TW202041901A - 用於傳輸光的波導件 - Google Patents

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Abstract

一種光學裝置包括堆疊，該堆疊包括與第二彎曲光學元件堆疊的第一彎曲光學元件。第二彎曲光學元件藉由全內反射傳播光。堆疊亦包括將光輸入耦合到第二光學元件中的輸入耦合繞射光柵及穿過第二彎曲光學元件光學地耦合到輸入耦合繞射光柵的輸出耦合繞射光柵。輸出耦合繞射光柵導引光。第一彎曲光學元件具有第一折射率，第二彎曲光學元件具有第二折射率，並且第一折射率與第二折射率相差約0.15至1.2。

Description

用於傳輸光的波導件
本申請案主張於2019年2月13日申請的美國臨時申請案第62/804,967號的優先權權益，該申請案的內容依賴於此並且其全部內容以引用方式併入本文中。
本揭示係關於用於導向光的波導件，例如，將光導引至頭戴式顯示器的波導件。
歸因於光投影技術的近期進展，頭戴式顯示器的可用性及流通度已增長。頭戴式顯示器現能夠將數位、虛擬影像呈現給使用者。可表示物體或其他資訊的虛擬影像似乎在使用者的周圍環境內存在。這通常藉由將光從光學元件（例如，透鏡）的各個位置直接投影到使用者的眼睛來實現。頭戴式顯示器亦被稱為接近眼睛或近眼(near-eye)裝置。此等術語參考影像形成的光學計算，該等計算與傳統電子顯示器（例如，監控器螢幕）不同。針對頭戴式顯示器的使用者，若使用者與周圍環境隔離，同時被呈現虛擬影像，則視覺體驗經常稱為「虛擬實境」。術語「強化實境」經常描述視覺體驗，其中將虛擬影像作為對真實世界環境的覆蓋而呈現給使用者，從而增強由使用者接收的視覺資訊。並且，當視覺體驗允許使用者與似乎整合到使用者的真實世界環境中的虛擬物體相互作用時，體驗經常稱為「混合實境」。
「非沉浸式」頭戴式顯示器使用光導引元件來將數位資訊投射到使用者的眼睛。光導引元件使大部分的使用者視野缺乏數位資訊-非沉浸式視覺體驗。蜂巢電話虛擬實境耳機係「沉浸式」頭戴式顯示器的實例。使用者將他們的行動電話安到耳機上。隨後將耳機安裝到使用者身上，因此行動電話的螢幕覆蓋大部分的使用者視野-沉浸式視覺體驗。在此等類型的頭戴式顯示器中，額外光學元件（例如，眼鏡鏡片）係可選的且並非需要。在另一實例中，沉浸式頭戴式顯示器可導向光穿過一或多層透明材料，當堆疊時，該等透明材料類似跨越使用者的大部分視野的眼鏡鏡片。此類型的頭戴式顯示器能夠藉由將光投射到使用者的眼睛中來產生混合實境體驗。這似乎來自使用者的視野的各個點（例如，來自透鏡的後表面上的不同點）。其仍同時允許現實環境完全可見。但此等類型的頭戴式顯示器係大型的，並且在公共場所中不適於使用，這是由於其等可吸引來自旁觀者及路人的非所要注意。
目前，廣泛適用頭戴式顯示器的阻礙係成本、大小、電子挑戰、光學挑戰、社交接受度挑戰等等。例如，與其他社交上更加可接受的眼鏡（例如，驗光眼鏡、太陽鏡）相比，已知頭戴式顯示器非常大且明顯。減小提供到使用者眼睛的光運輸的光學元件的大小成為挑戰。
在本領域中需要能夠實現用於虛擬、強化、及混合實境應用的光投影的低成本、分立的光學元件。
根據第一實施例，一種光學裝置包含彎曲光學元件的堆疊。堆疊包含與第二彎曲光學元件堆疊的第一彎曲光學元件。第二彎曲光學元件經構造為藉由全內反射傳播光。堆疊進一步包含經構造為將光輸入耦合到第二彎曲光學元件中的輸入耦合繞射光柵及穿過第二彎曲光學元件光學地耦合到輸入耦合繞射光柵的輸出耦合繞射光柵，輸出耦合繞射光柵經構造為導引光。第一彎曲光學元件具有第一折射率，第二彎曲光學元件具有第二折射率，並且第一折射率與第二折射率相差約0.15至1.2。
第二實施例包括第一實施例的光學裝置，其中堆疊進一步包含與第二彎曲光學元件堆疊的第三彎曲光學元件。第三彎曲光學元件經構造為保護第二彎曲光學元件並且具有與第二折射率相差約0.15至1.2的第三折射率。
第三實施例包括第一或第二實施例的光學裝置，其中第一及/或第三折射率高於第二折射率。
第四實施例包括第一或第二實施例的光學裝置，其中第一及/或第三折射率低於第二折射率。
第五實施例包括第一、第二、或第四實施例的光學裝置，其中第一及/或第三折射率在大約1.4-1.6之間並且第二折射率大於約1.7。
第六實施例包括先前實施例的任一者，其中輸出耦合繞射光柵進一步構造為將光的至少一部分重新導引到第二彎曲光學元件中。
第七實施例包括先前實施例的任一者，其中輸出耦合繞射光柵進一步構造為將光的至少一部分輸出耦合到第一彎曲光學元件中。
第八實施例包括先前實施例的任一者，其中輸出耦合繞射光柵沿著在第一與第二彎曲光學元件之間的界面定位、沿著在第二與第三彎曲光學元件之間的界面定位、或在第二彎曲光學元件內部定位。
第九實施例包括先前實施例的任一者，其中輸入耦合繞射光柵沿著在第一與第二彎曲光學元件之間的界面定位、沿著在第二與第三彎曲光學元件之間的界面定位、或在第二彎曲光學元件內部定位。
第十實施例包括先前實施例的任一者，其中輸出耦合繞射光柵包含反射光柵或折射光柵。
第十一實施例包括先前實施例的任一者，其中輸入耦合繞射光柵包含反射光柵或折射光柵。
第十二實施例包括第十或第十一實施例的光學裝置，其中輸出耦合繞射光柵及輸入耦合繞射光柵進一步構造為使用負一階傳輸、正一階傳輸、負一階反射、及/或一階反射導引光。
第十三實施例包括先前實施例的任一者，其中光在與輸入耦合光柵相互作用之前穿過第一彎曲光學元件傳輸。
第十四實施例包括先前實施例的任一者，其中光在與輸入耦合繞射光柵相互作用之前不穿過第一彎曲光學元件傳輸。
第十五實施例包括先前實施例的任一者，光學裝置進一步包含在第一與第二彎曲光學元件之間定位的中間層、及/或在第二與第三彎曲光學元件之間定位的另一中間層。
第十六實施例包括第十五實施例的光學裝置，其中中間層及/或另一中間層包含氣隙或黏合材料。
第十七實施例包括先前實施例的任一者，其中光包含紅色、綠色、及/或藍色波長。
第十八實施例包括任何先前實施例，其中第一、第二、及/或第三彎曲光學元件包含經構造為支撐光學裝置並且防止光學裝置彎曲的剛性主體。
第十九實施例包括先前實施例的任一者，其中光學裝置進一步包含大於約基礎2、基礎4、基礎6、基礎8、或基礎10的基礎曲線。
第二十實施例包括先前實施例的任一者，其中第二彎曲光學元件的厚度不超過約1000微米、800微米、或600微米。
第二十一實施例包括先前實施例的任一者，其中光學裝置的厚度不超過約15 mm、12 mm、11 mm、或10 mm。
第二十二實施例包括先前實施例的任一者，其中第二彎曲光學元件包含氮化矽、氮氧化矽、氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭、氮氧化鉭、二氧化鈦、或氧化鋯、氧化鈧、氧化鈮、鈦酸鑭、氧化鑭、二氧化鈰、氧化鐠、或氧化釔。
第二十三實施例包括先前實施例的任一者，其中第一及/或第三光學元件包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、環烯烴聚合物、環烯烴共聚物、苯乙烯丙烯酸酯、聚碳酸酯、CR-39、聚苯乙烯、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚對苯二甲酸乙二醇酯、或高純度熔凝矽石。
第二十四實施例包括先前實施例的任一者，其中第三彎曲光學元件包含經構造為在現實世界影像上提供眼科矯正能力的光學形狀。
第二十五實施例包括第二十四實施例的光學元件，其中眼科矯正能力在約-10與10屈光度之間。
第二十六實施例包括先前實施例的任一者，其中輸出耦合繞射光柵進一步構造為導引光的輸出耦合部分，使得光收斂、發散、或實質上準直。
第二十七實施例包括先前實施例的任一者，其中第一彎曲光學元件包含一光學形狀，該光學形狀經構造為隨著光離開第一彎曲光學元件重新導引光的輸出耦合部分，使得光收斂、發散、或實質上準直。
第二十八實施例包括先前實施例的任一者，其中光學裝置進一步包含大於約40度且小於約140度、大於約60度且小於約140、大於約80度且小於約140、大於約100度且小於約140、或大於約120度且小於約140的最大水平視野。
第二十九實施例包括先前實施例的任一者，光學裝置進一步包含至少中間光柵，該中間光柵經構造為擴展輸入耦合光，使得光的輸出耦合部分形成二維陣列，其中陣列的每個成員係輸入耦合光的複製。
第三十實施例包括光學裝置的系統，該系統包含第一實施例的複數個光學裝置。
本文描述的製程及系統的額外特徵及優點將在以下詳細描述中闡述，並且部分將從該描述而為本領域技術人員顯而易見或藉由實踐本文描述的實施例而認識到，包括下文的詳細描述、申請專利範圍、以及附圖。
