【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及部分分束器(partial beam splitter)和制造这种部分分束器的方法。本专利技术还涉及包括两个以上这种部分分束器的叠层。
技术介绍
1、在反射式增强现实波导中，来自耦合到波导中的投影仪发出的光被内部定向、改性或反射出波导并且通过一个或多个部分分束器进入用户的眼睛。然而，对于传统的波导，由于对比度和清晰度较低，呈现给用户的图像质量往往不够理想。
2、因此，本专利技术的目的是克服上述缺点，并且提供装置以提高呈现给用户的相应图像的质量。
技术实现思路
1、根据第一方面，本专利技术解决了该问题，提出了一种部分分束器。
2、根据第一方面的第一变型，所述部分分束器包括由基底材料制成的基底和布置在基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于主表面的法向矢量的第一方向，所述基底和所述所有涂层具有总厚度；并且
3、其中，对于特定波长在450nm和650nm范围内的特定光束，该特定光束沿第二方向以指向所述第一方向的矢量和指向所述第二方向的矢量之间成32°角入射在部分分束器上，与在其他条件相同但部分分束器被由基底材料制成的并且厚度与部分分束器的总厚度相同的参考基底所取代的情况相比，所述特定光束在透射通过部分分束器之后的相位具有绝对值小于或等于30°的相位差。
4、根据第一方面的第二变型，所述部分分束器包括由基底材料制成的基底和布置在基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于主表面的法向矢量的第一方向，基底和所有
5、其中，对于特定波长在500nm和600nm范围内的特定光束，该特定光束沿第二方向以指向所述第一方向的矢量和指向所述第二方向的矢量之间成32°角入射在部分分束器上，与在其他条件相同但部分分束器被由基底材料制成的并且厚度与部分分束器的总厚度相同的参考基底所取代的情况相比，所述特定光束在透射通过部分分束器之后的相位具有绝对值小于或等于30°的相位差。
6、根据第一方面的第三变型，所述部分分束器包括由基底材料制成的基底和布置在基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于主表面的法向矢量的第一方向，基底和所有涂层具有总厚度；并且
7、其中，对于具有525nm的特定波长的特定光束，该特定光束沿第二方向以指向所述第一方向的矢量和指向所述第二方向的矢量之间成32°角入射在部分分束器上，与在其他条件相同但部分分束器被由基底材料制成的并且厚度与部分分束器的总厚度相同的参考基底所取代的情况相比，所述特定光束在透射通过部分分束器之后的相位具有绝对值小于或等于30°的相位差。
8、根据第一方面的第四变型，部分分束器包括由基底材料制成的基底和布置在基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于主表面的法向矢量的第一方向，基底和所有涂层具有总厚度；并且
9、其中，对于具有546nm的特定波长的特定光束，该特定光束在指向所述第一方向的矢量和指向所述第二方向的矢量之间成32°角的第二方向入射在部分分束器上，与在其他条件相同但该部分分束器被由基底材料制成并且厚度与部分分束器的总厚度相同的参考基底所取代的情况相比，所述特定光束在透射通过部分分束器之后的相位具有绝对值小于或等于30°的相位差。
10、根据第一方面的第五变型，部分分束器包括由基底材料制成的基底和布置在基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于主表面的法向矢量的第一方向，基底和所有涂层具有总厚度；并且
11、其中，对于具有587nm的特定波长的特定光束，该特定光束沿第二方向以指向所述第一方向的矢量和指向所述第二方向的矢量之间成32°角入射在部分分束器上，与在其他条件相同但部分分束器被由基底材料制成的并且厚度与部分分束器的总厚度相同的参考基底所取代的情况相比，所述特定光束在透射通过部分分束器之后的相位具有绝对值小于或等于30°的相位差。
12、根据第一方面的第六变型，部分分束器包括由基底材料制成的基底和布置在基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于主表面的法向矢量的第一方向，基底和所有涂层具有总厚度；并且
13、其中，对于具有525nm或546nm或587nm的特定波长的特定光束，该特定光束沿第二方向以指向所述第一方向的矢量和指向所述第二方向的矢量之间成32°角入射在该部分分束器上，与在其他条件相同但该部分分束器被由基底材料制成的并且厚度与部分分束器的总厚度相同的参考基底所取代的情况相比，所述特定光束在透射通过该部分分束器之后的相位具有绝对值小于或等于30°的相位差。
14、根据第一方面的第七变型，部分分束器包括由基底材料制成的基底和布置在基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于主表面的法向矢量的第一方向，基底和所有涂层具有总厚度；
15、其中，对于具有525nm、546nm和587nm的特定波长的特定光束，该特定光束沿第二方向以指向所述第一方向的矢量和指向所述第二方向的矢量之间成32°角的入射在部分分束器上，与在其他条件相同但该部分分束器被由基底材料制成的并且厚度与部分分束器总厚度相同的参考基底所取代的情况相比，所述特定光束在透射通过该部分分束器之后的相位具有绝对值小于或等于30°的相位差。
