具有中央凹光学校正的显示器制造技术

一种用于向用户的眼睛显示图像的显示系统(500)，包括光导光学元件(FOE)(506)和图像投影仪(512)，所述图像投影仪(512)将准直图像的图像照明投影到FOE中。该图像投影仪包括电可控可变透镜(10，13，71，77，58A，58B，59，58C，58D，58E，58F1，58F2，58G1，58G2，58H，1223)。控制器(18)通过跟踪用户的眼睛或通过分析图像内容来确定图像的当前感兴趣区域，并且控制可变透镜，使得以增加当前感兴趣区域之外的图像的至少一个区域中的像差为代价来减小当前感兴趣区域中的像差。兴趣区域中的像差。兴趣区域中的像差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有中央凹光学校正的显示器
[0001]专利技术的
和
技术介绍

[0002]用于近眼显示器的光学系统将来自小图像生成器的图像投影到与观看者的眼睛瞳孔的估计位置对应的眼睛盒区域(眼睛运动盒或“EMB”)上。用于该投影的光学器件通常包括反射镜、透镜和棱镜的一些组合。图像通常由基于透明波导或透明反射器的组合器传递到观看者的眼睛。
[0003]光学布置被优化以减少投影图像中的光学像差，包括散焦、球面、彗差、像散等。
[0004]投影的场越大，产生无像差图像(或者至少，像差被保持在观看者可接受的水平)就变得越复杂。可以优化光学系统以使场中心处的像差最小。然而，需要大的、复杂的和昂贵的光学器件来在整个场上保持良好的图像。此外，不同的波长将经历不同的光功率，从而导致色差。光学系统的热变化也产生光功率的变化，从而使光学系统偏离其标称(最小像差)位置。
[0005]基于波导的系统包括图像投影仪，该图像投影仪将准直图像(无限远处的图像)耦合到波导中。图像质量差的另外的原因是将非准直(即，不完全准直)的图像注入到波导中。
[0006]眼睛跟踪子系统通常被引入到近眼显示系统中。因此，观看方向(当前“视线”)通常以低时延被系统所知。

技术实现思路

[0007]本专利技术是一种用于向用户的眼睛显示图像的显示系统和对应的方法。
[0008]根据本专利技术的实施方式的教导，提供了一种用于向用户的眼睛显示图像的显示系统，所述眼睛位于眼睛运动盒内，所述显示系统包括：(a)光导光学元件(LOE)，其具有平行的一对主外表面；(b)图像投影仪，其投射准直图像的图像照明，所述图像投影仪光学地耦合至所述LOE以将图像照明引入LOE中，从而通过在一对主外表面处的内反射在LOE内传播，所述图像投影仪包括电可控可变透镜；(c)耦合输出配置，其至少与LOE的耦合输出区域相关联，所述耦合输出配置被配置成将在LOE内传播的图像照明的至少部分朝向眼睛运动盒重定向以供用户的眼睛观看；以及(d)控制器，其包括至少一个处理器，所述控制器与所述电可控可变透镜相关联并且被配置成：(i)确定图像的当前感兴趣区域，以及(ii)生成致动信号以改变电可控可变透镜的属性，使得以增加由用户的眼睛观看的图像的当前感兴趣区域之外的至少一个区域中的像差为代价，来减小图像的当前感兴趣区域中的至少一种类型的像差。
[0009]根据本专利技术的另一特征，还提供了一种眼睛跟踪布置，该眼睛跟踪布置被设置用于跟踪用户眼睛的当前视线，并且其中，控制器基于从眼睛跟踪布置接收的输入来确定当前感兴趣区域。
[0010]根据本专利技术的另一特征，图像是视频图像，并且其中，控制器处理视频图像的内容以得出当前感兴趣区域。
[0011]根据本专利技术的另一特征，图像是视频图像，并且其中，控制器接收指示与视频图像相关联的当前感兴趣区域的数据流。
[0012]根据本专利技术的另一特征，至少一种光学像差在来自图像投影仪的准直图像的场上变化，并且其中，电可控可变透镜沿至少一个轴具有可变光功率，控制器改变光功率以减小准直图像的对应于当前感兴趣区域的区域中的至少一种光学像差。
[0013]根据本专利技术的另一特征，还提供了一种温度传感器，该温度传感器生成指示温度的信号，其中，控制器响应于指示温度的信号来改变光功率，以至少部分地补偿图像投影仪的光学属性的温度相关变化。