將理解，上文的一般描述和下文的詳細描述描述了各種實施例，並且意欲提供用於理解所主張的標的的性質及特性的綜述或框架。包括附圖以提供對各個實施例的進一步理解，並且附圖併入本說明書中且構成本說明書的一部分。圖式示出了本文描述的各個實施例，並且連同描述一起用於解釋所主張的標的的原理及操作。
現將詳細參考用於顯示數位影像的光學元件及方法的實施例，特別地在頭戴式顯示器中，該等實施例的實例在附圖中示出。
本文描述實施例以促進設計及生產光學裝置（例如，包含光導件的可穿戴透鏡），該等光學裝置能夠導向光束並且向採用光學裝置的頭戴式顯示器的使用者輸出光束作為數位影像。
估計術語，諸如「近似(approximate)」、「約(approximately)」、「約(about)」及類似術語可在本文中用於指示可基於特定技術及/或某些參數變化的給定數量的值。例如，估計術語可修改量、大小、調配物、參數、及其他數量及特性，並且不需要為準確的而是可如期望地近似及/或更大或更小的反映容限、換算因子、四捨五入、量測誤差及類似者、以及本領域技術人員已知的其他因素。此種估計術語可指在例如值的0-10%（例如，該值的±0.5%、±5%、或±10%）內變化的給定數量的值。
為了便於描述，本文可使用方向及空間相對性術語（諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「在……上」、「上部」、「頂部」、「底部」、「左」、「右」、及類似者）來描述圖式中所示出的一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除了圖式中所描繪的定向外，方向及空間相對性術語意欲涵蓋使用或操作中裝置的不同定向。設備可經其他方式定向（旋轉90度或處於其他定向）且可同樣相應地解讀本文所使用的方向及空間相對性描述詞。
術語「觀察者」、「穿戴者」、「典型穿戴者」、「使用者」、「典型使用者」、及類似者可在本文中用於指一般中間使用者、根據人口學或活動性的中間使用者、或具有與人類量測的標準或熟知資料庫一致的實體尺寸的使用者等等。例如，典型頭戴式顯示器使用者可為具有與美國國家標準局(American National Standards Institute; ANSI)、歐洲標準、或人體量測一致的實體尺寸的使用者。
術語「光」可在本文中用於指示「電磁輻射」、或僅「輻射」的形式，並且此等術語可互換地使用。類似地，術語「射束」可在本文中用於指具有射束或類射束佈置的光。
術語「光導件」可在本文中用於代表導向光的光學部件，所謂的「波導件」，並且術語「光導件」及「波導件」可互換地使用。
術語「折射率(index)」可在本文中用於指折射率，並且該術語可用於表徵材料，例如，較高折射率材料可指具有與另一種材料相比相對較高的折射率的材料。
術語「輸入」、「發射」、「輸入耦合」、「射入」、及類似者可在本文中用於描述進入介質的光。類似地，術語「輸出」、「離開」、「輸出耦合」、「射出」、及類似者可在本文中用於描述離開介質的光。
除了頭戴式顯示器的眾多進展，存在對具有優異光學品質同時允許較寬視野、外形因素接近非電子眼鏡、及構造成本降低的光學結構的持續需要。
光導件係導向光的光學結構，隨著光傳播，該光被局限到空間區域。光的局限通常藉由使用在光導件與其周圍材料之間的折射率差及光發射到光導件中的角度來實現。利用正確條件，光經歷全內反射。常見光導件的實例係光纖，該光纖沿著狹窄「管」（所謂的光纖核心）將光傳播局限。通常，傳播係相對無損失的，意謂僅穿過光導件洩漏或以其他方式衰減小的、經常可忽略不計的部分光。儘管光穿過光纖的行進路徑係相對線性的（例如，僅沿著光纖的光軸行進），二維光導件可以經工程設計為與其周圍材料具有折射率差的材料的平面薄層。光導件周圍的材料可能為包層或空氣。此外，此種平面光導件可能不限於平面。例如，光導件可為彎曲的，以便遵循二維曲率。僅僅為了便於論述並且不作限制，術語光導件將指二維變型，除非另外指出。
彎曲光導件具有優於平坦光導件的各種優點。例如，光導件可用作頭戴式顯示器中的可穿戴透鏡。在此實例中，光導件的曲率允許纏繞在使用者的面部周圍（從而允許較寬的視野）的外形因素，以及類似常見眼鏡(eyewear)（例如，眼鏡(eyeglasses)）的外形因素。
第1圖圖示了根據一或多個實施例的穿戴光學裝置104及光學裝置106的使用者102的俯視圖。在一些實施例中，光學裝置104及光學裝置106係彎曲的。例如，光學裝置104及光學裝置106由眼鏡框架（未圖示）支撐。所穿戴的光學裝置104及光學裝置106係在使用者102的正前方視線的路徑中。在一些實施例中，光學裝置104及光學裝置106纏繞在使用者102的面部周圍。在一些實施例中，光學裝置104經構造為向使用者102的眼睛發送光108。類似地，光學裝置106經構造為向使用者102的另一個眼睛發送光110。在一些實施例中，光學裝置104及光學裝置106可組合為整體光學裝置，從而形成用於眼鏡的整體透鏡的類似物（例如，護眼罩、護目鏡等等）。
在更詳細地描述彎曲光導件之前，首先考慮平坦光導件有指導意義。第2圖圖示了根據一或多個實施例的光學裝置200。在一些實施例中，光學裝置200包含光導件202、材料204、界面206a、界面206b、光柵208、及光柵210。光柵208及光柵210亦可分別稱為輸出耦合繞射光柵及輸入耦合繞射光柵。例如，根據光柵功能的此命名方案可在本文中用於本揭示的其他實施例中的光柵。
在一些實施例中，材料204圍繞光導件202。在一些實施例中，光柵208及/或光柵210可在界面206b處定位。在一些實施例中，光柵208及/或光柵210可在界面206a處定位（位置未描繪）。在一些實施例中，光柵208及/或光柵210可在光導件202內部定位，例如，不與材料204接觸（位置未描繪）。光柵208及光柵210的不同位置允許使用光柵的反射或折射行為，這將稍後參考第5圖及第6圖解釋。界面206a及界面206b近似平行。
在一些實施例中，光導件202藉由界面206a與界面206b之間的全內反射(total internal reflection; TIR)導向光212。光導件202具有折射率
Figure 02_image001
，並且材料204具有折射率
Figure 02_image003
。在一些實施例中，
Figure 02_image001
與
Figure 02_image003
不同。在一些實施例中，
Figure 02_image001
大於
Figure 02_image003
，以便允許TIR。隨後，當光以入射角
Figure 02_image005
入射在界面206a或界面206b上時發生TIR，使得：
Figure 02_image007
，等式1 其中
Figure 02_image009
係所謂的臨界角。在其他實施例中，
Figure 02_image001
小於
Figure 02_image003
。
在其中界面206a及界面206b近似平行的佈置中，在光導件202內經歷TIR的光212將一般不能穿過界面206a或界面206b離開光導件202。由此，在一些實施例中，光柵208用於從光導件202輸出耦合光212。類似地，在其中界面206a及界面206b近似平行的佈置中，光212將一般不能以產生條件
Figure 02_image005
≥
Figure 02_image009
的角度進入光導件202。由此，在一些實施例中，光柵210用於將光212以一角度輸入耦合到光導件202中。光柵208及光柵210的此等佈置修改光212的方向以產生或破壞條件
Figure 02_image005
≥
Figure 02_image009
。
TIR效能對光導件表面的破壞及磨損敏感。TIR效能亦對光導件的較大尺度結構改變（例如，彎曲光導件）敏感，若光導件係薄的或由撓性材料製成，則可能發生這種情況。光學裝置包括允許更剛性結構並且保護光導件不被撞擊的包覆模塑(overmold)、封裝或護套將為有利的。
第3圖圖示了根據一或多個實施例的光學裝置300。在一些實施例中，光學裝置300包含支撐層302、光導件304、界面308、界面310、光柵312、及光柵314。在一些實施例中，光學裝置300包含保護層306。
在一些實施例中，支撐層302、光導件304、及保護層306係平坦的。支撐層302在界面310處與光導件304堆疊。保護層306在界面308處與光導件304堆疊。在一些實施例中，例如，保護層306可能不存在，以便減小光學裝置300的厚度及/或總大小。在一些實施例中，光柵312及/或光柵314在界面310處定位。在一些實施例中，光柵312及/或光柵314在界面308處定位（位置未描繪）。在一些實施例中，光柵312及/或光柵314在光導件304內部定位，例如，不與支撐層302或保護層306接觸（位置未描繪）。
在一些實施例中，光導件304使用界面308與界面310之間的TIR導向光316。光導件304具有折射率
Figure 02_image001
