[發(fā)明專利]梳狀移位式斜交鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880064411.3
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN111247465B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·烏爾訥斯;M·R·艾爾斯;J·菲佛;F·施洛托;K·E·安德森
• 申請（專利權(quán)）人: 阿科尼亞全息有限責(zé)任公司
• 主分類號: G02B5/32
• 分類號: G02B5/32
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務(wù)所 11602
• 代理人: 魏小薇;吳麗麗

公開了在光柵介質(zhì)的不同區(qū)域上具有梳狀移位全息圖組的光學(xué)系統(tǒng)。第一組全息圖可在光柵介質(zhì)的第一區(qū)域中形成，并且第二組全息圖可在光柵介質(zhì)的第二區(qū)域中形成。第一組中的全息圖中的每個(gè)全息圖可具有與第一組光柵頻率不同的相應(yīng)光柵頻率。第二組中的全息圖中的每個(gè)全息圖可具有與第二組光柵頻率不同的相應(yīng)光柵頻率。第二組光柵頻率可位于第一組光柵頻率中的光柵頻率之間的相鄰頻率間隙內(nèi)。梳狀移位全息圖組可用于執(zhí)行光瞳均衡、輸出耦合、輸入耦合、交叉耦合或其他操作。

本申請要求2017年10月4日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?2/568,270的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)專利申請以其全文以引用方式并入本文。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)電介質(zhì)反射鏡是通過用其介電常數(shù)互不相同的多層材料來涂覆表面(通常是玻璃)而制造出來的。這些材料層通常被布置成使得來自層邊界的Fresnel反射大大增強(qiáng)，從而得到大的凈反射率。可以通過確保在相對寬的指定波長范圍和入射角上實(shí)現(xiàn)該條件來設(shè)計(jì)寬帶電介質(zhì)反射鏡。但是因?yàn)檫@些層沉積于一個(gè)表面上，因此電介質(zhì)反射鏡的反射軸必然會(huì)與表面法線重合(即，反射軸垂直于反射鏡表面)。由于對反射軸的這種約束，電介質(zhì)反射鏡以次優(yōu)的配置被設(shè)置在一些設(shè)備中。類似地，被約束到表面法線的反射軸使得電介質(zhì)反射鏡完全不足以用于某些目的。此外，玻璃電介質(zhì)反射鏡往往相對較重，使之不太適合或不適合用于要求反射部件相對輕質(zhì)的應(yīng)用。

相反，傳統(tǒng)光柵結(jié)構(gòu)則可關(guān)于與光柵結(jié)構(gòu)駐留的介質(zhì)表面法線相差的反射軸反射光。然而，對于某個(gè)給定的入射角而言，傳統(tǒng)光柵結(jié)構(gòu)的反射角通常會(huì)隨著入射光的波長一起變化。因此，使用傳統(tǒng)的光柵結(jié)構(gòu)來反射光避免了在傳統(tǒng)反射鏡中反射軸與表面法線重合的固有的約束。然而，在需要基本上恒定的反射軸的情況下，對于某個(gè)給定的入射角而言，傳統(tǒng)的光柵結(jié)構(gòu)基本上限制在單一波長(或非常窄的波長范圍)。類似地，傳統(tǒng)的光柵結(jié)構(gòu)被限制在單一入射角(或非常窄的入射角范圍)，以便關(guān)于恒定的反射軸反射指定波長的光。

因此，當(dāng)前可用的包括反射光柵結(jié)構(gòu)或傳統(tǒng)反射鏡的反射設(shè)備不能滿足下列要求：相對簡單的設(shè)備關(guān)于不受表面法線約束的反射軸反射光，并且對于給定入的射角，其反射角在入射角的范圍內(nèi)是恒定的。因此存在對此類反射設(shè)備的需求，并且此類需求在頭戴式顯示設(shè)備中可能是尤為迫切的。

發(fā)明內(nèi)容

所描述的特征總體涉及用于衍射光的一種或多種經(jīng)改進(jìn)的方法、系統(tǒng)或設(shè)備，以及包括光柵結(jié)構(gòu)的光學(xué)衍射設(shè)備。該方法、系統(tǒng)或設(shè)備可采用梳狀移位式斜交鏡。

在一些示例中，光學(xué)設(shè)備可包括光柵介質(zhì)、光柵介質(zhì)的第一區(qū)域中的第一組全息圖和光柵介質(zhì)的第二區(qū)域中的第二組全息圖。第一組中的全息圖中的每個(gè)全息圖可與第一組中的其他全息圖中的每個(gè)全息圖至少部分地重疊。第一組中的全息圖中的每個(gè)全息圖可具有與第一組光柵頻率不同的相應(yīng)光柵頻率。第二組中的全息圖中的每個(gè)全息圖可與第二組中的其他全息圖中的每個(gè)全息圖至少部分地重疊。第二組中的全息圖中的每個(gè)全息圖可具有與第二組光柵頻率不同的相應(yīng)光柵頻率。第二組光柵頻率可位于第一組光柵頻率中的光柵頻率之間的相鄰頻率間隙內(nèi)。

在一些示例中，光學(xué)系統(tǒng)可使用梳狀移位式斜交鏡來執(zhí)行光瞳均衡。例如，光學(xué)系統(tǒng)可包括具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的光柵介質(zhì)，其中第二區(qū)域具有第一子區(qū)域和第二子區(qū)域。第一組全息圖可在第一區(qū)域中形成，其中第一組全息圖被配置為在第一方向上衍射輸入光的第一部分并且將輸入光的第二部分傳遞至第二區(qū)域。第二組全息圖可在第一子區(qū)域中形成。第三組全息圖可在第二子區(qū)域中形成。第二組全息圖和第三組全息圖可被配置為在不同于第一方向的第二方向上衍射輸入光的第二部分。第三組全息圖可相對于第二組全息圖進(jìn)行梳狀移位。

在一些示例中，頭戴式顯示設(shè)備可包括第一基板和第二基板以及介于第一基板和第二基板之間的光柵介質(zhì)。光柵介質(zhì)可具有第一非重疊區(qū)域和第二非重疊區(qū)域。協(xié)同定位的第一全息圖和第二全息圖可在第一區(qū)域中形成。第一全息圖可具有第一光柵頻率并且第二全息圖可具有第二光柵頻率，該第二光柵頻率與第一光柵頻率由相鄰頻率間隙隔開。協(xié)同定位的第三全息圖和第四全息圖可在第二區(qū)域中形成。第三全息圖可具有在相鄰頻率間隙中的第三光柵頻率。

附圖說明