[发明专利]对准不敏感图像输入耦合

说明书

背景

近眼显示设备可利用各种光学技术来将图像递送到用户的眼睛。例如，近眼增强现实显示器可利用被纳入透视显示器中的一个或多个波导，该透视显示器被配置成放置在用户的眼睛的前方。在这样的设备中，波导可在该波导的输入耦合处接收来自微显示器的图像，并将该图像传送到输出耦合处，该输出耦合被配置成将图像引导向用户的眼睛。

概述

本文中公开了涉及将光按以下方式耦合在近眼显示设备的波导中的各实施例：即被配置成能容忍这些波导彼此不对准和/或这些波导与其他光学器件不对准的方式。例如，所公开的一个实施例提供一种近眼显示设备，该近眼显示设备包括一个或多个波导，其中每一波导都包括光输入耦合和光输出耦合，该光输入耦合被配置成在该波导的第一侧接收光以将该光耦合到该波导中，该光输出耦合被配置成在该波导的第二侧从该波导发射光，该波导的第二侧与该波导的第一侧相对。

提供本概述是为了以精简的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。

附图简述

图1示出了在示例使用环境中的近眼显示设备的一实施例。

图2示出了根据本公开的一实施例的显示设备的框图。

图3示意性地示出了波导堆叠的一示例实施例。

图4示意性地解说了在输入耦合和输出耦合在每一波导的同一侧的情况下各波导不对准的影响。

图5示意性地解说了根据本公开的一实施例的在输入耦合和输出耦合在每一波导的相对侧上的情况下各波导不对准的影响。

图6示意性地解说了根据本公开的一实施例的在波导堆叠的边缘周围引导光以到达在每一波导与输出耦合相对侧处的输入耦合。

图7A和7B示意性地解说了在输入耦合和输出耦合在波导的同一侧上的情况下该波导相对于投射光学器件不对准的影响。

图8A和8B示意性地解说了根据本发明的一实施例的在输入耦合和输出耦合在波导的相对侧上的情况下该波导相对于投射光学器件不对准的影响。

图9示出了描绘操作波导显示器的方法的一实施例的流程图。

图10示出了计算设备的示例实施例。

详细描述

如上所述，近眼显示器可利用被纳入(透视或其他)显示器中的一个或多个波导，该显示器被配置成被放置在用户的一个或两个眼睛前方。在这样的设备中，波导可在输入耦合处接收来自微显示器的图像，并将该图像传送到输出耦合处，该输出耦合被配置成将图像引导向用户的眼睛。

彩色近眼显示器可利用波导堆叠来显示彩色图像，以使得对每一色彩利用单独的波导。此外，可为每一色彩提供多个波导以为每一色彩提供与可用每一色彩一个波导实现的视野相比更宽的视野。然而，如以下更详细描述的，波导堆叠中的某波导与该堆叠中的其他波导和/或其他光学器件(诸如透射光学器件)的不对准可在由该波导输出的光的角度方面引起附加的误差。如果两个波导间在平行性方面的偏离大于人类眼睛的视觉分辨率，则这样的误差可被人类眼睛检测到。小误差(例如，各波导在平行性方面彼此在角度上偏移1/2到1弧分)可表现为模糊图像，而大误差(例如，大于1弧分)可表现为多个图像。

因此，公开了涉及对因每一波导的输入耦合和输出耦合在该波导的相对侧而引起的此类对准误差具有较小敏感度的波导显示器的各实施例。在此类显示器中，因不对准引起的误差可基本上抵消，而不是在每一耦合处叠加地增加。

在详细讨论这样的实施例之前，参考图1描述近眼显示设备102的使用环境100的示例实施例。更具体地，图1示出了正佩戴着近眼显示设备102来查看该使用环境的增强现实图像的用户104。所描绘的近眼显示设备102采用允许用户104的两只手与其他对象自由交互的头戴式设备(HMD)的形式。近眼显示设备102包括透视显示系统，该透视显示系统被配置成允许向用户104视觉增强该环境的外观。换言之，透视显示器允许来自环境的光通过该透视显示器，以使得用户104可直接看见实际环境，此外还可看见被显示成该实际环境的覆盖图的一个或多个虚拟对象。