程将所述衍射光栅施加到所述基底
。11.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述衍射光栅包括以相对于所述基底的所述第一表面的偏斜倾斜角取向的光栅结构
。12.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述第一材料包括玻璃
。13.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述第二材料包括
UV
可固化的树脂
。14.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述第三折射率至少是
1.9。15.
根据权利要求1所述的光波导，其中所述第二折射率与所述第三折射率之间的差至少是
...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：