一种近眼显示器包括生成在一定角度范围上的角度相关射束以用于形成虚像的图像发生器和在有限角度范围上传播所述角度相关射束的波导。波导的输入孔包括多个可控部件，所述多个可控部件可选择性地作为用于向波导中注入所述角度相关射束的子集的衍射光学装置进行操作。波导的输出孔包括多个可控部件，所述多个可控部件可选择性地作为用于将所述角度相关射束的相应子集朝着眼眶发射到波导外的衍射光学装置进行操作。控制器使输出孔的可控部件的操作与角度相关射束的不同子集沿着波导的传播同步，以便将角度相关射束的子集发射到波导外以在眼眶内呈现虚像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种近眼显示器包括生成在一定角度范围上的角度相关射束以用于形成虚像的图像发生器和在有限角度范围上传播所述角度相关射束的波导。波导的输入孔包括多个可控部件，所述多个可控部件可选择性地作为用于向波导中注入所述角度相关射束的子集的衍射光学装置进行操作。波导的输出孔包括多个可控部件，所述多个可控部件可选择性地作为用于将所述角度相关射束的相应子集朝着眼眶发射到波导外的衍射光学装置进行操作。控制器使输出孔的可控部件的操作与角度相关射束的不同子集沿着波导的传播同步，以便将角度相关射束的子集发射到波导外以在眼眶内呈现虚像。【专利说明】用于近眼显示器应用的可控波导
本专利技术涉及用于发射被角度编码的图像信息、特别是用于近眼显示器的波导系统，并涉及用于诸如优化观看条件和图像质量并支持多个光谱范围和多个场角度范围以便在出射光瞳内呈现虚像的目的的可控孔的使用。
技术介绍
板状(通常是平面的)波导已在紧凑式近眼显示器中被用于向观看者的眼睛发射角度图像信息作为来自位于用户视线之外的图像源的虚像。图像信息一般地是在波导的一端附近被输入，并在波导的相对端附近被输出。该图像信息作为沿着波导被内反射的多个角度相关射束而沿着波导传播。衍射光学装置已被用于通过被波导内反射的角度范围向波导中注入图像信息以及用于通过相应的角度范围发射图像信息以便在可以与观看者的眼睛对准的位置上在波导后面中继或形成出射光瞳。许多波导显示器局限于其中用单个色彩形成虚像的单色光的使用。常规衍射光学装置趋向于通过不同的角度衍射不同的波长，从而产生色差。多个波导(例如，堆叠波导)或更复杂的衍射光学装置已被用来缓解这些像差，但是当前解决方案趋向于过度地限制可以通过其来有效地发射图像信息的不同角度或波长的数目。在其内部能够在波导后面的规定位置处(B卩，在设计的眼眶内)看到虚像的有效出射光瞳尺寸常常被过度限制，因为衍射光束趋向于在离开平面波导时扩展开。这限制了在其内能够看到虚像的重叠区域(即，减小了眼眶的尺寸)。输出衍射光学装置的衍射效率随位置的变化已被用来扩展出射光瞳(即，眼眶)，但这些变化对于管理被用来对彩色虚像进行编码的多个角度和多个波长两者而言并未趋向于有效。某些平面光学显示器还意图支持在同一眼眶内对周围环境的观看。此要求对输出光学装置施加额外负担以保持一定的透射率水平。
技术实现思路
本专利技术在其优选实施例中的一个或多个中以一种用于近眼显示器的波导为特征，其包含具有可寻址可变换部件的至少一个可控孔。电子控制机构为使孔内的每个可变换部件在有源和无源状态之间以及在期望的情况下通过中间效率状态移位做准备。将多个可寻址可变换部件组合以产生可控孔使得允许地特定范围的射束角和波长的选择性处理。可针对特定的角度范围和波长来优化每个可变换部件的控制(包括激活的持续时间)，提供扩展的观看区域和通过波导中继的虚像的增强的质量。本专利技术作为近眼显示器的版本包括传播在有限的第一角度范围上的角度相关射束的波导和生成在第二较宽角度范围上的角度相关射束以便形成虚像的图像生成器。波导的输入孔包括多个可控部件。每输入孔的每个可控部件可选择性地作为衍射光学装置进行操作以注入在第二角度范围的有限部分上的角度相关射束的子集，以便在第一角度范围内沿着波导传播角度相关射束的该子集。波导的输出孔包括多个可控部件。输出孔的每个可控部件可选择性地作为衍射光学装置进行操作以将角度相关射束的相应子集朝着眼眶喷射出波导外。控制器使得输出孔的可控部件的操作与角度相关射束的不同子集沿着波导的传播同步，以便将角度相关射束的子集发射出波导并在眼眶内呈现虚像。输入孔的每个可控部件优选地与输出孔的可控部件中的一个配对以便注入和发射角度相关射束的子集中的一个。输入和输出孔的可控部件优选地包括多个可变换衍射光学装置，其具有用于通过不同的角度衍射角度相关射束的不同子集的不同的有效时段。