具有单板光波导和独立可调节微型显示器阵列的显示器系统技术方案

提供了具有单板光波导和独立可调节微型显示器阵列的显示器系统以及相关方法。一种方法包括：将从第一微型显示器阵列接收的第一光部分耦合到光波导的第一输入光栅区域，将从第二微型显示器阵列接收的第二光部分耦合到光波导的第二输入光栅区域，并且将从第三微型显示器阵列接收的第三光部分耦合到光波导的第三输入光栅区域。该方法还包括：将第一光部分的第一衍射部分引导到第一扩展光栅，将第二光部分的第二衍射部分引导到第二扩展光栅，并且将第三光部分的第三衍射部分引导到第三扩展光栅。该方法还包括使用单个输出光栅输出组合光。光。光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单板光波导和独立可调节微型显示器阵列的显示器系统

技术介绍

[0001]显示器系统(包括虚拟现实系统)允许用户将数字世界可视化。混合现实系统将物理世界和数字世界中的人、地点和对象聚集在一起。作为示例，混合现实系统可以允许用户与包括全息图在内的虚拟对象交互，从而使得系统的用户能够将数字内容可视化并且作为真实世界的一部分来使用数字内容进行工作。用户可以拖放全息图作为其在真实世界中的视图的一部分。
[0002]虚拟和混合现实系统可以使用头戴式显示器来实现，该头戴式显示器可以将虚拟数字内容投射在用户眼前。很多这样的系统包括用于耦合从光源接收的光信号以显示给显示器系统的用户的波导。

