[發明專利]使用復合視場的可穿戴顯示設備

有效

• 申請號: 201880019276.0
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN110431466B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: B·T·朔文格特;I·L·C·楊;L·E·埃德溫
• 申請（專利權）人: 奇躍公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/01
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 姜利芳;楊曉光

公開了一種適用于增強現實環境的可穿戴顯示設備?？纱┐黠@示設備可以包括投影儀，該投影儀被配置為通過衍射光學元件投射光，然后衍射光學元件將光分布到多個顯示區域。每個顯示區域可以布置成將光從可穿戴顯示設備投射到用戶的眼睛。由于每個顯示區域相對于用戶的眼睛位于不同的位置，結果是每個顯示區域以不同的方向引導光。以這種方式，可以顯著增加可穿戴顯示器的用戶的表觀視場。

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年3月22日提交的題為“使用復合視場的可穿戴顯示設備”的美國臨時專利申請No.62/475,087的優先權。

背景技術

可穿戴顯示設備通常包括目鏡，該目鏡以基本均勻的方向將圖像場投射到用戶的眼睛中。在可穿戴顯示設備的制造中繼續這種做法的一個原因是衍射波導的解耦光學器件通常由于由解耦光學器件發射的圖像場在一個方向上取向而受到限制，導致顯示應用中的有限視場。雖然以這種方式解耦圖像場使得設計簡單，但是這些目鏡與用戶的眼睛的緊密接近通常限制了可穿戴顯示設備可顯示的視場的大小。雖然某些顯示變化(諸如增加顯示器的像素的服務角度)可以在一定程度上改善這些問題，但是這些變化經常導致需要額外的功率，并且甚至對于某些顯示器設計可能在技術上不可行。鑒于可穿戴設備通常是電池供電的，較高功率輸出可能顯著減少可穿戴設備的可用操作時間量。

發明內容

本公開一般涉及用于在使用可穿戴顯示設備時擴展用戶的有效視場的方法和裝置。

可以通過在不同方向上定向來自與目鏡相關聯的不同顯示區域的光來擴展可穿戴設備的有效視場，使得從目鏡的每個顯示區域輸出的光大致朝向用戶的眼睛定向。以這種方式，由位于用戶的周邊視場中的顯示區域的部分發射的光可以到達用戶的眼睛。在一些實施例中，可以使用更多數量的顯示區域來進一步增加有效視場。較大數量的顯示區域有助于每個顯示區域限于發射在一個方向上定向的圖像場的配置。例如，占據用戶視場的遠周邊區域的顯示區域可以比占據用戶視場的近周邊區域和遠周邊區域的顯示區域更精確地指向用戶的眼睛。利用更多數量的顯示區域的實施例也可以利用更大數量的光源，例如投影儀，以支持更大數量的顯示區域。

公開了一種可穿戴顯示設備，包括以下部件：投影儀；波導系統，其包括光學元件，所述光學元件限定：具有第一輸入區域的第一光學路徑，所述第一輸入區域被配置為以第一角度將從投影儀接收的光朝向用戶重定向，以及具有第二輸入區域的第二光學路徑，該第二輸入區域與第一輸入區域相鄰并且被配置為以與第一角度不同的第二角度將從投影儀接收的光朝向用戶重定向。

描述了另一種可穿戴顯示設備，其包括以下部件：投影儀；以及波導系統。該波導系統包括：輸入耦合光柵，其具有被配置為接收來自投影儀的光的第一和第二輸入區域；第一和第二正交光瞳擴展器，其被配置為傳輸從第一輸入區域和第二輸入區域中的對應一個接收的光，以及第一和第二出射光瞳擴展器，其被配置為接收來自于正交光瞳擴展器中的對應一個的光并將光朝向用戶重定向。第二出射光瞳擴展器被配置為以與第一出射光瞳擴展器不同的角度將來自波導系統的光解耦。

描述了另一種可穿戴顯示設備，其包括以下部件：投影儀；以及包括光學元件的衍射波導系統，所述光學元件限定：第一光學路徑；以及與第一光學路徑分開并且不同的第二光學路徑。第一和第二光學路徑被配置為從投影儀接收光。第一光學路徑被配置為以第一角度將從投影儀接收的光的第一部分朝向用戶解耦，并且第二光學路徑被配置為以不同于第一角度的第二角度將來自投影儀的光的第二部分朝向用戶解耦。

通過以下結合附圖的詳細描述，本發明的其他方面和優點將變得顯而易見，附圖通過示例的方式示出了所描述的實施例的原理。

附圖說明

通過以下結合附圖的詳細描述將容易理解本公開，其中相似的附圖標記表示相似的結構元件，并且其中：

圖1示出了示例性可穿戴設備的透視圖；