数字光路长度调制制造技术

一种数字光路长度调制器包含光路长度延伸器(OPLE)，其包括多个偏振敏感反射元件和偏振调制器。所述OPLE包含具有不同路径长度的两个光路，使得具有第一偏振的光被引导通过第一光路，并且具有第二偏振的光被引导通过第二光路。

Digital Optical Path Length Modulation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数字光路长度调制
本专利技术涉及光学器件，且更具体地，涉及延伸光路。
技术介绍
提供多个焦平面或焦点调整的离散步骤对于许多应用是有用的。它可以是创建更逼真的三维显示以及捕获三维数据的能力的一部分。在现有技术中，多焦点捕获利用机械运动，例如齿轮或液体透镜。这种机制昂贵、缓慢且相对脆弱。另一种捕获多个焦距的现有技术方法使用多个镜子和透镜。这就像拥有多个相机；它体积庞大，价格昂贵。由于体积和费用，它还限制了可以同时捕获的焦距数量。在现有技术中还使用大型分束器来产生两个光路长度。然而，这也是一个体积庞大的解决方案。这种现有技术解决方案是大型、昂贵且缓慢的某种组合。液体透镜昂贵且缓慢，并且大型分束器很大。这使得它们难以使用，并且对尺寸或成本受限的系统，特别是便携式或磨损的器件无用。附图说明通过实例而非限制的方式在附图中示出了本专利技术，并且其中相同的附图标记表示类似的元件，并且其中：图1A是数字光路长度调制器的一个实施例的框图。图1B是数字光路长度调制器的一个实施例的框图。图2A是可以使用数字光路长度调制器的系统的一个实施例的框图。图2B是可以使用数字光路长度调制器的系统的另一个实施例的框图。图3A和3B是近眼显示器(NED)系统中的数字光路长度调制器的一个实施例的图。图4A和4B是相机系统中的数字光路长度调制器的一个实施例的图。图5A示出了光路长度延伸器(OPLE)的截面视图的一个实施例。图5B示出了OPLE的另一个实施例。图6A示出了用于控制空间位移的自对准OPLE的一个实施例。图6B示出了自对准OPLE的另一个实施例。图6C示出了自对准OPLE的另一个实施例。图6D示出了包括多个板的OPLE的一个实施例。图7A示出了使用具有非反射光的OPLE的效果的一个实施例。图7B示出了使用具有反射光的图7A的OPLE的效果的一个实施例。图7C示出了使用具有反射光的自对准OPLE的效果的一个实施例。图7D示出了光路扩展的实例以及对显示器的效果。图7E示出了光路扩展的实例以及对图像捕获的效果。图8A和8B示出了数字光路长度调制器和OPLE的一个实施例，示出了不同的光路长度。图8C和8D示出了数字光路长度调制器和OPLE的一个实施例，示出了各种光路长度。图9A和9B示出了数字光路长度调制器和OPLE的一个实施例，示出了各种光路长度。图10示出了包括三个数字光路长度调制器的调制叠层的一个实施例。图11示出了制造一组用作OPLE的板的一个实施例。图12示出了OPLE的一个实施例的透视图。图13A是数字光路长度调制器的一个实施例的框图。图13B是数字光路长度调制器的一个实施例的框图。图14A是可以使用数字光路长度调制器的系统的一个实施例的框图。图14B是可以使用数字光路长度调制器的系统的另一实施例的框图。图14C是第一类型OPLE的一个实施例的图。图14D是第二类型OPLE的一个实施例的图。图15A-15D示出了光路长度延伸器(OPLE)的一个实施例的截面视图中的光路的一个实施例。图16A示出了OPLE的另一个实施例。图16B示出了OPLE的元件的一个实施例的透视图。图17是通过OPLE的一个实施例的光路延伸的流程图。图18是包括多个OPLE的调制叠层的一个实施例。图19是制造OPLE的一个实施例的流程图。图20A是正交光学光路长度延伸器(OPLE)的一个实施例的图。图20B是正交OPLE的替代实施例的图。图21A-21C是示出通过正交OPLE的光路的图。图22A是使用单个成角度的偏振敏感反射元件的正交OPLE的另一实施例的图。图22B是具有单个成角度的偏振敏感反射元件的正交OPLE的不同配置的图。