一种光学系统包括显示面板、图像形成器、观察窗、近轴分束器和远轴分束器。显示面板被配置成生成光图案。图像形成器被配置成从显示面板生成的光图案形成虚拟图像。观察窗被配置成允许来自光学系统外部的外部光进入。虚拟图像和外部光沿贯穿近轴分束器的观察轴可见。远轴分束器被光学耦合到显示面板和近轴分束器并且在与观察轴平行的平面上具有分束界面。照相机也可以被光学耦合到远轴分束器从而能够接收沿观察轴可见的外部光的一部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种光学系统包括显示面板、图像形成器、观察窗、近轴分束器和远轴分束器。显示面板被配置成生成光图案。图像形成器被配置成从显示面板生成的光图案形成虚拟图像。观察窗被配置成允许来自光学系统外部的外部光进入。虚拟图像和外部光沿贯穿近轴分束器的观察轴可见。远轴分束器被光学耦合到显示面板和近轴分束器并且在与观察轴平行的平面上具有分束界面。照相机也可以被光学耦合到远轴分束器从而能够接收沿观察轴可见的外部光的一部分。【专利说明】紧凑型透视显示系统相关申请的交叉引用本申请要求于2011年7月20日提交的美国专利申请序列号13/187，283的优先权权益，通过如同在本描述中完全阐述那样地引用将其全部内容结合于此。
技术介绍
可佩戴系统可以将各种元件集成到用户可佩戴的设备中，所述元件诸如是小型化计算机、输入设备、传感器、探测器、图像显示器、无线通信设备以及图像和音频处理器。这样的设备给通信、计算和与人交互的环境提供了移动且轻便的解决方案。随着与可佩戴系统和小型化光学元件关联的技术的进步，已经可以考虑增强用户对真实世界的体验的可佩戴的紧凑型光学显示器。通过将图像显示元件放置得靠近用户的眼睛(一只或两只)，可以产生仿真图像以覆盖用户对真实世界的视图。这样的图像显示元件被包含到也被称为“近眼显示器(near-eye display)”、“头戴式显不器”(head-mounted display,HMD)或者“抬头显不器”(heads - up display, HUD)的系统。取决于显示元件的大小和到用户眼睛的距离,仿真图像可以充满或者几乎充满用户的视野。
技术实现思路
在第一方面中，提供一种光学系统。所述光学系统包括显示面板、图像形成器、观察窗、近轴分束器和远轴分束器。所述显示面板被配置成生成光图案，并且所述图像形成器被配置成从所述显示面板生成的光图案形成虚拟图像。所述观察窗被配置成允许来自所述光学系统外部的外部光进入。所述外部光和所述虚拟图像沿通过近轴分束器的观察轴可见。所述远轴分束器被光学耦合到所述显示面板和所述近轴分束器。此外，所述远轴分束器在与观察轴平行的平面上具有分束界面。在第二方面中，提供一种头戴式显示器。所述头戴式显示器包括头戴式支架和附着于所述头戴式支架的光学系统。所述光学系统包括:(a)显示面板，其被配置成生成光图案；(b)图像形成器，其被配置成从所述显示面板生成的光图案形成虚拟图像；(c)观察窗，其被配置成允许来自所述光学系统外部的外部光进入；(d)近轴分束器，所述外部光和所述虚拟图像通过其、沿观察轴可见；以及(e)远轴分束器，其被光学耦合到所述显示面板和所述近轴分束器。所述远轴分束器在与所述观察轴平行的平面上具有分束界面。在第三方面中，提供一种可佩戴计算设备。所述可佩戴计算设备包括头戴式支架、附着于所述头戴式支架的光学系统以及计算机。所述光学系统包括:(a)显示面板，其被配置成生成光图案；(b)图像形成器，其被配置成从所述显示面板生成的光图案形成虚拟图像；(C)观察窗，其被配置成允许来自所述光学系统外部的外部光进入；(d)近轴分束器，所述外部光和所述虚拟图像通过其、沿观察轴可见；以及(e)远轴分束器，其被光学耦合到所述显示面板和所述近轴分束器。所述远轴分束器在与所述观察轴平行的平面上具有分束界面。所述计算机被配置成控制所述光学系统中的显示面板。【专利附图】【附图说明】图1是依据第一示例实施例的光学系统的透视示意视图。图2是依据第二示例实施例的光学系统的透视示意视图。图3A是依据示例实施例的头戴式显示器的前视图。图3B是依据示例实施例的图3A中所示的头戴式显示器的俯视图。图3C是依据示例实施例的图3A和图3B中所示的头戴式显示器的侧视图。【具体实施方式】在下列详细描述中，参考形成所述描述的一部分的附图。