用于无阻挡观看的可佩戴光学显示系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用户可佩戴光学显示系统，所述用户可佩戴光学显示系统包括：用户可附接段，所述用户可附接段用于将所述用户可佩戴光学显示系统可拆卸地安装到用户头部；部分透射部分反射透镜，所述部分透射部分反射透镜与所述用户可附接段耦接并且被配置成面向所述用户的至少一只眼睛；以及电光单元，所述电光单元与所述用户可附接段和所述部分透射部分反射透镜中的至少一个耦接，所述电光单元包括：处理器；以及光投射单元，所述光投射单元与所述处理器耦接，所述光投射单元被配置成将光束发射到所述部分透射部分反射透镜上；其中所述电光单元被配置成相对于所述用户可附接段定位成使得当所述用户可佩戴光学显示系统被安装在所述用户上时，所述电光单元位于所述用户的眉间区。

A wearable optical display system for unobstructed viewing

The invention provides a user wearable optical display system, the user can wear the optical display system includes: the user may be attached, the user may be attached to the user wearable optical display system removably mounted to the head of the user; part of the transmission part and reflection lens, the transmission part part of the reflection lens and the user may be attached a coupling and is configured for the user at least one eye; and electro-optical unit, the optical unit and the user may be attached and the transmission part part in at least one reflection lens coupled to the optical unit includes a processor; and the light projecting unit, the light projection unit and the processor coupled to the light projection unit is configured to transmit beam to the reflection lens part transmission part; wherein The electro-optical unit is configured with respect to the user may be attached section positioned so that when the user wearable optical display system is installed in the user when the optical unit is located on the user's brow area.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无阻挡观看的可佩戴光学显示系统本公开
本专利技术公开的技术整体涉及光学系统，并且具体地讲，涉及可佩戴光学显示系统。本公开的技术的背景眼镜和太阳镜(即，护目镜)等结合有电子装置的头戴式光学仪器和装置通常是本领域中已知的。此类装置的例子包括头戴式显示器(HMD)，也称为头盔显示器，头戴式显示器被戴在用户头上，并且包括诸如电子显示器的图像源，图像源产生指向一只眼睛的图像(在单目情况下)或指向该用户双眼的图像(在双目情况下)。另一种类型的头戴式装置为光学头戴式显示器(OHMD)，光学头戴式显示器是透视式HMD(也称为“光学透视式HMD”)，允许用户透过其进行观看并在上面观看生成的图像。示例性现有技术装置是在转让给谷歌公司的名称为“WearableDevicewithInputandOutputStructures”的Olsson等人的美国专利申请公开No.：US2013/0044042A1中公开的，并且涉及头戴式装置，该头戴式装置用于接收用户输入并在它的显示器上呈现信息。头戴式装置包括框架、两个透镜元件、透明显示器、机载计算系统、第一投射器、第二投射器、摄像机、传感器和手指可操作触摸板。框架包括中心框架支撑件、多个透镜元件、中心框架支撑件、延伸侧臂。延伸侧臂被配置成将头戴式装置固定到用户的脸、鼻子和耳朵上。机载计算系统、摄像机、传感器和手指可操作触摸板通常位于延伸侧臂之一上。摄像机被配置成捕获图像。传感器包括陀螺仪或加速度计。手指可操作触摸板通过感测用户的手指移动来接收用户输入。第一投射器耦接到延伸侧臂之一的内表面并且被配置成将显示投射到透镜元件之一的内表面上。类似地，第二投射器耦接到另一延伸侧臂的内表面并且被配置成投射到另一透镜元件的内表面上。透镜元件用作组合器。其他实施方案包括耦接到延伸侧臂之一或中心框架支撑件的单个透镜元件。单个透镜元件包括在用户观看时覆盖计算机生成的图形的显示器。