图22C是具有两个成角度的偏振敏感反射元件的正交OPLE的另一实施例的图。图22D是具有两个路径长度延伸器的正交OPLE的一个实施例的图。图22E是使用曲面镜的正交OPLE的一个实施例的图。图23A是正交OPLE的一个实施例的组件的一个实施例的图。图23B是正交OPLE的一个实施例的组件的一个实施例的图。图24是包括正交OPLE的调制叠层的一个实施例的图。具体实施方式描述了一种数字光路长度调制器。数字光路长度调制器包括光路长度延伸器(OPLE)和偏振调制器，并且可用于调整光的路径长度。在一个实施例中，具有状态1偏振的光而不是具有状态2偏振的光穿过OPLE中的较长路径。这可用于创建两个焦平面。OPLE由具有多个偏振敏感反射元件的一个或多个板构成。多个数字光路长度调制器产生调制叠层。在一个实施例中，使用调制堆叠可以增加焦平面的数量。通过创建重叠、聚焦和聚散的3D标记匹配的显示，这提供了构建能够满足人类视觉的生理要求的系统的能力。这样可以产生质量更好的3D显示器，并可以防止与3D显示器相关联的麻烦。在一个实施例中，该机制还可以用于图像捕获，以及投射或捕获类似光谱中的光波或其他波的各种其他用途，包括但不限于相机、双筒望远镜、3D打印、光刻、医学成像。创建一个简单，易于制造的数字光路长度调制器就像从真空管到晶体管的步骤，它可以实现更复杂、更便宜、更密集的数字控制元件，它可以成为广泛用途的构建模块。本专利技术实施例的以下详细描述参考了附图，其中相同的附图标记表示类似的元件，通过图示的方式示出了实施本专利技术的具体实施例。这些实施例的描述足够详细，以使本领域技术人员能够实施本专利技术。本领域技术人员理解，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离本专利技术的范围的情况下进行逻辑、机械、电气、功能和其他改变。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义，并且本专利技术的范围仅由所附权利要求限定。图1A是数字光路长度调制器的一个实施例的框图。数字光路长度调制器110包括光路长度延伸器(OPLE)130和偏振调制器120。偏振或非偏振光撞击偏振调制器120。偏振调制器120可以旋转偏振，保持偏振不变，和/或过滤光。偏振调制器120的输出进入OPLE130。在一个实施例中，偏振调制器120是数字的，因此提供数字控制以通过打开和关闭偏振调制器120来选择光路长度。在一个实施例中，偏振调制器120的切换速度是可调整的，并且切换速度可以低于50毫秒。偏振调制器120和OPLE130的组合使数字光路长度调制器110能够选择性地延长光路。图1B是数字光路长度调制器的一个实施例的框图。数字光路长度调制器150包括OPLE160和偏振调制器170。在这种情况下，偏振调制器170放置在OPLE160之后。偏振调制器170可以用作滤光器，以去除一部分光。可以使用图1A或图1B中所示的数字光路长度调制器的任一配置。在一个实施例中，数字光路长度调制器可以在OPLE的两侧包括偏振调制器。OPLE可包含具有多个偏振敏感反射元件的一个或多个板。OPLE不需要是平坦的，并且在一个实施例中可以是弯曲的以提供额外的光学特征。在一个实施例中，OPLE中的偏振敏感反射元件基本上是平行的。在另一个实施例中，它们可以不是平行的，而是可以成角度以提供其他光学特性。在一个实施例中，OPLE中的偏振敏感反射元件可以均匀地间隔开。在另一个实施例中，偏振敏感反射元件的间隔可以沿着OPLE的长度变化。图2A是可以使用数字光路长度调制器的系统的一个实施例的框图。该系统用于显示。光源215提供用于显示的光。光源215可以是空间光调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调整光路长度的系统，包含数字光路长度调制器，所述数字光路长度调制器包含：偏振调制器，用于接收偏振光并调制部分或全部所述偏振光的偏振；以及光路长度延伸器(OPLE)，用于引导具有第一偏振的光通过穿过所述OPLE的第一光路，并用于引导具有第二偏振的光通过穿过所述OPLE的第二光路，所述第一光路和所述第二光路具有不同的光路长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.12 US 15/236,101;2016.11.21 US 15/358,0401.