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Dispelix专利研发光谱调制技术降低AR波导干涉条纹

(映维网Nweon 2025年05月29日)头显中的光波导,例如衍射波导,通常会受到在虚拟图像中可见的干涉图案的影响。所以,有必要提供能够减少干涉图案的光波导排列。在一份专利申请中,Dispelix就介绍了一种用于减少干涉图案的光波导排列。

具体来说,由于人眼视觉持续的时间尺度通常是几十毫秒,光源光谱特性的低频变化/调制会影响干涉条纹的可见性(对人眼而言),而团队提出的发明正是利用了这种效应。

换句话说,干扰效应对人眼的可见性取决于在视觉持续时间内平均的光源光谱分布,所以可以通过在相关时间框架内调制所述光谱来施加影响。例如,可以通过将激光源的峰值波长扫过足够宽的波长带来对光谱进行整形,同时可以使用更复杂的光源和更复杂的光谱变化。光谱的整形可以包括改变幅度和/或波长。

例如,峰值波长可以在几个纳米的范围内扫描,例如在2纳米的范围内扫描。换句话说,峰值波长可以在范围内移动,从范围的一端移动到范围的另一端,以连续的运动或作为一系列较小的离散位移。

一般情况下,光信号的光谱特性可能会发生多次变化。例如,在一段时间内不止一次。所述时间段可以为20毫秒,其对应于典型人眼的平均/积分时间。因此,变化可以重复,例如在一秒钟内重复50次。

图2示出波导的示例性操作。如图2所示,光信号140,如激光信号,可以通过波导110内部反射传播,并在波导110的界面111处相互作用,从而产生两个光信号114和115。界面111可能正对着眼120。第一光信号114可进一步向眼120传播,第二光信号115可向波导110的相反界面113传播。

相反的113可能是面向世界。然后,第二光信号115可从相对界面113部分反射,从而形成反射光信号116。

因此,如果由光源和探测器(人眼)组成的系统的相干长度大于光信号的光程长度差,则反射光信号116可以干涉光信号114并产生可见的干涉图案。

根据发明,图2出现的干涉图案的强度可以通过暂时调制视觉持续时间范围内的光谱分布来降低,例如通过调制光源的光谱,比方说扫描光信号104的明显光谱峰。

这样就缩短了用户所观察到的光场的有效相干长度,这样在用户所观察到的图像中不会形成干涉图样。换句话说,在人眼视觉持续时间内进行光谱整形可用于减少光源-眼睛系统的相干长度,从而降低干涉图案的可见性。

图3示出用于操作光波导装置的控制机制。在设备300中包括处理器310,存储器320和发射器330。设备300可进一步包括接收器340。发送器330和接收器340可以配置为分别根据至少一个蜂窝或非蜂窝标准发送和接收信息。

图4示出形成光信号频谱。在图4中,在第一波长430和第二波长440之间的波长范围420扫过明显的光谱特征,即波长范围420是最大扫过宽度。x轴表示波长,y轴表示振幅。

在图4中,保持光谱峰410的振幅恒定,同时将光谱峰410的位置扫掠在第一波长430和第二波长440之间。扫过波长范围420的光谱峰可以是更宽的光谱分布,即,它可以在多个频率包含非零幅度。扫描波长范围420描述光谱特性的峰值波长的位置范围。光谱的部分可能位于扫描波长范围420之外,特别是在光谱分布较宽的情况下。在扫描期间,可以调制光源的光谱形状和振幅,包括峰值。

可以在一段时间内由至少一个处理器150扫描光信号的明显光谱特征,以获得平滑的光谱轮廓。作为一种特殊情况,光信号的明显光谱特性在一段时间内可能会发生多次变化。例如,可以对明显的光谱特征进行连续扫描或多次移位以产生大量的峰,从而使光谱轮廓变得平滑。

另外,光信号的明显光谱特征的强度可以在扫描/移位期间调整。所述时间可以对应于人眼视觉的持续时间。因此,在所述时间段内,人眼可以将光信号观察为非相干的。

在一个实施例中,信号的明显光谱特征可以在数纳米的范围内扫过。例如在所述时间段内,光信号的明显光谱特征可扫过约2纳米。即,光信号的明显光谱特性的扫描波长范围420的最大位移可约为2纳米。

在所述时间段内,光信号的明显光谱特征可在第一波长430和第二波长440之间扫描/移位。换句话说,在所述时间段内,所述光信号的明显光谱特征可移位不止一次,即多次。例如,在所述时间段内,可以逐渐地从第一波长430转移到第二波长440。或者,可以逐渐地从第一波长430转移到第二波长440,然后从第二波长440返回到第一波长430。

在一个实施例中,可以均匀地扫描/移位明显的频谱特征,使得每次移位的步长相同。或者,可以不均匀地扫描/移位明显的光谱特征,以便每次移位的步长不相同。

在所述时间段内,可以连续地,即不间断地对光信号的明显光谱特征进行扫/移,以使光信号的相干性降低,从而令人眼能够进行非相干检测。

更具体地说,光信号的明显光谱特征可以以离散方式连续扫描/移位。在所述时间段内,光信号的明显光谱特征可以多次移位,但以连续的方式移位。所述时间段内,所述明显光谱特征的光谱形状同样可以发生变化,即所述明显光谱特征的光谱形状可以随波长变化而变化。

在一个实施例中,光信号的明显光谱特征的强度和/或光谱形状可以在扫描/移位期间改变。

人眼的视觉持续时间可能因人而异,所以不同的人的视觉持续时间可能不同。在一个实施例中,可以假设人眼的视觉持续时间为20毫秒,因此所述时间段可以为20毫秒。在所述时间段内,人眼可以观察到光信号是非相干的。

图5示出形成光信号频谱的第二个示例。在第一波长530和第二波长540之间的扫描波长范围520扫过明显的光谱特征,例如光谱峰510,即波长范围520是最大扫描宽度。x轴表示波长,y轴表示振幅。

光信号的明显光谱特征可以像图4的实施例中一样被扫描/移位,但在光谱整形的情况下,光信号的幅度可以作为波长的函数而改变。因此,可以使用例如更靠近波长范围520的端点,即更靠近第一波长530和第二波长540的较低幅度。

在图5中,最高振幅显示在扫描波长范围520的中间。在一个实施例中,最高振幅可位于扫描波长范围520的其他部分。如果光谱中有尖锐的边缘,则边缘可能表现得像峰。因此,可以改变光信号的振幅,使振幅在波长更接近波长范围520的端点,即在接近第一波长530和第二波长540时趋近于零。

通常,光信号的光谱可以在一段时间内形成,所述一段时间对应于人眼视觉的持续时间。所述光谱的整形可以包括在所述时间段内扫描光信号的明显光谱特征,改变光信号的幅度作为波长的函数,使得在扫描波长范围的端点处使用较低的幅度,而不是在扫描波长范围内的最大幅度。

图6示出流程图。

在步骤610,通过光源将光信号传输到所述光波导布置的至少一个光波导。

在步骤620,通过所述至少一个光波导接收来自所述光源的光信号并将所述光信号传送给人眼,以产生基于波导的显示。

在步骤630,由至少一个处理器控制光源,以在一段时间内引起光信号的频谱形成,所述一段时间对应于人眼视觉的持续时间。

相关专利:Dispelix Patent | An optical waveguide arrangement for reducing interference patterns

名为“An optical waveguide arrangement for reducing interference patterns”的Dispelix专利申请最初在2023年10月提交,并在日前由美国专利商标局公布。