CN117666141A - 波导装置及光学引擎 - Google Patents

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Abstract

一种波导装置包含第一绕射元件、第二绕射元件、第三绕射元件以及波导元件。第一绕射元件配置以绕射一波长的光而以一绕射角传播。第二绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。第三绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。波导元件配置以导引此波长的光由第一绕射元件传播至第二绕射元件与第三绕射元件。如此，具有不同绕射效率的第二绕射元件与第三绕射元件可提供较宽的眼瞳范围，且此范围可提供较均匀的光强度。

Description

波导装置及光学引擎
技术领域
本公开是有关于一种波导装置以及光学引擎。
背景技术
各种类型的计算、娱乐及/或移动装置可以用透明或半透明显示器来实现，且装置的使用者可以通过该显示器查看周围的环境。此类装置(可以称为透视、混合现实显示装置***或增强现实(AR)***)让使用者能够通过装置的透明或半透明显示器来查看周围的环境，还可以看到虚拟物件的影像(例如，文本、图形、视频等)，这些影像被生成以显示为周围环境的一部分及/或覆盖在周围环境中。这些可以实现为(但不限于)头戴式显示器(HMD)眼镜或其他可穿戴显示装置的装置，通常利用光波导将影像复制到装置的使用者可以在增强现实环境中将影像作为虚拟影像查看的位置。由于这仍是新兴技术，因此使用波导向使用者显示虚拟物件的影像存在一定的挑战。
如今，已经有许多附有绕射光栅的习知波导被使用。每一波导及其上的绕射光栅被使用来传递单一色彩。如此，用于向使用者的眼睛提供投影影像的习知光学引擎通常需要多个波导来传递三原色，这不利于减小光学引擎的重量和厚度。另外，由于需要习知波导上的绕射光栅以扩大的视角传递投影影像，因此效率低。
因此，如何提出一种可解决上述问题的波导装置以及光学引擎，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本公开的一目的在于提出一种可有解决上述问题的波导装置以及光学引擎。
为了达到上述目的，依据本公开的一实施方式，一种波导装置包含第一绕射元件、第二绕射元件、第三绕射元件以及波导元件。第一绕射元件配置以绕射一波长的光而以一绕射角传播。第二绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。第三绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。波导元件配置以导引此波长的光由第一绕射元件传播至第二绕射元件与第三绕射元件。第二绕射元件与第三绕射元件的绕射效率不同。
于本公开的一或多个实施方式中，第一绕射元件与第二绕射元件及第三绕射元件分隔开。
于本公开的一或多个实施方式中，第一绕射元件与第二绕射元件之间的距离小于第一绕射元件与第三绕射元件之间的距离。第二绕射元件的绕射效率小于第三绕射元件的该绕射效率。
于本公开的一或多个实施方式中，波导元件具有相对两侧。第一绕射元件设置于两侧中的一侧上。第二绕射元件与第三绕射元件设置于两侧中的另一侧上。
于本公开的一或多个实施方式中，第一绕射元件、第二绕射元件与第三绕射元件为反射式绕射元件。
于本公开的一或多个实施方式中，波导装置进一步包含第四绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。第二绕射元件、第三绕射元件与第四绕射元件设置于波导元件的一表面上且沿着一方向依序排列。第三绕射元件的绕射效率大于第二绕射元件的绕射效率且小于第四绕射元件的绕射效率。
于本公开的一或多个实施方式中，第三绕射元件接触第二绕射元件与第四绕射元件。
为了达到上述目的，依据本公开的一实施方式，一种光学引擎包含投影机、第一绕射元件、第二绕射元件、第三绕射元件以及波导元件。投影机配置以投影一波长的光。第一绕射元件配置以绕射此波长的光而以一绕射角传播。第二绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。第三绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。波导元件配置以导引此波长的光由第一绕射元件传播至第二绕射元件与第三绕射元件。第二绕射元件与第三绕射元件的绕射效率不同。
于本公开的一或多个实施方式中，第一绕射元件与第二绕射元件及第三绕射元件分隔开。
