本公開涉及視覺顯示設(shè)備以及相關(guān)部件、模塊和方法。

背景技術(shù)：

1、視覺顯示器向一位或多位觀看者提供信息，這些信息包括靜止圖像、視頻、數(shù)據(jù)等。視覺顯示器在多個領(lǐng)域有所應(yīng)用，僅舉幾例，這些領(lǐng)域包括娛樂、教育、工程、科學(xué)、專業(yè)培訓(xùn)、廣告。一些視覺顯示器(例如，電視機)一次向多位用戶顯示圖像，而一些視覺顯示系統(tǒng)(例如，近眼顯示器(near-eye?display，ned))旨在供單個用戶使用。

2、人工現(xiàn)實系統(tǒng)通常包括被配置為向用戶呈現(xiàn)內(nèi)容的ned(例如，頭戴式設(shè)備(headset)或一副眼鏡)。近眼顯示器可以顯示虛擬對象或?qū)⒄鎸崒ο蟮膱D像與虛擬對象的圖像進行組合，如在虛擬現(xiàn)實(virtual?reality，vr)應(yīng)用、增強現(xiàn)實(augmented?reality，ar)應(yīng)用或混合現(xiàn)實(mixed?reality，mr)應(yīng)用中那樣。例如，在ar系統(tǒng)中，用戶可以通過透視“組合器”部件來觀看與周圍環(huán)境疊加的虛擬對象的圖像(例如，由計算機生成的圖像(computer-generated?image，cgi))?？纱┐黠@示器的組合器通常對外部光是透明的，但包括一些光路由(light?routing)光學(xué)器件以將顯示光引導(dǎo)至用戶的視場中。

3、人類的視覺具有相當(dāng)寬的整體視場(field?of?view，fov)。對于模擬人類的視覺的ar/vr系統(tǒng)，操作視場需要接近人類的視覺的視場。實現(xiàn)全視覺fov的直接方法將需要寬數(shù)值孔徑光學(xué)器件和大像素數(shù)，這會增加尺寸和重量，使處理電子器件復(fù)雜化，并增加顯示器的功率需求。因為頭戴式顯示器(head-mounted?display，hmd)或ned的顯示器通常穿戴在用戶的頭部上，所以具有沉重光電模塊和沉重電池的大型、體積龐大且笨重、不平衡和/或沉重的顯示設(shè)備對于用戶穿戴來說將是麻煩的且是不舒適的。因此，頭戴式顯示設(shè)備可以受益于能夠?qū)ov擴展到自然fov極限的緊湊且高效的配置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)第一方面，提供了一種用于近眼顯示器的光導(dǎo)組件，該光導(dǎo)組件包括光導(dǎo)本體和射束重定向器，該光導(dǎo)本體用于接收和傳播圖像光，該圖像光攜帶要由該近眼顯示器顯示的角域中的圖像，該光導(dǎo)本體包括耦出結(jié)構(gòu)，該耦出結(jié)構(gòu)用于耦出該圖像光的間隔開的部分；該射束重定向器位于該光導(dǎo)本體的下游，以用于可切換地重定向由該耦出結(jié)構(gòu)耦出的圖像光部分。

2、該射束重定向器可以包括pancharatnam-berry相位pbp光柵。該pbp光柵可以是有源pbp光柵，該有源pbp光柵包括液晶lc層，該lc層能夠通過向該lc層施加電場來切換。該射束重定向器還可以包括可切換偏振旋轉(zhuǎn)器，該可切換偏振旋轉(zhuǎn)器位于該pbp光柵的上游，以用于在兩個相互正交的偏振態(tài)之間切換這些圖像光部分的偏振。

3、該可切換偏振旋轉(zhuǎn)器可以包括可切換波片。該可切換波片可以包括液晶。

4、該耦出結(jié)構(gòu)可以包括耦出光柵。該耦出光柵包括偏振體全息pvh光柵。

5、該耦出結(jié)構(gòu)可以包括多個傾斜部分體反射器(partial?bulk?reflector)。

6、根據(jù)第二方面，提供了一種近眼顯示器ned，該ned包括圖像投射器和光導(dǎo)組件，該圖像投射器用于提供要由該近眼顯示器顯示的角域中的圖像的第一部分和第二部分；根據(jù)第一方面的光導(dǎo)組件，該光導(dǎo)組件位于該圖像投射器的下游。

7、該ned還可以包括控制器，該控制器可操作地耦接到該圖像投射器和第一射束重定向器。

8、該控制器可以被配置為：在第一時間間隔期間，使該圖像投射器顯示該角域中的圖像的該第一部分，并且使該第一射束重定向器以第一角度重定向這些圖像光部分；并且在后續(xù)的第二時間間隔期間，使該圖像投射器顯示該角域中的圖像的該第二部分，并且使該第一射束重定向器以不同的第二角度重定向這些圖像光部分。圖像的第一部分可以對應(yīng)于該圖像的第一視場fov部分。圖像的第二部分可以對應(yīng)于該圖像的相鄰的第二fov部分。該第一射束重定向器的該第一角度與該第二角度之間的差可以使得該第一fov部分與該第二fov部分彼此部分地重疊。

