CN112041727A - 头戴式耳机和头戴式显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了包括第一衍射元件和第二衍射元件的头戴式耳机和头戴式显示器。在一些情况下，第一衍射元件和第二衍射元件包括第一光栅表面和第二光栅表面，并且对于至少一个波长，第一光栅表面和第二光栅表面具有至少一个不同的对应衍射性质。头戴式显示器可包括用于显示图像的二维像素化的相邻的第一显示表面和第二显示表面，以及与相应的第一显示表面和第二显示表面相邻设置的第一衍射元件和第二衍射元件。在一些情况下，第一衍射元件被构造成将第一波长λ1而不是将不同的第二波长λ2衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。并且第二衍射元件被构造成将第二波长λ2而不是将第一波长λ1衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。

Description

头戴式耳机和头戴式显示器
背景技术
像素化显示器通常在相邻像素和子像素之间具有间隙。在一些情况下，这些间隙导致被称为纱窗效应的光学伪影，该光学伪影可以令观察者感到反感。
发明内容
在本说明书的一些方面，提供了一种头戴式显示器，该头戴式显示器包括用于显示图像的二维像素化的相邻的第一显示表面和第二显示表面，以及与相应的该第一显示表面和该第二显示表面相邻设置的第一衍射元件和第二衍射元件。第一衍射元件被构造成将第一波长λ1而不是将不同的第二波长λ2衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级，并且第二衍射元件被构造成将第二波长λ2而不是将第一波长λ1衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。
在本说明书的一些方面，提供了一种头戴式显示器，该头戴式显示器包括像素化的第一显示表面和第二显示表面，以及与相应的第一显示表面和第二显示表面基本上共延伸的不重叠的第一衍射元件和第二衍射元件。对于至少一个波长，第一衍射元件和第二衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质。
在本说明书的一些方面，提供了一种头戴式显示器，该头戴式显示器包括用于向观察者的相应左眼和右眼显示图像的左像素化显示表面和右像素化显示表面，以及与相应左显示表面和右显示表面基本上共延伸的左光栅表面和右光栅表面。对于至少一个波长，第一光栅表面和第二光栅表面具有至少一个不同的对应衍射性质。
在本说明书的一些方面，提供了一种头戴式显示器，该头戴式显示器包括用于显示图像的第一显示表面；第二显示表面，所述第二显示表面用于显示图像，所述第二显示表面靠近第一显示表面设置；第一多层光学膜，该第一多层光学膜与第一显示表面相邻设置；以及第二多层光学膜，该第二多层光学膜与第二显示表面相邻设置。第一多层光学膜包括在其间限定有二维第一光栅界面的第一光学层和第二光学层。第一光学层和第二光学层具有各自不同的第一折射率n1和第二折射率n2。第一光栅界面具有光栅高度h1。在基准波长λ下，第一多层光学膜的平均值|n1-n2|*h1为μ1，并且标准偏差|n1-n2|*h1为σ1。第二多层光学膜包括在其间限定有二维第二光栅界面的第三光学层和第四光学层。第三光学层和第四光学层具有各自不同的第三折射率n3和第四折射率n4。第二光栅界面具有光栅高度h2。在基准波长λ下，第二多层光学膜的|n3-n4|*h2的平均值为μ2，并且|n3-n4|*h2的标准偏差为σ2。|μ1-μ2|＞σ1+σ2。
在本说明书的一些方面，提供了一种头戴式耳机，该头戴式耳机包括第一衍射元件、靠近第一衍射元件设置的第二衍射元件以及第一光学***和第二光学***。第一衍射元件被设置成接收第一图像并将第一图像发射到第一光学***，并且第一光学***被构造成将第一图像发射到观察者。第二衍射元件被设置成接收第二图像并将第二图像发射到第二光学***，并且第二光学***被构造成将第二图像发射到观察者。对于至少一个波长，第一衍射元件和第二衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质。
附图说明
图1至图2是头戴式显示器的示意性俯视图；
图3A至图3B是头戴式耳机的示意性俯视图；
图3C是包括图3B的头戴式耳机的头戴式显示器的示意性俯视图；
图3D是图3B的头戴式耳机的示意性前视图；
图4A是光学层的透视图；
图4B是包括图4A的光学层的多层光学膜的示意性剖视图；
图4C是第一多层光学膜和第二多层光学膜的示意性剖视图；
图4D是具有第一光学层和第二光学层的多层光学膜的示意性剖视图，其中第一光学层和第二光学层之间的界面具有第一部分和第二部分；
图5是包括第一一维光栅界面和第二一维光栅界面的多层光学膜的透视图；
图6A至图6D是多层光学膜的示意性剖视图；
图7是具有光栅表面的第一光学层的示意性俯视图；
图8是微透镜阵列的表面的透视图；
图9A至图9B是零衍射级、第一衍射级和更高衍射级的强度的示意图；
图10至图11是由衍射子像素的衍射元件产生的衍射图案的示意性俯视图；
图12是像素化显示表面的示意性俯视图；
图13是由显示表面所产生的发射光谱的示意图；
图14A至图14B是光学成像***的示意性剖视图；并且
图15A至图16B是由光栅界面产生的各种衍射峰的相对强度的曲线图。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
显示器通常包括至少一个二维像素化显示表面。在一些情况下，像素或子像素之间的空间对于观察者是可见的，并且这可能是令人反感的，特别是在头戴式显示器中，其中光学***放大所显示图像以便由观察者观察。这称为纱窗效应或固定模式噪声。根据本说明书的一些实施方案，提供了用于减小显示器的纱窗效应的衍射元件(例如，光栅、光栅表面或光学膜中的光栅界面)。根据本说明书的一些实施方案，已经发现，与为两只眼睛使用共同的衍射元件相比，用于提供给左眼和右眼的图像的不同衍射元件可以提供更大的纱窗效应减小。例如，已经发现的是，优化一只眼睛的衍射元件以减小例如绿色波长的纱窗效应，并且优化另一只眼睛的衍射元件以减小例如红色波长的纱窗效应，导致头戴式显示器具有比为两只眼睛使用共同光栅获得的屏门效应进一步减小的感知纱窗效应。不受理论的限制，据信这起因于观察者的大脑将左图像和右图像整合成感知的共同图像。
根据本发明的一些实施方案，第一衍射元件和第二衍射元件被构造为使得对于至少一个波长，第一衍射元件和第二衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质。在一些实施方案中，至少一个衍射性质包括零衍射级和第一衍射级的相对强度。例如，第一衍射元件可被构造成将第一波长衍射成具有大约相等强度的零衍射级和第一衍射级，第二衍射元件可被构造成将不同的第二波长衍射成具有大约相等强度的零衍射级和第一衍射级，并且第一衍射元件可将第二波长衍射成具有实质上不同强度的零衍射级和第一衍射级，并且第二衍射元件可将第一波长衍射成具有实质上不同强度的零衍射级和第一衍射级。衍射元件中的每个衍射元件可以是或包括光栅、光栅表面或光栅界面中的至少一者。例如，光栅可作为多层光学膜的相邻光学层之间的结构化界面提供。衍射元件通常将可见光的至少一个波长(400nm至700nm)衍射成至少零衍射级和第一衍射级。可用的衍射元件包括具有周期性结构(例如，光栅表面或光栅界面)的光栅。在一些实施方案中，光栅具有周期性结构的变型(例如，啁啾光栅)。
图1是包括头戴式耳机1792的头戴式显示器1790的示意性俯视图，该头戴式耳机具有用于接收第一显示器1901和第二显示器1902的框架部分1794。第一显示器1901和第二显示器1902中的一者或两者可永久地或可释放地安装到框架部分1794。第一显示器1901和第二显示器1902包括相应的第一显示表面1911和第二显示表面1912，该第一显示表面和第二显示表面通常为二维像素化显示表面，如本文别处进一步所述。第一显示器1901和第二显示器1902可为例如液晶显示器(LCD)或有机发光显示器(OLED)。第一显示器1901和第二显示器1902包括相应的第一显示面板1991和第二显示面板1992，并且还可包括其他部件(例如，电子器件，并且在LCD的情况下为背光源和光源)。第一显示面板1991和第二显示面板1992设置在彼此的左侧和右侧，并且被构造成向观察者的相应左眼199a和右眼199b显示图像198a和198b。头戴式耳机1792还包括第一光学***1751和第二光学***1752，每个光学***通常包括一个或多个光学透镜。
第一衍射元件1701和第二衍射元件1702与相应的第一显示表面1911和第二显示表面1912相邻设置。在一些实施方案中，第一衍射元件1701和第二衍射元件1702与相应的第一显示表面1911和第二显示表面1912基本上共延伸。如果衍射元件诸如光栅表面或包括光栅界面的多层光学膜延伸超过显示表面的至少80％并且显示表面延伸超过衍射元件的至少80％，则衍射元件与显示表面基本上共延伸。
在一些实施方案中，头戴式显示器包括像素化的第一显示表面和第二显示表面(例如，显示表面1911和1912)，以及不重叠的第一衍射元件和第二衍射元件(例如，第一衍射元件1701和第二衍射元件1702)，其与相应的第一显示表面和第二显示表面基本上共延伸，其中对于至少一个波长，第一衍射元件1701和第二衍射元件1702具有至少一个不同的对应衍射性质。对应的衍射性质可以是例如以下中的一个：零衍射级的强度、第一衍射级的强度(例如，第二衍射元件在某一波长下的第一衍射级的强度对应于第一衍射元件在相同波长下的第一衍射级的强度，并且这些对应的强度可以不同)，或零衍射级和第一衍射级的相对强度。在一些实施方案中，至少一个衍射性质包括零衍射级和第一衍射级的相对强度。例如，在一些实施方案中，第一衍射元件被构造成将第一波长λ1而不是将不同的第二波长λ2衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级，并且第二衍射元件被构造成将第二波长λ2而不是将第一波长λ1衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。在第二波长λ2下，第一衍射元件通常产生零衍射级和第一衍射级，但它们的强度彼此相差不在5％以内。例如，第一衍射元件可以将第二波长λ2衍射成零衍射级和第一衍射级，使得由第一衍射元件在第二波长λ2下衍射的零衍射级和第一衍射级中的至少一个第一衍射级的强度彼此相差至少10％(这些强度中的最大强度减去这些强度中的最小强度为这些强度中的最大强度的至少0.1倍)，或至少20％，或至少30％。类似地，第二衍射元件可以将第一波长λ1衍射成零衍射级和第一衍射级，使得由第二衍射元件在第一波长λ1下衍射的零衍射级和第一衍射级中的至少一个第一衍射级的强度彼此相差至少10％，或至少20％，或至少30％。除非另外指明，否则指定强度针对以垂直入射角度入射在衍射元件上的第一波长λ1或第二波长λ2。在优选的实施方案中，第一波长λ1和第二波长λ2中的每一者在400nm至700nm的可见光范围内。
