[發明專利]雙復合光場裝置

有效

• 申請號: 202110069265.7
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN112882233B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: A·克勒
• 申請（專利權）人: 奇躍公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;楊曉光

本發明涉及雙復合光場裝置。公開了一種用于捕獲圖像信息的裝置。該裝置包括具有相對的平面輸入和輸出面的波導。跨波導形成衍射光學元件(DOE)。DOE被配置為將穿過波導的一部分光耦合到波導中。耦合到波導中的光經由全內反射被引導到波導上的出射位置。該裝置還包括光傳感器，該光傳感器具有被定位為鄰近波導的出射位置的輸入，以捕獲從其出射的光并產生與其對應的輸出信號。處理器基于輸出信號確定耦合光相對于波導的輸入面的角度和位置。

本申請是申請日為2016年5月19日、國際申請號為PCT/US2016/033343、中國國家階段申請號為201680041954.4、發明名稱為“雙復合光場裝置”的PCT申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年5月19日提交的名稱為“雙復合光場裝置”(“DUAL?COMPOSITELIGHT?FIELD?DEVICE”)的美國臨時專利申請No.62/163,733的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本發明涉及在增強現實系統中使用的光學裝置。增強現實系統具有這樣的類型，其包括用于傳輸世界視圖同時還產生計算機生成的圖像并將其傳遞給用戶的平面波導。在本發明中，提供一個或多個附加的波導來捕獲來自世界的圖像。

背景技術

對開發為用戶產生增強現實的系統具有相當大的興趣。在這種系統的一個示例中，用戶將被提供有包括用于觀看外部世界的窗口的頭戴式裝置。該窗口將具有生成圖像信息并將該圖像信息投影到用戶眼中的能力。在這樣的系統中，可以生成虛擬對象的圖像并將其添加到真實世界場景中。

在2015年1月15日公布的美國專利公開號2015/0016777中可以找到用于產生增強現實的裝置的描述，其公開通過引用并入本文。

如在后面的公開中所描述的和在本文的圖1中所示的，光學系統100可以包括主波導裝置102，該主波導裝置102包括平面波導1。平面波導設置有一個或多個衍射光學元件(DOE)2，用于控制平面波導內的光的全內反射。該光學系統還包括光學耦合器系統104和控制系統106。

如在圖2中最好地示出的，主平面波導1具有第一端部108a和第二端部108b，第二端部108b沿著主平面波導1的長度110與第一端部108a相對。主平面波導1具有第一面112a和第二面112b，至少第一和第二面112a、112b(統稱為112)沿主平面波導1的長度110的至少一部分形成部分內反射光路(由箭頭114a和虛線箭頭114b示出，統稱為114)。主平面波導1可以采取為以小于限定的臨界角度撞擊面112的光提供基本全內反射(TIR)的多種形式。平面波導1可以例如采取玻璃、熔融石英、丙烯酸或聚碳酸酯的窗格(pane)或平面的形式。

DOE?2(在圖1和圖2中用雙點劃線示出)可以采取中斷TIR光路114的多種形式，提供在沿著平面波導1的長度110的至少一部分延伸的平面波導1的內部118和外部120之間的多個光路(由箭頭116a和虛線箭頭116b示出，統稱為116)。DOE?2可以有利地將線性衍射光柵的相位函數與圓形或徑向對稱波帶片的相位函數組合，從而允許定位明顯的對象和針對明顯的對象的焦平面。DOE可以形成在波導的表面上或其內部。

參照圖1，光學耦合器子系統104將光光學地耦合到波導裝置102。如圖1所示，光學耦合器子系統可以包括光學元件5，例如反射表面、反射鏡、二向色鏡或棱鏡，以將光光學地耦合到主平面波導1的邊緣122。光還可以通過前面或背面112被耦合到波導裝置中。光學耦合器子系統104可以附加地或可選地包括準直光的準直元件6。

控制子系統106包括一個或多個光源和驅動電子器件，其產生可以以空間和/或時間變化的光的形式編碼的圖像數據。如上所述，準直元件6可以使光準直，并且準直的光被光學地耦合到一個或多個主平面波導1中(在圖1和2中僅示出一個主波導)。