16、因此，令人惊讶地发现，当在反射式增强现实波导中使用相应的部分分束器时，控制透射光束的相位允许显著提高图像的质量。
17、本专利技术人相信，如果对于通过部分分束器传输的光束如所述的那样控制相位差，那么对于待呈现的图像的不同颜色和/或不同像素，由投影仪发射的多个光束的传播路径中的微小差异以及哪些光束在用户的眼睛中混合就不那么重要了。
18、因此，如果针对32°的相应的入射角和特定光束的相应的特定波长设置相应的相位差，则部分分束器可以用于向用户提供高质量的图像。
19、此外，优选地，当部分分束器的结构用于诸如ar眼镜的ar(增强现实)设备中时，其基本上不会影响用户的眼睛对某些第三人的外观。通常，在用户眼睛和第三人之间的视线方向上，用户眼睛对第三人的外观可能受到涂层的抗反射效果的影响。因此，优选的是，如果在引导ar图像的角度范围内，反射高于用户通过部分分束器观看外部世界的角度范围。例如，可以选择部分分束器内的光，尤其是光的透射部分(例如，特定光束)的主传播方向，使其不同，尤其是垂直于用户的眼睛和第三人之间的视线方向。
20、优选地，本领域技术人员清楚，在(1.)已经透射通过部分分束器的特定光束和(2.)在其他条件相同的情况下已经透射通过参考基底的特定光束之间评估相位差，所述参考基底的厚度对应于部分分束器的总厚度。
21、优选地，特定光束在部分分束器的第一表面(例如，部分分束器的第一主表面)处入射在部分分束器上。特别地，部分分束器的第一表面是涂层的外表面。优选地，为了评估相位差，使用在部分分束器的第二表面(例如，部分分束器的第二主表面)处的特定光束的透射部分。特别地，部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种部分分束器，包括由基底材料制成的基底和布置在所述基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于所述主表面的法向矢量的第一方向，所述基底和所述所有涂层具有总厚度；
2.根据权利要求1所述的部分分束器，其中，所述特定波长在500nm至600nm之间，尤其是525nm、546nm或587nm。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述相位差的绝对值小于或等于20°、小于或等于15°、小于或等于10°、小于或等于7°、小于或等于5°、小于或等于3°或小于或等于1°，和/或大于或等于0.5°、大于或等于1°、大于或等于2°或大于或等于5°。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层具有至少两层和/或1至5000层、2至50层、5至40层或7至35层。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的每个层沿所述第一方向的厚度为：
6.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的至少一个层是介电层，尤其是所述涂层的所有层都是介电层，和/或所述涂层的
7.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层具有至少一个空间可变折射率层或由一个单独的空间可变折射率层制成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，通过溅射将所述涂层至少部分地涂覆到所述基底上。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的至少一个层构成匹配层，其中，可选地：
10.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述匹配层包括或由以下组分组成：
11.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层沿所述第一方向的厚度大于或等于500nm、大于或等于800nm、大于或等于1000nm、大于或等于1500nm或大于或等于2000nm；和/或
12.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的折射率为：
13.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的折射率对应于所述基底的折射率，和/或，所述涂层的折射率与所述基底的折射率的比值在0.9至1.1之间。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述基底沿第一方向的厚度为：
15.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述基底的折射率为：
16.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述基底的阿贝数vd为：
