[發明專利]用于減少頭戴式顯示器中的重像的系統和方法

有效

• 申請號: 201680074611.8
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN108474958B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: Y·C·珀恩;I·恩古耶;E·格列克;T·萊沃拉
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B27/01
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳斌;胡利鳴

在包括顯示引擎和光學波導的近眼或平視顯示系統中，四分之一波長延遲器(QWR)被放置在顯示引擎的偏振分束器(PBS)和波導的輸入衍射光柵之間。附加地，線性偏振器可被放置在PBS和QWR之間。與由顯示引擎的反射微顯示器生成的圖像相對應的光被輸入衍射光柵衍射進入波導，從而它可以全內反射的方式行進到輸出耦合器并被人眼查看。單獨的QWR或與線性偏振器結合的QWR防止在通過輸入衍射光柵衍射進入波導的與圖像相對應的光的一部分被輸入衍射光柵衍射式地輸出耦合并在此之后反射離開反射微顯示器的情況下本來可能發生的重像。

背景

各種類型的計算、娛樂和/或移動設備可用透明或半透明顯示器來實現，設備的用戶可以透過該透明或半透明顯示器來查看周圍環境。此類設備(可以被稱為透視、混合現實顯示設備系統或增強現實(AR)系統)使得用戶能夠透視設備的透明或半透明顯示器以查看周圍環境，并且還能夠看見虛擬對象(例如，文本、圖表、視頻等)的圖像，這些虛擬對象被生成以供顯示以表現為周圍環境的一部分和/或表現為覆蓋在周圍環境上。這些設備(可以被實現為頭戴式顯示器(HMD)眼鏡或其他可穿戴近眼顯示設備，但不限于此)通常利用光學波導將例如由顯示引擎產生的圖像再現到一位置處，設備的用戶能夠查看該位置處的圖像作為增強或虛擬現實環境中的虛擬圖像。類似地，顯示引擎和光學波導也可被用于提供平視顯示器。盡管這仍然是一項新興技術，但是存在與利用光學波導向用戶顯示虛擬對象的圖像相關聯的某些挑戰。

概述

本文所描述的某些實施例針對包括顯示引擎和光學波導的近眼或平視顯示系統。可包括反射微顯示器的顯示引擎可被配置成產生圖像。可包括輸入衍射光柵和輸出耦合器的光學波導可被配置成使得通過輸入衍射光柵衍射進入波導的、與圖像相對應的光的至少一部分以全內反射(TIR)的方式行進到輸出耦合器，在輸出耦合器處與圖像相對應的光的一部分被耦合出波導，使得圖像可被人眼查看。顯示引擎可包括偏振分束器(PBS)，該偏振分束器被配置成透射具有第一(例如，P)線性偏振態的線性偏振光并反射具有與該第一線性偏振態正交的第二(例如，S)線性偏振態的線性偏振光。顯示引擎的PBS可相對于光學波導定位，以使得與圖像相對應的且具有第一線性偏振態的線性偏振光被引導向光學波導的輸入衍射光柵，其中第一線性偏振態是P和S線性偏振態中的一者。光學波導的輸入衍射光柵可被配置成將入射在輸入衍射光柵上的與圖像相對應的光衍射進入光學波導。

系統可附加地包括位于顯示引擎的PBS和光學波導的輸入衍射光柵之間的四分之一波長延遲器(QWR)。系統還可包括位于顯示引擎的PBS和QWR之間的線性偏振器。單獨的QWR或與線性偏振器結合的QWR可被用于防止在通過輸入衍射光柵衍射進入波導的、與圖像相對應的光的一部分被輸入衍射光柵衍射式地輸出耦合并在此之后反射離開顯示引擎的反射微顯示器的情況下本來可能發生的重像。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并非旨在標識出要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，亦非旨在用作輔助確定要求保護的主題的范圍。

附圖簡述

例示了示例性顯示系統的圖1被用于示出不希望的重像可能如何發生。

圖2例示了根據本技術的實施例的被配置成減少或消除重像的示例性顯示系統。

圖3例示了根據本技術的另一實施例的被配置成減少或消除重像的示例性顯示系統。

圖4是被用于概述根據本發明技術的各種實施例的方法的高級流程圖。

詳細描述