[发明专利]具有柱镜状微透镜阵列的光引擎

说明书

光学引擎包括位于偏振转换器的每一侧上的一对柱镜状微透镜阵列(MLA)。来自引擎中的源的非偏振光被第一MLA聚焦到偏振转换器的单元格上，其将光转换成公共偏振状态，以提高效率并改善系统中的对比度。半波延迟器被包括在偏振转换器上来改变从下游光学组件反射的任何光的偏振，以匹配正向传播光的偏振。包括相对大量的微透镜元件的第二MLA收集来自偏振转换器的光，并且当在诸如硅上液晶(LCOS)面板之类的光引擎中的下游成像面板处接收到光时，将光进行高度均匀化。

背景

光引擎可被用于各种成像应用，包括例如在头戴式显示器(HMD)设备中使用的近眼显示器。

提供本背景来介绍以下概述和详细描述的简要上下文。本背景不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围，也不旨在将所要求保护的主题限于解决以上所提出的缺点或文体中的任一个或全部的实现。

概述

光学引擎包括位于偏振转换器的每一侧上的一对柱镜状微透镜阵列(MLA)。来自引擎中的源的非偏振光被第一MLA聚焦到偏振转换器的单元格上，其将光转换成公共偏振状态，以提高效率并改善系统中的对比度。半波延迟器被包括在偏振转换器上来改变从下游光学组件反射的任何光的偏振，以匹配正向传播光的偏振。包括相对大量的微透镜元件的第二MLA收集来自偏振转换器的光，并且当在诸如硅上液晶(LCOS)面板之类的光引擎中的下游成像面板处接收到光时，将光高度均匀化。在替换实现中，偏振转换器被从光路删除，而代之以偏振衍射光栅被并入第一MLA中以在系统中生成偏振光。

通过使用更少的光学元件来减少整体系统重量和部件数量，光学引擎与传统布置相比提供了出射光瞳的经改善的空间均匀性并降低了损耗。可在提高功率效率的同时还降低系统上的热负荷。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。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。将理解，上述主题可被实现为计算机控制的装置、计算机进程、计算系统或诸如一个或多个计算机可读存储介质之类的制品。通过阅读下面的详细描述并审阅相关联的附图，这些及各种其他特征将变得显而易见。

附图描述

图1示出了在光引擎中通过光学组件的光路的简化功能框图；

图2示出了光引擎组件的图示；

图3示出了光引擎组件的放大视图；

图4示出了来自柱镜状MLA被聚焦在偏振转换器上的光路；

图5示出了包括偏振衍射光栅的入射MLA；

图6示出了在出射光瞳处传统光引擎的光图案；

图7示出了在出射光瞳处使用本发明的柱镜状MLA的光引擎的经改善的光图案；

图8是说明性的透视、混合现实显示设备的框图；以及

图9示出了示例性计算系统。

各附图中相同的附图标记指示相同的元素。除非另外指明否则各元素不是按比例绘制的。

详细描述

在某些应用中，光引擎中的出射光瞳均匀性可能尤为重要。例如，在头戴式显示器(HMD)和其他设备中使用的近眼显示应用中，如果出射光瞳非均匀性较大，则在跨显示器的较大视野(FOV)角度处可能存在经增加的空间非均匀性。这种非均匀性可使用户感知到随着眼睛的移动而改变的跨显示器的亮度差异。这可能导致用户不适，并显著降低整体显示质量和此类设备通常被用于其中的虚拟现实和混合现实环境中的沉浸感。