[发明专利]具有改进的强度分布的波导出射光瞳扩展器

说明书

一种用于将与输入光瞳相关联的图像复制到输出光瞳的装置，其包括光波导，光波导包括输入耦合器、一个或多个中间组件和输出耦合器。输入耦合器将与图像相对应的光耦合到光波导中，并且在至少两个不同方向上衍射与图像相对应的光，使得与图像相对应的光朝向一个或多个中间组件中的每个中间组件被衍射。中间组件被配置为单独地或共同地对通过TIR从输入耦合器向一个或多个中间组件行进的与图像相对应的光执行奇数阶光瞳扩展和偶数阶光瞳扩展两者，并且朝向输出耦合器衍射与图像相对应的光。输出耦合器被配置为将与图像相对应的光耦合出光波导，使得与图像相对应的光从输出光瞳可看到。

背景技术

各种类型的计算、娱乐和/或移动设备可以利用透明或半透明显示器来实现，设备的用户可以通过显示器查看周围环境。可以被称为透视、混合现实显示设备系统或增强现实(AR)系统的这样的设备使得用户能够透过设备的透明或半透明显示器来查看周围环境，并且还看到虚拟对象(例如，文本、图形、视频等)的图像，这些虚拟对象被生成用于显示表现是周围环境的一部分和/或覆盖在周围环境上。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的这些设备通常利用光波导将例如由显示引擎产生的图像复制到设备的用户可以将图像认为是增强现实环境中的虚拟图像的位置。由于这仍然是一种新兴技术，因此存在与利用波导向用户显示虚拟对象的图像的某些挑战。

发明内容

本技术的某些实施例涉及一种用于将与输入光瞳相关联的图像复制到输出光瞳的装置，其包括光波导，光波导包括输入耦合器、一个或多个中间组件和输出耦合器。输入耦合器将与图像相对应并且与输入光瞳相关联的光耦合到光波导中，并且在至少两个不同方向上衍射与图像相对应的光，使得与图像相对应的光朝向一个或多个中间组件中的每个中间组件被衍射。中间组件被配置为单独地或共同地对通过TIR从输入耦合器向一个或多个中间组件行进的与图像相对应的光执行奇数阶光瞳扩展和偶数阶光瞳扩展两者，并且朝向输出耦合器衍射与图像相对应的光。输出耦合器被配置为将已经通过TIR从一个或多个中间组件向输出耦合器行进的与图像相对应的光耦合出光波导，使得与图像相对应的光从输出光瞳可看到。

在某些实施例中，光波导仅包括一个中间组件。在其他实施例中，光波导包括至少两个中间组件。

经历奇数阶光瞳扩展的光在在输出耦合器上入射之前改变传播方向奇数次。相比之下，经历偶数阶光瞳扩展的光在在输出耦合器上入射之前改变传播方向偶数次，并且因此，行进的路径长度与经历偶数阶光瞳扩展的光的行进路径长度不同。

与输入耦合器在朝向执行奇数阶光瞳扩展或偶数阶光瞳扩展中的仅一个光瞳扩展的中间组件的仅一个方向上衍射与图像相对应的光的情况相比，通过输入耦合器在至少两个不同方向上衍射与图像相对应的光使得与图像相对应的光朝向一个或多个中间组件中的每个中间组件被衍射，并且通过一个或多个中间组件单独地或共同地执行奇数阶光瞳扩展和偶数阶光瞳扩展两者，更均匀的强度分布被实现。

本“发明内容”被提供是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的“具体实施方式”中进一步描述。本“发明内容”不旨在标识所要求保护的主题内容的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题内容的范围。

附图说明

图1A、图1B和图1C分别是可以被用来将与输入光瞳相关联的图像复制到扩展的输出光瞳的示例性波导的前视图、俯视图和侧视图。

图2是参考图1A、图1B和图1C介绍的示例性波导的侧视图，并且还示出了生成包括通过输入耦合器被耦合到波导中的角度内容的图像的显示引擎，并且还示出了在靠近输出耦合器的眼睛盒内观看图像的眼睛。

图3(其类似于图1A，因为它提供波导的前视图)被用来解释通过输入耦合器被耦合到波导中的光如何通过全内反射(TIR)从输入耦合器向中间组件行进并且通过TIR从中间组件向输出耦合器行进，光在输出耦合器处离开波导。

图4在概念上示出了在先前的图中介绍的示例性波导的中间组件可以如何引起多环干涉。