，並且支撐層302具有折射率
Figure 02_image011
。保護層306具有折射率
Figure 02_image013
。在一些實施例中，
Figure 02_image001
與
Figure 02_image011
及
Figure 02_image013
不同。在一些實施例中，
Figure 02_image001
大於
Figure 02_image011
及/或大於
Figure 02_image013
，以便允許TIR。在一些實施例中，
Figure 02_image001
小於
Figure 02_image011
及/或小於
Figure 02_image013
。
在一些實施例中，光柵312導引光316。在一些實施例中，光柵312將光316的至少一部分重新導引到光導件304中。在一些實施例中，光柵312將光316的至少一部分輸出耦合到支撐層302中。光316的輸出耦合部分離開支撐層302，離開的光由射束318表示。例如，將射束318遞送到與光學裝置104及光學裝置106（第1圖）類似的光學裝置300的使用者的眼睛。在一些實施例中，光柵314用於將光316輸入耦合到光導件304中。使用光柵314輸入耦合光316的原因與上文針對光柵210（第2圖）論述的彼等類似。本領域技術人員將顯而易見，所示的輸出射束的數量不是限制性的，並且可設計光學裝置300以輸出任何數量的輸出射束（例如，每影像像素的射束）。
如與平坦光學裝置相比，彎曲光學裝置的一些優點包括較寬的視野及更加類似常見眼鏡（例如，鏡片）的外形因素。然而，設計彎曲光學裝置更多地涉及將曲線賦予現有的平坦光學裝置。例如，若將曲線賦予光學裝置300，則幾何導向光316將更改，精心工程設計的光柵可能不再如期望地起作用，並且將修改射束318的方向，這繼而劣化由射束318形成的影像的品質。由此，本發明的實施例提供了補償曲率效應的彎曲光學裝置。
第4圖圖示了根據一或多個實施例的光學裝置400。在一些實施例中，光學裝置400包含支撐層402、光導件404、界面408、界面410、光柵412、及光柵414。在一些實施例中，光學裝置400包含保護層406。
在一些實施例中，支撐層402、光導件404、及保護層406係彎曲的。支撐層402在界面410處與光導件404堆疊。保護層406在界面408處與光導件404堆疊。在一些實施例中，界面408具有薄的插入材料層-中間層（例如，黏性氣隙）。界面410亦可包括中間層。在一些實施例中，例如，保護層406可能不存在，以便減小光學裝置400的厚度及/或總大小。在一些實施例中，光柵412及/或光柵414在界面410處定位。在一些實施例中，光柵412及/或光柵414在界面408處定位（位置未描繪）。在一些實施例中，光柵412及/或光柵414在光導件404內部定位，例如，不與支撐層402或保護層406接觸（位置未描繪）。
在一些實施例中，光導件404使用界面408與界面410之間的TIR導向光420。光導件404具有折射率
Figure 02_image001
，並且支撐層402具有折射率
Figure 02_image011
。保護層406具有折射率
Figure 02_image013
。在一些實施例中，
Figure 02_image001
與
Figure 02_image011
及
Figure 02_image013
不同。在一些實施例中，
Figure 02_image001
大於
Figure 02_image011
及/或大於
Figure 02_image013
，以便允許TIR。在一些實施例中，
Figure 02_image001
小於
Figure 02_image011
及/或小於
Figure 02_image013
。在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image011
（或
Figure 02_image013
）之間的差係約0.15-1.2。本領域技術人員將顯而易見，折射率差的其他值範圍係可能的。折射率差的重要性將稍後參考第18圖解釋。
在一些實施例中，光學裝置400可佈置為區段416及區段418，使得支撐層402、光導件404、及保護層406擱置在區段416及區段418二者中。區段416及區段418亦可分別被稱為光學裝置的輸出區段及輸入區段。例如，根據區段功能的此命名方案可在本文中用於本揭示的其他實施例中的光學裝置的區段。在一些實施例中，光柵412位於區段416中。在一些實施例中，光柵414位於區段418中。光柵412將光420的至少一部分重新導引到光導件404中。在一些實施例中，光柵412將光420的至少一部分輸出耦合到支撐層402中。光420的輸出耦合部分離開支撐層402，離開的光由區段416處的射束422表示。光柵412導引光420及射束422。例如，將射束422遞送到與光學裝置104及光學裝置106（第1圖）類似的光學裝置400的使用者的眼睛。所描繪的輸出射束的數量不作限制。在一些實施例中，光柵414用於在區段418處將光420輸入耦合到光導件404中。使用光柵414輸入耦合光420的原因與上文針對光柵210（第2圖）論述的彼等類似。
當光420行進穿過光導件404時，歸因於光導件404的曲率，在每次反射之後，光420在界面408及界面410上的入射角可不同。由於入射角影響光420與光柵412的相互作用，射束422的方向亦受光導件404的曲率影響。此效應可以藉由將光柵412設計為具有適當光柵參數（例如，線寬、節距等等）來補償。以描述輸入耦合繞射光柵（例如，光柵414）開始更具指導意義。
第5圖圖示了根據一或多個實施例的平坦或彎曲光學裝置的輸入區段500。在一些實施例中，輸入區段500包含光導件502、材料504、界面506、及光柵508。
在一些實施例中，材料504在界面506處與光導件502接觸。例如，材料504可為支撐層302（第3圖）或402（第4圖）、保護層306（第3圖）或406（第4圖）、或空氣。光柵508在界面506處定位。
在一些實施例中，從材料504的側面入射到界面506上的光510與光柵508相互作用。光510輸入耦合到光導件502中。在與光柵508相互作用之後，光510可以數個繞射角繞射，該等繞射角經常由繞射階（例如，-1、0、+1等等）標記。第5圖所示的光路徑僅僅為了便於論述並且不作限制。本領域技術人員將顯而易見，光510具有無限數量的可能的入射角，包括正入射角、及相關聯的繞射角。繞射角亦由光柵參數決定。在一些實施例中，沿著負一階或正一階路徑輸入耦合到光導件502中的光510用於使用TIR的傳輸。此外，光柵508不需要在傳輸操作中使用以將光510輸入光導件502中。而是，在一些實施例中，將光柵508操作為與界面506相對定位的反射繞射元件。本領域技術人員將瞭解，即使光柵508在光導件502內部定位（例如，不與材料504接觸），光柵508仍可用於輸入耦合光510並且發起TIR，不論藉由反射還是折射輸入耦合。在此種情況下，光510穿過界面506傳輸（例如，在近似正入射下），行進一定距離到光導件502中，並且隨後遇到光柵508。
類似相互作用可應用於穿過輸出耦合繞射光柵（例如，光柵412）離開光導件的光。第6圖圖示了根據一或多個實施例的平坦或彎曲光學裝置的輸出區段600。在一些實施例中，輸出區段600包含光導件602、材料604、界面606、光柵608。
在一些實施例中，材料604在界面606處與光導件602接觸。例如，材料604可為支撐層302（第3圖）或402（第4圖）、保護層306（第3圖）或406（第4圖）、或空氣。在一些實施例中，光柵608在界面606處定位。
在一些實施例中，從光導件602的側面入射到界面606上的光610與光柵608相互作用。光柵608導引光610。在一些實施例中，光柵608將光610的一部分輸出耦合到材料604中。輸出耦合部分係光612。再者，將光610的另一部分重新導引（例如，反射）到光導件602中。經反射的部分係光614。僅僅為了便於論述並且不作限制，第6圖圖示了用於光610、光612、及光614的特定構造，以便與第5圖所示的繞射角相對應。本領域技術人員將顯而易見，可使用其他繞射階。再者，光612及光614的方向可藉由更改光610的方向及/或光柵608的參數來修改。此外，光柵608不需要在傳輸操作中使用，由光612表示，以從光導件602輸出光。由此，在一些實施例中，光柵608用作從光導件602輸出耦合光的反射繞射元件。例如，若給予光614與所描繪的方向不同的方向（例如，與界面606近似正交），則光614可隨後用作輸出耦合的光。在此情況下，光614將離開相對界面606。本領域技術人員將瞭解，即使光柵608在光導件602內部定位（例如，不與材料604接觸），光柵608仍可用於輸出耦合光610，不論藉由反射還是折射輸出耦合。在此情況下，光610首先與光柵608相互作用，使得光612（或光614）在光導件內部產生，以近似正向入射行進一定距離到界面606（或相對界面），並且隨後離開光導件602。
