显示器照明系统技术方案

本文提供了一种电子设备，该电子设备可具有包含生成图像的像素阵列的反射显示器。反射显示器可由照明系统照明。来自照明系统的光可被像素阵列反射为图像光。可使用具有衍射输入耦合器和衍射输出耦合器的波导将图像光提供给观察者。照明系统可具有波导。照明系统也可具有光源，诸如一个或多个发光二极管。来自光源的光可由衍射耦合器(诸如用作输入耦合器的体积全息图)耦合到照明系统的波导中。来自光源的光可使用照明系统中的波导和衍射耦合器(诸如用作输出耦合器的体积全息图)路由至显示器来照亮显示器。

Display lighting system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显示器照明系统本专利申请要求2017年6月14日提交的临时专利申请62/519,597的优先权，该临时专利申请以引用的方式全文并入本文。
技术介绍
本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有显示器的电子设备。具有显示器的电子设备可以用于为用户显示内容。如果稍有不慎，在电子设备中的用于为用户显示内容的部件可能是难看且笨重的，并且可能未表现出期望的光学性能水平。
技术实现思路
电子设备可具有包含生成图像的像素阵列的反射显示器。反射显示器可由照明系统照明。在操作期间，来自照明系统的光可被像素阵列反射为图像光。可使用具有波导和全息输入耦合器和全息输出耦合器的光学系统将图像光提供给观察者。照明系统可具有波导。照明系统也可具有光源，诸如一个或多个发光二极管或激光器。来自光源的光可通过衍射耦合器(诸如用作输入耦合器的体积全息图)耦合到照明系统的波导中。来自光源的光可使用照明系统中的波导和衍射耦合器(诸如用作输入耦合器的体积全息图)路由至显示器。通过输出耦合器从照明系统中的波导耦合出的光从像素阵列反射为图像光，并且可利用光学系统提供给观察者。附图说明图1是根据一个实施方案的例示性头戴式设备的示意图。图2是根据一个实施方案的例示性头戴式设备的图示。图3是根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性光学系统和相关联的显示系统的侧视图。图4是根据一个实施方案的例示性显示器照明系统的侧视图。图5是根据一个实施方案的具有弯曲波导的例示性显示器照明系统的横截面侧视图。图6是根据一个实施方案的例示性显示器照明系统的一部分的侧视图，其具有帮助将来自光源的光耦合到系统中的波导中的透镜。图7是根据一个实施方案的例示性显示器照明系统的一部分的侧视图，其示出了显示器可如何相对于系统中的波导和耦合器倾斜。图8是根据一个实施方案的例示性显示器照明系统的一部分的侧视图，其具有由以偏移角书写的体积全息图构成的输出耦合器。图9是根据一个实施方案的例示性显示器照明系统的侧视图，其具有波片和偏振敏感全息耦合器。具体实施方式头戴式设备和其他设备可用于虚拟现实和增强现实系统。这些设备可包括便携式消费电子设备(例如，便携式电子设备，诸如蜂窝电话、平板电脑、眼镜、其他可穿戴装置)、在驾驶舱、车辆等中的头顶显示器、基于显示器的装置(投影仪、电视机等)。诸如这些设备的设备可包括显示器和其他光学部件。将其中虚拟现实和/或增强现实内容提供给具有头戴式显示器设备的用户的设备构型在本文中作为示例描述。然而，这仅为例示性的。任何合适的装置都可用于向用户提供虚拟现实和/或增强现实内容。佩戴在用户头部的头戴式设备诸如一副增强现实眼镜可用于向用户提供覆盖在真实世界内容顶部的计算机生成的内容。真实世界内容可由用户通过光学系统的透明部分直接查看。光学系统可用于将图像从显示系统中的一个或多个像素阵列路由至观察者的眼睛。光学系统中可包括波导(诸如由透明材料(诸如玻璃或塑料)片材形成的薄平面波导或其他光导)，以将来自像素阵列的图像光输送至观察者。这种类型的波导还可用于在被配置为向显示系统提供照明的照明系统中承载光。显示系统可包括反射显示器，诸如硅上液晶显示器、微电子机械系统(MEMS)显示器或其他显示器。照明系统可以包括为显示器供应照明的光源。照亮的显示器产生图像光。输入光学耦合器可以用于将来自光源的光耦合到照明系统中的波导中。输出光学耦合器可以用于将显示器照明耦合出波导。输入耦合器和输出耦合器还可以用于将来自显示器的图像光耦合到光学系统中的波导中，并且将图像光耦合出波导以供观察者观看。头戴式设备的输入耦合器和输出耦合器可以形成结构，诸如将光耦合到波导中的布拉格光栅和将光耦合出波导的布拉格光栅。输入耦合器和输出光学耦合器可以由衍射耦合器构成，诸如体积全息图、其他全息耦合元件或其他衍射耦合结构。输入耦合器和输出耦合器可以例如由薄的聚合物层和/或使用激光来记录全息图案的其他光学耦合器结构构成。在一些构型中，光学耦合器可以由可动态调节的设备构成，诸如由微电子机械系统(MEMS)部件、液晶部件(例如，可调谐液晶光栅、聚合物分散液晶设备)或其他可调节光学耦合器构成的可调节光栅。在图1中示出了例示性头戴式设备的示意图。如图1所示，头戴式设备10可以具有控制电路50。控制电路50可以包括用于控制头戴式显示器10的操作的存储和处理电路。电路50可以包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。控制电路50中的处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、图形处理单元、专用集成电路以及其他集成电路。软件代码可以存储在电路50中的存储装置上，并且在电路50中的处理电路上运行，以实现头戴式显示器10的操作(例如，数据采集操作、涉及使用控制信号调节部件的操作、产生向用户显示的图像内容的图像呈现操作等)。头戴式设备10可以包括输入-输出电路52。输入-输出电路52可以用于允许由头戴式显示器10从外部装置(例如，拴系计算机、便携式设备(诸如手持设备或膝上型计算机)或其他电气装置)接收数据，并且允许用户向头戴式设备10提供用户输入。输入-输出电路52还可以用于采集有关在其中操作头戴式设备10的环境的信息。电路52中的输出部件可以允许头戴式设备10向用户提供输出，并且可以用于与外部电气装置通信。如图1所示，输入-输出电路52可包括一个或多个显示器，诸如一个或多个显示器26。一个或多个显示器26可以用于为头戴式设备10的用户显示图像。一个或多个显示器26具有一个或多个像素阵列以生成通过光学系统呈现给用户的图像。如果需要，光学系统可以具有透明部分，用户(观察者)可以通过该透明部分观察真实世界对象，同时计算机生成的内容通过在一个或多个显示器26上产生计算机生成的图像而覆盖在真实世界对象顶部上。光学部件54可以用于形成向用户呈现图像的光学系统。部件54可以包括静态部件，诸如波导、静态光学耦合器和固定透镜。部件54还可以包括可调节的光学部件，诸如可调节偏振器、可调谐透镜(例如，液晶可调谐透镜、基于电光材料的可调谐透镜、可调谐液体透镜、微电子机械系统(MEMS)可调谐透镜或其他可调谐透镜)、可动态调节耦合器(例如，可调节MEMS光栅或其他耦合器)、可调节液晶全息耦合器(诸如可调节液晶布拉格光栅耦合器)、可调节全息耦合器(例如，诸如可调谐布拉格光栅耦合器、聚合物分散的液晶设备的电光设备)、耦合器、透镜和由电光材料(例如，铌酸锂或其他表现出电光效应的材料)构成的其他光学设备，或其他静态和/或可调谐光学部件。部件54可以用于向显示器26提供光以照亮显示器26，并且可以用于将来自显示器26的图像提供给用户以供观看。在一些构型中，可以堆叠部件54中的一个或多个部件，使得光穿过串联的多个部件。在其他构型中，部件可以侧向展开(例如，可以使用平铺的横向相邻耦合器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有照明系统的设备，所述设备包括：/n像素阵列；/n光源；/n波导；/n衍射输入耦合器，所述衍射输入耦合器将来自所述光源的光耦合到所述波导中；和/n衍射输出耦合器，所述衍射输出耦合器将来自所述波导的光耦合出所述波导并耦合到所述像素阵列上以照亮所述像素阵列并反射来自所述像素阵列的图像光。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170614 US 62/519,5971.一种具有照明系统的设备，所述设备包括：
像素阵列；
光源；
波导；
衍射输入耦合器，所述衍射输入耦合器将来自所述光源的光耦合到所述波导中；和
衍射输出耦合器，所述衍射输出耦合器将来自所述波导的光耦合出所述波导并耦合到所述像素阵列上以照亮所述像素阵列并反射来自所述像素阵列的图像光。


