專利名稱：出瞳擴(kuò)大器中的顏色分布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及顯示設(shè)備，并且尤其涉及在出瞳擴(kuò)大器中提 供分色，該出瞳擴(kuò)大器使用多個(gè)衍射元件來(lái)擴(kuò)大顯示器的出瞳以便 觀看。
背景技術(shù)：
雖然在實(shí)際中通常使用低分辨率的液晶顯示器(LCD )面板在移 動(dòng)設(shè)備中顯示網(wǎng)絡(luò)信息和文本消息，但是使用高分辨率顯示器來(lái)瀏 覽文本和圖像的豐富信息內(nèi)容是優(yōu)選的?；谖@示器的系統(tǒng)可以 提供每毫米50-100行的全彩色像素。此類高分辨率通常適于虛擬顯 示器。虛擬顯示器通常包括提供圖像的微顯示器以及以以下方式操 縱從圖像顯露的光的光學(xué)布置，該方式為使圖像看起來(lái)和從直視顯 示器面板看到的一樣大。虛擬顯示器可以是單眼式的也可以是雙眼 式的。
從朝向眼睛的成像光學(xué)器件出射的光束的大小稱作出瞳(exit pupil)。在近眼顯示器(NED)中，出瞳在直徑上通常是10mm級(jí)。 進(jìn)一步放大出瞳令使用虛擬顯示器更加容易，因?yàn)樵O(shè)備可以放置在 相距眼睛一定距離處。這樣，由于顯而易見(jiàn)的原因，此類顯示器不 再有資格作為NED。抬頭(head-叩)顯示器是具有足夠大出瞳的虛 擬顯示器的示例。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種裝置，包括至少一個(gè)光學(xué)材料 襯底，其具有第一表面和第二表面；至少一個(gè)衍射元件，布置在至
少一個(gè)襯底的第一或第二表面上并且配置為接收輸入光束；至少一個(gè)其他衍射元件，布置在第一或第二表面上；以及至少一個(gè)吸光區(qū) 域，其位于至少一個(gè)襯底內(nèi)或布置在至少一個(gè)襯底上，其中至少部 分輸入光束在衍射元件中衍射以基本上在第一和第二表面內(nèi)提供至 少 一個(gè)衍射的光束，以及至少 一個(gè)衍射光束中的至少部分通過(guò)至少 一個(gè)其他衍射元件中的衍射耦合出至少 一個(gè)襯底，這樣以在一個(gè)或 兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將輸出光束提供到至少一個(gè)襯底之外，其中 輸入光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量并且至少一個(gè)吸光區(qū)域配置為從至少一 個(gè)衍射光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量中吸收M個(gè)預(yù)選擇的分量，以及配置為 傳播至少一個(gè)衍射的光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量，從而輸 出光束包括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量，其中K是值至少為二 的整數(shù)并且M是介于1和K-l之間的整數(shù)。
進(jìn) 一 步根據(jù)本發(fā)明的第 一 方面，所述光學(xué)設(shè)備可以包括由間隙 分開(kāi)的光學(xué)材料的N個(gè)堆疊襯底，N是值至少為一的整數(shù)，并且至 少一個(gè)襯底是N個(gè)襯底中的一個(gè)，其中N個(gè)堆疊的襯底中的每個(gè)配 置為擴(kuò)大輸入光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量中的基本上僅一個(gè)分量的出瞳， 從而合并在一起的所有K個(gè)波長(zhǎng)分量在光學(xué)設(shè)備的輸出中具有基本 上相同的方向和位置。而且其中N-K。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第一方面，其中M可以等于K-1。
仍舊進(jìn)一 步根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，由至少 一個(gè)村底提供的輸 出光束基本上可以僅包括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，可以使用以下內(nèi)容中的至少一 個(gè)配置至少一個(gè)吸光區(qū)域a)散布遍及至少一個(gè)襯底的體積的吸收 著色(absorbing tint) , b)散布遍及至少一個(gè)襯底僅在至少一個(gè)衍 射元件和至少 一個(gè)其他衍射元件之間的至少 一個(gè)襯底的區(qū)域中的厚 度的吸收著色，c)散布遍及用于制造至少一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸 收著色，d)散布遍及用于制造至少一個(gè)其他衍射元件的樹(shù)脂的吸收 著色，以及e)吸收涂層，具有與至少一個(gè)襯底基本上相同的折射率，
其布置在基本上介于至少一個(gè)衍射元件和至少一個(gè)其他衍射元件之 間的區(qū)域中的至少 一個(gè)襯底上。仍舊進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第一方面，裝置可以進(jìn)一步包括光 學(xué)材料的其他襯底，其具有其他第一表面和其他第二表面，其他襯 底與至少 一個(gè)村底基本上平行地堆疊，但與至少 一個(gè)襯底保持間隙； 至少一個(gè)附加衍射元件，布置在其他襯底的其他第一或其他第二表 面上并且配置為接收傳播通過(guò)至少一個(gè)襯底到其他襯底中的輸入光 束的一部分；至少又一個(gè)衍射元件，布置在其他第一或其他第二表 面上；以及至少一個(gè)其他吸光區(qū)域，其位于其他襯底內(nèi)或布置在其 他襯底上，其中至少另 一 部分的輸入光束部分在附加衍射元件中衍 射以基本上在其他第一和其他第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)其他衍射光 束，以及至少 一 個(gè)其他衍射光束中至少其他部分通過(guò)至少又 一 個(gè)衍 射元件中的衍射進(jìn)一步耦合出其他襯底，這樣以在一個(gè)或兩個(gè)維度 上擴(kuò)大的出瞳將其他輸出光束提供到其他襯底之外，其他輸出光束 具有與輸出光束基本上相同的方向和位置，其中至少一個(gè)其他吸光 區(qū)域配置為吸收K個(gè)波長(zhǎng)分量中的P個(gè)預(yù)選擇的分量，以及配置為 傳播從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的其他分量，從而其他輸出光束包括 從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的其他分量，其中P是介于1和K-1之間 的整數(shù)。另夕卜，其中P等于K-1。另外，可以使用以下內(nèi)容中的至少 一個(gè)配置至少一個(gè)其他吸光區(qū)域a)散布遍及其他襯底的體積的吸 收著色，b)散布遍及其他村底僅在至少一個(gè)附加衍射元件和至少又
