用于最大化视场（FOV）中的覆盖范围的混合波导的制作方法
本专利申请总体上涉及显示系统，更具体地，涉及包括具有混合配置的波导的显示系统，以最大化视场(field of view，fov)中的覆盖范围，同时减少(例如，防止或最小化)适眼区(eyebox)处重影图像的出现和/或截取光线图案(intercepting optical linespattern)的出现。
背景技术：
1、近年来，随着技术的最新进步，内容创建和内容输送的普遍性和扩散性大大增加。特别地，交互式内容(例如，虚拟现实(virtual reality，vr)内容、增强现实(augmentedreality，ar)内容、混合现实(mixed reality，mr)内容、以及在真实和/或虚拟环境(例如，“虚拟实境(metaverse)”)内并与其相关联的内容)对消费者具有吸引力。
2、为了促进该内容和其他相关内容的输送，服务提供商已经努力提供各种形式的可穿戴显示系统。一个这种示例可以是头戴式设备(head-mounted device，hmd)，例如，可穿戴眼戴式设备(eyewear)、可穿戴头戴式视图器(headset)或眼镜(eyeglasses)。在一些示例中，头戴式设备(hmd)可以采用第一投射器和第二投射器来分别传播第一图像和第二图像，以产生供用户观看的“双目”视觉。然而，提供视场中的更高的覆盖范围可能是具有挑战性的。此外，由于重影图像、光谱线等的形成，可能难以获得高质量的图像。
技术实现思路
1、根据本公开的第一方面，提供了一种显示系统，该显示系统包括可穿戴的眼戴式设备布置，该可穿戴的眼戴式设备布置包括透镜组件，该透镜组件包括：投射器，该投射器用于传播与图像相关联的显示光；以及波导，该波导用于将该显示光传播到适眼区，其中，该波导包括以预定配置取向的体布拉格光栅(volume bragg grating，vbg)部件和部分反射部件的组合，以反射或传播该显示光，从而最大化该适眼区处的视场(fov)中的覆盖范围，同时最小化重影图像或截取光线图案中的至少一者。
2、在一些实施例中，该vbg部件可以包括输入vbg部件、中间vbg部件或输出vbg部件中的至少一者。
3、在一些实施例中，该部分反射部件可以包括以下中的至少一者：倾斜反射镜、部分反射式反射镜、针孔反射镜、基于多层涂层的反射镜、基于金属涂层的反射镜、基于介电涂层的反射镜或包括介电涂层和金属涂层的组合的反射镜。
4、在一些实施例中，该部分反射部件的反射镜折射率(mirror index)可以在1.7至1.9的范围内。
5、在一些实施例中，该波导的厚度可以在0.4mm至1.6mm的范围内。
6、在一些实施例中，该波导可以包括具有在10μm至70μm的范围内的厚度的光聚合物。
7、在一些实施例中，该vbg部件或该部分反射部件中的至少一者可以与棱镜耦合器耦接，以在该显示光的相应传播之前允许该显示光的预定衍射或散射。
8、在一些实施例中，该棱镜耦合器可以包括与该vbg部件的表面的接触部分，其中，该接触部分的长度在2mm至3mm的范围内，其中，在该接触部分处，其中，该棱镜耦合器包括在30度到60度的范围内的至少一个内角。
9、在一些实施例中，该部分反射部件可以包括比该vbg部件更宽的光谱响应，其中，该光谱响应包括反射响应或透射响应中的至少一者。
10、在一些实施例中，该波导可以包括以下中的至少一者：被配置作为输入部件、一个或多个中间部件或输出部件的该棱镜耦合器、该vbg部件或该部分反射部件，使得每个部件反射或传播该显示光，以实现最大化该fov中的覆盖范围的预期的混合光谱响应，其中，该预期的混合光谱响应包括混合反射响应或混合透射响应中的至少一者。
11、在一些实施例中，该预定配置可以是包括作为该输入部件和该输出部件的该vbg部件以及作为该中间部件的该部分反射部件的第一配置。
12、在一些实施例中，该预定配置可以是包括作为该输入部件的该棱镜耦合器或该部分反射部件、作为该中间部件的该vbg部件和作为该输出部件的该部分反射部件的第二配置。
13、在一些实施例中，该预定配置可以是相对于该第一配置或该第二配置具有倾斜配置或旋转配置的第三配置。
14、在一些实施例中，该预期的混合光谱响应可以比单个vbg部件的光谱响应更宽，并且比该部分反射部件的光谱响应更窄。
15、在一些实施例中，该预期的混合光谱响应可以促进该显示光从该vbg部件到该部分反射部件的反射或传播的预期图案，或促进该显示光从该部分反射部件到该vbg部件的反射或传播的预期图案，以实现最小化该重影图像或该截取光线图案。
16、在一些实施例中，该波导可以包括该vbg部件和该部分反射部件之间的预定义重叠，以促进分辨率或形状要素中的至少一者的优化。
17、在一些实施例中，该vbg部件和该部分反射部件的反射特性或透射特性可以基于对该fov中的预期覆盖范围或避免与该重影图像有关的重影路径中的至少一者的要求而改变。
18、根据本公开的另一方面，提供了一种增强现实系统，该增强现实系统包括显示系统，该显示系统包括可穿戴的眼戴式设备布置，该可穿戴的眼戴式设备布置包括透镜组件，该透镜组件包括：投射器，该投射器用于传播与图像相关联的显示光；以及波导，该波导用于将该显示光传播到适眼区，其中，该波导包括以预定配置取向的体布拉格光栅(vbg)部件和部分反射部件的组合，以反射或传播该显示光，从而最大化该适眼区处的视场(fov)中的覆盖范围，同时最小化重影图像或截取光线图案中的至少一者。