[0014]根据本专利技术的另一特征，图像投影仪在不同的时间段按顺序投射不同颜色的图像照明，并且其中，控制器与该时间段同步地改变光功率以提供颜色特定的像差补偿。
[0015]根据本专利技术的另一特征，控制器还被配置成存储指示图像投影仪的制造公差所需的校正的值，控制器还被配置成致动电可控可变透镜以提供对图像投影仪的制造公差的校正和减小准直图像的对应于当前感兴趣区域的区域中的至少一种光学像差两者。
[0016]根据本专利技术的另一特征，还提供了一种与控制器相关联的用户输入装置，并且其中，控制器响应于在校准过程期间经由用户输入装置提供的用户输入来存储指示图像投影仪的制造公差所需的校正的新值。
[0017]根据本专利技术的另一特征，来自图像投影仪的准直图像的焦场是不均匀的，并且其中，电可控可变透镜具有可变焦距，控制器改变焦距以增强感兴趣区域中的准直图像的准直。
[0018]根据本专利技术的另一特征，在眼睛运动盒处观看到的图像的均匀性根据被引入LOE中的图像照明的偏振而在图像的场上变化，并且其中，电可控可变透镜是可变偏振修正透镜，控制器改变可变偏振修正透镜以减小图像的对应于当前感兴趣区域的区域中的不均匀性。
[0019]根据本专利技术的另一特征，图像投影仪包括窄束照明源和扫描布置，所述扫描布置用于生成窄束在图像的角场上的扫描图案，并且其中电可控可变透镜被设置在窄束照明源与扫描布置之间的光路中或与扫描布置相邻。
[0020]根据本专利技术的另一特征，图像投影仪包括空间光调制器和准直光学器件，并且其中，电可控可变透镜被设置在准直光学器件与LOE之间的光路中或者与准直光学器件集成。
[0021]根据本专利技术的另一特征，图像投影仪包括：(a)窄束照明源；(b)扫描布置，其用于生成窄束在图像的角场上的扫描图案以在图像平面处生成实像；以及(c)准直光学器件，其准直来自图像平面的图像照明，以作为准直图像被引入LOE中，其中，电可控可变透镜被设置在图像平面与LOE之间的光路中，并且其中，显示系统还包括第二电可控可变透镜，其被设置在窄束照明源与图像平面之间的光路中。
[0022]根据本专利技术的另一特征，耦合输出配置包括在LOE内的多个相互平行的部分反射表面，所述部分反射表面相对于主外表面倾斜。
[0023]根据本专利技术的另一特征，所述耦出配置包括衍射光学元件，所述衍射光学元件被关联在LOE内并且被配置成耦合输出图像照明的一部分。
[0024]根据本专利技术的实施方式的教导，还提供了一种用于向用户的眼睛显示图像的方法，所述眼睛位于眼睛运动盒内，所述方法包括以下步骤：(a)提供显示系统，所述显示系统包括：(i)光导光学元件(LOE)，其具有平行的一对主外表面，(ii)图像投影仪，其投射准直图像的图像照明，所述图像投影仪光学地耦合至LOE以将图像照明引入LOE中，从而通过在
一对主外表面处的内反射在LOE内传播，所述图像投影仪包括电可控可变透镜，以及(iii)耦合输出配置，其至少与LOE的耦合输出区域相关联，所述耦合输出配置被配置成将在LOE内传播的图像照明的至少部分朝向眼睛运动盒重定向，以供用户的眼睛观看；(b)确定图像的当前感兴趣区域；以及(c)根据图像的当前感兴趣区域改变电可控可变透镜的属性，使得以降低图像的至少一个其他区域中的观看到的图像质量为代价，来减小感兴趣区域中的至少一种光学像差。
[0025]根据本专利技术的另一特征，通过感测用户的眼睛的当前视线来确定当前感兴趣区域。
[0026]根据本专利技术的另一特征，图像是视频图像，并且其中，当前感兴趣区域根据视频图像的内容而变化。
