CN113272718A - 光学器件和通过使用光学器件输出光的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种光学器件和一种使用光学器件输出光的方法。光学器件包括：波导；第一衍射光栅，第一衍射光栅接收入射于波导上的光的至少一部分；以及第二衍射光栅，第二衍射光栅接收从第一衍射光栅衍射的光，其中第一衍射光栅和第二衍射光栅设置于波导中或波导上，从第一衍射光栅衍射的光在三维方向上从第二衍射光栅衍射，并且在三维方向上衍射的光的至少一部分被输出到波导的外部。
Description
技术领域
本公开涉及一种光学器件和一种通过使用光学器件输出光的方法。
背景技术
增强现实(AR)技术是虚拟对象或信息与真实环境组合以使得虚拟对象或信息看起来存在于真实环境中所凭借的技术。现代计算和显示技术已经使得能够开发用于AR体验的系统，在AR体验中，将数字重构图像或其一部分呈现给用户，以使得用户可以将其视为或感知为现实。
由于已经对AR技术给予了极大关注，因此正在积极地开发用于实现AR的各种技术。特别地，已经对用于显示图像以使得图像直接投影到用户的视网膜上的近眼显示技术进行了研究。例如，已经对各种类型的光学元件进行了研究，这是由于需要光学元件来将形成图像的光输出到AR眼镜等的透明显示器并且将光透射到用户的视网膜。尽管进行了这项研究，但是在经由光学元件将光透射到用户的视网膜期间发生了光损失，因此，仍然需要对能够减少光损失的光学元件进行研究。
发明内容
技术问题
所公开的实施例涉及一种光学器件和一种使用光学器件来提供衍射光栅的结构以减少在通过波导将光传递到用户的视网膜的过程中生成的光损失的光输出方法。
技术解决方案
提供了一种光学器件和一种使用光学器件输出光的方法。光学器件包括：波导；第一衍射光栅，第一衍射光栅接收入射于波导上的光的至少一部分；以及第二衍射光栅，第二衍射光栅接收从第一衍射光栅衍射的光，其中第一衍射光栅和第二衍射光栅设置于波导中或波导上，从第一衍射光栅衍射的光在三维方向上从第二衍射光栅衍射，并且将在三维方向上衍射的光的至少一部分输出到波导的外部。
附图说明
本公开的某些实施例的上述和其它方面、特征以及优点将根据以下结合附图所进行的描述而变得更加显而易见，在附图中：
图1是示出了根据实施例的通过光学器件输出光的方法的概念图；
图2是示出了根据实施例的光学器件的衍射光栅的图；
图3是示出了根据实施例的使用三角形棱锥记录的衍射光栅的图；
图4是示出了根据实施例的用于记录光学器件的衍射光栅的截顶的三角形棱锥的图；
图5是示出了根据实施例的通过光学器件输出光的方法的图，该光学器件包括使用截顶的三角形棱锥记录的第二衍射光栅；
图6是示出了根据实施例的光栅向量的图；
图7是示出了根据实施例的衍射光栅的光学结构的图；
图8A是示出了根据实施例的衍射光栅在波导上的位置的示例的图；
图8B是示出了根据实施例的衍射光栅在波导中的位置的示例的图；
图8C是示出了根据实施例的衍射光栅在波导上的位置的示例的图；
图8D是示出了根据实施例的衍射光栅在波导中的位置的示例的图；
图9是示出了根据实施例的光栅向量的特性的图；
图10是根据实施例的通过光学器件输出光的方法的流程图；以及
图11是示出了根据另一实施例的光学器件的结构的图。
具体实施方式
执行本发明的最佳模式
提供了一种光学器件和一种使用光学器件输出光的方法，该光学器件提供衍射光栅结构以减少在经由波导将光透射到用户的视网膜期间的光损失。
附加方面将在以下描述中部分地阐述，并且部分地，将根据描述而变得显而易见，或可以通过实践所呈现的实施例来获知。
根据实施例，提供了一种光学器件，该光学器件包括：波导；第一衍射光栅，第一衍射光栅接收入射于波导上的光的至少一部分；以及第二衍射光栅，第二衍射光栅接收从第一衍射光栅衍射的光，其中第一衍射光栅和第二衍射光栅设置于波导中或波导上，从第一衍射光栅衍射的光在三维方向上从第二衍射光栅衍射，并且将在三维方向上衍射的光的至少一部分输出到波导的外部。
第二衍射光栅可以包括基于与内切于球体中的多面体的边对应的光栅向量的方向的图案的光栅，并且其中从第一衍射光栅衍射到第二衍射光栅的光基于从第一衍射光栅衍射到第二衍射光栅的光的一维方向和光栅向量的方向之和而在三维方向上衍射。