19、根据本公开的另一方面，提供了一种方法，该方法包括：在透镜组件中实施投射器和波导；通过该投射器传播与图像相关联的显示光；以及通过该波导将该显示光传播到适眼区，其中，该波导包括以预定配置取向的体布拉格光栅(vbg)部件和部分反射部件的组合，以反射或传播该显示光，从而最大化该适眼区处的视场(fov)中的覆盖范围，同时最小化重影图像或截取光线图案中的至少一者。
20、在一些实施例中，该vbg部件或该部分反射部件中的至少一者可以与棱镜耦合器耦接，以在该显示光的相应传播之前允许该显示光的预定衍射或散射。
21、应当理解的是，本文中描述为适合于结合到本公开的一个或多个方面或一个或多个实施例中的任何特征旨在可推广到本公开的任何和所有方面以及任何和所有实施例中。根据本公开的说明书、权利要求和附图，本领域技术人员可以理解本公开的其他方面。上述总体描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，并不对权利要求进行限制。
技术特征：
1.一种显示系统，所述显示系统包括：
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述vbg部件包括输入vbg部件、中间vbg部件或输出vbg部件中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的显示系统，其中，所述部分反射部件包括以下中的至少一者：倾斜反射镜、部分反射式反射镜、针孔反射镜、基于多层涂层的反射镜、基于金属涂层的反射镜、基于介电涂层的反射镜或包括介电涂层和金属涂层的组合的反射镜。
4.根据权利要求1、2或3所述的显示系统，其中，所述部分反射部件的反射镜折射率在1.7至1.9的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述波导的厚度在0.4mm至1.6mm的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述波导包括具有在10μm至70μm的范围内的厚度的光聚合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述vbg部件或所述部分反射部件中的至少一者与棱镜耦合器耦接，以在所述显示光的相应传播之前允许所述显示光的预定衍射或散射。
8.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述棱镜耦合器包括与所述vbg部件的表面的接触部分，其中，所述接触部分的长度在2mm至3mm的范围内，其中，在所述接触部分处，其中，所述棱镜耦合器包括在30度到60度的范围内的至少一个内角。
9.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述部分反射部件包括比所述vbg部件更宽的光谱响应，其中，所述光谱响应包括反射响应或透射响应中的至少一者。
10.根据权利要求9所述的显示系统，其中，所述波导包括以下中的至少一者：被配置作为输入部件、一个或多个中间部件或输出部件的所述棱镜耦合器、所述vbg部件或所述部分反射部件，使得每个部件反射或传播所述显示光，以实现最大化所述fov中的所述覆盖范围的预期的混合光谱响应，其中，所述预期的混合光谱响应包括混合反射响应或混合透射响应中的至少一者，优选地，存在以下中的一者或多者：
11.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述波导包括所述vbg部件和所述部分反射部件之间的预定义重叠，以促进分辨率或形状要素中的至少一者的优化。
12.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述vbg部件和所述部分反射部件的反射特性或透射特性基于对所述fov中的预期覆盖范围或避免与所述重影图像有关的重影路径中的至少一者的要求而改变。
13.一种增强现实系统，所述增强现实系统包括：
14.一种方法，包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述vbg部件或所述部分反射部件中的至少一者与棱镜耦合器耦接，以在所述显示光的相应传播之前允许所述显示光的预定衍射或散射。
技术总结
根据示例，一种显示系统可以包括可穿戴的眼戴式设备布置，该可穿戴的眼戴式设备布置可以包括透镜组件，该透镜组件具有投射器，该投射器用于传播与图像相关联的显示光。该透镜组件还可以包括波导，该波导用于将该显示光传播到适眼区。该波导可以包括以预定配置取向的体布拉格光栅(VBG)部件和部分反射部件的组合，以反射或传播该显示光，从而最大化该适眼区处的视场(FOV)中的覆盖范围，同时最小化重影图像或截取光线图案中的至少一者。
技术研发人员：多米尼克·梅瑟,杨阳,迟万里,伟诗·蒂芙尼·林
受保护的技术使用者：元平台技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23