一种调整光路长度的系统，包含数字光路长度调制器，所述数字光路长度调制器包含：偏振调制器，用于接收偏振光并调制部分或全部所述偏振光的偏振；以及光路长度延伸器(OPLE)，用于引导具有第一偏振的光通过穿过所述OPLE的第一光路，并用于引导具有第二偏振的光通过穿过所述OPLE的第二光路，所述第一光路和所述第二光路具有不同的光路长度。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述OPLE包含多个偏振敏感反射元件。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述偏振敏感反射元件彼此平行，并且与进入所述OPLE的光的路径成20度到70度之间的角度。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述偏振敏感反射元件选自介电层和线栅。5.根据权利要求1所述的系统，还包含：所述OPLE包含形成自对准OPLE的两个板，以调整具有所述第一偏振的所述光和具有所述第二偏振的所述光的空间位移。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述自对准OPLE中的所述两个板具有镜像偏振敏感反射元件。7.根据权利要求1所述的系统，还包含：第二数字光路长度调制器，所述第二数字光路长度调制器包含：第二偏振调制器，用于接收从所述OPLE离开的所述偏振光，并用于调制部分或全部所述偏振光的偏振；以及第二OPLE，用于进一步改变相对光路长度；从而产生多个能够以数字方式选择的路径长度。8.根据权利要求1所述的系统，还包含：用于产生所述偏振光的偏振器。9.根据权利要求1所述的系统，还包含：调制叠层，所述调制叠层包含多个数字光路长度调制器以实现多个能够以数字方式选择的路径长度。10.一种系统，包含：包括多个偏振敏感反射元件的光路长度延伸器(OPLE)，所述OPLE包含具有不同路径长度的两个光路，使得具有第一偏振的光被引导通过第一光路，并且具有第二偏振的光被引导通过第二光路。11.根据权利要求10所述的系统，其中对于入射在所述OPLE上的偏振光，第一光子集行进通过所述第一光路，并且第二光子集行进通过所述第二光路。12.根据权利要求10所述的系统，其中入射在所述OPLE上的所有所述偏振光具有第一偏振，并且光的偏振随时间被调制。13.根据权利要求10所述的系统，其中所述偏振敏感反射元件彼此平行并且与进入所述OPLE的光的路径成20度到70度之间的角度。14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述偏振敏感反射元件选自介电层和线栅。15.根据权利要求10所述的系统，其中：所述OPLE包含形成自对准OPLE的两个板。16.根据权利要求15所述的系统，其中，离开所述自对准OPLE的光在空间上不从进入所述自对准OPLE的光的路径位移。17.根据权利要求15所述的系统，其中所述自对准OPLE中的所述两个板中的所述偏振敏感反射元件的角度是镜像的。18.根据权利要求10所述的系统，还包含：偏振调制器，用于调制从第一OPLE离开的部分或全部所述偏振光的偏振；第二OPLE，接收由所述偏振调制器输出的光，所述第二OPLE用于进一步改变光路长度；以及所述偏振调制器和所述第二OPLE包含数字光路长度调制器。19.根据权利要求10所述的系统，还包含：偏振器，用于产生所述偏振光；偏振调制器，用于在进入所述OPLE之前调制部分或全部所述偏振光的偏振；以及所述偏振调制器和所述OPLE包含数字光路长度调制器。20.根据权利要求19所述的系统，还包含：形成调制叠层的多个数字光路长度调制器，所述调制叠层用于产生多个能够以数字方式选择的光路长度。