用于具有集成的偏振器的显示设备的方法和系统技术方案

一种用于将图像投影到观察者的眼睛的目镜单元包括具有世界侧和与所述世界侧相对的观察者侧的目镜。所述目镜单元还包括邻近所述目镜的所述世界侧设置的偏振器。在示例中，所述偏振器包括线栅偏振器。在一些实施例中，所述线栅偏振器可操作以透射p偏振光并且反射s偏振光。在一些实施例中，所述偏振器可以包括吸收偏振器。吸收偏振器。吸收偏振器。

【技术实现步骤摘要】
用于具有集成的偏振器的显示设备的方法和系统
[0001]本申请是国际申请号为PCT/US2018/018222、国际申请日为2018年02月14日、中国国家申请号为201880012195.8、标题为“用于具有集成的偏振器的显示设备的方法和系统”的专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2017年2月16日提交的题为“Method and System for Display Device with Integrated Polarizer(用于具有集成的偏振器的显示设备的方法和系统)”的美国临时专利申请号62/459,984的优先权，其公开内容以其整体通过引用并入本文用于所有目的。

技术介绍

[0004]现代计算和显示技术已经促进用于所谓的“虚拟现实”或者“增强现实”体验的系统的发展，其中，数字再现图像或其部分以其似乎真实或者可以被感知为真实的方式呈现给用户。VR场景典型地涉及数字或者虚拟图像信息的呈现，而对于其他实际现实世界视觉输入不透明；AR场景典型地涉及将数字或者虚拟图像信息呈现为对用户周围的实际世界的可视化的增强。
[0005]尽管在这些显示技术中取得的进步，在本领域中需要涉及增强现实系统(特别是显示系统)的改进的方法和系统。