又如，在一些实施方案中，第一衍射元件被构造成将第一波长λ1而不是将不同的第二波长λ2衍射成强度彼此相差10％以内的零衍射级和第一衍射级。并且所述第二衍射元件被构造成将所述第二波长λ2而不是将所述第一波长λ1衍射成强度彼此相差10％以内的零衍射级和第一衍射级。又如，在一些实施方案中，第一衍射元件将第一波长λ1衍射成强度彼此相差10％以内的零衍射级和第一衍射级，第二衍射元件将第二波长λ2衍射成强度彼此相差10％以内的零衍射级和第一衍射级，并且第一波长λ1和第二波长λ2相差至少50nm或至少75nm。
用于向观察者的相应左眼和右眼显示图像的第一显示表面和第二显示表面可另选地称为左显示表面和右显示表面，并且第一衍射元件和第二衍射元件(例如，第一光栅表面和第二光栅表面)可另选地称为左衍射元件和右衍射元件(例如，左光栅表面和右光栅表面)。左衍射元件具有指定性质的波长可称为左衍射元件的第一波长。类似地，右衍射元件具有指定性质的波长可被称为右衍射元件的第一波长。例如，在一些实施方案中，左光栅表面和右光栅表面中的每一者将第一波长衍射成强度彼此相差10％以内的零衍射级和第一衍射级，左光栅表面的第一波长与右光栅表面的第一波长相差至少50nm或至少75nm。在一些实施方案中，左光栅表面的第一波长与右光栅表面的第一波长之间的差值的绝对值不大于250nm。又如，在一些实施方案中，左光栅表面被构造成将左光栅表面的第一波长而不是将右光栅表面的第一波长衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。并且右光栅表面被构造成将右光栅表面的第一波长而不是将左光栅表面的第一波长衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。在另选的符号中，其中第一衍射元件和第二衍射元件具有指定性质的波长可被称为相应的第一波长λ1和第二波长λ2。
头戴式耳机1792或头戴式显示器1790还可包括相机和/或眼睛跟踪***，如美国专利号9,557,568(Ouderkirk等人)中进一步所描述。光学***1751和1752可包括一个或多个光学透镜和/或可包括折叠光学器件，如美国专利号9,557,568(Ouderkirk等人)中所述。在一些实施方案中，头戴式显示器1790是虚拟现实显示器或增强现实显示器或混合现实显示器。
图2中示出了另选的实施方案，其为包括头戴式耳机2792的头戴式显示器2790的示意性俯视图，该头戴式耳机具有用于接收显示器1900的框架部分2794。显示器2790可如针对头戴式显示器1790所述，不同的是使用单个显示面板1990而不是使用第一显示面板1991和第二显示面板1992。显示器1900可永久性地或可释放地安装到框架部分2794。显示器1900包括第一显示表面2911和第二显示表面2912。在例示的实施方案中，显示面板1990的不重叠的第一部分和第二部分包括各自的第一显示表面2911和第二显示表面2912。例如，第一部分可为显示面板1990的向观察者的左眼299a提供图像298a的部分，并且第二部分可为显示面板1990的向观察者的右眼299b提供图像298b的部分。第一显示表面2911和第二显示表面2912通常为二维像素化显示表面，如本文别处进一步所述。例如，显示器1900可以是LCD或OLED显示器。头戴式耳机2792还包括第一光学***2751和第二光学***2752以及第一衍射元件2701和第二衍射元件2702，它们可以是如针对头戴式显示器1790所述的。
在一些实施方案中，显示器1900包括第一显示面板和第二显示面板，该第一显示面板和第二显示面板设置成使得第一显示面板和第二显示面板中的一个的光输出穿过第一显示面板和第二显示面板中的另一个。此类堆叠的显示面板在本领域中是已知的并且在例如美国专利申请公布号2013/0083040(Prociw)中有所描述。在这种情况下，第一衍射元件1701和第二衍射元件1702可以设置在第一显示表面和第二显示表面上或与第一显示表面和第二显示表面相邻，其中第一显示表面和第二显示表面不与显示面板中的一个(优选地，面向第一光学***1751和第二光学***1752的一个)的第一部分和第二部分重叠，或其中第一显示表面和第二显示表面是第一显示面板和第二显示面板或其部分。
图3A至图3D示出了头戴式耳机，其中显示装置可移除地附接到头戴式耳机的框架部分。图3A至图3B分别是头戴式耳机3792a和3792的示意性俯视图，头戴式耳机3792a没有设置在开口3761和3762上方的第一衍射元件3701和第二衍射元件3702，并且头戴式耳机3792具有设置在开口3761和3762上方的第一衍射元件3701和第二衍射元件3702。在一些实施方案中，第一衍射元件3701和第二衍射元件3702设置在共用基底上，该共用基底在开口3761和3762上方安装到头戴式耳机3792。头戴式耳机3792a和3792包括第一光学***3751和第二光学***3752，其可以是本文别处所述的光学***中的任一种。头戴式耳机3792a和3792包括用于接收显示装置3900的框架部分3794。图3C是包括设置在头戴式耳机3792上或中的显示装置3900的头戴式显示器3790的示意性俯视图。显示装置3900可以是任何合适的显示装置，诸如，例如触摸屏装置(例如，IPOD Touch或智能电话)、移动装置(例如，移动电话)和/或电话。图3D是头戴式耳机3792的示意性前视图，其中显示装置3900未就位。
本领域中已知的其他头戴式耳机设计可适于结合本说明书的第一衍射元件和第二衍射元件。此类头戴式耳机包括Oculus Rift头戴式耳机、Samsung Gear VR头戴式耳机、HTC Vive头戴式耳机、Huawei VR头戴式耳机、Lenovo Mirage Solo、Google DaydreamView和美国专利申请公布号2015/0253574(Thurber等人)中所述的头戴式耳机。
例如，图1至图2和图3B至图3D中示意性地示出的衍射元件可被提供为例如多层光学膜的光学层之间的光栅表面或光栅界面。
图4A示出了具有第一主表面178的光学层125，该第一主表面具有二维结构，该二维结构具有沿第一方向(x方向)的第一周期Tx和沿正交的第二方向(y方向)的第二周期Ty。在一些实施方案中，Tx和Ty中的一者或两者在1微米，或5微米，或7.5微米，或8微米至30微米，或20微米，或15微米，或10微米，或9.5微米的范围内。在一些实施方案中，Tx和Ty彼此相差10％以内。表面178可涂覆有另一种材料以形成光栅界面。对例如衍射元件、光栅界面和光栅表面中的任何一者的几何形状或折射率对比度的描述可以应用于衍射元件、光栅界面和光栅表面中的任何其他一者。
图4B示出了多层光学膜100，其包括其间具有二维光栅界面182的第一光学层125和第二光学层145。第一光学层125和第二光学层145在其间限定有二维光栅界面。光栅界面182沿着相互正交的第一方向和第二方向(x方向和y方向)延伸。在一些实施方案中，可被描述为光栅表面的表面178跨第一多层光学膜100的宽度和长度是连续的。在一些实施方案中，二维光栅界面182在多层光学膜100的宽度和长度上是连续的。在一些实施方案中，二维光栅界面182为基本上正弦光栅。正弦光栅具有相对于中心平面的高度(在z方向上)，该高度随沿中心平面的位置(x位置和y位置)呈正弦变化。基本正弦光栅是给出由入射可见光产生的衍射图案与由正弦光栅产生的衍射图案之间忽略不计的差异的光栅。基本正弦光栅可以是标称正弦的，但是由于例如普通制造变化而不同于正弦。光栅界面182具有光栅高度h。在例示的实施方案中，第一光学层125设置在任选的基底133上，该基底可为例如聚合物膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))。
可使用不同的第一多层光学膜和第二多层光学膜，每个光学膜通常对应于光学膜100，其中光学层的折射率或光栅界面的高度中的一者或多者在第一多层光学膜和第二多层光学膜之间不同。图4C示出了第一多层光学膜100a和第二多层光学膜100b。第一多层光学膜100a包括其间具有二维光栅界面182a的第一光学层125a和第二光学层145a。光栅界面182a具有光栅高度h1。第二多层光学膜100b包括其间具有二维光栅界面182b的第三光学层125b和第四光学层145b。光栅界面182b具有光栅高度h2。在例示的实施方案中，第一多层光学膜100a和第二多层光学膜100b设置在可选层333上，该可选层可为例如显示器、用于将第一多层光学膜100a和第二多层光学膜100b附接到显示器的粘合剂层、头戴式耳机的基底层或聚合物膜(例如，PET)。
在一些实施方案中，二维光栅界面182或光栅界面182a或182b中的任一者具有在本文别处描述的任何范围内的可对应于Tx和Ty中的任一者或两者的周期T。例如，在一些实施方案中，周期T沿第一方向和第二方向中的每一者在1微米至30微米的范围内，或在5至30微米的范围内，或在5至15微米的范围内，或在7.5微米至10微米的范围内。在一些实施方案中，沿第一方向和第二方向的周期相等或大约相等。在其它实施方案中，周期T可在不同的方向上不同。例如，在一些实施方案中，周期T沿第一方向为约8微米并且周期T沿第二方向为约9微米。
