[发明专利]虚拟现实显示器

说明书

一种头戴式显示设备(1400)包括显示面板(104)和透镜组件(124)，其被安装成透镜组件的光轴与显示面板相交。透镜组件包括具有面向显示面板并且限定菲涅耳棱镜(108)的表面(112)的透镜体(102)。菲涅耳棱镜中的一个菲涅耳棱镜当在第一剖面中观察时具有第一面角并且当在平行于第一剖面的第二剖面中观察时具有第二面角。第一面角不同于第二面角。

技术领域

本公开通常涉及虚拟现实显示器，更具体地，涉及虚拟现实显示器中的光学透镜组件。

背景技术

随着用于工作和娱乐的视觉媒体的利用增加，用户正在寻求逼真的视觉体验，特别是那些融入三维体验的体验。同样地，用户正在转向虚拟现实(VR)头戴式耳机和其他三维(3D)显示技术。然而，常规透镜技术的性质在视场中，特别是沿着用户视场的周边边缘，引入了畸变、失焦、不期望的放大或不希望的场曲。这种畸变和像差会降低VR或3D体验的质量，特别是会减损VR显示器的现实感。为了补偿畸变和像差，传统的3D显示系统利用复杂的电子畸变校正和色彩校正技术，从而导致图像显示的延迟增加。无论畸变、像差还是延迟，视觉体验都会降级。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且使其众多特征和优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。

图1是根据一些实施例的采用具有菲涅耳表面的透镜组件的近眼显示系统的剖面视图。

图2是示出根据一些实施例的具有菲涅耳表面的透镜体的图。

图3A和3B是示出根据一些实施例的示例性透镜体的菲涅耳表面的图。

图4是示出根据一些实施例的具有菲涅耳表面的透镜体的图。

图5和图6是示出根据一些实施例的由透镜体的表面限定的菲涅耳棱镜的示例性取向的图。

图7是示出根据一些实施例的透镜体的正交剖面的中心线曲线的图。

图8和图9是示出根据一些实施例的在透镜体的表面中限定的菲涅耳表面构成在不同位置处的剖面视图的图。

图10是示出根据一些实施例的透镜体的中心线曲线的拟合曲率半径的变化的图。

图11是示出根据一些实施例的包括相对的菲涅耳表面的透镜体的图。

图12和图13是示出根据一些实施例的变形透镜体的图。

图14是示出根据本公开的至少一个实施例的实现透镜组件的头戴式显示器(HMD)设备的后视图的图。

在不同的附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。

具体实施方式

在具体的示例中，一种装置包括透镜组件，该透镜组件包括具有限定菲涅耳棱镜的表面的透镜体。有时被称为凹槽或段(segment)的菲涅耳棱镜可以具有随着沿菲涅耳棱镜的位置而改变的面角(facet angle)。例如，在沿着菲涅耳棱镜的第一位置处，菲涅耳棱镜可以具有第一面角，并且在沿着菲涅耳棱镜的第二位置处，菲涅耳棱镜可以具有不同于第一面角的第二面角。

在一个示例中，该透镜组件可以被结合到包括显示面板的平视显示器中。安装透镜组件以提供与显示面板相交的、透镜组件的光轴。该透镜组件可以包括变形X-Y透镜体，其具有变形X-Y菲涅耳棱镜(面角沿着(椭圆形)凹槽/段变化以实现局部控制)，或者薄的(椭圆形) 菲涅耳棱镜堆，例如具有线性可变段角度(螺旋式)式菲涅耳棱镜的、 X方向中和Y方向中的菲涅耳棱镜堆。X和Y方向是用户的视平面中的正交方向(例如左/右和上/下)。特别地，结合该透镜组件的装置提供了新颖构成，诸如透镜体的双轴曲率或者将平坦区域整合成为弯曲透镜体，这增强了用户体验并且提供更少畸变。