[发明专利]可佩戴的显示系统

说明书

技术领域

本发明涉及个人显示系统，特别是能够通过眼镜型或风镜型光学器件透射显示信号以在用户的眼附近的地方显示的可佩戴的显示系统。

背景技术

用在军事、医学或个人娱乐的传统光显示系统——通常被称为头戴式显示器(HMD)——已经被设计用来供用户通过眼镜型、风镜型或头盔型可佩戴器件来观看视频信号。这些个人显示系统使得用户可以在从一处到一处移动时接收视频信息。图1示出了HMD的外形的示例。参见图1，HMD由普通眼镜100和附在眼镜100中心的图像驱动单元110构成。驱动单元110体积大、重量高而且外形不美观。图像驱动单元110的大体积和高重量的原因在于构成该单元的多个光元件。

图2示出了一般HMD的结构。在图2中，HMD包括一个图像驱动单元200、一个显示面板210和一个光学系统220。图像驱动单元200存储从诸如个人计算机或视频器件(未示出)的外部来源接收的信号并处理该接收的信号以在诸如液晶显示器(LCD)面板的显示面板210上显示它。光学系统220使得显示在显示面板210上的该信号通过图像放大光学系统对用户的眼睛看起来是合适的虚像。HMD可以进一步包括其他头戴式器件或线缆用于从外部来源接收信号。

图3示出了图2的一般HMD的光学系统220的一般结构。传统的光学系统220包括准直透镜300、X棱镜310、聚焦透镜320、折叠式反射镜330和目镜透镜(或放大透镜)340。准直透镜300对从显示面板等发出的光(信号)准直。X棱镜310将在左右方向从准直透镜300接收的光变向。聚焦透镜320被单独地放在X棱镜310的左右以聚焦由X棱镜310变向的准直光。折叠式反射镜330将由聚焦透镜320聚焦的光反射到用户眼睛。目镜透镜(或放大透镜)340使得穿过上述光学元件的小信号出现到用户的眼睛中。此时，如果传播通过光学系统220的光是多色的，则必须使用去除色差的透镜作为目镜透镜340。

在一般的HMD可佩戴显示系统中，光学系统使用几个精确设计的光学元件，如准直透镜、X棱镜、聚焦透镜、折叠式透镜、目镜透镜等，如上所述。因此，很难制造一般的HMD可佩戴显示系统，即，这需要很多精力和时间。即使透镜和元件被设计得很精密，也可能发生将透镜和器件对准的附加困难。而且，必须额外设计专用的目镜透镜来消除彩色信号的色差。因此，一般的HMD可佩戴显示系统制造起来太昂贵。另外传统的光学系统由于使用多个光学器件而体积大、重量高，因此对于用户来说佩戴HMD不方便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种可佩戴的显示系统，它易于制造、利用光栅消除色差和实现三维图像。

因此，为了达到上述目的，提供了一种可佩戴的显示系统，它具有至少一个显示面板，用于输出至少一种以预定方式处理的信号，该系统包括：至少一个波导，用于引导从至少一个显示面板输出的至少一个信号的传播；多个光栅，用于衍射通过至少一个波导传播的至少一个信号；至少一个放大透镜，用于放大由至少一个光栅衍射的至少一个信号。

最好有多个光栅，包括：至少一个第一光栅，用于衍射从至少一个显示面板输出的至少一个信号，以便至少一个信号传播通过至少一个波导；至少一个第二光栅，用于衍射在被至少一个第一光栅衍射后传播穿过至少一个波导的至少一个信号。

最好有多个光栅，包括：至少一个第一光栅，用于以预定反射角反射从至少一个显示面板输出并以预定入射角入射在至少一个第一光栅上的至少一个信号；至少一个第二光栅，用于以与至少一个第一光栅的预定入射角相同的角度反射传播穿过至少一个波导并以与至少一个第一光栅的预定反射角相同的角度入射在至少一个第二光栅上的至少一个信号。

最好有多个光栅，包括：至少一个第一光栅，用于以预定透射角透射从至少一个显示面板输出并以预定入射角入射在至少一个第一光栅上的至少一个信号，以传播通过至少一个波导；至少一个第二光栅，用于以与至少一个第一光栅的预定入射角相同的角度透射传播穿过至少一个波导并以与至少一个第一光栅的预定透射角相同的角度入射在至少一个第二光栅上的至少一个信号。

最好有多个光栅，包括：至少一个第一光栅，用于以预定反射角反射从至少一个显示面板输出并以预定入射角入射在至少一个第一光栅上的至少一个信号；至少一个第二光栅，用于以与至少一个第一光栅的预定入射角相同的角度透射传播穿过至少一个波导并以与至少一个第一光栅的预定反射角相同的角度入射在至少一个第二光栅上的至少一个信号。