[发明专利]具有解耦非球面的球面镜

说明书

本技术提供了将非球面光学元件从近眼显示器(NED)设备中的鸟浴光学元件解耦。一个或多个非球面透镜与球面鸟浴反射镜一起在NED设备的投影光引擎中被使用。投影光引擎借助球面鸟浴反射镜和至少一个非球面透镜向NED设备的近眼显示器提供图像光(或其它信息)。球面鸟浴反射镜准直化图像光并将图像光反射到在投影光引擎外的出射光瞳。将非球面光学元件从球面鸟浴反射镜解耦可实现投影光引擎的高调制传递函数(MTF)以及改善的制造性能。将非球面光学元件从鸟浴光学元件解耦的NED设备可由头戴式显示器(HMD)或平视显示器(HUD)中的支撑结构定位。

背景

近眼显示器(NED)设备可由用户佩戴以得到诸如增强现实(AR)体验和虚拟现实(VR)体验之类的体验。NED设备可包括投影光引擎，该投影光引擎可在NED设备的近眼显示器中提供计算机生成的图像(CGI)或其它信息。在AR体验中，NED设备的近眼显示器可包括光学透视透镜来允许将CGI重叠在用户的现实世界视图上。

NED设备可被包括在头戴式显示器(HMD)或平视显示器(HUD)中。HMD可包括处于头盔、遮光罩、眼镜和护目镜中或者由一个或多个带来系附的NED设备。HMD可被至少用于航空、工程、科学、医疗、计算机游戏、视频、体育、训练、仿真和其它应用。HUD可被至少用于军事和商业航空、汽车、计算机游戏、和其它应用。

概述

本技术提供了将非球面光学元件从近眼显示器(NED)设备中的鸟浴光学元件解耦的实施例。例如，一个或多个非球面透镜与球面鸟浴反射镜一起在NED 设备的投影光引擎中被使用。投影光引擎借助球面鸟浴反射镜和至少一个非球面光学元件向NED设备的近眼显示器提供图像光(或信息)。球面鸟浴反射镜准直化图像光并将图像光反射到在投影光引擎外的出射光瞳。将非球面光学元件从球面鸟浴反射镜解耦可实现投影光引擎的高调制传递函数(MTF)以及改善的制造性能。将非球面光学元件从鸟浴光学元件解耦的NED设备可由头戴式显示器(HMD)或平视显示器(HUD)的支撑结构放置。

本技术提供了NED设备的一个或多个实施例。投影光引擎实施例包括一种装置，该装置包括用于将图像光提供给分束器的显示器，该分束器将图像光分束。鸟浴光学元件接收来自分束器的图像光并且还反射以及准直化图像光。至少一个非球面光学元件被置于鸟浴光学元件和出射光瞳之间的光学路径中以纠正图像光中的像差(aberration)。

本技术提供了一种方法的一个或多个实施例，该方法包括将图像光沿第一光学路径引导到鸟浴反射镜。鸟浴反射镜准直化图像光并沿第二光学路径反射图像光到鸟浴反射镜的外壳外的出射光瞳。图像光在所述第一光学路径和所述第二光学路径中的至少一者中被偏振化。图像光的光学像差被沿第二光学路径放置的非球面光学元件纠正。

本技术还提供包括计算系统和具有近眼显示器的头戴式显示器的一个或多个实施例。一种装置包括一种提供表示图像数据的电子信号的计算机系统。头戴式显示器响应于该电子信号提供图像数据。头戴式显示器包括具有投影光引擎和近眼显示器的近眼显示器设备。投影光引擎响应于该电子信号提供图像数据。投影光引擎中的反射表面反射来自微显示器的图像数据。同样在投影光引擎中的偏振分束器随后偏振化来自反射表面的图像数据的光束并将其分束。球面鸟浴反射镜反射并准直化来自偏振分束器的图像数据到在投影光引擎外的出射光瞳。可在投影光引擎中的非球面凹凸透镜(meniscus lens)随后纠正图像数据。近眼显示器包括用于接收图像数据的波导。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图简述

图1是描绘近眼显示器(NED)设备系统的一实施例的各示例组件的框图。

图2A是NED设备的控制电路系统中的示例硬件组件的框图。

图2B是与具有外部出射光瞳的投影光引擎耦合的近眼显示器的一实施例的俯视图。