[發明專利]具有使光彎曲及聚焦的衍射光柵的近眼式顯示器

有效

• 申請號: 201280051632.X
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN103890637A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 伊赫桑·賽義迪;巴巴克·阿米爾帕爾維茲;繆瀟宇
• 申請（專利權）人: 谷歌公司
• 主分類號: G02B27/02
• 分類號: G02B27/02
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 江葳

1.一種用于向用戶顯示計算機產生的圖像“CGI”光的頭戴式顯示器“HMD”，所述HMD包括：

框架組合件，其用以支撐所述HMD以佩戴于所述用戶的頭部上；

目鏡，其緊固到所述框架組合件且經定位以形成透視顯示器，所述目鏡包含：

光學透射襯底；及

衍射元件的重復圖案，其跨越所述光學透射襯底的觀看區安置且被組織成既使所述CGI光彎曲又使其聚焦的反射衍射光柵；及

光引擎，其安裝到所述框架組合件且經定向以用所述CGI光照射所述反射衍射光柵。

2.根據權利要求1所述的HMD，其中衍射元件的所述重復圖案被組織成既使所述CGI光彎曲又對其進行放大以使所述CGI光對焦以供近眼式顯示的所述反射衍射光柵。

3.根據權利要求1所述的HMD，其中所述框架組合件包含：

正面部件，其用以支撐所述目鏡；及

鏡腳延伸臂，其耦合到所述正面部件且當所述HMD由所述用戶佩戴時向后朝向所述用戶的耳朵延伸，其中所述光引擎安裝到所述鏡腳延伸臂中的一者。

4.根據權利要求3所述的HMD，其中所述光引擎經定位以在無介入波導光學器件的情況下通過自由空間空氣直接照射所述反射衍射光柵。

5.根據權利要求1所述的HMD，其中衍射元件的所述重復圖案在每像素基礎上以所述光引擎的像素與所述重復圖案的實例之間的一一對應性重復。

6.根據權利要求1所述的HMD，其中所述衍射元件各自包括反射表面且所述衍射元件通過所述光學透射襯底上的介入間隙與鄰近衍射元件分離。

7.根據權利要求6所述的HMD，其中所述衍射元件各自包括具有傾斜于所述光學透射襯底的表面定向的所述反射表面的結構。

8.根據權利要求6所述的HMD，其中所述衍射元件各自包括具有涂覆有所述反射表面的階梯輪廓的多相結構。

9.根據權利要求6所述的HMD，其中所述反射表面包括部分反射金屬涂層。

10.根據權利要求6所述的HMD，其中所述反射表面包括分色角度選擇性多層表面，所述分色角度選擇性多層表面對沿著所述CGI光從其始發的第一角度入射的光為實質上反射的且對沿著實質上法向于所述光學透射襯底的表面的第二角度入射的外部光為實質上透明的。

11.根據權利要求1所述的HMD，其中所述光引擎包括：

激光二極管燈，其用以輸出燈光；

硅上液晶“LCoS”面板，其用以響應于所述燈光的照射而反射所述CGI光；及

偏振分束器“PBS”，其定位于所述激光二極管燈與所述LCoS面板之間以將所述燈光重新引導到所述LCoS面板上且將所述CGI光傳遞到所述目鏡。

12.根據權利要求1所述的HMD，其中所述光引擎包括：

激光二極管源，其用以可控地輸出單個像素光束；及

微機電系統“MEMS”掃描鏡，其經定位以反射所述單個像素光束并使其跨越所述反射衍射光柵進行光柵掃描以形成所述CGI光。

13.根據權利要求1所述的HMD，其中所述光學透射襯底包括具有彎曲表面的襯底。

14.一種用于頭戴式顯示器的設備，所述設備包括：

光學透射襯底，其具有透視顯示區；及

衍射元件的重復圖案，其跨越所述光學透射襯底的所述透視顯示區安置且被組織成反射衍射光柵，所述反射衍射光柵反射及放大投射到所述反射衍射光柵上的計算機產生的圖像“CGI”光，

其中所述透視顯示區對投射到所述光學透射襯底的外部側上的外部周圍光為至少部分透射的且對投射到所述光學透射襯底的與所述外部側相對的內部側上的所述CGI光為至少部分反射的。

15.根據權利要求14所述的設備，其中衍射元件的所述重復圖案在每像素基礎上以所述CGI光的圖像像素與所述重復圖案的實例之間的一一對應性重復。

16.根據權利要求14所述的設備，其中所述衍射元件各自包括反射表面且所述衍射元件通過所述光學透射襯底上的介入間隙與鄰近衍射元件分離。

17.根據權利要求16所述的設備，其中所述衍射元件各自包括具有傾斜于所述光學透射襯底的表面定向的所述反射表面的結構。