[发明专利]角度补偿透镜和显示器

说明书

一种显示器包括显示像素阵列和光弯折组件。显示像素阵列被配置成产生显示光。光弯折组件设置在显示像素阵列上，以接收显示光并产生经补偿的显示光。光弯折组件基于显示光的给定光线入射到光弯折组件上的入射位置来弯折显示光的给定光线。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月14日提交的美国非临时申请第16/220,806号的优先权，该申请由此通过引用并入。

技术领域

本公开大体上涉及光学器件，尤其涉及显示器。

背景信息

头戴式显示器(HMD)可以包括用于向HMD用户呈现图像的显示器。例如，所呈现的图像的质量可以增强用户体验，并且有助于用户在参与虚拟现实时体验的“在场”感。历史上，HMD中使用的显示器利用了为在移动电子设备(诸如智能电话)中使用而设计的小型显示器。然而，显示器的设计目标可能不同于移动电子设备的目标，例如在显示器可以通过透镜观看的情况下。

特定实施例的概述

根据本发明的实施例在所附权利要求中具体公开，权利要求涉及头戴式显示器(HMD)、显示器和光学系统方法，其中在一个权利要求类别(例如HMD)中提到的任何特征也可以在另一个权利要求类别(例如显示器、光学系统、系统、存储介质和计算机程序产品)中要求保护。在所附权利要求中的从属性或往回引用仅为了形式原因而被选择。然而，也可以要求保护由对任何前面的权利要求的有意往回引用(特别是多项引用)而产生的任何主题，使得权利要求及其特征的任何组合被公开并且可被要求保护，而不考虑在所附权利要求中选择的从属性。可以被要求保护的主题不仅包括如在所附权利要求中阐述的特征的组合，而且还包括在权利要求中的特征的任何其他组合，其中，在权利要求中提到的每个特征可以与在权利要求中的任何其他特征或其他特征的组合相结合。此外，本文描述或描绘的实施例和特征中的任一个可以在单独的权利要求中和/或以与本文描述或描绘的任何实施例或特征的任何组合或以与所附权利要求的任何特征的任何组合被要求保护。

在实施例中，头戴式显示器(HMD)可以包括：

聚焦透镜，其被配置为针对HMD的用户的眼睛聚焦经补偿的显示光，其中聚焦透镜包括中心光轴；

显示器，其包括被配置为产生显示光的显示像素阵列；以及

光弯折(light bending)组件，其设置在显示像素阵列上以接收显示光并为聚焦透镜产生经补偿的显示光，其中光弯折组件基于显示光的给定光线入射到光弯折组件上的入射位置来弯折显示光的给定光线，并且其中光弯折组件将给定光线弯折成对准其相对于聚焦透镜的主光线角度(chief ray angle)。

由光弯折组件赋予的弯折角度可以随着显示光的给定光线的入射位置离光弯折组件的中心变得更远而增加，并且以相应主光线角度传播的经补偿的显示光的经补偿的光线可以具有基本相同的亮度值。

聚焦透镜的中心光轴可以与显示像素阵列的中心和光弯折组件的中心对准。

光弯折组件可以包括光弯折透镜，该光弯折透镜被配置为接收第一圆偏振取向的显示光，并将第二圆偏振取向赋予经补偿的显示光，并且显示光的第一圆偏振取向的旋转可以与第二圆偏振取向相反。

光弯折透镜可以包括多个液晶单元，并且随着多个液晶单元中的液晶单元离光弯折透镜的中心越来越远，多个液晶单元的间距(pitch)可以减小。

由给定液晶单元赋予的弯折角度可以随着给定液晶单元的间距减小而增大。

光弯折组件可以向光弯折组件的中心处接收的显示光赋予大约0度的弯折角度，并且光弯折组件可以在光弯折组件的边缘赋予15度至25度之间的弯折角度。

在实施例中，HMD可以包括：设置在显示像素阵列和光弯折组件之间的圆偏振器，其中该圆偏振器被配置为向显示光赋予圆偏振取向。