包括衍射光学透镜元件的多图像显示设备制造技术

一种用于增强现实(AR)或混合显示(MR)的多图像显示设备，包括：衍射光学透镜元件；图像形成装置，其被配置为形成第一图像，该第一图像包括第一颜色图像、第二颜色图像、第三颜色图像；以及光学系统，其被配置为将第一图像和第二图像传输到所述衍射光学透镜元件，第二图像沿着与第一图像的路径不同的路径传输。所述光学系统被配置为通过提供用于第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像的不同的光学路径长度来抵消所述衍射光学透镜元件的色差。

Multi-image display equipment including diffractive optical lens elements

A multi-image display device for augmented reality (AR) or mixed display (MR) includes: a diffractive optical lens element; an image forming device configured to form a first image comprising a first color image, a second color image, a third color image; and an optical system configured to transmit a first image and a second image to the diffractive optical perspective. A mirror element, the second image is transmitted along a path different from that of the first image. The optical system is configured to offset the chromatic aberration of the diffractive optical lens element by providing different optical path lengths for the first color image, the second color image and the third color image.

【技术实现步骤摘要】
包括衍射光学透镜元件的多图像显示设备
本公开的一个或多个示例实施例涉及诸如增强现实系统的多图像显示设备，并且更具体地涉及使用衍射光学透镜元件提供宽视角，同时减小衍射光学透镜元件的色差的多图像显示设备。
技术介绍
近来，随着能够实现虚拟现实(VR)的电子设备和显示设备的发展，对这种设备的兴趣增加。作为VR的下一步，已经研究了实现增强现实(AR)和混合现实(MR)的技术。与基于完全虚拟世界的VR不同，AR是一种显示技术，其通过重叠或组合的虚拟对象或关于其的信息来显示现实世界，从而进一步增强现实效果。虽然VR通常应用于诸如游戏或虚拟体验等领域，但AR的优势在于它可以应用于各种真实环境。特别地，AR作为适合于普遍存在的环境或物联网(IoT)环境的下一代显示技术受到关注。AR可能是MR的一个示例，MR显示现实世界和附加信息(诸如虚拟世界)的混合。
技术实现思路
一个或多个示例实施例提供了诸如增强现实系统的多图像显示设备，并且更具体地，提供了使用衍射光学透镜元件提供宽视角，同时减小衍射光学透镜元件的色差的多图像显示设备。根据示例实施例的一方面，提供了一种多图像显示设备，其包括：衍射光学透镜元件，其中，衍射光学透镜元件的焦距基于入射光的波长和偏振状态而变化；图像形成装置，其配置为形成包括第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像的第一图像；以及光学系统，其被配置为将第一图像和第二图像传输到衍射光学透镜元件，第二图像沿与第一图像被传输的路径不同的路径被传输，其中，光学系统被配置为通过为第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像提供不同的光学路径长度来抵消衍射光学透镜元件的色差。衍射光学透镜元件可以被配置为会聚具有第一偏振状态的光并且透射而不折射具有第二偏振状态的光。所述光学系统可以进一步配置为使所述第一图像和所述第二图像偏振，其中入射在所述衍射光学透镜元件上的所述第一图像处于所述第一偏振状态，并且入射在所述衍射光学透镜元件上的所述第二图像处于所述第二偏振状态。