一种增强现实设备包括：两个光学组合器，被配置为分别对应于用户的两只眼睛，所述两个光学组合器中的每一个包括用于将光从图像源反射到所述用户的相应眼睛的内表面，其中，所述内表面是自由表面，所述自由表面具有基于包括至少一个多元单项式的XY多项式的表面函数；图像源，位于所述用户的眼睛上方，用于向所述光学组合器发射光，其中，所述图像源包括位于两个不同平面上的两个活动显示区域；以及外壳结构，被配置为保持所述光学组合器和所述图像源的相对位置和方向。源的相对位置和方向。源的相对位置和方向。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】头戴式增强现实系统、装置和设备
[0001]相关申请
[0002]本申请基于2019年6月20日提交的临时专利申请No.62/864,347并要求其优先权，其全部内容通过引用并入本文。
[0003]本专利技术总体涉及增强现实系统、装置和设备。
技术介绍
[0004]增强现实(AR)是通过在观看者观察到的真实图像上显示计算机生成的图像(也称为计算机生成内容、虚拟内容或虚拟图像)来实现的。在视频透明(VST)增强现实中，首先由成像设备(例如，智能手机摄像头)捕获真实图像；然后，将计算机生成的内容渲染在所捕获的真实图像之上；最后，在物理显示媒体(例如，智能手机或平板电脑屏幕)上查看所渲染的图像。在光学透明(OST)增强现实技术中，来自真实世界的光穿过光学介质，在该光学介质中，光与计算机生成的图像内容相结合，使得观看者同时接收到所结合的内容。本公开包括一种头戴式OST AR系统。
技术实现思路
[0005]本文的各种实施例包括但不限于用于提供增强现实的系统、设备和装置，包括头戴式增强现实设备。
[0006]在各种实施例中，增强现实设备可包括两个光学组合器、图像源和外壳结构。在一些实施例中，两个光学组合器被配置为分别对应于用户的两只眼睛，两个光学组合器中的每一个包括用于将光从图像源反射到用户的相应眼睛的内表面以及用于允许来自真实世界的光进入相应光学组合器的外表面，其中，所述内表面是自由表面，所述自由表面具有基于包括至少一个多元单项式的XY多项式的表面函数。
[0007]在一些实施例中，所述图像源位于用户的眼睛上方，所述图像源被配置为将光发射到两个光学组合器的内表面上，其中，所述图像源包括位于两个不同平面上的两个活动显示区域。
[0008]在一些实施例中，所述外壳结构被配置为保持两个光学组合器和图像源的相对位置和方向。
[0009]在一些实施例中，所述图像源包括两个独立显示面板，并且两个活动显示区域中的每一个是两个独立显示面板中相应一个的部分或全部；并且每个独立显示面板与两个光合路器中的相应一个相关联。
[0010]在一些实施例中，每个显示面板关于垂直于相应显示面板的正交轴成角度。
[0011]在一些实施例中，两个活动显示区域中的每一个都关于竖直轴成角度，所述角度的绝对值在0到45度之间。在一些实施例中，每个活动显示区域关于由水平轴和纵轴形成的参考平面成角度，所述角度的值介于45度与90度之间。
[0012]在一些实施例中，每个活动显示区域关于纵轴成角度，所述角度的绝对值介于0度和45度之间。
[0013]在一些实施例中，所述图像源包括液晶显示器、微型LED显示器、有机发光二极管显示器或有源矩阵有机发光二极管显示器。
[0014]在一些实施例中，所述内表面涂覆有部分反射部分透射层；外表面涂覆有防反射层；所述两个光学组合器中的每一个还包括位于所述内表面和所述外表面之间的半透明基板。
[0015]在一些实施例中，所述表面函数具有包括顶点曲率、二次曲线常数和与多元单项式相关联的常数的参数，其中，所述参数均为非零。
[0016]在一些实施例中，基于内表面的表面函数和相应光学组合器的折射率，通过光线跟踪优化两个光学组合器中每一个的外表面的表面函数。
[0017]在一些实施例中，所述图像源包括折叠显示器，所述折叠显示器具有将所述显示器分成两个或更多个部分的一条或多条折叠线，并且所述两个或更多个部分中的每一个都包括活动显示区域。在一些实施例中，所述折叠线之一与通过用户头部的纵向和水平方向形成的参考平面形成角度，并且所述角度的值介于0度和90度之间。在一些实施例中，两个相邻部分的后表面形成折叠角，所述折叠角的值介于180到90度之间。
[0018]在一些实施例中，两个活动显示区域是弯曲的。在一些实施例中，每个弯曲显示区域具有圆柱表面轮廓、圆锥表面轮廓、双圆锥表面轮廓、环形表面轮廓、由Zernike多项式描述的表面轮廓、由XY多项式描述的表面轮廓、Bezier表面轮廓或B样条表面轮廓。
[0019]在一些实施例中，所述外壳结构还包括头带，所述头带被配置为保持两个光学组合器和图像源相对于用户头部的位置和方向。
[0020]在一些实施例中，所述外壳结构包括光学夹具，所述光学夹具被配置为允许两个光学组合器中的每一个：关于水平轴旋转，以保持旋转位置，将光反射到用户的相应眼睛，或从用户的相应眼睛隐藏增强图像。在一些实施例中，所述外壳结构包括光学夹具，所述光学夹具被配置为允许两个光学组合器中的每一个从外壳结构上分离。在一些实施例中，所述外壳结构还包括薄膜光阀，所述薄膜光阀控制两个光学组合器中的每一个的基板的透明度水平。
[0021]在一些实施例中，增强现实设备还包括：计算设备，连接到图像源，所述计算设备被配置为生成由图像源呈现在两个光学组合器的内表面上的图像；以及电源，被配置为向图像源和计算设备提供电力。
