TW202026697A - 波導裝置及光學引擎 - Google Patents

波導裝置及光學引擎 Download PDF

Info

Publication number
TW202026697A
TW202026697A TW109100105A TW109100105A TW202026697A TW 202026697 A TW202026697 A TW 202026697A TW 109100105 A TW109100105 A TW 109100105A TW 109100105 A TW109100105 A TW 109100105A TW 202026697 A TW202026697 A TW 202026697A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
diffractive optical
optical elements
polarization
waveguide
Prior art date
Application number
TW109100105A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI724732B (zh
Inventor
鄧清龍
Original Assignee
宏達國際電子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 宏達國際電子股份有限公司 filed Critical 宏達國際電子股份有限公司
Publication of TW202026697A publication Critical patent/TW202026697A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI724732B publication Critical patent/TWI724732B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/105—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type having optical polarisation effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0018—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G02B2027/0174—Head mounted characterised by optical features holographic
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

一種波導裝置包含兩繞射式光學元件、波導元件以及兩偏光單元。繞射式光學元件各具有光柵。光柵配置以使一波長之光繞射而以一繞射角傳播。波導元件配置以導引光由繞射式光學元件中之一者傳播至繞射式光學元件中之另一者。偏光單元分別在波導元件的相反兩側並光耦合於繞射式光學元件之間。每一偏光單元配置以反射第一偏振特性之光以及透射第二偏振特性之光。