衍射光学透镜元件可以具有相对于第一颜色图像的第一焦距、大于第一焦距的相对于第二颜色图像的第二焦距以及大于第二焦距的相对于第三颜色图像的第三焦距，其中，所述第一颜色图像具有第一光学路径长度，所述第二颜色图像具有大于所述第一光学路径长度的第二光学路径长度，并且所述第三颜色图像具有大于所述第二光学路径长度的第三光学路径长度。所述多图像显示设备，其中沿着所述第一图像的光学路径，所述光学系统可将所述第一颜色图像聚焦在相对于所述衍射光学透镜元件的第一位置处，将所述第二颜色图像聚焦在比第一位置距离所述衍射光学透镜元件更远的第二位置处，并将第三颜色图像聚焦在比所述第二位置距离所述衍射光学透镜元件更远的第三位置处，其中，所述衍射光学透镜元件将所述第一颜色图像、所述第二颜色图像和所述第三颜色图像聚焦在同一平面上。该光学系统可以包括：第一分束器，其被配置为基于入射光的偏振状态来透射或反射入射光；分色镜堆叠，其面对第一分束器的第一表面；透镜，其面对第一分束器的第二表面，并且被配置为将从分色镜堆叠反射的第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像聚焦在沿着第一图像的光学路径的不同位置处；以及第二分束器，被配置为将第一图像反射到衍射光学透镜元件并且将第二图像透射到衍射光学透镜元件。图像形成装置可以包括：光源，其面对第一分束器的第三表面，第三表面与第一分束器的第二表面相对；空间光调制器，其面对第一分束器的第四表面，第四表面与第一分束器的第一表面相对。分色镜堆叠可以包括：第一分色镜，设置在第一分束器的第一表面上，被配置为反射第一颜色图像并透射第二颜色图像和第三颜色图像；第二分色镜，设置在第一分色镜上，被配置为反射第二颜色图像并透射第三颜色图像；以及第三分色镜，设置在第二分色镜上，被配置为反射第三颜色图像，其中第一到第三分色镜沿着远离第一分束器的第一表面的方向依次设置。该光学系统还可以包括在第一分束器和分色镜堆叠之间的四分之一波片。该光学系统还可以包括位于第二分束器和衍射光学透镜元件之间的四分之一波片。该光学系统还可以包括设置在第二图像的光学路径中的偏振片，以选择入射在第二分束器上的第二图像的偏振状态。图像形成装置可以包括显示面板。所述光学系统可以包括：第一分色镜，其被配置为将所述第一颜色图像反射到所述衍射光学透镜元件并且透射所述第二颜色图像和所述第三颜色图像；第二分色镜，其被配置为将所述第二颜色图像反射到所述衍射光学透镜并且透射所述第三颜色图像；以及第三分色镜，被配置为将所述第三颜色图像反射到所述衍射光学透镜元件，其中第一至第三分色镜沿远离所述衍射光学透镜元件的方向依次设置。第二分色镜可以与第一分色镜间隔开，并且第三分色镜与第二分色镜间隔开。第一分色镜可以包括反射第一颜色图像的第一表面和透射第二图像的第二表面，第二分色镜可以包括反射第二颜色图像的第一表面和透射第二图像的第二表面，并且第三分色镜可以包括反射第三颜色图像的第一表面和透射第二图像的第二表面。光学系统可以包括：分束器，其被配置为将第一图像反射到衍射光学透镜元件并透射第二图像；第一分色镜，配置为将第一颜色图像反射到分束器，并透射第二颜色图像和第三颜色图像；第二分色镜，被配置为将第二颜色图像反射到分束器并透射第三颜色图像；以及第三分色镜，被配置为将第三颜色图像反射到分束器，其中第一到第三分色镜在远离衍射光学透镜元件的方向上依次设置。第一至第三分色镜可沿着远离分束器的方向依次设置，其中第二分色镜与第一分色镜间隔开，并且第三分色镜与第二分色镜间隔开。多图像显示设备还可以包括设置在图像形成装置和分束器之间在第一图像的光学路径中的透镜元件，其中透镜元件被配置为将第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像聚焦在第一图像的光学路径中的不同位置处。所述光学系统可以包括：分束器，其被配置为将所述第一图像反射到所述衍射光学透镜元件并透射所述第二图像；第一透镜元件，其被设置在所述图像形成装置和所述分束器之间在所述第一图像的光学路径中，并配置成聚焦所述第一图像；以及第二透镜元件，其被设置在所述图像形成装置和所述分束器之间在所述第一图像的光学路径中，其中所述第二透镜元件包括大于所述第一透镜元件的色散值的色散值，并被配置为将所述第一图像分割成第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像。可以确定第二透镜元件的色散值以抵消衍射光学透镜元件的色差。该光学系统还可以包括设置在图像形成装置和分束器之间在第一图像的光学路径中的反射镜，其中反射镜被配置为将第一图像反射到分束器。