PUPIL EXPANDER WITH IMPROVED COLOR UNIFORMITY瞳孔扩展器具有改善颜色均匀性
ABSTRACT
- 一种光波导体包括一个或多个上游衍射光栅和重叠的第一和第二个下游衍射光栅。上游一个或多个衍射光栅包括第一个上游dif-fraction第一上游衍射光栅配置为接收显示光并释放沿第一轴展开的显示光。第一和第二下游衍射光栅配置为接收沿第一轴展开的显示光，并配合释放沿第二轴进一步展开的显示光。第一个下游衍射光栅沿平面光波导进一步配置，沿第一轴显示光沿第一轴进一步扩展。
BACKGROUND
- 近年来，近眼显示技术已从利基市场发展成为一种新兴的消费技术。例如，在头戴显示设备中，近眼显示系统为虚拟现实显示提供了3个D立体视觉。通常，近眼显示系统显示图像。因此，近视显示系统的相关眼镜光学可能包括某种形式的瞳孔扩展器。瞳孔扩展器将显示图像扩展到更大的区域。在用户瞳孔可能被发现的整个区域。一些瞳孔扩展器包括支持一个或多个衍射光栅的光波导。衍射光栅将显示图像与波导耦合，并提供所需的瞳孔扩展函数。
SUMMARY
- 本摘要以简单的形式介绍了一些概念，这些概念将在详细描述中进一步描述。本摘要不计划确定索赔对象的关键特征或基本特征，也不计划限制索赔对象的范围。主张的主题不限于解决本披露任何部分中提到的任何或所有缺点。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
- 图1显示了近眼显示系统的各个方面。
- [0006]2通过2d由瞳孔扩张器组成的光波导率
- [0007]图3是输出耦合强度对比距离(光波导瞳孔扩张器图2)，三种不同颜色的可见光。
- [0008]fig’4A到8D它显示了瞳孔扩展器的各个方面，包括配置光波导，以减少瞳孔输出中颜色的不均匀性。
- 图9显示了近眼显示系统示例实现环境的各个方面。
- 图10显示了添加[0010]的例子显示系统。
- [0011]图11a，11b以近视显示系统为例，说明三维视差对虚像显示的影响。
DETAILED DESCRIPTION
- 如上所述，支持内外耦合衍射光栅的光波导可在近眼显示系统中提供瞳孔扩展。然而，一些瞳孔扩展波导可能导致光学瞳孔的发射扩展显示图像。通过转移波长函数，模糊了图像的视场，pupil-expansion波导可能发布一个锐度图象表现取决于观察者的眼睛位置的颜色。因此，根据观察显示图像通过的瞳孔区域，图像的颜色可能会有所不同。光波导正交或几乎正交轴显示图像的颜色不均匀性可能特别重要。如篇文章更详细地揭示了图像在波导中，颜色不均匀性显著降低。这种显示图像扩展方法可以在支持交叉衍射光栅的光波导中实现。即在光波导释放扩展显示图像的区域重叠的衍射光栅。
- 通过实例和参考附图，本发明提出了一系列瞳孔扩展波导。协调识别一个或多个图中可能基本相同的组件、过程步骤和其他元素，并最小重复描述。但需要指出的是，协调确定的元素在一定程度上也可能不同。还应指出，这些数字是示意的，一般不按比例绘制。相反，图中显示的各种绘制比例、高宽比和组件数量可能会被故意扭曲，使某些特征或关系更容易看到。
- 图1显示了示例近眼显示系统110的各个方面。近视显示系统的配置是为人类观察者提供静态或动态图像，即近视显示系统的用户。由于不同的例子，近眼显示系统110的某些方面可能会有所不同。近视显示系统是虚拟现实或混合现实系统的一部分，在观察者的视野中显示计算机生成的图像。在其他情况下，近是显微镜、望远镜、双筒望远镜或其它光学系统的一部分。一般来说，近眼显示系统110包括形成和/或收集显示图像的物镜112和向用户呈现显示图像的目镜114观察者。以下描述本质上集中在目镜光学上；例子物镜光学将解释以下描述。
- 在近眼显示系统110中，来自物光112的显示光通过一个有限大小的物理孔径116。如图1所示，物理孔径的大小可与设置在显示投影仪像素阵列120上的集合透镜直径118有关。像素阵列可以包括空间光调制器(SLM)或有机发光二极管阵列。还设想了各种其他的物镜光学结构。焦光学122可配置为显示光到光瞳的观察者。在此过程中，焦点光学引导显示光通过进入瞳孔124定义为解剖瞳孔位置物理孔径116的图像。
- 进入瞳孔124可能相当小，因为物理孔径116和/或近眼显示系统110的其他特征。物镜光学112包含SLM或OLED在投影元件的例子中，入射瞳孔124的直径可能为3mm或更小。很难在这样大小的瞳孔和解剖瞳孔之间保持一致。如果124个瞳孔没有填满观察者的解剖瞳孔，观察者可能会看到黑色或晕斑的图像，或者根本没有图像。因此，近眼显示系统110包括瞳孔扩展器126。瞳孔扩展器与进入面134和出口面136相交。瞳孔扩展器配置为通过所述进入瞳孔接收所述显示光，并的瞳孔128沿光学方向释放显示光。瞳孔扩张器的出口瞳孔可能足以覆盖观察者瞳孔可能覆盖的整个区域。这里称为眼盒。如图1所示。
- 在非极限示例中，fig2A-D显示瞳孔扩展器126的其他方面。瞳孔扩展器包括透明(如玻璃或聚合物)平板光波导232。光波导具有相对平面，入口面234，出口面236。图2A图2提供了进入面234的平面图B通过进入面可以看到出口面236的平面图。这种渲染是在随后的绘图中重复的，让读者更容易看到布置在入口和出口表面的衍射光栅之间的重叠。衍射光栅也如图所示。2C和2D，提供了两种不同旋转的透视图，光波导围绕与前沿对齐的水平轴。
- 光波导包括进入区238，通过进入面234和退出区240接收，通过退出面236向下释放。在典型的操作场景中，显示光从客观光学112接收并释放到眼盒230。光波导232还包括初始扩展区242，接收进入区238的显示光，并在离开区240的路上扩展。
- 光波导232包括入口区238、240出口区分布多样化配置的衍射光栅expansion区242。进入面234和/或出口面236设置衍射光栅。在光波导232中使用衍射光栅的类型没有特殊限制。表面凹凸衍射光栅可用于某些例子。光栅可以包在支撑表面形成的一系列紧密间隔通道。体光栅可用于其他例子index-modulated衍射光栅。
- [0020] 每个光学波导披露都包含一个或多个上游衍射光栅configured直接显示至少一个光downstream衍射光栅。例子显示，光从入口区238的原始扩张方向相反，上游衍射光栅包括右手紧张光栅244 r和光栅左手扩张2444 l图纸、说明书right和’left从用户的角度分配显示设备，即调查退出面对光波导。在无花果的例子中。2模拟，右手扩张光栅安排在脸上234年，左手扩张光栅安排在236年退出。两个光栅扩张延长到238年，扩张区242年，下游out-coupling240年退出区安排234光栅246条目脸。在其他示例中，上述任何、部分或全部衍射光栅都可以布置在光波波导的相对面上。