用于头戴式显示系统的紧凑型光学器件的制作方法

本申请大致涉及光学系统，更具体而言，涉及用于头戴式显示系统的光学系统。

背景技术：

1、近眼(near-eye)显示技术可用于将信息和图像作为虚拟现实(“vr”)、增强现实(“ar”)或混合现实(“mr”)系统的部分呈现给用户。这种近眼显示器可结合至头戴式显示器(“hmd，head-mounted display”)设备或头戴式耳机中。虽然这些近眼信息显示器可定向为直视，但是通常信息显示器与hmd中的一个或多个透镜联接。透镜系统可包括透镜、各种光学元件、孔径光阑和透镜外壳，以容纳彼此光学对准的各种部件。这种透镜可增强vr体验或ar体验，但是透镜系统的性能部分地取决于系统的元件中的每个的设计以及系统的总体设计，该总体设计阐述了元件之间的光学相互作用。

技术实现思路

技术特征：

1.一种头戴式显示系统，用于向用户的眼睛呈现图像，所述头戴式显示系统包括：

2.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述衍射光学元件包括表面浮雕或基于偏振的衍射光学元件。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述光学系统包括位于所述衍射光学元件与所述用户的眼睛之间的反射偏振器。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述衍射光学元件包括消色差衍射透镜(adl)。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述显示系统包括背光，所述背光包括相干光源。

6.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述衍射光学元件包括金属透镜。

7.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述光学系统包括层压到所述显示系统的膜。

8.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述光学系统包括联接至所述显示系统的衬底。

9.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述衍射光学元件包括第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，所述第一衍射光学元件衍射第一偏振态的光，并使第二偏振态的光通过，以及所述第二衍射光学元件衍射所述第二偏振态的光，并使所述第一偏振态的光通过。

10.根据权利要求9所述的头戴式显示系统，其中，所述第一衍射光学元件进行优化以衍射第一颜色的光，以及所述第二衍射光学元件进行优化以衍射第二颜色和第三颜色的光。

11.根据权利要求10所述的头戴式显示系统，其中，所述第一颜色是红色，所述第二颜色是蓝色，以及所述第三颜色是绿色。

12.根据权利要求9所述的头戴式显示系统，其中，所述显示系统向所述光学系统提供光，所述光包括处于所述第一偏振态和所述第二偏振态中的一个状态的第一颜色的光、以及处于所述第一偏振态和所述第二偏振态中的另一个状态的第二颜色的光和第三颜色的光。

13.根据权利要求1所述的头戴式显示系统，其中，所述光学系统还包括反射偏振器和四分之一波片，所述反射偏振器在操作期间位于所述衍射光学元件与所述用户的眼睛之间，以及所述四分之一波片位于所述衍射光学元件与所述反射偏振器之间。

14.根据权利要求13所述的头戴式显示系统，还包括光学透明衬底，所述光学透明衬底位于所述衍射光学元件与所述四分之一波片之间。

15.根据权利要求14所述的头戴式显示系统，其中，所述光学透明衬底包括塑料或玻璃。

16.一种近眼显示系统，包括：

17.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述衍射光学元件包括表面浮雕或基于偏振的衍射光学元件。

18.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述光学系统包括位于所述衍射光学元件与所述用户的眼睛之间的反射偏振器。

19.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述衍射光学元件包括消色差衍射透镜(adl)。

20.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述显示系统包括背光，所述背光包括相干光源。

21.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述衍射光学元件包括金属透镜。

22.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述光学系统包括层压到所述显示系统的膜。

23.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述光学系统包括联接至所述显示系统的衬底。

24.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述衍射光学元件包括第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，所述第一衍射光学元件衍射第一偏振态的光，并使第二偏振态的光通过，以及所述第二衍射光学元件衍射所述第二偏振态的光，并使所述第一偏振态的光通过。

25.根据权利要求24所述的近眼显示系统，其中，所述第一衍射光学元件进行优化以衍射第一颜色的光，以及所述第二衍射光学元件进行优化以衍射第二颜色和第三颜色的光。

26.根据权利要求25所述的近眼显示系统，其中，所述第一颜色是红色，所述第二颜色是蓝色，以及所述第三颜色是绿色。

27.根据权利要求24所述的近眼显示系统，其中，所述显示系统向所述光学系统提供光，所述光包括处于所述第一偏振态和所述第二偏振态中的一个状态的第一颜色的光、以及处于所述第一偏振态和所述第二偏振态中的另一个状态的第二颜色的光和第三颜色的光。

28.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中，所述光学系统还包括反射偏振器和四分之一波片，所述反射偏振器在操作期间位于所述衍射光学元件与所述用户的眼睛之间，以及所述四分之一波片位于所述衍射光学元件与所述反射偏振器之间。

29.根据权利要求28所述的近眼显示系统，还包括光学透明衬底，所述光学透明衬底位于所述衍射光学元件与所述四分之一波片之间。

30.根据权利要求29所述的近眼显示系统，其中，所述光学透明衬底包括塑料或玻璃。

31.一种头戴式显示系统，用于向用户的眼睛呈现图像，所述头戴式显示系统包括：

技术总结
一种头戴式显示器(HMD)系统的光学系统，包括例如通过层压或合适的光学透明粘合剂联接至显示器的衍射光学元件。光学系统可包括反射偏振器和四分之一波片，反射偏振器和四分之一波片与衍射光学元件一起形成反射折射或“薄饼式”结构，该结构将来自显示系统的光聚焦到头戴式显示系统的用户的眼睛。在一些实例中，LCD显示设备包括若干部件。部件中的两个是显示矩阵和光源或背光，显示矩阵以颗粒或像素化的方式阻挡光以产生图像。

技术研发人员：约书亚·马克·胡德曼,卡梅伦·韦德·罗施
受保护的技术使用者：威尔乌集团
技术研发日：
技术公布日：2024/9/2