技术实现思路

[0003]在一个示例中，本公开涉及一种装置，该装置包括与红色通道相对应的第一微型显示器阵列、与绿色通道相对应的第二微型显示器阵列和与蓝色通道相对应的第三微型显示器阵列。该装置还可以包括光波导，该光波导包括第一表面和与第一表面相对的第二表面。光波导还可以包括：被配置为接收与红色通道相对应的第一光部分的第一输入光栅区域；被配置为接收与蓝色通道相对应的第二光部分的第二输入光栅区域，其中第二输入光栅区域与第一输入光栅区域偏移第一偏移；以及被配置为接收与绿色通道相对应的第三光部分的第三输入光栅区域，其中第三输入光栅区域与第二输入光栅区域偏移第二偏移。
[0004]光波导还可以包括：被形成在光波导的第一主表面上的第一组扩展光栅，被配置为从第一输入光栅区域接收第一光部分的第一衍射光部分；被形成在光波导的第一主表面上的第二组扩展光栅，被配置为从第二输入光栅区域接收第二光部分的第二衍射光部分；以及被形成在光波导的第二主表面上的第三组扩展光栅，被配置为从第三输入光栅区域接收第三光部分的第三衍射光部分。
[0005]在另一示例中，本公开涉及一种装置，该装置包括与红色通道相对应的第一微型显示器阵列、与绿色通道相对应的第二微型显示器阵列和与蓝色通道相对应的第三微型显示器阵列。该装置还可以包括光波导，该光波导包括第一表面和与第一表面相对的第二表面。光波导还可以包括：被配置为接收与红色通道相对应的第一光部分的第一输入光栅区域；被配置为接收与蓝色通道相对应的第二光部分的第二输入光栅区域，其中第二输入光栅区域与第一输入光栅区域偏移第一偏移；以及被配置为接收与绿色通道相对应的第三光部分的第三输入光栅区域，其中第三输入光栅区域与第二输入光栅区域偏移第二偏移。
[0006]光波导还可以包括：被形成在光波导的第一主表面上的第一扩展光栅，被配置为从第一输入光栅区域接收第一光部分的第一衍射光部分；被形成在光波导的第一主表面上的第二扩展光栅，被配置为从第二输入光栅区域接收第二光部分的第二衍射光部分；以及被形成在光波导的第二主表面上的第三扩展光栅，被配置为从第三输入光栅区域接收第三光部分的第三衍射光部分。光波导还可以包括输出光栅，该输出光栅被配置为组合从第一扩展光栅、第二扩展光栅和第三扩展光栅中的每一个所接收的光，以生成与装置的视场相
对应的组合光并且将组合光输出到光波导之外。
[0007]在另一示例中，本公开涉及一种装置中的方法，该装置包括显示控制器、光波导、第一微型显示器阵列、第二微型显示器阵列和第三微型显示器阵列。该方法可以包括：将从第一微型显示器阵列接收的第一光部分耦合到光波导的第一输入光栅区域，将从第二微型显示器阵列接收的第二光部分耦合到光波导的第二输入光栅区域，并且将从第三微型显示器阵列接收的第三光部分耦合到光波导的第三输入光栅区域。该方法还可以包括：将第一光部分的第一衍射部分引导到第一扩展光栅，将第二光部分的第二衍射部分引导到第二扩展光栅，并且将第三光部分的第三衍射部分引导到第三扩展光栅。该方法还可以包括使用单个输出光栅，该单个输出光栅组合从第一扩展光栅、第二扩展光栅、第三扩展光栅中的每一个所接收的光，并且输出与并入光波导的装置的视场相对应的组合光。该方法还可以包括：响应于至少一个均匀性控制信号，使用与装置相关联的控制器独立地调节以下中的至少一项：与对应于第一微型显示器阵列的第一组像素相关的第一显示器参数、与对应于第二微型显示器阵列的第二组像素相关的第二显示器参数、或与对应于第三微型显示器阵列的第三像素集相关的第三显示器参数，以至少提高组合光的均匀性。
附图说明
[0008]本公开通过示例的方式示出，并且不受附图的限制，在附图中，相似的附图标记指示相似的元素。图中的元素为了简单和清楚而示出，而不一定按比例绘制。
[0009]图1示出了根据一个示例的光波导的图；
[0010]图2示出了根据示例的包括光波导100的多个视图以描述显示器系统200的操作的显示器系统200的组件的示意图；
[0011]图3示出了与图2的显示器系统一起使用的示例微型显示器阵列的示意图；
[0012]图4示出了根据一个示例的与图2的显示器系统相对应的系统的框图；以及
[0013]图5示出了流程图，该流程图示出了根据一个示例的与合并有图1的光波导、显示器系统200和系统400的装置相关的方法的步骤。
具体实施方式
[0014]在本公开中描述的示例涉及具有单板表面浮雕光栅(SRG)的显示器系统。在某些示例中，显示器系统可以包括单板SRG、显示器模块(诸如用于显示红色、绿色和蓝色的微型发光二极管(微型LED)显示器阵列)、以及投影透镜。作为示例，每个显示器模块可以包括微型LED阵列显示器和投影透镜。