于本公开的一或多个实施方式中，第一绕射元件与第二绕射元件之间的距离小于第一绕射元件与第三绕射元件之间的距离。第二绕射元件的绕射效率小于第三绕射元件的绕射效率。
于本公开的一或多个实施方式中，被第一绕射元件绕射的光依序抵达第二绕射元件与第三绕射元件。第二绕射元件的绕射效率小于第三绕射元件的绕射效率。
于本公开的一或多个实施方式中，波导元件具有相对两侧。第一绕射元件设置于两侧中的一侧上。第二绕射元件与第三绕射元件设置于两侧中的另一侧上。
于本公开的一或多个实施方式中，第一绕射元件、第二绕射元件与第三绕射元件为反射式绕射元件。
于本公开的一或多个实施方式中，光学引擎进一步包含第四绕射元件配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。第二绕射元件、第三绕射元件与第四绕射元件设置于波导元件的一表面上且沿着一方向依序排列。第三绕射元件的绕射效率大于第二绕射元件的绕射效率且小于第四绕射元件的绕射效率。
于本公开的一或多个实施方式中，第三绕射元件无缝地连接第二绕射元件与第四绕射元件。
于本公开的一或多个实施方式中，被第一绕射元件绕射的光经由波导元件依序抵达第二绕射元件、第三绕射元件与第四绕射元件。
于本公开的一或多个实施方式中，投影机所投影的光经由波导元件抵达第一绕射元件。抵达第一绕射元件的光被第一绕射元件绕射而依序抵达第二绕射元件与第三绕射元件。
综上所述，于本公开的波导装置与光学引擎的一些实施方式中，第二绕射元件与第三绕射元件的绕射效率随着全反射光的能量减少而增加。如此一来，具有不同绕射效率的第二绕射元件与第三绕射元件可提供较宽的眼瞳(eyebox)范围，且此范围可提供较均匀的光强度。这允许使用者在相对于波导装置与光学引擎横向移动眼睛时看到均匀的亮暗影像内容。
以上所述仅系用以阐述本公开所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本公开的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
为让本公开的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1示出根据本公开一些实施方式的光学引擎的示意图。
图2示出根据本公开一些实施方式的空间阶梯(spatial stepped)曝光方法的示意图。
图3示出感光高分子聚合物接收的总剂量与感光高分子聚合物的绕射效率之间的关系的图表。
图4示出根据本公开一些实施方式的时序阶梯(sequential stepped)曝光方法的示意图。
图5示出根据本公开一些实施方式的光学曝光***的示意图。
图6示出根据本公开一些实施方式的光学曝光***的示意图。
符号说明：
100:光学引擎
110:投影机
120:波导装置
121:第一绕射元件
122:第二绕射元件
123:第三绕射元件
124:第四绕射元件
125:波导元件
125a,125b:侧
200,300:光学曝光***
210a,210b,210c:光源
220a,220b,220c,220d:反射镜
221a,221b:分色镜
230a、230b:半波板
240:偏光分光器
250a,250b:空间滤波器
260a,260b:透镜
270:棱镜
280a,280b,280c:光阀
290:控制器
B:蓝光
G:绿光
NF:阶梯式中性密度滤光片
P:感光高分子聚合物
R:红光
RB,RB1,RB2,RB3:参考光束
SB,SB1,SB2,SB3:信号光束
具体实施方式
以下将以附图公开本公开的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本公开。也就是说，在本公开部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出。
请参照图1。图1示出根据本公开一些实施方式的光学引擎100的示意图。如图1所示，光学引擎100可被使用于增强现实装置(图未示)中，此增强现实装置可以实现为(但不限于)头戴式显示器(HMD)眼镜或其他可穿戴显示装置的装置。光学引擎100包含投影机110以及波导装置120。波导装置120包含第一绕射元件121、第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124以及波导元件125。投影机110配置以投影一波长的光。第一绕射元件121配置以绕射此波长的光而以一绕射角传播。第二绕射元件122配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。第三绕射元件123配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。第四绕射元件124配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播。于一些实施方式中，为了绕射此波长的光以此绕射角传播，第一绕射元件121、第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124可以包含具有相同条纹间距(fringe pitch)的全像光栅(holographic grating)。
