[發明專利]使用波導反射器陣列投射器的多深度平面三維顯示器

在審

• 申請號: 201711239821.0
• 申請日: 2013-06-11
• 公開（公告）號: CN107817555A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: J·G·麥克納馬拉
• 申請（專利權）人: 奇躍公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02F1/01;G02B27/01;G02B27/22;G02B6/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 王英杰,楊曉光

本申請是申請日為2013年06月11日、申請號為201380042218.7、名稱為"使用波導反射器陣列投射器的多深度平面三維顯示器"的專利申請的分案申請。

背景技術

光場包括在相應方向行進的空間的每個點上的所有光線。光場被認為是四維的，因為三維空間中的每個點還具有相關的方向，這是第四維度。

可穿戴三維顯示器包括基底導向的光學裝置，也被稱為光導光學元件(LOE)系統。這樣的裝置例如由Lumus Ltd.制造。如圖1B-1、1B-2和1B-3所示，LOE系統10使用由兩個平行的平面表面14a、14b構成的單層波導12。使用微型投射器(未示出)和反射器帶18將光16耦合到LOE波導12中。圖1B-1、1B-2和1B-3示出了LOE系統10的波導12，顯示了光16以三個相應的角度進入。LOE系統10使用平面微反射器20a-20n(為了繪圖清楚僅顯示了兩個)，其僅沿著一個角度方向被定向，并被定置為互相平行。但是，LOE系統10僅投射到無窮遠聚焦的單個深度平面，其球面波前曲率為零。

附圖說明

在附圖中，相同的參考標號表示相同的元件或動作。圖中元件的大小和相對位置不是必須按比例繪制的。例如，相應元件的形狀以及角度不是按比例繪制的，并且這些元件中的某一些被任意放大和定位以增強繪圖可辨識性。此外，所繪制的元件的特定形狀，不是要傳達與特定元件的實際形狀相關的任何信息，并且僅被選擇用于便于在圖中識別。

圖中示出了波導反射器陣列投射器(WRAP)系統的實例。實例和圖是說明性的而不是限制性的。

圖1A示出示例性凸球面鏡，其將在無窮遠聚焦的光重新聚焦在特定的徑向距離。

圖1B-1、1B-2和1B-3示出了傳統的系統，其使用光導光學元件(LOE)技術來投射單個深度平面，其輸入光以三個相應的角度進入。

圖2A是示例性彎曲微反射器的示意圖，其被用于產生看起來從虛擬點源輻射的球面波前。

圖2B示出波導中的微反射器的示例性相對定向角。

圖3A示出波導反射器陣列投射器中的示例層。

圖3B示出波導中的微反射器的示例性定向角。

圖3C示出示例性彎曲微反射器。

圖4示出示例性平面和球面波前。

圖5A是以示例性多深度平面3D顯示系統或者波導反射器陣列投射器(WRAP)設備的形式的光學設備的等距視圖。

圖5B是圖5中的光學設備的一部分的示意圖，根據一個所示實施例，示出了多個波導層，其投射光以產生具有相應徑向距離的相應虛擬深度平面，該徑向距離表示多個虛擬點源，以模擬4D光場。

圖5C是圖5A中的光學設備的一部分的示意圖，根據一個所示實施例，示出了多個波導層，其投射光以產生相應虛擬深度平面，該虛擬深度平面在相應徑向距離上具有球面波前，以模擬4D光場。

圖6示出WRAP系統的示例性投射和傳播光錐。

圖7示出由彎曲微反射器產生的減小的投射錐的實例。

圖8示出多層復用系統的實例，其z軸耦合管配備有光閘。

圖9示出通過WRAP系統的光傳播的示例性圖示。

圖10示出使用可變形反射表面用于產生示例性波前。

圖11示出使用透明顯示器屏幕的示例性系統，該顯示器屏幕具有在指定方向上投射光的像素。

圖12是如何從二維投射的堆疊產生三維體積的示例性圖示。

圖13示出虛擬物點的坐標系統。

圖14示出顯示器表面上的4D光場的坐標系統。

圖15示出二維微反射器定向的坐標系統。

圖16示出二維光場的深度標引的實例。

圖17示出用作微反射器的可變形微流體的實例。

圖18示出與側注入菲涅爾鏡功能類似的微反射器的陣列的實例。

圖19示出示例性波導管，其從單個窄光束來產生光束的寬二維陣列。

圖20示出光束的實例，該光束必須足夠寬以最小化光束陣列中的間隙。

圖21是示出通過并行地驅動多層波導在顯示器上重新產生三維體積的示例性過程的流程圖。

具體實施方式

現在將描述本發明的相應方面和實例。下列描述提供了特定的細節以全面理解且能夠描述這些實例。但是，本領域技術人員將理解，在沒有許多這些細節的情況下，本發明可被實現。此外，某些眾所周知的結構或功能不被詳細示出或描述，以避免不必要地干擾相關描述。