[0015]由于三个设计限制，具有单板SRG波导的HMD可能会遇到诸如光学效率较低和颜色均匀性较差的问题。首先，针对所有三种颜色(例如，红色、绿色和蓝色)使用公共输入光栅会限制来自显示器模块的光到光波导中的最佳耦合。这可能导致较差的光学效率，从而转化为较高的器件功耗。这是因为，输入光栅的效率由光的波长和入射角确定。第二，当使用激光照射时，由于激光装置的特性，每种颜色的光的带宽非常窄。窄的源光谱进一步限制了效率，但是由于在显示器的视场中颜色均匀性存在急剧转变，因此对颜色均匀性产生了较大影响。第三，当使用激光源时，由显示器模块生成的光瞳尺寸受到MEMS反射镜和中继光学器件的尺寸的限制。小的光瞳尺寸导致高度的空间颜色不均匀性，这称为光瞳复制
(replication)。虽然在多板设计中，可以通过使用双面光栅来减轻光瞳复制，但是在单板设计的情况下，没有足够的空间对扩展光栅进行双面化。
[0016]在本公开的某些示例中，显示器模块可以被直接连接到光波导。可以针对颜色对投影透镜进行优化。(对应于红色、绿色和蓝色通道的)显示器模块可能会彼此稍微偏移，使得每个显示器模块在光波导上具有其自己的输入光栅区域。扩展光栅也可以分离。可以存在公共输出光栅。作为示例，红色输入光栅可以在波导的A面上，并且红色扩展光栅也可以在A面上在输入光栅与输出光栅之间。绿色输入光栅也可以在A面上，并且绿色扩展光栅可以在B面上在输入光栅与输出光栅之间。蓝色输入光栅可以在A面上，并且蓝色扩展光栅也可以在A面上，但是在与输出光栅方向相对的方向上。以这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：与红色通道相对应的第一微型显示器阵列；与绿色通道相对应的第二微型显示器阵列；与蓝色通道相对应的第三微型显示器阵列；以及光波导，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述光波导还包括：第一输入光栅区域，被配置为接收与所述红色通道相对应的第一光部分，第二输入光栅区域，被配置为接收与所述蓝色通道相对应的第二光部分，其中所述第二输入光栅区域与所述第一输入光栅区域偏移第一偏移，第三输入光栅区域，被配置为接收与所述绿色通道相对应的第三光部分，其中所述第三输入光栅区域与所述第二输入光栅区域偏移第二偏移，第一组扩展光栅，被形成在所述光波导的第一主表面上，被配置为从所述第一输入光栅区域接收所述第一光部分的第一衍射光部分，第二组扩展光栅，被形成在所述光波导的所述第一主表面上，被配置为从所述第二输入光栅区域接收所述第二光部分的第二衍射光部分，以及第三组扩展光栅，被形成在所述光波导的第二主表面上，被配置为从所述第三输入光栅区域接收所述第三光部分的第三衍射光部分。2.根据权利要求1所述的装置，还包括被耦合到所述第一微型显示器阵列的第一投影透镜、被耦合到所述第二微型显示器阵列的第二投影透镜和被耦合到所述第三微型显示器阵列的第三投影透镜。3.根据权利要求1所述的装置，还包括输出光栅，所述输出光栅被配置为组合从所述第一组扩展光栅、所述第二组扩展光栅和所述第三组扩展光栅中的每一个所接收的光，以生成与所述装置的视场相对应的组合光，并且将组合光输出到所述光波导之外。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述光波导是单板表面反射光栅。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一输入光栅区域被布置在与所述第二输入光栅区域相对的方向上。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一微型显示器阵列、所述第二微型显示器阵列和所述第三微型显示器阵列中的每一个包括微型LED阵列。7.根据权利要求3所述的装置，还包括显示控制器，所述显示控制器被配置为独立地调节以下中的至少一项：与对应于所述第一微型显示器阵列的第一组像素相关的第一显示器参数、与对应于所述第二微型显示器阵列的第二组像素相关的第二显示器参数、或与对应于所述第三微型显示器阵列的第三像素集相关的第三显示器参数，以至少提高所述组合光的均匀性。8.一种装置，包括：与红色通道相对应的第一微型显示器阵列；与绿色通道相对应的第二微型显示器阵列；与蓝色通道相对应的第三微型显示器阵列；以及光波导，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述光波导还包括：第一输入光栅区域，被配置为接收与所述红色通道相对应的第一光部分，第二输入光栅区域，被配置为接收与所述蓝色通道相对应的第二光部分，其中所述第
二输入光栅区域与所述第一输入光栅区域偏移第一偏移，第三输入光栅区域，被配置为接收与所述绿色通道相对应的第三光部分，其中所述第三输入光栅区域与所述第二输入光栅区域偏移第二偏移，第一扩展光栅，被形成在所述光波导的第一主表面上，被配置为从所述第一输入光栅区域接收所述第一光部分的第一衍射光部分，第二扩展光栅，被形成在所述光波导的所述第一主表面上，被配置为从...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：