[发明专利]具有改进的衍射光栅结构的虚拟和增强现实系统和方法

权利要求书

1.一种用于向用户递送增强现实内容的增强现实(AR)显示系统，包括：

图像生成源，用于提供一个或多个图像数据帧；

光调制器，用于传输与所述一个或多个图像数据帧相关联的光；

衍射光学元件(DOE)，用于接收与所述一个或多个图像数据帧相关联的所述光并将所述光引导到用户的眼睛，所述衍射光学元件包括衍射结构，所述衍射结构具有波导基板、表面光栅和布置在所述波导基板和所述表面光栅之间的底层；

其中，所述表面光栅具有表面光栅折射率，所述底层具有底层折射率，并且所述表面光栅折射率小于所述底层折射率，以及

其中，所述底层具有不均匀的厚度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述底层折射率为1.84。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导基板具有波导基板折射率，并且所述波导基板折射率为1.5或1.7。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导基板、所述底层和所述表面光栅全部对应于不同的折射率值。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述底层折射率与所述波导基板的折射率相比是更高的值。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导基板、所述底层和所述表面光栅对应于不同的材料。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导基板、所述底层和所述表面光栅中的至少两个对应于共同的折射率值。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述波导基板、所述底层和所述表面光栅中的至少两个对应于相同的材料。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，随着距光注入位置的距离增加，所述底层的所述不均匀的厚度从相对较薄变为相对较厚。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述底层具有不均匀的底层折射率。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述底层的所述不均匀的底层折射率以如下方式变化：随着距光注入位置的距离增加，所述底层的所述不均匀的底层折射率从接近于所述波导基板的折射率增加到与所述波导基板的折射率不同。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括堆叠的波导组件，所述堆叠的波导组件具有堆叠在一起的多个衍射结构。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，多个所述图像生成源将所述图像数据注入到所述堆叠的波导组件内的每个衍射结构中。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导基板、所述底层和所述表面光栅对应于聚合物材料、蓝宝石或玻璃中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衍射光学元件可在ON状态和OFF状态之间切换。

16.根据权利要求1所述的系统，其被实现为可头戴式可穿戴系统。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衍射结构还包括在所述表面光栅上方的顶表面层。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述顶表面层形成用于堆叠所述衍射结构的间隙层，并且所述顶表面层具有1.1至1.2的折射率。

19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述表面光栅的折射率为1.5。