技术实现思路

[0006]本公开大体涉及与包括可穿戴显示器的投影显示系统有关的方法和系统。更特别地，本公开的实施例提供了用于具有一个或多个集成的偏振器和改进的系统性能的目镜的方法和系统。本公开适用于计算机视觉和图像显示系统中的各种应用。
[0007]在一些投影显示系统中，来自投影仪的光可以耦合到目镜中，该目镜进而将图像投影到观察者的眼睛。另外，来自投影仪的旨在用于观察者的眼睛的光、源于除投影仪之外的源的光(例如，来自观察者附近的顶灯的光)可以耦合到目镜中，从而产生呈现给观察者的伪影。
[0008]根据本公开的实施例，可以弯曲的光学元件(例如，偏振器、波片和/或化妆透镜)与目镜集成。由于偏振控制用于减小来自除投影仪之外的源的光的耦合效率，因而将这些光学元件与目镜集成可以导致低水平的伪影产生。
[0009]根据本公开的实施例，提供了一种用于将图像投影到观察者的眼睛的目镜单元。目镜单元包括：目镜，其具有世界侧和与世界侧相对的观察者侧；以及偏振器，其邻近目镜的世界侧设置。在示例中，偏振器包括线栅偏振器。在一些实施例中，线栅偏振器可操作以透射p偏振光并且反射s偏振光。在一些实施例中，偏振器可以包括吸收偏振器。
[0010]根据本公开的另一实施例，用于将图像投影到观察者的眼睛的目镜单元包括：目镜，其具有世界侧和与世界侧相对的观察者侧；弯曲化妆透镜，其邻近目镜的世界侧设置；以及偏振器，其设置在目镜与弯曲化妆透镜之间。
[0011]根据本公开的另一实施例，用于将图像投影到观察者的眼睛的目镜单元包括：目镜，其具有世界侧和与世界侧相对的观察者侧；弯曲化妆透镜，其邻近目镜的世界侧设置；以及偏振器，其设置在目镜与弯曲化妆透镜之间。
[0012]根据本公开的又一实施例，用于将图像投影到观察者的眼睛的目镜单元包括：目镜，其具有世界侧和与世界侧相对的观察者侧；弯曲化妆透镜，其邻近目镜的世界侧设置；偏振器，其设置在目镜与弯曲化妆透镜之间；以及四分之一波片，其设置在目镜与偏振器之间。在实施例中，偏振器包括线栅偏振器。在实施例中，目镜单元还可以包括二向色性偏振器，该二向色性偏振器被定位在线栅偏振器与四分之一波片之间。
[0013]通过本公开实现了优于常规技术的许多益处。例如，本公开的实施例提供了减少可能不利地影响观察者体验的不期望的伪影的方法和系统。此外，一些实施例再循环利用世界光、由目镜发射的光、或者二者。通过一些实施例提供动态衰减功能，例如，结合由目镜发射的光的再循环利用。本公开的这些和其他实施例连同其许多优点和特征结合以下文本和附图更详细地描述。
附图说明
[0014]本文中所公开的实施例的教导可以通过结合附图考虑以下详细描述容易地理解。
[0015]图1示意性地图示了根据一些实施例的可以用于将数字或虚拟图像呈现给观察者的观察光学组件(VOA)中的光路。
[0016]图2是图示根据一些实施例的偏振器与目镜集成的侧视图。
[0017]图3是图示根据一些实施例的偏振器和波片与目镜集成的侧视图。
[0018]图4是图示根据一些实施例的偏振器与目镜和弯曲透镜集成的侧视图。
[0019]图5是图示根据一些实施例的偏振器和波片与目镜和弯曲透镜集成的侧视图。
[0020]图6是图示根据一些实施例的吸收偏振器和波片与目镜和弯曲透镜集成的侧视图。
[0021]图7是图示根据一些实施例的一组偏振器和波片与目镜和弯曲透镜集成的侧视图。
[0022]图8是图示根据一些实施例的偏振器与目镜集成的侧视图。
[0023]图9是图示根据一些实施例的偏振器和波片与目镜集成的侧视图。
[0024]图10是图示根据一些实施例的一组偏振器和液晶元件与目镜集成的侧视图。
具体实施方式
[0025]附图和以下描述仅通过图示涉及各种实施例。从以下讨论应当注意，本文所公开的结构和方法的替代实施例将容易地被识别为在不脱离本文所讨论的原理的情况下可以采用的可行的替代方案。现在将详细参考数个实施例，其中的示例被图示在附图中。
[0026]本公开大体涉及与包括可穿戴显示器的投影显示系统有关的方法和系统。更特别地，本公开的实施例提供了用于具有一个或多个集成偏振器和改进的系统性能的目镜的方法和系统。本公开适用于计算机视觉和图像显示系统中的各种应用。
[0027]图1示意性地图示了根据一些实施例的可以用于将数字或虚拟图像呈现给观察者的观察光学组件(VOA)中的光路。VOA包括投影器101和可以佩戴在观察者的眼睛102周围的
目镜100。在一些实施例中，投影仪101可以包括一组红色LED、一组绿色LED和一组蓝色LED。例如，根据一些实施例，投影仪101可以包括两个红色LED、两个绿色LED和两个蓝色LED。目镜100可以包括一个或多个目镜层。在一些实施例中，目镜100包括三个目镜层，一个目镜层用于三种颜色(红色、绿色和蓝色)中的一种。在一些实施例中，目镜100可以包括六个目镜层，用于三种颜色中的每一种的一组目镜层被配置用于在一个深度平面处形成虚拟图像，并且用于三种颜色中的每一种的另一组目镜层被配置用于在另一深度平面处形成虚拟图像。在一些实施例中，目镜100可以包括用于三个或更多个不同的深度平面的用于三种颜色中的每一种的三个或更多个目镜层。每个目镜层包括平面波导并且可以包括耦入光栅107、正交光瞳扩展器(OPE)区域108和出射光瞳扩展器(EPE)区域109。
[0028]投影仪101将图像光投影到目镜100的目镜层中的耦入光栅107。耦入光栅107将来自投影仪101的图像光耦合到平面波导中，从而使图像光在朝向OPE区域108的方向上传播。平面波导通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将图像投影到观察者的眼睛的目镜单元，所述目镜单元包括：目镜，其具有世界侧和与所述世界侧相对的观察者侧；其中，所述目镜包括：耦入衍射光学元件；正交光瞳扩展器衍射光学元件；以及出射光瞳扩展器衍射光学元件；弯曲化妆透镜，其邻近所述目镜的所述世界侧设置；以及偏振器，其邻近所述目镜的所述世界侧设置。2.根据权利要求1所述的目镜单元，其中，所述偏振器包括线栅偏振器，所述线栅偏振器包括线栅。3.根据权利要求2所述的目镜单元，其中，所述目镜、所述弯曲化妆透镜和所述偏振器沿着光轴设置，并且其中，所述线栅偏振器的所述线栅正交于所述光轴取向。4.根据权利要求2所述的目镜单元，还包括：液晶元件，其设置在所述线栅偏振器和所述弯曲化妆透镜之间；以及二向色性偏振器，其设置在所述液晶元件和所述弯曲化妆透镜之间。5.根据权利要求4所述的目镜单元，其中，所述线栅偏振器和所述二向色性偏振器可操作以透射具有第一偏振的光。6.根据权利要求2所述的目镜单元，其中，所述线栅偏振器被层压到所述目镜。7.根据权利要求2所述的目镜单元，其中，所述线栅偏振器可操作以透射具有第一偏振的光，并反射具有正交于所述第一偏振的第二偏振的光。8.根据权利要求7所述的目镜单元，其中，所述目镜由对于大于37度的入射角处的光的偏振灵敏度表征。9.根据权利要求8所述的目镜单元，其中，所述偏振灵敏度由对具有所述第二偏振的光的耦合效率与对具有所述第一偏振的光的耦合效率的比率表征，所述比率大于1。10.根据权利要求9所述的目镜单元，其中，所述比率大于3:1。11.根据权利要求10所述的目镜单元，其中，所述比率大于20:1。12.根据权利要求1所述的目镜单元，其中，所述耦入衍射光学元件包括光栅，所述正交光瞳扩展器衍射光学元件包括光栅，并且所述出射光瞳扩展器衍射光学元件包括光栅。13.根据权利要求1所述的目镜单元，其中，所述偏振器包括吸收偏振器。14.根据权利要求13所述的目镜单元，其中，所述吸收偏振器可操作性以透射具有第一偏振的光并吸收具有正交于所述第一偏振的第二偏振的光。15.根据权利要求13所述的目镜单元，其中，所述吸收偏振器包括二向色性偏振器。16.根据权利要求1所述的目镜单元，还包括波片，其被设置在所述目镜与所述偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：HC，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：