用于将不同波长的光输入波导的反射开关设备的制作方法

本公开涉及具有用于光学系统的微机电系统(mems)反射镜的设备。

背景技术：

1、现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统开发，其中，数字再现图像或其部分以看起是真实或可以被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“vr”场景通常涉及以对其它实际的真实世界视觉输入不透明的方式呈现数字或虚拟图像信息；增强现实或“ar”场景通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为对用户周围真实世界的可视化的增强。例如，参考图1，示出了增强现实场景1，其中，ar技术的用户看到以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台1120为特征的真实世界公园状设置1100。除了这些项目之外，ar技术的用户还感知到他“看到”“虚拟内容”，诸如站在真实世界平台1120上的机器人雕像1110，以及看起来是大黄蜂的化身的正在飞行的卡通式化身角色1130，即使这些元素1130、1110在真实世界中不存在。因为人类视觉感知系统是复杂的，所以开发促进虚拟图像元素在其它虚拟或真实世界图像元素当中舒适、感觉自然、丰富呈现的ar技术极具挑战的。

2、本文公开的系统和方法解决了与ar技术相关的各种挑战。

技术实现思路

1、本公开的系统、方法和设备分别具有若干创新方面，这些方面中没有一个单独对本文公开的期望属性负责。下面提供了各种示例系统和方法。

2、实施例1：一种可穿戴头戴式显示系统，其被配置为由具有眼睛的穿戴者使用，所述可穿戴头戴式显示系统包括：

3、光投射器，其被配置为输出光以形成图像；

4、多个波导，其用于接收所述光以将所述光导入穿戴者的眼睛中；

5、框架，其被配置为将所述波导设置在所述眼睛的前方；以及

6、开关设备，其包括多个微机电系统(mems)反射镜，所述反射镜被设置为选择性地将光耦合到所述多个波导中的不同波导中。

7、实施例2：根据实施例1所述的头戴式显示系统，其中，所述光投射器选择性地输出不同颜色的光。

8、实施例3：根据实施例1至2中任一项所述的头戴式显示系统，进一步包括多个耦入光学元件，所述多个耦入光学元件被相对于所述mems反射镜设置，以接收从所述mems反射镜反射的来自所述投射器的光，并将由所述耦入光学元件接收的所述光耦合到与所述耦入光学元件相关联的所述波导中的一者中，使得所述光通过全内反射沿所述波导传播。

9、实施例4：根据实施例3所述的头戴式显示系统，进一步包括与所述多个波导相关联的多个耦出光学元件，所述多个耦出光学元件被配置为将来自所述多个波导的光重定向到所述多个波导之外。

10、实施例5：根据实施例1至4中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个mems反射镜的数量等于所述多个波导的数量。

11、实施例6：根据实施例1至5中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个mems反射镜的数量小于所述多个波导的数量。

12、实施例7：根据实施例1至6中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个mems反射镜被配置为以具有在大约30度与大约60度之间的值的角度θ翻出与所述多个波导的表面平行的表面的平面。

13、实施例8：根据实施例1至6中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个mems反射镜被配置为滑入和滑出所述输出光的光路。

14、实施例9：一种显示设备，包括：

15、波导；

16、耦入光学元件，其被配置为将来自光源的第一波长的光束重定向到所述波导中；

17、微机电系统(mems)反射镜；以及

18、控制器，其被配置为致动所述mems反射镜，使得所述mems反射镜被设置在所述光束的光路中，并且朝向所述耦入光学元件重定向所述光束。

19、实施例10：根据实施例9所述的显示设备，进一步包括：

20、第二波导；

21、第二耦入光学元件，其用于将来自所述光源的第二波长的第二光束重定向到所述第二波导中；以及

22、第二个微机电系统(mems)反射镜，

23、其中，所述控制器被配置为致动所述第二mems反射镜，使得所述第二mems反射镜被设置在所述第二光束的光路中，并且朝向所述第二耦入光学元件重定向所述第二光束。

24、实施例11：根据实施例9至10中任一项所述的显示设备，进一步包括：

25、第三波导；

26、第三耦入光学元件，其用于将来自所述光源的第三波长的第三光束重定向到所述第三波导中；以及

27、第三微机电系统(mems)反射镜，

28、其中，所述控制器被配置为致动所述第三mems反射镜，使得所述第三mems反射镜被设置在所述第三光束的光路中，并且朝向所述第三耦入光学元件重定向所述第三光束。