第7圖至第9圖分別圖示了根據一或多個實施例的輸出區段700、輸出區段800、及輸出區段900，該等輸出區段可以控制由光導件輸出的光的方向。
除非另外指出，否則第7圖的以下結構描述亦類似地應用於使用類似編號的元件的第8圖及第9圖。在一些實施例中，輸出區段700包含支撐層702、光導件704、界面706、界面708、及光柵710。支撐層702在界面708處與光導件704堆疊。光柵710根據折射或反射操作在界面706或界面708處定位（反射位置未描繪）。在其他實施例中，光柵710在光導件704內部定位，例如，不與支撐層702接觸（位置未描繪）。在一些實施例中，光藉由光柵710從光導件704輸出耦合以形成輸出射束712。在一些實施例中，輸出射束712從光導件704輸出耦合並且到支撐層702中，並且隨後離開支撐層702。
先前已經參考輸出區段600（第6圖）解釋了輸出耦合繞射光柵可以用於導引輸出耦合的光。輸出區段700、輸出區段800、及輸出區段900分別圖示了相應輸出射束712、輸出射束812、及輸出射束912的不同構造。在一些實施例中，輸出射束712收斂。輸出射束712的方向藉由設計適當光柵參數來實現，該等光柵參數考慮到行進穿過光導件704的光的入射角、以及隨著輸出射束712離開支撐層702的外表面的輸出射束712的折射。在一些實施例中，輸出射束812實質上準直或與觀察者的瞳孔正交。可以藉由使用與針對輸出射束712解釋的方法類似的方法使輸出射束812實質上準直。在一些實施例中，輸出射束912發散。可以藉由使用與針對輸出射束712解釋的方法類似的方法使輸出射束912發散。藉由控制如第7圖至第9圖所示的輸出光的方向，可操縱由輸出射束712、輸出射束812、或輸出射束912形成的影像目標的視距，例如，藉由準直的輸出射束912形成的影像與使用者的瞳孔無限遠。
此外，光與支撐層（例如，第7圖的支撐層702）的輸出表面的相互作用可進一步藉由改變輸出表面的形狀來控制。第10圖圖示了彎曲光學裝置的輸出區段1000。在一些實施例中，輸出區段1000包含支撐層1002、光導件1004、界面1006、界面1008、界面1010、及光柵1012。界面1010具有折射光的形狀。支撐層1002在界面1008處與光導件1004堆疊。界面1010係面向使用者的輸出區段1000的表面。光柵1012根據折射或反射操作在界面1006或界面1008處定位（反射位置未描繪）。在其他實施例中，光柵1012在光導件1004內部定位，例如，不與支撐層1002接觸（位置未描繪）。在一些實施例中，光藉由光柵1012從光導件1004輸出耦合以形成輸出射束1014。在一些實施例中，輸出射束1014從光導件1004輸出耦合並且穿過界面1010離開輸出區段1000。界面1010的形狀經設計為與光柵1012結合起作用以產生期望構造的輸出射束1014。在第10圖所示的佈置中，使輸出射束1014實質上準直或與觀察者的瞳孔正交。然而，本領域技術人員將顯而易見，其他構造係可能的（例如，發散或收斂）。
光導件的厚度可以用於控制光。藉由使光導件變薄，更密集瞳孔取樣（例如，像素解析度）係可能的，並且可使利用光導件的頭戴式顯示器較小且較不顯眼。第11圖至第13圖圖示了縮放光導件厚度的效應。
除非另外指出，否則第11圖的以下結構描述亦類似地應用於使用類似地編號的元件的第12圖及第13圖。第11圖至第13圖分別圖示了根據一或多個實施例的平坦光導件1100、平坦光導件1200、及平坦光導件1300。在一些實施例中，平坦光導件1100包含光柵1102。光柵1102經構造為從平坦光導件1100輸出耦合輸出射束1104。在一些實施例中，在輸出射束1104的射束之間的空間1106由光導件的厚度1108決定。相同的相依性應用於輸出射束1204與厚度1208、及輸出射束1304與厚度1308。第11圖至13圖中的圖式僅僅比較厚度縮放的效應並且不意欲限制給定圖式中的結構元件（例如，在全內反射期間的入射角、存在或缺乏外部材料等等）。
第11圖至第13圖圖示了空間1106、空間1206、及空間1306分別與厚度1108、厚度1208、及厚度1308成比例。換言之，隨著平坦光導件的厚度減小，可以使瞳孔取樣、或解析度更密集。
厚度選擇的效應同樣適用於彎曲光導件。第14圖至第16圖圖示了縮放光導件厚度的效應。除非另外指出，否則第14圖的以下結構描述亦類似地應用於使用類似地編號的元件的第15圖及第16圖。第14圖至第16圖分別圖示了根據一或多個實施例的彎曲光導件1400、彎曲光導件1500、及彎曲光導件1600。在一些實施例中，光導件1400包含光柵1402。光柵1402經構造為從光導件1400輸出耦合輸出射束1404。在一些實施例中，在輸出射束1404的射束之間的空間1406由光導件的厚度1408決定。相同的相依性應用於輸出射束1504與厚度1508、及輸出射束1604與厚度1608。第14圖至第16圖僅僅比較厚度縮放的效應並且不意欲限制給定圖式內的結構元件。
第14圖至第16圖圖示了空間1406、空間1506、及空間1606分別與厚度1408、厚度1508、及厚度1608成比例。換言之，隨著彎曲光導件的厚度減小，可以使瞳孔取樣、或解析度更密集。
由此，在一些實施例中，光導件的厚度不超過1.0 mm。在一些實施例中，光導件的厚度不超過0.8 mm。在一些實施例中，光導件的厚度不超過0.6 mm。在一些實施例中，光導件的厚度不超過0.4 mm。在一些實施例中，光導件的厚度不超過0.3 mm。在一些實施例中，光導件的厚度不超過0.2 mm。在一些實施例中，光導件的厚度不超過0.1 mm。在一些實施例中，光導件的厚度不超過0.05 mm。
本發明的實施例可以包括眼科矯正（例如，驗光透鏡）。第17圖圖示了根據一或多個實施例的彎曲光學裝置的輸出區段1700。在一些實施例中，輸出區段1700包含支撐層1702、光導件1704、保護層1706、界面1708、界面1710、界面1712、及界面1714。
在一些實施例中，支撐層1702在界面1710處與光導件1704堆疊。保護層1706在界面1708處與光導件1704堆疊。界面1714係面向使用者的輸出區段1700的表面。界面1712係面向現實世界（例如，遠離使用者）的輸出區段1700的表面。在一些實施例中，界面1712具有提供在約-10至10屈光度之間的眼科矯正能力的形狀。在一些實施例中，界面1712的形狀與最遠相對表面（例如，界面1714）結合起作用以提供眼科矯正能力。
光導件的一個參數係光導件可以將光遞送到觀察者的眼睛的角度範圍、或最大視野。第18圖將用於更好地理解光導件的最大視野的數學關係。第18圖圖示了根據一或多個實施例的彎曲光學裝置的輸出區段1800。在一些實施例中，輸出區段1800包含支撐層1802、光導件1804、保護層1806、界面1808、界面1810、界面1812、及光柵1814。
在一些實施例中，保護層1806在界面1808處與光導件1804堆疊。支撐層1802在界面1810處與光導件1804堆疊。界面1812係面向使用者的輸出區段1800的表面。光柵1814在界面1810處定位。支撐層1802具有折射率
Figure 02_image011
。光導件1804具有折射率
Figure 02_image001
。保護層1806具有折射率
Figure 02_image013
。在一些實施例中，
Figure 02_image001
大於
Figure 02_image011
及
Figure 02_image013
。在輸出區段1800外部的材料係空氣並且具有折射率
Figure 02_image015
≈1。
在一些實施例中，光1816與光柵1814相互作用並且傳輸到支撐層1802中。隨後，光1816穿過界面1812離開輸出區段1800。其後，光1816在點1818（例如，目標）處導引。在點1818與界面1812之間的距離定義為d 。
彎曲光導件的最大視野可以藉由遵循準確的前後(QU)射線軌跡方法來導出，該方法如在DeHoog, E., Homstedt, J., & Aye, T. (2016) Field of View of limitations in see-through HMD using geometric waveguides，Applied Optics ，55(22)，5924-5930中描述的，其全部內容藉由引用方式併入本文中。可以表明，彎曲光導件的最大視野
Figure 02_image017
可如下式：
Figure 02_image019