可变换衍射光学装置优选地可在对于角度相关射束而言基本上透明的第一状态与根据角度相关射束的子集的时段来衍射角度相关射束的子集的第二状态之间进行变换。优选地，图像生成器为产生多个不同标称波长的角度相关射束做准备。输入孔的每个可控部件为注入多个不同标称波长中的一个中的角度相关射束的子集做准备，并且输出孔的每个可控部件可操作用于发射所述多个不同标称波长中的一个中的角度相关射束的相应子集以便使不同标称波长中的角度相关射束的子集在眼眶内重叠。控制器优选地为使输入和输出孔的可控部件的操作与图像生成器的操作同步做准备，以便相继地向波导中注入不同标称波长的角度相关射束的子集以及将它们发射到波导外。为了支持通过波导的输出孔从眼眶观看周围环境，控制器将输出孔的可控输出部件切换到第一状态中。波导还能够合并中间衍射光学装置，其具有在输入和输出孔之间沿着波导被定位以便选择性地使角度相关射束的子集朝着输出孔重新定向的多个部分。中间衍射光学装置的各部分在空间上将角度相关射束的子集分离。本专利技术作为近眼显示器的波导的另一版本包括板状主体，其具有面对周围环境的前表面、面对眼眶的后表面以及用于通过在有限角度范围内从前表面和后表面的连续反射来传播角度相关射束的长度。板状主体的输入孔包括多个可控部件，所述多个可控部件用于在限定虚像生成器的光瞳的在多个波长上共同地接收角度相关射束，并用于在有限角度范围内向板状主体中分别地注入在多个波长上的角度相关射束的子集。板状主体的输出孔包括多个可控部件，其用于分别接收在多个波长上的角度相关射束的子集，并用于共同地从波导发射在所述多个波长上的角度相关射束的子集。输入和输出孔的每个可控部件包括可变换衍射光学装置，其可在对于在多个波长上的角度相关射束的子集而言基本上透明的第一状态与衍射在多个波长上的角度相关射束的子集中的一个或多个的第二状态之间变换。控制器使输入和输出孔的可控部件的变换同步，以便在观看者的眼睛的积分区间内相继地注入和发射在多个波长上的角度相关射束的子集，以在眼眶内共同地重新形成虚像生成器的光瞳。优选地，输出孔的可控部件为在观看者的眼睛的积分区间内相继地发射不同波长中的角度相关射束的相应子集做准备，以便在眼眶内共同地重新形成彩色虚像生成器的光ρμ?ι瞪。可变换衍射光学装置优选地包括可变换光栅结构，其与输入和输出孔的各部件内的配对光栅结构配对。可变换光栅结构的电活性材料优选地具有能够从与所配对的配对光栅结构的折射率的指数基本上匹配的值变化到与配成对的配对光栅结构的折射率基本上不匹配的另一值，以便在第一和第二状态之间对可控部件进行变换。控制器优选地为在第一和第二状态之间对输出孔的可控输出部件进行变换做准备，以便同时地支持从眼眶内进行的对周围环境的观看和对由虚像生成器产生的虚像的观看两者。本专利技术作为将图像生成器的出射光瞳通过波导中继到眼眶的方法的另一版本包括在形成图像生成器的出射光瞳的角度范围上产生角度相关射束。波导的输入孔被定位为接近于图像生成器的出射光瞳以便接收角度相关射束。输入孔的可控部件在对于角度相关射束而言基本上透明的第一状态与衍射角度相关射束以分别向波导中注入角度相关射束的子集以便在较窄的角度范围内沿着波导传播的第二状态之间进行变换。波导的输出孔被定位为接近于眼眶。输出孔的可控部件在对于角度相关射束而言基本上透明的第一状态与衍本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种近眼显示器，包括：波导，其在有限的第一角范围上传播角度相关射束，图像生成器，其产生在第二较宽角范围上的角度相关射束以便形成虚像，波导的输入孔，其包括多个可控部件，输入孔的每个可控部件可选择性地作为衍射光学装置进行操作以便注入在第二角度范围的有限部分上的角度相关射束的子集，以在第一角度范围内沿着波导传播角度相关射束的子集，波导的输出孔，其包括多个可控部件，输出孔径的每个可控部件可选择性地作为衍射光学装置进行操作以便将角度相关射束的相应子集朝着眼眶发射到波导外，以及控制器，其使输出孔的可控部件的操作与角度相关射束的不同子集沿着波导的传播同步，以便将角度相关射束的所述子集发射到波导外，以用于在眼眶内呈现虚像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：PJ特拉弗斯，RJ舒尔茨，
申请(专利权)人：伊奎蒂公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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