用于更高光学性能的紧凑近眼显示器光学系统技术方案

描述了系统和方法，该系统和方法用于：从朝向第一滤光器叠层的发射显示器接收图像内容，第一滤光器叠层被适配为在从第一透镜的光轴起并朝向第一透镜的第一方向上定向；将图像内容平行于第一透镜的光轴透射穿过弯曲透镜，其中弯曲透镜将该图像内容的部分透射到至少一个光学元件以及透射到第二滤光器叠层，第二滤光器叠层被适配为在从所述第一透镜的光轴起的第二方向上定向；以及从第二滤光器叠层接收该部分并且将该部分中的至少一些提供给第一透镜以供用户观看。

Compact near eye optical system for higher optical performance

The system and method are described. The system and method are used to receive the image content from the emission display facing the first filter to the first filter. The first filter stack is adapted to be directed on the first direction of the first lens from the light axis of the first lens, and the image content is parallel to the light axis of the first lens through the bending. A lens, in which the curved lens transmits part of the image content to at least one optical element and transmits to the second filter layer, and the second filter stack is adapted to be directed in the second direction from the optical axis of the first lens; and the part is received from the second filter stack and at least in the part. Some are provided to the first lens for the user to watch.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于更高光学性能的紧凑近眼显示器光学系统相关申请的交叉引用本申请要求于2016年2月4日提交的标题为“COMPACTNEAR-EYEDISPLAYOPTICSFORHIGHEROPTICALPERFORMANCE”的美国非临时专利申请号15/015，681的优先权，并且是该申请的延续，其公开通过引用整体并入本文。
本说明书一般涉及交互式头戴式显示器(head-mounteddisplay，HMD)设备中使用的光学技术。
技术介绍
近眼显示器可以被包括在诸如头戴式显示器(HMD)设备的可穿戴显示器中。HMD设备在靠近穿戴者的一只或两只眼睛的近眼显示器中提供图像内容。为了在这样的显示器上生成图像内容，可以使用计算机处理系统。这样的显示器可以占据穿戴者的整个视场，或者仅占据穿戴者视场的一部分。
技术实现思路
根据一个一般的方面，一个或多个计算机的系统能够被配置为凭借使在操作时使得该系统执行动作的软件、固件、硬件、或它们的组合安装在系统上，来执行特定操作或动作。一个或多个计算机程序能够被配置为凭借包括当被数据处理装置运行时使得该装置执行动作的指令，来执行特定操作或动作。一个一般的方面包括计算机实施的方法，该方法包括从朝向第一滤光器叠层的发射显示器接收图像内容，其中第一滤光器叠层被适配为在从第一透镜的光轴起并朝向第一透镜的第一方向上定向。该方法可以包括将图像内容平行于第一透镜的光轴透射穿过弯曲透镜。弯曲透镜可以将图像内容的一部分透射到至少一个光学元件和第二滤光器叠层。第二滤光器叠层可以被适配为从第一透镜的光轴沿第二方向起定向。方法还可以包括从第二滤光器叠层接收部分并且将该部分中的至少一些提供给第一透镜以供用户观看。在一些实施方式中，该部分在传递穿过弯曲透镜和至少一个光学元件时将偏振旋向性从右旋圆偏振改变为左旋圆偏振。