色，c)散布遍及用于制造至少一個(gè)附加衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，
d) 散布遍及用于制造至少又一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，以及
e) 吸收涂層，具有與其他襯底基本上相同的折射率，其布置在介于 至少一個(gè)附加衍射元件和至少又一個(gè)衍射元件之間的其他襯底上。 再進(jìn)一步，間隙可以是氣隙。再進(jìn)一步，由至少一個(gè)襯底提供的輸 出光束基本上可以僅包括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量，并且由 其他襯底提供的其他輸出光束基本上可以僅包括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中 所選擇的其他分量，以及合并在一起的輸出光束和其他輸出光束具 有基本上相同的方向和位置。而且，至少一個(gè)襯底可以配置為具有附加光學(xué)吸收層，其布置 在至少一個(gè)襯底的表面上或與至少一個(gè)襯底的表面相鄰，所述表面
是輸入光束通過(guò)其傳播的第二表面，從而從K個(gè)波長(zhǎng)分量中選擇的 分量基本上在附加光學(xué)吸收層中被吸收。
仍舊進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，裝置可以進(jìn)一步包括至少 一個(gè)中間衍射元件，從而在至少 一 個(gè)衍射元件中衍射的至少部分輸 入光束首先耦合至至少一個(gè)中間衍射元件，然后，使用至少一個(gè)中 間衍射元件中的進(jìn)一步衍射將至少部分衍射的光束耦合至至少 一個(gè) 其他衍射元件，然后，該其他衍射元件提供輸入光束的二維出瞳擴(kuò) 大。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面， 一種方法，包括由布置在至少一個(gè) 襯底的第一或第二表面上的至少一個(gè)書(shū)f射元件^妄收輸入光束，輸入 光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量，其中K是值至少為二的整數(shù)；至少部分輸 入光束在至少一個(gè)衍射元件中衍射以基本上在第一和第二表面內(nèi)提 供至少一個(gè)衍射光束；在布置在至少一個(gè)襯底內(nèi)或者至少一個(gè)襯底 上的至少一個(gè)吸光區(qū)域中吸收至少一個(gè)衍射光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量中 的M個(gè)預(yù)選擇的分量，并且在基本上沒(méi)有光學(xué)強(qiáng)度衰減的情況下， 在至少一個(gè)吸光區(qū)域中傳播至少一個(gè)衍射的光束的從K個(gè)波長(zhǎng)分量 中所選擇的分量，其中M是介于1和K-l之間的整數(shù)；以及通過(guò)至 少 一個(gè)其他衍射元件中的衍射將至少 一個(gè)衍射的光束中的至少部分 耦合出至少一個(gè)襯底，這樣以在一個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將輸 出光束提供到至少一個(gè)襯底之外，其中輸出光束包括從K個(gè)波長(zhǎng)分 量中所選擇的分量。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第二方面，由至少 一個(gè)襯底提供的輸出光 束可以基本上僅包括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第二方面，可以使用以下內(nèi)容中的至少一 個(gè)配置至少一個(gè)吸光區(qū)域a)散布遍及至少一個(gè)襯底的體積的吸收 著色，b)散布遍及至少一個(gè)襯底僅在至少一個(gè)衍射元件和至少一個(gè) 其他衍射元件之間的至少 一個(gè)襯底的區(qū)域中的厚度的吸收著色，c )散布遍及用于制造至少一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，d)散布遍 及用于制造至少一個(gè)其他衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，以及e)吸收 涂層，具有與至少一個(gè)襯底基本上相同的折射率，該吸收涂層布置 在基本上介于至少一個(gè)衍射元件和至少又一個(gè)衍射元件之間的區(qū)域 中的至少一個(gè)襯底上。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面， 一種電子設(shè)備，包括
-數(shù)據(jù)處理單元；
-光學(xué)引擎，可操作地連接至數(shù)據(jù)處理單元，用于接收來(lái)自于數(shù) 據(jù)處理單元的圖像數(shù)據(jù)；
-顯示設(shè)備，可操作地連接至光學(xué)引擎，用于基于圖像數(shù)據(jù)形成 圖像；以及
-出瞳擴(kuò)大器，包括
至少一個(gè)光學(xué)材料襯底，其具有第一表面和第二表面；
至少一個(gè)衍射元件，布置在至少一個(gè)襯底的第 一或第二表面上并
且配置為接收輸入光束；
至少一個(gè)其他衍射元件，布置在第一或第二表面上；以及 至少一個(gè)吸光區(qū)域，其布置在至少一個(gè)村底內(nèi)或至少一個(gè)襯底
上，其中
至少部分輸入光束在衍射元件中衍射，從而基本上在第一和第二 表面內(nèi)提供至少一個(gè)衍射的光束，以及
至少 一 個(gè)衍射的光束中的至少部分通過(guò)在至少 一 個(gè)其他衍射元
件中的衍射耦合出至少一個(gè)襯底，這樣以在一個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大 的出瞳將輸出光束提供到至少一個(gè)襯底之外，其中
輸入光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量并且至少一個(gè)吸光區(qū)域配置為吸收 K個(gè)波長(zhǎng)分量中的M個(gè)預(yù)選擇的分量，以及配置為傳播從K個(gè)波長(zhǎng) 分量中所選擇的分量，并且基本上沒(méi)有光強(qiáng)衰減，這樣輸出光束包 括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量，其中K是值至少為二的整數(shù)并 且M是介于1和K-l之間的整數(shù)。
進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第三方面，出瞳擴(kuò)大器可以包括由間隙分開(kāi)的N個(gè)堆疊的光學(xué)材料襯底，N是值至少為一的整數(shù)，并且至少 一個(gè)村底是N個(gè)村底中的一個(gè)，其中N個(gè)堆疊的村底中的每個(gè)配置 為擴(kuò)大輸入光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量中的基本上僅一個(gè)分量的出瞳，從 而合并在一起的所有K個(gè)波長(zhǎng)分量在光學(xué)設(shè)備的輸出中具有基本上 相同的方向和位置。而且，其中N-K。
