【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强现实系统的基于波导的光学系统和方法本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年10月13日提交的美国临时申请序列No.62/572,109的优先权权益,本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及增强现实(AR)系统,并且更具体地涉及用于AR系统的基于波导的光学系统和方法。
技术介绍
AR系统用于将虚拟对象添加到用户正在观察的真实视觉场景中。AR系统的示例类型是可穿戴的,并且利用用户佩戴的眼镜、眼罩或头盔的形式的护目镜(eyewear),并且有时被称为头戴式显示器(HMD)系统。AR系统通常包括光学系统,该光学系统被配置为允许观看对象或场景,同时还向实际对象或直接观看的场景添加增强对象。AR系统通常执行五个主要功能。第一是将增强对象放置在远离用户眼睛的地方。第二是将增强对象变换成缩放(scale)不变和移位(shift)不变的形式。第三是在用户眼前移位变换后的增强对象,同时允许来自真实场景的光线不受干扰地通过。第四是对变换和移位后的增强对象进行缩放,以使用户眼前的眼盒(eyebox)最大化。第五是将来自真实场景和经过变换、移位和缩放的增强对象两者的光线结合起来,并且允许用户眼睛形成增强场景的真实图像。已经提出了几种用于AR系统的不同光学系统设计,包括那些采用一种或多种类型的光学元件(诸如分束器、离轴透镜、镜子(包括微镜)、光导、衍射光学元件(DOE)和全息光学元件(HOE))的各种组合的设计。光导的使用是有利的,因为它们可以提供对AR护 ...
【技术保护点】
1.一种用于在操作波长处在增强现实系统中使用的增强现实光学系统,包括:/n具有在所述操作波长处的折射率n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171013 US 62/572,1091.一种用于在操作波长处在增强现实系统中使用的增强现实光学系统,包括:
具有在所述操作波长处的折射率nS、顶表面和底表面的基板;
输入光栅和输出光栅,各自形成在所述基板的所述顶表面中或所述顶表面上,并且彼此横向间隔开;
波导层,具有主体、顶表面、底表面以及厚度1μm≤THG≤100μm,其中所述波导层的所述底表面被支持在所述基板的所述顶表面上,使得所述输入光栅和所述输出光栅延伸到所述波导层中,并且其中所述波导层在所述操作波长处具有折射率nG≥nS并且支持多个导模;并且
其中所述输入光栅和所述输出光栅提供相位匹配,使得入射到所述输入光栅上的输入光耦合到所述波导层中并且以所述导模行进到所述输出光栅,并且由所述输出光栅耦合出所述波导层作为输出光。
2.根据权利要求1所述的增强现实系统,其特征在于,在所述操作波长处,所述基板折射率nS≤1.5并且所述波导层折射率nG≥2。
3.根据权利要求2所述的增强现实系统,其特征在于,所述多个导模的数量在500和1000之间。
4.根据权利要求1或2所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述波导层具有在25μm≤THG≤50μm范围内的厚度THG。
5.根据权利要求1或2所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述波导层具有在30μm≤THG≤40μm范围内的厚度THG。
6.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述波导层包括聚合物并且所述基板包括玻璃。
7.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述基板包括玻璃材料,并且其中所述波导包括氧化物材料和氟化物材料中的至少一种。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述基板包括玻璃材料,其中所述输入光栅和所述输出光栅包括聚合物,并且其中所述波导层包括氧化物材料、或氧化物材料和氟化物材料的组合。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述基板包括聚合物材料,并且所述波导层包括氧化物材料、或氧化物材料和氟化物材料的组合。
10.根据权利要求9所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述聚合物材料包括热塑性塑料。
11.根据权利要求9或10所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述波导层包括硅。
12.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述波导层和所述基板各自是平面的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述波导层和所述基板中的至少一个具有弯曲表面。
14.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,进一步包括设置在所述波导层的所述顶表面上的盖层,其中所述盖层具有折射率nC<nG。
15.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述输入光栅包括线性输入光栅元件,并且其中所述输出光栅包括线性输出光栅元件。
16.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述输入光栅包括二维输入光栅元件,并且其中所述输出光栅包括二维输出光栅元件。
17.根据前述权利要求中任一项所述的增强现实光学系统,其特征在于,所述输出光具有在50°≤FOV≤70°范围内的视场(FOV)。
18.根据前述权...
【专利技术属性】
技术研发人员:J·T·基奇,M·F·克罗尔,
申请(专利权)人:康宁股份有限公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
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