[发明专利]用于近眼波导显示器的体布拉格光栅在审

专利信息
申请号: 202080008855.2 申请日: 2020-01-08
公开(公告)号: CN113302431A 公开(公告)日: 2021-08-24
发明(设计)人: 李熙允;迟万里;帕西·萨里科 申请(专利权)人: 脸谱科技有限责任公司
主分类号: F21V8/00 分类号: F21V8/00;G02B5/32;G02B27/42;G02B5/18;G02B27/01
代理公司: 北京安信方达知识产权代理有限公司 11262 代理人: 韩辉峰;杨明钊
地址: 美国加利*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 眼波 显示器 布拉格 光栅
【说明书】:

一种波导显示器,该波导显示器包括对可见光透明的衬底、被配置为将显示光耦合到衬底中使得显示光通过全内反射在衬底内传播的耦合器、衬底上的第一多路复用体布拉格光栅(VBG)和衬底上的第二多路复用VBG。第二多路复用VBG至少在波导显示器的透视区域中与第一多路复用VBG重叠。第一多路复用VBG被配置为将显示光衍射到第二多路复用VBG的两个或更多个区域,并且第二多路复用VBG被配置为将显示光衍射到波导显示器的视窗的两个或更多个区域。

背景

专利申请要求2019年1月11日提交的题为“Volume Bragg Gratings forIncreasing Field of View and Reducing Form-Factor of Waveguide Display”、序列号为62/791,563的美国临时专利申请和2019年12月24日提交的题为“Volume BraggGratings for Near-Eye Waveguide Display”、序列号为16/726,667的美国非临时专利申请的权益和优先权,其公开内容通过引用以其整体结合于此以用于所有目的。

诸如头戴式显示器(HMD)或平视显示器(HUD)系统的人工现实系统通常包括近眼显示器(例如,头戴式装置(headset)或一副眼镜),该近眼显示器被配置成经由例如用户眼睛前方大约10mm-20mm内的电子显示器或光学显示器向用户呈现内容。例如在虚拟现实(VR)、增强现实(AR)或混合现实(MR)应用中,近眼显示器可以显示虚拟对象或者将现实对象的图像与虚拟对象组合。例如,在AR系统中,用户可以例如通过透过透明显示眼镜或透镜观看(通常称为光学透视(optical see-through)来观看虚拟对象的图像(例如,计算机生成的图像(CGI))和周围环境。

一个示例光学透视AR系统可以使用基于波导的光学显示器,其中投影图像的光可以耦合到波导(例如,透明衬底)中,在波导内传播,并且在不同位置处从波导耦合出去。在一些实现中,可以使用衍射光学元件(例如倾斜光栅)将投影图像的光耦合到波导中或从波导耦合出去。来自周围环境的光可以穿过波导的透视区域并到达用户的眼睛。

概述

本公开总体上涉及光学透视近眼显示系统。更具体地说,本文公开了用于扩展视窗(eyebox)、减小显示雾度(display haze)、减小物理尺寸以及增加包括光栅耦合器的光学透视近眼显示系统的视场的技术。本文描述了各种发明实施例,包括设备、系统、方法等。

根据一些实施例,波导显示器可以包括对可见光透明的衬底、被配置为将显示光(display light)耦合到衬底中使得显示光通过全内反射在衬底内传播的耦合器、衬底上的第一多路复用体布拉格光栅(VBG,volume Bragg grating)和衬底上的第二多路复用VBG。第二多路复用VBG可以至少在波导显示器的透视区域中与第一多路复用VBG重叠。第一多路复用VBG可以被配置为将显示光衍射到第二多路复用VBG的两个或更多个区域,并且第二多路复用VBG可以被配置为将显示光衍射到波导显示器的视窗的两个或更多个区域。

在波导显示器的一些实施例中,第一多路复用VBG可以包括通过少于100次曝光记录的少于100个VBG,例如通过少于50次曝光记录的少于50个VBG。在一些实施例中,第一多路复用VBG的特征在于厚度小于100μm,例如小于50μm。第二多路复用VBG可以包括通过少于100次曝光记录的少于100个VBG,例如通过少于50次曝光记录的少于50个VBG。

在一些实施例中,波导显示器还可以包括衬底上的第三多路复用VBG,其中第三多路复用VBG可以被配置为将通过耦合器耦合到衬底中的显示光衍射到第一多路复用VBG。在一些实施例中,第三多路复用VBG可以包括多个VBG,其中多个VBG中的每个VBG可以具有与第一多路复用VBG中的相应VBG的光栅矢量相同的相应光栅矢量。在一些实施例中,第一多路复用VBG和第三多路复用VBG通过相同数量的曝光来记录。

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