[发明专利]用于波导显示的全息投影仪

说明书

公开了涉及包括全息显示系统(102R，102L)的近眼显示设备(100)的示例。全息显示系统包括：光源(207，307，…)，其被配置为发射正在会聚或者发散的光；波导(202，302，…)，其被配置为被定位在用户的眼睛的视场中；以及数字动态全息图(204，304，…)，其被配置为接收光，并且将光投影到波导中，使得光传播通过波导。

背景技术

近眼显示设备可以利用波导将图像从图像产生元件递送至用户的眼睛以用于查看。

发明内容

公开了涉及包括全息显示系统的近眼显示设备的示例。全息显示系统包括：光源，其被配置为发射会聚或者发散的光；波导，其被配置为被定位在用户的眼睛的视场中；以及数字动态全息图，其被配置为接收光，并且将光投影到波导中，使得光传播通过波导。

提供本发明内容以引入将在下面的详细描述中进一步描述的简化形式的概念的选择。本发明内容不旨标识所要求保护的主题内容的关键特征或基本特征，其也不旨在被用来限制所要求保护的主题内容的范围。此外，所要求保护的主题内容不限于解决本公开的任何部分中所陈述的任何或所有缺点的实现。

附图说明

图1示出了示例近眼显示设备。

图2至图9示出了可以被实现在近眼显示设备中的示例全息显示系统。

图10示出了示例计算系统。

具体实施方式

在包括将图像引导到用户的眼睛的波导的近眼显示设备中，各种不同的方法可以被用来将图像引导到波导的入口。在一些示例中，包括微型显示器的光引擎(例如，投影仪)结合准直和成像光学器件被用来将图像引导到波导的入口。然而，光引擎具有在大小和/或分辨率方面的限制。如此，虽然波导可能能够支持高分辨率影像同时具有紧凑的形状因子，但是光引擎的固有特性可以防止近眼显示设备的形状因子的减少。作为更具体的示例，由于微型显示器的有限大小，被用来将图像从微型显示器引导到波导的中继光学器件可以在长度和直径这两个方面占用大量的空间，因为中继光学器件将与微型显示器隔开以便采集从微型显示器的像素发射的光锥。而且，减少显示区域的大小不减少中继光学器件的大小。随着像素变得更小，其在较大的锥角上发射。因此，透镜的直径(即，数值孔径(NA))将增加。因此，给定针对设备的许多微米的最小像素大小(直径或者对角线大小)和光引擎的最大大小，在图像质量上存在上限。

相应地，公开了涉及包括被配置为将图像引导到波导的全息显示系统的近眼显示设备的示例。如下文更详细地描述的，全息显示系统包括由发散或者会聚波束照射以在波导处形成图像的数字动态全息图(DDH)。

通过使用用于图像形成的DDH而不是微型显示器，不需要DDH与波导的入口之间的附加的中继光学器件。另外，DDH可以在大小方面是大的，其帮助减少孔径衍射，并且因此改进图像质量。而且，这样的配置可以相对于使用微型显示器的其他配置是在光学上高效的，因为光主要地转向而不是衰减以形成图像。进一步地，任何光学部件中的偏差可以由DDH校正。附加地，DDH中的像素可以与期望的一样小，因为衍射效应被用来形成图像。换言之，不存在最小像素大小要求以便达到期望的分辨率。

此外，通过利用发散或者会聚波束照射DDH，近眼显示设备的视场(FOV)可以相对于包括被配置为发射准直波束的照明源的其他配置而被增加。另外，DDH的不同的部分创建图像的不同的部分。因此，被定位在波导的入口处的波导耦合全息图(WGCH)可以在空间上被配置为仅接受对应于DDH的窄角范围。由于WGCH总是在其所配置的入射角处操作，因而光传播效率增加，使得更多光相对于不采用DDH的其他配置被耦合到波导中。

上述特征可以使得具有这样的特征的近眼显示设备能够相对于采用光投影引擎的近眼显示设备具有重量和大小方面的减少。