在附图中，类似的符号典型地识别类似的组件，除非上下文中另有指定。在所述详细描述、附图和权利要求中所述的说明性实施例并不意图进行限制。在不脱离此处呈现的主题的精神和范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以进行其它改变。容易理解，本公开的方面，如同此处一般地描述的、以及附图中图示的那样，可以以各式各样的不同配置来排列、替代、组合、分隔以及设计，所有这些在此处都是明确可以预期的。所述公开在此处一般地涉及可以在可佩戴计算机系统中利用的紧凑的透视显示系统。可佩戴计算系统可以提供增强的真实体验，在该体验中，计算机生成的图像覆盖用户的真实世界的视野的一部分。所述计算机生成的图像可以包括例如，与用户环境相关的数据、警报或者指示和/或用户可以以各种方式选择或者导航的菜单选项。1、具有水平安装的显示面板的光学系统图1示出了第一光学系统100的透视示意图。出于例示的目的，按照近轴部分102和远轴部分104来描述光学系统100。在典型操作中，近轴部分102接近于观察者106，而远轴部分104位于离观察者106某一距离的地方。在图1中图示的示例中，光学系统100水平地延伸(例如，沿图1中所指示的X轴)从而从观察者106的视角，远轴部分104处于近轴部分102的右方。然而，将会理解，其它配置也是可能的。例如，远轴部分104可以处于近轴部分102的左方，或者光学系统100可以垂直地延伸，其中，远轴部分104位于近轴部分102的上方或下方。其它配置也是可能的。光学系统100能够沿贯穿近轴部分102的观察轴108生成例如观察者106可见的虚拟图像。观察者106也可以沿观察轴108观看观察者的真实世界环境。在示例实施例中，所述真实世界环境和所述虚拟图像是同时可见的。例如，所述虚拟图像可以覆盖观察者对真实世界环境的视图的一部分。所述虚拟图像可以对于观察者106看起来位于或者靠近无限远。可替换地，所述虚拟图像可以看起来位于观察者106的周围环境内。例如，所述虚拟图像的表观距离可以在大约0.5到4米的范围之内。在示例实施例中，观察轴106对应于z轴并且穿过近轴分束器110，近轴分束器110的侧面分别与xy、xz和yz平面平行。观察者106可以位于近轴分束器110的一侧，并且近轴分束器110的另一侧可以设有观察窗112，观察窗112允许来自光学系统100外部的光进入近轴分束器110。用这种方法，观察者106能够沿观察轴108、通过观察窗112和近轴分束器110观看真实世界。近轴分束器110包括近轴分束界面114，所述近轴分束界面114被配置成将通过观察窗112进入近轴分束器110的光与来自光学系统100生成的虚拟图像的光组合，从而沿观察轴108可以观看到真实世界环境和虚拟图像两者。例如，近轴分束界面114可以在与观察轴108以一角度(比如45度的角度)相交的平面上。在示例实施例中，近轴分束界面114被配置成透射通过观察窗112进入的光使得它沿观察轴108可见并且反射与虚拟图像相对应的光从而也使它沿观察轴108可见。在这点上，近轴分束器110可以被光学耦合到图像形成器116，如图1中所示图像形成器116可以位于近轴部分102中。图像形成器116可以在X轴的方向上指引与虚拟图像相对应的光。因此，从外部通过观察窗112进入的光可以在z方向上传播从而它朝观察者106、通过分束界面114透射，并且与虚拟图像相对应的光可以在X方向上传播直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学系统，包括：显示面板，其被配置成生成光图案；图像形成器，其被配置成从所述显示面板生成的光图案形成虚拟图像；观察窗，其被配置成允许来自所述光学系统外部的外部光进入；近轴分束器，所述外部光和所述虚拟图像通过其、沿观察轴可见；和远轴分束器，其被光学耦合到所述显示面板和所述近轴分束器，其中，所述远轴分束器在与观察轴平行的平面上具有分束界面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：缪潇宇，A王，B阿米尔帕维兹，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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