[發(fā)明專(zhuān)利]頭戴式顯示器的光學(xué)組合器中的級(jí)聯(lián)光學(xué)器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480005320.4
• 申請(qǐng)日: 2014-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104937476B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 貝爾納·克雷斯;薩德·E·斯塔納
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 谷歌公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/02
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 邵亞麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及光學(xué)器件，且特定來(lái)說(shuō)(但非排他地)涉及頭戴式顯示器。

背景技術(shù)

頭戴式顯示器(“HMD”)為佩戴于頭部上或圍繞頭部佩戴的顯示裝置。HMD通常并入某種近眼光學(xué)系統(tǒng)以形成位于觀看者前面某處的虛擬圖像。單眼顯示器稱(chēng)為單目式HMD，而雙眼顯示器稱(chēng)為雙目式HMD。閉塞式HMD(還稱(chēng)為沉浸式HMD)將虛擬圖像投射于黑色背景上方(投射光學(xué)器件并非透視的)。透視HMD也投射虛擬圖像，但其同時(shí)為透明的(或半透明的)，且投射光學(xué)器件稱(chēng)作組合器光學(xué)器件，這是因?yàn)槠鋵⑻摂M圖像組合于實(shí)境上。此些光學(xué)器件可比用于沉浸式HMD中的光學(xué)器件復(fù)雜。擴(kuò)增實(shí)境為透視HMD的一個(gè)方面，其中虛擬圖像疊加到實(shí)境。

HMD具有眾多實(shí)際應(yīng)用及休閑應(yīng)用。在歷史上，第一應(yīng)用發(fā)現(xiàn)于航空應(yīng)用中，航空應(yīng)用準(zhǔn)許飛行員在不使其眼睛脫離飛行路徑的情況下看到至關(guān)重要的飛行控制信息(這些稱(chēng)為頭盔式顯示器且通常用于旋翼飛行器)。抬頭式顯示器(“HUD”)通常用于例如飛機(jī)及噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的非旋翼飛行器中，其中組合器位于擋風(fēng)玻璃而非頭盔上。HUD還用于汽車(chē)中，其中光學(xué)組合器可整合于擋風(fēng)玻璃中或靠近于擋風(fēng)玻璃。公共安全應(yīng)用包含地圖及熱成像的戰(zhàn)術(shù)顯示器。其它應(yīng)用領(lǐng)域包含視頻游戲、交通運(yùn)輸及電信。隨著技術(shù)演變，必定存在新發(fā)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用及休閑應(yīng)用；然而，這些應(yīng)用中的許多應(yīng)用由于用于實(shí)施現(xiàn)有HMD的常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)的大小、重量、視場(chǎng)及效率而受到限制。

附圖說(shuō)明

參考以下各圖描述本發(fā)明的非限制性及非窮盡性實(shí)施例，其中除非另有規(guī)定，否則貫穿各個(gè)視圖的相似參考編號(hào)指代相似部件。

圖1A描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含顯示模塊、光中繼器、分束器及端反射器的實(shí)例性光學(xué)組合器的頂部橫截面圖。

圖1B圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的經(jīng)引導(dǎo)到圖1A中所圖解說(shuō)明的光學(xué)組合器的用戶(hù)的估計(jì)視場(chǎng)中的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像。

圖2A描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含顯示模塊、光中繼器及朝向光中繼器的向眼側(cè)引導(dǎo)顯示光的全息光學(xué)器件的實(shí)例性光學(xué)組合器的頂部橫截面圖。

圖2B圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的經(jīng)引導(dǎo)到圖2A中所圖解說(shuō)明的光學(xué)組合器的用戶(hù)的估計(jì)視場(chǎng)中的三個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像。

圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含顯示模塊、光中繼器及朝向光中繼器的向眼側(cè)引導(dǎo)顯示光的可切換全息光學(xué)器件的實(shí)例性光學(xué)組合器的頂部橫截面圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含耦合到顯示模塊、切換光學(xué)器件及眼睛追蹤模塊的控制器的HMD系統(tǒng)的示意性框圖。

圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含顯示模塊、光中繼器及可切換鏡的實(shí)例性光學(xué)組合器的頂部橫截面圖。

圖6描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含顯示模塊、光中繼器、端反射器及可切換全息光學(xué)器件的實(shí)例性光學(xué)組合器的頂部橫截面圖。

圖7A描繪根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含顯示模塊、光中繼器、端反射器及可切換全息光學(xué)器件的實(shí)例性光學(xué)組合器的頂部橫截面圖。

圖7B圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含透射全息光學(xué)器件及分束器的實(shí)例性可切換全息光學(xué)器件。

圖8描繪用戶(hù)佩戴根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含光學(xué)組合器的雙目式頭戴式顯示器的俯視圖。

具體實(shí)施方式

本文中描述用于在光學(xué)組合器中使用級(jí)聯(lián)式光學(xué)器件的設(shè)備及方法的實(shí)施例。在以下描述中，陳述眾多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文中所描述的技術(shù)可在不具有所述具體細(xì)節(jié)中的一或多者的情況下實(shí)踐或者可借助其它方法、組件、材料等來(lái)實(shí)踐。在其它實(shí)例中，未詳細(xì)展示或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免使某些方面模糊。

本說(shuō)明書(shū)通篇所提及的“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”意指結(jié)合所述實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說(shuō)明書(shū)通篇中各處出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”未必全部指代同一實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任一適合方式組合于一或多個(gè)實(shí)施例中。