[發明專利]適應可調節的以及放大率校正的光學系統

在審

• 申請號: 202180008978.0
• 申請日: 2021-01-01
• 公開（公告）號: CN115151841A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: M·贊諾里;J·戈利耶
• 申請（專利權）人: 元平臺技術有限公司
• 主分類號: G02B3/14
• 分類號: G02B3/14;G02B27/01
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 丁君軍

本公開描述了使得能夠改變虛擬圖像內容的焦點而基本上不改變現實世界內容的放大率的人工現實(AR)系統和技術。例如，AR系統包括虛擬圖像內容輸出設備、在虛擬圖像內容輸出設備的現實世界側上的第一可調諧透鏡、在虛擬圖像內容輸出設備的眼側上的第二可調諧透鏡，以及至少一個補償透鏡。至少一個補償透鏡被配置為隨著第一可調諧透鏡或第二可調諧透鏡中的至少一個可調諧透鏡的光焦度改變而基本上消除光學系統的現實世界端與光學系統的眼側端之間的現實世界光的放大率變化。

本申請要求于2020年1月17日提交的美國臨時專利申請第62/962,579號的權益，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開總體上涉及人工現實系統，諸如增強現實、混合現實和/或虛擬現實系統。

背景技術

人工現實系統具有在諸如計算機游戲、健康和安全、工業和教育等許多領域中的應用。作為一些示例，人工現實系統被結合到移動設備、游戲控制臺、個人計算機、電影院和主題公園中。一般而言，人工現實是在呈現給用戶之前已經以某種方式進行調節的現實形式，其可包括例如虛擬現實、增強現實、混合現實、混雜現實或其某種組合和/或衍生物。

典型的人工現實系統包括用于向用戶繪制和顯示內容的一個或多個設備。作為一個示例，人工現實系統可結合由用戶佩戴并被配置為向用戶輸出人工現實內容的頭戴式顯示器(HMD)。人工現實內容可完全由系統生成的內容組成，或者可包括與現實世界內容相結合的所生成的內容(例如，穿過視圖或所捕獲的現實世界視頻和/或用戶物理環境的圖像)。在操作期間，用戶典型地與人工現實系統交互以選擇內容、啟動應用程序、配置系統，并且一般而言，體驗人工現實環境。

發明內容

一般而言，本公開涉及人工現實系統，具體而言，涉及允許用戶觀看表示用戶的物理環境的現實世界內容并向用戶呈現由系統生成的具有經減少的或不可感知的放大率的虛擬內容的系統。本公開尤其涉及用于增強現實系統和/或混合現實系統或者用戶(例如，同時地)觀看現實世界和虛擬內容的任何類型的人工現實系統中的光學顯示組件。

根據本發明的第一方面，提供了一種光學系統，包括：虛擬圖像內容輸出設備；第一可調諧透鏡，在虛擬圖像內容輸出設備的現實世界側上；第二可調諧透鏡，在虛擬圖像內容輸出設備的眼側上；至少一個補償透鏡，其中至少一個補償透鏡被配置為隨著第一可調諧透鏡或第二可調諧透鏡中的至少一個可調諧透鏡的光焦度改變而基本上消除光學系統的現實世界端與光學系統的眼側端之間的現實世界光的放大率變化。

優選地，至少一個補償透鏡與和虛擬圖像內容輸出設備相對的第一可調諧透鏡鄰近地設置。

優選地，至少一個補償透鏡與和虛擬圖像內容輸出設備相對的第二可調諧透鏡鄰近地設置。

優選地，至少一個補償透鏡設置在第一可調諧透鏡和虛擬圖像內容輸出設備之間。

優選地，至少一個補償透鏡設置在第二可調諧透鏡和虛擬圖像內容輸出設備之間。

優選地，至少一個補償透鏡還被配置為提供處方校正。

優選地，第一可調諧透鏡或第二可調諧透鏡中的至少一個可調諧透鏡包括液體透鏡。

優選地，第一可調諧透鏡是會聚透鏡，第二可調諧透鏡是發散透鏡，并且至少一個補償透鏡是會聚透鏡。

優選地，該系統還包括耦合至第一可調諧透鏡和第二可調諧透鏡的控制器，其中控制器被配置為控制第二可調諧透鏡的光焦度，以使虛擬圖像內容出現在虛擬圖像內容輸出設備的現實世界側上的虛擬圖像內容輸出設備后方的選定距離處。

優選地，控制器被配置為控制第一可調諧透鏡，使得與補償透鏡相結合時，第二可調諧透鏡的光焦度的變化使現實世界光的放大率基本上不變。