[0022]在各种实施例中，头戴式增强现实设备可包括：光学组合器，位于用户的眼睛前面，包括内表面，其中，所述内表面是自由表面，所述自由表面具有基于包括至少一个多元单项式的XY多项式的表面函数；图像源，位于用户的眼睛上方且在纵向维度上处于眼睛的位置和光学组合器之间，所述图像源被配置为向光学组合器的内表面发射光，其中，所述图像源包括关于穿过用户头部的竖直轴成角度的活动显示区域，所述角度的绝对值介于0度与45度之间；以及外壳结构，被配置为保持所述光学组合器和所述图像源的相对位置和方向。
[0023]参考附图，在考虑以下描述和所附权利要求时，本文公开的系统、设备和装置的这些和其他特征将变得更加明显，所有附图构成本文的一部分，其中，相同的附图标记表示各
附图中的相应部分。然而，应明确理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不打算作为本专利技术限制的定义。应理解，前述一般描述和以下详细描述仅为示例性和解释性的，并且不限制如权利要求所述的本专利技术。
附图说明
[0024]通过参考附图，可以更容易地理解本专利技术的优选和非限制性实施例，其中：
[0025]图1示出了示例性头戴式增强现实系统。
[0026]图2示出了根据本公开各种实施例的组合器的侧视横截面图。
[0027]图3示出了根据本公开各种实施例的增强现实系统的RMS光斑尺寸。
[0028]图4示出了失真的图像网格。
[0029]图5A和图5B示出了根据本公开各种实施例的用于一个或多个显示面板的相对放置的参考平面和角度。
[0030]图6A和图6B示出了根据本公开各种实施例的显示器和光学组合器的俯视横截面图。
[0031]图7A和图7B示出了根据本公开各种实施例的相对于第三轴的显示器放置。
[0032]图8示出了根据本公开各种实施例的具有单条折叠线的折叠显示器。
[0033]图9示出了根据本公开各种实施例的具有三条折叠线的折叠显示器。
[0034]图10A和图10B示出了根据本公开各种实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种增强现实设备，包括两个光学组合器、图像源和外壳结构，其中：所述两个光学组合器被配置为分别对应于用户的两只眼睛，所述两个光学组合器中的每一个包括用于将来自所述图像源的光反射到所述用户的相应眼睛的内表面和用于允许来自真实世界的光进入相应的所述光学组合器的外表面，其中，所述内表面是自由表面，所述自由表面具有基于包括至少一个多元单项式的XY多项式的表面函数；所述图像源位于所述用户的眼睛上方，所述图像源被配置为将光发射到所述两个光学组合器的内表面上，其中，所述图像源包括位于两个不同平面上的两个活动显示区域；以及所述外壳结构被配置为保持所述两个光学组合器和所述图像源的相对位置和方向。2.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中：所述图像源包括两个独立显示面板，并且所述两个活动显示区域中的每一个是所述两个独立显示面板中相应一个的部分或全部；以及每个所述独立显示面板与所述两个光学组合器中的相应一个相关联。3.根据权利要求2所述的增强现实设备，其中，每个所述独立显示面板关于正交轴成角度，所述正交轴垂直于相应的显示面板。4.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中，所述两个活动显示区域中的每一个关于竖直轴成角度，该角度的绝对值在0度与45度之间。5.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中，每个所述活动显示区域关于由水平轴和纵轴形成的参考平面成角度，该角度的值介于45度和90度之间。6.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中，每个所述活动显示区域关于纵轴成角度，该角度的绝对值介于0度与45度之间。7.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中，所述图像源包括液晶显示器、微型LED显示器、有机发光二极管显示器或有源矩阵有机发光二极管显示器。8.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中：所述内表面涂覆有部分反射部分透射层；所述外表面涂覆有防反射层；以及所述两个光学组合器中的每一个还包括位于所述内表面和所述外表面之间的半透明基板。9.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中：所述表面函数具有包括顶点曲率、二次曲线常数和与所述多元单项式相关联的常数的参数，其中，所述参数均为非零。10.根据权利要求1所述的增强现实设备，其中，所述图像源包括折叠显示面板，所述折叠显示面板具有将所述显示面板分成两个或更多个部分的一条或多条折叠线，其中，所述两个或更多个部分中的每一个包括活动显示区...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐可，邵鹏，
申请(专利权)人：萤火维度有限公司，
类型：发明
国别省市：
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