所述光学系统可以包括光栅元件，所述光栅元件被配置为将所述第一图像反射到所述衍射光学透镜元件并且透射所述第二图像，其中所述光栅元件被配置为以第一角度会聚所述第一颜色图像，以大于第一角度的第二角度会聚所述第二颜色图像，以大于第二角度的第三角度会聚所述第三颜色图像。光栅元件可以包括全息光栅或表面起伏光栅。所述光学系统可以包括：第一扩散板，其被配置为将所述第一颜色图像朝向所述衍射光学透镜元件反射并扩散，并且透射所述第二颜色图像和所述第三颜色图像；第二扩散板，其被配置为将所述第二颜色图像朝向所述衍射光学透镜反射并扩散，并且透射所述第三颜色图像；以及第三扩散板，其被配置为将所述第三颜色图像朝向所述衍射光学透镜元件反射并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多图像显示设备，包括：衍射光学透镜元件，其具有基于入射光的波长和偏振状态而变化的焦距；图像形成装置，其被配置为形成包括第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像的第一图像；和光学系统，其被配置为：将所述第一图像和第二图像传输到所述衍射光学透镜元件，所述第二图像沿着与所述第一图像被传输所沿着的第一光学路径不同的第二光学路径传输，以及通过提供用于所述第一颜色图像、所述第二颜色图像和所述第三颜色图像的不同的光学路径长度来抵消所述衍射光学透镜元件的色差。

【技术特征摘要】
2017.12.04 KR 10-2017-01652331.一种多图像显示设备，包括：衍射光学透镜元件，其具有基于入射光的波长和偏振状态而变化的焦距；图像形成装置，其被配置为形成包括第一颜色图像、第二颜色图像和第三颜色图像的第一图像；和光学系统，其被配置为：将所述第一图像和第二图像传输到所述衍射光学透镜元件，所述第二图像沿着与所述第一图像被传输所沿着的第一光学路径不同的第二光学路径传输，以及通过提供用于所述第一颜色图像、所述第二颜色图像和所述第三颜色图像的不同的光学路径长度来抵消所述衍射光学透镜元件的色差。2.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，所述衍射光学透镜元件还被配置为会聚具有第一偏振状态的光，并且透射而不折射具有第二偏振状态的光。3.根据权利要求2所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统被进一步配置为使所述第一图像和所述第二图像偏振，使得入射在所述衍射光学透镜元件上的所述第一图像处于所述第一偏振状态，并且入射在所述衍射光学透镜元件上的所述第二图像处于所述第二偏振状态。4.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，所述衍射光学透镜元件具有相对于所述第一颜色图像的第一焦距、相对于所述第二颜色图像的大于所述第一焦距的第二焦距以及相对于所述第三颜色图像的大于第二焦距的第三焦距，其中，所述第一颜色图像具有第一光学路径长度，所述第二颜色图像具有大于所述第一光学路径长度的第二光学路径长度，并且所述第三颜色图像具有大于所述第二光学路径长度的第三光学路径长度。5.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，沿着所述第一图像的第一光学路径，所述光学系统将第一颜色图像聚焦在相对于所述衍射光学透镜元件的第一位置处，将所述第二颜色图像聚焦在比所述第一位置更远离所述衍射光学透镜元件的第二位置处，并且将所述第三颜色图像聚焦在比第二位置更远离所述衍射光学透镜元件的第三位置处，其中，所述衍射光学透镜元件被配置为将所述第一颜色图像、所述第二颜色图像和所述第三颜色图像聚焦在同一平面上。6.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统包括：第一分束器，其被配置为基于入射光的偏振状态透射或反射入射光；面对所述第一分束器的第一表面的分色镜堆叠；透镜，其面对所述第一分束器的第二表面，并且被配置为将从所述分色镜堆叠反射的所述第一颜色图像、所述第二颜色图像和所述第三颜色图像聚焦在沿着所述第一图像的第一光学路径的不同位置处；和第二分束器，其被配置为将所述第一图像反射到所述衍射光学透镜元件并且将所述第二图像透射到所述衍射光学透镜元件。7.根据权利要求6所述的多图像显示设备，其中，所述图像形成装置包括：面对所述第一分束器的第三表面的光源，所述第三表面与所述第一分束器的第二表面相对；和面对所述第一分束器的第四表面的空间光调制器，所述第四表面与所述第一分束器的第一表面相对。8.