用于显示器的光学系统的制作方法

xiaoxiao2026-08-06  6



背景技术:

1、本发明整体涉及光学系统,并且更具体地,涉及用于近眼显示器的光学系统。

2、电子设备可包括呈现靠近用户眼睛的图像的近眼显示器。例如,设备(诸如虚拟现实和增强现实头戴式耳机)可包括具有允许用户观看显示器的光学元件的近眼显示器。

3、设计设备诸如这些设备可能是有挑战性的。如果不注意的话,由近眼显示器产生的视场中的一些可能不能够从单一眼睛位置观看。


技术实现思路

1、电子设备(诸如头戴式设备)可具有产生用于用户的图像的一个或多个近眼显示器。头戴式设备可以是一对虚拟现实眼镜,或者可以是允许观看者观看计算机生成的图像和观看者周围环境中的真实世界对象的增强现实头戴式耳机。

2、近眼显示器可包括引导光的显示单元和将来自显示单元的光朝向用户的眼睛重定向的光学系统。光学系统可包括形成在波导上的输入耦合器和输出耦合器。输入耦合器可将来自显示单元的光重定向,使得光在波导中朝向输出耦合器传播。输出耦合器可将来自输入耦合器的光重定向,使得光朝向用户的眼睛离开波导。输入耦合器和输出耦合器可由全息光学元件(诸如薄全息图、体积全息图或表面浮雕光柵)形成。

3、光重定向元件可用于将原本可在用户的视场之外的光朝向用户的眼睛重定向或重新分配。光重定向元件可插置在显示单元与输入耦合器之间,可插置入在输入耦合器与输出耦合器之间,或者可与输出耦合器整合成一体。

4、在光重定向元件插置在显示单元与输入耦合器之间的布置中,光重定向元件可包括位于第二波导上的第二输入耦合器和第二输出耦合器。

5、在光重定向元件插置在输入耦合器与输出耦合器之间的布置中,光重定向元件可包括与第一输入耦合器和第一输出耦合器位于相同波导上的第二输入耦合器和第二输出耦合器。在其他布置中,光重定向元件可由一个全息元件(例如,用作输入耦合器和输出耦合器两者)形成在输入耦合器与输出耦合器之间。

6、在光重定向元件与输出耦合器整合在一起(例如,复用)的布置中,光重定向元件可包括与输出耦合器的干涉图案不平行的一个或多个干涉图案。



技术特征:

1.一种头戴式设备,包括:

2.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述输入耦合器和所述输出耦合器的厚度大于所述波导的厚度。

3.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述输入耦合器和所述输出耦合器包括全息光学元件。

4.根据权利要求3所述的头戴式设备,其中所述全息光学元件是颜色复用的。

5.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中非平行的所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅具有调制的衍射效率。

6.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述第二衍射光栅位于所述输出耦合器的上部和所述输出耦合器的下部中。

7.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述输入耦合器和所述输出耦合器包括表面浮雕光栅。

8.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述输入耦合器和所述输出耦合器包括体积全息图。

9.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述显示单元包括硅基液晶显示器。

10.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述显示单元包括投影仪。

11.根据权利要求1所述的头戴式设备,其中所述输入耦合器和所述输出耦合器位于所述波导的相同侧。

12.一种头戴式设备,包括:

13.根据权利要求12所述的头戴式设备,其中所述输入耦合器和所述输出耦合器包括表面浮雕光栅。

14.根据权利要求12所述的头戴式设备,其中所述输入耦合器、所述光重定向元件和所述输出耦合器被形成在所述波导的相应非重叠区域上。

15.根据权利要求12所述的头戴式设备,其中所述光重定向元件包括与所述第二衍射光栅不平行的第四衍射光栅。

16.一种头戴式设备,包括:

17.根据权利要求16所述的头戴式设备,还包括第三耦合器,所述第三耦合器在所述波导上具有第四衍射光栅。

18.根据权利要求17所述的头戴式设备,其中所述第一耦合器从所述显示单元接收所述光并将所述光耦合到所述波导中,并且其中所述第三耦合器从所述第二耦合器接收所述光并将所述光耦合出所述波导。

19.根据权利要求16所述的头戴式设备,其中所述第一耦合器从所述显示单元接收所述光并将所述光耦合到所述波导中,并且其中所述第二耦合器从所述第一耦合器接收所述光并将所述光耦合出所述波导。

20.根据权利要求16所述的头戴式设备,其中所述第一耦合器包括输入耦合器,并且所述第二耦合器包括输出耦合器,并且其中所述输入耦合器和所述输出耦合器包括表面浮雕光栅。


技术总结
本发明公开一种电子设备,该电子设备可包括用于呈现靠近用户眼睛的图像的显示系统。显示系统可包括引导光的显示单元和将来自显示单元的光朝向用户的眼睛重定向的光学系统。光学系统可包括形成在波导上的输入耦合器和输出耦合器。输入耦合器可将来自显示单元的光重定向,使得光在波导中朝向输出耦合器传播。输出耦合器可将来自输入耦合器的光重定向,使得光朝向用户的眼睛离开波导。光重定向元件可用于将原本可在用户的视场之外的边缘光朝向用户的眼睛重定向。

技术研发人员:G·B·迈尔,E·J·汉索特,彭国林,H·崔,吴世百,P·格尔辛格-奥斯汀
受保护的技术使用者:苹果公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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