本公開涉及視覺顯示設(shè)備以及相關(guān)部件、模塊和方法。

背景技術(shù)：

1、視覺顯示器向一位或多位觀看者提供信息，這些信息包括靜止圖像、視頻、數(shù)據(jù)等。視覺顯示器在各種不同的領(lǐng)域有所應(yīng)用，僅舉幾例，這些領(lǐng)域包括娛樂、教育、工程、科學(xué)、專業(yè)培訓(xùn)、廣告。一些視覺顯示器(例如，電視機)向多位用戶顯示圖像，而一些視覺顯示系統(tǒng)(例如，近眼顯示器(near-eye?display，ned))旨在針對單個用戶。

2、人工現(xiàn)實系統(tǒng)通常包括被配置為向用戶呈現(xiàn)內(nèi)容的ned(例如，頭戴式設(shè)備(headset)或一副眼鏡)。近眼顯示器可以顯示虛擬對象或?qū)⒄鎸崒ο蟮膱D像與虛擬對象的圖像進行組合，如在虛擬現(xiàn)實(virtual?reality，vr)應(yīng)用、增強現(xiàn)實(augmented?reality，ar)應(yīng)用或混合現(xiàn)實(mixed?reality，mr)應(yīng)用中那樣。例如，在ar系統(tǒng)中，用戶可以通過透視“組合器”部件觀看與周圍環(huán)境疊加的虛擬對象的圖像(例如，計算機生成的圖像(computer-generated?image，cgi))。可穿戴顯示器的組合器通常對外部光是透明的，但包括一些光路由光學(xué)器件以將顯示光引導(dǎo)至用戶的視場中。

3、因為頭戴式顯示器(head-mounted?display，hmd)或ned的顯示器通常穿戴在用戶的頭部上，所以具有沉重電池的大型、體積龐大且笨重、不平衡和/或沉重的顯示設(shè)備對于用戶穿戴來說將是麻煩且不舒服的。因此，頭戴式顯示器設(shè)備可以受益于緊湊且高效的配置，包括為顯示面板、高通量目鏡和圖像形成系統(tǒng)中的其它光學(xué)元件提供照射的高效光源和照射器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于在顯示設(shè)備中傳送圖像光的波導(dǎo)，該波導(dǎo)包括波導(dǎo)本體、輸入耦合器和多個傾斜體反射鏡(bulk?slanted?mirror)，該波導(dǎo)本體包括相對的第一表面和第二表面，該第一表面和該第二表面彼此平行地延伸；該輸入耦合器被配置為將該圖像光耦入到該波導(dǎo)本體中，以使該圖像光在該波導(dǎo)本體內(nèi)沿著鋸齒形光路傳播，該鋸齒形光路通過該圖像光從該第一表面和該第二表面的交替反射來限定；該多個傾斜體反射鏡沿著該鋸齒形光路設(shè)置在該波導(dǎo)本體內(nèi)并且具有可調(diào)諧反射率，以用于控制由該多個傾斜體反射鏡從該波導(dǎo)本體耦出的圖像光部分的空間分布。

2、在實施例中，該多個傾斜體反射鏡中的傾斜體反射鏡包括電壓控制的反射鏡，該電壓控制的反射鏡具有通過向該電壓控制的反射鏡施加電壓而可變的反射率大小或最大反射率方向中的至少一者。

3、在實施例中，該多個傾斜體反射鏡中的傾斜體反射鏡是偏振選擇性的，該波導(dǎo)還包括位于該波導(dǎo)本體內(nèi)的該鋸齒形光路中的液晶層，以用于空間選擇性地控制沿著該鋸齒形光路傳播的該圖像光的偏振態(tài)，從而控制這些圖像光部分的空間分布。

4、在實施例中，該波導(dǎo)本體包括以下項的疊置體：襯底，該襯底支撐該多個傾斜體反射鏡；背板電極；該液晶層；以及像素化電極層，該像素化電極層用于通過在該背板與該像素化電極層之間施加空間變化的電場來向該液晶層施加空間變化的電場；其中，該鋸齒形光路穿過該疊置體。