仍舊進(jìn)一步#4居本發(fā)明的第三方面，M可以等于K-1。 進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第三方面，由至少一個(gè)村底提供的輸出光 束基本上可以僅包括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量。
仍舊進(jìn) 一 步根據(jù)本發(fā)明的第三方面，可以使用以下內(nèi)容中的至 少一個(gè)配置至少一個(gè)吸光區(qū)域a)散布遍及至少一個(gè)村底的體積的 吸收著色，b)散布遍及至少一個(gè)襯底僅在至少一個(gè)纟汙射元件和至少 一個(gè)其他衍射元件之間的至少 一 個(gè)襯底的區(qū)域中的厚度的吸收著 色，c)散布遍及用于制造至少一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，d) 散布遍及用于制造至少一個(gè)其他衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，以及 e)吸收涂層，具有與至少一個(gè)襯底基本上相同的折射率，其布置在 基本上介于至少 一 個(gè)衍射元件和至少 一 個(gè)其他衍射元件之間的區(qū)域 中的至少一個(gè)村底上。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面， 一種裝置，包括至少一個(gè)衍射裝置， 用于由布置在至少一個(gè)村底的第一或第二表面上的至少一個(gè) 衍射元件接收輸入光束，輸入光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量，其中K 是值至少為二的整數(shù)，以及
用于在至少 一 個(gè)衍射裝置中衍射至少部分輸入光束以基本 上在第一和第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)衍射光束； 布置在至少一個(gè)村底內(nèi)或至少一個(gè)襯底上的至少一個(gè)吸光裝置， 用于通過(guò)至少一個(gè)吸光裝置吸收至少一個(gè)衍射光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量 中的M個(gè)預(yù)選擇的分量，并且在基本上沒(méi)有光學(xué)強(qiáng)度衰減的情況下， 在至少一個(gè)吸光區(qū)域中傳播從至少一個(gè)衍射的光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量 中選擇的分量，其中M是介于1和K-l之間的整數(shù)；以及
至少一個(gè)其他衍射裝置，用于通過(guò)至少一個(gè)其他衍射裝置中的衍射將至少 一個(gè)衍射的光束中的至少部分耦合出至少 一個(gè)襯底，這 樣以在一個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將輸出光束提供到至少 一個(gè)襯
底之外，其中輸出光束包括從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量。 進(jìn)一步根據(jù)本發(fā)明的第四方面，裝置可以是出瞳擴(kuò)大器。


為了更好地理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，結(jié)合下面的附圖參考以 下的詳細(xì)描述，附圖中
圖la和圖lb是具有利用堆疊的衍射出瞳擴(kuò)大器(圖lb示出了 剖面圖)的出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器(圖la示出了剖面圖) 的示意性圖示；
圖2a和圖2b是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)中 分色的示意性圖示(剖面圖)，其使用通過(guò)入耦合和出耦合光柵之 間的襯底的體積(圖la)和襯底中所選擇區(qū)域的厚度的吸收著色；
圖3a和圖3b是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)中 分色的示意性圖示(剖面圖)，其使用散布遍及入耦合和出耦合光 柵中的樹(shù)脂的吸收著色；
圖4a和圖4b是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)中 分色的示意性圖示(剖面圖)，其使用散布遍及出耦合光柵和跨越 入耦合光柵的吸收涂層中的樹(shù)脂的吸收著色；
圖5a和5b是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)中分 色的示意性圖示(剖面圖)，其使用吸收涂層，其具有與襯底基本 上相同的折射率并且布置在入耦合和出耦合光柵之間的區(qū)域中的襯 底上；以及
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)的電子設(shè)備 的示意性圖示。
具體實(shí)施例方式
呈現(xiàn)了通過(guò)在出瞳擴(kuò)大器中引入一個(gè)或者多個(gè)選擇性吸光區(qū)域來(lái)在出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)中提供分色的新裝置和方法，該出瞳擴(kuò)大器系 統(tǒng)使用多個(gè)衍射元件來(lái)擴(kuò)大電子設(shè)備中顯示器的出瞳以便觀看。本 發(fā)明的實(shí)施方式可以應(yīng)用于寬光譜范圍的光束，但是最重要的是應(yīng) 用于光譜的可見(jiàn)部分，其中光束稱作可見(jiàn)光束。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，光學(xué)設(shè)備(例如，光學(xué)設(shè)備可以是虛
擬現(xiàn)實(shí)顯示器的一部分)可以包括N (N是值至少為一的整數(shù))個(gè) 由間隙(該間隙可以是具有比襯底小得多的折射率的材料，例如， 氣隙)分開(kāi)的光學(xué)材料的基本上平行堆疊的襯底，每個(gè)此類襯底具 有第一表面和第二表面，并且作為出瞳擴(kuò)大器。每個(gè)襯底可以包括 至少一個(gè)衍射元件(例如，衍射光柵)，其布置在所述至少一個(gè)襯 底的第一或第二表面上并且配置為接收輸入光束(即，至少一個(gè)衍 射元件作為入耦合光柵)。注意，在通過(guò)第一襯底的入耦合光柵傳 播之后，輸入光束的某些"未選擇的"波長(zhǎng)分量(即，輸入光束的 一部分)由N個(gè)堆疊村底中的第二襯底的入耦合光柵接收，以此類 推。還注意到，在雙目式系統(tǒng)中，其可以是^h對(duì)左眼和針對(duì)右眼的 彼此相鄰的一個(gè)或兩個(gè)入耦合光柵，其配置為將輸入光束分裂成在
