增强现实光学和矫正透镜系统技术方案

被配置为轻型、适合标准眼镜框的增强现实透镜具有90度的视场和1000NIT以上的可见光强度。透镜从图像生成器接收编码光图像。传输光学器件和图像呈现器一体形成在透镜中。在一个方向上弯曲的图像呈现器在弯曲的凹面上具有反射衍射光栅，并且被配置为将编码光图像作为虚拟增强现实图像呈现给佩戴者的眼睛。传输光学系统还具有反射器和反射光栅，并且被配置为将编码光图像从图像生成器传播到图像呈现器。传输光学系统和图像呈现器一体形成在增强现实眼镜的至少一个透镜中。实眼镜的至少一个透镜中。实眼镜的至少一个透镜中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增强现实光学和矫正透镜系统
[0001]相关申请
[0002]本申请根据《美国法典》第35卷第119(e)节要求2019年1月25日提交的美国临时申请62/796,628的权益，该美国临时申请的公开内容通过引用并入本文。
[0003]领域
[0004]本公开的实施例涉及增强现实(AR)眼镜。
[0005]背景
[0006]增强现实AR通常是指通过将从自然、真实环境接收的感官输入与附加的计算机生成的感官输入(以下也称为AR输入，该AR输入增加或增强了自然环境)相结合而形成的沉浸式现实。AR输入通常是视觉的、听觉的和/或嗅觉的，并且可以是一个以上感官输入的组合。然而增强指的是增加，并且AR输入通常包括建设性输入，AR输入可能是隔离真实环境特征的破坏性输入。一般公众最常将视觉AR输入(其最初是作为战斗机飞行员头盔生成的平视显示器出现的)与AR眼镜联系在一起，AR眼镜为佩戴者提供视觉AR图像，这些AR图像覆盖了佩戴者通过眼镜看到的真实环境场景。
[0007]概述
[0008]本公开的实施例的方面涉及提供AR眼镜，该AR眼镜相对紧凑、重量轻且佩戴舒适，其可操作以在以相对宽的视场(FOV)为特征的视窗(eye box)中生成AR图像。该AR眼镜还可以包括光学贴饰(optical applique)，该光学贴饰被配置用于佩戴者的视力矫正，并且被安装在AR眼镜的透镜上。在实施例中，宽FOV AR眼镜(其可以被称为WIFAR眼镜，或者简称为WIFAR)包括图像生成器和传输光学器件，该传输光学器件从图像生成器接收图像并将图像传输到呈现元件(在下文中可选地被称为“图像呈现器”)，以用于作为虚拟增强现实图像呈现给佩戴者的眼睛。
[0009]图像生成器可选地包括紧凑配置的反射衍射波导，该反射衍射波导将光从光源引导到成像器(可选地是硅上液晶(LCOS)成像器)，并从成像器引导到传输光学器件(下文中还称为传输光学系统)。在一些实施例中，图像生成器包括有机发光二极管(OLED)。传输光学器件可以包括反射衍射光栅和非衍射反射器(可选地一体形成在WIFAR的透镜中)。图像呈现器可以包括反射衍射光栅，并且也可以一体形成在包括传输光学器件的透镜中。在一些实施例中，反射衍射光栅和图像呈现器是弯曲的。图像生成器、传输光学器件和图像呈现器可以根据实施例协作，以在具有大约90度FOV的WIFAR的视窗中生成虚拟增强现实图像。提供本概述来以简化的形式引入在以下详细描述中将进一步描述的概念的选择。本概述不旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦不旨在用于限定要求保护的主题的范围。
[0010]附图简述
[0011]下面参考在本段之后列出的所附的附图描述本公开实施例的非限制性示例。出现在一个以上附图中的相同特征通常在它们出现的所有附图中都用相同的标签来标记。在附图中标记表示本公开实施例的给定特征的图标的标签可用于引用给定特征。附图中所示特征的尺寸是为了方便和清晰地呈现而选择的，并不一定按比例显示。
[0012]图1示意性示出了根据本公开实施例的WIFAR眼镜的透视图；
[0013]图2A示意性地示出了根据本公开实施例的图1所示的透镜和图像生成器的透视正视图；
[0014]图2B示意性地示出了根据本公开实施例的如图2A所示的WIFAR透镜和图像生成器的透视后视图；
[0015]图3示意性示出了根据本公开实施例的WIFAR的图像生成器的放大剖视平面图；
[0016]图4A、图4B和图4C示意性地示出了根据本公开实施例的WIFAR的透镜以及一体形成在透镜中的传输光学器件和图像呈现器的元件；
[0017]图4D示意性示出了根据本公开实施例的图像呈现器的特征；
[0018]图4E示出了根据本公开实施例的一体形成在WIFAR的透镜中的WIFAR光学元件的尺寸；
[0019]图5示意性地示出了根据本公开实施例的可以包含在WIFAR眼镜中的OLED型图像生成器；
[0020]图6示意性地示出了根据本公开实施例的用于放置在WIFAR透镜上的光学贴饰；和
[0021]图7示意性地示出了根据本公开实施例的WIFAR眼镜，该WIFAR眼镜具有附有头后绑带的绑带外壳。
[0022]详细描述