第一光学层125包括第一外主表面181，并且第二光学层145包括第二外主表面191。在一些实施方案中，第一外主表面181是基本上平的表面。在一些实施方案中，第二外主表面191是基本上平的表面。附加层(例如，硬质涂层或剥离衬垫或基底(例如，任选的基底133)可设置在第一外主表面181和第二外主表面191中的一者或两者上。用作第一光学层125或第二光学层145的合适材料包括聚合物、可交联或交联树脂，以及光学透明粘合剂。在一些实施方案中，第一光学层125和第二光学层145中的至少一者包含交联树脂。合适的树脂进一步在本文别处有所描述。在一些实施方案中，第一光学层125和第二光学层145中的至少一者包含光学透明粘合剂。合适的粘合剂进一步在本文别处有所描述。在一些实施方案中，第一光学层125包含交联树脂，并且第二光学层145包含光学透明粘合剂。在一些实施方案中，第二光学层145为光学透明粘合剂，该光学透明粘合剂被施加到第一光学层125，从而形成平面化层。应当理解，对通用多层光学膜(例如，光学膜100)的描述通常适用于第一多层光学膜和第二多层光学膜(例如，光学膜100a和100b)两者，其中第一多层光学膜的第一光学层和第二光学层以及第二多层光学膜的第三光学层和第四光学层对应于通用多层光学膜的相应的第一光学层和第二光学层。
在一些实施方案中，多层光学膜100是用于降低显示器的纱窗效应的纱窗效应减轻膜。用于头戴式显示器的头戴式耳机可包括第一多层光学膜和第二多层光学膜，该第一多层光学膜对应于靠近二维像素化第一显示表面的多层光学膜100或100a，该第二多层光学膜对应于靠近二维像素化第二显示表面的多层光学膜100或100b，以便减少由第一显示表面和第二显示表面的像素和/或子像素之间的间隙引起的纱窗效应的出现，同时保持所需的分辨率，如本文别处进一步所述。根据一些实施方案，已经发现，特别有利的是选择第一多层光学膜的第一光栅以将指定的第一波长λ1衍射成大致相等的强度零衍射级和第一衍射级，以及选择第二多层光学膜的第二光栅以将不同的指定不同波长λ2衍射成大致相等的强度零衍射级和第一衍射级。在一些实施方案中，使用除多层光学膜之外的衍射元件。例如，基底中的浮雕图案可以用作衍射元件，其中基底可以不是膜(例如，玻璃层)。浮雕图案可以用提供所需折射率对比度的材料回填，或者可以暴露于空气。对多层光学膜的折射率对比度范围和光栅高度的描述可适用于此浮雕图案。
第一光学层125a具有第一折射率n1，第二光学层145a具有第二折射率n2，第三光学层125b具有第一折射率n3，并且第四光学层145b具有第四折射率n4。折射率可在公共基准波长λ(例如，532nm，或550nm，或632nm)下指定，或者第一多层光学膜的折射率可在波长λ1下指定，并且第二多层光学膜的折射率可在波长λ2下指定。
在一些实施方案中，第一折射率和第二折射率的差值的绝对值|n1-n2|为至少0.05，或至少0.08，或至少0.1，或至少0.12，或至少0.14。在一些实施方案中，第一折射率和第二折射率的差值的绝对值|n1-n2|不超过0.3，或不超过0.26，或不超过0.25，不超过0.24，或不超过0.22，或不超过0.2，或不超过0.19，不超过0.18。在一些实施方案中，|n1-n2|在0.08至0.25的范围内，或在0.1至0.25的范围内，或在0.1至0.2的范围内，或在0.14至0.18的范围内。在一些实施方案中，第三折射率和第四折射率的差值的绝对值|n3-n4|为至少0.05，或至少0.08，或至少0.1，或至少0.12，或至少0.14。在一些实施方案中，第三折射率和第四折射率的差值的绝对值|n3-n4|不超过0.3，或不超过0.26，或不超过0.25，不超过0.24，或不超过0.22，或不超过0.2，或不超过0.19，不超过0.18。在一些实施方案中，|n3-n4|在0.08至0.25的范围内，或在0.1至0.25的范围内，或在0.1至0.2的范围内，或在0.14至0.18的范围内。这些范围中的任一个范围可保持在基准波长λ或波长λ1或波长λ2下。在一些实施方案中，|n1-n2|的指定范围在第一波长λ1下，并且|n3-n4|的指定范围在第二波长λ2下。
在一些实施方案中，在基准波长λ下，|n3-n4|等于或约等于|n1-n2|，并且h1和h2彼此不同。在一些实施方案中，在基准波长λ下，|n3-n4|不同于|n1-n2|，并且h1和h2相等或大约相等。在一些实施方案中，在基准波长λ下，|n3-n4|不同于|n1-n2|，并且h1和h2彼此不同。
在一些实施方案中，多层光学膜的第一光学层和第二光学层之间的界面的不重叠的第一部分和第二部分限定有相应的第一光栅和第二光栅。图4D是具有第一光学层125d和第二光学层145d以及其间的界面182d的多层光学膜100d的示意性剖视图。界面182d具有为第一光栅界面和第二光栅界面的第一部分182d-1和第二部分182d-2。在例示的实施方案中，第一光栅界面具有光栅高度h1，并且第二光栅界面具有不同的光栅高度h2。可通过抵靠具有对应于第一部分182d-1和第二部分182d-2的不同第一区域和第二区域的工具浇铸和固化第一层125d，并然后用第二层145d回填第一层125d来制备光学膜。在其他实施方案中，h1和h2相同或大约相同，并且使用具有不同折射率的不同树脂回填第一层的不同部分，从而导致界面的不同部分具有不同衍射性质。还可包括附加层。例如，第一光学层125d可设置在对应于可选基底133的基底上。
在一些实施方案中，第一衍射元件和第二衍射元件中的至少一者包括在第一方向上延伸的第一一维光栅和在不同的第二方向上延伸的第二一维光栅。第一光栅和第二光栅中的每一者可具有如针对光学膜100、100a或100b所述的折射率对比度和光栅高度。图5是多层光学膜500的透视图，该多层光学膜包括在不同方向上延伸的第一一维光栅界面581和第二一维光栅界面582。在例示的实施方案中，第一光栅界面581在x方向上延伸，并且第二光栅界面582在y方向上延伸。第一光栅界面581为第一光学层525和第二光学层545之间的界面，并且第二光栅界面582为第二光学层545和第三光学层565之间的界面。一维光栅界面可以是基本上正弦的，或者可以使用其他光栅几何形状，如本文其他地方进一步描述的。
在一些实施方案中，基本上正弦的二维光栅界面用于第一衍射元件和第二衍射元件中的一者或两者，或者用于左光栅表面和右光栅表面中的一者或两者。在其他实施方案中，其他光栅图案用于光栅界面或光栅表面中的一者或两者。图6A至图6D示意性地示出多层光学膜700a-700d，其包括分别在它们之间具有光栅782a-782d的第一光学层725a-725d和第二光学层745a-745d。光栅782a-782d可以是一维的(光栅元件基本上沿光栅的长度或宽度延伸，但不沿两者延伸)或二维的(光栅元件沿光栅的长度和宽度两者定位)。指示光栅高度h。光栅782a为矩形光栅，光栅782b为可被理解为矩形光栅的特殊情况的正方形光栅，光栅782c为三角形光栅，并且光栅782d为锯齿形光栅。第一多层光学膜100a和第二多层光学膜100b可包括相同或不同类型的光栅图案。
在这些情况的任一种中，光栅元件(矩形、正方形、三角形或锯齿形)可在两个平面内方向中的每个方向上延伸相等或近似相等的距离。例如，光栅元件可以是柱形件、棱锥体或锥体。图7为具有包括多个柱形件882的结构化表面的第一光学层825的示意性俯视图。第一光学层825可被第二光学层涂覆以形成包括柱形图案的光栅界面。柱形件可具有例如圆形、椭圆形、正方形、矩形或三角形横截面。柱形件可具有均匀的横截面或可以是锥形的。例如，柱形件可如图所示被布置在正方形格子上，或者可被布置在其它格子(诸如三角形格子)上。
图8为可用作衍射元件中的一者或两者中的光栅表面或光栅界面的微透镜的阵列的表面的透视图。在例示的实施方案中，微透镜位于三角形格子上，其中相邻微透镜之间的间隙g可为零或大约为零。微透镜具有高度h、相邻微透镜之间的中心至中心距离p和曲率(例如，大约1/h)。在一些实施方案中，第一衍射元件包括第一多个微透镜，并且第二衍射元件包括第二多个微透镜，其中第一多个微透镜和第二多个微透镜在以下各项中的至少一者彼此不同：微透镜的高度、微透镜的曲率、相邻微透镜之间的中心至中心距离、相邻微透镜之间的间隙或微透镜的折射率。
在一些实施方案中，光栅由以下形式的公式描述：
d＝1/2A[f1(x)+f2(y)] (公式1)
其中x和y为平面内坐标，d为来自基准平面的z方向上的位移，f1(x)和f2(y)分别为归一化以在-1和1之间变化的x和y的周期性函数，并且A为表征光栅的峰到谷高度的参数。对于固定的x，当y变化时，A为光栅的峰到谷高度。相似地，对于固定的y，当x变化时，A为光栅的峰到谷高度。在这种情况下，参数A为可描述为光栅的光栅高度，其可以表示为h。在一些实施方案中，f1(x)和f2(y)为正弦函数。例如，在一些实施方案中，正弦光栅由以下描述：
d＝1/2A[sin(2πx/Tx)+sin(2πy/Ty)] (公式2)
其中Tx和Ty分别为x方向和y方向上的周期。在一些实施方案中，光栅由公式1或由公式2描述，并且光栅的光栅高度h等于参数A。在一些实施方案中，光栅具有均匀的峰高度和均匀的谷高度，并且光栅高度h为峰到谷高度。在一些实施方案中，峰高度和谷高度是标称均匀的，但可由于例如普通制造变化而变化。在这种情况下，光栅高度h的平均值H可取为平均峰高度减去平均谷高度。在一些实施方案中，周期性光栅的光栅高度h取为高度d相对于中心或平均高度的单胞中的均方根平均值的2倍。这可表示为高度的标准偏差的两倍或h＝2<(d-<d>)2>1/2。对于由公式2描述的正弦光栅，这给出<d>＝0、<d2>＝A2/4以及h＝A。
