一种可穿戴显示系统包括一个或多个纳米线LED微型显示器。纳米线微型LED显示器可以是单色或全色的。形成阵列的纳米线LED可以具有有利地窄角发射轮廓和高光输出。在利用多个纳米线LED微型显示器的情况下，微型显示器可以位于光学组合器的不同侧，例如X立方体棱镜，其接收来自不同微型显示器的光线并从立方体的同一面输出光线。光学组合器将光引导到投射光学器件，投射光学器件将光输出到目镜，目镜将光中继到用户的眼睛。目镜可以以不同的波前发散量将光输出到用户的眼睛，以将虚拟内容放置在不同的深度平面上。在不同的深度平面上。在不同的深度平面上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有纳米线LED微型显示器的可穿戴显示系统
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求题为“WEARABLE DISPLAY SYSTEMS WITH NANOWIRE LED MICRO
‑
DISPLAYS(具有纳米线LED微型显示器的可穿戴显示系统)”并且于2020年4月3日提交的美国临时专利申请63/005132的优先权，其以其整体内容通过引用并入本文。
[0003]通过引用并入
[0004]本申请通过引用并入了于2018年12月14日提交的美国申请号16/221,359；于2018年12月28日提交的美国临时申请号62/786199；于2018年7月24日提交的美国临时申请号62/702,707；以及于2017年4月6日提交的美国申请号15/481,255的整体内容。
[0005]本公开涉及显示系统，并且更具体地涉及增强和虚拟现实显示系统。
技术介绍
[0006]现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的开发，其中数字再现的图像或其部分以它们看起来真实或可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景典型涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对其它实际真实世界视觉输入没有透明性；增强现实或“AR”场景通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为对用户周围的真实世界的可视化的增强。混合现实或“MR”场景是一种AR场景，并且通常涉及集成到自然世界中并对自然世界做出响应的虚拟对象。例如，MR场景可以包括AR图像内容，该AR图像内容看起来被真实世界中的对象阻挡或者以其它方式被感知为与真实世界中的对象交互。
[0007]参考图1，描述了AR场景10。AR技术的用户看到以人、树、背景中的建筑物和混凝土平台30为特征的真实世界公园状设置20。用户还感知到他/她“看到”“虚拟内容”，例如站在真实世界平台30上的机器人像40，以及飞行的卡通状化身角色50，其似乎是大黄蜂的拟人化。这些元素50、40是“虚拟的”，因为它们不存在于真实世界中。因为人类视觉感知系统是复杂的，所以产生促进虚拟图像元素与其它虚拟或真实世界的图像元素的舒适的、感觉自然的、丰富呈现的AR技术是有挑战性的。
技术实现思路
[0008]在一些实施例中，提供一种头戴式显示系统。该头戴式显示系统包括：头戴式框架；由框架支撑的纳米线微型LED显示器；以及由框架支撑的目镜。纳米线LED微型显示器被配置为输出图像光，并且目镜被配置为接收来自纳米线LED微型显示器的图像光，并且在将框架安装在用户上时将图像光引导到用户的眼睛。
[0009]在一些其他实施例中，提供一种头戴式显示系统。该头戴式显示系统包括：波导组件，其包括一个或多个波导；以及图像投射系统，其包括纳米线微型LED阵列。图像投射系统被配置为将图像投射到波导组件上。波导组件中的每个波导包括：耦入光学元件，其被配置
为将来自图像投射系统的光耦入到波导中；以及耦出光学元件，其被配置为将耦入光耦出到波导之外。波导组件被配置为输出具有对应于多个深度平面的可变波前发散量的耦出光。
[0010]下面列举了实施例的附加示例。
[0011]示例1.一种头戴式显示系统，包括：
[0012]头戴式框架；
[0013]由所述框架支撑的纳米线微型LED显示器，其中，所述纳米线LED微型显示器被配置为输出图像光；以及
[0014]由所述框架支撑的目镜，其中，所述目镜被配置为接收来自所述纳米线LED微型显示器的所述图像光，并且在将所述框架安装在用户上时将所述图像光引导到所述用户的眼睛。
[0015]示例2.根据示例1所述的头戴式显示系统，其中，所述纳米线LED微型显示器是多个纳米线LED微型显示器中的一个，
[0016]还包括X立方体棱镜，
[0017]其中，所述纳米线微型LED显示器中的每一个面向所述X立方体棱镜的不同侧，
[0018]其中，所述目镜包括耦入光学元件，以及
[0019]其中，所述X立方体棱镜的输出侧面向所述光耦入元件。
[0020]示例3.根据示例2所述的头戴式显示系统，其中，所述纳米线LED微型显示器是单色纳米线LED微型显示器。
[0021]示例4.根据示例3所述的头戴式显示系统，其中，所述X立方体棱镜的反射表面被配置为将来自不同单色纳米线LED微型显示器的光定位到所述目镜的不同区域上。
[0022]示例5.根据示例4所述的头戴式显示系统，其中，所述目镜包括多个耦入光学元件，所述多个耦入光学元件具有提供从所述X立方体棱镜到所述耦入光学元件的不同光路的空间布置，其中，所述区域的空间布置对应于所述耦入光学元件的所述空间布置。
[0023]示例6.根据示例1所述的头戴式显示系统，其中，所述目镜包括形成波导堆叠的多个波导，所述波导堆叠中的每个波导包括：
