[发明专利]用于单色显示器波导的系统、装置和方法

说明书

所公开的装置可以包括波导结构，该波导结构可以包括：(1)具有至少一个耦合元件的耦合区域，该耦合元件被配置成接收多个单色图像，其中单色图像中每一个具有预定波长的光；(2)传播区域，在该传播区域中经由至少一个耦合元件接收的光在波导结构的长度内移动；以及(3)去耦区域，其沿着传播区域延伸并且包括向视窗投射多色图像的去耦元件，其中多色图像包括具有预定波长的光的单色图像。本文中还提供了相关联的系统和设备。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的优先权和权益：标题为“SYSTEMS,APPARATUSES,ANDMETHODS FOR MONOCHROMATIC DISPLAY WAVEGUIDES”且于2018年10月11日提交的美国非临时申请第16/157,544号；标题为“SYSTEMS,DEVICES,AND METHODS FOR TILED MULTI-MONOCHROMATIC DISPLAYS”且于2018年1月22日提交的美国临时申请第62/620,432号；标题为“SYSTEMS,APPARATUSES,AND METHODS FOR MONOCHROMATIC DISPLAY WAVEGUIDES”且于2018年1月22日提交的美国临时申请第62/620,434号；以及标题为“SYSTEMS,APPARATUSES,AND METHODS FOR COMPONENT MOVEMENT IN MONOCHROMATIC DISPLAY DEVICES”且于2018年1月22日提交的美国临时申请第62/620,435号。这些申请的全部内容通过引用并入本文。

背景

本公开大体上涉及近眼显示系统，且更具体地涉及波导显示器。

近眼光场显示器(包括近眼显示器(NED)和电子取景器)通常将图像直接投影到用户的眼睛中。传统的近眼显示器(NED)通常具有使用多色像素阵列(包括例如红色、绿色和蓝色像素)生成图像光的显示元件，该图像光在到达用户的眼睛之前穿过一个或更多个透镜。图像光可以通过波导或其他光学系统横向传播，使得显示元件不需要直接对准用户的眼睛。多色像素阵列通常对每种颜色使用子像素，这增加了像素之间的距离，但也造成了对每种颜色的像素位置的轻微偏移。对于NED，用户可以感知像素之间的这些距离和位置偏移。此外，在不产生色差的情况下，可能很难控制来自多色显示器的光。另外，虚拟现实系统和/或增强现实系统中的NED可以具有紧凑、重量轻和高分辨率的设计标准，并且在试图满足这些标准时经常会进行权衡。因此，传统的NED在所有这些方面中并不完全令人满意。

概述

如下面将更详细描述的，本公开描述了可以利用一个或更多个单色发射器阵列朝向可包括一个或更多个波导构件的波导投射单色图像的装置、系统、设备和方法。在一些实施例中，单色图像可以在波导中组合，使得期望的多色图像被导向头戴式显示设备的视窗(eyebox)。

在一个示例中，装置可以包括波导结构(waveguide configuration)，该波导结构可以包括(1)具有至少一个耦合元件的耦合区域，该耦合元件被配置成接收多个单色图像，其中单色图像中每一个包括至少一个预定波长的光，(2)传播区域，经由至少一个耦合元件接收的光可以在该传播区域中在波导结构的长度内移动，以及(3)去耦区域，其可以沿着传播区域延伸并且可以包括向视窗投射多色图像的去耦元件，其中多色图像可以包括单色图像。

在一些实施例中，波导结构可以包括(1)第一波导，该第一波导可以包括(a)第一顶表面和(b)与第一顶表面相对设置的第一底表面。波导结构还可以包括(2)第二波导，该第二波导包括(a)第二顶表面和(b)与第二顶表面相对设置的第二底表面。传播区域可以包括(1)在第一顶表面和第一底表面之间的第一传播区域部分、和(2)在第二顶表面和第二底表面之间的第二传播区域部分。

在一些示例中，至少一个耦合元件可以包括(1)第一波导上的第一耦合元件和(2)第二波导上的第二耦合元件。第一耦合元件可以被配置成接收包括第一预定波长的光的单色图像，第二耦合元件可以被配置成接收包括第二预定波长的光的单色图像。第一预定波长的光和第二预定波长的光可以不同。