机载计算系统被配置成接收和分析来自摄像机和手指可操作触摸板的数据并且生成图像以用于由透镜元件输出。本专利技术公开的技术的概述本公开的技术的目的是提供一种新颖且用户可佩戴的光学显示系统，该光学显示系统以投射光的形式向佩戴该系统的用户提供信息，而不阻挡用户的能视域(FOR)。根据本公开的技术，因此提供了一种用户可佩戴光学显示系统，该用户可佩戴光学显示系统包括用户附接段、部分透射部分反射透镜和电光单元。用户附接段用于将用户可佩戴光学显示系统可拆卸地安装到用户头部。部分透射部分反射透镜，其与用户附接段耦接，被配置成面向用户的至少一只眼睛。电光单元与用户附接段和部分透射部分反射透镜中的至少一个耦接。电光单元包括处理器和光投射单元。处理器与光投射单元耦接。光投射单元被配置成将光束发射到部分透射部分反射透镜上。电光单元被配置成相对于用户附接段定位成使得当用户可佩戴光学显示系统被安装在用户上时，电光单元位于用户的眉间区。根据本公开的技术的另一个实施方案，提供了一种光学显示系统，该光学显示系统被配置成用于附接到用户可佩戴光学装置。用户可佩戴光学装置包括用户附接段和部分透射部分反射透镜。光学显示系统包括电光单元和至少一个耦接件。部分透射部分反射透镜与用户附接段耦接。用户附接段被配置成用于将用户可佩戴光学装置可拆卸地安装到用户头部。部分透射部分反射透镜被配置成面向用户的至少一只眼睛。电光单元包括处理器和光学投射单元。处理器与光投射单元耦接。光投射单元被配置成将光束发射到部分透射部分反射透镜上。至少一个耦接件被配置成将电光单元与用户附接段和部分透射部分反射透镜中的至少一个耦接。电光单元可配置成相对于用户附接段定位成使得当用户可佩戴光学装置被安装在用户上时，电光单元位于用户的眉间区。根据本公开的技术的又一个实施方案，提供了一种光学显示系统，该光学显示系统被配置成用于附接到用户可佩戴光学装置。用户可佩戴光学装置包括用户附接段，该用户附接段被配置成用于将用户可佩戴光学装置可拆卸地安装到用户头部。光学显示系统包括电光单元、部分透射部分反射透镜和至少一个耦接件。电光单元包括处理器、光投射单元和至少一个耦接件。处理器与光投射单元耦接。光投射单元被配置成将光束发射到部分透射部分反射透镜上。部分透射部分反射透镜与电光单元耦接。部分透射部分反射透镜被配置成面向用户的至少一只眼睛。至少一个耦接件被配置成将电光单元和部分透射部分反射透镜与用户附接段耦接。电光单元可配置成相对于用户附接段定位成使得当用户可佩戴光学显示系统被安装在用户上时，电光单元位于用户的眉间区。根据本公开的技术的另一个实施方案，提供了用于向用户呈现图像的光学显示系统。光学显示系统包括部分透射部分反射透镜和电光子系统。部分透射部分反射透镜被配置成面向用户的至少一只眼睛。电光子系统被配置成相对于部分透射部分反射透镜具有固定位置。电光子系统包括图像生成器、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和曲面镜。图像生成器被配置成生成并辐射光束以形成图像。图像生成器、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和曲面镜相对于彼此位于固定位置，以允许图像沿着光路行进穿过第一透镜，然后穿过第二透镜，然后从曲面镜反射并再次穿过第二透镜和穿过第一透镜，然后朝向第三透镜，然后穿过第四透镜，且然后从部分透射部分反射透镜朝向用户的至少一只眼睛反射。附图简述通过下面结合附图进行的详细描述，将更加全面地理解和领会本公开的技术，附图中：图1是根据第一实施方案的单目平视显示器(HUD)眼镜的前视图的示意图；图2是根据第二实施方案的双目HUD眼镜的前视图的示意图；图3是穿过图1所示实施方案的光学系统的光路的示意图，为了清晰起见，在平面折叠轻微展开；图4是图2所示实施方案的顶视图的示意图；图5是根据图1的实施方案的光学透镜和镜封闭在机械壳体中的单目HUD眼镜的后视图的示意图；图6A是根据本公开的技术的另一个实施方案构造和操作的用户可佩戴光学显示系统的示意图；图6B是图6A的用户可佩戴光学显示系统呈分解视图的示意图；图7A是示出了图6A的用户可佩戴光学显示系统在用户上呈安装构型的示意图；图7B是示出了图6A的用户可佩戴光学显示系统在用户身上呈安装构型的侧视图的示意图；图8是根据本公开的技术的图6A至图7B的实施方案构造和操作的电光单元(更详细强调其电子元件)的示意图；图9是穿过根据本公开的技术的图6A至图7B的实施方案构造和操作的光投射单元(强调其光学元件)的光路示意图；图10A是示出了向佩戴用户可佩戴光学显示系统的用户提供的典型垂直能视域的示意图；图10B是示出了向佩戴用户可佩戴光学显示系统的用户提供的典型水平能视域的示意图；图11是以部分分解图示出了在根据本公开的技术的另一个实施方案构造和操作的图6A的用户可佩戴光学显示系统的包括电光单元和部分透射部分反射透镜的一个主要部分与包括框架的另一个主要部分之间的耦接构型的示意图；图12是以部分分解图示出了在根据本公开的技术的又一个实施方案构造和操作的图6A的用户可佩戴光学显示系统的包括电光单元的一个主要部分与包括部分透射部分反射透镜和框架的另一个主要部分之间的耦接构型的示意图；图13是示出了根据本公开的技术的特定实施方案构造和操作的光学适应性方案的一个方面的示意图；图14是以部分分解图示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用户可佩戴光学显示系统，所述用户可佩戴光学显示系统包括：用户附接段，所述用户附接段用于将所述用户可佩戴光学显示系统可拆卸地安装到用户头部；部分透射部分反射透镜，所述部分透射部分反射透镜与所述用户附接段耦接，并且被配置成面向所述用户的至少一只眼睛；以及电光单元，所述电光单元与所述用户附接段和所述部分透射部分反射透镜中的至少一个耦接，所述电光单元包括：处理器；以及光投射单元，所述光投射单元与所述处理器耦接，所述光投射单元被配置成将光束发射到所述部分透射部分反射透镜上；其中所述电光单元被配置成相对于所述用户附接段定位成使得当所述用户可佩戴光学显示系统被安装在所述用户上时，所述电光单元位于所述用户的眉间区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.26 IL 2374471.