5、在實施例中，該輸入耦合器包括該多個傾斜體反射鏡中的至少一個傾斜體反射鏡。

6、在實施例中，該多個傾斜體反射鏡包括傾斜體反射鏡的二維陣列或三維陣列。

7、在實施例中，該二維陣列的平面與該波導(dǎo)本體的該第一表面和該第二表面平行。

8、在實施例中，該二維陣列的平面與該波導(dǎo)本體的該第一表面和該第二表面不平行。

9、在實施例中，該多個傾斜體反射鏡中的傾斜體反射鏡包括多個段，每個段具有獨立可變的空間上均勻的反射率。

10、根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括圖像投射器和波導(dǎo)，該圖像投射器被配置為提供攜帶角域中的圖像的圖像光；該波導(dǎo)用于在該顯示設(shè)備中傳送該圖像光，該波導(dǎo)包括波導(dǎo)本體、輸入耦合器和多個傾斜體反射鏡，該波導(dǎo)本體包括相對的第一表面和第二表面，該第一表面和該第二表面彼此平行地延伸；該輸入耦合器被配置為將該圖像光耦入到該波導(dǎo)本體中，以使該圖像光在該波導(dǎo)本體內(nèi)沿著鋸齒形光路傳播，該鋸齒形光路通過該圖像光從該第一表面和該第二表面的交替反射來限定；該多個傾斜體反射鏡沿著該鋸齒形光路設(shè)置在該波導(dǎo)本體內(nèi)并且具有可調(diào)諧反射率，以用于控制由該多個傾斜體反射鏡從該波導(dǎo)本體耦出的圖像光部分的空間分布。在實施例中，該第二方面包括：被配置為提供攜帶角域中的圖像的圖像光的圖像投射器；以及根據(jù)第一方面的用于在顯示設(shè)備中傳送圖像光的波導(dǎo)。

11、在實施例中，該多個傾斜體反射鏡中的每個體反射鏡包括電壓控制的反射鏡，該電壓控制的反射鏡具有通過向該電壓控制的反射鏡施加電壓而可變的反射率大小或最大反射率方向中的至少一者。

12、在實施例中，該多個傾斜體反射鏡中的每個體反射鏡是偏振選擇性的，該波導(dǎo)還包括位于該波導(dǎo)本體內(nèi)的該鋸齒形光路中的液晶層，以用于空間選擇性地控制沿著該鋸齒形光路傳播的該圖像光的偏振態(tài)，從而控制這些圖像光部分的空間分布。

13、在實施例中，該第二方面的顯示設(shè)備還包括控制器，該控制器可操作地耦接到該波導(dǎo)本體，并且該控制器被配置為根據(jù)由該圖像投射器當(dāng)前顯示的視場的一部分以空間選擇性的方式控制該多個傾斜體反射鏡的反射率。

14、在實施例中，該第二方面的顯示設(shè)備還包括眼動追蹤系統(tǒng)和控制器，該眼動追蹤系統(tǒng)被配置為確定用戶眼睛的瞳孔在該顯示設(shè)備的適眼區(qū)(eyebox)處的位置；該控制器可操作地耦接到該波導(dǎo)本體和該眼動追蹤系統(tǒng)，并且被配置為根據(jù)由該眼動追蹤系統(tǒng)確定的瞳孔位置以空間選擇性的方式控制該多個傾斜體反射鏡的反射率。

15、在實施例中，該顯示設(shè)備為近眼顯示設(shè)備。

16、根據(jù)本公開的第三方面，提供了一種用于將圖像光從圖像投射器傳送到顯示設(shè)備的適眼區(qū)的方法，該方法包括：將該圖像光耦合到波導(dǎo)本體中；使該圖像光在該波導(dǎo)本體中沿著鋸齒形光路傳播，該鋸齒形光路通過該圖像光從該波導(dǎo)本體的相對的第一表面和第二表面的交替反射來限定；通過使用多個傾斜體反射鏡將該圖像光的部分從該波導(dǎo)本體耦出，該多個傾斜體反射鏡沿著該鋸齒形光路設(shè)置在該波導(dǎo)本體內(nèi)并且具有可調(diào)諧反射率；以及通過調(diào)諧該多個傾斜體反射鏡的反射率來控制由該多個傾斜體反射鏡從該波導(dǎo)本體耦出的圖像光部分的空間分布。

17、在實施例中，控制圖像光部分的空間分布包括通過向每個體反射鏡施加電壓來調(diào)諧該多個傾斜體反射鏡的反射率，每個體反射鏡為電壓控制的反射鏡。

18、在實施例中，控制圖像光部分的空間分布包括使用液晶層以空間選擇性的方式控制沿著該鋸齒形光路傳播的該圖像光的偏振態(tài)，該液晶層設(shè)置在該波導(dǎo)本體內(nèi)的該鋸齒形光路中；并且其中，該多個傾斜體反射鏡中的每個體反射鏡是偏振選擇性的。

19、在實施例中，控制圖像光部分的空間分布包括根據(jù)由該圖像投射器當(dāng)前顯示的視場的一部分以空間選擇性的方式控制該多個傾斜體反射鏡的反射率，以增加這些圖像光部分中的到達用戶眼睛的如下圖像光部分：該圖像光部分攜帶由該圖像投射器顯示的該視場的該部分。

20、在實施例中，控制圖像光部分的空間分布包括確定用戶眼睛的瞳孔在該顯示設(shè)備的適眼區(qū)處的位置；該方法還包括根據(jù)確定的眼睛瞳孔的位置以空間選擇性的方式控制該多個傾斜反射鏡的反射率，以增加這些圖像光部分中的到達用戶眼睛的圖像光部分。