光栅高度h相对于光栅的平均值H可在指定范围内。在一些情况下，光栅高度h与光栅区域上的平均高度H之间的差值可忽略不计。例如，在光栅的至少90％上，h和H的差值的绝对值可小于2％。在一些实施方案中，第一光栅界面具有平均高度H1，并且第二光栅界面具有平均高度H2，并且|Hl-H1|大于第一光栅界面和第二光栅界面的光栅高度的标准偏差之和，或者大于该之和加上1nm，或加上5nm，或加上10nm。在一些实施方案中，第一光学层125a和第二光学层145a在基准波长λ(例如，约550nm和/或在λ1和λ2之间的波长)下具有相应不同的第一折射率n1和第二折射率n2，并且第三光学层和第四光学层在基准波长λ下具有相应不同的第三折射率n3和第四折射率n4，第一光栅界面182a具有光栅高度h1，第一多层光学膜100a具有μ1的|n1-n2|*h1的平均值和σ1的|n1-n2|*h1的标准偏差，第二光栅界面182b具有光栅高度h2，第二多层光学膜具有μ2的|n-n|*h2的平均值和σ2的|n3-n4|*h2的标准偏差。在一些实施方案中，σ1＜0.1μ1且σ2＜0.1μ2。在一些实施方案中，|μ1-μ2|大于σ1+σ2，或大于2(σ1+σ2)，或大于4(σ1+σ2)，或大于8(σ1+σ2)，或大于σ1+σ2+1nm，或大于σ1+σ2+5nm，或大于σ1+σ2+10nm。在一些实施方案中，|μ1-μ2|大于10nm或大于20nm。在一些实施方案中，200nm＞|μ1-μ2|＞10nm，或120nm＞|μ1-μ2|＞20nm，或90nm＞|μ1-μ2|＞25nm。在一些实施方案中，μ1和μ2各自在0.2微米至0.35微米的范围内。
在一些实施方案中，光栅的平均高度H(例如，第一光栅的H1和/或第二光栅和/或H2)为至少0.8微米，或至少1微米，或至少1.1微米，或至少1.2微米，或至少1.3微米，或至少1.4微米。在一些实施方案中，H(例如，H1和/或H2)不超过6微米，或不超过4微米，或不超过3微米，或不超过2.5微米，或不超过2.4微米，或不超过2.3微米，或不超过2.1微米，或不超过1.9微米。例如，在一些实施方案中，H1在1微米至4微米的范围内或在1.1微米至2.4微米的范围内，并且H2在1微米至4微米的范围内或在1微米至2.4微米的范围内。
跨第一(或左)光栅界面的平均折射率差值的绝对值可表示为Δn1，并且跨第二(或右)光栅界面的平均折射率差值的绝对值可表示Δn2。Δn1和Δn2可在本文别处针对|n1-n2|或|n3-n4|所述的任何范围内。平均值是指整个光栅界面上的平均值。任何位置处的平均值与该位置处的折射率差值之间的差值可忽略不计。在一些实施方案中，在第一波长λ1下，Δn1*H1为至少0.2微米、至少0.22微米，或至少0.23微米，或至少0.24微米。在一些实施方案中，在第一波长λ1下，Δn1*H1不超过0.35微米，或不超过0.32微米，或不超过0.3微米，或不超过0.29微米。例如，在一些实施方案中，在第一波长λ1下，Δn1*H1在0.2微米至0.35微米的范围内。在一些实施方案中，在第二波长λ2下，Δn2*H2为至少0.2微米，或至少0.22微米，或至少0.23微米，或至少0.24微米。在一些实施方案中，在第二波长λ2下，Δn2*H2不超过0.35微米，或不超过0.32微米，或不超过0.3微米，或不超过0.29微米。例如，在一些实施方案中，在第二波长λ2下，Δn2*H2在0.2微米至0.35微米的范围内。在一些实施方案中，Δn2*H2＞Δn1*H1。在一些实施方案中，120nm＞Δn2*H2-Δn1*H1＞10nm。
本说明书的多层光学膜可以多种方式生产。在一些实施方案中，通过首先产生剥离工具来制备光学层。可通过对在膜(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜)上具有结构化表面的层进行浇铸和固化(例如，在连续浇铸和固化工艺中)来制备剥离工具。在连续浇铸和固化工艺中，可以使用金刚石工具将倒置图案切割成铜辊来制备微型复制辊，其中铜辊可以被用来通过使用连续浇铸和固化工艺利用可聚合树脂在基底上制备图案。合适的金刚石模具在本领域中是已知的并且包括在美国专利7，140,812(Bryan等人)中描述的金刚石模具。连续浇铸和固化工艺在本领域中是已知的并且在以下专利中进行了描述：美国专利4,374,077(Kerfeld)、4,576,850(Martens)、5,175,030(Lu等人)、5,271,968(Coyle等人)、5,558,740(Bernard等人)和5,995,690(Kotz等人)。然后可使用常规的表面处理技术来处理所得的结构以产生结构化剥离工具。例如，表面处理可以包括氧等离子体处理，然后是四甲基硅烷(TMS)等离子体处理。然后例如可将可交联树脂涂覆到剥离工具的经处理的表面上并固化。然后可移除剥离工具以产生第一光学层125，该第一光学层125可被第二光学层145涂覆以提供多层光学膜100。可类似地提供多层光学膜100a和100b。可用于制备多层光学膜100或100a或100b的附加工艺包括在美国专利申请公布号2016/0016338(Radcliffe等人)、2007/0131559(Sitter等人)和2017/0115498(Sitter等人)中描述的那些工艺。在其它实施方案中，将第一光学层125浇铸并固化到聚合物基底上，并然后将第二光学层145涂覆到第一光学层125上以提供光学膜100。在这种情况下，聚合物基底为在多层光学膜100中的附加层。可类似地提供本文所述的其他多层光学膜。
在其它实施方案中，第一主表面178通过例如将结构机加工成膜的外表面来结构化，并且第二光学层145通过涂覆到所得的机加工表面上而形成，以提供多层光学膜100。可类似地提供本文所述的其他多层光学膜。
在一些实施方案中，第一光学层和第二光学层中的一者或两者为交联树脂层。可交联或可固化树脂可以液体形式沉积或涂覆到表面上，然后(例如)通过施加光化辐射或加热固化涂层以形成交联树脂层。用于固化可固化树脂的涂层的光化辐射可为电子束辐射或紫外线(UV)辐射。以这种方式使涂覆的树脂交联可产生带有低双折射或基本上无双折射的层。
可用于形成第一光学层和第二光学层中的一者或两者，和/或第三光学层和第四光学层中的一者或两者的合适的可固化树脂包括UV可固化的丙烯酸酯，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、脂族聚氨酯丙烯酸酯(诸如购自宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛美国公司(Sartomer Americas，Exton，PA)的Photomer 6210)、环氧丙烯酸酯(诸如同样购自沙多玛美国公司(Sartomer Americas)的CN-120)和苯氧乙基丙烯酸酯(购自威斯康辛州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company，Milwaukee，WI))。其它合适的可固化树脂包括湿固化树脂，诸如可得自佛罗里达州迪尔菲尔德海滩的美洲马贝公司(MAPEI Americas，Deerfield Beach，FL)的Primer M。
在一些实施方案中，第一光学层和第二光学层中的一者或两者，和/或第三光学层和第四光学层中的一者或两者是粘合剂层，诸如光学透明粘合剂层。光学透明粘合剂具有高透射率和低雾度。例如，在一些实施方案中，光学透明粘合剂层具有至少95％、或至少98％或至少99％的透射率，以及小于约5％、或小于约2％或小于约1％的雾度。非粘合剂(例如，交联树脂)层也可以是光学透明的，其中透射率和雾度在这些范围中的任一个内。合适的粘合剂包括可以是压敏粘合剂(PSA)、橡胶类粘合剂(例如橡胶、聚氨酯)和有机硅类粘合剂的粘弹性或弹性体粘合剂。粘弹性或弹性体粘合剂还包括热活化粘合剂，其在室温下不发粘，但在高温下变得暂时发粘并且能够粘结到基底。热活化粘合剂在活化温度下被活化，并且在温度高于该温度时具有与PSA相似的粘弹性特征。粘弹性或弹性体粘合剂可为基本上透明的和光学透明的。本说明书所述的任何粘弹性或弹性体粘合剂可以是粘弹性光学透明的粘合剂。弹性体材料可具有大于约20％、或大于约50％、或大于约100％的断裂伸长率。粘弹性或弹性体粘合剂层可作为基本上100％的固体粘合剂直接应用，或者可以通过涂覆溶剂型粘合剂并蒸发溶剂而形成。粘弹性或弹性体粘合剂可为热熔融粘合剂，该热熔融粘合剂可被熔融、以熔融形式施加并且然后被冷却以形成粘弹性或弹性体粘合剂层。
合适的粘合剂包括均购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)的弹性体聚氨酯或硅氧烷粘合剂以及粘弹性光学清晰粘合剂CEF22、817x和818x。其它有用的粘弹性或弹性体粘合剂包括基于苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚(甲基)丙烯酸酯的PSA。
图9A示意性地示出了在第一波长下的零衍射级(980a)和第一衍射级(983a)的强度，其中零衍射级(980a)和第一衍射级(983a)的强度大约相等。在此上下文中，大约相等意指零衍射级和第一衍射级的强度彼此相差5％以内(这些强度中的最大者减去这些强度中的最小者不超过这些强度中的最大者的0.05倍)。还示出了具有显著较低强度的较高衍射级987a。图9B示意性地示出在不同的第二波长下的零衍射级(980b)和第一衍射级(983b)的对应(例如，用相同的衍射元件产生)强度，其中零衍射级(980b)和第一衍射级(983b)的强度显著不同(例如，彼此相差不在5％以内)。还示出了更高的衍射级987b。图9A至图9B所示的衍射图案可以是由一维光栅产生的衍射图案，或者可以是穿过由例如二维光栅产生的衍射图案的横截面。
衍射元件可包括二维光栅。例如，多层光学膜可包括由相邻光学层形成的光栅，该相邻光学层在其间限定有二维光栅界面。光栅界面可沿相互正交的第一方向和第二方向延伸。图10是由衍射子像素的光栅产生的衍射图案的示意性俯视图。示出了互相正交的第一轴线或方向412和第二轴线或方向414。例如，第一方向412和第二方向414可相对于像素化显示器的主轴成斜角以便减少摩尔纹。光栅沿第一方向和第二方向中的一者将每个像素中的至少一个子像素衍射成零衍射级480和多个第一衍射级483。在一些实施方案中，在指定波长下，零衍射级和第一衍射级的强度彼此相差5％以内。指定波长是用于第一光栅或第一多层光学膜的波长λ1，以及指定波长是用于第二光栅或第二多层光学膜的波长λ2。
图10中示出了单个零衍射级480和四个第一衍射级483。还示出了第二衍射级487。由沿正交方向延伸的二维光栅产生的衍射峰值可由表征在两个正交方向中的每个方向上的衍射的一对整数(q1，q2)来表示。在该表示中，零衍射级可由(0，0)表示，并且第一衍射级可由(±1，0)、(0，±1)表示。第一衍射级(±1，0)沿着第一方向412，并且第一衍射级(0，±，1)沿着第二方向414。
