[发明专利]具有眼睛处方的透视近眼式显示器

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及光学器件的领域，且特定来说(但非排他性地)涉及近眼式显示器。

背景技术

在光学器件的领域中，组合器是一种从所述组合器的同一侧(反射/反射或透射/透射)或从所述组合器的两个不同侧(反射/透射)将两个图像组合在一起的光学设备。很多时候，光学组合器用于抬头显示器(“HUD”)(有时称为头戴式显示器(“HMD”)或近眼式显示器)中，所述显示器允许用户观看叠加在外部视图上的计算机产生的图像(“CGI”)。所述HUD使用户能够在不必远离其通常的视点而看的情况下观看所述CGI。术语HUD起源于其在航空电子学中的使用，其使飞行员能够在抬头向前看时观看信息，此与向下看仪表盘形成对比。常规HUD包含倾斜二向色板、全息组合器、成角度透明衬底及复合共轭透镜。

存在组合器的两种版本。第一版本在不对任一场添加任何透镜作用的情况下组合两个场(通常为倾斜二向色板或复合共轭透镜)。第二版本除组合功能性以外还包含透镜作用功能性，其通常为用于来自显示器的场的离轴非球面透镜作用。透镜作用功能性用于将源自显示器的虚拟图像移位到远场中或距组合器特定距离处，且赋予所述图像某一视场以使用户能够使虚拟图案以目标大小聚焦。

由于根据定义近眼式显示器是接近于用户的眼睛而佩戴的，因此HUD可在生理上干扰常规处方矫正性眼镜。在一些配置中，HUD可佩戴在处方矫正性眼睛上方，但此类配置通常为怪异且不舒适的。常规近眼式显示器并不十分适合用于需要处方矫正性镜片的用户，除非用户选择佩戴隐形镜片。然而，需要处方矫正性镜片的许多人出于多种原因而并不选择佩戴隐形镜片，且因此在佩戴HUD时就只剩下不太合意的选项。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。所述图式未必按比例绘制，而重点放在图解说明正描述的原理上。

图1是图解说明关于将眼睛处方并入于透视近眼式显示器的挑战的功能框图。

图2是图解说明根据本发明的实施例容纳眼睛处方的透视近眼式显示器的功能框图。

图3图解说明根据本发明的实施例用容纳眼睛处方的夹心式衍射光学组合器实施的透视近眼式显示器。

图4是根据本发明的实施例的夹心式衍射光学组合器的平面图。

图5是图解说明根据本发明的实施例用于使用光刻制作夹心式衍射光学组合器的工艺的流程图。

图6A到6F图解说明根据本发明的实施例用于使用光刻制作夹心式衍射光学组合器的制作步骤。

图7是根据本发明的实施例使用各自容纳眼睛处方的两个透视显示器的双目头戴式显示器的俯视图。

具体实施方式

本文中描述容纳矫正性眼睛处方的透视近眼式显示器的设备、系统及制作方法的实施例。在以下描述中，陈述众多特定细节以提供对所述实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一或多者的情况下或借助其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它实例中，为避免使某些方面模糊，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作。

在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中各个地方短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，可在一或多个实施例中以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。

图1是图解说明关于将眼睛处方并入到透视近眼式显示器100中的挑战的功能框图。显示器100包含图像源105及透视光学组合器110。光学组合器110操作以将从图像源105输出的图像光115与通过光学组合器110的外部场景光120覆叠或以其它方式组合。经组合图像沿着从光学组合器110的向眼侧朝向眼睛125延伸的组合观看路径被引导到眼睛125。

针对不佩戴隐形镜片的用户将矫正性眼睛处方容纳到显示器100中对于以不会过度地增加重量或不会以其它方式牺牲工业设计的具成本效益的方式来实现此目的提出了一些挑战。举例来说，如果矫正性镜片130恰好定位于光学组合器110的外部场景侧上方，那么图像光115不会接收到任何处方矫正。对应地，如果矫正性镜片135定位于光学组合器110的向眼侧上方，那么与外部场景光120的仅单次横越相比，图像光115会两次横越此镜片，从而导致对两个图像应用不等的处方矫正。