第二衍射光栅可以包括基于干涉n边截顶棱锥的(n+1)个光束记录的图案的光栅。
第二衍射光栅可以包括体积光栅。
第二衍射光栅可以包括在三维方向上的衍射效率或光输出效率中的至少一个被不同地记录的光栅。
光学器件还可以包括多个波导，该多个波导中的每一个包括第一衍射光栅和第二衍射光栅，该多个波导被堆叠，并且基于入射于多个波导中的每一个的第一衍射光栅和第二衍射光栅上的红色图像信号光、绿色图像信号光以及蓝色图像信号光的波长特性来选择性地衍射红色图像信号光、绿色图像信号光以及蓝色图像信号光。
第二衍射光栅可以包括光致聚合物、明胶、卤化银以及光致抗蚀剂中的至少一个。
光学器件还可以包括配置为将形成虚拟图像的光输出到第一衍射光栅的处理器。
根据实施例，提供一种输出光的方法，该方法包括：基于干涉截顶棱锥的多个光束来记录波导的图案，波导提供包括所记录的图案的第一衍射光栅和第二衍射光栅；以及将光输出到波导的第一衍射光栅，其中将入射于第一衍射光栅上的光的至少一部分衍射到第二衍射光栅，从第一衍射光栅衍射的光在三维方向上从第二衍射光栅衍射，并且将在三维方向上衍射的光的至少一部分输出到波导的外部。
第二衍射光栅可以包括基于与内切于球体中的多面体的边对应的光栅向量的方向的图案的光栅，并且其中从第一衍射光栅衍射到第二衍射光栅的光基于从第一衍射光栅衍射到第二衍射光栅的光的一维方向和光栅向量的方向之和而在三维方向上衍射。
第二衍射光栅可以包括基于干涉n边截顶棱锥的(n+1)个光束记录的图案的光栅。
第二衍射光栅可以包括体积光栅。
第二衍射光栅可以包括在三维方向上的衍射效率或光输出效率中的至少一个被以不同方式记录的光栅。
将光输出到波导的第一衍射光栅可以包括：输出红色图像信号光、绿色图像信号光以及蓝色图像信号光，其中基于入射于多个波导的第一衍射光栅和第二衍射光栅上的红色图像信号光、绿色图像信号光以及蓝色图像信号光的波长特性来选择性地衍射红色图像信号光、绿色图像信号光以及蓝色图像信号光。
第二衍射光栅可以包括光致聚合物、明胶、卤化银以及光致抗蚀剂中的至少一个。
第二衍射光栅可以包括基于干涉n边截顶的五边形棱锥的(n+1)个光束记录的图案的光栅。
本发明的模式
在本公开中，考虑到本公开的功能，在可能的情况下选择了现今已广泛使用的通用术语，但可以根据本领域的技术人员的意图、先例或新技术等来选择非通用术语。一些术语可以由本申请人任意选择。在这种情况下，将在本公开的对应部分中详细地解释这些术语的含义。因此，本文中所使用的术语不应基于其名称来定义，而是应基于其含义和本公开的整个上下文来定义。
应理解，尽管在本文中可以使用术语第一、第二等来对各种元件进行描述，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称作第二元件。类似地，第二元件可以被称作第一元件。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或多者的任何和所有组合。
应理解，当元件被称为“包括”另一元件时，除非另外提及，否则该元件还可以包括其它元件。应该将本文中所使用的术语“单元”理解为执行某些功能的软件或硬件组件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。然而，术语“单元”不限于软件或硬件。术语“单元”可以配置为存储在可寻址的存储介质或再现一个或多个处理器。因此，例如，术语“单元”可以包括组件，诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件以及任务组件、功能、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列以及参数。组件和“单元”中所提供的功能可以组合以获得少量的组件和“单元”或划分成子组件和“子单元”。下文将参考附图详细地描述本公开的实施例，以使得本领域的普通技术人员可以容易地实施这些实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不限于本文中所阐述的实施例。在图式中，出于清楚起见，省略了与描述本公开无关的部分。贯穿本说明书，向相同元件分配相同附图标记。贯穿本公开，表述“a、b或c中的至少一个”指示仅a、仅b、仅c、a和b两者、a和c两者、b和c两者、a、b以及c中的全部，或其变型。