[0027]根据本专利技术的实施方式的教导，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】1.一种用于向用户的眼睛显示图像的显示系统，所述眼睛位于眼睛运动盒内，所述显示系统包括：(a)光导光学元件(LOE)，所述光导光学元件具有平行的一对主外表面；(b)图像投影仪，所述图像投影仪投射准直图像的图像照明，所述图像投影仪光学地耦合至所述光导光学元件以将所述图像照明引入所述光导光学元件中，从而通过在所述一对主外表面处的内反射在所述光导光学元件内传播，所述图像投影仪包括电可控可变透镜；(c)耦合输出配置，所述耦合输出配置至少与所述光导光学元件的耦合输出区域相关联，所述耦合输出配置被配置成将在所述光导光学元件内传播的所述图像照明的至少一部分朝向所述眼睛运动盒重定向，以供所述用户的眼睛观看；以及(d)控制器，所述控制器包括至少一个处理器，所述控制器与所述电可控可变透镜相关联并且被配置成：(i)确定所述图像的当前感兴趣区域，以及(ii)生成致动信号以改变所述电可控可变透镜的属性，从而以增加由所述用户的眼睛观看的图像的当前感兴趣区域之外的至少一个区域中的像差为代价，来减小所述图像的当前感兴趣区域中的至少一种类型的像差。2.根据权利要求1所述的显示系统，还包括眼睛跟踪布置，所述眼睛跟踪布置被设置用于跟踪所述用户的眼睛的当前视线，并且其中，所述控制器基于从所述眼睛跟踪布置接收的输入来确定所述当前感兴趣区域。3.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述图像是视频图像，并且其中，所述控制器处理所述视频图像的内容以得出所述当前感兴趣区域。4.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述图像是视频图像，并且其中，所述控制器接收指示与所述视频图像相关联的当前感兴趣区域的数据流。5.根据权利要求1所述的显示系统，其中，至少一种光学像差在来自所述图像投影仪的准直图像的场上变化，并且其中，所述电可控可变透镜沿至少一个轴具有可变光功率，所述控制器改变所述光功率以减小所述准直图像的对应于所述当前感兴趣区域的区域中的所述至少一种光学像差。6.根据权利要求5所述的显示系统，还包括温度传感器，所述温度传感器生成指示温度的信号，其中，所述控制器响应于指示温度的所述信号来改变所述光功率，以至少部分地补偿所述图像投影仪的光学属性的温度相关变化。7.根据权利要求5所述的显示系统，其中，所述图像投影仪在不同时间段按顺序投射不同颜色的图像照明，并且其中，所述控制器与所述时间段同步地改变所述光功率以提供颜色特定的像差补偿。8.根据权利要求5所述的显示系统，其中，所述控制器还被配置成存储指示所述图像投影仪的制造公差所需的校正的值，所述控制器还被配置成致动所述电可控可变透镜以提供对所述图像投影仪的制造公差的校正和减小所述准直图像的对应于所述当前感兴趣区域的区域中的所述至少一种光学像差两者。9.根据权利要求8所述的显示系统，还包括与所述控制器相关联的用户输入装置，并且其中，所述控制器响应于在校准过程期间经由所述用户输入装置提供的用户输入来存储指示所述图像投影仪的制造公差所需的校正的新值。
10.根据权利要求1所述的显示系统，其中，来自所述图像投影仪的准直图像的焦场是不均匀的，并且其中，所述电可控可变透镜具有可变焦距，所述控制器改变所述焦距，以增强所述感兴趣区域中的所述准直图像的准直。11.根据权利要求1所述的显示系统，其中，在所述眼睛运动盒处观看到的图像的均匀性根据被引入所述光导光学元件中的图像照明的偏振而在所述图像的场上变化，并且其中，所述电可控可变透镜是可变偏振修正透镜，所述控制器改变所述可变偏振修正透镜以减小所述图像的对应于所述当前感兴趣区域的区域中的不均匀性。12.根据任一前述权利要求所述的显示系统，其中，所述图像投影仪包括窄束照明源和扫描布置，所述扫描布置用于生成所述窄束在所述图像的角场上的扫描图案，并且其中，所述电可控可变透镜被设置在所述窄束照明源与所述扫描布置之间的光路中或与所述扫描布置相邻。13.根据权利要求1至11中任一项所述的显示系统，其中，所述图像投影仪包括空间光调制器和准直光学器件，并且其中，所述电可控可变透镜被设置在所述准直光学器件与...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶谢，
申请(专利权)人：鲁姆斯有限公司，
类型：发明
国别省市：