來(lái)源：映維網(wǎng) 作者 黃顏

對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，衍射光柵是常用的耦入器和耦出器，而主要的類型包括表面浮雕光柵（Surface-Relief Gratings）和體布拉格光柵(Volume Bragg Gratings；VBG)。

表面浮雕光柵是指在光波導(dǎo)表面雕刻出光柵。由于折射率和色彩表現(xiàn)可以，以及光電子及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)積累，量產(chǎn)成本較低，表面浮雕光柵目前主導(dǎo)了AR眼鏡市場(chǎng)。例如，微軟HoloLens和Magic Leap都采用了SRG。

體布拉格光柵是通過(guò)紫外光的熱加工作用，引起光敏玻璃折射率的永久性改變，從而在其內(nèi)部形成一定規(guī)律的折射率分布。

體布拉格光柵有著高光譜選擇性和卓越的透明質(zhì)量，但光譜選擇性導(dǎo)致顯示光利用效率較低，而且它們對(duì)諸如溫度或濕度等環(huán)境刺激相對(duì)更為敏感。

正在大力發(fā)展VBG的包括蘋果收購(gòu)的Akonia和DigiLens等公司。根據(jù)映維網(wǎng)的專利跟蹤，F(xiàn)acebook同樣開始積極地探索VBG在AR頭顯/眼鏡方面的應(yīng)用。

美國(guó)專利商標(biāo)局在2020年已經(jīng)公布了兩份與之相關(guān)的專利申請(qǐng)。第一份是于2018年10月提交，并在今年4月公布的“Waveguide Including Volume Bragg Gratings（包含體布拉格光柵的波導(dǎo)）”；第二份則是在2019年12月提交，并在7月公布的“Volume Bragg Gratings For Near-Eye Waveguide Display（用于近眼波導(dǎo)顯示器的體布拉格光柵）”。

對(duì)于在日前公布的“Volume Bragg Gratings For Near-Eye Waveguide Display”專利申請(qǐng)，F(xiàn)acebook主要描述了一種用于近眼波導(dǎo)顯示器的體布拉格光柵。

專利描述的波導(dǎo)顯示器包括對(duì)可見(jiàn)光透明的基板；配置成將顯示光耦合到基板中以使得顯示光通過(guò)全內(nèi)反射而在基板內(nèi)傳播的耦合器；位于基板之上的第一復(fù)用VBG和第二復(fù)用VBG。第二復(fù)用VBG與第一復(fù)用VBG在波導(dǎo)顯示器的至少一個(gè)透明區(qū)域內(nèi)重疊。第一復(fù)用VBG配置成將顯示光衍射到第二復(fù)用VBG的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域，并且第二復(fù)用VBG配置成將顯示光衍射到波導(dǎo)顯示器的視窗的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，第一多路復(fù)用VBG可以包括通過(guò)少于100次曝光記錄的少于100個(gè)VBG，如通過(guò)少于50次曝光記錄的少于50個(gè)VBG。在一些實(shí)施例中，第一復(fù)用VBG厚度小于100μm，如小于50μm。第二復(fù)用VBG可以包括通過(guò)少于100次曝光記錄的少于100個(gè)VBG，如通過(guò)少于50次曝光記錄的少于50個(gè)VBG。

在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)顯示器同時(shí)可以包括位于基板之上的第三復(fù)用VBG，第三復(fù)用VBG可以配置成衍射耦合到第一復(fù)用VBG中的顯示光。在一些實(shí)施例中，第三復(fù)用VBG可以包括多個(gè)VBG，其中每個(gè)VBG可以具有與第一個(gè)復(fù)用VBG中的各個(gè)VBG的光柵矢量相同的各自光柵矢量。在一些實(shí)施例中，第一多路復(fù)用VBG和第三多路復(fù)用VBG通過(guò)相同次數(shù)的曝光記錄。

在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)顯示器可進(jìn)一步包括基板之上的第三復(fù)用VBG和第四復(fù)用VBG。第三多路復(fù)用VBG可配置成衍射耦合到第一復(fù)用VBG的顯示光的第一部分。第四多路復(fù)用VBG可以配置成衍射耦合到第一復(fù)用VBG的顯示光的第二部分。在一些實(shí)施例中，顯示光的第一部分和第二部分可以對(duì)應(yīng)于不同的波長(zhǎng)范圍或不同的視場(chǎng)。在一些實(shí)施例中，第一多路復(fù)用VBG可以包括第一組VBG和第二組VBG。第三多路復(fù)用VBG可以包括第三組VBG，其中第三組VBG中的每個(gè)VBG可以具有與第一組VBG中的相應(yīng)VBG的光柵矢量相同的各自光柵矢量。第四復(fù)用VBG可以包括第四組VBG，其中第四組VBG中的每個(gè)VBG可以具有與第二組VBG中的相應(yīng)VBG的光柵矢量相同的各自光柵矢量。第一組VBG和第二組VBG可以在第一多路復(fù)用VBG的不同區(qū)域中。在一些實(shí)施例中，第三復(fù)用VBG和第四復(fù)用VBG可以在基板表面的不同區(qū)域中，或者位于基板的不同層或表面上。

在波導(dǎo)顯示器的一些實(shí)施例中，耦合器可以包括衍射耦合器、折射耦合器或反射耦合器。在一些實(shí)施例中，第一復(fù)用VBG可以配置成在第一方向上擴(kuò)展顯示光，并且第二復(fù)用VBG可以配置成在第二方向上擴(kuò)展顯示光。

使用波導(dǎo)顯示器顯示圖像的方法可以包括，通過(guò)耦合器將顯示光耦合到對(duì)可見(jiàn)光透明的基板中；通過(guò)基板引導(dǎo)顯示光在基板內(nèi)傳播；通過(guò)第一復(fù)用VBG的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域?qū)@示光衍射到第二復(fù)用VBG的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域；并且，通過(guò)第二復(fù)用VBG的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域?qū)?lái)自第一復(fù)用VBG的顯示光衍射到波導(dǎo)顯示器的視窗的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域。在波導(dǎo)顯示器的至少一個(gè)透明區(qū)域中，第二復(fù)用VBG可以與第一復(fù)用VBG重疊。

在一些實(shí)施例中，所述方法可以包括第三復(fù)用VBG將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)顯示光的衍射到第一多路復(fù)用VBG，并且第四多路復(fù)用VBG將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)顯示光的衍射到第一多路復(fù)用VBG。

在一些實(shí)施例中，將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顯示光衍射到第一復(fù)用VBG可以包括將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顯示光衍射到第一復(fù)用VBG的第一區(qū)域。將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顯示光衍射到第一復(fù)用VBG可以包括將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顯示光衍射到第一復(fù)用VBG的第二區(qū)域。

相關(guān)專利：Volume Bragg Gratings For Near-Eye Waveguide Display

需要注意的是，“Volume Bragg Gratings For Near-Eye Waveguide Display（用于近眼波導(dǎo)顯示器的體布拉格光柵）”的文件只是一份專利申請(qǐng)，尚不確定Facebook是否會(huì)或?qū)⒂诤螘r(shí)商業(yè)化所述的發(fā)明技術(shù)。

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