[发明专利]具有弯曲光路的虚拟图像显示器

权利要求书

1.一种显示器，包括：

配置成提供虚拟图像的光的投影仪；

波导，由所述投影仪将所述虚拟图像的光以入射角入射到所述波导中，其中所述波导被配置成在由所述入射角所确立的点处出射所述光；以及

组合器，所述组合器沿所述波导布置并被配置成重定向所述虚拟图像的光，所述组合器被进一步配置成允许来自所述波导后方的环境光穿过所述组合器；

其中：

所述波导通过沿在所述投影仪与所述组合器之间的所述光的弯曲路径的全内反射来约束所述虚拟图像的光；以及

所述组合器包括在除了所述投影仪提供的所述虚拟图像的光的波长之外的波长处是透明的体光栅。

2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述波导包括楔形波导部，所述楔形波导部被锥形化以根据所述入射角在所述楔形波导部内的某一数目的反射之后出射所述光。

3.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述组合器包括在所述波导的一部分中嵌入在所述波导中的一组体全息图，所述一组体全息图中的每一体全息图被配置成根据所述入射角从所述波导提取所述光并将所提取的光重定向在经由所述体全息图的记录来确立的预定方向上。

4.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述波导包括沿镜腿布置的第一部分、沿所述组合器布置的第二部分、以及布置在所述第一和第二部分之间并限定所述弯曲路径的第三部分。

5.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，进一步包括：

捕捉指示观看所述显示器的观看者的瞳孔的图像的数据的相机；以及

处理器，其被配置成基于所捕捉的数据来确定所述瞳孔的位置并被进一步配置成生成控制信号以确立所述投影仪的入射角；以及

其中所述投影仪被配置成根据所述控制信号来调整所述入射角。

6.如权利要求5所述的显示器，其特征在于，进一步包括配置成使由所述组合器重定向的光会聚在所述瞳孔的多个可能位置处的扫描仪。

7.如权利要求6所述的显示器，其特征在于：

所述扫描仪包括布置在所述组合器与所述瞳孔之间的可开关光栅的堆叠；以及

所述处理器被进一步配置成生成进一步控制信号以选择性地激活可开关光栅的堆叠中的一个或多个相应可开关光栅以将由所述组合器重定向的光导向朝着所述瞳孔的所述多个可能位置中的相应一个可能位置。

8.如权利要求7所述的显示器，其特征在于，所述可开关光栅的堆叠包括：

将所述光水平地导向到多个水平位置偏移之一的可开关光栅第一子集；以及

将所述光垂直地导向到多个垂直位置偏移之一的可开关光栅第二子集。

9.如权利要求7所述的显示器，其特征在于，所述可开关光栅的堆叠中的每一可开关光栅被像素化以根据位置来调制由所述相应可开关光栅提供的导向的量。

10.如权利要求5所述的显示器，其特征在于，进一步包括外围视觉系统，所述外围视觉系统包括：

配置成生成会聚光线的背光单元；以及

由所述会聚光线照亮的液晶显示器LCD面板，

其中所述处理器被配置成根据所述瞳孔的位置来控制所述背光单元以使所述光线会聚在所述瞳孔处，并控制所述LCD面板以提供外围视觉图像并确定所述LCD面板的停用区，从所述波导出射的光穿过所述停用区到达所述观看者的小凹。

11.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述背光单元包括体全息图阵列，每一体全息图被配置成在激励之际将光线定向到相应瞳孔位置。

12.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述投影仪是配置成校正由所述弯曲路径引起的像差的全息投影仪。