图1是示出了根据实施例的通过光学器件100输出光的方法的概念图。
参考图1，光学器件100可以输出要叠加于真实世界图像上的虚拟图像，以使得用户可以体验增强现实(AR)。例如，光学器件100可以将形成虚拟图像的光输出到至少一个光学元件，以使得光到达用户的视网膜。
在实施例中，光学器件100可以能够通过更高效的方案使得输出的光能够被用户的眼睛感知到。下文将相对于光学器件100的元件详细地描述根据本公开的输出光的方法。
在实施例中，光学器件100可以包括显示引擎110、波导120、第一衍射光栅122以及第二衍射光栅124。然而，这些元件仅仅是示例，并且根据实施例的光学器件100还可以包括其它元件或可以仅包括这些元件中的一些。例如，光学器件100可以包括波导120、第一衍射光栅122以及第二衍射光栅124。作为另一示例，光学器件100还可以包括多个波导、多个第一衍射光栅以及多个第二衍射光栅。
在本公开中，衍射光栅可以是全息光学元件(HOE)。第一衍射光栅和第二衍射光栅可以分别是内耦合HOE和外耦合HOE。
显示引擎110可以输出形成虚拟图像的光。例如，显示引擎110可以输出包括在虚拟图像中的红色(R)图像信号光、绿色(G)图像信号光以及蓝色(B)图像信号光。从显示引擎110输出的光的光源可以包括荧光灯、透光二极管(LED)或激光中的至少一个。光源可以包括多个光源，该多个光源包括R、G以及B颜色。
从显示引擎110输出的光可以入射于设置在波导120上的第一衍射光栅122上。入射于第一衍射光栅122上的光可以被衍射并且入射于第二衍射光栅124上。例如，入射于第一衍射光栅122上的光可以在与从显示引擎110输出的光的入射方向成90度的方向上衍射，随后沿着波导120入射于第二衍射光栅124上。
在实施例中，第二衍射光栅124可以在三维(3D)方向上衍射从第一衍射光栅122接收到的光的至少一部分。此处，在3D方向上的光的至少一部分的衍射可以包括入射于第二衍射光栅124上的光在三维上透射。在实施例中，第二衍射光栅124可以包括用于在3D方向上衍射入射于光栅上的光的图案的光栅。可以通过由第二衍射光栅124在3D方向上衍射光来增加由第一衍射光栅122衍射且由第二衍射光栅124接收到的光的范围。由第二衍射光栅124在3D方向上衍射的光的一部分的衍射方向可以是朝向波导120的外部以将光透射到用户的眼睛的方向。
例如，第二衍射光栅124可以具有与光栅向量的方向和大小对应的图案，该光栅向量与内切于球体中的多面体的边对应。3D输出向量可以由入射于第二衍射光栅124上的光的向量和光栅向量之和形成，如将参考图5更详细地描述的。
通常，衍射光栅在一维(1D)方向上衍射入射于其上的光，但根据本公开的第二衍射光栅124可以能够根据其图案在3D方向上衍射光。即，第二衍射光栅124可以在3D方向上衍射从第一衍射光栅122接收到的光，以在不包括附加衍射光栅的情况下加宽眼动盒(EMB)。
在相关光学器件中，通过在第一衍射光栅与第二衍射光栅之间额外布置衍射光栅来衍射光，因此，当光穿过三个衍射光栅时，发光效率急剧降低。而在根据实施例的光学器件100中，可以在不穿过第一衍射光栅122与第二衍射光栅124之间的附加衍射光栅的情况下根据第二衍射光栅124上的图案在3D方向上衍射光，从而提高发光效率。
在实施例中，光学器件100可以是以眼睛的形式。例如，光学器件100可以是显示一个或多个虚拟图像的眼睛并且可以配置为佩戴在用户的眼睛前面。
将参考图2至图11更详细地描述根据实施例的通过光学器件输出光的方法。
图2是示出了根据实施例的光学器件的衍射光栅的图。
参考图2，第一衍射光栅和第二衍射光栅220可以设置于光学器件的波导210上。根据实施例，由第一衍射光栅在1D方向上衍射的光可以是第一光230。第一光230可以沿着波导210入射于第二衍射光栅220上。