進(jìn)一步包括至少一個(gè)其他衍射元件(例如，衍射光柵)，其布置在 第一或第二表面上并且用作出耦合光柵。而且，在雙目式系統(tǒng)中， 其可以是對(duì)稱地位于襯底中的兩個(gè)出耦合光沖冊(cè)，從而為左眼和右眼 提供出耦合。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，每個(gè)襯底可以包括布置在襯底 內(nèi)或襯底上的至少一個(gè)吸光區(qū)域。這樣，至少部分輸入光束可以在 衍射元件(入耦合光柵)中衍射，從而由于全內(nèi)反射而基本上在第 一和第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)(雙目式系統(tǒng)中為兩個(gè))衍射的光束， 并且然后通過(guò)至少一個(gè)其他衍射元件(出耦合光柵)中的衍射將至 少 一 個(gè)衍射的光束的至少部分進(jìn) 一 步耦合出每個(gè)襯底，這樣使用如 下所述的波長(zhǎng)選擇性以在一個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將輸出光束 (或針對(duì)雙目式系統(tǒng)為兩個(gè)光束)提供到每個(gè)襯底之外。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，輸入光束可以包括K個(gè)波長(zhǎng)分量(K 是值至少為二的整數(shù))，從而布置在每個(gè)襯底內(nèi)或每個(gè)襯底上的至 少一個(gè)吸光區(qū)域配置為吸收K個(gè)波長(zhǎng)分量中的M (M是介于1和 K-l之間的整數(shù))個(gè)預(yù)選擇的分量，以及配置為傳播從K個(gè)波長(zhǎng)分 量中選擇的分量，例如，在基本上沒(méi)有由于吸收導(dǎo)致的光強(qiáng)衰減的 情況下。然后，來(lái)自于每個(gè)襯底的輸出光束基本上包括從K個(gè)波長(zhǎng) 分量中所選擇的分量。注意到每個(gè)襯底中的衍射光柵針對(duì)將由該光 柵選擇的波長(zhǎng)分量進(jìn)行優(yōu)化(例如，通過(guò)選擇周期線的合適的周期)。
這樣，N個(gè)堆疊的襯底中的每個(gè)配置為擴(kuò)大輸入光束的所述K 個(gè)波長(zhǎng)分量中的基本上僅一個(gè)分量的出瞳，從而合并在一起的所有 所述K個(gè)波長(zhǎng)分量在所述光學(xué)設(shè)備的輸出中具有基本上相同的方向 和位置，因此，使用N個(gè)出瞳擴(kuò)大器提供分色，其中出瞳擴(kuò)大器使 用多個(gè)衍射元件來(lái)擴(kuò)大例如電子設(shè)備中的顯示器的出瞳，以便觀看。
在一個(gè)可能的實(shí)施方式中，N可以等于K,即，每個(gè)襯底僅可以 輸出一個(gè)波長(zhǎng)(顏色)分量。在另一個(gè)實(shí)施方式中，用于N個(gè)村底 中的任何襯底的吸光區(qū)域可以配置為吸收所有K-l個(gè)波長(zhǎng)分量，除 了來(lái)自該襯底將提供在輸出光束中的僅一個(gè)選擇的波長(zhǎng)分量帶。而 且，不同的襯底可以配置為根據(jù)具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)吸收不同數(shù)目的波 長(zhǎng)分量。
根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，在二維出瞳擴(kuò)大的情況下，每個(gè) 襯底可以包括至少 一個(gè)中間衍射元件(針對(duì)雙目的情況是兩個(gè)中間 衍射元件)，從而在至少一個(gè)衍射元件中衍射的至少部分輸入光束 首先耦合至至少一個(gè)中間衍射元件，然后，使用至少一個(gè)中間衍射 元件中的進(jìn)一步衍射將至少部分所述衍射的光束耦合至至少一個(gè)其 他衍射元件，然后，其他衍射元件提供所述輸入光束的二維出瞳擴(kuò) 大。中間衍射元件可以具有奇數(shù)個(gè)一級(jí)衍射或偶數(shù)個(gè)其他一級(jí)反射， 如本領(lǐng)域中所知的，以及例如由T. Levola在"Diffractive Optics for Virtual Reality Displays" ， SID Eurodisplay 05， Edinburg ( 2005 ),而且，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，布置在每個(gè)襯底內(nèi)或每個(gè)襯底
上的至少一個(gè)吸光區(qū)域可以使用以下至少一個(gè)方法或其組合配置
a) 散布遍及每個(gè)襯底的體積的吸收著色，
b) 散布遍及每個(gè)襯底僅在至少一個(gè)衍射元件和至少一個(gè)其他衍 射元件之間(即，入耦合光柵和出耦合衍射光柵之間)的每個(gè)襯底 的區(qū)域中的厚度的吸收著色，
c) 散布遍及用于制造至少一個(gè)衍射元件、至少一個(gè)其他衍射元 件和/或中間光柵的樹(shù)脂的吸收著色，
d) 吸收涂層，具有與每個(gè)襯底基本上相同的折射率，其布置在 基本上介于至少一個(gè)衍射元件和至少一個(gè)其他衍射元件之間(即， 入耦合光柵和出耦合衍射光柵之間)的區(qū)域中的每個(gè)村底上，等等。
在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，每個(gè)襯底可以配置為具有附加吸 光層，其布置在該襯底的表面上或與該襯底的表面相鄰，其中表面 是輸入光束在由該村底接收之后通過(guò)其傳播的襯底的第二表面，從 而由該襯底選擇的從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量基本上在附加吸 光層中被吸收，這樣防止所述選擇的波長(zhǎng)分量進(jìn)入下一襯底。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)際示例可以是針對(duì)RGB (紅、綠、籃)色域的分色。在該情況中，堆疊中的第一襯底可以 "選擇，，短籃波長(zhǎng)分量并且"吸收，，綠和紅，第二襯底可以"選擇" 綠分量并且"吸收，，籃和紅，并且最后，堆疊中的第三襯底可以"選 擇"長(zhǎng)紅波長(zhǎng)分量并且"吸收"綠和籃。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方 式，在圖2到圖6中提供了更多的實(shí)現(xiàn)示例。