Description

波導裝置及光學引擎
本發明是有關於一種波導以及光學引擎。
各種類型的計算、娛樂及/或移動裝置可以用透明或半透明顯示器來實現，且裝置的使用者可以藉由該顯示器查看周圍的環境。此類裝置(可以稱為透視、混合現實顯示裝置系統或擴增實境(AR)系統)讓使用者能夠藉由裝置的透明或半透明顯示器來查看周圍的環境，還可以看到虛擬物件的影像(例如，文本、圖形、視頻等)，這些影像被生成以顯示為周圍環境的一部分及/或覆蓋在周圍環境中。這些可以實現為(但不限於)頭戴式顯示器(HMD)眼鏡或其他可穿戴顯示裝置的裝置，通常利用光波導將影像複製到裝置的使用者可以在擴增實境環境中將影像作為虛擬影像查看的位置。由於這仍是新興技術，因此使用波導向使用者顯示虛擬物件的影像存在一定的挑戰。
如今，已經有許多附有繞射光柵的習知波導被使用。每一波導及其上的繞射光柵被使用來傳遞單一色彩。如此，用於向使用者的眼睛提供投影影像的習知光學引擎通常需要多個波導來傳遞三原色。舉例來說，在進入波導之後，不同波長的光被繞射而在波導內分別以不同繞射角傳播。然而，若一特定波長的光的繞射角小於波導的 臨界角，則此光無法基於全反射定律在波導內反射並透射至波導外。故，波導的效率低。
因此，提出一種可解決上述問題的光學引擎，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。
有鑑於此，本發明之一目的在於提出一種可有效解決前述問題的波導裝置以及光學引擎。
為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種波導裝置包含兩繞射式光學元件、波導元件以及兩偏光單元。繞射式光學元件各具有光柵。光柵配置以使一波長之光繞射而以一繞射角傳播。波導元件配置以導引光由繞射式光學元件中之一者傳播至繞射式光學元件中之另一者。偏光單元分別在波導元件的相反兩側並光耦合於繞射式光學元件之間。每一偏光單元配置以反射第一偏振特性之光以及透射第二偏振特性之光。
於本發明的一或多個實施方式中，偏光單元在一排列方向上於繞射式光學元件之間。
於本發明的一或多個實施方式中，繞射式光學元件分別在波導元件的相反兩側。
於本發明的一或多個實施方式中，第一偏振特性之光為P波光以及S波光中之一者，並且第二偏振特性之光為P波光以及S波光中之另一者。
於本發明的一或多個實施方式中，第一偏振特性之光為左旋圓偏振光以及右旋圓偏振光中之一者，並且第二偏振特性之光為左旋圓偏振光以及右旋圓偏振光中之另一者。
於本發明的一或多個實施方式中，繞射式光學元件中之至少一者為反射式全像元件。
於本發明的一或多個實施方式中，繞射式光學元件中之至少一者為透射式全像元件。
為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種光學引擎包含投影機、兩繞射式光學元件、波導元件以及兩偏光單元。投影機配置以投影一波長之光。繞射式光學元件各具有光柵。光柵配置以使波長之光繞射而以一繞射角傳播。波導元件配置以導引光由繞射式光學元件中之一者傳播至繞射式光學元件中之另一者。偏光單元分別在波導元件的相反兩側並光耦合於繞射式光學元件之間。每一偏光單元配置以反射第一偏振特性之光以及透射第二偏振特性之光。
於本發明的一或多個實施方式中，光學引擎進一步包含偏振調整元件。偏振調整元件光耦合於投影機與繞射式光學元件中之前述者之間。
於本發明的一或多個實施方式中，光學引擎進一步包含移動模組。移動模組配置以可選擇性地移動偏振調整元件以光耦合於投影機與繞射式光學元件中之前述者之間。
於本發明的一或多個實施方式中，偏振調整元件包含偏光片、半波片以及四分之一波片中之至少一者。
綜上所述，於本發明的波導裝置與光學引擎中，由於配置以反射第一偏振特性之光以及透射第二偏振特性之光的兩偏光單元 分別在波導元件的相反表面，因此除了原本就滿足全反射定律且仍可由波導元件所導引的光之外，以小於波導元件之臨界角的繞射角傳播之光的一部分仍可被偏光單元控制在波導元件內。如此，波導裝置的效率可獲得改善。此外，本發明的波導裝置與光學引擎可濾掉外在環境中的第一偏振特性之光以消除鬼影與雜訊，而且在環境中的第二偏振特性之光仍可傳播至使用者的眼睛而不會影響擴增實境的效果。