于一些实施方式中，投影机110配置以投影红光R、绿光G以及蓝光B(见图5)，但本公开并不以此为限。于一些实施方式中，红光R的波段系从约622nm至约642nm，但本公开并不以此为限。于一些实施方式中，绿光G的波段系从约522nm至约542nm，但本公开并不以此为限。于一些实施方式中，蓝光B的波段系从约455nm至约475nm，但本公开并不以此为限。于一些实施方式中，投影机110采用发光二极管以投影红光R、绿光G以及蓝光B。于实际应用中，投影机110可采用雷射二极管以较小的波段投射红光R、绿光G以及蓝光B。
于一些实施方式中，第一绕射元件121、第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的全像光栅配置以绕射投影机110所投影的红光R而以第一范围的绕射角传播。举例来说，这些全像光栅配置以使波长为632nm(于红光R的波段中)的光绕射而以第一绕射角传播。于一些实施方式中，这些以全像光栅配置以使绿光G绕射而以第二范围的绕射角传播。举例来说，这些全像光栅配置以使波长为532nm(于绿光G的波段中)的光绕射而以第二绕射角传播。于一些实施方式中，这些全像光栅配置以使蓝光B绕射而以第三范围的绕射角传播。举例来说，这些全像光栅配置以使波长为465nm(于蓝光B的波段中)的光绕射而以第三绕射角传播。
于一些实施方式中，第一绕射元件121、第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124的全像光栅为体积全像光栅。值得注意的是，根据布拉格定律(Bragg’s law)，由体积全像光栅绕射的光可以一特定绕射角传播。
如图1所示，波导元件125配置以导引此波长的光由第一绕射元件121基于全反射定律传播至第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124。如此一来，投影机110所投影的光可被输入至第一绕射元件121，并由第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124输出。亦即，第一绕射元件121作为光输入的导光元件，且第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124作为光输出的导光元件。
于一些实施方式中，第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124的绕射效率不同。具体来说，如图1所示，第一绕射元件121与第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124分隔开。波导元件125具有相对两侧125a、125b。第一绕射元件121设置于侧125a上。第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124设置于侧125b上且沿着实质上远离第一绕射元件121的一方向依序排列。第一绕射元件121与第三绕射元件123之间的距离大于第一绕射元件121与第二绕射元件122之间的距离且小于第一绕射元件121与第四绕射元件124之间的距离，且第三绕射元件123的绕射效率大于第二绕射元件122的绕射效率且小于第四绕射元件124的绕射效率。
于一些其他实施方式中，投影机110所投影的光经由波导元件125抵达第一绕射元件121。抵达第一绕射元件121的光被第一绕射元件121绕射而经由波导元件125依序抵达第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124，且第三绕射元件123的绕射效率大于第二绕射元件122的绕射效率且小于第四绕射元件124的绕射效率。
举例来说，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的绕射效率分别为约33％、50％和99％。如此，参考图1，从第一绕射元件121传播至第二绕射元件122的光的约33％被绕射效率为约33％的第二绕射元件122绕射，而约66％的光被反射并继续抵达第三绕射元件123。约33％的光被绕射效率为约50％的第三绕射元件123绕射，而约33％的光被反射并继续抵达第四绕射元件124。约33％的光被绕射效率为约99％的第四绕射元件124绕射，而小于1％的光被反射。
通过上述配置，具有不同绕射效率的第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124可提供较宽的眼瞳(eyebox)范围。亦即，在波导元件125外部的瞳区(pupilarea)中获得更一致的光量。这允许使用者在相对于波导装置120与光学引擎100横向移动眼睛时看到均匀的亮暗影像内容。
于实际应用中，光输出的导光元件的数量可弹性地调整。举例来说，于一些实施方式中，第四绕射元件124可以被省略，且第二绕射元件122与第三绕射元件123的绕射效率分别被调整为约50％和99％。如此，从第一绕射元件121传播至第二绕射元件122的光的约50％被绕射效率为约50％的第二绕射元件122绕射，而约50％的光被反射并继续抵达第三绕射元件123。约50％的光被绕射效率为约99％的第三绕射元件123绕射，而小于1％的光被反射。
举例来说，于一些实施方式中，波导装置120进一步包含第五绕射元件(图未示)配置以绕射此波长的光而以此绕射角传播，且第二绕射元件122、第三绕射元件123、第四绕射元件124与第五绕射元件的绕射效率分别为约25％、33％、50％和99％。如此，从第一绕射元件121传播至第二绕射元件122的光的约25％被绕射效率为约25％的第二绕射元件122绕射，而约75％的光被反射并继续抵达第三绕射元件123。约25％的光被绕射效率为约33％的第三绕射元件123绕射，而约50％的光被反射并继续抵达第四绕射元件124。约25％的光被绕射效率为约50％的第四绕射元件124绕射，而约25％的光被反射并继续抵达第五绕射元件。约25％的光被绕射效率为约99％的第五绕射元件绕射，而小于1％的光被反射。
如图1所示，于一些实施方式中，第三绕射元件123无缝地连接第二绕射元件122与第四绕射元件124。亦即，第二绕射元件122与第三绕射元件123之间以及第三绕射元件123与第四绕射元件124之间没有间隙。如此，出瞳(exit pupil)影像可以相对连续。
请参照图2。图2示出根据本公开一些实施方式的空间阶梯(spatial stepped)曝光方法的示意图。如图2所示，于一些实施方式中，感光高分子聚合物P的相对两侧以红光R、绿光G或蓝光B的两光束(亦即，参考光束RB以及信号光束SB)由不同入射方向曝光感光高分子聚合物。感光高分子聚合物包含单体(monomer)、聚合体(polymer)、光启始剂(photo-initiator)以及粘结剂(binder)。当感光高分子聚合物经受曝光工艺时，光启始剂接受光子以产生自由基，使得单体开始聚合(polymerization)。通过使用全像干涉条纹的曝光方法，未被光照射的单体(亦即，在暗区)扩散至光照射区(亦即，亮区)移动并且聚合，进而造成聚合体不均匀的浓度梯度。最后，再经定影(fixing)后，各具有交错排列的连续亮暗条纹的相位光栅(亦即，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的全像光栅)即可完成，且感光高分子聚合物被转换成第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的组合。
于一些实施方式中，根据不同的制造方法，一体积全像光栅可形成透射式全像光栅或反射式全像光栅。具体来说，如图2所示，通过从感光高分子聚合物的相对两侧以参考光束RB与信号光束SB以不同入射方向曝光感光高分子聚合物，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124可被制造成反射式绕射元件(亦即，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的全像光栅为反射式全像光栅)。于一些其他实施方式中，通过从感光高分子聚合物的同一侧以参考光束RB与信号光束SB以不同入射方向曝光感光高分子聚合物，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的全像光栅可被制造成透射式绕射元件(亦即，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的全像光栅为透射式全像光栅)。
如图1所示，于一些实施方式中，第一绕射元件121为反射式绕射元件，但本公开并不以此为限。于一些其他实施方式中，第一绕射元件121可为透射式绕射元件。
