[发明专利]头戴式显示器

说明书

本申请提供一种头戴式显示器，其包括：显示系统，用于发出图像光；液晶耦合器，用于接收所述图像光，并调节所述图像光的出射角；输入耦合光栅，所述输入耦合光栅位于所述液晶耦合器远离所述显示系统的一侧，用于接收从所述液晶耦合器发出的所述图像光，并用于衍射所述图像光后出射；波导，所述波导设于所述输入耦合光栅与所述液晶耦合器之间，用于接收并传输所述输入耦合光栅发出的所述图像光；输出耦合光栅，所述输出耦合光栅用于接收所述波导传输的所述图像光，并用于衍射所述图像光后出射，所述输出耦合光栅出射的所述图像光用于形成一近眼显示的图像。

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其是一种头戴式显示器。

背景技术

目前的增强现实(Augmented Reality，AR)显示器，通常包括显示系统、输入耦合系统、波导和输出耦合系统四个部分。显示系统发出的图像光入射至输入耦合系统，并通过波导的传播后，从输出耦合系统输出，从而向用户呈现增强现实的图像。评估AR显示器的显示效果时通常会采用视场角(Field of view，FOV)与眼盒(eye box)两个参数。FOV是指图像可呈现的最大范围的两条边缘与眼睛所构成的夹角。eye box是指图像保持清晰时眼球可活动的最大范围，即超出eye box范围时，眼球所看到的图像将会产生畸变。在现有的架构下，由于近眼显示限制了波导与输出耦合系统的面积，AR显示器的FOV与eye box会互相牵制，也即在AR显示器的面积固定时，增大FOV则会减小eye box。为了增加eye box，一种方案是采用瞳孔复制(pupil replication)的方法，将输出的图像光进行复制，但该方案会导致图像光效率分散或分布不均匀，且FOV较小。

发明内容

本申请提供一种头戴式显示器，其包括：

显示系统，用于发出图像光；

液晶耦合器，用于接收所述图像光，并调节所述图像光的出射角；

输入耦合光栅，位于所述图像光的光路上，用于接收从所述液晶耦合器发出的所述图像光，并用于衍射所述图像光后出射；

波导，所述波导设于所述输入耦合光栅与所述液晶耦合器之间，用于接收并传输所述输入耦合光栅发出的所述图像光；

输出耦合光栅，所述输出耦合光栅用于接收所述波导传输的所述图像光，并用于衍射所述图像光后出射，所述输出耦合光栅出射的所述图像光用于形成一增强现实的图像。

上述头戴式显示器，通过在输入耦合光栅和显示系统之间设置液晶耦合器，可以在图像光入射进输入耦合光栅时的角度，进而改变图像光从输出耦合光栅出射时的角度，从而在保持FOV不变的情况下增加了eye box，提高了头戴式显示器的显示效果。

在一实施例中，所述液晶耦合器包括：

第一电极层，用于接收一公共电压；

第二电极层，所述第二电极层包括多个相互绝缘的电极组，每一所述电极组包括多个相互绝缘的电极对，每一电极对包括两个电极块，每一所述电极对中的所述两个电极块用于接收电压大小相同的偏转电压；以及

液晶层，位于所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述液晶层包括多个液晶分子，所述液晶层用于接收所述图像光，所述多个液晶分子用于根据所述公共电压和所述偏转电压进行偏转，以控制所述图像光的出射角。

上述液晶耦合器，通过在一电极组中设置多个电极对，并控制每一电极对的偏转电压，进而控制电极组对应的液晶层中液晶分子的偏转，从而控制图像光的出射角。

在一实施例中，每一所述电极对中的电极块关于所述电极组的几何中心成中心对称。

在一实施例中，每一所述电极组内至少包括两个所述电极对。

在一实施例中，在一所述电极组中，至少有一个所述电极对接收的所述偏转电压与其他所述电极对接收的所述偏转电压不同。