21.根据权利要求10所述的系统，还包含：数字校正系统，用于调整来自光源的光，以校正离开所述第一光路的光和离开所述第二光路的光之间的空间位移。22.一种系统，包含：光源；调制叠层，包含：第一数字光路长度调制器，包含：第一偏振调制器，用于调制来自所述光源的第一组光的偏振；第一光路长度延伸器(OPLE)，包括多个平行的偏振敏感反射元件，所述OPLE用于引导具有第一偏振的光通过第一光路，并且引导具有第二偏振的光通过穿过所述OPLE的第二光路，所述第一光路和所述第二光路具有不同的光路长度；第二数字光路长度调制器，包含：第二偏振调制器，用于调制从所述第一OPLE离开的光的偏振；包括多个平行偏振敏感反射元件的第二OPLE，所述第二OPLE具有第三光路和第四光路，所述第二OPLE用于引导具有第一偏振的光通过第三光路，并且引导具有第二偏振的光通过穿过所述OPLE的第四光路，所述第三光路和所述第四光路具有不同的光路长度；以及所述调制叠层的输出具有对应于所述调制叠层中的所述数字光路长度调制器的数目的多个路径长度。23.一种调整光路长度的系统，包含数字光路长度调制器，所述数字光路长度调制器包含：偏振调制器，用于接收偏振光并调制部分或全部所述偏振光的偏振；以及光路长度延伸器(OPLE)，具有入射面和出射面，用于引导进入所述OPLE的具有第一偏振的光通过所述入射面并沿着穿过所述OPLE的第一光路通过所述出射面离开，并且引导进入所述OPLE的具有第二偏振的光通过所述入射面并沿穿过所述OPLE的第二光路通过所述出射面离开，穿过所述OPLE的所述第二光路的光路长度是穿过所述OPLE的所述第一光路长度的两倍或更多倍。24.根据权利要求23所述的系统，其中所述OPLE是横向OPLE，其中具有所述第二偏振的光被成角度的偏振敏感反射元件反射。25.根据权利要求23所述的系统，其中所述OPLE是纵向OPLE，并且在通过所述出射面离开所述OPLE之前，进入所述OPLE的具有所述第二偏振的光被反射回朝向所述入射面。26.根据权利要求25所述的系统，其中所述纵向OPLE包含：四分之一波片，所述四分之一波片在圆偏振和线偏振之间改变偏振类型，使得进入所述OPLE的光具有圆偏振，并且离开所述OPLE的光具有线偏振。27.根据权利要求25所述的系统，其中所述纵向OPLE包括：四分之一波片，用于在圆偏振和线偏振之间改变光的偏振；线栅偏振器，用于使具有特定偏振的光通过，并反射具有不同偏振的光；以及部分反射涂层，用于反射光的一部分，反转光的圆偏振，使得所述反射光穿过所述线栅偏振器以离开所述OPLE。28.根据权利要求27所述的系统，其中所述部分反射涂层位于所述纵向OPLE的所述入射面上，所述四分之一波片位于所述OPLE的中心，并且所述线栅偏振器位于所述纵向OPLE的所述出射面上。29.根据权利要求25所述的系统，其中所述第一光路横穿所述纵向OPLE一次，并且所述第二光路横穿所述纵向OPLE三次，反射离开线栅偏振器和部分反射涂层，使得通过所述纵向OPLE的第二光路长度是所述第一光路长度的多倍。30.根据权利要求25所述的系统，其中，进入所述OPLE的光的偏振是圆偏振，并且具有所述第二偏振的光在圆偏振和线偏振之间多次转换。31.根据权利要求23所述的系统，还包含：第二数字光路长度调制器，所述第二数字光路长度调制器包含：第二偏振调制器，用于接收从所述OPLE离开的所述偏振光，并用于调制部分或全部所述偏振光的偏振；以及第二OPLE，用于进一步改变相对光路长度；从而产生多个能够以数字方式选择的路径长度。32.一种系统，包含：光路长度延伸器(OPLE)，具有两个具有不同路径长度的光路，使得进入所述OPLE的具有第一偏振的光被引导通过第一光路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·伊什，A·T·伊万斯，A·J·格罗斯，S·D·德瓦尔德，W·C·韦尔奇，
申请(专利权)人：阿维甘特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US