[發明專利]虛擬現實顯示器

有效

• 申請號: 201780061180.6
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN109791228B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 塞吉·比爾胡伊森;胡昕達;杰羅姆·卡洛羅
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: G02B3/08
• 分類號: G02B3/08;G02B27/01
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李寶泉;周亞榮

一種頭戴式顯示設備(1400)包括顯示面板(104)和透鏡組件(124)，其被安裝成透鏡組件的光軸與顯示面板相交。透鏡組件包括具有面向顯示面板并且限定菲涅耳棱鏡(108)的表面(112)的透鏡體(102)。菲涅耳棱鏡中的一個菲涅耳棱鏡當在第一剖面中觀察時具有第一面角并且當在平行于第一剖面的第二剖面中觀察時具有第二面角。第一面角不同于第二面角。

技術領域

本公開通常涉及虛擬現實顯示器，更具體地，涉及虛擬現實顯示器中的光學透鏡組件。

背景技術

隨著用于工作和娛樂的視覺媒體的利用增加，用戶正在尋求逼真的視覺體驗，特別是那些融入三維體驗的體驗。同樣地，用戶正在轉向虛擬現實(VR)頭戴式耳機和其他三維(3D)顯示技術。然而，常規透鏡技術的性質在視場中，特別是沿著用戶視場的周邊邊緣，引入了畸變、失焦、不期望的放大或不希望的場曲。這種畸變和像差會降低VR或3D體驗的質量，特別是會減損VR顯示器的現實感。為了補償畸變和像差，傳統的3D顯示系統利用復雜的電子畸變校正和色彩校正技術，從而導致圖像顯示的延遲增加。無論畸變、像差還是延遲，視覺體驗都會降級。

附圖說明

通過參考附圖，可以更好地理解本公開，并且使其眾多特征和優點對于本領域技術人員來說是顯而易見的。

圖1是根據一些實施例的采用具有菲涅耳表面的透鏡組件的近眼顯示系統的剖面視圖。

圖2是示出根據一些實施例的具有菲涅耳表面的透鏡體的圖。

圖3A和3B是示出根據一些實施例的示例性透鏡體的菲涅耳表面的圖。

圖4是示出根據一些實施例的具有菲涅耳表面的透鏡體的圖。

圖5和圖6是示出根據一些實施例的由透鏡體的表面限定的菲涅耳棱鏡的示例性取向的圖。

圖7是示出根據一些實施例的透鏡體的正交剖面的中心線曲線的圖。

圖8和圖9是示出根據一些實施例的在透鏡體的表面中限定的菲涅耳表面構成在不同位置處的剖面視圖的圖。

圖10是示出根據一些實施例的透鏡體的中心線曲線的擬合曲率半徑的變化的圖。

圖11是示出根據一些實施例的包括相對的菲涅耳表面的透鏡體的圖。

圖12和圖13是示出根據一些實施例的變形透鏡體的圖。

圖14是示出根據本公開的至少一個實施例的實現透鏡組件的頭戴式顯示器(HMD)設備的后視圖的圖。

在不同的附圖中使用相同的附圖標記表示相似或相同的項目。

具體實施方式

在具體的示例中，一種裝置包括透鏡組件，該透鏡組件包括具有限定菲涅耳棱鏡的表面的透鏡體。有時被稱為凹槽或段(segment)的菲涅耳棱鏡可以具有隨著沿菲涅耳棱鏡的位置而改變的面角(facet angle)。例如，在沿著菲涅耳棱鏡的第一位置處，菲涅耳棱鏡可以具有第一面角，并且在沿著菲涅耳棱鏡的第二位置處，菲涅耳棱鏡可以具有不同于第一面角的第二面角。

在一個示例中，該透鏡組件可以被結合到包括顯示面板的平視顯示器中。安裝透鏡組件以提供與顯示面板相交的、透鏡組件的光軸。該透鏡組件可以包括變形X-Y透鏡體，其具有變形X-Y菲涅耳棱鏡(面角沿著(橢圓形)凹槽/段變化以實現局部控制)，或者薄的(橢圓形) 菲涅耳棱鏡堆，例如具有線性可變段角度(螺旋式)式菲涅耳棱鏡的、 X方向中和Y方向中的菲涅耳棱鏡堆。X和Y方向是用戶的視平面中的正交方向(例如左/右和上/下)。特別地，結合該透鏡組件的裝置提供了新穎構成，諸如透鏡體的雙軸曲率或者將平坦區域整合成為彎曲透鏡體，這增強了用戶體驗并且提供更少畸變。