17.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述基底的吸收系数小于0.4、小于0.3、小于0.2、小于0.1、小于0.05、小于0.01、小于0.005或小于0.001。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述基底基本上是立方形的，特别地基本上是板状的。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述基底包括玻璃，例如耐酸和/或耐碱玻璃，尤其是根据ISO 719：1985的第1组玻璃和第2组玻璃，和/或未钢化的玻璃。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述基底的折射率与所述涂层的折射率之差的绝对值为：
21.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，在所述基底的所述两个主表面的每一个上布置涂层，其中，可选地，所述两个涂层是相同的，特别是结构是相同的，尤其是在每种情况下从所述基底开始的结构是相同的。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述部分分束器对于入射在其上的所述特定光束是部分反射的和/或部分透射的。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，特别是对于入射在所述部分分束器上的所述特定波长的光，尤其是与所述部分分束器的所述光轴成32°角的光，和/或对于折射率ne的值，所述涂层具有：
24.一种叠层，包括两个以上的根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，可选地，所述部分分束器沿堆叠方向彼此叠置，特别是堆叠方向平行于所述第一方向和/或平行于所述部分分束器的光轴。
25.根据权利要求24所述的叠层，其中，沿所述堆叠方向或沿反平行于所述堆叠方向的方向彼此相邻的部分分束器对于入射在其上的特定光束的部分分别具有不同的，特别是增大或减小的反射率和...
【技术特征摘要】
1.一种部分分束器，包括由基底材料制成的基底和布置在所述基底的至少一个主表面上的至少一个涂层，其中，沿平行于所述主表面的法向矢量的第一方向，所述基底和所述所有涂层具有总厚度；
2.根据权利要求1所述的部分分束器，其中，所述特定波长在500nm至600nm之间，尤其是525nm、546nm或587nm。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述相位差的绝对值小于或等于20°、小于或等于15°、小于或等于10°、小于或等于7°、小于或等于5°、小于或等于3°或小于或等于1°，和/或大于或等于0.5°、大于或等于1°、大于或等于2°或大于或等于5°。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层具有至少两层和/或1至5000层、2至50层、5至40层或7至35层。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的每个层沿所述第一方向的厚度为：
6.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的至少一个层是介电层，尤其是所述涂层的所有层都是介电层，和/或所述涂层的至少一个层，尤其是沿所述第一方向具有10nm或更小的厚度的至少一个层，由诸如ag的金属组成和/或包括诸如ag的金属，和/或所述涂层不具有由金属制成的和/或包括金属的层。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层具有至少一个空间可变折射率层或由一个单独的空间可变折射率层制成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，通过溅射将所述涂层至少部分地涂覆到所述基底上。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的至少一个层构成匹配层，其中，可选地：
10.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述匹配层包括或由以下组分组成：
11.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层沿所述第一方向的厚度大于或等于500nm、大于或等于800nm、大于或等于1000nm、大于或等于1500nm或大于或等于2000nm；和/或
12.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的折射率为：
13.根据前述权利要求中的任一项所述的部分分束器，其中，所述涂层的折射率对应于所述基底的折射率，和/或，所述涂层的折射率与所述基底的折射率的比值在0.9至1.1之间。
14.根据前述权利要求中...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·布劳内克，C·欧特曼，FT·雷特斯，F·沃尔夫，S·魏德利希，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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