[发明专利]梳状移位式斜交镜

说明书

公开了在光栅介质的不同区域上具有梳状移位全息图组的光学系统。第一组全息图可在光栅介质的第一区域中形成，并且第二组全息图可在光栅介质的第二区域中形成。第一组中的全息图中的每个全息图可具有与第一组光栅频率不同的相应光栅频率。第二组中的全息图中的每个全息图可具有与第二组光栅频率不同的相应光栅频率。第二组光栅频率可位于第一组光栅频率中的光栅频率之间的相邻频率间隙内。梳状移位全息图组可用于执行光瞳均衡、输出耦合、输入耦合、交叉耦合或其他操作。

本申请要求2017年10月4日提交的美国临时专利申请号62/568,270的优先权，该美国临时专利申请以其全文以引用方式并入本文。

背景技术

传统电介质反射镜是通过用其介电常数互不相同的多层材料来涂覆表面(通常是玻璃)而制造出来的。这些材料层通常被布置成使得来自层边界的Fresnel反射大大增强，从而得到大的净反射率。可以通过确保在相对宽的指定波长范围和入射角上实现该条件来设计宽带电介质反射镜。但是因为这些层沉积于一个表面上，因此电介质反射镜的反射轴必然会与表面法线重合(即，反射轴垂直于反射镜表面)。由于对反射轴的这种约束，电介质反射镜以次优的配置被设置在一些设备中。类似地，被约束到表面法线的反射轴使得电介质反射镜完全不足以用于某些目的。此外，玻璃电介质反射镜往往相对较重，使之不太适合或不适合用于要求反射部件相对轻质的应用。

相反，传统光栅结构则可关于与光栅结构驻留的介质表面法线相差的反射轴反射光。然而，对于某个给定的入射角而言，传统光栅结构的反射角通常会随着入射光的波长一起变化。因此，使用传统的光栅结构来反射光避免了在传统反射镜中反射轴与表面法线重合的固有的约束。然而，在需要基本上恒定的反射轴的情况下，对于某个给定的入射角而言，传统的光栅结构基本上限制在单一波长(或非常窄的波长范围)。类似地，传统的光栅结构被限制在单一入射角(或非常窄的入射角范围)，以便关于恒定的反射轴反射指定波长的光。

因此，当前可用的包括反射光栅结构或传统反射镜的反射设备不能满足下列要求：相对简单的设备关于不受表面法线约束的反射轴反射光，并且对于给定入的射角，其反射角在入射角的范围内是恒定的。因此存在对此类反射设备的需求，并且此类需求在头戴式显示设备中可能是尤为迫切的。

发明内容

所描述的特征总体涉及用于衍射光的一种或多种经改进的方法、系统或设备，以及包括光栅结构的光学衍射设备。该方法、系统或设备可采用梳状移位式斜交镜。

在一些示例中，光学设备可包括光栅介质、光栅介质的第一区域中的第一组全息图和光栅介质的第二区域中的第二组全息图。第一组中的全息图中的每个全息图可与第一组中的其他全息图中的每个全息图至少部分地重叠。第一组中的全息图中的每个全息图可具有与第一组光栅频率不同的相应光栅频率。第二组中的全息图中的每个全息图可与第二组中的其他全息图中的每个全息图至少部分地重叠。第二组中的全息图中的每个全息图可具有与第二组光栅频率不同的相应光栅频率。第二组光栅频率可位于第一组光栅频率中的光栅频率之间的相邻频率间隙内。

在一些示例中，光学系统可使用梳状移位式斜交镜来执行光瞳均衡。例如，光学系统可包括具有第一区域和第二区域的光栅介质，其中第二区域具有第一子区域和第二子区域。第一组全息图可在第一区域中形成，其中第一组全息图被配置为在第一方向上衍射输入光的第一部分并且将输入光的第二部分传递至第二区域。第二组全息图可在第一子区域中形成。第三组全息图可在第二子区域中形成。第二组全息图和第三组全息图可被配置为在不同于第一方向的第二方向上衍射输入光的第二部分。第三组全息图可相对于第二组全息图进行梳状移位。

在一些示例中，头戴式显示设备可包括第一基板和第二基板以及介于第一基板和第二基板之间的光栅介质。光栅介质可具有第一非重叠区域和第二非重叠区域。协同定位的第一全息图和第二全息图可在第一区域中形成。第一全息图可具有第一光栅频率并且第二全息图可具有第二光栅频率，该第二光栅频率与第一光栅频率由相邻频率间隙隔开。协同定位的第三全息图和第四全息图可在第二区域中形成。第三全息图可具有在相邻频率间隙中的第三光栅频率。

附图说明