[发明专利]用于增强的近眼可穿戴显示器的系统和方法

权利要求书

1.一种增强现实显示器系统，包括：

光学透镜元件，具有第一透射衍射光学元件，第二透射衍射光学元件和部分反射衍射光学元件，所述第二透射衍射光学元件是所述第一透射衍射光学元件的光学补充件并且具有和所述第一透射衍射光学元件的斜率和方向相反的斜率和方向，以撤消来自周围环境透射通过透镜的光的光学效应；以及

发射显示器装置，被配置成输出光学图像，其中，所述发射显示器装置包括第三透射衍射光学元件，所述第三透射衍射光学元件使所述光学图像指向所述第一透射衍射光学元件，并且所述部分反射衍射光学元件朝向观察者的眼睛框部分反射作为所述光学图像的光学图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射显示器装置嵌入眼镜框架中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述发射显示器装置嵌入所述眼镜框架的鼻梁架区域中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述部分反射衍射光学元件嵌入所述光学透镜元件的面向场景的表面中。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述部分反射衍射光学元件的反射率特性在20-60％的范围内。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一透射衍射光学元件沉积在所述光学透镜元件的面向所述发射显示器装置的表面上。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一透射衍射光学元件和所述部分反射衍射光学元件包括薄膜。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一透射衍射光学元件和所述部分反射衍射光学元件包括布拉格光栅。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一透射衍射光学元件和所述部分反射衍射光学元件包括体全息光栅。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一透射衍射光学元件和所述部分反射衍射光学元件包括渐变光栅，所述渐变光栅在所述光学透镜元件的观察表面之上不连续。

11.根据权利要求2所述的系统，还包括嵌入所述眼镜框架的臂中的第二发射显示器装置。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个眼睛跟踪传感器，其用以获得眼睛的角度位置、虹膜直径和两个瞳孔之间的距离中的至少一个。

13.一种提供增强现实显示器系统的方法，所述方法包括：

通过发射显示器装置将光学图像输出到光学透镜元件，所述光学透镜元件包括第一透射衍射光学元件，第二透射衍射光学元件和部分反射衍射光学元件，所述第二透射衍射光学元件是所述第一透射衍射光学元件的光学补充件并且具有和所述第一透射衍射光学元件的斜率和方向相反的斜率和方向，以撤消来自周围环境透射通过透镜的光的光学效应；

通过所述第一透射衍射光学元件将所述光学图像指向所述部分反射衍射光学元件；

通过所述第二透射衍射光学元件将来自周围环境的光指向所述部分反射衍射光学元件；以及

通过所述部分反射衍射光学元件将所述光学图像反射到观察者的眼睛框。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在表面浮雕纳米压印工艺中限定所述第一透射衍射光学元件和所述部分反射衍射光学元件。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，在体积浮雕纳米压印工艺中限定所述第一透射衍射光学元件和所述部分反射衍射光学元件。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述部分反射衍射光学元件的反射率特性在20-60％的范围内。