在实施例中，第二衍射光栅220可以包括基于干涉n边截顶棱锥的(n+1)个光束记录的图案的光栅。图3是示出了根据实施例的使用三角形棱锥记录的衍射光栅的图。例如，当使用截顶的三角形棱锥记录光栅时，光栅向量可以与内切于球体中的多面体的边对应。
参考图3，当使用截顶的三角形棱锥记录光栅时，光栅向量310可以对应内切于球体中的四面体的边。在这种情况下，可以相对于四面体的边的方向形成六对光栅向量310，即，总共十二个光栅向量310。
参考图2，入射于第二衍射光栅220上的第一光230可以由第二衍射光栅220的光栅在3D方向上衍射。图2中所示出的第二光240是作为通过使用第二衍射光栅220衍射第一光230的结果的在3D方向上发射的光束的示例。可以从表示第一光230的向量ni和光栅向量ng之和中获得表示第二光240的向量n0。此处，光栅向量ng可以与内切于如上文参考图3所描述的球体中的四面体的边对应。然而，光栅向量ng仅仅是在使用截顶的三角形棱锥记录光栅时的示例，因此，不限于此。作为示例，可以在使用另一n边截顶棱锥(例如截顶的五边形棱锥)时使用光栅向量。然而，实施例不限于此。
图4是示出了根据实施例的用于记录光学器件的衍射光栅的截顶的三角形棱锥430的图。
参考图4，可以使用干涉截顶的三角形棱锥的四个光束422、424、426以及428记录根据实施例的第二衍射光栅410的光栅以使得入射光在3D径向图案中衍射。在这种情况下，第二衍射光栅410可以包括例如光致聚合物、明胶、卤化银或光致抗蚀剂中的至少一个。
可以使用与内切于如上文参考图3所描述的球体中的四面体的边对应的光栅向量来表示使用截顶的三角形棱锥430记录的光栅。
在实施例中，可以以不同方式设定光栅的光输出效率以调整从第二衍射光栅410输出的光的强度。例如，可以通过调整要用于记录的光的输出或使用掩模来不同地设定光栅的光输出效率。在实施例中，可以不同地设定响应于光的在3D方向上的第二衍射光栅410的光栅衍射效率。
可以通过使用截顶的三角形棱锥430在第二衍射光栅410上执行数次记录来加宽视角。例如，当执行一次记录时，仅在预定方向上入射的光可以在3D方向上衍射。即，即使在光的入射方向略微偏离预定方向时，光可以不在3D方向上衍射。
因此，在入射于第二衍射光栅410上的光偏离预定方向的情况下，当光的偏离程度在特定范围内时，可以通过使用截顶的三角形棱锥430在第二衍射光栅410上执行数次记录来控制光的输出以在3D方向上衍射光。
图5是示出了根据实施例的通过光学器件500输出光的方法的图，该光学器件500包括使用截顶的三角形棱锥记录的第二衍射光栅530。
参考图5，光学器件500可以包括波导510、第一衍射光栅520以及第二衍射光栅530。根据实施例，第二衍射光栅530可以包括在使用截顶的三角形棱锥执行记录时根据与内切于球体中的四面体的边对应的光栅向量的图案的光栅。
形成虚拟图像的光可以入射于设置在波导510上的第一衍射光栅520上，并且在1D方向上衍射。例如，当光在z轴方向上入射于第一衍射光栅520上时，入射光的至少一部分在1D方向上衍射，因此，入射光可以例如在x轴方向上衍射。在x轴方向上衍射的光可以入射于第二衍射光栅530上。在x轴方向上衍射的光由第二衍射光栅530的光栅在3D方向上衍射，并且可以将衍射光的至少一部分透射到波导510的外部。
在图5中，在球体中示出了表示在3D方向上衍射的光的波向量540。可以将入射于第二衍射光栅530上的光的向量与同内切于球体中的四面体的边对应的光栅向量组合，因此，可以输出具有与波向量540对应的大小和形状的光。
图6是示出了根据实施例的光栅向量的图。
参考图6，光栅向量表示xyz平面610a、xy平面610b以及xz平面610c。在实施例中，可以使用截顶的三角形棱锥记录第二衍射光栅，因此，光栅向量可以表示内切于球体中的四面体的边。
图7是示出了根据实施例的衍射光栅710的光学结构的图。
参考图7，衍射光栅710在其体积中的空间折射率是可变的，以与如上文所描述的光栅向量的图案对应。可以从表示入射于衍射光栅710上的光的入射光向量720和光栅向量740之和中获得表示从衍射光栅710输出的光的衍射波向量730。