9、該ned還可以包括在外部光的路徑中位于該光導(dǎo)組件上游的第二射束重定向器，以用于可控制地重定向該外部光以抵消該第一射束重定向器對該外部光的重定向。

10、該控制器還可以可操作地耦接到該第二射束重定向器。該控制器可以被配置為：在第一時間間隔期間，使該圖像投射器顯示該角域中的圖像的該第一部分，并且使該第一射束重定向器以第一角度重定向這些圖像光部分；以及在后續(xù)的第二時間間隔期間，使該圖像投射器顯示該角域中的圖像的該第二部分，并且使該第一射束重定向器以不同的第二角度重定向這些圖像光部分。該控制器可以被配置為在該第一時間間隔和該第二時間間隔這兩者期間使該第二射束重定向器抵消該第一射束重定向器對該外部光的重定向。

11、根據(jù)第三方面，提供了一種用于向用戶顯示圖像的方法，該方法包括：在第一時間間隔期間，使圖像投射器發(fā)射攜帶該圖像的第一部分的圖像光，并且使第一射束重定向器以第一角度重定向該圖像光；以及在后續(xù)的第二時間間隔期間，使該圖像投射器發(fā)射攜帶該圖像的不同的第二部分的圖像光，并且使該第一射束重定向器以不同的第二角度重定向該圖像光。

12、圖像的第一部分可以對應(yīng)于該圖像的第一視場fov部分。圖像的第二部分可以對應(yīng)于該圖像的相鄰的第二fov部分。該第一射束重定向器的該第一角度與該第二角度之間的差可以使得該第一fov部分與該第二fov部分彼此部分地重疊。

13、該方法還可以包括使用第二射束重定向器來可控制地重定向外部光以抵消該第一射束重定向器對該外部光的重定向，該第二射束重定向器在該外部光的路徑中相對于該第一射束重定向器位于上游。

技術(shù)特征：

1.一種用于近眼顯示器的光導(dǎo)組件，所述光導(dǎo)組件包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光導(dǎo)組件，其中，所述射束重定向器包括pancharatnam-berry相位pbp光柵。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光導(dǎo)組件，其中，所述pbp光柵是有源pbp光柵，所述有源pbp光柵包括液晶lc層，所述lc層能夠通過向所述lc層施加電場來切換。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光導(dǎo)組件，其中，所述射束重定向器還包括可切換偏振旋轉(zhuǎn)器，所述可切換偏振旋轉(zhuǎn)器位于所述pbp光柵的上游，以用于在兩個相互正交的偏振態(tài)之間切換所述圖像光部分的偏振。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光導(dǎo)組件，其中，所述可切換偏振旋轉(zhuǎn)器包括可切換波片；

6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光導(dǎo)組件，其中，所述耦出結(jié)構(gòu)包括耦出光柵；

7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光導(dǎo)組件，其中，所述耦出結(jié)構(gòu)包括多個傾斜部分體反射器。

8.一種近眼顯示器ned，所述ned包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ned，所述ned還包括控制器，所述控制器可操作地耦接到所述圖像投射器和所述第一射束重定向器，并且所述控制器被配置為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ned，其中：

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ned，所述ned還包括在外部光的路徑中位于所述光導(dǎo)組件上游的第二射束重定向器，以用于可控制地重定向所述外部光以抵消所述第一射束重定向器對所述外部光的重定向。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的ned，所述ned還包括控制器，所述控制器可操作地耦接到所述圖像投射器、所述第一射束重定向器和所述第二射束重定向器，并且所述控制器被配置為：

13.一種用于向用戶顯示圖像的方法，所述方法包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中：

15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，所述方法還包括使用第二射束重定向器來可控制地重定向外部光以抵消所述第一射束重定向器對所述外部光的重定向，所述第二射束重定向器在所述外部光的路徑中相對于所述第一射束重定向器位于上游。

技術(shù)總結(jié)
一種近眼顯示器具有耦合到光導(dǎo)的圖像投射器，該光導(dǎo)用于接收和傳播由該圖像投射器提供的圖像光，該圖像光攜帶要向觀看者顯示的圖像。該近眼顯示器的視場可以通過在該光導(dǎo)下游提供射束重定向器來擴展，該射束重定向器用于與該圖像投射器顯示不同視場部分相協(xié)調(diào)地可控制地重定向該圖像光。為了補償該射束重定向器對外部光的重定向，可以在第一重定向器和該光導(dǎo)的上游設(shè)置第二射束重定向器。

技術(shù)研發(fā)人員：巴巴克·埃米爾蘇來馬尼,馮夏宇,黃玉格,施竹君,雷納特·伊娃·克萊門汀·蘭迪格,雅克·戈利耶,楊陽,斯考特·查爾斯·麥克爾多尼,何思輝
受保護的技術(shù)使用者：元平臺技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17