CN114895467B 用于高分辨率数字显示的方法和系统 （奇跃公司）

201780073726.X2017.11.29US4711512A,1987.12.08US2015153569A1,2015本发明涉及用于高分辨率数字显示的方法出子束的密度)的方法和系统，可以包括接收单个准直源光束并且当从波导外耦合时产生在空以通过使用具有在特定颜色的标称波长附近具有不同波长的多个输入光束的准直输入源光束长的输入光束在波导中经历全内反射时采用不2一对投影仪组件，所述一对投影仪组件中的每一个投影仪组件光学设备，被配置用于接收入射光束并向所述波导提供多个输入第一棱镜和第二棱镜，通过气隙分离，所述第一棱其中所述第一棱镜和所述第二棱镜被配置为接收所述入射光束第三棱镜和第四棱镜，所述第三棱镜的第三表面和所述第其中，所述第三棱镜和所述第四棱镜被配置为接收所述第其中，所述第一多个子束在空间上偏移并且沿着所述波导沿使用所述波长敏感的输入耦合元件将所述多个输入光束内耦合使用所述输出耦合元件输出多组输出光子束，其中所述多组输出传播的所述多个输入光束中的每一个输入光束2.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述波导被配置用于颜色的标称波3.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述准直入射光束由光纤扫描器提4.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，还包括用于聚焦所述多组输出光子束以用7.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中所述准直入射光束以正入射入射到所8.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中所述准直入射光束在通过所述波长敏感的输入耦合元件后以在所述波导内的传播的非正3一对投影仪组件，所述一对投影仪组件中的每一个投影仪组件光学设备，被配置用于接收入射光束并向所述波导提供多个输入第一棱镜和第二棱镜，通过气隙分离，所述第一棱其中所述第一棱镜和所述第二棱镜被配置为接收所述入射光束第三棱镜和第四棱镜，所述第三棱镜的第三表面和所述第其中，所述第三棱镜和所述第四棱镜被配置为接收所述第其中，所述第一多个子束在空间上偏移并且沿着所述波导沿使用所述输出耦合元件输出多组输出子束，每组输出子束包12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述多个输入子束被平行地引导朝向所述波提供一对投影仪组件，所述一对投影仪组件中的每一个投影仪组件4提供一对主显示器，所述一对主显示器中的每一个主显示器第一棱镜和第二棱镜，通过气隙分离，所述第一棱第三棱镜和第四棱镜，所述第三棱镜的第三表面和所述第其中，所述第一棱镜和所述第二棱镜被配置为接收所述对其中，所述第三棱镜和所述第四棱镜被配置为接收所述第其中，所述第一多个子束在空间上偏移并且沿着所述波导沿通过全内反射沿所述波导传播所述多个输入子束，其中所述多个输使用所述输出耦合元件输出多组输出子束，每组输出子束包5[0003]本申请要求于2016年11月30日提交的美国临时专利申请No.62/428,510的优先[0005]可穿戴设备可包括增强和/或虚拟现实眼镜。可以使用图像帧或光栅扫描图像来[0008]可替换地，本发明的特定实施例提供了一种通过波长分集(diversity)来增加输6子束包括通过全内反射在波导中传播的多个输入子束中的每个输入光束的第二部分通过。第二表面被配置为将从第一表面接收到的每个光束反射回第一表长敏感的输入耦合元件将多个输入光束耦合到波导中，并通过全内反射(TIR)传播多个输敏感的输入耦合元件将多个输入光束内耦合到波导中，并通过全内反射(TIR)传播多个输[0018]图1是示出根据本发明的一些实施例的示例性可穿戴显示设备的透视图的简化示7[0023]图6A和图6B是示出由根据本发明的一些实施例的上述光学设备减小屏蔽门效应[0024]图6C是示出根据本发明的实施例的用于验证显示系统的功能的实验系统的简化[0025]图7A是示出根据本发明的一些实施例的用于产生多个输出子束的另一光学设备[0026]图7B是示出根据本发明的一些实施例的用于产生多个输出子束的另一光学设备[0027]图8是示出根据本发明的实施例的用于显示具有减小的波前稀疏效应或屏蔽门效[0029]图10A和图10B是示出通过根据本发明的一些实施例的上述光学设备减小屏蔽门[0030]图11是示出根据本发明的实施例的用于显示具有减小的波前稀疏效应或屏蔽门[0032]图1是示出根据本发明的一些实施例的示例性可穿戴显示设备100的透视图的简扫描显示系统200可以是例如图1的可穿戴设备100的可穿戴设备中的目镜的一部分，目镜影仪210可以是图1中的可穿戴显示设备100中的投影仪组件120的一像显示系统300，其包括具有波导310的目镜的侧视图。单个准直光束320被引导朝向波导输入耦合元件312被配置为允许入射光通过全内反射(TIR)传播，输出耦合元件314被配置8为将通过TIR沿波导310传播的光朝向用户的眼睛390扩展和外耦合。