用于在可穿戴式平视显示器中进行适眼区扩大的系统、设备和方法技术方案

描述了用于通过在基于扫描激光的可穿戴式平视显示器(“WHUD”)中进行出射光瞳复制来进行适眼区扩大的系统、设备和方法。在此描述的WHUD各自包括扫描激光投射器(“SLP”)、全息组合器、以及被定位在其间的光路中的光学复制器。针对由SLP生成的每个光信号，所述光学复制器接收所述光信号，并且有效地从所述SLP的N个空间上分离的虚拟位置中的对应一个将所述光信号的N＞1个实例中的每一个朝向所述全息组合器重定向。所述全息组合器将所述光信号的所述N个实例中的每一个会聚到所述用户的所述眼睛处的N个空间上分离的出射光瞳中的对应一个。以此方式，所述出射光瞳的多个实例被分布在所述眼睛的区域之上，并且所述WHUD的所述适眼区被扩大。

Systems, devices and methods for expanding the eye area in wearable flat display displays

A system, device and method for eye area enlargement by emitting pupil replication in a wearable head up display (WHUD) based on scanning laser are described. Each of the WHUD described here includes a scanning laser projector (\SLP\), a holographic combiner, and an optical replicator located in the light path located between them. For each optical signal generated by the SLP, the optical replicator receives the optical signal, the corresponding virtual position and effectively separated from the SLP N space on one of the optical signals N > 1 examples in each toward the combination of highly directional holography. The holographic combiner converges each of the N instances of the optical signal to the corresponding one of the emitted pupil in the N space of the user's eyes. In this manner, a plurality of instances of the pupil of the ejection pupil are distributed above the area of the eyes, and the suitable eye area of the WHUD is expanded.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在可穿戴式平视显示器中进行适眼区扩大的系统、设备和方法
本专利技术的系统、设备和方法总体上涉及基于扫描激光的显示技术，并且具体地涉及扩大基于扫描激光的可穿戴式平视显示器的适眼区(eyebox)。
技术介绍
可穿戴式平视显示器头戴式显示器是以下电子设备：被穿戴在用户的头部上，并且当如此被穿戴时，将至少一个电子显示器固定在用户的至少一只眼睛的可视场内，而不管用户的头部的位置或取向如何。可穿戴式平视显示器是以下头戴式显示器：使用户能够看到显示内容，但是也不会阻碍用户看到其外部环境的能力。可穿戴式平视显示器的“显示器”组件是透明的抑或在用户的视场的外围，从而使得它并不完全妨碍用户看到其外部环境的能力。可穿戴式平视显示器的示例包括：仅列举几个而言，GoogleOptinventEpson以及Sony可穿戴式平视显示器的光学性能是其设计中的重要因素。然而，当涉及到面戴式设备时，用户还非常关心美观。庞大的眼镜(包括太阳眼镜)框行业明显地突显了这一点。独立于可穿戴式平视显示器的性能限制，可穿戴式平视显示器的许多前述示例至少部分地因为它们缺乏时尚吸引力而努力寻找其在消费者市场中的魅力。迄今为止所呈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴式平视显示器，包括：支撑结构，所述支撑结构在使用中被穿戴在用户的头部上；扫描激光投射器，由所述支撑结构承载；全息组合器，由所述支撑结构承载，其中，所述全息组合器在所述支撑结构被穿戴在所述用户的所述头部上时被定位在所述用户的眼睛的视场内；以及光学复制器，由所述支撑结构承载并且被定位在所述扫描激光投射器与所述全息组合器之间的光路中，所述光学复制器包括至少一个光学元件，所述至少一个光学元件被安排用于接收由所述扫描激光投射器生成的光信号，并且将所述光信号的N个实例中的对应实例朝向所述全息组合器重定向，其中，N是大于1的整数，并且其中，所述全息组合器包括被定位并取向用于将所述光信号的所述N个实...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.17 US 62/117,316;2015.05.04 US 62/156,736;1.一种可穿戴式平视显示器，包括：支撑结构，所述支撑结构在使用中被穿戴在用户的头部上；扫描激光投射器，由所述支撑结构承载；全息组合器，由所述支撑结构承载，其中，所述全息组合器在所述支撑结构被穿戴在所述用户的所述头部上时被定位在所述用户的眼睛的视场内；以及光学复制器，由所述支撑结构承载并且被定位在所述扫描激光投射器与所述全息组合器之间的光路中，所述光学复制器包括至少一个光学元件，所述至少一个光学元件被安排用于接收由所述扫描激光投射器生成的光信号，并且将所述光信号的N个实例中的对应实例朝向所述全息组合器重定向，其中，N是大于1的整数，并且其中，所述全息组合器包括被定位并取向用于将所述光信号的所述N个实例中的每一个朝向所述用户的所述眼睛重定向的至少一个全息图。2.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述全息组合器的所述至少一个全息图将所述光信号的所述N个实例全都彼此在空间上平行地朝向所述用户的所述眼睛的对应区重定向。