[发明专利]光学系统

说明书

本申请涉及一种光学系统，其提供了用于选择性输出用于形成图像的光的架构，该光具有不同波长并且以低串扰水平输出。在一些实施方式中，光内耦合至波导中并且被偏转以根据波长在不同方向上传播。然后，内耦合光由外耦合光学元件外耦合，该外耦合光学元件基于光的传播方向外耦合光。在一些其他实施方式中，滤色器位于波导与外耦合元件之间。滤色器限制与外耦合元件相互作用并且由外耦合元件外耦合的光的波长。在又一些其他实施方式中，为每个待输出的波长范围提供不同波导。内耦合光学元件将适当波长范围的光选择性地内耦合至对应的波导中，光从该对应的波导中外耦合。

本申请是PCT申请号为PCT/US2015/053016、申请日为2015年9月29日、发明名称为“用于从波导中输出不同波长光的架构和方法”的PCT申请的中国国家阶段申请的分案申请，该中国国家阶段申请进入国家阶段日为2017年4月28日、国家申请号为201580058936.2。

优先权要求

本申请要求于2014年9月29日提交的题为“VIRTUAL AND AUGMENTED REALITYSYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请第62/057,165号的优先权权益，其全部内容通过引证结合于此。

引证并入

本申请通过引证结合以下专利申请中的每一个的全部内容：美国申请第14/331,218号(代理人案卷号20020.00)；美国临时申请第62/012,273号(代理人案卷号30019.00)；以及美国临时申请第62/005,807号(代理人案卷号30016.00)。

技术领域

本公开涉及虚拟现实和增强现实成像及可视化系统。

背景技术

现代计算和显示技术已促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的发展，其中，数字再现图像或其一部分以它们看起来是真实的或者可感知为真实的方式呈现至用户。虚拟现实或“VR”情境通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而没有对其他现实真实世界视觉输入的透明度；增强现实或“AR”情境通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为用户周围的真实世界的可视化的增强。例如，参考图1，描绘了一种增强现实场景1，其中，AR技术的用户看到真实世界公园般的环境1100，该环境以人、树、背景中的建筑物以及水泥平台1120为特征。除了这些物品以外，AR技术的用户还感知到他“看到”站在真实世界平台1120上的机器人雕像1110以及飞行的卡通般的头像人物1130(其看起来是大黄蜂的化身)，即使这些元素1130、1110不存在于真实世界中。因为人类视觉感知系统是复杂的，所以制作一种促进在其他虚拟或真实世界影像元素中的虚拟图像元素的舒适的、感觉自然的、丰富的呈现的VR或AR技术是有挑战性的。

本文公开的系统和方法解决了与VR和AR技术相关的各种挑战。

发明内容

实施方式1：一种光学系统，包括：

波导，包括第一主表面和第二主表面，该波导被配置为通过在第一主表面与第二主表面之间的全内反射传播光；

内耦合光学元件，被配置为沿着第一方向将第一多个波长的入射光内耦合至波导中并且沿着第二方向将一个或多个第二波长的入射光内耦合至波导中，其中，第一多个波长的内耦合光通过全内反射沿着第一方向通过波导传播，并且一个或多个第二波长的内耦合光通过全内反射沿着第二方向通过波导传播；以及

第一外耦合光学元件和第二外耦合光学元件，被配置为将内耦合光外耦合出波导。

实施方式2：根据实施方式1所述的光学系统，其中，内耦合光学元件包括一个或多个衍射光学元件。