光束320在波导310的[0035]输入和输出耦合元件312和314可以是嵌入在波导310内或压印在波导310上的衍(Y轴)部分地反射，使得子束部分地穿过输出耦合元件314以形成彼此间隔开距离b的多个[0036]图4A至图4D示出来自根据本发明的一些实施例的来自图像显示系统的输出子束为波前稀疏伪像(其如同通过屏蔽门观看图像)。图4B是示出由波前稀疏引起的屏蔽门效[0038]根据本发明的一些实施例，为了增加动态数字化波前分辨率并减轻屏蔽门/波前[0039]图5A是示出根据本发明的一些实施例的图像显示系统的简化示意图。如图5A所9[0041]在通过输入耦合元件512并从输入耦合元件512衍射之后，输入子束521通过全内波导510的端部朝向光学耦合到波导510的下表面的输出耦合元件514的右端传播时，进行内部首先到达输出耦合元件514，每个子束的一部分被折射并且离开波导以形成第一组输[0044]图5B是示出根据本发明的一些实施例的图像显示系统的简化示意图。如图5B所[0045]图5C是示出根据本发明的一些实施例的图5B的图像显示系统中的光学设备550的二表面554朝向部分反射表面552在A1点处反射。部分反射的第一表面552将入射光束的第[0046]图5C中的强度分布基于具有50％反射率的部分反射表面552导出。在一些实施例述材料构成，但是足够厚以便充分地使第二表面554完全或几乎完全反射。在一些实施例如如上所述的具有反射特性的胶水或粘合剂。表面552被配置成将入射光束的第一部分朝向波导反射以形成第一子束，并且允许入射光[0050]图6A和图6B是示出通过根据本发明的一些实施例的上述光学设备减小屏蔽门效面和部分反射表面的形状和反射率可以获得个反射镜的两个平行平面623和624之间保持一定的横向距离。光学设备620接收多个准直光束611中的每一个并产生投射到图像传感器640上的多个子束630。图6A和图6B是可以由[0052]图7A是示出根据本发明的一些实施例的用于产生多个输出子束的光学设备的简化示意图。如图7A所示，光学设备700可以用作图5A和图5B的图像显示系统中的光学设备[0056]图7B是示出根据本发明的一些实施例的用于产生多个输出子束的另一光学设备光学系统750包括用于从输入光束产生多个子束的光学设备760和用于接收多个子束的波导780。光学设备760包括具有部分反射表面771的第一棱镜761和具有反射表面772的第二面771和772与波导780的顶表面形成小于4和/或波导780提供内耦合功能的其他几何形状/配置。例如，棱镜的表面771和772与波导[0057]图8是示出根据本发明的实施例的用于显示具有减小的波前稀疏效应或屏蔽门效[0058]该方法还包括引导入射光束照射在光学设备的一部分上(830)并使用光学设备生耦合到波导510。输出耦合元件514使得波导中的子束522在边界表面处被部分地折射以离继续通过全内反射传播并且在沿纵轴的不同位置处形成后续组输出子束532至534。因此，每组输出子束包括通过全内反射在波导中传播的多个输入光子束中的每个输入光子束的[0062]应该理解的是，图8中所示的具体步骤提供了根据本发明实施例的用于显示具有所示的各个步骤可以包括多个子步骤，这些子步骤可以以适合于各个步骤的各种顺序执[0063]图9是示出根据本发明的替代实施例的图像显示系统的简化示意图。如图9中所示，图像显示系统900包括被配置用于接收入射光束的波导910和用于提供准直入射光束准直入射光束920包括具有第一波长的第一光束921和具有第二波中，使得它们在输入耦合元件912中略微不同地衍射并以略微不同的入射角进入波导910。可以增加输出子束的数量并进一步增加输出图像的性取决于入射光束的波长。波长敏感的输入耦合元件912使第一光束921和第二光束922在[0067]准直入射光束920中的多个输入光束被配置为沿波导910中的不同方向上的不同出耦合元件914在波导的下表面耦合到波导910，并且输出耦合元件914沿波导910纵向延光束包括通过全内反射在波导中传播的多个输入光束中的每一个输入光束的一部分。例部分的第二子束952。类似地，输出子束组960包括来自入射光束921的一部分的第一子束961和来自入射光束922的一部分的第二子束962。输出子束组970包括来自入射光束921的[0071]图10A和图10B是示出通过根据本发明的一些实施例的上述光学设备减小屏蔽门可以内耦合到针对635nm而标称设计的波导目镜中。在本发明的实施例中，光谱宽度为约[0073]图11是示出根据本发明的实施例的用于显示具有减小的波前稀疏效应或屏蔽门长敏感的输入耦合元件的波导(1110)。参考图9，波导910具有波长敏感的输入耦合元件[0075]该方法还包括使用波长敏感的输入耦合元件将多个输入光束内耦合到波导中具有第一波长的第一光束921和具有第二波长的第二光束922。波长敏感的输入耦合元件912使得第一光束921和第二光束922在进入波导910时以到达输出耦合元件914，在不同位置处每个子束的一部分被折射并离开波导以形成输出子束组960包括来自入射光束921的一部分的第一子束961和来自入射光束922的一部分的第二子束962。子束组970包括来自入射光束921的一部分的第一子束971和来自入射光束922[0078]以上结合图9和图10描述了实现方法1100的图像显示系统的示例。通过使用波长[0079]出于解释的目的，前述描述使用特定术语来提供对所描述的实施例的透彻理