通过以上描述，可知全像光栅可以通过光化学反应机制形成，并通过双光干涉曝光***(例如图5所示的光学曝光***200)建立。参考光束RB与信号光束SB的能量的和为总光强度。于一些实施方式中，参考光束RB与信号光束SB的光强度的比值为1:1。或者，光强度的比值也可以通过条纹可见度(fringe visibility)来确定，其被定义为下面的等式(1)。
在以上等式(1)中，Iref表示参考光束RB的光强度，Isig表示信号光束SB的光强度。
或者，也可以采用符合全像干涉规则的具体比例，本公开对此不作限制。
在确定参考光束RB与信号光束SB的总光强度之后，可控制曝光时间以达到全像感光材料(即感光高分子聚合物)所需的剂量。当达到感光高分子聚合物的所需剂量时，就会形成光栅。剂量可以通过以下等式(2)计算。
剂量 (mJ/cm2) ＝ 功率密度 (mW/cm2)× 曝光时间 (s) (2)
请参照图3。图3示出感光高分子聚合物接收的总剂量与感光高分子聚合物的绕射效率之间的关系的图表。需要指出的是，图表是以通过将感光高分子聚合物暴露于蓝光B的参考光束RB与信号光束SB而获得为例。
举例来说，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的绕射效率分别为约33％、50％和99％。对比图3的图表可知，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124所需的曝光剂量分别为15mJ/cm2、18mJ/cm2和45mJ/cm2。
如图2所示，于一些实施方式中，参考光束RB与信号光束SB中的每一个可以被调制为具有平顶(flat-top)强度分布。阶梯式中性密度滤光片NF设置在感光高分子聚合物的前面。感光高分子聚合物的一侧经由阶梯式中性密度滤光片NF暴露于参考光束RB，并且感光高分子聚合物的另一侧暴露于信号光束SB。阶梯式中性密度滤光片NF的三个梯度区间的透光率(light transmittance)可以通过以下等式(3)确定。
在以上等式(3)中，PowerReference表示参考光束RB的功率，PowerSignal表示信号光束SB的功率，η表示透光率，r表示曝光半径。于一实施例中，PowerReference和PowerSignal可以分别为18mW和50mW，r为1.6且mm，曝光时间为5.5秒。根据等式(3)，可以获得三个梯度区间的透光率为8％、17％、96％的阶梯式中性密度滤光片NF。因此，通过这种空间阶梯曝光方法，可以对全像感光材料在不同区域进行不同剂量的曝光，最终得到绕射效率梯度变化的第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124。
请参照图4。图4示出根据本公开一些实施方式的时序阶梯(sequential stepped)曝光方法的示意图。如图4所示，第二绕射元件122可以通过参考光束RB1与信号光束SB1曝光形成，第三绕射元件123可以通过参考光束RB2与信号光束SB2曝光形成，且第四绕射元件124可以通过参考光束RB3与信号光束SB3曝光形成。第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的曝光时序可以根据需要而弹性地调整。
请参照图5。图5示出根据本公开一些实施方式的光学曝光***200的示意图。如图5所示，光学曝光***200包含三个光源210a、210b、210c配置以分别发射红光R、绿光G以及蓝光B。于一些实施方式中，光源210a所发射的红光R的波段约为633nm，但本公开不以此为限。于一些实施方式中，光源210b所发射的绿光G的波段约为532nm，但本公开不以此为限。于一些实施方式中，光源210c所发射的蓝光B的波段约为457nm，但本公开不以此为限。于一些实施方式中，光源210a、210b、210c可为雷射二极管，但本公开不以此为限。
如图5所示，光学曝光***200进一步包含四个反射镜220a、220b、220c、220d、两个分色镜221a、221b、两个半波板230a、230b、偏光分光器240、两个空间滤波器250a、250b、两个透镜260a、260b、棱镜270以及三个光阀280a、280b、280c。光阀280a光学耦合在光源210a和反射镜220a之间。光阀280b光学耦合在光源210b和分色镜221a之间。光阀280c光学耦合在光源210c和分色镜221b之间。分色镜221a、221b依序光学耦合在反射镜220a、220b之间。半波板230a光学耦合在反射镜220b和偏光分光器240之间。感光高分子聚合物P附着于棱镜270的一侧。偏光分光器240依序通过空间滤波器250a、反射镜220c、透镜260a和感光高分子聚合物P光学耦合到棱镜270。偏光分光器240还依序通过半波板230b、空间滤波器250b、反射镜220d和透镜260b光学耦合到棱镜270。