图11是由布置在衍射子像素的三角形晶格(参见例如图8)上的元件(例如微透镜)产生的衍射图案的示意性俯视图。示出了零衍射级880和六个第一衍射级883。第一衍射级883的图案反映晶格的对称性。
可存在图10或图11中未示出的更高衍射级。对于给定波长，零衍射级和第一衍射级的相对强度随|n1-n2|*H而变化(并且对于|n3-n4|*H2是类似的)。通常，在感兴趣的|n1-n2|*H1的一定范围内，零衍射级的强度随|n1-n2|*H1的增大而降低，并且第一衍射级的强度随|n1-n2|*H1的增大而提高，使得对于给定波长λ，光栅可被选择以通过合适地选择|n1-n2|*H1来提供彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级的强度。在一些实施方案中，当选择|n1-n2|*H1使得零衍射级和第一衍射级在一个波长下具有相等强度时，该强度将不会在不同波长下匹配。
图12是用于显示图像的二维像素化显示表面900的示意图。显示表面900包括多个像素945。像素945中的每个像素通常包括三个或更多个子像素，所述三个或更多个子像素允许每个像素945产生期望的颜色。例如，所示子像素945a、945b和945c可以为蓝色、绿色和红色的子像素，其可具有可调整的输出水平以提供期望的颜色和期望的强度。在一些实施方案中可包括附加子像素(例如，黄色)。像素和子像素布置可与图12中示意性地示出的布置相似或不同。例如，三角形图案、条纹图案、对角线图案或PENTILE矩阵可如本领域已知的那样使用。例如，就包括红色和绿色子像素对以及绿色和蓝色子像素对的PENTILE矩阵而言，每个像素可被理解为包括红色和绿色对以及绿色和蓝色对，使得每个像素包括四个子像素。在一些实施方案中，使用有机发光二极管(OLED)显示器，并且子像素945a、945b和945c包括用作用于显示器的光源的发射层。在一些实施方案中，使用液晶显示器(LCD)，并且使用单独的光源以提供进入LCD显示器的背光源中的光输入，并且像素和子像素由LCD面板形成。
图13是由显示表面所产生的发射光谱的曲线图。三个峰对应于子像素945a、945b和945c的颜色呈现。最短峰值波长表示为λa，最长峰值波长表示为λc，并且中间峰值波长表示为λb。例如，就OLED显示器而言，波长依赖性可由像素化发射层提供。例如，就LCD显示器而言，波长依赖性可由滤色器提供。在一些实施方案中，λa在约400nm至约500nm的范围内，λc在约580nm至700nm的范围内，并且λb大于λa且小于λc。在一些实施方案中，λa在约440nm至约480nm的范围内，λb在约510nm至约550nm的范围内，并且λc在约600nm至约640nm的范围内。
在一些实施方案中，第一衍射元件的第一波长λ1(或左衍射元件的第一波长)比λc更靠近λb，并且第二衍射元件的第二波长λ2(或右衍射元件的第一波长)比λb更靠近λc。λ1可小于、约等于或大于λb。λ2可小于、约等于或大于λc。在一些实施方案中，λ1为第一原色波长(例如，绿色)并且λ2为不同的第二原色波长(例如，红色)。在一些实施方案中，λ1在480nm至580nm，或500nm至570nm，或520nm至550nm的范围内。在一些实施方案中，λ2在600nm至700nm，或625nm至700nm，或650nm至700nm的范围内。在一些实施方案中，25nm≤λ2-λ1≤250nm，或50nm≤λ2-λ1≤200nm。
图14A为显示***605的示意性剖视图。示意性地示出像素化显示表面660。例如，像素化显示表面可对应于显示表面900。示出了具有由间隙间隔开的三个子像素645a、645b和645c的像素。更一般地，像素化显示表面660包括至少一个像素，该至少一个像素包括由间隙间隔开的至少两个子像素。通常，包括多个像素以便提供像素化图像。
衍射元件600靠近显示表面660设置。显示***605包括与衍射元件600相邻的光学***430。衍射元件将显示表面660的每个像素中的至少一个子像素衍射成零级衍射子像素和多个第一级衍射衍射子像素。显示***605将零级衍射子像素成像到图像表面662上，作为由对应成像间隙间隔开的对应成像子像素。子像素645a、645b和645c分别被成像为对应的成像子像素647a、647b和647c。子像素645a和645b之间的间隙被成像为成像间隙648a，并且子像素645b和645c之间的间隙被成像为成像间隙648b。
显示***605可被构造成提供子像素和间隙的虚拟或真实图像。在例示的实施方案中，成像子像素和成像间隙为虚像。在图像表面662上形成虚像的光678在图14A中示出。
图14B是示出第一级衍射光680的显示***605的示意性剖视图。显示***605被构造成将每个第一级衍射子像素作为成像的重复子像素(例如，成像的重复子像素649a和649b)成像到图像表面662上，使得最近相邻的成像子像素由成像间隙(例如，成像间隙648a和648b)分离，并且至少一个成像的重复子像素至少部分地填充成像间隙(例如，成像的重复子像素649a和649b分别至少部分地填充成像间隙648a和648b)。
在图14A中描绘了成像子像素647b和最近相邻的成像子像素647a之间的中心至中心距离d1。在图14B中描绘了成像子像素647b和最近相邻的成像的重复子像素649b之间的中心至中心距离d2。在一些实施方案中，对于每个成像子像素，成像子像素和最近相邻的成像的重复子像素之间的中心至中心距离d2在成像子像素和最近相邻的成像子像素之间的中心至中心距离d1的0.1至0.9倍的范围内，或在0.25至0.75倍的范围内。
在例示的实施方案中，光学***430包括第一光学透镜431和第二光学透镜432。在其他实施方案中，光学***430可包括仅一个光学透镜或者可包括多于两个光学透镜。在一些实施方案中，光学***包括被构造成提供折叠光学路径的部件，如美国专利号9,557,568(Ouderkirk等人)中所述。
头戴式显示器可包括第一(例如，用于左眼)显示***605和第二(例如，用于右眼)显示***605，其中第一显示***和第二显示***的衍射元件600彼此不同，使得，例如，对于至少一个波长，衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质，如本文别处进一步所述。
诸如″约″的术语将在本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对″约″应用于表达特征尺寸、数量和物理性质的量的使用不清楚，则″约″将被理解为指定值的5％以内的平均值。给定为约指定值的量可精确地为指定值。例如，如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚，则具有约1的值的量是指该量具有介于0.95和1.05之间的值，并且该值可为1。
以下为本说明书的例示性实施方案的列表：
实施方案1为一种头戴式显示器，包括：
二维像素化的相邻的第一显示表面和第二显示表面，以用于显示图像；以及
第一衍射元件和第二衍射元件，该第一衍射元件和该第二衍射元件与相应的第一显示表面和第二显示表面相邻设置。第一衍射元件被构造成将第一波长λ1而不是将不同的第二波长λ2衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级，并且第二衍射元件被构造成将第二波长λ2而不是将第一波长λ1衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。
实施方案2为根据实施方案1所述的头戴式显示器，其中λ1在480nm至580nm的范围内，并且λ2在600nm至700nm的范围内。
实施方案3是根据实施方案1所述的头戴式显示器，其中25nm≤λ2-λ1≤250nm，或50nm≤λ2-λ1≤200nm.。
实施方案4为根据实施方案1至3中任一项所述的头戴式显示器，其中第一衍射元件包括第一光栅界面，并且第二衍射元件包括第二光栅界面，跨第一光栅界面的平均折射率差值的绝对值为Δn1，第一光栅界面具有平均光栅高度H1，跨第二光栅界面的平均折射率差值的绝对值为Δn2，第二光栅界面具有平均光栅高度H2，其中在第一波长λ1下，Δn1*H1在0.2微米至0.35微米的范围内，并且在第二波长λ2下，Δn2*H2在0.2微米至0.35微米的范围内，Δn2*H2＞Δn1*H1。
实施方案5为根据实施方案4所述的头戴式显示器，其中120nm＞Δn2*H2-Δn1*H1＞10nm。
实施方案6为根据实施方案1至5中任一项所述的头戴式显示器，其中第一衍射元件被构造成将第二波长λ2衍射成零衍射级和第一衍射级，使得由第一衍射元件在第二波长λ2下衍射的零衍射级和第一衍射级中的至少一个第一衍射级的强度彼此相差至少10％，并且第二衍射元件被构造成将第一波长λ1衍射成零衍射级和第一衍射级，使得由第二衍射元件在第一波长λ1下衍射的零衍射级和第一衍射级中的至少一个第一衍射级的强度彼此相差至少10％。
实施方案7为根据实施方案1至6中任一项所述的头戴式显示器，其中第一衍射元件包括第一形状的重复图案，并且第二衍射元件包括第二形状的重复图案，第一形状和第二形状具有不同的几何形状。
实施方案8为根据实施方案1至6中任一项所述的头戴式显示器，其中第一衍射元件包括第一多个微透镜，并且第二衍射元件包括第二多个微透镜，第一多个微透镜和第二多个微透镜在以下各项中的至少一者彼此不同：微透镜的高度、微透镜的曲率、相邻微透镜之间的中心至中心距离、相邻微透镜之间的间隙或微透镜的折射率。
实施方案9为一种头戴式显示器，包括：
像素化的第一显示表面和第二显示表面；以及
不重叠的第一衍射元件和第二衍射元件，该第一衍射元件和该第二衍射元件与相应的该第一显示表面和该第二显示表面基本上共延伸。对于至少一个波长，第一衍射元件和第二衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质。
实施方案10为根据实施方案9所述的头戴式显示器，其中至少一个衍射性质包括零衍射级和第一衍射级的相对强度。
实施方案11是根据实施方案9所述的头戴式显示器，该头戴式显示器还通过实施方案1至8中任一项来表征。
实施方案12为一种头戴式显示器，包括：
左像素化显示表面和右像素化显示表面，该左像素化显示表面和右像素化显示表面用于向观察者的相应左眼和右眼显示图像；以及与相应的该左显示表面和该右显示表面基本上共延伸的左光栅表面和右光栅表面。对于至少一个波长，第一光栅表面和第二光栅表面具有至少一个不同的对应衍射性质。
实施方案13为根据实施方案12所述的头戴式显示器，其中至少一个衍射性质包括零衍射级和第一衍射级的相对强度。
实施方案14为根据实施方案12所述的头戴式显示器，其中每个光栅表面将第一波长衍射成强度彼此相差10％以内的零衍射级和第一衍射级，左光栅表面的第一波长与右光栅表面的第一波长相差至少50nm。
实施方案15为根据实施方案14所述的头戴式显示器，其中左光栅表面和右光栅表面中的一个的第一波长在480nm至580nm的范围内，并且左光栅表面和右光栅表面中的另一个的第一波长在600nm至700nm的范围内。
实施方案16为根据实施方案14所述的头戴式显示器，其中左光栅界面包括左光栅表面，跨左光栅界面的平均折射率差值的绝对值为Δn1，左光栅界面具有平均光栅高度H1；并且右光栅界面包括右光栅表面，跨右光栅界面的折射率差值的绝对值为Δn2，右光栅界面具有平均光栅高度H2，其中在左光栅表面的第一波长下，Δn1*H1在0.2微米至0.35微米的范围内，并且在右光栅表面的第一波长下，Δn2*H2在0.2微米至0.35微米的范围内。
实施方案17为根据实施方案14所述的头戴式显示器，其中右光栅表面将左光栅表面的第一波长衍射成强度彼此相差至少20％的零衍射级和第一衍射级，并且左光栅表面将右光栅表面的第一波长衍射成强度彼此相差至少20％的零衍射级和第一衍射级。
实施方案18是根据实施方案12至17中任一项所述的头戴式显示器，其中左显示表面和右显示表面中的每一者包括多个像素，每个像素包括多个子像素，左光栅表面和右光栅表面将相应的左显示表面和右显示表面的每个像素中的至少一个子像素衍射成零阶衍射子像素和多个一阶衍射子像素，头戴式显示器被构造成将每个零阶衍射子像素成像到图像表面上作为成像子像素，并且将每个一级衍射子像素成像到图像表面上作为成像的重复子像素，使得对于每个成像子像素，成像子像素和最近相邻的成像的复制子像素之间的中心至中心距离在成像子像素和最近相邻的成像子像素之间的中心至中心距离的0.1至0.9倍范围内。
实施方案19为一种头戴式显示器，包括：
第一显示表面，该第一显示表面用于显示图像；
第二显示表面，该第二显示表面用于显示图像，所述第二显示表面靠近第一显示表面设置；
第一多层光学膜，该第一多层光学膜与第一显示表面相邻设置并且该第一多层光学膜包括在其间限定有二维第一光栅界面的第一光学层和第二光学层，第一光学层和第二光学层具有相应不同的第一折射率n1和第二折射率n2，第一光栅界面具有光栅高度h1，其中在基准波长λ下，第一多层光学膜的|n1-n2|*h1的平均值为μ1，并且|n1-n2|*h1的标准偏差为σ1；和
第二多层光学膜，该第二多层光学膜与第二显示表面相邻设置并且该第二多层光学膜包括在其间限定有二维第二光栅界面的第三光学层和第四光学层，第三光学层和第四光学层具有相应不同的第三折射率n3和第四折射率n4，第二光栅界面具有光栅高度h2，其中在基准波长λ下，第二多层光学膜的|n3-n4|*h2的平均值为μ2，并且|n3-n4|*h2的标准偏差为σ2。|μ1-μ2|＞σ1+σ2。
实施方案20为根据实施方案19所述的头戴式显示器，其中200nm|μ1-μ2|＞10nm，或120nm|μ1-μ2|＞20nm，或90nm|μ1-μ2|＞25nm。
实施方案21为根据实施方案19所述的头戴式显示器，其中σ1＜0.1μ1且σ2＜0.1μ2。
实施方案22为根据实施方案19所述的头戴式显示器，其中|μ1-μ2|＞2(σ1+σ2)，或|μ1-μ2|＞4(σ1+σ2)或|μ1-μ2|＞8(σ1+σ2)。
实施方案23为根据实施方案19所述的头戴式显示器，其中第一光栅界面被构造成将第一波长λ1而不是将不同的第二波长λ2衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级，并且第二光栅界面被构造成将第二波长λ2而不是将第一波长λ1衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。
实施方案24是一种头戴式耳机，包括：
第一衍射元件；
第一光学***，所述第一衍射元件被设置成接收第一图像并将所述第一图像发射到所述第一光学***，所述第一光学***被构造成将所述第一图像发射到观察者；
第二衍射元件，该第二衍射元件靠近第一衍射元件设置；和
第二光学***，该第二衍射元件被设置成接收第二图像并将第二图像发射到第二光学***，第二光学***被构造成将第二图像发射到观察者。对于至少一个波长，第一衍射元件和第二衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质。
实施例
实施例1
两个多层光学膜如下制备。经由如下微复制制备基膜。使用金刚石车削将具有24微米间距和2.4微米光栅高度的二维正弦波切割成铜工具，如例如PCT公布的专利申请号WO00/48037(Campbell等人)以及美国专利号7,350,442(Ehnes等人)和7,328,638(Gardiner等人)中所述。该工具用于使用例如美国专利号5,75,030(Lu等人)和5,183,597(Lu)中所述的浇铸和固化工艺将正弦波光栅微复制到3密耳涂底漆的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上的UV固化丙烯酸酯层上。UV固化的丙烯酸酯层在532nm波长下的折射率为1.57。
通过将3M Optically Clear Adhesive 8146(3M光学透明粘合剂8146)(可得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)以25微米的厚度涂布在基膜中的一个基膜的微结构上并然后固化来制备第一多层光学膜。固化的光学透明粘合剂在532nm波长下的折射率为1.47。
第二多层光学膜通过在基膜中的另一个基膜的微结构上以25微米的厚度涂布并然后固化不同的光学透明粘合剂而制备。固化的光学透明粘合剂在532nm波长下的折射率为1.45。
将第一膜和第二膜层合到Samsung Galaxy
Figure BDA0002732949430000251
6智能电话的覆盖玻璃上，其中每个膜覆盖电话显示器的约一半。然后将电话置于Samsung Gear VR头戴式耳机中。当通过Samsung Gear VR一次观察一只眼睛时，发现第一多层光学膜针对零衍射级和第一衍射级为绿色子像素提供比红色子像素更接近的强度匹配，并且发现第二多层光学膜针对零衍射级和第一衍射级为红色子像素提供比绿色子像素更接近的强度匹配。为了比较，将第一膜的样品层合到Samsung Galaxy
Figure BDA0002732949430000252
6智能电话的覆盖玻璃，基本上覆盖电话的整个显示器，并且将第二膜的样品层合到Samsung Galaxy
Figure BDA0002732949430000253
6智能电话的覆盖玻璃，基本上覆盖电话的整个显示器。当通过Samsung Gear VR头戴式耳机观察时，具有第一膜的电话示出红色子像素的亮点，而没有对红色的显著减小的屏门效应。当通过Samsung Gear VR头戴式耳机观察时，具有第二膜的电话对于绿色子像素示出减小的零衍射级强度，这导致令人不快的绿色不均匀性，并且对于蓝色子像素示出极低强度的零衍射级，从而导致蓝色的不均匀性，并且对于蓝色子像素示出增加的第二衍射级，从而导致蓝色的分辨率降低。当通过SamsungGear VR头戴式耳机观察包括第一膜和第二膜两者的电话时，感知到对于红色、绿色和蓝色的屏门效应的显著减小而没有感知到的分辨率损失。
实施例2
对一维光栅界面建模。第一光栅界面具有0.1的折射率对比度(|n1-n2|)、2.4微米的光栅高度和24微米的间距。第二光栅界面具有0.126的折射率对比度(|n3-n4|)、2.4微米的光栅高度和24微米的间距。折射率对比度被建模为与波长无关。
由第一光栅界面在535nm和675nm波长下产生的各种衍射级的相对强度分别在图15A和图15B中示出。在535nm处，零衍射级(在0度的衍射角下)和第一衍射级(在约±2.5度的衍射角下)具有大约相等的强度，而较高的衍射级具有低得多的强度。在675nm下，零衍射级具有约两倍于第一衍射级的强度。
由第二光栅界面在535nm和675nm波长下产生的各种衍射级的相对强度分别在图16A和图16B中示出。在675nm下，零衍射级(在0度的衍射角下)和第一衍射级(在约±3度的衍射角下)具有大约相等的强度，而较高的衍射级具有低得多的强度。在535nm下，零衍射级具有约为第一衍射级的三分之一的强度。
实施例3
对包括布置在如图6所描绘的三角形晶格上的微透镜的二维光栅表面进行建模。衍射图案通常描绘为如图11所示，其中高级衍射峰具有相对低的强度。选择光栅几何形状和折射率对比度，使得零衍射级和第一衍射级在600nm的波长下具有大约相等的零级和第一级强度。在600nm下，零衍射级的衍射效率(衍射成指定衍射级的入射能的百分比)为7.6％，并且六个第一衍射级中的每个衍射级的衍射效率为7.7％。六个第二衍射级峰具有每个3.8％的衍射效率，并且还产生具有较低衍射效率的较高衍射级。在588nm下，零衍射级的衍射效率为6.6％，并且六个第一衍射级中的每个衍射级的衍射效率为7.5％。在612nm下，零衍射级的衍射效率为8.7％，并且六个第一衍射级中的每个衍射级的衍射效率为7.8％。
上述所有引用的参考文献、专利或专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其它附图中的对应元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (16)

1.一种头戴式显示器，包括：
二维像素化的相邻的第一显示表面和第二显示表面，以用于显示图像；以及
第一衍射元件和第二衍射元件，所述第一衍射元件和所述第二衍射元件与相应的所述第一显示表面和所述第二显示表面相邻设置，
其中所述第一衍射元件被构造成将第一波长λ1而不是将不同的第二波长λ2衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级，并且所述第二衍射元件被构造成将所述第二波长λ2而不是将所述第一波长λ1衍射成强度彼此相差5％以内的零衍射级和第一衍射级。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中λ1在480nm至580nm的范围内，并且λ2在600nm至700nm的范围内。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中25nm≤λ2-λ1≤250nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的头戴式显示器，其中所述第一衍射元件包括第一光栅界面，并且所述第二衍射元件包括第二光栅界面，跨所述第一光栅界面的平均折射率差值的绝对值为Δn1，所述第一光栅界面具有平均光栅高度H1，跨所述第二光栅界面的平均折射率差值的绝对值为Δn2，所述第二光栅界面具有平均光栅高度H2，其中在所述第一波长λ1下，Δn1*H1在0.2微米至0.35微米的范围内，并且在所述第二波长λ2下，Δn2*H2在0.2微米至0.35微米的范围内，Δn2*H2＞Δn1*H1。
5.根据权利要求4所述的头戴式显示器，其中120nm＞Δn2*H2-Δn1*H1＞10nm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的头戴式显示器，其中所述第一衍射元件被构造成将所述第二波长λ2衍射成零衍射级和第一衍射级，使得由所述第一衍射元件在所述第二波长λ2下衍射的所述零衍射级和所述第一衍射级中的至少一个第一衍射级的强度彼此相差至少10％，并且所述第二衍射元件被构造成将所述第一波长λ1衍射成零衍射级和第一衍射级，使得由所述第二衍射元件在第一波长λ1下衍射的所述零衍射级和所述第一衍射级中的至少一个第一衍射级的强度彼此相差至少10％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的头戴式显示器，其中所述第一衍射元件包括第一形状的重复图案，并且所述第二衍射元件包括第二形状的重复图案，所述第一形状和所述第二形状具有不同的几何形状。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的头戴式显示器，其中所述第一衍射元件包括第一多个微透镜，并且所述第二衍射元件包括第二多个微透镜，所述第一多个微透镜和所述第二多个微透镜在以下各项中的至少一者彼此不同：微透镜的高度、微透镜的曲率、相邻微透镜之间的中心至中心距离、相邻微透镜之间的间隙或微透镜的折射率。
9.一种头戴式显示器，包括：
像素化的第一显示表面和第二显示表面；以及
不重叠的第一衍射元件和第二衍射元件，所述第一衍射元件和所述第二衍射元件与相应的所述第一显示表面和所述第二显示表面基本上共延伸，
其中对于至少一个波长，所述第一衍射元件和所述第二衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质。
10.根据权利要求9所述的头戴式显示器，其中所述至少一个衍射性质包括零衍射级和第一衍射级的相对强度。
11.一种头戴式显示器，包括：
左像素化显示表面和右像素化显示表面，所述左像素化显示表面和所述右像素化显示表面用于向观察者的相应左眼和右眼显示图像；以及
左光栅表面和右光栅表面，所述左光栅表面和所述右光栅表面与相应的所述左显示表面和所述右显示表面基本上共延伸，
其中对于至少一个波长，所述第一光栅表面和所述第二光栅表面具有至少一个不同的对应衍射性质。
12.根据权利要求11所述的头戴式显示器，其中每个光栅表面将第一波长衍射成强度彼此相差10％以内的零衍射级和第一衍射级，所述左光栅表面的所述第一波长与所述右光栅表面的所述第一波长相差至少50nm。
13.根据权利要求12所述的头戴式显示器，其中所述右光栅表面将所述左光栅表面的所述第一波长衍射成强度彼此相差至少20％的零衍射级和第一衍射级，并且所述左光栅表面将所述右光栅表面的所述第一波长衍射成强度彼此相差至少20％的零衍射级和第一衍射级。
14.一种头戴式显示器，包括：
第一显示表面，所述第一显示表面用于显示图像；
第二显示表面，所述第二显示表面用于显示图像，所述第二显示表面靠近第一显示表面设置；
第一多层光学膜，所述第一多层光学膜与所述第一显示表面相邻设置并且所述第一多层光学膜包括在其间限定有二维第一光栅界面的第一光学层和第二光学层，所述第一光学层和所述第二光学层具有相应不同的第一折射率n1和第二折射率n2，所述第一光栅界面具有光栅高度h1，其中在基准波长λ下，所述第一多层光学膜的|n1-n2|*h1的平均值为μ1，并且|n1-n2|*h1的标准偏差为σ1；和
第二多层光学膜，所述第二多层光学膜与所述第二显示表面相邻设置并且所述第二多层光学膜包括在其间限定有二维第二光栅界面的第三光学层和第四光学层，所述第三光学层和所述第四光学层具有相应不同的第三折射率n3和第四折射率n4，所述第二光栅界面具有光栅高度h2，其中在所述基准波长λ下，所述第二多层光学膜的|n3-n4|*h2的平均值为μ2，并且|n3-n4|*h2的标准偏差为σ2，
其中|μ1-μ2|＞σ1+σ2。
15.根据权利要求14所述的头戴式显示器，其中200nm＞|μ1-μ2|＞10nm。
16.一种头戴式耳机，包括：
第一衍射元件；
第一光学***，所述第一衍射元件被设置成接收第一图像并将所述第一图像发射到所述第一光学***，所述第一光学***被构造成将所述第一图像发射到观察者；
第二衍射元件，所述第二衍射元件靠近所述第一衍射元件设置；和
第二光学***，所述第二衍射元件被设置成接收第二图像并将所述第二图像发射到所述第二光学***，所述第二光学***被构造成将所述第二图像发射到所述观察者，
其中对于至少一个波长，所述第一衍射元件和所述第二衍射元件具有至少一个不同的对应衍射性质。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11454815B2 (en) 2017-06-01 2022-09-27 NewSight Reality, Inc. Transparent optical module using pixel patches and associated lenslets
US11635622B1 (en) * 2018-12-07 2023-04-25 Meta Platforms Technologies, Llc Nanovided spacer materials and corresponding systems and methods
US11650368B1 (en) 2019-12-05 2023-05-16 Apple Inc. Electronic device with an optical coupling layer and diffractive layer
WO2022115534A1 (en) * 2020-11-24 2022-06-02 NewSight Reality, Inc. Transparent optical module using pixel patches and associated lenslets

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6134051A (en) * 1997-11-06 2000-10-17 Olympus Optical Co., Ltd. Optical system for image observation
EP2548054A1 (fr) * 2010-03-17 2013-01-23 Delphi Technologies, Inc. Combineur diffractif pour dispositif d'affichage tête haute couleur
CN104914577A (zh) * 2014-03-14 2015-09-16 索尼公司 光学装置及其组装方法、头戴式显示器及对准装置
CN104950377A (zh) * 2014-03-31 2015-09-30 精工爱普生株式会社 光学器件、图像投影装置及电子设备
US20160127717A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-05 Oculus Vr, Llc Diffractive element for reducing fixed pattern noise in a virtual reality headset
CN107561704A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 三星显示有限公司 头戴式显示装置和驱动该头戴式显示装置的方法

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4576850A (en) 1978-07-20 1986-03-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Shaped plastic articles having replicated microstructure surfaces
US4374077A (en) 1980-02-01 1983-02-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for making information carrying discs
US5183597A (en) 1989-02-10 1993-02-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of molding microstructure bearing composite plastic articles
US5175030A (en) 1989-02-10 1992-12-29 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microstructure-bearing composite plastic articles and method of making
