[发明专利]立体出瞳扩大器显示器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请公开了与本申请同一日提交的共同未决、共有的申请(Att.Doc.No944-003.185)也公开的且可以要求保护的技术方案。 

技术领域

本发明一般地涉及显示器设备，并且尤其涉及立体显示器，其使用多个衍射元件来扩大显示器出瞳以便观看。 

背景技术

虽然在实际中通常使用低分辨率的液晶显示器(LCD)面板在移动设备中显示网络信息和文本消息，但是使用高分辨率显示器来浏览文本和图像的丰富信息内容是优选的。基于微显示器的系统可以提供每毫米50-100行的全彩色像素。此类高分辨率通常适于虚拟显示器。虚拟显示器通常包括提供图像的微显示器以及以以下方式为操纵从图像显露的可见光的光学布置，其中该方式为使图像看起来和从直视显示器面板看到的一样大。虚拟显示器可以是单眼式的也可以是双眼式的。 

从朝向眼睛的成像光学器件呈现的可见光束的大小称作出瞳(exit pupil)。在近眼显示器(NED)中，出瞳在直径上通常小于10mm。进一步放大出瞳使得使用虚拟显示器变得非常容易，因为设备可以放置在距眼睛一定距离处。 

通常，为了使用具有多个衍射元件的出瞳光束扩大器提供立体观看，可以利用两个微显示器的图像。 

发明内容

根据本发明的第一方面，一种装置，包括：光学材料的衬底，其具有第一表面和第二表面，衬底包括沿线基本上彼此邻近的第一区域和第二区域；两个衍射元件，布置在第一或第二表面上并且配置为顺序地接收包括显示器的光学图像的两个输入光束，从而两个输入光束中的一个由两个衍射元件中的一个接收并且两个输入光束中的另一个由两个衍射元件中的另一个接收，其中分别地，两个衍射元件中的一个布置在第一区域上，并且两个衍射元件中的另一个布置在第二区域上；两个其他衍射元件，布置在第一或第二表面上，其中分别地，两个其他衍射元件中的一个布置在第一区域上，并且两个其他衍射元件中的另一个布置在第二区域上；以及光学传递系统，配置为在两个衍射元件之间顺序切换包括显示器的光学图像的两个输入光束，其中两个顺序切换的输入光束中的每个的至少部分在任何时间仅在两个衍射元件中的一个中衍射，从而基本上在第一和第二表面内利用两个衍射元件中的一个在相同区域中提供衍射光束，以及第一或第二区域中的至少部分衍射的光束进一步通过两个其他衍射元件中的一个中的衍射耦合出衬底，用于提供两个顺序切换的并且基本上相同的输出光束，每个输出光束包括具有在一个或两个维度上扩大的出瞳的显示器的光学图像。 

进一步根据本发明的第一方面，两个顺序切换并且基本上相同的输出光束可以用于提供显示器的立体图像。 

进一步根据本发明的第一方面，两个衍射元件可以基本上彼此相邻并且邻近所述线。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，光学传递系统可以包括两个光源，该两个光源配置为在基本上不同的方向上提供两个光束，以便顺序地切换两个输入光束。而且，两个光源可以配置为以预定的周期以顺序的方式打开和关闭。而且，光学传递系统可以包括线栅偏光器，其配置为分束器以重定向两个光束，从而在两个衍射元件之间顺序切换两个输入光束，并且显示器是硅上液晶显示器。 

进一步根据本发明的第一方面，光学传递系统可以包括快门， 该快门配置为以预定的周期在两个衍射元件之间顺序切换两个输入光束。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，衬底可以是单片(one-piece)衬底。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，衬底可以配置为在所述线附近具有吸光材料，吸光材料位于与布置有两个衍射元件的衬底表面相对的衬底的表面上。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，所述衬底可以是分裂衬底，从而第一区域和第二区域是物理上分开的。而且，吸光材料可以沉积在第一和第二部分沿所述线物理分开的区域中第一和第二部分的至少一个的一端上。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，两个衍射元件或两个其他衍射元件的位置相对于所述线可以是对称的。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，两个衍射元件可以具有不对称的凹槽形状，使得由两个衍射元件中的每个所衍射的输入光束基本上仅耦合至第一和第二区域当中布置了两个衍射元件中的每个的区域。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，两个衍射元件可以具有不对称的凹槽形状并且可以是具有大于20度的倾斜角度的倾斜光栅。 

仍旧进一步根据本发明的第一方面，两个衍射元件可以是不对称的，使得它们的凹槽形状相对于分开第一和第二区域的所述线彼此成镜像。