[发明专利]用于改进强度分布的波导涂层或基板

说明书

一种用于将与输入瞳孔相关联的图像再现到输出瞳孔的装置包括平面光学波导(700)，该平面光学波导包括块基板(106)并且还包括输入耦合器(112)、中间组件(114)和输出耦合器(116)。输入耦合器(112)将对应于图像的光耦合进入块基板(106)并且朝向中间组件(114)耦合。中间组件(114)执行水平或垂直瞳孔扩张并且将对应于图像的光朝向输出耦合器(116)引导。输出耦合器(116)执行水平或垂直瞳孔扩张中的另一者，并且将对应于图像的光(从输入耦合器(112)行进到输出耦合器(116))耦合出波导。该装置进一步包括毗邻平面光学组件(702)，该毗邻平面光学组件用于提供与没有毗邻平面光学组件的情况下相比更均匀的强度分布。

背景

各种类型的计算、娱乐和/或移动设备可用透明或半透明显示器来实现，设备的用户可以透过该透明或半透明显示器来查看周围环境。此类设备(可以被称为透视、混合现实显示设备系统或增强现实(AR)系统)使得用户能够透视设备的透明或半透明显示器以查看周围环境，并且还能够看见虚拟对象(例如，文本、图形、视频等)的图像，这些虚拟对象被生成以供显示以表现为周围环境的一部分和/或表现为覆盖在周围环境上。这些设备(可以被实现为头戴式显示器(HMD)眼镜或其他可穿戴显示设备，但不限于此)通常利用光学波导将例如由显示引擎产生的图像再现到一位置处，设备的用户能够查看该位置处的图像作为增强现实环境中的虚拟图像。尽管这仍然是一项新兴技术，但是存在与利用波导向用户显示虚拟对象的图像相关联的某些挑战。

概述

本文描述的某些实施例涉及一种用于将与输入瞳孔相关联的图像再现到输出瞳孔的装置。该装置包括平面光学波导，该平面光学波导包括块基板并且还包括输入耦合器、中间组件以及输出耦合器。输入耦合器将对应于图像的光耦合进入块基板并且朝向中间组件耦合。中间组件执行水平或垂直瞳孔扩张并且将对应于图像的光朝向输出耦合器引导。输出耦合器执行水平或垂直瞳孔扩张中的另一者，并且将对应于图像的光(从输入耦合器行进到输出耦合器)耦合出波导。在某些实施例中，中间组件可以被消除，在此情形中，输入耦合器将耦合进入块基板的光朝向输出耦合器引导。在某些实施例中，该装置进一步包括毗邻平面光学组件，该毗邻平面光学组件被配置成提供与没有毗邻平面光学组件的情况下相比更均匀的强度分布。在某些实施例中，毗邻平面光学组件包括以下至少一者：液晶聚合物(LCP)涂层或基板、或具有与块基板的折射率不同的折射率的涂层或基板。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。

附图简述

图1A、1B和1C分别是可用于将与输入瞳孔相关联的图像再现到经扩张的输出瞳孔的示例性波导的前视图、俯视图和侧视图。

图2是参考图1A、1B和1C介绍的示例性波导的侧视图，并且还示出了显示引擎，该显示引擎生成包括由输入耦合器耦合进入波导的角内容的图像，并且还示出了正在查看眼框(eye box)内邻近输出耦合器的图像的眼睛。

图3(类似于图1A，因为它提供波导的前视图)被用于说明由输入耦合器耦合进入波导的光如何通过全内反射(TIR)从输入耦合器行进到中间组件，以及通过TIR从中间组件行进到输出耦合器，在输出耦合器处光退出波导。

图4概念性地解说了在先前附图中介绍的示例性波导的中间组件可如何导致多回路干扰。

图5A被用于概念性地解说如何在波导内再现瞳孔。图5B解说了沿图5A中示出的线B-B的示例性瞳孔分布。图5C解说了对应于在波导内再现的瞳孔之间没有瞳孔交叠的情景的替换瞳孔分布。图5D解说了基本上均匀的瞳孔分布。

图6被用于解说在使用光学波导执行成像时(更具体来说执行瞳孔再现时)可能出现的局部和全局强度方面的非均匀性。

图7是根据本发明的技术的某些实施例的利用液晶聚合物(LCP)涂层来改进退出波导的光的强度均匀性的波导的俯视图。