实施方式可以单独包括以下特征中的一个或多个，或者包括与一个或多个其它特征组合的以下特征中的一个或多个。第一方向可以包括偏离第一透镜的光轴的垂直偏移并朝向第一透镜大约5度至大约13度的角度。第二方向可以包括偏离第一透镜的光轴的垂直偏移并朝向第一透镜大约5度的角度。在一些实施方式中，第一滤光器叠层和第二滤光器叠层平行于第一透镜和弯曲透镜，第一透镜在弯曲透镜和发射显示器共同的轴上对齐。在一些实施方式中，弯曲透镜由塑料构成并涂覆有分束器层。在一些实施方式中，分束器层包括被配置为解析显示像素的正镜面。在一些实施方式中，至少一个光学元件包括被适配为进一步减小光学像差的两个或更多个光学透镜。在一些实施方式中，第一滤光器叠层包括耦合到第一四分之一波片的第一线性偏振器，第二滤光器叠层包括耦合到偏振分束器的第二四分之一波片，该偏振分束器耦合到第二线性偏振器，并且弯曲透镜包括具有分束器涂层的塑料透镜，该弯曲透镜布置在第一滤光器叠层和第二滤光器叠层之间。在另一一般的方面，头戴式显示器壳体可以包括：至少一个光学组件，该光学组件包括布置在第一滤光器叠层和第二滤光器叠层之间的弯曲的分束器设备；图像投影设备，被适配为在头戴式显示器壳体内以多个角度安置；以及第一透镜。光学组件可以被配置为响应于倾斜第一滤光器叠层或第二滤光器叠层来平衡场曲。在一些实施方式中，图像投影设备以基于与第一滤光器叠层或第二滤光器叠层相关联的倾斜角度而选择的角度被安置。倾斜角度可以是偏离透镜的光轴的垂直偏移大于5度且小于25度。在一些实施方式中，倾斜第一滤光器叠层或第二滤光器叠层导致修改与头戴式显示器壳体相关联的视场，该修改包括移动视场外部的图像伪影。在一些实施方式中，第一透镜是非旋转对称的。在一些实施方式中，第一透镜在头戴式显示器壳体内提供大约13毫米至大约20毫米的焦距。在一些实施方式中，第一透镜被适配为响应于检测到至少一个光学组件的移动而维持图像放大和聚焦。在一些实施方式中，头戴式显示器壳体包括两个光学组件，并且光学组件中的每一个可以被配置为将图像内容提供给与头戴式显示器壳体相关联的相应左目镜和右目镜中的第一透镜。在一些实施方式中，头戴式显示器壳体进一步包括布置在第一滤光器叠层和第二滤光器叠层之间的多个光学元件。多个光学元件可以被配置为减小光学像差。在另一一般的方面，方法包括从朝向第一滤光器叠层的显示器接收图像内容并且将图像内容的部分平行于透镜的光轴透射穿过弯曲透镜。图像的部分可以在传递穿过弯曲透镜并且到达第二滤光器叠层之后被部分地反射和部分地透射。实施方式可以单独包括以下特征中的一个或多个，或者包括与一个或多个其它特征组合的以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，部分透射的部分将偏振旋向性从右旋圆偏振改变为左旋圆偏振，并且其中部分透射的部分透射穿过第二滤光器叠层并且被提供给第一透镜以供用户观看。在一些实施方式中，第一滤光器叠层和第二滤光器叠层是平坦的、非弯曲的元件。在一些实施方式中，第一滤光器叠层和第二滤光器叠层平行于第一透镜和弯曲透镜。第一透镜可以在弯曲透镜和显示器共同的轴上对准。在一些实施方式中，弯曲透镜由塑料构成并涂覆有分束层，该分束层包括被配置为解析显示像素的正镜面。在一些实施方式中，第一滤光器叠层包括耦合到第一四分之一波片的第一线性偏振器，第二滤光器叠层包括耦合到偏振分束器的第二四分之一波片，该偏振分束器耦合到第二线性偏振器，以及弯曲透镜包括具有分束器涂层的塑料透镜，该弯曲透镜布置在第一滤光器叠层和第二滤光器叠层之间。这个方面的其它实施例包括相应的计算机系统、装置、和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每一个被配置为执行所述方法的动作。一个或多个实施方式的细节在附图和下面的说明书中被阐述。其它特征将由于说明书和附图以及由于权利要求而变得清楚。附图说明图1是用于在头戴式显示器(HMD)中呈现图像内容的示例系统的框图。图2是描绘示例光学组件的框图。图3是描绘传播穿过图2中所示的光学组件的光的示例偏振路径的示图。图4是描绘示例混合光学组件的框图。图5是描绘传播穿过图4中所示的混合光学组件的光的示例偏振路径的示图。图6是可变倾斜光学组件的框图。图7是另一可变倾斜光学组件的框图。图8是用于容纳本文描述的光学组件的示例封装光学组件。图9是能够容纳本文描述的光学组件的封装HMD设备的俯视图的示例。图10是能够容纳根据本文描述的实施例的光学组件的封装HMD设备的示例。图11是能够容纳根据本文描述的实施例的光学组件的封装HMD设备的示例。