具体来说，光阀280a、280b、280c配置以分别允许红光R、绿光G以及蓝光B通过。分色镜221a配置以透射红光R，并反射绿光G。分色镜221b配置以透射红光R和绿光G，并反射蓝光B。在图5所示的光学曝光***200的光学配置下，当光源210a发出红光R且光阀280a让红光R通过时，会产生两束红光R到达感光高分子聚合物P的相对两侧，当光源210b发出绿光G且光阀280b让绿光G通过时，会产生两束绿光G到达感光高分子聚合物P的相对两侧，且当光源210c发出蓝光B且光阀280c让蓝光B通过时，会产生两束蓝光B到达感光高分子聚合物P的相对两侧。光源210a与光阀280a的组合可视为红光发射模组，光源210b与光阀280b的组合可视为绿光发射模组，而光源210c与光阀280c的组合可视为蓝光发射模组。
于一些实施方式中，光阀280a、280b、280c是快门(shutter)，但本公开并不以此为限。
于一些实施方式中，如图5所示，光学曝光***200进一步包含控制器290。控制器290电性连接至光源210a、210b、210c，并配置以控制光源210a、210b、210c分别发射红光R、绿光G及蓝光B。
于一些实施方式中，图5中的光阀280a、280b、280c可被省略。换句话说，光源210a可视为红光发射模组，光源210b可视为绿光发射模组，而光源210c可视为蓝光发射模组。
于一些实施方式中，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124中的每一个可以由彼此相交的红光R、绿光G与蓝光B的三个全像光栅形成。举例来说，为了获得绕射效率为33％的第二绕射元件122，则所需的红光R的剂量可为约7mJ/cm2，所需的绿光G的剂量可为约15mJ/cm2，且所需的蓝光B的剂量可以为约18mJ/cm2。为了获得绕射效率为50％的第三绕射元件123，所需的红光R的剂量可为约10mJ/cm2，所需的绿光G的剂量可为约18mJ/cm2，且所需的蓝光B的剂量可为约30mJ/cm2。为了获得绕射效率为99％的第四绕射元件124，所需的红光R的剂量可为约24mJ/cm2，所需的绿光G的剂量可为约45mJ/cm2，且所需的蓝光B的剂量可为约50mJ/cm2。
如图5所示，于一些实施方式中，为了执行时序阶梯曝光方法，其上附着有感光高分子聚合物P的棱镜270可沿一个方向(例如，图5中的垂直方向)移动。例如，参考图4，感光高分子聚合物P同时暴露于参考光束RB1与信号光束SB1，以形成第二绕射元件122的至少一个全像光栅。接着，棱镜270沿此方向向下移动，然后感光高分子聚合物P同时暴露于参考光束RB2与信号光束SB2，以形成第三绕射元件123的至少一个全像光栅。接着，棱镜270进一步沿此方向向下移动，然后感光高分子聚合物P同时暴露于参考光束RB3与信号光束SB3，以形成第四绕射元件124的至少一个全像光栅。
请参照图6。图6示出根据本公开一些实施方式的光学曝光***300的示意图。光学曝光***300包含图5所示的光学曝光***200的所有组件。为了执行时序阶梯曝光方法，光学曝光***300的棱镜270是固定的，反射镜220c和透镜260a的第一组合可沿第一方向(例如，图6中的垂直方向)移动，并且反射镜220d和透镜260b的第二组合可沿第二方向(例如，图6中的水平方向)移动。例如，参考图4，感光高分子聚合物P同时暴露于参考光束RB1与信号光束SB1，以形成第二绕射元件122的至少一个全像光栅。接着，第一组合沿第一方向向上移动，第二组合沿第二方向向左移动，然后感光高分子聚合物P同时暴露于参考光束RB2与信号光束SB2，以形成第三绕射元件123的至少一个全像光栅。接着，第一组合进一步沿第一方向向上移动，第二组合进一步沿第二方向向左移动，然后感光高分子聚合物P同时暴露于参考光束RB3与信号光束SB3，以形成第四绕射元件124的至少一个全像光栅。
于一些实施方式中，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124依序形成。具体来说，在第二绕射元件122的三个全像光栅的形成完成之后，进行第三绕射元件123的形成，且在第三绕射元件123的三个全像光栅的形成完成之后，再进行第四绕射元件124的形成。
于一些实施方式中，红光R、绿光G、蓝光B的全像光栅依序形成。具体来说，第二绕射元件122、第三绕射元件123与第四绕射元件124的绿光G的全像光栅的形成是在红光R的三个全像光栅的形成完成之后进行的，且蓝光B的全像光栅的形成是在绿光G的三个全像光栅的形成完成之后进行的。