圖la和圖lb示出了虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器(如圖la示出了剖面圖) 的示意性圖示，其具有出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)10a，其具有堆疊的衍射出瞳 擴(kuò)大器10-1、 10-2，如圖lb的剖面圖所示，具有入耦合光柵12-1 和12-2等，以及針對(duì)雙目情況的出耦合光柵14-1、 14-2、 16-1和16-2。 為了簡(jiǎn)便，輸入光束具有兩個(gè)波長(zhǎng)分量20 (、)和22 (人2)。在圖 lb所示的方法中，分量20和22兩者都耦合(分別參見(jiàn)相應(yīng)光束 20畫(huà)la、 22畫(huà)la、 20國(guó)2a、 22-2a,以及不期望的光束20-lc、 22-lc、 20國(guó)2c、22-2c)至圖lb中示出的村底10-1和10-2中的每個(gè)中的相應(yīng)出耦合 光柵14-1、 14-2、 16-1和16-2，從而波長(zhǎng)分量20和22兩者都由襯 底10-1和10-2中的每個(gè)提供在輸出光束中，即使出現(xiàn)以下事實(shí)即 僅針對(duì)波長(zhǎng)分量20優(yōu)化出耦合衍射光柵14-1和16-1，以及僅針對(duì) 波長(zhǎng)分量22優(yōu)化出耦合衍射光柵14-2和16-2。該顏色混合惡化了 由出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)10a提供的圖像質(zhì)量。具有如圖lb所示堆疊的衍 射出瞳擴(kuò)大器的圖la的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器的示例可以用于應(yīng)用本發(fā)明 的實(shí)施方式。圖2到圖6提供根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式用于消除顏色 混合的不同實(shí)現(xiàn)示例。
圖2a和圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)10 中分色的示例性圖示(截面圖)中的示例，其分別使用通過(guò)襯底10-1 和10-2的體積的吸收著色(圖la),和通過(guò)在入耦合光柵12-1和 12-2與出耦合光柵14-1、 14-2、 16-1和16-2之間的襯底10-1和10-2 的所選區(qū)域10-la、 10-2a、 10-lb和10-2b的厚度的吸收著色，如圖 2b示出。村底10-1中的吸收著色被優(yōu)化用于吸收波長(zhǎng)分量22,而對(duì) 于波長(zhǎng)分量20透明，并且襯底10-2中的吸收著色被優(yōu)化用于吸收波 長(zhǎng)分量20,而對(duì)于波長(zhǎng)分量22透明。這樣，襯底10-1和10-2中的 每個(gè)僅提供一個(gè)波長(zhǎng)分量分別地，表示波長(zhǎng)分量20的光束20-lb 和20-2b由村底10-1提供，并且表示波長(zhǎng)分量22的光束22-lb和 22-2b由村底10-2提供。
圖3a和圖3b示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng) 10中分色的示例性圖示(剖面圖)中的示例，其使用散布遍及在入 耦合光柵12-1和12-2和/或在出耦合光柵34-1、 34-2、 36-1和36-2 中使用的樹(shù)脂的吸收著色。在圖3a中，第一襯底10-1的衍射光柵 34-1、 36-1中的吸收著色被優(yōu)化用于吸收波長(zhǎng)分量22,而對(duì)于波長(zhǎng) 分量20透明，并且第一襯底10-2的衍射光柵34-2、 36-2中的吸收 著色被優(yōu)化用于吸收波長(zhǎng)分量20，而對(duì)于波長(zhǎng)分量22透明，這樣， 通過(guò)出耦合光柵34-l、 34-2、 36-1和36-2中的吸收消除了不期望的 光束20-lc、 22-lc、 20-2c、 22-2c。注意，如圖3a所示，入耦合光柵
1912-2提供不期望的光束20-lc和20-2c的初始衰減。如果入耦合光柵 12-2可以提供不期望的光束20-lc和20-2c的足夠衰減，那么出耦合 光柵14-2和16-2根本不必著色，如圖3b所示。這提供了以下優(yōu)勢(shì) 來(lái)自于第一襯底10-1的出耦合光束20-lb和20-2b不被衍射光柵14-2 和16-2中的吸收著色衰減。
圖4a示出了在出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)10中分色的示意性圖示(剖面圖) 中的示例，其使用散布遍及在出耦合光柵34-1、 34-2、 36-1和36-2 中樹(shù)脂的吸收著色，從而不期望的光束20-lc、 22-lc、 20-2c、 22-2c 分別由出耦合光柵34-l、 34-2、 36-1和36-2中的吸收消除。此外(可 選地)，布置在村底10-1的表面上或與襯底10-1的表面相鄰橫越入 耦合光柵12-1的吸光層40可以吸收波長(zhǎng)分量20，以Y更最小化不期 望的光束20-lc和20-2c的出現(xiàn)。如果入耦合光柵12-2可以提供不 期望光束20-lc和20-2c的足夠衰減，那么出耦合14-2和16-2根本 不必著色，如圖4b所示。這提供了以下優(yōu)勢(shì)來(lái)自于第一襯底10-1 的出耦合光束20-lb和20-2b分別不被衍射光柵14-2和16-2中的吸 收著色衰減。
圖5a示出了在出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)10中分色的示意性圖示(剖面圖) 中的示例，其使用散布遍及在第一襯底10-1的出耦合光柵34-1和 36-1中樹(shù)脂的吸收著色，從而不期望的光束22-lc和22-2c分別由出 耦合光柵34-1和36-1中的吸收消除。在第二襯底10-2中，根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施方式，吸收涂層42-1和42-2分別具有與襯底10-2基本 上相同的折射率并且布置在入耦合光柵12-2和出耦合光柵14-2和 16-2之間的區(qū)域中的襯底10-2上。這些吸收涂層42-l和42-2在用 作全內(nèi)反射邊界的第二襯底10-2中基本上吸收了不期望的光束 20-lc和20-2c。在圖5b的示例中，根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，替 代使用散布遍及出耦合光柵(如圖5a所示)中樹(shù)脂的吸收著色，其 他吸收涂層44-1和44-2分別具有與村底10-1基本上相同的折射率 并且布置在入耦合光柵12-1和出耦合光柵14-1和16-1之間的區(qū)域 中的襯底10-1上。這些吸收涂層44-1和44-2在用作全內(nèi)反射邊界的第一襯底10-1中也基本上吸收了不期望的光束22-lc和22-2c。
注意，著色是已知技術(shù)，例如，參見(jiàn)C. U. Ryser的美國(guó)專利 6，464，733 "Tinting plastic articles"。對(duì)于襯底的選擇性著色(參見(jiàn) 圖2b),可以對(duì)需要著色的部分分開(kāi)著色。然后，這些部分可以利 用清澈的(clear)塑料澆鑄(mold)在一起。著色和未著色的部分 應(yīng)該具有相同的折射率，如果完全使用相同材料則這是通常的情況， 因?yàn)橹ǔ２桓淖冋凵渎?。輻射方法還可以用于在材料中產(chǎn)生顏 色中心以改變光譜吸收。而且，衍射光柵可以使用UV(紫外線)可 醫(yī)用樹(shù)脂而形成，該樹(shù)脂被著色，如本領(lǐng)域已知的。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有出瞳擴(kuò)大器(EPE)系統(tǒng) 10的電子設(shè)備的示意性圖示的示例。
