[发明专利]用于头戴式显示设备的多光瞳显示系统

说明书

公开了用于增加头戴式显示器(HMD)设备中所显示的图像的FOV的装置和方法。显示装置包括显示模块和被光学地耦合到显示模块的波导。显示模块可单独地生成要传送到HMD设备的用户的光学感受器的图像的多个不同部分，并且可包括多个光学输出端口，每个光学输出端口用来输出图像的不同部分。波导可包括多个光学输入端口，每个光学输入端口被光学地耦合到显示模块的光学输出端口中的不同的一个光学输出端口，其中该波导被配置成向用户的光学感受器整体地输出与图像相对应的光。

背景

头戴式显示器(HMD)设备最近已被引入消费者市场，以支持诸如增强现实(AR)和虚拟现实(VR)等可视化技术。HMD设备可包括各组件，诸如一个或多个光源、微显示器模块、控制电子设备、以及诸如波导、透镜、分束器等各种光学器件。

在至少一些HMD设备中(尤其但并不排他地，在针对AR应用设计的HMD设备中)的重要设计参数是设备的视野(FOV)。较大的FOV通常倾向于为用户提供更高质量的可视化体验，而FOV太小则可能破坏该体验。然而，在某些HMD设备设计(尤其是使用一个或多个波导向用户投射光的那些HMD设备设计)中，可能难以实现足够大的FOV，因为FOV受到构造波导的材料的折射率的限制。

概述

此处所介绍的是用于增加显示设备(尤其是(但不必需为)诸如HMD设备之类的身体穿戴式显示设备)中所显示的图像的FOV的至少一种装置和至少一种方法(统称且个体地称为“此处所介绍的技术”)。为了便于描述，下面的描述通常假定显示设备的“用户”是人类。然而，需要注意，体现此处所介绍的技术的显示设备可潜在地由非人类的用户(诸如机器或动物)使用。因此，本文中的术语“用户”可指代这些可能性中的任一种，除非可能另有说明或者根据上下文显而易见。此外，术语“光学感受器(optical receptor)”在本文中用作通用术语来指代人眼、动物眼睛或被设计为以与人眼类似的方式检测图像的机器实现的光学传感器。

此处所介绍的技术包括一种显示装置，该显示装置包括显示模块和光学地耦合到该显示模块的波导。在某些实施例中，显示模块单独地生成要传送到显示设备的用户的光学感受器的图像的多个不同部分，并且该显示模块包括多个光学输出端口，每个光学输出端口用来输出图像的不同部分。波导包括多个光学输入端口，每个光学输入端口光学地耦合到显示模块的光学输出端口中的不同的一个光学输出端口，其中该波导被配置成向用户的光学感受器整体地输出与图像相对应的光。

在一些实施例中，显示模块包括光源、微显示成像器、光学开关元件和光瞳中继。光瞳中继可被光学地耦合以从光学开关元件接收光并且将来自光学开关元件的光中继到波导的多个光学输入端口中的第一光学输入端口。光学开关元件可被配置成根据选择准则来致使光选择性地沿着第一光学路径经由光瞳中继被传送到多个光学输入端口中的第一光学输入端口或者沿着第二光学路径被传送到第二光学输入端口。该选择准则可以是例如输入到光学开关元件的光的偏振或时间准则。

在一些实施例中，显示模块包括用于用户的每个光学感受器的多个微显示成像器，其中微显示成像器中的每一个生成图像的被光学地耦合以从光源接收光的分开的部分。在这些实施例中，显示设备可包括光学传输套件，该光学传输套件用来将来自第一微显示成像器的光传送到波导的第一光学输入端口，以及将来自第二微显示成像器的光传送到波导的第二光学输入端口。

根据附图和详细描述，该技术的其它方面将显而易见。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图简述

在附图中的各图中作为示例而非限制解说了本公开的一个或多个实施例，其中相同的标记指示相似的元素。

图1示出了可结合本文中所介绍的技术的HMD设备的示例。

图2A示出了可被包含在图1的HMD设备内的显示器组件的右侧视图。