根据权利要求6所述的多图像显示设备，其中，所述分色镜堆叠包括：第一分色镜，其被设置在第一分束器的第一表面上，被配置为反射所述第一颜色图像并透射所述第二颜色图像和所述第三颜色图像；第二分色镜，其被设置在所述第一分色镜上，被配置为反射所述第二颜色图像并透射所述第三颜色图像；和第三分色镜，其被设置在所述第二分色镜上，被配置为反射所述第三颜色图像，其中，所述第一分色镜至所述第三分色镜在远离第一分束器的第一表面的方向上依次设置。9.根据权利要求6所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统还包括在所述第一分束器和所述分色镜堆叠之间的四分之一波片。10.根据权利要求6所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统还包括在所述第二分束器和所述衍射光学透镜元件之间的四分之一波片。11.根据权利要求6所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统还包括设置在所述第二图像的光学路径中的偏振片，以选择入射在所述第二分束器上的第二图像的偏振状态。12.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，所述图像形成装置包括显示面板。13.根据权利要求12所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统包括：第一分色镜，其被配置为将第一颜色图像反射到衍射光学透镜元件，并且透射所述第二颜色图像和所述第三颜色图像；第二分色镜，其被配置为将所述第二颜色图像反射到所述衍射光学透镜元件，并透射所述第三颜色图像；和第三分色镜，其被配置为将所述第三颜色图像反射到所述衍射光学透镜元件，其中，所述第一分色镜至第三分色镜在远离所述衍射光学透镜元件的方向上依次设置。14.根据权利要求13所述的多图像显示设备，其中，所述第二分色镜与所述第一分色镜间隔开，并且所述第三分色镜与所述第二分色镜间隔开。15.根据权利要求13所述的多图像显示设备，其中，所述第一分色镜包括反射所述第一颜色图像的第一表面和透射所述第二图像的第二表面，所述第二分色镜包括反射所述第二颜色图像的第一表面和透射所述第二图像的第二表面，所述第三分色镜包括反射所述第三颜色图像的第一表面和透射所述第二图像的第二表面。16.根据权利要求12所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统包括：分束器，其被配置成将所述第一图像反射到所述衍射光学透镜元件并透射所述第二图像；第一分色镜，其被配置为将所述第一颜色图像反射到分束器，并透射所述第二颜色图像和所述第三颜色图像；第二分色镜，其被配置为将所述第二颜色图像反射到分束器，并透射所述第三颜色图像；和第三分色镜，其被配置为将所述第三颜色图像反射到分束器，其中，所述第一分色镜至第三分色镜在远离所述衍射光学透镜元件的方向上依次设置。17.根据权利要求16所述的多图像显示设备，其中，所述第一分色镜至所述第三分色镜在远离分束器的方向上依次设置，其中，所述第二分色镜与所述第一分色镜间隔开，并且所述第三分色镜与所述第二分色镜间隔开。18.根据权利要求16所述的多图像显示设备，还包括设置在所述图像形成装置和分束器之间的第一图像的光学路径中的透镜元件，其中，所述透镜元件被配置为将所述第一颜色图像、所述第二颜色图像和所述第三颜色图像聚焦在所述第一图像的光学路径中的不同位置处。19.根据权利要求12所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统包括：分束器，其被配置成将所述第一图像反射到所述衍射光学透镜元件并透射所述第二图像；第一透镜元件，其被设置在所述图像形成装置和分束器之间的第一图像的光学路径中，并被配置为聚焦所述第一图像；和第二透镜元件，其被设置在所述图像形成装置和分束器之间的第一图像的光学路径中，其中，所述第二透镜元件包括大于所述第一透镜元件的色散值的色散值，并且被配置为将所述第一图像分成所述第一颜色图像、所述第二颜色图像和所述第三颜色图像。20.根据权利要求19所述的多图像显示设备，其中，所述第二透镜元件的色散值被确定为抵消所述衍射光学透镜元件的色差。21.根据权利要求19所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统还包括设置在所述图像形成装置和分束器之间的第一图像的光学路径中的反射镜，其中，所述反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彰健，徐元泽，成基荣，李泓锡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR