[发明专利]近眼显示器系统、装置及方法

说明书

技术领域

相关申请案

本申请案关于并主张2013年5月23日申请的美国临时申请案第61/826,822号的优先权，其以全文纳入本说明书中。

背景技术

头戴式显示器系统安装于一使用者的头部并允许使用者观看显示器或其的一影像。通常，此显示器作为一种与一计算机方便设置的界面，此计算机可包括在头戴式显示器系统中。举例而言，一头戴式显示器系统可为一飞机驾驶员提供地图及其它关于驾驶员所观看到的实际场景的信息。某些头戴式显示器系统允许使用者在观看一实际场景的同时观看一显示影像。透视头戴式显示器系统将一显示影像叠积在一使用者所观看到的实际场景上。微光学制造上的最近的进展已导致目标针对消费市场的透视头戴式显示器系统的开发，于此显示器系统可提供类似于一智能型手机的功能。举例而言，美国专利申请公开号US2013/0021658讨论一种透视头戴式显示器系统。

发明内容

在一实施例中，一种近眼显示装置包括：(a)一显示单元，具有一硅基液晶(LCOS)显示器及一第一偏振光束分光器界面，用于：(i)使照明光从一照明模块反射向硅基液晶显示器并且(ii)基于照明光传送来自硅基液晶显示器的显示光；以及(b)一观看单元，具有一成像物镜及一第二偏振光束分光器界面，成像物镜基于显示光为一瞳孔(pupil)形成硅基液晶显示器的一影像，而第二偏振光束分光器界面用于：(i)使反射的显示光从成像物镜反射向瞳孔并且(ii)将环境光从一周围场景传送向瞳孔，第二偏振光束分光器界面与第一偏振光束分光器界面垂直于一共同平面。

在一实施例中，一种透视近眼显示装置用于安装在一使用者的一瞳孔的视野中，包括：(a)一观看单元，用于将一通过显示装置而形成的显示影像叠加在一周围场景上，及(b)一中性密度滤光镜，用于调整来自周围场景的被观看单元所接收的环境光的亮度，以调整显示影像相对于周围场景的对比。

在一实施例中，一种将一显示影像叠加在一使用者的一瞳孔所观看到的一周围场景的方法包括：(a)通过使用一第一偏振光束分光器界面而使照明光从一光源反射至显示器，来照明一硅基液晶(LCOS)显示器；及(b)通过使用一第二偏振光束分光器界面，将来自周围场景的环境光与来自被第一偏振光束分光器界面所传输的显示器的显示光合并，用于将硅基液晶显示器的一影像叠加在周围场景上，第二偏振光束分光器界面与第一偏振光束分光器界面垂直于一共同平面。

在一实施例中，一种用于制造一近眼显示装置的晶圆级方法，包括：(a)形成一偏振光束分光器晶圆，包括一个具有数个偏振光束分光器膜带的偏振光束分光器晶圆，(b)将偏振光束分光器晶圆接合至一有源矩阵晶圆以形成一堆叠晶圆，其中有源矩阵晶圆包括数个有源矩阵，每个有源矩阵具有用于形成一硅基液晶(LCOS)显示器的功能，及(c)切割堆叠晶圆以将数个光学组件切成单一个，其中每一个光学组件具有一有源矩阵及一偏振光束分光器膜带，用于使光反射向有源矩阵并传送从有源矩阵的方向所接收的光。

附图说明

上述及其它特征及优点将从如显示于附图中的较佳实施例的更特定的说明可清楚理解到，其中相同的参考符号表示遍及不同视图的相同构件。这些附图未必按比例绘制，而是将重点放在说明本发明概念的原理之上。

图1显示依据一个实施例的一近眼显示器系统。

图2显示依据一实施例的一例示的近眼显示装置的组件的方块图。

图3显示图2的近眼显示装置的一实施例，增加提供较高质量显示影像的功能。

图4显示依据一实施例的用于将一显示影像叠加在一周围场景上的一光学系统。

图5显示依据一实施例的一光学系统，用于将一显示影像叠加在一周围场景上，并包括一提供改良的显示器照明效率的照明聚焦模块。

图6显示依据一实施例的用于将一显示影像叠加在一周围场景上的一光学系统，其包括一个用于改变显示影像的放大倍率的透镜。

图7显示依据一实施例的用于将一显示影像叠加在一周围场景上的另一种光学系统，其包括一个用于改变显示影像的放大倍率的透镜。

图8显示依据一实施例的用于照明图2的显示装置的显示器的一光源。

图9A及9B是以透视图及剖面侧视图分别地显示依据一实施例的用于图3的显示装置的一照明模块，其包括一具有一用于收集并将光从一光源导引向显示器的曲面的固体光收集器。

图10A及10B显示依据实施例的用于将一显示影像叠加在一周围场景上的光学系统，其利用图9A及9B的照明模块。