，等式2 其中G 係光柵頻率，λ 係光1816的波長，並且R 係光導件1804的曲率半徑。等式2假設光導件的總厚度遠小於R 。等式2可描述當R 接近無限時的平坦光導件。
某些應用可有利地具有緊密地纏繞在觀察者的面部周圍的彎曲光學裝置，而其他應用可用略微彎曲的透鏡形狀（例如，眼鏡形狀）滿足。在本揭示的實施例中，可選擇光導件的曲率半徑以適合應用。然而，必須考慮到等式2包括光導件的曲率半徑。亦即，曲線半徑影響由光學裝置顯示的影像的視野。
在一些實施例中，光學裝置具有在約20至140度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約40至140度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約60至140度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約80至140度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約100至140度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約120至140度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約20至120度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約20至100度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約20至80度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約20至60度之間的最大視野。在一些實施例中，光學裝置具有在約20至40度之間的最大視野。此等最大視野的值範圍可應用於水平視野、垂直視野、或二者。本領域技術人員將顯而易見，其他視野範圍係可能的。
基礎曲線係在眼鏡工業中使用的有用標準。具體地，當提及「纏繞式」眼鏡曲線時，使用530 mm半徑標準。在此標準中，將530 mm曲率半徑定義為「基礎1」。為了在基礎曲線值與半徑之間進行轉換，使用以下公式：
Figure 02_image020
等式3 例如，一些常見的纏繞式太陽鏡具有約8的基礎曲線值（或基礎8）。根據等式3，這將等效於66.25 mm的曲線半徑。並且基礎0對應於無限半徑（亦即，平坦）。
在一些實施例中，光學裝置具有大於約基礎2的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有大於約基礎4的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有大於約基礎6的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有大於約基礎8的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有大於約基礎10的基礎曲線。一些應用可能需要基礎曲線不恆定，但仍保持在基礎曲線值的範圍內，例如，具有自由形狀的透鏡。在一些實施例中，光學裝置具有在約基礎0與基礎5.6之間的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有在約基礎2與基礎5之間的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有在約基礎3與基礎5之間的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有在約基礎6與基礎10之間的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有在約基礎7與基礎10之間的基礎曲線。在一些實施例中，光學裝置具有在約基礎7與基礎9之間的基礎曲線。一些應用可能需要水平基礎曲線與垂直基礎曲線不同，例如，具有近似復曲面形狀的透鏡。由此，基礎曲線的此等值範圍可應用於水平基礎曲線、垂直基礎曲線、或二者。本領域技術人員將顯而易見，其他基礎曲線範圍係可能的。
可以從等式2推斷，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
之間的較大差值導致較大的最大視野
Figure 02_image017
。在眼鏡中使用的一些常見的透明材料具有在約1.4-1.6之間的折射率。在用於眼鏡鏡片的透明材料的上下文中，在此值範圍中的材料可被認為係較低折射率材料。較低折射率材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、環烯烴聚合物、環烯烴共聚物、苯乙烯丙烯酸酯、聚碳酸酯、CR-39、聚苯乙烯、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚對苯二甲酸乙二醇酯、或高純度熔凝矽石。此等係可用於製造例如支撐層及保護層的材料。將瞭解，折射率值可以取決於材料的溫度。由此，除非另外聲明，否則本文揭示的折射率值對應於約25℃的溫度。
相反地，相對較高折射率的材料可具有達到約2.6的折射率，諸如二氧化鈦。透明的較高折射率材料可包括氮化矽、氮氧化矽、氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭、氮氧化鉭、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鈧、氧化鈮、鈦酸鑭、氧化鑭、二氧化鈰、氧化鐠、或氧化釔。此等係可用於製造例如光導件的材料。由此，用作光導件材料並且與較低光導件材料結合作為圍繞光導件的材料的較高折射率材料允許折射率差高達約1.2。若光導件由空氣圍繞，則折射率差可高達約1.6。在光導件與其周圍材料之間的折射率差的下限可為僅僅允許光導件內的全內反射的下限，例如，差可係約0.15。
由此，在一些實施例中，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
（或
Figure 02_image011
）之間的差係約0.15-1.6。在一些實施例中，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
（或
Figure 02_image011
）之間的差係約0.15-1.2。
當視野限制不如此嚴格時，可放鬆對在光導件與其周圍材料之間的折射率差的限制。由此，在一些實施例中，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
（或
Figure 02_image011
）之間的差係約0.3-1.2。在一些實施例中，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
（或
Figure 02_image011
）之間的差係約0.3-1.1。在一些實施例中，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
（或
Figure 02_image011
）之間的差係約0.4-1.1。在一些實施例中，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
（或
Figure 02_image011
）之間的差係約0.5-1.1。在一些實施例中，在折射率
Figure 02_image001
與
Figure 02_image013
（或
Figure 02_image011
）之間的差係約0.6-1.1。本領域技術人員將顯而易見，折射率差的其他值範圍係可能的。
本揭示提供了允許將光輸入耦合到光導件中的不同結構構造。第19圖圖示了光學裝置的輸入區段1900。在一些實施例中，輸入區段1900包含支撐層1902、光導件1904、界面1908、界面1910、及光柵1912。在一些實施例中，輸入區段1900包含保護層1906。在其他實施例中，保護層1906可能不存在，例如，以便減小包含輸入區段1900的光學裝置的厚度及/或總大小。
在一些實施例中，支撐層1902在界面1908處與光導件1904堆疊。保護層1906在界面1910處與光導件1904堆疊。光柵1912根據折射或反射操作在界面1908或界面1910處定位（反射位置未描繪）。在其他實施例中，光柵1912在光導件1904內部定位，例如，不與支撐層1902或保護層1906接觸（位置未描繪）。在一些實施例中，在由光導件1904接收之前，支撐層1902接收光1914。換言之，在與光柵1912相互作用之前，將光1914傳輸到支撐層1902中。
第20圖圖示了光學裝置的輸入區段2000。在一些實施例中，輸入區段2000包含支撐層2002、光導件2004、界面2008、界面2010、及光柵2012。在一些實施例中，輸入區段2000包含保護層2006。在其他實施例中，保護層2006可能不存在，例如，以便減小包含輸入區段2000的光學裝置的厚度及/或總大小。
在一些實施例中，支撐層2002在界面2008處與光導件2004堆疊。支撐層2002不在光柵2012處導引的光2014的路徑中。保護層2006在界面2010處與光導件2004堆疊。光柵2012根據折射或反射操作在界面2008或界面2010處定位（反射位置未描繪）。在其他實施例中，光柵2012在光導件2004內部定位，例如，不與支撐層2002或保護層2006接觸（位置未描繪）。在一些實施例中，光2014在於光導件2004處接收之前避免經過支撐層2002。換言之，光2014與光柵2012相互作用，而無需首先經過支撐層2002。
直至目前，已經在剖面圖中示出從光學裝置或光導件輸出的光，這使得圖示可形成二維影像的多行輸出射束變得困難。本發明提供了用於擴展（例如，複製、交叉耦合）輸入耦合光使得光的輸出耦合部分形成二維陣列的結構，其中陣列的每個成員係輸入耦合光的複製。第21圖圖示了根據一或多個實施例的光學裝置2100。在一些實施例中，光學裝置2100包含光導件2102、光柵2104、光柵2106、及光柵2108。
在一些實施例中，光導件2102具有與彎曲眼鏡鏡片類似的形狀。儘管在第21圖中圖示了右眼鏡片的形狀，本領域技術人員將顯而易見，左眼鏡片上的元件及結構可為鏡像的。在一些實施例中，光柵2108在光學裝置2100的使用者的正前方視線的期望路徑中定位。為了輔助此安置，光學裝置2100可安裝在頭戴式顯示器（例如，眼鏡框架）的框架上。在一些實施例中，定位光柵2104及光柵2106，以便鄰近產生光2110的光源（未圖示）。例如，第21示出了更為朝向使用者的鼻子的光柵2104的位置。
在一些實施例中，光柵2104接收光2110。光柵2104在一個方向階（-1或+1）上將光2110輸入光導件2102中。導引光柵2104的繞射階使得光2110由TIR導向。光2110朝向光柵2106行進穿過光導件2102。光柵2106接收光2110。在一些實施例中，光柵2106經設計，使得該光柵具有兩個繞射階（例如，0與1、0與-1或-1與+1）。在一些實施例中，光柵2106藉由光2110的反覆射束分離來產生射束2112。由於其功能，光柵2106亦被稱為瞳孔擴張器或交叉耦合光柵。光柵2016亦可稱為中間光柵，例如，當該光柵的光學位置位於輸入耦合光柵與輸出耦合光柵之間時。光柵2016亦可與輸出耦合光柵結合以形成輸出耦合/交叉耦合組合光柵。導引光柵2106的繞射階使得射束2112由TIR導向。射束2112朝向光柵2108行進穿過光導件2102。在一些實施例中，光柵2108亦具有兩個繞射階（例如，0與1、0與-1、或-1與+1）。光柵2108藉由射束2112的反覆射束分離來產生射束2114。在一些實施例中，光柵2108經設計，使得一個繞射階繼續穿過光導件2102導向，而其他繞射階從光導件2102輸出射束2114。繞射階的效率沿著垂直觀察方向跨光柵2108變化，使得射束2114具有實質上均勻的強度。在一些實施例中，射束2114形成二維陣列，其中陣列的每個成員係光2110的複製。射束2114隨後在觀察者的視網膜處形成影像。第21圖的瞳孔擴張器設置係允許光學裝置產生並顯示二維影像的數個可能構造之一。本文提供的構造不作限制。
本領域技術人員將顯而易見多個波長可在本發明的實施例中使用。例如，在一或多個實施例中，單個光導件可經設計為遞送單色光。例如，光可包含紅色(620-750 nm)、綠色(495-570 nm)、或藍色(430-495 nm)波長。在一些實施例中，多個光導件可經設計，其中每個光導件遞送單波長的光，例如，紅色、綠色、及藍色波長。在一些實施例中，單個波導件可以遞送具有跨可見光譜(400 nm-750 nm)的波長的光。本領域技術人員將顯而易見，光波長與光導件數量的其他組合係可能的。
頭戴式顯示器可經設計為處置各種顏色並且亦將影像安置在距觀察者各種視距處。本領域技術人員將顯而易見，多個光導件可得以使用（例如，堆疊）並且使用分離材料間隔（例如，以促進TIR）。在光導件的堆疊中的每個光導件可用於不同的波長，並且亦顯示距觀察者各個視距（例如，深度）處的影像。在一些實施例中，光學裝置的系統包含複數個堆疊的光學裝置（例如，第4圖的光學裝置，不作限制）。根據本文揭示的一實施例設計堆疊的光學裝置的每個光學裝置。堆疊的光學裝置的每個光學裝置經構造為使用頭戴式顯示器產生具有給定波長（例如，紅色、綠色、及/或藍色）的光的影像，該影像具有距觀察者的視距。本領域技術人員將顯而易見，光學裝置堆疊的不同組合係可能的。例如，三個光學裝置可在堆疊中使用，每個光學裝置分別地處置紅、綠及藍波長，但所有光學裝置經構造為在共同表觀深度處形成影像。
在一些實施例中，光學裝置的總厚度不超過約20 mm。在一些實施例中，光學裝置的總厚度不超過約15 mm。在一些實施例中，光學裝置的總厚度不超過約12 mm。在一些實施例中，光學裝置的總厚度不超過約11 mm。在一些實施例中，光學裝置的總厚度不超過約10 mm。
本發明的實施例可在各種製造方法中實現。例如，首先製造初始層（例如，光導件或支撐層）。例如，製造方法可為注入模塑、層壓、或壓製成型。後續相鄰層可沉積到初始層上。例如，材料沉積技術可為包覆模塑、薄膜沉積、層壓。初始層可能已經包括特徵，諸如光柵。或者，光柵特徵可經蝕刻、刻劃、奈米壓印、或壓製到初始層上。相鄰層的後續沉積在光柵特徵中填充。在此情況中，光柵與光導件整合。或者，與初始相鄰層不同的材料可用於在光柵特徵中填充。此等製造方法僅僅提供為實例並且不作限制。
如在本文中使用，除非上下文另外明確指出，否則單數形式「一(a)」、「一(an)」、及「該(the)」包括複數參考。因此，例如，除非上下文另外明確指出，否則提及「一(a)」部件包括具有兩個或多個此種部件的態樣。
將理解，本文的措辭或術語係出於描述目的而非限制，以使得本說明書的術語或措辭將由熟習相關技術者鑒於本文的教示來解釋。
在說明書中描述的實施例及提及「一個實施例(one embodiment)」、「一實施例(an embodiment)」、「一示例性實施例(an example embodiment)」及類似者指示所描述的實施例可包括特定特徵、結構、或特性，但每一個實施例可能不必包括特定特徵、結構、或特性。此外，此種片語不必指相同實施例。另外，當結合一實施例描述特定特徵、結構或特性時，將理解無論是否明確描述，結合其他實施例實現此種特徵、結構或特性將在本領域技術人員的知識內。
除非另外明確表述，否則不意欲將本文闡述的任何方法理解為要求執行所有其步驟或以特定次序執行其步驟。由此，在方法請求項不實際上記載其步驟遵循的次序、或任何設備請求項不實際上記載各個部件的次序或定向、或在申請專利範圍或描述中不以其他方式具體地表述該等步驟限於特定次序、或不記載設備部件的特定次序或定向的情況下，決不意欲在任何方面推斷次序或定向。這同樣適用於用於解釋的任何可能的未表達基礎，包括：關於步驟佈置、操作流程、部件次序、或部件定向的邏輯問題；從語法組織或標點符號推導的簡單意義，以及；在本說明書中描述的實施例的數量或類型。
本領域技術人員將顯而易見，可以對本文描述的實施例進行各種修改及變化，而不脫離所主張的標的的精神及範疇。因此，若本文描述的各個實施例的修改及變化在所附申請專利範圍及其等效物的範疇內，本說明書意欲涵蓋此種修改及變化。
102:使用者 104:光學裝置 106:光學裝置 108:光 110:光 200:光學裝置 202:光導件 204:材料 206a:界面 206b:界面 208:光柵 210:光柵 212:光 300:光學裝置 302:支撐層 304:光導件 306:保護層 308:界面 310:界面 312:光柵 314:光柵 316:光 318:射束 400:光學裝置 402:支撐層 404:光導件 406:保護層 408:界面 410:界面 412:光柵 414:光柵 416:區段 418:區段 420:光 422:射束 500:輸入區段 502:光導件 504:材料 506:界面 508:光柵 510:光 600:輸出區段 602:光導件 604:材料 606:界面 608:光柵 610:光 612:光 614:光 700:輸出區段 702:支撐層 704:光導件 706:界面 708:界面 710:光柵 712:輸出射束 800:輸出區段 802:第一彎曲光學元件 804:第二彎曲光學元件 810:輸出耦合繞射光柵 812:輸出射束 900:輸出區段 902:第一彎曲光學元件 904:第二彎曲光學元件 910:輸出耦合繞射光柵 912:輸出射束 1000:輸出區段 1002:支撐層 1004:光導件 1006:界面 1008:界面 1010:界面 1012:光柵 1014:輸出射束 1100:平坦光導件 1102:光柵 1104:輸出射束 1106:空間 1108:厚度 1200:平坦光導件 1204:輸出射束 1206:空間 1208:厚度 1300:平坦光導件 1304:輸出射束 1306:空間 1308:厚度 1400:彎曲光導件 1402:光柵 1404:輸出射束 1406:空間 1408:厚度 1500:彎曲光導件 1502:輸出耦合繞射光柵 1504:輸出射束 1506:空間 1508:厚度 1600:彎曲光導件 1602:輸出耦合繞射光柵 1604:輸出射束 1606:空間 1608:厚度 1700:輸出區段 1702:支撐層 1704:光導件 1706:保護層 1708:界面 1710:界面 1712:界面 1714:界面 1800:輸出區段 1802:支撐層 1804:光導件 1806:保護層 1808:界面 1810:界面 1812:界面 1814:光柵 1816:光 1818:點 1902:支撐層 1904:光導件 1906:保護層 1908:界面 1910:界面 1912:光柵 1914:光 2002:支撐層 2004:光導件 2006:保護層 2008:界面 2010:界面 2012:光柵 2014:光 2100:光學裝置 2102:光導件 2104:光柵 2106:光柵 2108:光柵 2110:光 2112:射束 2114:射束
在圖式中闡述的實施例的性質係說明性及示例性的，並且不意欲限制由申請專利範圍定義的標的。當結合以下圖式閱讀時，可以理解下文對說明性實施例的詳細描述。
第1圖圖示了根據一或多個實施例的穿戴光學裝置的使用者的俯視圖。
第2圖至第4圖圖示了根據一或多個實施例的光學裝置。
第5圖圖示了根據一或多個實施例的平坦或彎曲光學裝置的光學輸入區段。
第6圖圖示了根據一或多個實施例的平坦或彎曲光學裝置的輸出區段。
第7圖至第10圖圖示了根據一或多個實施例的彎曲光學裝置的輸出區段。
第11圖至第13圖圖示了根據一或多個實施例的平坦光導件。
第14圖至第16圖圖示了根據一或多個實施例的彎曲光導件。
第17圖至第18圖圖示了根據一或多個實施例的彎曲光學裝置的輸出區段。
第19圖至第20圖圖示了根據一或多個實施例的光學裝置的輸入區段。
第21圖圖示了根據一或多個實施例的光學裝置。
當結合圖式理解時，本發明的特徵及優點將從下文闡述的詳細描述中變得更顯而易見，其中在全文中相同元件符號標識對應的元件。在圖式中，相同元件符號通常指示相同、功能類似、及/或結構類似的元件。此外，通常，元件符號的最左數字標識其中元件符號首次出現的圖式。除非另外指出，否者在本揭示全文中提供的圖式不應當被解釋為按比例繪製。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:光學裝置
402:支撐層
404:光導件
406:保護層
408:界面
410:界面
412:光柵
414:光柵
416:區段
418:區段
420:光
422:射束

Claims (10)

  1. 一種光學裝置（104；106；400），包含： 彎曲光學元件的一堆疊，該堆疊包含： 與一第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）堆疊的一第一彎曲光學元件（402；702；802；902；1002；1702；1802；1902；2002），其中該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）經構造為藉由全內反射傳播光； 一輸入耦合繞射光柵（414；510；1914；2014），經構造為將該光輸入耦合到該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）中；以及 一輸出耦合繞射光柵（412；608；710；810；910；1012；1402；1502；1602；1804），穿過該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）光學地耦合到該輸入耦合繞射光柵（414；510；1914；2014），該輸出耦合繞射光柵（412；608；710；810；910；1012；1402；1502；1602；1804）經構造為導引該光， 其中該第一彎曲光學元件（402；702；802；902；1002；1702；1802；1902；2002）具有一第一折射率， 其中該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）具有一第二折射率，並且 其中該第一折射率與該第二折射率相差達約0.15至1.2。
  2. 如請求項1所述之光學裝置（104；106；400），其中： 該堆疊進一步包含與該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）堆疊的一第三彎曲光學元件（406；1706；1806；1906；2006）； 該第三彎曲光學元件（406；1706；1806；1906；2006）經構造為保護該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）；以及 該第三彎曲光學元件（406；1706；1806；1906；2006）具有與該第二折射率相差達約0.15至1.2的一第三折射率。
  3. 如請求項1或2中任一項所述之光學裝置（104；106；400），其中該第一折射率係在約1.4-1.6之間，並且該第二折射率大於約1.7。
  4. 如請求項1或2中任一項所述之光學裝置（104；106；400），其中該輸出耦合繞射光柵（412；608；710；810；910；1012；1402；1502；1602；1804）進一步構造為將該光的至少一部分輸出耦合到該第一彎曲光學元件（402；702；802；902；1002；1702；1802；1902；2002）中。
  5. 如請求項1或2中任一項所述之光學裝置（104；106；400），進一步包含在該第一彎曲光學元件（402；702；802；902；1002；1702；1802；1902；2002）與該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）之間定位的一中間層、及/或在該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）與第三彎曲光學元件（406；1706；1806；1906；2006）之間定位的另一中間層，其中該中間層及/或該另一中間層包含一氣隙或黏合材料的任一者。
  6. 如請求項1或2中任一項所述之光學裝置（104；106；400），進一步包含大於約基礎2、基礎4、基礎6、基礎8、或基礎10的一水平基礎曲線。
  7. 如請求項1或2中任一項所述之光學裝置（104；106；400），其中該第二彎曲光學元件（404；502；602；704；804；904；1004；1400；1500；1600；1704；1804；1904；2004）包含氮化矽、氮氧化矽、氧化鉿、氧化鋁、氧化鉭、氮氧化鉭、二氧化鈦、或氧化鋯、氧化鈧、氧化鈮、鈦酸鑭、氧化鑭、二氧化鈰、氧化鐠、或氧化釔。
  8. 如請求項1或2中任一項所述之光學裝置（104；106；400），其中該第一彎曲光學元件（402；702；802；902；1002；1702；1802；1902；2002）及/或第三彎曲光學元件（406；1706；1806；1906；2006）包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、環烯烴聚合物、環烯烴共聚物、苯乙烯丙烯酸酯、聚碳酸酯、CR-39、聚苯乙烯、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚對苯二甲酸乙二醇酯、或高純度熔凝矽石。
  9. 如請求項2所述之光學裝置（104；106；400），其中該第三彎曲光學元件（406；1706；1806；1906；2006）包含經構造為在一現實世界影像上提供眼科矯正能力的一光學形狀。
  10. 如請求項4所述之光學裝置（104；106；400），其中該輸出耦合繞射光柵（412；608；710；810；910；1012；1402；1502；1602；1804）進一步構造為導引該光的該輸出耦合部分，使得該光收斂、發散、或實質上準直。
