[发明专利]眼睛投影系统和方法

说明书

提供了眼睛投影设备，包括配置为投影光束以沿到达眼睛的传播路径传播的眼睛投影系统。眼睛投影系统包括：光学组件，限定在所述光学组件中光的总体光学路径，光学组件包括偏转器装置，包括沿所述总体光学路径布置且配置以限定光束从光学组件到眼睛的可调传播路径的一个或更多个可调光学偏转器；其中所述一个或更多个光学偏转器配有影响所述传播路径的偏转的至少三个可调偏转参数以在调节所述光束朝向所述眼睛的传播路径时提供至少三个自由度；其中所述至少三个自由度中的两个与到达眼睛的传播路径的两个角度取向关联用于补偿眼睛的目光方向上的角度变化，并且所述至少三个自由度中的至少一个与传播路径的横向偏转关联用于补偿所述投影系统相对于眼睛的相对横向位置上的变化。

技术领域

本发明属于眼睛投影领域，更具体地涉及用于将纯/增强的虚拟现实图像投影到用户眼睛的技术。

背景

用于将虚拟和/或增强的虚拟现实投影到用户眼睛(双眼)的头戴式或以其他方式可穿戴的图像投影系统正变得越来越流行。这种系统在很多情况下被配置为可戴在用户头部上的眼镜，并且可操作用于将图像投影到用户的眼睛以向用户提供虚拟现实图像/视频投影。为此，某些已知的系统旨在向用户眼睛提供纯虚拟现实图像投影，其中来自外部场景的光被阻挡而不能到达眼睛(双眼)，同时其他系统被指导以提供增强的虚拟现实感知，其中来自外部场景的光被允许传到眼睛，同时还通过由图像投影系统投影到眼睛的图像/视频帧增强/叠加。

例如，第2013044042号美国专利申请公开了包括被配置成戴在用户的头部上的框架的电子设备。该框架可以包括鼻梁架以及额头部分，该鼻梁架被配置成被支承在用户的鼻子上，该额头部分接合到鼻梁架并离开鼻梁架延伸，并且额头部分被配置成布置在用户的额头的一侧上。框架还可以包括接合到额头部分并且延伸至自由端的臂。第一臂可以布置在用户的太阳穴上，其中自由端被布置成靠近用户的耳朵。该设备还可以包括透明显示器和输入端，透明显示器以与额头部分相邻的方式被固定至框架，并且输入端固定至框架并被配置成从用户接收与功能相关联的输入。与功能相关的信息可以在显示器上呈现。

第7,936,519号美国专利公开了一种头戴式显示器，包括：戴在观察者的头部上的眼镜框架型框架；以及两个图像显示设备，这两个图像显示设备中的每个图像显示设备包括图像生成设备和光引导装置，该光引导装置安装至图像生成设备，其作为整体被定位在观察者的脸的相对于图像生成设备的中心侧，从图像生成设备发射的光束入射在光引导装置上，光束通过光引导装置被引导，且光束从光引导装置朝着观察者的瞳孔被发射。

第8,289,231号美国专利公开了一种头戴式虚拟图像显示单元，该头戴式虚拟图像显示单元在尺寸和重量上是紧凑的，并且结合了提供清楚的穿透能力的高性能光学系统。当穿透能力不理想的时候，可以针对这些实例结合滑动遮光罩。可以结合焦点调节，以允许图像在例如大约18英寸的距离处到无穷远的聚焦。可以结合可调节头带，该可调节头带适于适应用户的头部。可以结合柔性臂架结构，以有助于对光学组件进行精细位置调节。还可以结合滑动器和球窝接合机构，以有助于光学组件的位置调节。可以结合内置麦克风，以使得能够由用户进行语音输入。头戴式虚拟图像显示单元可以结合眼镜或安全镜舒适地使用，并且在不阻挡用户对周围环境的观察的情况下向用户提供有用的图像。该单元被设计成具有满意的外观以便极大地增强用户接受度。

第8,384,999号美国专利公开了一种用于头戴式显示器和其他应用的光学模块。该光学模块包括具有相互啮合的脊形表面的光学衬底和光学覆盖物。在表面中的至少一个上形成反射层。在表面之间可以定位折射率匹配材料。从投影仪接收投影图像的区域把从投影仪发射的光线定向在脊形表面上，使得在使用时，观察者感知到增强的图像。增强的图像包括来自投影仪的反射光线以及来自位于模块的与观察者相反的侧上的对象的透射光线。