衍射光栅710可以位于波导的表面上或波导的内部。图8A是示出了衍射光栅在波导810上的位置的示例的图。图8B是示出了衍射光栅在波导810中的位置的示例的图。图8C是示出了衍射光栅在波导810上的位置的示例的图。图8D是示出了衍射光栅在波导810中的位置的示例的图。参考图8A和图8C，衍射光栅820a和820c中的每一个可以设置于波导810的上表面和下表面上。参考图8B和图8D，衍射光栅820b和820d中的每一个可以设置于波导810内部。在这种情况下，如上文参考图2所描述，入射于例如衍射光栅820a上的光可以通过衍射光栅820a的光栅在3D方向上衍射，并且可以将在3D方向上衍射的光的至少一部分透射到波导810的外部。
返回参考图7，当根据实施例的衍射光栅710响应于特定波长时，因此，例如，虚拟图像的R图像信号光、G图像信号光以及B图像信号光被入射，B图像信号光可以被衍射。
图9是示出了根据实施例的光栅向量的特性的图。
参考图9，光学器件900可以包括波导910、第一衍射光栅920以及第二衍射光栅930。在实施例中，第二衍射光栅930可以包括根据与内切于球体中的四面体的边对应的光栅向量的图案的光栅，作为使用截顶的三角形棱锥执行记录的结果。
为了在3D方向上衍射入射于第一衍射光栅920上的光，第二衍射光栅930的光栅的折射率可以如图9的第一平面图933a和第一侧视图934a所示分布。图9的第二平面图933b和第二侧视图934b示出了连接第一平面图933a和第一侧视图934a中所示出的最大折射率的结果。
图10是根据实施例的通过光学器件输出光的方法的流程图。
光学器件可以基于干涉截顶棱锥的多个光束来在波导上记录图案(S1010)。所记录的图案形成第二衍射光栅，并且可以是用于在3D方向上衍射的光学图案。
例如，可以在设置于光学器件中所包括的波导上的第二衍射光栅上记录用于在3D径向图案中衍射通过干涉截顶的三角形棱锥的四个光束入射的光的图案。
在实施例中，可以不同地设定第二衍射光栅中所包括的光栅的光输出效率以调整从第二衍射光栅输出的光的强度。在实施例中，记录波导上的图案的过程可以基于干涉截顶棱锥的多个光束来执行数次。
光学器件可以将光输出到包括图案的第一衍射光栅和第二衍射光栅的波导(S1020)。
例如，光学器件可以将形成虚拟图像的光输出到第一衍射光栅。因此，入射于第一衍射光栅上的光可以在1D方向上衍射，随后入射于第二衍射光栅上。入射于第二衍射光栅上的光可以根据第二衍射光栅的图案在3D方向上衍射。
在实施例中，光学器件可以通过使用基于干涉n边截顶棱锥的多个光束记录的图案的第二衍射光栅在3D方向上衍射入射于第一衍射光栅上的光来更高效地加宽EMB。
图11是示出了根据实施例的光学器件1100的结构的图。
参考图11，光学器件1100可以包括堆叠在一起的第一波导1110、第二波导1120以及第三波导1130。多个第一衍射光栅1112、1122以及1132可以分别设置于第一波导1110、第二波导1120以及第三波导1130上，并且多个第二衍射光栅1114、1124以及1134可以分别设置于第一波导1110、第二波导1120以及第三波导1130上。
分别设置于第一波导1110、第二波导1120以及第三波导1130上的多个衍射光栅1112、1122以及1132可以分别在1D方向上衍射特定波长。例如，第一波导1110上的多个第一衍射光栅1112可以在1D方向上衍射R图像信号光，并且第二波导1120上的第一衍射光栅1122可以在1D方向上衍射G图像信号光。第三波导1130上的第一衍射光栅1132可以在1D方向上衍射B图像信号光。
分别设置于第一波导1110、第二波导1120以及第三波导1130上的多个第二衍射光栅1114、1124以及1134中的每一个可以包括用于在3D方向上衍射入射于其上的光的图案的光栅。因此，入射于分别设置在第一波导1110、第二波导1120以及第三波导1130上的多个第二衍射光栅1114、1124以及1134上的光可以在3D方向上输出，因此，可以由佩戴光学器件1100的用户感知。
