[发明专利]使用波导反射器阵列投射器的多深度平面三维显示器

说明书

线性波导的二维阵列包括多个2D平面波导组装、列、集合或层，其中每个产生相应深度平面以用于模拟的4D光场。线性波导可具有矩形圆柱形状，并且可被堆积为行和列。每个线性波导至少部分地内部反射，例如，通过至少部分地反射的平面侧壁的至少一个相对的对，以沿着所述波导的长度来传播光。弯曲微反射器可反射光的一些模式而使其它的通过。所述侧壁或面可反射光的一些模式而让其它的通过。任意给定的波导的所述弯曲微反射器在限定的径向距离处贡献于球面波前，各层在相应径向距离处产生图像平面。

本申请是申请日为2013年06月11日、申请号为201380042218.7、名称为使用波导反射器阵列投射器的多深度平面三维显示器的专利申请的分案申请。

背景技术

光场包括在相应方向行进的空间的每个点上的所有光线。光场被认为是四维的，因为三维空间中的每个点还具有相关的方向，这是第四维度。

可穿戴三维显示器包括基底导向的光学装置，也被称为光导光学元件(LOE)系统。这样的装置例如由Lumus Ltd.制造。如图1B-1、1B-2和1B-3所示，LOE系统10使用由两个平行的平面表面14a、14b构成的单层波导12。使用微型投射器(未示出)和反射器带18将光16耦合到LOE波导12中。图1B-1、1B-2和1B-3示出了LOE系统10的波导12，显示了光16以三个相应的角度进入。LOE系统10使用平面微反射器20a-20n(为了绘图清楚仅显示了两个)，其仅沿着一个角度方向被定向，并被定置为互相平行。但是，LOE系统10仅投射到无穷远聚焦的单个深度平面，其球面波前曲率为零。

附图说明

在附图中，相同的参考标号表示相同的元件或动作。图中元件的大小和相对位置不是必须按比例绘制的。例如，相应元件的形状以及角度不是按比例绘制的，并且这些元件中的某一些被任意放大和定位以增强绘图可辨识性。此外，所绘制的元件的特定形状，不是要传达与特定元件的实际形状相关的任何信息，并且仅被选择用于便于在图中识别。

图中示出了波导反射器阵列投射器(WRAP)系统的实例。实例和图是说明性的而不是限制性的。

图1A示出示例性凸球面镜，其将在无穷远聚焦的光重新聚焦在特定的径向距离。

图1B-1、1B-2和1B-3示出了传统的系统，其使用光导光学元件(LOE)技术来投射单个深度平面，其输入光以三个相应的角度进入。

图2A是示例性弯曲微反射器的示意图，其被用于产生看起来从虚拟点源辐射的球面波前。

图2B示出波导中的微反射器的示例性相对定向角。

图3A示出波导反射器阵列投射器中的示例层。

图3B示出波导中的微反射器的示例性定向角。

图3C示出示例性弯曲微反射器。

图4示出示例性平面和球面波前。

图5A是以示例性多深度平面3D显示系统或者波导反射器阵列投射器(WRAP)设备的形式的光学设备的等距视图。

图5B是图5中的光学设备的一部分的示意图，根据一个所示实施例，示出了多个波导层，其投射光以产生具有相应径向距离的相应虚拟深度平面，该径向距离表示多个虚拟点源，以模拟4D光场。

图5C是图5A中的光学设备的一部分的示意图，根据一个所示实施例，示出了多个波导层，其投射光以产生相应虚拟深度平面，该虚拟深度平面在相应径向距离上具有球面波前，以模拟4D光场。

图6示出WRAP系统的示例性投射和传播光锥。

图7示出由弯曲微反射器产生的减小的投射锥的实例。

图8示出多层复用系统的实例，其z轴耦合管配备有光闸。

图9示出通过WRAP系统的光传播的示例性图示。