一种用户可佩戴光学显示系统，所述用户可佩戴光学显示系统包括：用户附接段，所述用户附接段用于将所述用户可佩戴光学显示系统可拆卸地安装到用户头部；部分透射部分反射透镜，所述部分透射部分反射透镜与所述用户附接段耦接，并且被配置成面向所述用户的至少一只眼睛；以及电光单元，所述电光单元与所述用户附接段和所述部分透射部分反射透镜中的至少一个耦接，所述电光单元包括：处理器；以及光投射单元，所述光投射单元与所述处理器耦接，所述光投射单元被配置成将光束发射到所述部分透射部分反射透镜上；其中所述电光单元被配置成相对于所述用户附接段定位成使得当所述用户可佩戴光学显示系统被安装在所述用户上时，所述电光单元位于所述用户的眉间区。2.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述用户附接段为包括桥状部和两个杆部的框架。3.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其还包括鼻梁架，所述鼻梁架与所述电光单元和所述部分透射部分反射透镜中的至少一个耦接。4.根据权利要求3所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述鼻梁架被配置成提供所述可佩戴光学显示系统相对于所述用户的鼻子的精确定位。5.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述部分透射部分反射透镜为曲面的。6.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述光投射单元包括图像生成器，所述图像生成器被配置成生成并辐射用信息编码的所述光束。7.根据权利要求6所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述光投射单元还包括：第一透镜；第二透镜；第三透镜；第四透镜；以及曲面镜。8.根据权利要求7所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述图像生成器、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述曲面镜相对于彼此位于固定位置，以允许所述光束沿着光路行进穿过所述第一透镜，然后穿过所述第二透镜，然后从所述曲面镜反射并再次穿过所述第二透镜和穿过所述第一透镜，然后朝向所述第三透镜，然后穿过所述第四透镜，且然后从所述部分透射部分反射透镜朝向所述用户的至少一只眼睛反射。9.根据权利要求8所述的用户可佩戴光学显示系统，其还包括平面镜，所述平面镜被定位在所述图像生成器与所述第一透镜之间，用于在所述光路上反射所述光束。10.根据权利要求8所述的用户可佩戴光学显示系统，其还包括平面镜，所述平面镜被定位在所述第三透镜与所述第四透镜之间，用于在所述光路上反射所述光束。11.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述部分透射部分反射透镜被配置成使由所述光投射单元生成的所述光束朝向所述用户的至少一只眼睛部分地反射，并且使相对于所述用户从面向前方的环境中进入的光部分地透射穿过。12.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述处理器将待投射的数据传送到所述光投射单元。13.根据权利要求12所述的用户可佩戴光学显示系统，其还包括存储器装置，所述存储器装置与所述处理器耦接，用于存储所述数据。14.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其还包括用户接口，所述用户接口与所述处理器耦接，被配置成接收来自所述用户的输入。15.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其还包括通信模块，所述通信模块与所述处理器耦接，被配置成用于以下至少一项：接收数据；以及发射数据。16.根据权利要求6所述的用户可佩戴光学显示系统，其中在所述光束中编码的所述信息在选自由以下各项组成的列表的至少一个域中展现：光谱域；空间域；时间域；光强度域；以及偏振域。17.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其还包括电光单元本体，所述电光单元本体至少部分地包围所述电光单元。18.根据权利要求7所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述曲面镜选自由以下各项组成的镜类型列表：球面镜；非球面镜；双曲面镜；椭圆面镜；抛物面镜；以及超环面镜。