[發(fā)明專利]具有彎曲光路的虛擬圖像顯示器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580072464.6
• 申請(qǐng)日: 2015-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN107111137B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·特拉維斯;J·S·科林;A·喬治歐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微軟技術(shù)許可有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G02B27/01
• 分類號(hào): G02B27/01;G02B27/00;G02B5/18
• 代理公司: 31100 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳小剛;陳斌

1.一種顯示器，包括：

配置成提供虛擬圖像的光的投影儀；

波導(dǎo)，由所述投影儀將所述虛擬圖像的光以入射角入射到所述波導(dǎo)中，其中所述波導(dǎo)被配置成在由所述入射角所確立的點(diǎn)處出射所述光；以及

組合器，所述組合器沿所述波導(dǎo)布置并被配置成重定向所述虛擬圖像的光，所述組合器被進(jìn)一步配置成允許來自所述波導(dǎo)后方的環(huán)境光穿過所述組合器；

其中：

所述波導(dǎo)通過沿在所述投影儀與所述組合器之間的所述光的彎曲路徑的全內(nèi)反射來約束所述虛擬圖像的光；以及

所述組合器包括在除了所述投影儀提供的所述虛擬圖像的光的波長之外的波長處是透明的體光柵。

2.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述波導(dǎo)包括楔形波導(dǎo)部，所述楔形波導(dǎo)部被錐形化以根據(jù)所述入射角在所述楔形波導(dǎo)部內(nèi)的某一數(shù)目的反射之后出射所述光。

3.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述組合器包括在所述波導(dǎo)的一部分中嵌入在所述波導(dǎo)中的一組體全息圖，所述一組體全息圖中的每一體全息圖被配置成根據(jù)所述入射角從所述波導(dǎo)提取所述光并將所提取的光重定向在經(jīng)由所述體全息圖的記錄來確立的預(yù)定方向上。

4.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述波導(dǎo)包括沿鏡腿布置的第一部分、沿所述組合器布置的第二部分、以及布置在所述第一和第二部分之間并限定所述彎曲路徑的第三部分。

5.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，進(jìn)一步包括：

捕捉指示觀看所述顯示器的觀看者的瞳孔的圖像的數(shù)據(jù)的相機(jī)；以及

處理器，其被配置成基于所捕捉的數(shù)據(jù)來確定所述瞳孔的位置并被進(jìn)一步配置成生成控制信號(hào)以確立所述投影儀的入射角；以及

其中所述投影儀被配置成根據(jù)所述控制信號(hào)來調(diào)整所述入射角。

6.如權(quán)利要求5所述的顯示器，其特征在于，進(jìn)一步包括配置成使由所述組合器重定向的光會(huì)聚在所述瞳孔的多個(gè)可能位置處的掃描儀。

7.如權(quán)利要求6所述的顯示器，其特征在于：

所述掃描儀包括布置在所述組合器與所述瞳孔之間的可開關(guān)光柵的堆疊；以及

所述處理器被進(jìn)一步配置成生成進(jìn)一步控制信號(hào)以選擇性地激活可開關(guān)光柵的堆疊中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)可開關(guān)光柵以將由所述組合器重定向的光導(dǎo)向朝著所述瞳孔的所述多個(gè)可能位置中的相應(yīng)一個(gè)可能位置。

8.如權(quán)利要求7所述的顯示器，其特征在于，所述可開關(guān)光柵的堆疊包括：

將所述光水平地導(dǎo)向到多個(gè)水平位置偏移之一的可開關(guān)光柵第一子集；以及

將所述光垂直地導(dǎo)向到多個(gè)垂直位置偏移之一的可開關(guān)光柵第二子集。

9.如權(quán)利要求7所述的顯示器，其特征在于，所述可開關(guān)光柵的堆疊中的每一可開關(guān)光柵被像素化以根據(jù)位置來調(diào)制由所述相應(yīng)可開關(guān)光柵提供的導(dǎo)向的量。

10.如權(quán)利要求5所述的顯示器，其特征在于，進(jìn)一步包括外圍視覺系統(tǒng)，所述外圍視覺系統(tǒng)包括：

配置成生成會(huì)聚光線的背光單元；以及

由所述會(huì)聚光線照亮的液晶顯示器LCD面板，

其中所述處理器被配置成根據(jù)所述瞳孔的位置來控制所述背光單元以使所述光線會(huì)聚在所述瞳孔處，并控制所述LCD面板以提供外圍視覺圖像并確定所述LCD面板的停用區(qū)，從所述波導(dǎo)出射的光穿過所述停用區(qū)到達(dá)所述觀看者的小凹。

11.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其特征在于，所述背光單元包括體全息圖陣列，每一體全息圖被配置成在激勵(lì)之際將光線定向到相應(yīng)瞳孔位置。

12.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于，所述投影儀是配置成校正由所述彎曲路徑引起的像差的全息投影儀。