头戴式显示系统和部件技术方案

本发明专利技术提供了一种头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括具有第一区域和与所述第一区域相邻的第二区域的接触透镜，具有面向所述接触透镜的内表面的眼镜透镜，以及被配置为产生指向所述眼镜透镜的所述内表面的成像光输出的照明器。由所述照明器产生的第一成像光线入射在所述内表面上并且由所述眼镜透镜反射到所述第一区域。所述第一区域被配置为透射所述第一成像光线，并且所述第二区域被配置为反射或吸收由所述照明器产生并从所述眼镜透镜反射的第二成像光线。所述眼镜透镜被配置为将环境光线透射到所述第二区域，并且所述第二区域被配置为透射所述环境光线。

Head mounted display system and components

The present invention provides a head mounted display system, the head mounted display contact lens system comprises second regions having a first region and the first region adjacent to the inner surface of the lens for glasses with the contact lens, and is configured to generate light imaging points to the spectacle lens the inner surface of the light output. A first imaging light generated by the illuminator is incident on the inner surface and is reflected to the first region by the spectacle lens. The first region is configured to transmit the first imaging light, and the second region is configured to reflect or absorb a second imaging light generated by the illuminator and reflected from the spectacle lens. The spectacle lens is configured to transmit ambient light to the second region and the second region is configured to transmit the ambient light.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
头戴式显示器是佩戴在头上或头周围的显示器。头戴式显示器可结合有向观察者显示图像的光学系统，其中图像叠加在真实世界视图上。常规头戴式显示器具有各种缺点，包括为观察者提供宽视野和舒适的眼睛距系统距离所需的此类系统的尺寸和外观。因此，需要改善的头戴式显示器。
技术实现思路
在本专利技术的一些方面，提供了显示系统，其包括具有第一区域和与第一区域相邻的第二区域的接触透镜，具有面向接触透镜的内表面并且具有与内表面相反的外表面的眼镜透镜，以及被配置为产生指向眼镜透镜的内表面的成像光输出的照明器。眼镜透镜靠近接触透镜并且靠近照明器设置，使得由照明器产生的第一成像光线入射在内表面上并且由眼镜透镜反射到第一区域。第一区域被配置为透射第一成像光线，并且第二区域被配置为反射或吸收由照明器产生并从眼镜透镜反射的第二成像光线。眼镜透镜被配置为将入射在外表面上的环境光线透射到第二区域，并且第二区域被配置为透射环境光线。在本专利技术的一些方面，提供了接触透镜，其包括结合有微穿孔多层双折射聚合物光学膜的透镜基底。在本专利技术的一些方面，提供了接触透镜，其包括透镜基底并且具有如下部分：该部分被配置为将入射在接触透镜的部分上的光引导到使用者的瞳孔中。该部分包括第一区域和围绕第一区域的第二区域。第一区域结合有一个或多个光学元件，并且所述一个或多个光学元件不延伸到第二区域中。一个或多个光学元件包括折射率大于1.8的玻璃。在本专利技术的一些方面，提供了接触透镜，其包括第一区域和与第一区域相邻的第二区域。