2.根据权利要求1所述的设备，还包括：
光学系统，所述光学系统具有输入部分和输出部分，其中所述光学系统被配置为利用所述输入部分接收来自所述像素阵列的所述图像光。


3.根据权利要求2所述的设备，其中所述光学系统包括光学系统波导，所述光学系统波导形成所述输入部分的至少一部分和所述输出部分的至少一部分，并且使用所述输入部分接收所述图像光。


4.根据权利要求3所述的设备，其中所述输出部分包括衍射光学系统输出耦合器，所述衍射光学系统输出耦合器被配置为将所述图像光耦合出所述光学系统波导。


5.根据权利要求4所述的设备，其中所述像素阵列相对于所述衍射输出耦合器倾斜。


6.根据权利要求4所述的设备，其中所述衍射输出耦合器以偏移角记录并且被配置为相对于所述波导的表面法线以非零角度将光引导出所述波导。


7.根据权利要求4所述的设备，其中所述衍射输出耦合器包括偏振敏感体积全息图。


8.根据权利要求7所述的设备，其中所述衍射输入耦合器包括偏振敏感体积全息图。


9.根据权利要求8所述的设备，其中所述衍射输出耦合器为透射全息图，并且其中所述衍射输入耦合器为透射全息图。


10.根据权利要求1所述的设备，其中所述像素阵列相对于所述衍射输出耦合器倾斜。


11.根据权利要求1所述的设备，其中所述衍射输出耦合器被配置为相对于所述波导的表面法线以非零角度将光引导出所述波导。


12.根据权利要求1所述的设备，还包括在所述衍射输出耦合器和所述像素阵列之间的波片，其中所述衍射输出耦合器包括偏振敏感透射全息图。


13.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·崔，E·J·汉索特，彭国林，P·J·格尔辛格奥斯汀，吴世百，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US