以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
100、300‧‧‧光學引擎
110‧‧‧投影機
120、220‧‧‧波導裝置
121a、121b、221a‧‧‧繞射式光學元件
122‧‧‧波導元件
122a、122b‧‧‧表面
123a、123b‧‧‧偏光單元
Da、Db、Dc‧‧‧繞射角
G‧‧‧綠光
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖為繪示根據本發明一些實施方式之光學引擎的示意圖。
第2圖為繪示根據本發明一些實施方式之波導裝置的示意圖。
第3圖為繪示根據本發明一些實施方式之波導裝置的示意圖。
第4A圖為繪示根據本發明一些實施方式之光學引擎的示意圖。
第4B圖為繪示第4A圖中所示之光學引擎的另一示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見， 一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之，且不同實施方式中的相同元件以相同的元件符號標示。
請參照第1圖。第1圖為繪示根據本發明一些實施方式之光學引擎100的示意圖。如第1圖所示，光學引擎100可被使用於擴增實境裝置(圖未示)中，此擴增實境裝置可以實現為(但不限於)頭戴式顯示器(HMD)眼鏡或其他可穿戴顯示裝置的裝置。光學引擎100包含投影機110以及波導裝置120。波導裝置120包含兩繞射式光學元件121a、121b以及波導元件122。繞射式光學元件121a、121b附著至波導元件122，且分別作為光輸入與光輸出的導光元件。換言之，由投影機110所投影的光可被輸入至繞射式光學元件121a以及由繞射式光學元件121b輸出，且波導元件122配置以基於全反射原理導引光由繞射式光學元件121a傳播至繞射式光學元件121b。
於一些實施方式中，投影機110配置以投影紅光、綠光以及藍光，但本發明並不以此為限。於一些實施方式中，紅光的波段係從約622nm至約642nm，但本發明並不以此為限。於一些實施方式中，綠光的波段係從約522nm至約542nm，但本發明並不以此為限。於一些實施方式中，藍光的波段係從約455nm至約475nm，但本發明並不以此為限。於一些實施方式中，投影機110採用發光二極體以投影紅光、綠光以及藍光。於實際應用中，投影機110可採用雷射二極體以較小的波段投射紅光、綠光以及藍光。
請參照第2圖。第2圖為繪示根據本發明一些實施方式之波導裝置120的示意圖。如第2圖所示，繞射式光學元件121a至少具有第一光柵。第一光柵例如配置以使綠光G繞射而以一範圍之繞射角傳播。舉例來說，第一光柵配置以繞射綠光G的至少三個光線(如第2 圖所示)分別以繞射角Da、Db、Dc傳播，其中三個光線的波長於約522nm至約542nm的範圍內。若所有繞射角Da、Db、Dc大於波導元件122的臨界角，則綠光G的此三個光線可基於全反射定律在波導元件122內傳播，直到抵達繞射式光學元件121b。若至少繞射角Dc小於波導元件122的臨界角，則以繞射角Dc傳播之光線可能會透射出波導元件122而無法經由波導元件122抵達繞射式光學元件121b。為了控制以繞射角Dc傳播之光線被導引至繞射式光學元件121b，波導裝置120進一步包含兩偏光單元123a、123b。偏光單元123a、123b分別在波導元件122的相反表面122a、122b並光耦合於繞射式光學元件121a、121b之間。波導元件122的相反表面122a、122b係相互平行。於一些實施方式中，偏光單元123a、123b在一排列方向(例如，在第2圖中平行於表面122a、122b的水平方向)上於些繞射式光學元件121a、121b之間。每一偏光單元123a、123b配置以反射第一偏振特性之光以及透射第二偏振特性之光。
於一些實施方式中，繞射式光學元件121b也可形成有第一光柵。如此，綠光G傳播於波導元件122中的部分可由繞射式光學元件121b的第一光柵繞射並接著輸出至波導裝置120外而抵達使用者的眼睛(亦即，如第1圖所示的瞳孔)。
藉由前述配置，即使以小於波導元件122的臨界角之繞射角Dc傳播的光線可能會透射出波導元件122而無法由波導元件122導引，此光線具有第一偏振特性的部分會被偏光單元123a、123b反射直到抵達繞射式光學元件121b，而此光線具有第二偏振特性的部分會透射過偏光單元123a、123b。如此，波導裝置120的效率可獲得改善。此外，波導裝置120可濾掉外在環境中的第一偏振特性之光以消除鬼 影與雜訊，而且在環境中的第二偏振特性之光仍可傳播至使用者的眼睛而不會影響擴增實境的效果。
於一些實施方式中，繞射式光學元件121a還可具有第二光柵。第二光柵配置以使紅光繞射而以一範圍之繞射角傳播。相似地，即使紅光以小於波導元件122的臨界角之繞射角傳播的一光線可能會透射出波導元件122而無法由波導元件122導引，紅光的此光線具有第一偏振特性的部分會被偏光單元123a、123b反射直到抵達繞射式光學元件121b，而紅光的此光線具有第二偏振特性的部分會透射過偏光單元123a、123b。
於一些實施方式中，繞射式光學元件121b也可形成有第二光柵。如此，紅光傳播於波導元件122中的部分可由繞射式光學元件121b的第二光柵繞射並接著輸出至波導裝置120外而抵達使用者的眼睛。
於一些實施方式中，繞射式光學元件121a還可具有第三光柵。第三光柵配置以使藍光繞射而以一範圍之繞射角傳播。相似地，即使藍光以小於波導元件122的臨界角之繞射角傳播的一光線可能會透射出波導元件122而無法由波導元件122導引，藍光的此光線具有第一偏振特性的部分會被偏光單元123a、123b反射直到抵達繞射式光學元件121b，而藍光的此光線具有第二偏振特性的部分會透射過偏光單元123a、123b。
於一些實施方式中，繞射式光學元件121b也可形成有第三光柵。如此，藍光傳播於波導元件122中的部分可由繞射式光學元件121b的第三光柵繞射並接著輸出至波導裝置120外而抵達使用者的眼睛。
於一些實施方式中，第一光柵、第二光柵以及第三光柵為薄全像光柵。於一些實施方式中，第一光柵、第二光柵以及第三光柵為體積全像光柵。值得注意的是，根據布拉格定律，由體積全像光柵繞射的光可以一特定繞射角傳播。
於一些實施方式中，根據不同的製造方法，一體積全像光柵可形成透射式全像光柵或反射式全像光柵。
於一些實施方式中，繞射式光學元件121a、121b的任一者可被製造為透射式全像元件或反射式全像元件。舉例來說，如第2圖所示，繞射式光學元件121a、121b皆為反射式全像元件，且分別位於波導元件122的相反表面122a、122b。具體來說，繞射式光學元件121a、121b分別附著至波導元件122的相反表面122a、122b。
請參照第3圖。第3圖為繪示根據本發明一些實施方式之波導裝置220的示意圖。第3圖所示之實施方式不同於第2圖所示之實施方式之處，在於繞射式光學元件221a為透射式全像元件。換句話說，繞射式光學元件221a、121b在波導元件122的同一側。具體來說，繞射式光學元件221a、121b附著至波導元件122的同一表面122a。
於一些實施方式中，如第2圖所示，波導元件122具有長方體的形狀。換言之，波導元件122的表面122a、122b相互平行，但本發明並不以此為限。
如第1圖所示，光學引擎100進一步包含分光模組130。分光模組130係光耦合於投影機110與繞射式光學元件121a之間。分光模組130係配置以將投影機110所投影之影像在一維度中擴展，從而進一步增加輸出於波導裝置120外之影像的視角。此外，藉由使用分光模組130，投影機110的光出口可被設計成小光圈，以避免光學引 擎100的整體體積太大。於一些實施方式中，分光模組130包含複數個分光器131。分光器131沿著前述維度遠離投影機110排列。換言之，每一分光器131係光耦合於投影機110與繞射式光學元件121a的一部分之間。
於一些實施方式中，投影機110可以是遠心系統或非遠心系統。
於一些實施方式中，第一偏振特性之光為P波光，並且第二偏振特性之光為S波光。舉例來說，投影機110所投射的光可以為P波光，則可採用配置以反射投影機110所投射之P波光的偏光單元123a、123b。於一些實施方式中，投影機110可包含習知之面板模組或LCOS(Liquid Crystal on Silicon)模組。
於另一個例子中，投影機110所投射的光可以包含P波光與S波光，則可採用配置以反射投影機110所投射之P波光且透射投影機110所投射之S波光的偏光單元123a、123b。於一些實施方式中，投影機110可包含DLP(Digital Light Processing)模組。
請參照第4A圖以及第4B圖。第4A圖為繪示根據本發明一些實施方式之光學引擎300的示意圖。第4B圖為繪示第4A圖中所示之光學引擎300的另一示意圖。相較於第1圖所示之實施方式的光學引擎100，第4A圖與第4B圖所示之實施方式的光學引擎300進一步包含偏振調整元件340。偏振調整元件340光耦合於投影機110與繞射式光學元件121a(經由分光模組130)之間。
於一些實施方式中，配置以反射P波光且透射S波光的偏光單元123a、123b被採用，且投影機110所投射之光包含P波光與S波光。換言之，第一偏振特性之光為P波光，並且第二偏振特性之光為S 波光。在此情況之下，可使用偏光片作為偏振調整元件340以濾掉投影機110所投射之S波光，並允許投影機110所投射之P波光通過。
於一些實施方式中，配置以反射S波光且透射P波光的偏光單元123a、123b被採用，且投影機110所投射之光包含P波光與S波光。換言之，第一偏振特性之光為S波光，並且第二偏振特性之光為P波光。在此情況之下，可使用偏光片作為偏振調整元件340以濾掉投影機110所投射之P波光，並允許投影機110所投射之S波光通過。
於一些實施方式中，配置以反射S波光且透射P波光的偏光單元123a、123b被採用，且投影機110所投射之光包含P波光。換言之，第一偏振特性之光為S波光，並且第二偏振特性之光為P波光。在此情況之下，可使用半波片作為偏振調整元件340以將投影機110所投射之P波光轉換成S波光。
於一些實施方式中，配置以反射右旋圓偏振光且透射左旋圓偏振光的偏光單元123a、123b被採用，且投影機110所投射之光包含P波光。在此情況之下，可使用四分之一波片作為偏振調整元件340以將投影機110所投射之P波光轉換成右旋圓偏振光。於一些其他實施方式中，配置以反射左旋圓偏振光且透射右旋圓偏振光的偏光單元123a、123b被採用，且投影機110所投射之光包含P波光。在此情況之下，可使用四分之一波片作為偏振調整元件340以將投影機110所投射之P波光轉換成左旋圓偏振光。
如第4A圖與第4B圖所示，光學引擎300進一步包含移動模組350。移動模組350配置以可選擇性地移動偏振調整元件340以光耦合於投影機110與繞射式光學元件121a之間。如前所述，偏振調整元件340可包含偏光片、半波片以及四分之一波片中之至少一者。如此， 可選擇性地使用偏振調整元件340根據實際需求調整投影機110所投射之光的偏振。
於一些實施方式中，波導元件122可由具有約1.4至約2.2之折射率的材料所製成。於一些實施方式中，波導元件122的材料可包含玻璃、塑膠或透明高分子。
由以上對於本發明之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，於本發明的波導裝置與光學引擎中，由於配置以反射第一偏振特性之光以及透射第二偏振特性之光的兩偏光單元分別在波導元件的相反表面，因此除了原本就滿足全反射定律且仍可由波導元件所導引的光之外，以小於波導元件之臨界角的繞射角傳播之光的一部分仍可被偏光單元控制在波導元件內。如此，波導裝置的效率可獲得改善。此外，本發明的波導裝置與光學引擎可濾掉外在環境中的第一偏振特性之光以消除鬼影與雜訊，而且在環境中的第二偏振特性之光仍可傳播至使用者的眼睛而不會影響擴增實境的效果。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
120‧‧‧波導裝置
121a、121b‧‧‧繞射式光學元件
122‧‧‧波導元件
122a、122b‧‧‧表面
123a、123b‧‧‧偏光單元
Da、Db、Dc‧‧‧繞射角
G‧‧‧綠光

Claims (18)

  1. 一種波導裝置，包含：
    兩繞射式光學元件，各具有一光柵，該光柵配置以使一波長之光繞射而以一繞射角傳播；
    一波導元件，配置以導引光由該些繞射式光學元件中之一者傳播至該些繞射式光學元件中之另一者；以及
    兩偏光單元，分別在該波導元件的相反兩側並光耦合於該些繞射式光學元件之間，其中每一該些偏光單元配置以反射一第一偏振特性之光以及透射一第二偏振特性之光。
  2. 如請求項1所述之波導裝置，其中該些偏光單元在一排列方向上於該些繞射式光學元件之間。
  3. 如請求項1所述之波導裝置，其中該些繞射式光學元件分別在該波導元件的該相反兩側。
  4. 如請求項1所述之波導裝置，其中該第一偏振特性之該光為P波光以及S波光中之一者，並且該第二偏振特性之該光為該P波光以及該S波光中之另一者。
  5. 如請求項1所述之波導裝置，其中該第一偏振特性之該光為左旋圓偏振光以及右旋圓偏振光中之一者，並且該第二偏振特性之該光為該左旋圓偏振光以及該右旋圓偏振光中之另一者。
  6. 如請求項1所述之波導裝置，其中該些繞射式光學元件中之至少一者為一反射式全像元件。
  7. 如請求項1所述之波導裝置，其中該些繞射式光學元件中之至少一者為一透射式全像元件。
  8. 一種光學引擎，包含：
    一投影機，配置以投影一波長之光；
    兩繞射式光學元件，各具有一光柵，該光柵配置以使該波長之該光繞射而以一繞射角傳播；
    一波導元件，配置以導引光由該些繞射式光學元件中之一者傳播至該些繞射式光學元件中之另一者；以及
    兩偏光單元，分別在該波導元件的相反兩側並光耦合於該些繞射式光學元件之間，其中每一該些偏光單元配置以反射一第一偏振特性之光以及透射一第二偏振特性之光。
  9. 如請求項8所述之光學引擎，其中該些偏光單元在一排列方向上於該些繞射式光學元件之間。
  10. 如請求項8所述之光學引擎，其中該些繞射式光學元件分別在該波導元件的該相反兩側。
  11. 如請求項8所述之光學引擎，其中該些繞射式光學元件在該波導元件的該相反兩側中之一者。
  12. 如請求項8所述之光學引擎，其中該第一偏振特性之該光為P波光以及S波光中之一者，並且該第二偏振特性之該光為該P波光以及該S波光中之另一者。
  13. 如請求項8所述之光學引擎，其中該第一偏振特性之該光為左旋圓偏振光以及右旋圓偏振光中之一者，並且該第二偏振特性之該光為該左旋圓偏振光以及該右旋圓偏振光中之另一者。
  14. 如請求項8所述之光學引擎，其中該些繞射式光學元件中之至少一者為一反射式全像元件。
  15. 如請求項8所述之光學引擎，其中該些繞射式光學元件中之至少一者為一透射式全像元件。
  16. 如請求項8所述之光學引擎，進一步包含一偏振調整元件，光耦合於該投影機與該些繞射式光學元件中之該者之間。
  17. 如請求項16所述之光學引擎，進一步包含一移動模組，配置以可選擇性地移動該偏振調整元件以光耦合於該投影機與該些繞射式光學元件中之該者之間。
  18. 如請求項16所述之光學引擎，其中該偏振調整元件包含一偏光片、一半波片以及一四分之一波片中之至少一者。
TW109100105A 2019-01-02 2020-01-02 波導裝置及光學引擎 TWI724732B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962787392P 2019-01-02 2019-01-02
US62/787,392 2019-01-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202026697A true TW202026697A (zh) 2020-07-16
TWI724732B TWI724732B (zh) 2021-04-11