出瞳擴(kuò)大器(EPE) 10、 10a或10b可以用在電子(便攜式)設(shè) 備100中，諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、通信器、便攜 式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、手持計(jì)算機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和照相機(jī)、可佩帶計(jì)算機(jī)、 計(jì)算機(jī)游戲設(shè)備、用于觀看的專用入眼(bring-to-the-eye )產(chǎn)品以及 其他便攜式電子產(chǎn)品。如圖6所示，便攜式設(shè)備100具有外殼210 以容納用于從外部設(shè)備(未示出)接收信息以及向外部設(shè)備傳輸信 息的通信單元212。便攜式設(shè)備100還具有用于處理接收的以及傳輸 的信息的控制和處理單元214，以及用于觀看的虛擬顯示器系統(tǒng)230。 虛擬顯示器系統(tǒng)230包括微顯示器或圖像源192以及光學(xué)引擎190。 控制和處理單元214可操作地連接至光學(xué)引擎190以向圖像源192 提供圖像數(shù)據(jù)，從而在其上顯示圖像。根據(jù)本發(fā)明，EPE10可以光 學(xué)地鏈接至光學(xué)引擎190。
而且，如圖6所示的圖像源192可以是順序彩色LCOS (硅上液 晶)設(shè)備、OLED (有機(jī)發(fā)光二極管)陣列、MEME (微機(jī)電系統(tǒng)) 設(shè)備或用于透射、反射或發(fā)射的任何其他合適的微顯示器設(shè)備。
而且，電子設(shè)備100可以是便攜式設(shè)備，諸如移動(dòng)電話、個(gè)人 數(shù)字助理(PDA)、通信器、便攜式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、手持計(jì)算機(jī)、數(shù) 字?jǐn)z像機(jī)和照相機(jī)、可佩帶計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)游戲設(shè)備、用于觀看的專用入眼產(chǎn)品以及其他便攜式電子設(shè)備。然而，根據(jù)本發(fā)明，出瞳 擴(kuò)大器還可以使用在非便攜式設(shè)備中，諸如游戲設(shè)備、售貨機(jī)、
Band-o-matic以及家用電器，諸如烤箱、微波爐和其他設(shè)備以及其他 非便攜式設(shè)備。
應(yīng)該理解，上述布置僅是本發(fā)明原理的應(yīng)用的說(shuō)明。本領(lǐng)域的 技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下設(shè)計(jì)出多個(gè)修改和可 替換布置，并且所附權(quán)利要求書(shū)旨在覆蓋此類修改和配置。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，包括至少一個(gè)光學(xué)材料襯底，其具有第一表面和第二表面；至少一個(gè)衍射元件，布置在所述至少一個(gè)襯底的所述第一或第二表面上并且配置為接收輸入光束；至少一個(gè)其他衍射元件，布置在所述第一或第二表面上；以及至少一個(gè)吸光區(qū)域，其布置在所述至少一個(gè)襯底內(nèi)或所述至少一個(gè)襯底上，其中至少部分所述輸入光束在所述衍射元件中衍射，從而基本上在所述第一和第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)衍射的光束，以及所述至少一個(gè)衍射的光束中至少部分通過(guò)所述至少一個(gè)其他衍射元件中的衍射耦合出所述至少一個(gè)襯底，這樣以在一個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將輸出光束提供到所述至少一個(gè)襯底之外，其中所述輸入光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量并且所述至少一個(gè)吸光區(qū)域配置為吸收所述至少一個(gè)衍射的光束的K個(gè)波長(zhǎng)分量中M個(gè)預(yù)選擇的分量，以及配置為傳播從所述至少一個(gè)衍射的光束的所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中選擇的分量，從而所述輸出光束包括所述從K個(gè)波長(zhǎng)分量中所選擇的分量，其中K是值至少為二的整數(shù)并且M是介于1和K-1之間的整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光學(xué)設(shè)備包括由間隙 分開(kāi)的N個(gè)堆疊的光學(xué)材料襯底，N是值至少為一的整數(shù)，并且所 述至少 一個(gè)村底是所述N個(gè)襯底中的 一個(gè)，其中所述N個(gè)堆疊的襯 底中的每個(gè)配置為擴(kuò)大所述輸入光束的所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中的基本 上僅一個(gè)分量的出瞳，從而合并在一起的所有所述K個(gè)波長(zhǎng)分量在 所述光學(xué)設(shè)備的輸出中具有基本上相同的方向和位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中N二K。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中]VNK-1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中由所述至少一個(gè)襯底提供的所述輸出光束基本上僅包括從所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述所選擇的分量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中使用以下內(nèi)容中的至少一 個(gè)配置所述至少一個(gè)吸光區(qū)域a) 散布遍及所述至少一個(gè)襯底的體積的吸收著色，b) 散布遍及所述至少一個(gè)襯底^f又在所述至少一個(gè)書(shū)f射元件和至 少 一 個(gè)其他衍射元件之間的所述至少 一 個(gè)村底的區(qū)域中的厚度的吸 收著色，c )散布遍及用于制造所述至少一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，d) 散布遍及用于制造所述至少 一個(gè)其他衍射元件的樹(shù)脂的吸收 著色，以及e) 吸收涂層，具有基本上與所述至少一個(gè)襯底相同的折射率， 該吸收涂層布置在基本上介于所述至少一個(gè)衍射元件和所述至少一 個(gè)其他衍射元件之間的區(qū)域中的所述至少 一個(gè)襯底上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括 光學(xué)材料的其他襯底，其具有其他第一表面和其他第二表面，所述其他襯底與所述至少一個(gè)襯底基本上平行地堆疊，但與所述至少 