TW109104169A 2019-02-13 2020-02-11 用於傳輸光的波導件 TWI841682B (zh)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4200655A1 (en) * 2020-08-20 2023-06-28 Snap, Inc. Optical waveguide
CN113219671A (zh) * 2021-05-25 2021-08-06 深圳市光舟半导体技术有限公司 光学装置和显示设备
JP2024505953A (ja) * 2021-09-30 2024-02-08 エルジー・ケム・リミテッド 導波管ディスプレイ装置
WO2023114416A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Google Llc Tricolor waveguide exit pupil expansion system with optical power
WO2023114450A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Google Llc Tricolor waveguide exit pupil expansion system with optical power
CN118131388B (zh) * 2024-05-08 2024-08-23 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 一种采用全息光波导ar显示装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130000401A (ko) 2010-02-28 2013-01-02 오스터하우트 그룹 인코포레이티드 대화형 머리­장착식 아이피스 상의 지역 광고 컨텐츠
US8848289B2 (en) 2012-03-15 2014-09-30 Google Inc. Near-to-eye display with diffractive lens
US9057826B2 (en) 2013-01-31 2015-06-16 Google Inc. See-through near-to-eye display with eye prescription
US10890774B2 (en) 2013-05-02 2021-01-12 Essilor International Method for providing a head mounted optical system
CN106133583B (zh) 2014-03-26 2019-07-16 依视路国际公司 用于增强现实的方法和系统
DE102014207499B4 (de) * 2014-04-17 2017-02-09 Carl Zeiss Jena Gmbh Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung
US20160033784A1 (en) 2014-07-30 2016-02-04 Tapani Levola Optical Components
CN107873086B (zh) * 2015-01-12 2020-03-20 迪吉伦斯公司 环境隔离的波导显示器
US9372347B1 (en) 2015-02-09 2016-06-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US9535253B2 (en) 2015-02-09 2017-01-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
NZ773812A (en) 2015-03-16 2022-07-29 Magic Leap Inc Methods and systems for diagnosing and treating health ailments
US10534174B2 (en) 2015-04-03 2020-01-14 Essilor International Methods and systems for augmented reality
US9910276B2 (en) 2015-06-30 2018-03-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with graded edges
US10146054B2 (en) * 2015-07-06 2018-12-04 Google Llc Adding prescriptive correction to eyepieces for see-through head wearable displays
WO2017060665A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-13 Milan Momcilo Popovich Waveguide display
US9791696B2 (en) * 2015-11-10 2017-10-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide gratings to improve intensity distributions
US10353203B2 (en) 2016-04-05 2019-07-16 Ostendo Technologies, Inc. Augmented/virtual reality near-eye displays with edge imaging lens comprising a plurality of display devices
EP4273615A3 (en) 2016-04-08 2024-01-17 Magic Leap, Inc. Augmented reality systems and methods with variable focus lens elements
US10228566B2 (en) 2017-08-07 2019-03-12 Maximilian Ralph Peter von und zu Liechtenstein Apparatus und method for rendering a virtual monitor on smart ophthalmic devices in augmented reality environments
GB2550958B (en) * 2016-06-03 2022-02-23 Bae Systems Plc Waveguide structure
KR102520143B1 (ko) 2016-07-25 2023-04-11 매직 립, 인코포레이티드 광 필드 프로세서 시스템
WO2018039277A1 (en) 2016-08-22 2018-03-01 Magic Leap, Inc. Diffractive eyepiece
EP3296792A1 (en) 2016-09-19 2018-03-21 Essilor International Method for managing the display of an image to a user of an optical system
KR102487334B1 (ko) 2016-11-03 2023-01-10 메타머티리얼 아이앤씨. 내장된 포일을 갖는 렌즈를 제조하는 방법
WO2018175488A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 Magic Leap, Inc. Stacked waveguides having different diffraction gratings for combined field of view
US20180321736A1 (en) 2017-05-03 2018-11-08 Intel Corporation Beam guiding device
US20180373046A1 (en) * 2017-06-27 2018-12-27 Thalmic Labs Inc. Systems, devices, and methods for optical waveguides
CN107966820B (zh) * 2017-12-27 2021-03-02 北京灵犀微光科技有限公司 波导显示装置

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