19.根据权利要求7所述的用户可佩戴光学显示系统，其中包括所述第一透镜、所述第二透镜和所述曲面镜的光学元件的组合被配置成校正至少部分地由于所述部分透射部分反射透镜的弯曲表面引起的光学像差。20.根据权利要求19所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述光学像差包括象散和失真中的至少一个。21.根据权利要求7所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述光束由所述第一透镜和所述第二透镜折射，然后从所述曲面镜反射，这样由所述第二透镜和所述第一透镜再次折射。22.根据权利要求7所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述第一透镜和所述第二透镜的组合增加了所述光投射单元的光功率。23.根据权利要求8所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述第三透镜形成中间图像，所述中间图像出现在沿着所述光路定位在所述第三透镜与所述第四透镜之间的中间图像平面上。24.根据权利要求11所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述部分透射部分反射透镜将由所述光投射单元生成的所述光束和从所述面向前方的环境中进入的光组合。25.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述部分透射部分反射透镜为被构造成减少包括棱镜偏差在内的光学失真效应的薄透镜。26.根据权利要求11所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述部分透射部分反射透镜对于入射光具有约20％-40％之间的反射性和8％-70％之间的透射性。27.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述部分透射部分反射透镜被构造成展现选自由以下各项组成的列表的至少一个光学性质：光致变色性质；防反射性质；防磨蚀性质；防雾性质；以及光偏振性质。28.根据权利要求8所述的用户可佩戴光学显示系统，其中沿着所述光路在所述部分透射部分反射透镜与所述用户的所述至少一只眼睛之间定位有光圈，用于可变地允许光穿过。29.根据权利要求14所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述用户接口与所述用户附接段至少部分地耦接。30.根据权利要求6所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述图像生成器为选自由以下各项组成的列表的类型：有机发光二极管(OLED)；液晶；电致发光；硅上液晶(LCos/LCOS)；有源矩阵液晶；以及量子点。31.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中将所述电光单元定位在所述眉间区处为所述用户提供了基本上无阻挡的能视域(FOR)。32.根据权利要求31所述的用户可佩戴光学显示系统，其中相对于水平面沿着向上垂直方向提供给所述用户的所述FOR为约50°与55°之间。33.根据权利要求31所述的用户可佩戴光学显示系统，其中相对于水平面沿着向下垂直方向提供给所述用户的所述FOR为约70°与80°之间。34.根据权利要求31所述的用户可佩戴光学显示系统，其中相对于所述用户的右眼中央视线(LOS)轴沿着向左方向提供给所述用户的右眼的所述FOR为至少约62°，并且相对于所述LOS轴沿着向右方向提供给所述用户的右眼的所述FOR为至少约94°。35.根据权利要求31所述的用户可佩戴光学显示系统，其中相对于所述用户的左眼中央视线(LOS)轴沿着向右方向提供给所述用户的左眼的所述FOR为至少约62°，并且相对于所述LOS轴沿着向左方向提供给所述用户的左眼的所述FOR为至少约94°。36.根据权利要求1所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述用户可附接段选自由以下各项组成的列表：眼镜框架；太阳镜框架；条带；柔性条带；柔性可调节条带；头带；并入有顶端交叉条带的头带；双条带；并入有下巴条带的条带；具有线框头盔构型的头带；头盔；帽子；以及一般头部覆盖物。37.根据权利要求17所述的用户可佩戴光学显示系统，其中所述电光单元本体包括至少一个支撑结构，所述至少一个支撑结构允许与所述用户可附接段耦接。38.一种被配置成用于附接到用户可佩戴光学装置的光学显示系统，所述用户可佩戴光学装置包括用户附接段和与所述用户附接段耦接的部分透射部分反射透镜，所述用户附接段被配置成用于将所述用户可佩戴光学装置可拆卸地安装到用户头部，所述部分透射部分反射透镜被配置成面向所述用户的至少一只眼睛，所述光学显示系统包括：电光单元，所述电光单元包括：处理器；以及光投射单元，所述光投射单元与所述处理器耦接，所述光投射单元被配置成将光束发射到所述部分透射部分反射透镜上；以及至少一个耦接件，所述至少一个耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿萨夫·阿史克纳茨，哈纳·沙米尔，
申请(专利权)人：艾维赛特有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL