背景技术:
1、本公开整体涉及光学系统,并且更具体地,涉及用于具有显示器的电子设备的光学系统。
2、电子设备通常包括靠近用户的眼睛呈现图像的显示器。例如,虚拟现实和增强现实头戴式耳机可包括具有允许用户观看显示器的光学元件的显示器。
3、诸如这些设备的设备可能在设计上具有挑战性。如果稍有不慎,用于在这些设备中显示图像的部件可能是难看、笨重或不舒适的,并且可能无法呈现出期望的光学性能。
技术实现思路
1、一种电子设备可具有显示系统。该显示系统可以包括波导、输入耦合器和输出耦合器。输入耦合器可以包括第一表面起伏光栅(srg)。输出耦合器可以包括第二srg。显示模块可以产生图像光,该图像光由第一srg耦合到波导中并且由第二srg耦合出波导。波导可以具有带有法向轴的侧表面。
2、第一srg可以由相对于法向轴不平行的输入向量来表征。显示模块可以具有相对于输入向量倾斜非零角度的光轴。消色差棱镜可以光学地插置在显示模块与第一srg之间。消色差棱镜可以在平行于输入向量的方向上将图像光从显示模块重定向到第一srg。消色差棱镜可以包括由不同材料形成的第一光楔和第二光楔以减轻色散。这可以允许显示模块被放置在用于设备的外壳内,而不会不舒适地干扰用户对设备的佩戴,也不会牺牲光学性能。
3、如果需要,则显示模块可以包括将图像光透射到第一srg的准直光学器件。准直光学器件可以包括透镜元件。透镜元件可以具有对准的光轴,该对准的光轴相对于图像光的场的中心偏移。这可以使得准直光学器件在平行于第一srg的输入向量的方向上输出图像光。如果需要,则可以修整或者移除透镜元件的不用于透射图像光的部分以节省空间和重量。以此方式配置准直光学器件可以附加地或另选地用于减轻由于第一srg的较高阶衍射模式将光反射离开显示模块中的像素而引起的重影伪影产生。
1.一种显示器,包括:
2.根据权利要求1所述的显示器,其中所述棱镜包括消色差棱镜。
3.根据权利要求1所述的显示器,其中所述棱镜包括第一光楔和位于所述第一光楔上的第二光楔,所述第一光楔和所述第二光楔被配置成透射所述光,所述第一光楔包括第一材料,并且所述第二光楔包括与所述第一材料不同的第二材料。
4.根据权利要求1所述的显示器,其中所述角度和所述输入向量分开5至25度。
5.根据权利要求1所述的显示器,其中所述波导包括侧表面,所述角度和所述输入向量各自相对于所述侧表面的法向轴不平行,所述光以相对于所述法向轴的第一侧的附加角度入射在所述第一表面起伏光栅上,并且所述第二表面起伏光栅被配置成以相对于所述法向轴的第二侧的所述附加角度输出所述光。
6.根据权利要求1所述的显示器,其中所述棱镜包括光楔,所述光楔具有将所述光透射到所述棱镜中的第一表面、第二表面、第三表面和将所述光透射出所述棱镜的第四表面,所述第二表面将所述光朝向所述第三表面反射,并且所述第三表面将所述光朝向所述第四表面反射。
7.根据权利要求6所述的显示器,其中所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面中的一个或多个是弯曲的。
8.根据权利要求1所述的显示器,所述波导包括:
9.根据权利要求1所述的显示器,所述波导包括:
10.一种显示器,包括:
11.根据权利要求10所述的显示器,所述光学器件还包括:
12.根据权利要求10所述的显示器,其中所述透镜具有透射所述光的第一表面、与所述第一表面相对的透射所述光的第二表面,以及将所述第一表面耦合到所述第二表面的平面表面,所述平面表面位于所述光轴的与所述光的所述视场的所述中心相对的一侧上。
13.根据权利要求10所述的显示器,其中所述波导包括侧表面,并且其中所述光轴平行于所述侧表面的法向轴定向。
14.根据权利要求10所述的显示器,其中所述波导具有侧表面,所述光以相对于所述侧表面的法向轴的第一侧的角度入射在所述第一表面起伏光栅上,并且所述第二表面起伏光栅被配置成以相对于所述法向轴的第二侧的所述角度输出所述光。
15.根据权利要求10所述的显示器,其中所述显示面板包括选自由以下各项组成的组的显示面板:数字微镜设备(dmd)显示面板、硅上液晶(lcos)显示面板、硅上铁电液晶(flcos)显示面板和透射式液晶显示面板。
16.根据权利要求10所述的显示器,所述波导包括:
17.根据权利要求10所述的显示器,所述波导包括:
18.根据权利要求10所述的显示器,其中所述非零角度在5度与30度之间。
19.一种显示器,包括:
20.根据权利要求19所述的显示器,其中所述波导具有侧表面,并且其中所述光轴平行于所述侧表面的法向轴定向。
21.根据权利要求19所述的显示器,其中所述波导具有侧表面,并且其中所述光轴以相对于所述侧表面的法向轴的非平行角度定向。