Family

ID=71123482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109100105A TWI724732B (zh) 2019-01-02 2020-01-02 波導裝置及光學引擎

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11002906B2 (zh)
CN (1) CN111399221A (zh)
TW (1) TWI724732B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI757010B (zh) * 2020-11-23 2022-03-01 瑞儀光電股份有限公司 光學元件、影像波導方法、頭戴式顯示裝置和繞射式波導顯示器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111965813A (zh) * 2020-08-13 2020-11-20 上海慧希电子科技有限公司 光学器件、系统及光学设备
CN114460745A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 宏达国际电子股份有限公司 波导装置及光学引擎
JP7465830B2 (ja) 2021-02-18 2024-04-11 株式会社日立エルジーデータストレージ ヘッドマウントディスプレイ
CN117270226A (zh) * 2023-11-21 2023-12-22 湖北星纪魅族集团有限公司 光机、投影设备以及可穿戴设备

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002311242A (ja) * 2001-04-18 2002-10-23 Ricoh Co Ltd 偏光分離素子、半導体レーザユニットおよび光ピックアップ装置
WO2005093493A1 (ja) * 2004-03-29 2005-10-06 Sony Corporation 光学装置及び虚像表示装置
US20070147020A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 3M Innovative Properties Company Lighting device including customized retarder and display device including same
GB0902468D0 (en) * 2009-02-16 2009-04-01 Light Blue Optics Ltd Optical systems
US8760762B1 (en) * 2011-08-12 2014-06-24 Google Inc. Image waveguide utilizing two mirrored or polarized surfaces
US8885997B2 (en) * 2012-08-31 2014-11-11 Microsoft Corporation NED polarization system for wavelength pass-through
US9411210B2 (en) * 2013-03-28 2016-08-09 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Image display device
WO2014198619A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Koninklijke Philips N.V. Light emitting device
US9465215B2 (en) * 2014-03-28 2016-10-11 Google Inc. Lightguide with multiple in-coupling holograms for head wearable display
US20160077338A1 (en) * 2014-09-16 2016-03-17 Steven John Robbins Compact Projection Light Engine For A Diffractive Waveguide Display
US20160143527A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-26 Gn Otometrics A/S Head mountable device for measuring eye movement having visible projection means
CN104656259B (zh) * 2015-02-05 2017-04-05 上海理湃光晶技术有限公司 共轭窄带三基色交错的体全息光栅波导近眼光学显示器件
CN104766544B (zh) * 2015-04-21 2016-07-06 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及交通工具
TWM512138U (zh) * 2015-05-29 2015-11-11 佐臻股份有限公司 垂直投射式近眼顯示模組
US10073278B2 (en) * 2015-08-27 2018-09-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical element using polarization rotation grating for in-coupling
US9766464B2 (en) * 2015-12-17 2017-09-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Reducing ghost images
US10317678B2 (en) * 2016-02-08 2019-06-11 Nvidia Corporation Catadioptric on-axis virtual/augmented reality glasses system and method
US10551622B2 (en) * 2016-10-26 2020-02-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Field of view tiling in waveguide-based near-eye displays
CN106597672B (zh) * 2017-02-16 2020-06-16 上海鲲游光电科技有限公司 一种基于波导的增强现实显示装置
CN108663805A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 中强光电股份有限公司 头戴式显示装置
CN107966819A (zh) * 2017-12-27 2018-04-27 北京灵犀微光科技有限公司 波导显示装置
CN108398791B (zh) 2018-03-29 2022-11-25 陈超平 一种基于偏光隐形眼镜的近眼显示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI757010B (zh) * 2020-11-23 2022-03-01 瑞儀光電股份有限公司 光學元件、影像波導方法、頭戴式顯示裝置和繞射式波導顯示器

Also Published As

Publication number Publication date
TWI724732B (zh) 2021-04-11
US11002906B2 (en) 2021-05-11
CN111399221A (zh) 2020-07-10
US20200209471A1 (en) 2020-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI724732B (zh) 波導裝置及光學引擎
JP3234728U (ja) リフレクタを伴う導光ディスプレイ
US8885997B2 (en) NED polarization system for wavelength pass-through
CN108474958B (zh) 用于减少头戴式显示器中的重像的系统和方法
US10095045B2 (en) Waveguide comprising a bragg polarization grating
US10698214B2 (en) Optical device to improve image uniformity
JP2022160457A (ja) ウェアラブルディスプレイのための照明装置
TWI703351B (zh) 波導裝置及光學引擎
US10560688B2 (en) Display device system with non-telecentric imaging to prevent ghost images
JP2015099238A (ja) 光学デバイス及び電子機器
CN113985519B (zh) 一种光波导器件、显示装置和显示设备
EP2887128A1 (en) NED polarization system for wavelength pass-through
KR102162994B1 (ko) 근안 디스플레이를 위한 파장 통과 제어용 편광 시스템 및 방법
WO2015007201A1 (zh) 可佩带的平视光学系统
US11941881B2 (en) Method and system for pupil separation in a diffractive eyepiece waveguide display
TW202131053A (zh) 採用散光光學器件和像差補償的顯示器
Yan et al. Surface micro-reflector array for augmented reality display
TWI831075B (zh) 波導裝置及光學引擎
TWI824355B (zh) 一種光學系統及混合實境設備
JP7210406B2 (ja) 導光板、導光板の製造装置、導光板の製造方法、及び、それを用いた映像表示装置
TWI836161B (zh) 用於偏振加擾的光導光學元件
TWI829434B (zh) 光學鏡頭模組、光機模組以及頭戴式顯示裝置
WO2022267610A1 (zh) 光学设备及电子设备
WO2023116163A1 (zh) 一种光波导器件、显示装置和显示设备
WO2023122300A1 (en) Multi-input image light guide system