一個(gè)襯底保持間隙；至少 一個(gè)附加衍射元件，布置在所述其他襯底的所述其他第 一或 其他第二表面上并且配置為接收通過(guò)所述至少一個(gè)襯底傳播到所述 其他襯底中的所述輸入光束的一部分；至少又一個(gè)衍射元件，布置在所述其他第一或其他第二表面上； 以及至少一個(gè)其他吸光區(qū)域，其布置在所述其他襯底內(nèi)或所述其他襯 底上，其中所述輸入光束部分中的至少其他部分在所述附加衍射元件中衍 射，從而基本上在所述其他第一和其他第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)其 他衍射的光束，以及所述至少一個(gè)其他衍射的光束中至少其他部分通過(guò)所述至少又一個(gè)其他衍射元件中的衍射進(jìn)一步耦合出所述其他襯底，這樣以在 一個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將其他輸出光束提供到所述其他襯底 之外，所述其他輸出光束具有與所述輸出光束基本上相同的方向和 位置，其中所述至少一個(gè)其他吸光區(qū)域配置為吸收所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中的 P個(gè)預(yù)選擇的分量，以及配置為傳播所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中其他所選 擇的分量，從而所述其他輸出光束包括所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述其 他所選擇的分量，其中P是介于1和K-1之間的整數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中P二K-1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中使用以下內(nèi)容中的至少一 個(gè)配置所述至少一個(gè)其他吸光區(qū)域a) 散布遍及所述其他村底的體積的吸收著色，b) 散布遍及所述其他襯底僅在所述至少一個(gè)附加衍射元件和所 述至少又 一 個(gè)衍射元件之間的所述其他襯底的區(qū)域中的厚度的吸收 著色，c) 散布遍及用于制造所述至少 一個(gè)附加衍射元件的樹(shù)脂的吸收 著色，d) 散布遍及用于制造所述至少又一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸收著 色，以及e) 吸收涂層，具有與所述其他襯底基本上相同的折射率，該吸 收涂層布置在介于所述至少一個(gè)附加衍射元件和所述至少又一個(gè)衍 射元件之間的所述其他襯底上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述間隙是氣隙。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中由所述至少一個(gè)襯底提供 的所述輸出光束基本上僅包括所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述選擇的分 量，并且由所述其他襯底提供的所述其他輸出光束基本上僅包括所 述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述選擇的其他分量，以及合并在一起的所述輸 出光束和所述其他輸出光束具有基本上相同的方向和位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)村底配置為具有布置在所述至少一個(gè)襯底的表面上或與所述至少一個(gè)襯底的表 面相鄰的附加吸光層，所述表面是所述輸入光束通過(guò)其傳播的第二表面，從而所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述選擇的分量基本上在所述附加 吸光層中被吸收。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括至少一個(gè)中間衍射 元件，從而在所述至少 一個(gè)衍射元件中衍射的至少部分所述輸入光 束首先耦合至所述至少一個(gè)中間衍射元件，然后，使用所述至少一 個(gè)中間衍射元件中的進(jìn)一 步衍射將所述至少部分所述衍射的光束耦 合至所述至少一個(gè)其他衍射元件，然后，所述至少一個(gè)其他衍射元件提供所述輸入光束的二維出瞳擴(kuò)大。
14. 一種方法，包括由布置在至少一個(gè)襯底的第一或第二表面上的至少一個(gè)衍射元 件接收輸入光束，所述輸入光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量，其中K是值至 少為二的整數(shù)；在所述至少一個(gè)衍射元件中衍射至少部分所述輸入光束，從而基 本上在所述第一和第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)衍射的光束；在布置在所述至少一個(gè)襯底內(nèi)或所述至少一個(gè)襯底上的至少一 個(gè)吸光區(qū)域中吸收所述至少一個(gè)衍射的光束的所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中 的M個(gè)預(yù)選擇的分量，并且在基本上沒(méi)有光學(xué)強(qiáng)度衰減的情況下， 在所述至少 一個(gè)吸光區(qū)域中傳播所述至少 一個(gè)衍射的光束的所述K 個(gè)波長(zhǎng)分量中選擇的分量，其中M是介于1和K-l之間的整數(shù)；以 及通過(guò)在所述至少 一 個(gè)其他衍射元件中的衍射將所述至少 一 個(gè)衍 射的光束中的至少部分耦合出所述至少 一 個(gè)襯底，這樣以在 一 個(gè)或 兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將所述輸出光束提供到所述至少一個(gè)襯底之 外，其中所述輸出光束包括所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述選擇的分量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中由所述至少一個(gè)襯底提 供的所述輸出光束基本上僅包括所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述選擇的分 量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中使用以下內(nèi)容中的至少 一個(gè)配置所述至少一個(gè)吸光區(qū)域a) 散布遍及所述至少一個(gè)襯底的體積的吸收著色，b) 散布遍及所述至少一個(gè)襯底僅在所述至少一個(gè)衍射元件和至 少 一 個(gè)其他衍射元件之間的所述至少 一 個(gè)襯底的區(qū)域中的厚度的吸收著色，f) 散布遍及用于制造所述至少一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，g) 散布遍及用于制造所述至少一個(gè)其他衍射元件的樹(shù)脂的吸收 著色，以及h) 吸收涂層，具有與所述至少一個(gè)襯底基本上相同的折射率， 該吸收涂層布置在基本上介于所述至少一個(gè)衍射元件和所述至少一 個(gè)其他書(shū)于射元件之間的區(qū)域中的所述至少 一個(gè)襯底上。