第一区域不是简单地连接，并且第一区域由第二区域界定，或者第二区域由第一区域界定。第二区域结合有跨越第二区域但不延伸到第一区域中的至少一个光学膜。在本专利技术的一些方面，提供了接触透镜，其包括第一区域和与第一区域不同的第二区域。第一区域结合有第一多层双折射聚合物光学膜，并且第二区域结合有与第一多层双折射聚合物光学膜不同的第二多层双折射聚合物光学膜。在本专利技术的一些方面，提供了接触透镜，其包括第一区域和第二区域并且结合有多层光学膜，该多层光学膜具有连续延伸穿过第一区域和第二区域的多个层。在第一区域中，多个层提供第一反射特性，并且在第二区域中，多个层提供与第一反射特性不同的第二反射特性。在本专利技术的一些方面，提供了包括反射偏振片的眼镜透镜。眼镜透镜具有被配置为面向使用者的内表面和与内表面相反的外表面。反射偏振片包括微结构，该微结构被配置为将以在约10度至约80度范围内的偏离法线角度入射在眼镜透镜的内表面上的光的至少一部分反射到基本上垂直于眼镜透镜的方向。在本专利技术的一些方面，提供了包括漫反射圆偏振片的眼镜透镜。眼镜透镜具有被配置为面向使用者的内主表面和与内主表面相反的外主表面。漫反射圆偏振片漫反射入射在眼镜透镜的内主表面上的具有第一圆偏振的光。在本专利技术的一些方面，提供了眼镜透镜，其包括结合有提供波长选择性反射的纳米粒子的层。波长选择性反射包括具有小于约150nm的FWHM带宽的第一反射带。在本专利技术的一些方面，提供了包括陷波反射偏振片的接触透镜。在本专利技术的一些方面，提供了包括陷波反射偏振片的眼镜透镜。在本专利技术的一些方面，提供了包括层的眼镜透镜，所述层结合有被配置为提供波长带中的发射的多个量子点的层。附图说明图1A为显示系统的示意性剖视图；图1B为接触透镜的前视图；图2为接触透镜的剖视图；图3A-图3C为接触透镜的部分的剖视图；图3D为可包括在接触透镜中的部件的剖视图；图4A-图5D为接触透镜的部分的剖视图；图5E为可包括在接触透镜中的光学膜的剖视图；图6A为接触透镜的前视图；图6B为接触透镜的一部分的侧视图；图7A-图9为接触透镜的前视图；图10为微穿孔光学膜的示意性前视图；图11-图12为眼镜透镜的剖视图；图13A-图13B为可包括在眼镜透镜中的光学膜的剖视图；图14为眼镜透镜的剖视图；图15A为可包括在眼镜透镜中的光学膜的剖视图；图15B为从光学膜反射的光的示意性侧视图；图16A为可包括在眼镜透镜中的光学膜的剖视图；图16B为图16A的光学膜的示意性前视图；图16C为从光学膜反射的光的示意性侧视图；图17为纳米粒子的剖视图；并且图18是具有阻挡绿色可见光的一部分的反射带的多层光学膜的测量外部透射光谱的图。具体实施方式在以下说明中参考附图，该附图形成本说明的一部分并且其中通过举例说明的方式示出。除非另外指明，否则图中元件的描述应被理解为同样应用到其他图中的对应元件。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下详细说明不被认为具有限制性意义。如本文所用，层、部件或元件可被描述为彼此相邻。层、部件或元件可通过直接接触、通过一种或多种其他部件连接或通过与相邻部件保持在一起或彼此附接而彼此相邻。直接接触的层、部件或元件可描述为彼此紧邻。常规头戴式显示器具有各种缺点，包括为观察者提供宽视野和舒适的眼睛距系统距离所需的此类系统的尺寸和外观。通过需要观察者佩戴接触透镜的头戴式显示器提供了各种改善。然而，这种类型的已知系统需要将显示面板直接放置在观察者的眼睛前面，并且这可能妨碍真实世界视图。根据本说明书，已经发现，可在无需将显示面板定位在观察者的眼睛前面的情况下制造改善的头戴式显示器，其包括接触透镜和眼镜透镜(例如，被配置为安装在眼镜框架中的透镜)，这两者都包括光学元件诸如光学滤光片(例如，偏振片和/或光谱滤光片)。特别地，在本专利技术的一些方面，已经发现，可以设置投影仪以将光从包括光学滤光片的眼镜透镜投射出来，该光学滤光片将投射光的至少一部分反射到接近眼镜透镜的法线并且朝向观察者的眼睛的方向。眼镜透镜将环境光的至少一部分朝向观察者的眼睛透射。接触透镜包括透射从眼镜透镜反射的成像光的第一区域和具有光学滤光片的第二区域，该光学滤光片透射环境光但阻挡(即，反射或吸收)反射到第二区域中的投射光。第一区域与眼睛的瞳孔相比可为小的，并且可包括将来自投影仪的光聚焦到眼睛的视网膜上的聚焦元件。图1A示出显示系统100的示意性剖视图，该显示系统包括具有第一区域113和第二区域115的接触透镜110，具有面向接触透镜110的内表面122并且具有与内表面122相反的外表面124的眼镜透镜120，以及被配置为产生指向眼镜透镜120的内表面122的成像光输出132的照明器130。