US5271968A (en) 1990-02-20 1993-12-21 General Electric Company Method for production of an acrylic coated polycarbonate article
US5864326A (en) * 1992-02-07 1999-01-26 I-O Display Systems Llc Depixelated visual display
US5558740A (en) 1995-05-19 1996-09-24 Reflexite Corporation Method and apparatus for producing seamless retroreflective sheeting
US5995690A (en) 1996-11-21 1999-11-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Front light extraction film for light guiding systems and method of manufacture
US6322236B1 (en) 1999-02-09 2001-11-27 3M Innovative Properties Company Optical film with defect-reducing surface and method for making same
TW522256B (en) 2000-12-15 2003-03-01 Samsung Electronics Co Ltd Wearable display system
US7140812B2 (en) 2002-05-29 2006-11-28 3M Innovative Properties Company Diamond tool with a multi-tipped diamond
US7350442B2 (en) 2005-11-15 2008-04-01 3M Innovative Properties Company Cutting tool having variable movement in a z-direction laterally along a work piece for making microstructures
US7328638B2 (en) 2005-12-27 2008-02-12 3M Innovative Properties Company Cutting tool using interrupted cut fast tool servo
US8912984B2 (en) 2011-09-30 2014-12-16 Blackberry Limited Method and device for overlapping display
CN103270456B (zh) * 2011-10-20 2016-11-23 松下知识产权经营株式会社 显示装置及显示***
JP5994715B2 (ja) * 2012-04-10 2016-09-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 計算機ホログラム型表示装置
US20150253574A1 (en) 2014-03-10 2015-09-10 Ion Virtual Technology Corporation Modular and Convertible Virtual Reality Headset System
KR102387234B1 (ko) 2014-06-13 2022-04-18 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 스파클 감소를 위한 광학 적층물
WO2015191949A1 (en) 2014-06-13 2015-12-17 3M Innovative Properties Company Optical stacks for sparkle reduction
US9862124B2 (en) 2014-07-18 2018-01-09 3M Innovative Properties Company Multilayer optical adhesives and methods of making same
TWI546568B (zh) 2014-12-17 2016-08-21 宏達國際電子股份有限公司 頭戴式電子裝置及其顯示器
US20160178907A1 (en) 2014-12-17 2016-06-23 Htc Corporation Head-mounted electronic device and display thereof
US10018844B2 (en) * 2015-02-09 2018-07-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Wearable image display system
US9535253B2 (en) * 2015-02-09 2017-01-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US9827209B2 (en) * 2015-02-09 2017-11-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US11086216B2 (en) * 2015-02-09 2021-08-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Generating electronic components
US9513480B2 (en) * 2015-02-09 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide
US10317677B2 (en) * 2015-02-09 2019-06-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US10459145B2 (en) * 2015-03-16 2019-10-29 Digilens Inc. Waveguide device incorporating a light pipe
US10078164B2 (en) 2015-09-03 2018-09-18 3M Innovative Properties Company Optical system
JP6597197B2 (ja) * 2015-11-05 2019-10-30 セイコーエプソン株式会社 光束径拡大素子および表示装置
JP6736911B2 (ja) * 2016-02-29 2020-08-05 セイコーエプソン株式会社 光束径拡大素子及び画像表示装置
JP6707934B2 (ja) * 2016-03-23 2020-06-10 セイコーエプソン株式会社 光学素子および表示装置
US10088686B2 (en) * 2016-12-16 2018-10-02 Microsoft Technology Licensing, Llc MEMS laser scanner having enlarged FOV
US10534176B1 (en) * 2017-10-09 2020-01-14 Facebook Technologies, Llc Waveguide display with gratings for improved diffraction efficiency
CN110297331A (zh) * 2018-03-23 2019-10-01 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及显示方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6134051A (en) * 1997-11-06 2000-10-17 Olympus Optical Co., Ltd. Optical system for image observation
EP2548054A1 (fr) * 2010-03-17 2013-01-23 Delphi Technologies, Inc. Combineur diffractif pour dispositif d'affichage tête haute couleur
CN104914577A (zh) * 2014-03-14 2015-09-16 索尼公司 光学装置及其组装方法、头戴式显示器及对准装置
CN104950377A (zh) * 2014-03-31 2015-09-30 精工爱普生株式会社 光学器件、图像投影装置及电子设备
US20160127717A1 (en) * 2014-10-30 2016-05-05 Oculus Vr, Llc Diffractive element for reducing fixed pattern noise in a virtual reality headset
CN107561704A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 三星显示有限公司 头戴式显示装置和驱动该头戴式显示装置的方法

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Publication number Publication date
JP2021522535A (ja) 2021-08-30
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US20210026143A1 (en) 2021-01-28
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