17. —種電子設(shè)備，包括 -數(shù)據(jù)處理單元；-光學(xué)引擎，可操作地連接至所述數(shù)據(jù)處理單元，用于接收來(lái)自 于所述數(shù)據(jù)處理單元的圖像數(shù)據(jù)；-顯示器設(shè)備，可操作地連接至所述光學(xué)引擎，用于基于所述圖 像數(shù)據(jù)形成圖像；以及-出瞳擴(kuò)大器，包括至少一個(gè)光學(xué)材料襯底，其具有第一表面和第二表面； 至少一個(gè)衍射元件，布置在所述至少一個(gè)襯底的所述第一或第二表面上并且配置為接收輸入光束；至少一個(gè)其他衍射元件，布置在所述第一或第二表面上；以及 至少一個(gè)吸光區(qū)域，其布置在所述至少一個(gè)襯底內(nèi)或所述至少一個(gè)襯底上，其中至少部分所述輸入光束在所述衍射元件中衍射，從而基本上在所 述第一和第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)衍射的光束，以及所述至少一個(gè)衍射的光束中至少部分通過(guò)在所述至少一個(gè)其他 衍射元件中的衍射耦合出所述至少 一 個(gè)襯底，這樣以在 一 個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將所述輸出光束提供到所述至少 一個(gè)襯底之外， 其中所述輸入光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量，并且所述至少一個(gè)吸光區(qū)域 配置為吸收所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中M個(gè)預(yù)選擇的分量，以及配置為傳 播所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中選擇的分量，并且基本上沒(méi)有光強(qiáng)衰減，從 而所述輸出光束包括所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述選擇的分量，其中K 是值至少為二的整數(shù)并且M是介于1和K-1之間的整數(shù)。
18，根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其中所述出瞳擴(kuò)大器包 括由間隙分開(kāi)的N個(gè)堆疊的光學(xué)材料村底，N是值至少為一的整數(shù)， 并且所述至少一個(gè)襯底是所述N個(gè)村底中的一個(gè)，其中所述N個(gè)堆 疊的襯底中的每個(gè)配置為擴(kuò)大所述輸入光束的所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中 基本上僅一個(gè)分量的出瞳，從而合并在一起的所有所述K個(gè)波長(zhǎng)分 量在所述光學(xué)設(shè)備的輸出中具有基本上相同的方向和位置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備，其中N-K。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其中N^K-1。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其中由所述至少一個(gè)襯 底提供的所述輸出光束基本上僅包括所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中所述選擇 的分量。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其中使用以下內(nèi)容中的 至少一個(gè)配置所述至少一個(gè)吸光區(qū)域a) 散布遍及所述至少一個(gè)襯底的體積的吸收著色，b) 散布遍及所述至少一個(gè)襯底僅在所述至少一個(gè)衍射元件和至 少 一個(gè)其他衍射元件之間的所述至少 一個(gè)襯底的區(qū)域中的厚度的吸 收著色，c) 散布遍及用于制造所述至少一個(gè)衍射元件的樹(shù)脂的吸收著色，d) 散布遍及用于制造所述至少一個(gè)其他衍射元件的樹(shù)脂的吸收 著色，以及e) 吸收涂層，具有與所述至少一個(gè)襯底基本上相同的折射率， 該吸收涂層布置在基本上介于所述至少一個(gè)衍射元件和所述至少一個(gè)其他衍射元件之間的區(qū)域中的所述至少 一個(gè)襯底上。
23. —種設(shè)備，包括 至少一個(gè)衍射裝置，用于由布置在至少一個(gè)襯底的第一或第二表面上的至少一個(gè) 衍射裝置接收輸入光束，所述輸入光束包括K個(gè)波長(zhǎng)分量，其中 K是值至少為二的整數(shù)，以及用于在所述至少一個(gè)衍射裝置中衍射至少部分所述輸入光 束，從而基本上在所述第一和第二表面內(nèi)提供至少一個(gè)衍射的光束；布置在所述至少一個(gè)襯底內(nèi)或所述至少一個(gè)襯底上的至少一個(gè) 吸收裝置，用于通過(guò)所述至少一個(gè)吸收裝置吸收所述至少一個(gè)衍射 的光束的所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中M個(gè)預(yù)選擇的分量，并且在基本上沒(méi) 有光學(xué)強(qiáng)度衰減的情況下，在所述至少一個(gè)吸光區(qū)域中傳播所述至 少一個(gè)衍射的光束的所述K個(gè)波長(zhǎng)分量中選擇的分量，其中M是介 于1和K-1之間的整數(shù)；以及至少一個(gè)其他衍射裝置，用于通過(guò)在所述至少一個(gè)其他衍射裝置 中的衍射將所述至少 一 個(gè)衍射的光束中的至少部分耦合出所述至少 一個(gè)襯底，這樣以在一個(gè)或兩個(gè)維度上擴(kuò)大的出瞳將所述輸出光束 提供到所述至少一個(gè)村底之外，其中所述輸出光束包括所述K個(gè)波 長(zhǎng)分量中所述選擇的分量。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備是出瞳擴(kuò)大器。
全文摘要
說(shuō)明書(shū)和附圖示出了新裝置和方法，用于通過(guò)在出瞳擴(kuò)大器中引入一個(gè)或者多個(gè)選擇性吸光區(qū)域來(lái)在出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)中提供分色，該出瞳擴(kuò)大器系統(tǒng)使用多個(gè)衍射元件來(lái)擴(kuò)大電子設(shè)備中顯示器的出瞳以便觀看。
文檔編號(hào)G02B27/00GK101460882SQ200680054813
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
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