可以以可通过各种计算机方式执行并且记录在计算机可读介质上的程序指令的形式实施根据实施例的方法。计算机可读介质可以单独地或组合地包括程序指令、数据文件、数据结构等。记录在计算机可读介质上的程序指令可以被专门设计和配置为用于本公开，或可以被计算机软件领域的普通技术人员熟知和使用。计算机可读介质的示例包括磁性介质(例如硬盘、软盘以及磁带)、光学介质(例如光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用光盘(DVD))、磁光介质(例如软盘)以及专门配置为存储和执行程序指令的硬件器件(例如ROM、随机存取存储器(RAM)以及闪速存储器)。一个或多个指令可以包括由编译器生成的机器语言代码以及可由计算机通过使用解释器执行的高级语言代码。
在附图中所示出的实施例中使用附图标记，并且使用特定术语来描述实施例，但本公开不受特定术语的限制。应该将实施例理解为包括对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的所有元件。
可以使用功能块组件和各种操作来表示实施例。可以通过配置为执行某些功能的任何数量的硬件和/或软件组件来实现此类功能块。例如，在实施例中可以采用在至少一个微处理器或其它控制器件的控制下进行各种功能的各种集成电路组件(例如存储器、处理元件、逻辑元件、查找表等)。此外，在实施例中可以采用相同或不同类型的核心、不同类型的中央处理单元(CPU)等。由于使用软件编程或软件元件来实施元件，因此实施例可以利用包括各种算法的任何编程或脚本语言(诸如C、C++、Java、汇编程序等)来实施，这些算法是数据结构、进程、例程或其它编程元素的任何组合。可以将功能方面实现为由至少一个处理器执行的算法。此外，本公开可以针对电子配置、信号处理和/或数据处理采用现有技术。术语“机制”、“元件”、“方式”、“配置”等可以广泛地使用，并且不限于机械或物理组件。应该将这些术语理解为包括与处理器结合的软件例程等。
实施例中所描述的特定实施方式仅仅是示例，并且不旨在以任何方式另外限制实施例的范围。出于简洁起见，此处可以省略对根据现有技术的电子组件、控制系统、软件以及系统的其它功能方面的描述。附图中所示出的线路或连接元件旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理或逻辑耦合。应注意，在实践中可以存在许多替代或附加的功能关系、物理连接或逻辑连接。此外，除非项目或组件被具体地描述为“必要的”或“关键的”，否则没有项目或组件对于本公开的实践而言是必要的。
除非在本文中另外指示，否则对本文中的值的范围的叙述仅仅旨在用作单独地指落入该范围内的每个单独值的速写方法，并且每个单独值都被包含到说明书中，就如同其在本文中单独地叙述一样。最后，除非在本文中另外指示或另外与上下文明显矛盾，否则本文中所描述的所有方法的操作可以以适当顺序执行。实施例不受在本文中描述操作的顺序的限制。除非另外要求，否则本文中所提供的任何和所有示例或示例性术语(例如“诸如”)的使用仅仅旨在清楚地描述本公开的实施例，并且不对实施例的范围构成限制。
在不脱离本公开的精神和范围的情况下，修改和适应对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书及其等效物的范围的情况下，可以通过改变设计条件和因素来在本公开的实施例中进行各种修改和改变。
Claims (15)
1.一种光学器件，所述光学器件包括：
波导；
第一衍射光栅，所述第一衍射光栅接收入射于所述波导上的光的至少一部分；以及
第二衍射光栅，所述第二衍射光栅接收从所述第一衍射光栅衍射的光，
其中所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅设置于所述波导中或所述波导上，
从所述第一衍射光栅衍射的光在三维方向上从所述第二衍射光栅衍射，以及
在所述三维方向上衍射的光的至少一部分被输出到所述波导的外部。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第二衍射光栅包括基于与内切于球体中的多面体的边对应的光栅向量的方向的图案的光栅，以及
其中从所述第一衍射光栅衍射到所述第二衍射光栅的光基于从所述第一衍射光栅衍射到所述第二衍射光栅的光的一维方向和所述光栅向量的方向之和而在所述三维方向上衍射。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第二衍射光栅包括基于干涉n边截顶棱锥的(n+1)个光束记录的图案的光栅。
4.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第二衍射光栅包括体积光栅。
5.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第二衍射光栅包括在所述三维方向上的衍射效率或光输出效率中的至少一个被不同地记录的光栅。
6.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述光学器件还包括多个波导，所述多个波导中的每一个包括所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅，
所述多个波导堆叠，以及
基于红色图像信号光、绿色图像信号光以及蓝色图像信号光的波长特性来选择性地衍射入射于所述多个波导中的每一个的所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅上的所述红色图像信号光、所述绿色图像信号光以及所述蓝色图像信号光。
7.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述第二衍射光栅包括光致聚合物、明胶、卤化银或光致抗蚀剂中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的光学器件，所述光学器件还包括配置为将形成虚拟图像的光输出到所述第一衍射光栅的处理器。
9.一种输出光的方法，所述方法包括：
基于干涉截顶棱锥的多个光束来记录波导的图案，所述波导提供包括所记录的图案的第一衍射光栅和第二衍射光栅；以及
将光输出到所述波导的所述第一衍射光栅，
其中将入射于所述第一衍射光栅上的光的至少一部分衍射到所述第二衍射光栅，从所述第一衍射光栅衍射的光在三维方向上从所述第二衍射光栅衍射，以及
将在所述三维方向上衍射的光的至少一部分输出到所述波导的外部。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二衍射光栅包括基于与内切于球体中的多面体的边对应的光栅向量的方向的图案的光栅，以及
其中从所述第一衍射光栅衍射到所述第二衍射光栅的光基于从所述第一衍射光栅衍射到所述第二衍射光栅的光的一维方向和所述光栅向量的方向之和而在所述三维方向上衍射。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二衍射光栅包括基于干涉n边截顶棱锥的(n+1)个光束记录的图案的光栅。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二衍射光栅包括体积光栅。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二衍射光栅包括在所述三维方向上的衍射效率或光输出效率中的至少一个被不同地记录的光栅。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述将光输出到所述波导的所述第一衍射光栅包括：
输出红色图像信号光、绿色图像信号光以及蓝色图像信号光，
其中基于所述红色图像信号光、所述绿色图像信号光以及所述蓝色图像信号光的波长特性来选择性地衍射入射于多个波导的第一衍射光栅和第二衍射光栅上的所述红色图像信号光、所述绿色图像信号光以及所述蓝色图像信号光。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二衍射光栅包括光致聚合物、明胶、卤化银或光致抗蚀剂中的至少一个。
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