眼镜透镜120靠近接触透镜110并且靠近照明器130设置，使得由照明器130产生的第一成像光线134入射在内表面122上并且由眼镜透镜120反射到第一区域113。第一区域113被配置为透射第一成像光线134。第二区域115被配置为(例如，通过包括适当的光学滤光片)反射或吸收由照明器130产生并从眼镜透镜120反射的第二成像光线136。眼镜透镜120被配置为将入射在外表面124上的第一环境光线142透射到第二区域115。第二区域115被配置为透射第一环境光线142。眼镜透镜120可反射或吸收第二环境光线144。接触透镜110具有被配置为面向佩戴接触透镜110的人的眼睛的内主表面112和与内主表面112相反且面向眼镜透镜120的外主表面114。在图1A中，眼镜透镜120示意性地示为平坦片材。应当理解，眼镜透镜120可具有与许多常规眼镜透镜的情况一样的曲率。例如，眼镜透镜120本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示系统，包括：接触透镜，所述接触透镜具有第一区域和与所述第一区域相邻的第二区域；眼镜透镜，所述眼镜透镜具有面向所述接触透镜的内表面并且具有与所述内表面相反的外表面；以及照明器，所述照明器被配置为产生指向所述眼镜透镜的所述内表面的成像光输出，其中所述眼镜透镜靠近所述接触透镜并且靠近所述照明器设置，使得由所述照明器产生的第一成像光线入射在所述内表面上并且由所述眼镜透镜反射到所述第一区域，所述第一区域被配置为透射所述第一成像光线，所述第二区域被配置为反射或吸收由所述照明器产生并从所述眼镜透镜反射的第二成像光线，所述眼镜透镜被配置为将入射在所述外表面上的环境光线透射到所述第二区域，并且所述第二区域被配置为透射所述环境光线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.13 US 62/036,9721.一种显示系统，包括：接触透镜，所述接触透镜具有第一区域和与所述第一区域相邻的第二区域；眼镜透镜，所述眼镜透镜具有面向所述接触透镜的内表面并且具有与所述内表面相反的外表面；以及照明器，所述照明器被配置为产生指向所述眼镜透镜的所述内表面的成像光输出，其中所述眼镜透镜靠近所述接触透镜并且靠近所述照明器设置，使得由所述照明器产生的第一成像光线入射在所述内表面上并且由所述眼镜透镜反射到所述第一区域，所述第一区域被配置为透射所述第一成像光线，所述第二区域被配置为反射或吸收由所述照明器产生并从所述眼镜透镜反射的第二成像光线，所述眼镜透镜被配置为将入射在所述外表面上的环境光线透射到所述第二区域，并且所述第二区域被配置为透射所述环境光线。2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述第一区域包括设置成聚焦来自所述照明器的光的光学元件。3.根据权利要求2所述的显示系统，其中所述接触透镜包括聚合物基底并且所述光学元件嵌入所述聚合物基底中。4.一种接触透镜，包括透镜基底，所述透镜基底结合有微穿孔的第一多层双折射聚合物光学膜。5.根据权利要求4所述的接触透镜，其中所述接触透镜包括环形区域和中心区域，并且所述第一多层双折射聚合物光学膜设置在所述环形区域中并且不延伸到所述中心区域中。6.根据权利要求5所述的接触透镜，其中所述接触透镜包括所述中心区域中的第二多层双折射聚合物光学膜。7.一种接触透镜，包括透镜基底并且具有如下部分：所述部分被配置为将入射在所述接触透镜的所述部分上的光引导到使用者的瞳孔中，所述部分包括第一区域和围绕所述第一区域的第二区域，其中所述第一区域结合有一个或多个光学元件，所述一个或多个光学元件不延伸到所述第二区域中，所述一个或多个光学元件包括折射率大于1.8的玻璃。8.一种接触透镜，包括第一区域和与所述第一区域相邻的第二区域，其中所述第一区域不是简单地连接，并且所述第一区域由所述第二区域界定，或者所述第二区域由所述第一区域界定，并且所述第二区域结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉勒·让巴普蒂斯特·伯努瓦，安德鲁·J·欧德科克，埃林·A·麦克道尔，布赖恩·K·里德尔，肯尼思·安德鲁·彭纳·迈尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US