由以上对于本公开的具体实施方式的详述，可以明显地看出，于本公开的波导装置与光学引擎的一些实施方式中，第二绕射元件与第三绕射元件的绕射效率随着全反射光的能量减少而增加。如此一来，具有不同绕射效率的第二绕射元件与第三绕射元件可提供较宽的眼瞳范围，且此范围可提供较均匀的光强度。这允许使用者在相对于波导装置与光学引擎横向移动眼睛时看到均匀的亮暗影像内容。
虽然本公开已以实施方式公开如上，然其并不用以限定本公开，任何本领域普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种改进，因此本公开的保护范围当视后附的权利要求为准。

Claims (17)

1.一种波导装置，其特征在于，包含：
一第一绕射元件，配置以绕射一波长的光而以一绕射角传播；
一第二绕射元件，配置以绕射该波长的该光而以该绕射角传播；
一第三绕射元件，配置以绕射该波长的该光而以该绕射角传播；以及
一波导元件，配置以导引该波长的该光由该第一绕射元件传播至该第二绕射元件与该第三绕射元件，其中该第二绕射元件与该第三绕射元件的绕射效率不同。
2.如权利要求1所述的波导装置，其特征在于，该第一绕射元件与该第二绕射元件及该第三绕射元件分隔开。
3.如权利要求1所述的波导装置，其特征在于，该第一绕射元件与该第二绕射元件之间的距离小于该第一绕射元件与该第三绕射元件之间的距离，且该第二绕射元件的该绕射效率小于该第三绕射元件的该绕射效率。
4.如权利要求1所述的波导装置，其特征在于，该波导元件具有相对两侧，该第一绕射元件设置于该两侧中的一侧上，且该第二绕射元件与该第三绕射元件设置于该两侧中的另一侧上。
5.如权利要求4所述的波导装置，其特征在于，该第一绕射元件、该第二绕射元件与该第三绕射元件为反射式绕射元件。
6.如权利要求1所述的波导装置，其特征在于，进一步包含一第四绕射元件配置以绕射该波长的该光而以该绕射角传播，其中该第二绕射元件、该第三绕射元件与该第四绕射元件设置于该波导元件的一表面上且沿着一方向依序排列，且该第三绕射元件的该绕射效率大于该第二绕射元件的该绕射效率且小于该第四绕射元件的一绕射效率。
7.如权利要求6所述的波导装置，其特征在于，该第三绕射元件接触该第二绕射元件与该第四绕射元件。
8.一种光学引擎，其特征在于，包含：
一投影机，配置以投影一波长的光；
一第一绕射元件，配置以绕射该波长的该光而以一绕射角传播；
一第二绕射元件，配置以绕射该波长的该光而以该绕射角传播；
一第三绕射元件，配置以绕射该波长的该光而以该绕射角传播；以及
一波导元件，配置以导引该波长的该光由该第一绕射元件传播至该第二绕射元件与该第三绕射元件，其中该第二绕射元件与该第三绕射元件的绕射效率不同。
9.如权利要求8所述的光学引擎，其特征在于，该第一绕射元件与该第二绕射元件及该第三绕射元件分隔开。
10.如权利要求8所述的光学引擎，其特征在于，该第一绕射元件与该第二绕射元件之间的距离小于该第一绕射元件与该第三绕射元件之间的距离，且该第二绕射元件的该绕射效率小于该第三绕射元件的该绕射效率。
11.如权利要求8所述的光学引擎，其特征在于，被该第一绕射元件绕射的该光依序抵达该第二绕射元件与该第三绕射元件，且该第二绕射元件的该绕射效率小于该第三绕射元件的该绕射效率。
12.如权利要求8所述的光学引擎，其特征在于，该波导元件具有相对两侧，该第一绕射元件设置于该两侧中的一侧上，且该第二绕射元件与该第三绕射元件设置于该两侧中的另一侧上。
13.如权利要求12所述的光学引擎，其特征在于，该第一绕射元件、该第二绕射元件与该第三绕射元件为反射式绕射元件。
14.如权利要求8所述的光学引擎，其特征在于，进一步包含一第四绕射元件配置以绕射该波长的该光而以该绕射角传播，其中该第二绕射元件、该第三绕射元件与该第四绕射元件设置于该波导元件的一表面上且沿着一方向依序排列，且该第三绕射元件的该绕射效率大于该第二绕射元件的该绕射效率且小于该第四绕射元件的一绕射效率。
15.如权利要求14所述的光学引擎，其特征在于，该第三绕射元件无缝地连接该第二绕射元件与该第四绕射元件。
16.如权利要求14所述的光学引擎，其特征在于，被该第一绕射元件绕射的该光经由该波导元件依序抵达该第二绕射元件、该第三绕射元件与该第四绕射元件。
17.如权利要求8所述的光学引擎，其特征在于，该投影机所投影的该光经由波导元件抵达该第一绕射元件，且抵达该第一绕射元件的该光被该第一绕射元件绕射而依序抵达该第二绕射元件与该第三绕射元件。
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