图12是图解示出用于本文描述的光学组件的过程的一个实施例的流程图。图13是图解示出用于本文描述的光学组件的过程的一个实施例的流程图。图14是图解示出用于本文描述的光学组件的过程的一个实施例的流程图。各种附图中的相同的参考符号指示相同的元素。具体实施方式访问虚拟现实(virtualreality，VR)内容通常包括使用户穿戴HMD设备，该HMD设备能够被配置为与插入到HMD设备中的移动计算设备(或其它显示器)一起运作。这种HMD设备可以包括光学元件部分，该元件部分针对由移动计算设备提供的图像提供放大、偏振、滤光和/或图像处理。本公开中描述的方法和系统可以包括用于这种HMD设备的光学特征，该光学特征提供减小容纳在HMD设备中的光学组件的尺寸的优点。光学组件的这种减小能够允许HMD设备内的显示空间的减小，由此减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：从朝向第一滤光器叠层的发射显示器接收图像内容，所述第一滤光器叠层被适配为在从第一透镜的光轴起并朝向第一透镜的第一方向上定向；将图像内容平行于所述第一透镜的光轴透射穿过弯曲透镜，其中所述弯曲透镜将图像内容的部分透射到至少一个光学元件以及透射到第二滤光器叠层，所述第二滤光器叠层被适配为在从所述第一透镜的光轴起的第二方向上定向；以及从所述第二滤光器叠层接收所述部分并且将所述部分中的至少一些提供给所述第一透镜以供用户观看，其中所述部分在传递穿过所述弯曲透镜和所述至少一个光学元件时将偏振旋向性从右旋圆偏振改变为左旋圆偏振。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.04 US 15/015,6811.一种方法，包括：从朝向第一滤光器叠层的发射显示器接收图像内容，所述第一滤光器叠层被适配为在从第一透镜的光轴起并朝向第一透镜的第一方向上定向；将图像内容平行于所述第一透镜的光轴透射穿过弯曲透镜，其中所述弯曲透镜将图像内容的部分透射到至少一个光学元件以及透射到第二滤光器叠层，所述第二滤光器叠层被适配为在从所述第一透镜的光轴起的第二方向上定向；以及从所述第二滤光器叠层接收所述部分并且将所述部分中的至少一些提供给所述第一透镜以供用户观看，其中所述部分在传递穿过所述弯曲透镜和所述至少一个光学元件时将偏振旋向性从右旋圆偏振改变为左旋圆偏振。2.如权利要求1所述的方法，其中：所述第一方向包括偏离所述第一透镜的光轴的垂直偏移并朝向所述第一透镜大约5度至大约13度的角度；并且所述第二方向包括偏离所述第一透镜的光轴的垂直偏移并朝向所述第一透镜大约5度的角度。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一滤光器叠层和所述第二滤光器叠层平行于所述第一透镜和所述弯曲透镜，所述第一透镜在所述弯曲透镜和所述发射显示器共同的轴上被对齐。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述弯曲透镜由塑料构成并涂覆有分束器层。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述分束器层包括被配置为解析显示像素的正镜面。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个光学元件包括被适配为进一步减小光学像差的两个或更多个光学透镜。7.如权利要求1所述的方法，其中：所述第一滤光器叠层包括耦合到第一四分之一波片的第一线性偏振器；所述第二滤光器叠层包括耦合到偏振分束器的第二四分之一波片，所述偏振分束器耦合到第二线性偏振器；并且所述弯曲透镜包括具有分束器涂层的塑料透镜，所述弯曲透镜布置在所述第一滤光器叠层和所述第二滤光器叠层之间。8.一种头戴式显示器壳体，包括：至少一个光学组件，包括布置在第一滤光器叠层和第二滤光器叠层之间的弯曲的分束器设备；图像投影设备，被适配为在所述头戴式显示器壳体内以多个角度安置；以及第一透镜；并且其中所述光学组件可被配置为响应于倾斜所述第一滤光器叠层或所述第二滤光器叠层来平衡场曲。9.如权利要求8所述的头戴式显示器壳体，其中，所述图像投影设备以基于与所述第一滤光器叠层或所述第二滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：J卡罗洛，X胡，S比尔休伊曾，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US