[發明專利]具有相互遮擋和不透明度控制能力的用于光學透視頭戴顯示器的設備

有效

• 申請號: 201711317271.X
• 申請日: 2013-04-05
• 公開（公告）號: CN107976818B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: C·高;Y·林;H·華
• 申請（專利權）人: 奇躍公司
• 主分類號: G02B27/14
• 分類號: G02B27/14;G02B27/10;G02B5/04;G02B13/06;G02B25/00;G02B27/01;G02B27/28;G03B37/02;H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 牛南輝;楊曉光

1.一種緊湊光學透視頭戴顯示器，能夠組合透視路徑和虛擬視圖路徑，以便所述透視路徑的不透明度被調制，并且虛擬視圖遮擋透視視圖的部分，并且反之亦然，所述顯示器包括：

a.微顯示器，用于生成要被用戶觀察的圖像，所述微顯示器具有與之關聯的虛擬視圖路徑；

b.反射型空間光調制器，用于修改來自外部場景的入射光，以擋住所述透視視圖的要被遮擋的部分，所述空間光調制器具有與之關聯的透視路徑；

c.物鏡光學部件，面對外部場景，被配置為接收來自所述外部場景的所述入射光并且將所述光聚焦到所述空間光調制器上，其中所述物鏡光學部件為包括四個光學自由形狀表面的雙-反射自由形狀棱鏡，該四個光學自由形狀表面為：折射表面S4、反射表面S5、S4’和折射表面S6；

d.第一分束器，被配置為將所述透視路徑反射到反射鏡上；

e.中繼透鏡，被配置為在所述空間光調制器上生成另一中間圖像；

f.第二分束器，被配置為合并來自微顯示器的虛擬圖像和來自空間光調制器的外部場景的調制的透視圖像，產生組合的圖像；

g.目鏡，被配置為放大所述組合的圖像，其中所述目鏡為包括四個光學自由形狀表面的雙-反射自由形狀棱鏡，該四個光學自由形狀表面為：折射表面S1、反射表面S2、反射表面S1’和折射表面S3；

h.出瞳，被配置為面對所述目鏡，所述用戶通過所述出瞳觀察所述虛擬視圖和所述透視視圖的所述組合的視圖，其中所述虛擬視圖遮擋所述透視視圖的部分；

i.反射鏡，被配置為折疊所述透視路徑；

其中，所述物鏡光學部件被設置在所述顯示器的前層上，其中所述第一分束器被設置在所述顯示器的所述前層上，其中，所述反射鏡被設置在所述顯示器的所述前層上、在所述物鏡光學部件的焦平面處，面對著所述空間光調制器，其中所述空間光調制器被設置在所述顯示器的背層上，面對所述第二分束器，其中所述中繼透鏡被設置在所述第一和所述第二分束器之間，其中所述微顯示器被設置在所述顯示器的所述背層上，面對著所述第二分束器，其中所述第二分束器被設置在所述背層上，以便來自所述第二分束器的光傳輸的方向是面對著所述目鏡，其中，所述目鏡被設置在所述顯示器的所述背層上，

其中來自所述外部場景的所述入射光通過所述折射表面S4進入所述物鏡光學部件，然后被所述反射表面S5、S4’連續地反射，并且通過所述折射表面S6離開所述物鏡光學部件，其中所述入射光被所述第一分束器反射到所述反射鏡上，在該反射鏡處形成中間圖像，其中所述反射鏡將來自所述前層的所述光反射到所述中繼透鏡上，其中所述中繼透鏡在所述空間光調制器上形成另一中間圖像，其中所述空間光調制器調制在所述透視路徑中的所述光，以去除要被遮擋的光，其中所述空間光調制器將所述調制的光反射到所述第二分束器中，其中來自所述微顯示器的光進入所述第二分束器，其中所述第二分束器合并在所述透視路徑中的所述調制的光和在所述虛擬視圖路徑中的所述光，并且折向所述目鏡以用于觀察，其中來自所述第二分束器的光通過所述折射表面S3進入所述目鏡，然后被所述反射表面S1’和S2連續地反射，并且通過所述折射表面S1離開所述目鏡，并且到達所述出瞳，其中所述用戶的眼睛被對準以看到虛擬視圖和調制的透視視圖的組合的視圖。