3.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述光学复制器的至少一个光学元件被安排用于有效地从所述扫描激光投射器的N个空间上分离的虚拟位置中的对应虚拟位置将所述光信号的所述N个实例中的对应实例朝向所述全息组合器重定向。4.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述支撑结构具有眼镜框的总体形状和外观。5.如权利要求4所述的可穿戴式平视显示器，进一步包括：处方眼镜镜片，其中，所述全息组合器由所述处方眼镜镜片承载。6.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述全息组合器的所述至少一个全息图将所述光信号的所述N个实例中的每一个会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的N个出射光瞳中的对应一个。7.如权利要求6所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述全息组合器包括至少N个复用全息图，并且其中，所述至少N个复用全息图中的每一个将所述光信号的所述N个实例中的对应一个会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的所述N个出射光瞳中的对应一个。8.如权利要求6所述的可穿戴式平视显示器，其中：所述扫描激光投射器包括红色激光二极管、绿色激光二极管、以及蓝色激光二极管；并且所述全息组合器包括波长复用全息组合器，所述波长复用全息组合器包括至少一个红色全息图、至少一个绿色全息图、以及至少一个蓝色全息图，并且其中，所述至少一个红色全息图将所述光信号的所述N个实例中的每一个的对应红色分量会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的所述N个出射光瞳中的对应一个，所述至少一个绿色全息图将所述光信号的所述N个实例中的每一个的对应绿色分量会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的所述N个出射光瞳中的对应一个，并且所述至少一个蓝色全息图将所述光信号的所述N个实例中的每一个的对应蓝色分量会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的所述N个出射光瞳中的对应一个。9.如权利要求8所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述全息组合器包括波长复用且角度复用的全息组合器，所述波长复用且角度复用的全息组合器包括至少N个角度复用红色全息图、至少N个角度复用绿色全息图、以及至少N个角度复用蓝色全息图，并且其中，所述至少N个角度复用红色全息图中的每一个将所述光信号的所述N个实例中的每一个的对应红色分量会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的所述N个出射光瞳中的对应一个，所述至少N个角度复用绿色全息图中的每一个将所述光信号的所述N个实例中的每一个的对应绿色分量会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的所述N个出射光瞳中的对应一个，并且所述至少N个角度复用蓝色全息图中的每一个将所述光信号的所述N个实例中的每一个的对应蓝色分量会聚到所述用户的所述眼睛处或其附近的所述N个出射光瞳中的对应一个。10.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述扫描激光投射器与所述全息组合器之间的所述光路包括所述扫描激光投射器的总扫描范围θ，并且其中，所述光学复制器的至少一个光学元件被安排用于接收对应于所述扫描激光投射器对所述总扫描范围θ的扫掠的所有光信号，并且将对应于所述扫描激光投射器对所述总扫描范围θ的所述扫掠的所有光信号的N个实例中的对应实例朝向所述全息组合器重定向。11.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述光信号包括包含至少两个像素的图像。12.如权利要求11所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述光信号的所述N个实例中的每一个包括所述图像的对应实例。13.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，其中，所述光信号的所述N个实例中的每一个包括同一图像的不同实例中的同一像素的对应实例。14.如权利要求1所述的可穿戴式平视显示器，进一步包括：眼睛追踪器，由所述支撑结构承载，被定位并取向用于确定所述用户的所述眼睛的凝视方向；以及至少一个可控制快门，由所述支撑结构承载并且被定位在所述光学复制器与所述全息组合器之间的至少一条光路中，所述至少一个可控制快门可控制来选择性地阻断由所述光学复制器朝向所述全息组合器重定向的所述光信号的所述N个实例中除至少一个实例之外的所有实例，所述光信号的所述N个实例中未被所述至少一个可控制快门阻断的所述至少一个实例对应于所述光信号的所述N个实例中的以下至少一个实例：当由所述全息组合器重定向时，所述至少一个实例由所述全息组合器基于由所述眼睛追踪器确定的所述用户的所述眼睛的所述凝视方向而朝向所述用户的所述眼睛的含有所述用户的所述眼睛的瞳孔的区重定向。15.一种操作可穿戴式平视显示器的方法，所述可穿戴式平视显示器包括扫描激光投射器、光学复制器以及全息组合器，所述全息组合器在所述可穿戴式平视显示器被穿戴在用户的头部上时被定位在所述用户的眼睛的视场内，所述方法包括：由所述扫描激光投射器生成第一光信号；由所述光学复制器将所述第一光信号的N个实例中的对应实例朝向所述全息组合器重定向，其中，N是大于1的整数；以及由所述全息组合器将从所述光学复制器接收的所述第一光信号的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·贝利，斯蒂芬·亚历山大，万斯·R·莫里森，劳埃德·弗雷德里克·霍兰德，
申请(专利权)人：赛尔米克实验室公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA