带有枢轴波导和相机的近眼显示器制造技术

一种近眼显示系统，其包括与具有控制器的电子模块耦合的光学模块。其中光学模块包括能够操作以显示虚拟图像的平面波导以及能够操作以捕获图片和视频的相机。平面波导经由光学模块与相机耦合，由此穿过平面波导的第一视图与相机的第二视图相同地定向。与相机的第二视图相同地定向。与相机的第二视图相同地定向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有枢轴波导和相机的近眼显示器


[0001]本公开大体上涉及近眼显示系统、头戴式显示器等，其利用平面波导和相机，所述平面波导和所述相机两者都被安装成共同地枢转。

技术介绍

[0002]头戴式显示器(HMD)和虚拟图像近眼显示器正被开发用于一系列不同的用途，包括军事、商业、工业、消防和娱乐应用。对于这些应用中的许多，形成虚拟图像是有价值的，该虚拟图像能够可视地叠加在位于HMD用户的视场中的真实世界图像之上。光学图像光导可在狭窄的空间中向观看者传送载像光，以将虚拟图像引导到观看者的瞳孔并使得能够实现这种叠加功能。
[0003]尽管常规的近眼显示器可用于观看虚拟图像，但常规的近眼显示器至少部分地阻碍佩戴者对环境的观看。如本文中所描述的那样，平面波导(例如，光学图像光导)可用于观看被显示给佩戴近眼显示系统的人的虚拟图像，并且与其他近眼显示系统相比较少地遮挡视线。

技术实现思路

[0004]本公开提供了一种近眼显示系统。在第一示例性实施例中，近眼显示系统包括与具有控制器的电子模块耦合的光学模块。其中，光学模块包括能够操作以显示虚拟图像的平面波导以及能够操作以捕获图片和视频的相机。平面波导经由光学模块与相机耦合，由此穿过平面波导的第一视图与相机的第二视图相同地定向。
[0005]在第二示例性实施例中，近眼显示系统包括：平面波导，其适用于显示虚拟图像；至少一个相机，其适用于捕获环境的图片和/或视频；光学模块，其容纳相机并以机械方式将波导固连到该相机，使得穿过平面波导的视图的一部分与相机的视图的一部分相同地定向。
附图说明
[0006]附图作为说明书的一部分并入在本文中。本文描述的附图示出了当前公开的主题的实施例，并且示出了本公开的所选原理和教导。然而，附图没有示出当前公开的主题的所有可能的实现方式，并且不意图以任何方式限制本公开的范围。
[0007]图1A示出根据当前公开的主题的示例性实施例的近眼显示系统的自上而下的视图。
[0008]图1B示出根据当前公开的主题的示例性实施例的近眼显示系统的自上而下的视图。
[0009]图2示出处于枢转姿态的根据图1A的近眼显示系统的自上而下的视图。
[0010]图3示出根据当前公开的主题的示例性实施例的近眼显示系统的透视图。
[0011]图4示出处于枢转姿态的根据图3的近眼显示系统的透视图。
[0012]图5示出根据图3的近眼显示系统的侧立面图。
[0013]图6示出处于枢转姿态的根据图3的近眼显示系统的侧立面图。
[0014]图7示出根据当前公开的主题的示例性实施例的近眼显示系统的前立面图。
[0015]图8示出根据图7的近眼显示系统的后立面图。
具体实施方式
[0016]应当理解，本专利技术可采取各种备选的取向和步骤序列，除非明确相反地指出。还应当理解，在附图中示出并在下面的说明书中描述的具体组件和系统仅仅是本文中限定的专利技术构思的示例性实施例。因此，与所公开的实施例有关的具体尺寸、方向或其他物理特性不应被认为是限制性的，除非另有明确说明。另外，尽管它们可能不是，但在本申请的这一部分内，在本文中描述的各种实施例中的类似元素可利用类似的附图标记来共同地引用。在本文中使用它们时，术语“第一”、“第二”等不一定表示任何顺序、次序或优先关系，而只是用来更清楚地区分一个元素或一组元素与另一个元素或另一组元素，除非另外指出在本公开的上下文中，术语“观看者”、“操作者”、“观察者”和“用户”被认为是等价的，并且是指佩戴显示器或观看设备并使用显示器或观看设备来观看图像的人。
[0017]如在本文中所使用的那样，术语“集合”是指非空集合，如集合的元素或成员的集的概念在初等数学中被广泛理解的那样。除非另有明确说明，术语“子集”在本文中用来指非空的真子集，即更大集合的具有一个或多个成员的子集。对于集合S，子集可包括完备集S。然而，集合S的“真子集”严格包含在集合S中，并排除集合S的至少一个成员。
[0018]在本公开的上下文中，术语“倾斜”意指成不是90度的整数倍的角度。例如，如果两条线、两个线性结构或两个平面以偏离平行大于零度且小于90度，或偏离正交大于零度且小于90度的角度远离彼此发散或朝向彼此会聚，则认为它们相对于彼此倾斜。
[0019]在光学器件的上下文中，术语“耦合器”是指促进光从一种光学介质或设备到另一种光学介质或设备的传播的中间结构。
[0020]作为真实图像投影的替代，诸如HMD的光学系统可产生虚拟图像显示。与用于形成真实图像的方法相反，虚拟图像不形成在显示表面上。也就是说，如果显示表面定位在虚拟图像的感知位置处，在该表面上不会形成图像。虚拟图像显示对于增强现实显示具有许多固有的优势。例如，虚拟图像的表观尺寸不受显示表面的尺寸或位置限制。另外，用于虚拟图像的源物可为小的；例如，放大镜提供物的虚拟图像。与投射真实图像的系统相比，可通过形成看起来在某个距离之外的虚拟图像来提供更真实的观看体验。提供虚拟图像也避免了对补偿屏幕伪影的需要，这种补偿在投影真实图像时可能是必要的。
[0021]图像光导可利用来自诸如投影仪的光源的载像光来显示虚拟图像。例如，来自投影仪的经准直的、经相对角度编码的光束通过诸如内耦合衍射光学器件的输入耦合来耦合到平面波导中，该内耦合衍射光学器件可安装或形成在平面波导的表面上或埋在波导内。这种衍射光学器件可被形成为衍射光栅、全息光学元件(HOE)或以其他已知的方式形成。例如，衍射光栅可通过表面浮雕来形成。在沿着波导传播之后，衍射光可通过诸如输出耦合衍射光学器件的类似输出耦合被引导返回而离开波导，该输出耦合衍射光学器件可被布置成沿着虚拟图像的一个维度提供光瞳扩展。此外，旋转光栅可被定位在波导上/波导中，以在虚拟图像的正交维度上提供光瞳扩展。从波导输出的载像光为观看者提供扩展的眼动范围
(eyebox)。
[0022]佩戴利用平面波导的近眼显示器的人穿过平面波导观看环境以及由上覆在环境上的由近眼显示系统生成的虚拟图像或虚拟视频图像。在一些情况下，利用相机来观看环境是有利的。相机视图(有可能利用图像分析软件)可用来向佩戴近眼显示系统的人显示环境提示。因此，重要的是，相机视图穿过平面波导与人的视野对齐。当例如为了佩戴近眼显示系统的舒适性而旋转平面波导时，重要的是，相机视图与人的穿过平面波导的视野保持对齐。
[0023]现在参考图1A，在实施例中，近眼显示系统12包括电子模块14、光学模块16和平面波导18。安装模块54被构造成将电子模块14以机械方式固连到光学模块16，同时允许光学模块16相对于电子模块14在至少一个方向上旋转。如在图1A中所示出的那样，当由人28使用时，近眼显示系统12可定位在人28的右眼34A、鼻子30和鼻梁32附近。如在图1B中所示出的那样，在实施例中，近眼显示系统12被定位成供左眼34B使用近眼显示系统12。
[0024]继续参照图1A和图1B，在实施例中，近眼显示系统12包括用于操作近眼显示系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种近眼显示系统，包括：光学模块；和电子模块，其具有与所述光学模块耦合的控制器；其中，所述光学模块包括能够操作以显示虚拟图像的平面波导和能够操作以捕获图片和视频的相机；其中，所述平面波导经由所述光学模块与所述相机耦合，由此穿过所述平面波导的第一视图与所述相机的第二视图相同地定向。2.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述平面波导和所述相机可相对于所述电子模块旋转，而不改变所述第一视图和所述第二视图的所述取向。3.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述平面波导包括第一视场，并且所述相机包括第二视场，并且所述第一视图被定向成穿过所述第一视场的中心，并且所述第二视图被定向成穿过所述第二视场的中心。4.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：伊奎蒂公司，
类型：发明
国别省市：