[0024]耦入光学元件，其被配置为将来自所述纳米线LED微型显示器的光耦入到所述波导中；以及
[0025]耦出光学元件，其被配置为将耦入光耦出到波导之外。
[0026]示例7.根据示例6所述的头戴式显示系统，其中，所述波导堆叠包括多组波导，其中，每组波导包括用于分量颜色的专用波导。
[0027]示例8.根据示例1所述的头戴式显示系统，还包括：可变焦透镜元件，其中，包括衍射光耦入和耦出光学元件的波导在第一可变焦透镜元件和第二可变焦透镜元件之间，其中，所述第一可变焦透镜元件被配置为修改由所述波导输出的光的波前发散，其中，所述第二可变焦透镜元件被配置为修改来自外部世界的、传播通过所述第二可变焦透镜元件的光的波前发散。
[0028]示例9.根据示例1所述的头戴式显示系统，还包括：所述目镜的波导堆叠的两个相邻波导之间的彩色滤波器，其中，在从所述微型显示器延伸的光路中，所述相邻波导中的第一波导在所述相邻波导中的第二波导之前，其中，所述彩色滤波器被配置为选择性地吸收
对应于被配置为由所述相邻波导中的第一波导的所述耦入光学元件耦入的光的波长的波长的光。
[0029]示例10.根据示例9所述的头戴式显示系统，还包括：
[0030]在所述光路中在所述相邻波导中的第二波导之后的第三波导；以及
[0031]其他彩色滤波器，其被配置为选择性地吸收对应于被配置为由所述相邻波导中的第二波导的所述耦入光学元件耦入的光的波长的波长的光。
[0032]示例11.根据示例1所述的头戴式显示系统，其中，所述纳米线LED微型显示器包括公共衬底背板上的间隔的单色纳米线微型LED阵列。
[0033]示例12.根据示例11所述的头戴式显示系统，其中，所述目镜包括多个波导，
[0034]其中，所述波导形成波导堆叠，
[0035]其中，每个波导包括耦入光学元件，
[0036]其中，如在俯视图中所看到的，所述耦入光学元件的空间布置包括不同波导的位于不同间隔位置的不同耦入光学元件，
[0037]其中，所述单色纳米线微型LED阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种头戴式显示系统，包括：头戴式框架；由所述框架支撑的纳米线微型LED显示器，其中，所述纳米线LED微型显示器被配置为输出图像光；以及由所述框架支撑的目镜，其中，所述目镜被配置为接收来自所述纳米线LED微型显示器的所述图像光，并且在将所述框架安装在用户上时将所述图像光引导到所述用户的眼睛。2.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述纳米线LED微型显示器是多个纳米线LED微型显示器中的一个，还包括X立方体棱镜，其中，所述纳米线微型LED显示器中的每一个面向所述X立方体棱镜的不同侧，其中，所述目镜包括耦入光学元件，以及其中，所述X立方体棱镜的输出侧面向所述光耦入元件。3.根据权利要求2所述的头戴式显示系统，其中，所述纳米线LED微型显示器是单色纳米线LED微型显示器。4.根据权利要求3所述的头戴式显示系统，其中，所述X立方体棱镜的反射表面被配置为将来自不同单色纳米线LED微型显示器的光定位到所述目镜的不同区域上。5.根据权利要求4所述的头戴式显示系统，其中，所述目镜包括多个耦入光学元件，所述多个耦入光学元件具有提供从所述X立方体棱镜到所述耦入光学元件的不同光路的空间布置，其中，所述区域的空间布置对应于所述耦入光学元件的所述空间布置。6.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述目镜包括形成波导堆叠的多个波导，所述波导堆叠中的每个波导包括：耦入光学元件，其被配置为将来自所述纳米线LED微型显示器的光耦入到所述波导中；以及耦出光学元件，其被配置为将耦入光耦出到所述波导之外。7.根据权利要求6所述的头戴式显示系统，其中，所述波导堆叠包括多组波导，其中，每组波导包括用于分量颜色的专用波导。8.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，还包括：可变焦透镜元件，其中，包括衍射光耦入和耦出光学元件的波导在第一可变焦透镜元件和第二可变焦透镜元件之间，其中，所述第一可变焦透镜元件被配置为修改由所述波导输出的光的波前发散，其中，所述第二可变焦透镜元件被配置为修改来自外部世界的、传播通过所述第二可变焦透镜元件的光的波前发散。9.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，还包括：所述目镜的波导堆叠的两个相邻波导之间的彩色滤波器，其中，在从所述微型显示器延伸的光路中，所述相邻波导中的第一波导在所述相邻波导中的第二波导之前，其中，所述彩色滤波器被配置为选择性地吸收对应于被配置为由所述相邻波导中的第一波导的所述耦入光学元件耦入的光的波长的波长的光。10.根据权利要求9所述的头戴式显示系统，还包括：在所述光路中在所述相邻波导中的第二波导之后的第三波导；以及其他彩色滤波器，其被配置为选择性地吸收对应于被配置为由所述相邻波导中的第二
波导的所述耦入光学元件耦入的光的波长的波长的光。11.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述纳米线LED微型显示器包括公共衬底背板上的间隔的单色纳米线微型LED阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：
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