29、实施例12：根据实施例9至11中任一项所述的显示设备，其中，所述第一波导、所述第二波导和所述第三波导与第一深度平面相关联，并且其中，来自所述第一、第二和第三波导的光被配置为产生看起来源自所述第一深度平面的图像。

30、实施例13：根据实施例9至12中任一项所述的显示设备，进一步包括：

31、第四波导，其与不同于所述第一深度平面的第二深度平面相关联；

32、第四耦入光学元件，其与所述第四波导相关联，并且被配置为将来自所述光源的所述第一、第二或第三波长中的一者的光重定向到所述第四波导中；以及

33、第四微机电系统(mems)反射镜，其被设置在所述第四耦入光学元件上方，

34、其中，所述控制器被配置为致动所述第四mems反射镜，使得所述第四mems反射镜被设置在从所述光源朝向所述第四耦入光学元件的光的光路中。

35、实施例14：根据实施例9至13中任一项所述的显示设备，其中，所述第一波导、所述第二波导和所述第三波导包括耦出光学元件，所述耦出光学元件被配置为输出来自所述第一波导、所述第二波导和所述第三波导的光。

36、实施例15：一种显示设备，包括：

37、第一多个波导，其与第一深度平面相关联，所述多个波导被配置为产生看起来源自所述第一深度平面的图像；

38、第一多个耦入光学元件，其与所述第一多个波导相关联，所述多个耦入光学元件被配置为将来自光源的光重定向到所述多个波导中；

39、微机电系统(mems)反射镜；以及

40、控制器，其被配置为致动所述mems反射镜，使得所述mems反射镜被设置在来自所述光源的光的光路中，并且朝向所述第一多个耦入光学元件重定向所述光。

41、实施例16：根据实施例15所述的显示设备，进一步包括：

42、第二多个波导，其与第二深度平面相关联，所述第二多个波导被配置为产生看起来源自所述第二深度平面的图像；

43、第二多个耦入光学元件，其与所述第二多个波导相关联，所述第二多个耦入光学元件被配置为将来自所述光源的光重定向到所述第二多个波导中；以及

44、第二微机电系统(mems)反射镜，

45、其中，所述控制器被配置为致动所述第二mems反射镜，使得所述第二mems反射镜被设置在来自所述光源的光的光路中，并且朝向所述第二多个耦入光学元件重定向所述光。

46、实施例17：一种可穿戴头戴式显示系统，其被配置为由具有眼睛的穿戴者使用，所述可穿戴头戴式显示系统包括：

47、光投射器，其被配置为输出光以形成图像；

48、多个波导，其用于接收所述光以将所述光导入穿戴者的眼睛中；

49、框架，其被配置为将所述波导设置在所述眼睛的前方；以及

50、开关设备，其包括多个可切换反射元件，所述多个可切换元件被设置为选择性地将光耦合到所述多个波导中的不同波导中，所述多个可切换元件被配置为在不反射输出光的第一状态与朝着所述多个波导反射输出光的第二状态之间切换。

51、实施例18：根据实施例17所述的头戴式显示系统，其中，所述光投射器选择性地输出不同颜色的光。

52、实施例19：根据实施例17至18中任一项所述的头戴式显示系统，进一步包括多个耦入光学元件，所述多个耦入光学元件相对于所述多个可切换反射元件被设置，以接收从所述多个可切换反射元件反射的来自所述投射器的光，并将由所述耦入光学元件接收的所述光耦合到与所述耦入光学元件相关联的所述波导中的一者中，使得所述光通过全内反射沿所述波导传播。

53、实施例20：根据实施例19所述的头戴式显示系统，进一步包括与所述多个波导相关联的多个耦出光学元件，所述多个耦出光学元件被配置为将来自所述多个波导的光重定向到所述多个波导之外。

54、实施例21：根据实施例17至20中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个可切换反射元件的数量等于所述多个波导的数量。

55、实施例22：根据实施例17至21中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个可切换反射元件的数量小于所述多个波导的数量。

56、实施例23：根据实施例17至22中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个可切换反射元件被配置为以具有大约30度到大约60度之间的值的角度θ翻出与所述多个波导的表面平行的表面的平面。

57、实施例24：根据实施例17至22中任一项所述的头戴式显示系统，其中，所述多个可切换反射元件被配置为滑入和滑出所述输出光的光路。