[发明专利]基于倾斜阵列的显示器

说明书

包括空间光调制器的观看光学组件被配置为旋转该空间光调制器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月12日提交的题为“高指数目镜的基于基材的观看光学组件架构(VERY HIGH INDEX EYEPIECE SUBSTRATE-BASED VIEWING OPTICS ASSEMBLYARCHITECTURES)”的美国专利申请第62/641,976号35U.S.C.119(e)的优先权的益处，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及具有用于空间光调制器照射和图像投影的通用光学器件的显示系统。

背景技术

现代计算和显示技术已经促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的开发，其中，以它们似乎是真实的或可能被感知为真实的方式向用户呈现数字再现的图像或其一部分。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对其他实际现实世界视觉输入不透明；增强现实或“AR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，以增强对用户周围现实世界的可视化。混合现实或“MR”场景是AR场景类型并且通常涉及集成到自然世界中并响应于自然世界的虚拟对象。例如，MR场景可以包括AR图像内容，该AR图像内容似乎被现实世界中的对象阻挡或被感知为与现实世界中的对象交互。

参考图1，示出了增强现实场景10。AR技术的用户看到以人、树、背景中的建筑物为特征的现实世界的公园般的设置20，以及混凝土平台30。用户还感知到他/她“看到”了站在现实世界平台30上的诸如机器人雕像40的“虚拟内容”，以及飞来飞去的似乎是大黄蜂的化身的卡通般的化身角色50。这些元素50、40是“虚拟的”，因为它们在现实世界中不存在。由于人类的视觉感知系统很复杂，因此要开发一种促进虚拟图像元素以及其他虚拟或现实图像元素的舒适、感觉自然、丰富的呈现的AR技术是具有挑战的。

本文公开的系统和方法解决了与AR和VR技术有关的各种挑战。

偏振分束器可用于显示系统中，以将偏振光定向(direct)至光调制器，然后将该光定向至观看者或用户。总体上，一直需要减少显示系统的大小，并且因此，也需要减少显示系统的组成部分(包括利用偏振分束器的组成部分)的大小。

发明内容

本文描述的各种实施例包括一种用于被配置为将图像传递给眼睛的增强现实头戴式显示器目镜的光学系统，其中，该光学系统包括光学器件。光学器件被设置为接收从光源输出的光。光学器件还相对于空间光调制器阵列被布置，使得从光源接收的光穿过光学器件并照射空间光调制器阵列。照射空间光调制器阵列的光通过光学器件被重定向回，并通过多个入耦合(in-coupling)光学元件之一被耦合到多个波导之一中。至少一部分耦合光被至少一个出耦合(out-coupling)光学元件从波导中射出(eject)并定向到用户的眼睛。空间光调制器阵列被配置为倾斜以将光定向到适当的入耦合光学元件中。

本文描述了具有用于空间光调制器照射和图像投影的通用光学器件的头戴式显示系统的各种示例，例如下面列举的示例：

示例1：一种头戴式显示系统，其被配置为将光投影到用户的眼睛，以在所述用户的视场中显示增强现实图像内容，所述头戴式显示系统包括：

框架，其被配置为被支撑在所述用户的头部上；

至少一个光源，其被配置为输出光；

空间光调制器阵列，其被设置为接收来自所述至少一个光源的光；