[发明专利]具有波长调谐的变焦显示器

说明书

一种显示设备包括衍射光学元件和在包括第一状态和第二状态的不同状态下可操作的可调谐光源。可调谐光源提供第一光和第二光，该第一光在可调谐光源处于第一状态的情况下具有第一波长，该第二光在可调谐光源处于第二状态的情况下具有第二波长，该第二波长与第一波长不同。第一波长和第二波长对应于第一色带。衍射光学元件被定位成接收和重定向第一光并且接收和重定向第二光。衍射光学元件针对第一光具有第一焦距、且针对第二光具有第二焦距，该第二焦距与第一焦距不同。

技术领域

本发明总体上涉及头戴式显示设备(head-mounted display device)，并且具体地涉及具有变焦显示器的头戴式显示设备。

背景技术

头戴式显示设备(本文也称为头戴式显示器)作为用于向用户提供视觉信息的手段正越来越流行。例如，头戴式显示设备用于虚拟现实、增强现实和混合现实操作。然而，头戴式显示设备的尺寸和重量通常限制了头戴式显示器的应用。

此外，辐辏-调节冲突(vergence-accommodation conflict)可能影响头戴式显示器的用户体验。变焦显示器能够通过观看者的眼睛引起调节的改变，从而减少或消除辐辏-调节冲突。然而，传统的变焦显示器增加了头戴式显示器的尺寸和重量。

发明内容

因此，需要紧凑尺寸且重量轻的变焦显示器。进而，这样的变焦显示器可以实现紧凑型且重量轻的头戴式显示器。

通过具有可调谐光源和衍射光学元件的所公开的变焦显示设备来减少或消除上述缺陷以及与常规头戴式显示器相关联的其他问题。

根据本发明，提供一种显示设备，该显示设备包括衍射光学元件、以及在包括第一状态和第二状态的不同状态下可操作的可调谐光源。可调谐光源提供第一光和第二光，该第一光在可调谐光源处于第一状态的情况下具有第一波长，该第二光在可调谐光源处于第二状态的情况下具有第二波长，该第二波长与第一波长不同。第一波长和第二波长对应于第一色带。衍射光学元件被定位成接收和重定向(redirect)第一光、且针对第一光具有第一焦距。该衍射光学元件还被定位成接收和重定向第二光、且针对第二光具有第二焦距，第二焦距与第一焦距不同。

可选地，在可调谐光源处于第一状态的情况下，可调谐光源停止提供具有第二波长的第二光。

可选地，在可调谐光源处于第二状态的情况下，可调谐光源停止提供具有第一波长的第一光。

在可调谐光源处于第一状态的情况下，显示设备的用户可以可选地感知由第一光在第一距离处呈现的图像。

在可调谐光源处于第二状态的情况下，显示设备的用户可以可选地感知由第二光第二距离处呈现的图像，第二距离与第一距离不同。

第一波长与第二波长之间的差可以可选地为至少20纳米。

第一焦距与第二焦距之间的差可以为至少一毫米。

可选地，在可调谐光源处于第一状态的情况下，可调谐光源提供具有包括第一波长的第一波长范围的光。

可选地，在可调谐光源处于第一状态的情况下，可调谐光源提供具有包括第二波长的第二波长范围的光。

可选地，第一波长范围具有第一带宽，并且第二波长范围具有第二带宽，第一带宽和第二带宽可选地小于两纳米。

可选地，第二波长比第一波长更长，并且第二焦距比第一焦距更短。

可选地，可调谐光源循序地(sequentially)从第一状态切换到第二状态。

可选地，可调谐光源还提供第三光，该第三光在可调谐光源处于第一状态的情况下具有第三波长，该第三波长与第一波长和第二波长不同。