[发明专利]基于多光束衍射光栅的近眼显示器

说明书

近眼显示器和双目近眼显示器系统将图像的多个不同视图提供到眼箱内的不同位置，以将焦点深度提示提供给用户。近眼显示器包括配置为提供不同视图的基于多光束衍射光栅的显示器以及配置为将不同视图中继到眼箱内的不用位置的光学系统。双目近眼显示器系统包括一对基于多光束衍射光栅的显示器以及配置为将表示三维(3D)场景的立体图像对提供和中继到横向移位的眼箱的对应对的双目光学显示器系统。

相关申请的交叉申请

本申请要求于2015年10月16日提交的序列号为62/242,980的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

关于联邦政府资助研究或开发的声明

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背景技术

电子显示器是用于向多种设备和产品的用户通信信息的几乎无处不在的介质。最常采用的电子显示器包括阴极射线管(CRT)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(EL)、有机发光二极管(OLED)和有源矩阵OLED(AMOLED)显示器、电泳显示器(EP)和采用机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜设备、电润湿显示器等)。通常，电子显示器可以被分类为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器中最明显的示例是CRT、PDP和OLED/AMOLED。当考虑发射光时，典型地被分类为无源的显示器是LCD和EP显示器。无源显示器虽然经常展现出包括但不限于固有的低功耗的有吸引力的性能特性，但由于缺乏发射光的能力，在许多实际应用中可能会发现有一些有限的使用。

除了被分类为有源或无源外，电子显示器还可根据电子显示器的预期观看距离来表征。例如，绝大多数电子显示器旨在位于人眼正常或“自然”适应范围内的距离处。如此，电子显示器可以被直接且自然地观看，而无需额外的光学器件。另一方面，一些显示器被专门设计成比正常的适应范围更靠近用户的眼睛。这些电子显示器通常被称为“近眼”显示器，并且通常包括某种形式的光学器件以便于观看。例如，即使所述物理电子显示器本身可能不是直接可观看的，光学器件可以提供处于正常适应范围内的物理电子显示器的虚拟图像以能够舒适地观看。采用近眼显示器的应用示例包括但不限于头戴式显示器(HMD)和类似的可穿戴显示器以及一些平视显示器。各种虚拟现实系统以及增强现实系统经常包括近眼显示器，因为在这样的应用中近眼显示器可以提供比常规显示器更加身临其境的体验。

附图说明

参考以下结合附图的详细描述，根据在此描述的原理的示例和实施例的各种特征可以更容易地被理解，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：

图1示出根据在此描述的原理的示例的具有特定主要角度方向的光束的角度分量{θ，φ}的图形视图。

图2示出根据在此描述的原理的实施例的示例中的近眼显示器的框图。

图3示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的近眼显示器的光学器件的示意图。

图4示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的具有包括自由形状棱镜的光学系统的近眼显示器的横截面图。

图5A示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的基于多光束衍射光栅的显示器的横截面图。

图5B示出根据与在此描述的原理一致的另一实施例的示例中的基于多光束衍射光栅的显示器的横截面图。

图5C示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的多光束衍射光栅的透视图。

图6示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的近眼双目显示器系统的框图。

图7示出根据与在此描述的原理一致的实施例的示例中的近眼显示器操作的方法的流程图。