[0023]在下面的详细描述中，参考图1
‑
7中示意性示出的WIFAR的部件来讨论根据本公开实施例的WIFAR的方面。图1示出了根据实施例的具有图像生成器、传输光学器件和图像呈现器的WIFAR眼镜的实施例的特征。图2A和图2B示出了可控制以向佩戴者的眼睛提供AR图像的图像生成器、传输光学器件和图像呈现器的特征。图3示意性地示出了图2A和图2B中所示的AR图像生成器和光学部件的细节，该光学部件为图像生成器提供创新的折叠光路以将图像朝着用户的眼睛传播以进行显示。光学元件的配置有助于为WIFAR提供相对紧凑、重量轻的结构。图4A、图4B和图4C示意性地示出了根据本公开实施例的包含在WIFAR眼镜中的眼镜透镜，该眼镜透镜具有一体形成在透镜中的传输光学器件和图像呈现器。图4E示出了根据实施例的传输光学器件的尺寸。图5示意性地示出了WIFAR的变型，其中图像生成器包括OLED。图6示意性地示出了WIFAR实施例中的光学贴饰。图7示意性地示出了具有附接到头后绑带的外壳的WIFAR，该外壳可以有利地容纳WIFAR的部件。
[0024]在讨论中，除非另有说明，否则修饰本公开实施例的一个或更多个特征的条件或关系特征的诸如“基本上”和“大约”的形容词，应理解为表示条件或特征被定义在对于其预期应用的实施例的操作可接受的公差内。凡通过参考示例实例或示例实例列表来说明本公开中的通用术语的地方，所提及的一个或更多个实例是通过通用术语的非限制性示例实例的方式，并且通用术语不旨在限于所提及的一个或更多个特定示例实例。除非另有说明，否则说明书和权利要求中的词语“或”被认为是包含性的“或”，而不是排他性的“或”，并且表示它所结合的项目中的至少一个或一个以上项目的任何组合。
[0025]图1示意性地示出了根据本公开实施例的WIFAR眼镜10，该WIFAR眼镜10具有一体形成的透镜20(该透镜20具有包括下面讨论的光学元件35C和
‑
C的传输光学器件38和图像呈现器40)和包括图像生成器30的眼镜腿杆25。在实施例中，传输光学器件和图像呈现器可以在WIFAR 10的一个或两个透镜20中。可选地，透镜由聚碳酸酯材料或聚甲基丙烯酸甲酯
材料中的任意一种或任意组合制成。
[0026]图2A和图2B示意性地示出了放大图像，该放大图像示出了透镜20和AR图像生成器30(在下文中可选地称为图像生成器)的细节。为了便于描述一些实施例，下面参考图2A的XYZ坐标系18描述WIFAR光学元件的位置，其中Y轴基本平行于眼镜腿杆，而X轴垂直于眼镜腿杆。在图2B的插图101中更详细地示出了图像生成器。
[0027]在实施例中，图像生成器30包括光源55、漫射器60和第一反射衍射波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图像生成器，包括：光源、被配置为接收光并产生图像的成像器、以及用于所述图像的出口孔，并且所述图像生成器还包括：第一波导，所述第一波导被配置为收集来自所述光源的光；单向分束器，所述单项分束器被配置为接收来自所述第一波导的光；第二波导，所述第二波导被配置为将来自所述单向分束器的光传播到所述成像器，并将由所述成像器产生的所述图像传播到所述单向分束器；和所述单向分束器还被配置为接收所述图像并将所述图像传播到所述出口孔。2.根据权利要求1所述的图像生成器，其中，所述装置还包括漫射器。3.根据权利要求2所述的图像生成器，其中，所述漫射器被配置为将来自所述光源的光传播到所述第一波导。4.根据前述权利要求中任一项所述的图像生成器，其中，所述图像生成器是细长形状的，并且所述细长形状的最大尺寸是长度；所述第一波导和所述第二波导沿着所述长度；并且与所述长度垂直的尺寸是宽度。5.根据权利要求4所述的图像生成器，其中，所述宽度在8mm到12mm之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的图像生成器，其中，所述成像器还包括LCoS。7.一种用于向佩戴者的眼睛呈现增强现实图像的装置，所述装置包括：图像生成器，所述图像生成器被配置为产生编码光图像；在一个方向上弯曲的图像呈现器，所述图像呈现器在所述弯曲的凹面上具有反射光栅，并且被配置为将所述编码光图像作为虚拟增强现实图像呈现给佩戴者的眼睛；传输光学系统，所述传输光学系统被配置为将编码光图像从所述图像生成器传播到所述图像呈现器。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述传输光学系统还包括反射器和反射光栅。9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述装置是一副眼镜，并且所述眼镜还包括至少一个透镜；并且所述传输光学系统和图像呈现器一体形成在所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：迈克尔，
类型：发明
国别省市：