[发明专利]波导组件

说明书

公开了一种波导组件。该波导组件包括第一波导板和第二波导板。第一波导板被布置成接收图像承载光并且平行于第一轴线放大图像承载光的光瞳尺寸。第一波导板包括被布置成在全内反射(TIR)下将图像承载光耦入第一波导板中的第一输入耦合器件以及被布置成借助于反射将图像承载光从第一波导板中解耦的第一耦出区域。第二波导板被布置成将来自第一波导板的经耦出的图像承载光的至少一部分耦入第二波导板中并且平行于第二轴线放大光瞳尺寸，该第二轴线与第一轴线基本上正交。第二波导板包括衍射耦入区域和透射式衍射耦出区域，通过该衍射耦入区域和该透射式衍射耦出区域用户能够同时查看现实世界图像和经耦出的图像承载光。

背景技术

对于增强现实应用来说，期望显示器的视场是大的。由于用户的身体特征的变化，还期望显示器包括大的出射光瞳，以允许显示器的通用装配并且允许用户的眼睛相对于显示器表面的运动。为了减少用于显示图像的光学器件的整体尺寸，同时提供大的FOV和出射光瞳，使用了光瞳扩展技术。

附图说明

图1示出了被配置成在单个维度上扩展图像承载光瞳的波导。

图2a是用于在两个维度上扩展图像承载光瞳的波导组件的扩展图。

图2b是用于在两个维度上扩展图像承载光瞳的波导组件的图。

图3a示出了具有固定间距光栅、将红光耦入波导中的单个波导。

图3b示出了具有相同的固定间距光栅、将蓝光耦入波导中的与图3a相同的单个波导。

图4示出了使用反射式耦合元件而不是衍射式元件的光瞳扩展器。

图5a示出了反射式波导板的侧视图。

图5b示出了反射式波导板的俯视图。

图5c示出了透射式波导板的俯视图。

图5d示出了透射式波导板的侧视图。

图6示出了包括3个波导板的共面波导装置。

图7a示出了在TIR下波导中的单个射线。

图7b示出了从波导中耦出的单个射线。

图8a示出了在包括接合在一起的两个波导板的波导中限制的单个射线。

图8b示出了从包括接合在一起的两个波导板的波导中输出的单个射线。

图9示出了双目装置。

图10示出了替选双目装置。

具体实施方式

如图1所示出的，可以使用包括衍射光栅的波导100来实现光瞳扩展。波导100包括输入光栅110和输出光栅120。输出光栅被配置成将光从波导中输出并在单个维度上扩展光。光栅是可以将光分离和衍射至不同方向的周期性结构。该周期性结构通常被称为线，并且将在整个说明书中这样提及。

如图2所示出的，可以使用两个正交波导来实现在两个维度上的扩展。每个波导上的光栅线基本上彼此正交。使用输入光栅110a将输入光瞳耦入第一波导100a中。输入光瞳在波导100a内扩展并且通过输出光栅120a从波导100a中耦出。

第二波导100b被布置成使得第二扩展光栅120b的光栅线与第一扩展光栅120a的光栅线基本上正交，以及使得通过输出光栅120a将从第一波导输出的光通过输入光栅110b耦入第二波导100b中。第二波导100b的输出光栅120b用于在与第一方向正交的第二方向上扩展光瞳并且将光从第二波导输出。

由于使用了用于执行第一波导与第二波导之间的交叉耦合的低效率光栅，因此如图2a和图2b所示的布置是低效的。由于图2a和图2b中的布置使用了衍射光栅，因此该布置也具有固有的视场(FOV)和波长带宽限制。