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一種用于與頭戴顯示器一起使用的設(shè)備以及頭戴顯示器的制作方法

文檔序號:11333698閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種用于與頭戴顯示器一起使用的設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備包括:

彎曲目鏡,用于將通過從觀察區(qū)域沿周圍定位的輸入表面處接收的顯示光引導(dǎo),并沿朝向眼睛的方向在觀察區(qū)域中發(fā)射顯示光,該彎曲目鏡包括:

彎曲光導(dǎo),以經(jīng)由全內(nèi)反射將顯示光從輸入表面引導(dǎo)到觀察區(qū)域;

面朝眼睛的表面,其是凹的;

面向外界的表面,其是凸的,且與面朝眼睛的表面相對;和

光組合器,布置在觀察區(qū)域處,以使顯示光朝向面朝眼睛的方向轉(zhuǎn)向,用于從彎曲光導(dǎo)輸出,其中,光組合器對通過面向外界的表面入射的環(huán)境光是部分透射的,從而觀察區(qū)域是透視的;以及

棱鏡,靠近輸入表面布置,以在通過輸入表面之前針對彎曲光導(dǎo)導(dǎo)致的橫向色差對顯示光進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備還包括:

顯示面板,用于產(chǎn)生顯示光,且布置為靠近棱鏡,以通過棱鏡將該顯示光朝向輸入表面發(fā)射,其中,顯示面板相對于彎曲光導(dǎo)對準(zhǔn),從而從顯示面板上的給定像素輸出的圖像光的法向光線大體通過頭戴顯示器的眼睛框的中心指向。

3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備,其特征在于,輸入表面在面朝眼睛的表面和面向外界的表面之間延伸,且與之相交接,其中,輸入表面、面朝眼睛的表面和面向外界的表面全部是連續(xù)的表面,而在曲率上沒有不連續(xù)性。

4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備還包括:

框架組件,支撐彎曲目鏡、顯示面板和棱鏡,用于佩戴在用戶頭部上,且觀察區(qū)域定位在用戶眼睛前方,

其中,彎曲目鏡旋轉(zhuǎn)第一角度,以將顯示面板定位在觀察區(qū)域上方,

其中,從輸入表面延伸到光組合器的彎曲光導(dǎo)的中心線與第一角度對準(zhǔn)。

5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備,其特征在于,顯示面板旋轉(zhuǎn)第二角度,該第二角度與第一角度互補(bǔ),以抵消第一角度旋轉(zhuǎn)在從彎曲目鏡輸出的顯示光上的旋轉(zhuǎn)作用。

6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備還包括:

偏振旋轉(zhuǎn)器,布置在顯示面板和輸入表面之間,以旋轉(zhuǎn)顯示光的線偏振,用于相對于彎曲光導(dǎo)的中心線的對準(zhǔn),以減小雙折射導(dǎo)致的偏振狀態(tài)的非對稱性。

7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備還包括:

偏振旋轉(zhuǎn)器,布置在顯示面板和輸入表面之間,以旋轉(zhuǎn)顯示光的線偏振,用于相對于光組合器對準(zhǔn),從而顯示光的線偏振在入射在光組合器上時基本僅具有s偏振。

8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,該設(shè)備還包括:

可調(diào)整安裝件,用于相對于彎曲光導(dǎo)安裝棱鏡,其中,可調(diào)整安裝件允許棱鏡相對于輸入表面橫向地滑動,以調(diào)整在觀察區(qū)域中從彎曲目鏡輸出的顯示光的焦點。

9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其特征在于,彎曲目鏡還包括:

第一透鏡本體,具有第一厚部分、第一薄部分以及在第一厚部分和第一薄部分之間的第一過渡表面;

第二透鏡本體,具有第二厚部分、第二薄部分以及在第二厚部分和第二薄部分之間的第二過渡表面;

其中,第一厚部分匹配至第二薄部分,第一過渡表面匹配至第二過渡表面,

其中,彎曲光導(dǎo)布置在第一厚部分內(nèi),并且

其中,光組合器布置在第一和第二過渡表面之間。

10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其特征在于,具有第一折射率的透明粘結(jié)劑將第一厚部分粘結(jié)至第二薄部分以在第一和第二透鏡本體之間建立全內(nèi)反射界線,該第一折射率小于第一和第二透鏡本體的第二折射率。

11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其特征在于,光組合器包括非偏振分束器涂層、半偏振分束器或取向為反射偏振顯示光的偏振分束器涂層中的一個。

12.一種頭戴顯示器,其特征在于,該頭戴顯示器包括:

顯示面板,以在周圍位置產(chǎn)生顯示光;

彎曲目鏡,用于將顯示光引導(dǎo)至從周圍位置偏移的觀察區(qū)域,并沿朝向眼睛的方向在觀察區(qū)域中發(fā)射顯示光,該彎曲目鏡包括:

彎曲光導(dǎo),以經(jīng)由全內(nèi)部反射將顯示光從輸入表面引導(dǎo)到觀察區(qū)域;

面朝眼睛的表面,其是凹的;

面向外界的表面,其是凸的,且與面朝眼睛的表面相對;和

光組合器,布置在觀察區(qū)域處,以使顯示光朝向面朝眼睛的方向轉(zhuǎn)向,用于從彎曲光導(dǎo)輸出,其中,光組合器對通過面向外界的表面的環(huán)境光入射是部分透射的,從而觀察區(qū)域是透視的;以及

框架組件,支撐彎曲目鏡和顯示面板,用于佩戴在用戶頭部上,且觀察區(qū)域定位在用戶眼睛前方,

其中,顯示面板相對于彎曲光導(dǎo)對準(zhǔn),從而從顯示面板上的給定像素輸出的圖像光的光線大體穿過頭戴顯示器的眼睛框的中心指向,所述光線在顯示面板的法線的三度之內(nèi)。

13.如權(quán)利要求12所述的頭戴顯示器,其特征在于,該頭戴顯示器還包括:

棱鏡,布置在顯示面板和輸入表面之間,以針對由彎曲光導(dǎo)導(dǎo)致的橫向色差對顯示光進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。

14.如權(quán)利要求13所述的頭戴顯示器,其特征在于,輸入表面在面朝眼睛的表面和面向外界的表面之間延伸,且與之相交接,其中,輸入表面、面朝眼睛的表面和面向外界的表面全部是連續(xù)的表面,而在曲率上沒有不連續(xù)性。

15.如權(quán)利要求13所述的頭戴顯示器,其特征在于,彎曲目鏡在框架組件內(nèi)相對于水平線旋轉(zhuǎn)第一角度,以將顯示面板定位在觀察區(qū)域上方,并且其中,從輸入表面延伸到光組合器的彎曲光導(dǎo)的中心線與第一角度對準(zhǔn)。

16.如權(quán)利要求15所述的頭戴顯示器,其特征在于,顯示面板旋轉(zhuǎn)第二角度,該第二角度與第一角度互補(bǔ),以抵消第一角度的旋轉(zhuǎn)在從彎曲目鏡輸出的顯示光上的旋轉(zhuǎn)作用。

17.如權(quán)利要求15所述的頭戴顯示器,其特征在于,該頭戴顯示器還包括:

偏振旋轉(zhuǎn)器,布置在顯示面板和輸入表面之間,以旋轉(zhuǎn)顯示光的線偏振,用于相對于彎曲光導(dǎo)的中心線的對準(zhǔn),以減小雙折射的非對稱性。

18.如權(quán)利要求17所述的頭戴顯示器,其特征在于,偏振旋轉(zhuǎn)器包括半波片旋轉(zhuǎn)器,其旋轉(zhuǎn)第三角度,該第三角度等于第一角度的一半。

19.如權(quán)利要求12所述的頭戴顯示器,其特征在于,該頭戴顯示器還包括:

可調(diào)整安裝件,用于相對于彎曲光導(dǎo)安裝棱鏡,其中,可調(diào)整安裝件允許棱鏡相對于輸入表面橫向地滑動,以調(diào)整顯示光的焦點。

20.如權(quán)利要求12所述的頭戴顯示器,其特征在于,彎曲目鏡還包括:

第一透鏡本體,具有第一厚部分、第一薄部分以及在第一厚部分和第一薄部分之間的第一過渡表面;

第二透鏡本體,具有第二厚部分、第二薄部分以及在第二厚部分和第二薄部分之間的第二過渡表面;

其中,第一厚部分匹配至第二薄部分,第一過渡表面匹配至第二過渡表面,

其中,彎曲光導(dǎo)布置在第一厚部分內(nèi),并且

其中,光組合器布置在第一和第二過渡表面之間。

21.如權(quán)利要求20所述的頭戴顯示器,其特征在于,具有第一折射率的透明粘結(jié)劑將第一厚部分粘結(jié)至第二薄部分以在第一和第二透鏡本體之間建立全內(nèi)反射界線,該第一折射率小于第一和第二透鏡本體的第二折射率。

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