[发明专利]增强现实光学和矫正透镜系统

说明书

被配置为轻型、适合标准眼镜框的增强现实透镜具有90度的视场和1000NIT以上的可见光强度。透镜从图像生成器接收编码光图像。传输光学器件和图像呈现器一体形成在透镜中。在一个方向上弯曲的图像呈现器在弯曲的凹面上具有反射衍射光栅，并且被配置为将编码光图像作为虚拟增强现实图像呈现给佩戴者的眼睛。传输光学系统还具有反射器和反射光栅，并且被配置为将编码光图像从图像生成器传播到图像呈现器。传输光学系统和图像呈现器一体形成在增强现实眼镜的至少一个透镜中。

相关申请

本申请根据《美国法典》第35卷第119(e)节要求2019年1月25日提交的美国临时申请62/796,628的权益，该美国临时申请的公开内容通过引用并入本文。

领域

本公开的实施例涉及增强现实(AR)眼镜。

背景

增强现实AR通常是指通过将从自然、真实环境接收的感官输入与附加的计算机生成的感官输入(以下也称为AR输入，该AR输入增加或增强了自然环境)相结合而形成的沉浸式现实。AR输入通常是视觉的、听觉的和/或嗅觉的，并且可以是一个以上感官输入的组合。然而增强指的是增加，并且AR输入通常包括建设性输入，AR输入可能是隔离真实环境特征的破坏性输入。一般公众最常将视觉AR输入(其最初是作为战斗机飞行员头盔生成的平视显示器出现的)与AR眼镜联系在一起，AR眼镜为佩戴者提供视觉AR图像，这些AR图像覆盖了佩戴者通过眼镜看到的真实环境场景。

概述

本公开的实施例的方面涉及提供AR眼镜，该AR眼镜相对紧凑、重量轻且佩戴舒适，其可操作以在以相对宽的视场(FOV)为特征的视窗(eye box)中生成AR图像。该AR眼镜还可以包括光学贴饰(optical applique)，该光学贴饰被配置用于佩戴者的视力矫正，并且被安装在AR眼镜的透镜上。在实施例中，宽FOV AR眼镜(其可以被称为WIFAR眼镜，或者简称为WIFAR)包括图像生成器和传输光学器件，该传输光学器件从图像生成器接收图像并将图像传输到呈现元件(在下文中可选地被称为“图像呈现器”)，以用于作为虚拟增强现实图像呈现给佩戴者的眼睛。

图像生成器可选地包括紧凑配置的反射衍射波导，该反射衍射波导将光从光源引导到成像器(可选地是硅上液晶(LCOS)成像器)，并从成像器引导到传输光学器件(下文中还称为传输光学系统)。在一些实施例中，图像生成器包括有机发光二极管(OLED)。传输光学器件可以包括反射衍射光栅和非衍射反射器(可选地一体形成在WIFAR的透镜中)。图像呈现器可以包括反射衍射光栅，并且也可以一体形成在包括传输光学器件的透镜中。在一些实施例中，反射衍射光栅和图像呈现器是弯曲的。图像生成器、传输光学器件和图像呈现器可以根据实施例协作，以在具有大约90度FOV的WIFAR的视窗中生成虚拟增强现实图像。提供本概述来以简化的形式引入在以下详细描述中将进一步描述的概念的选择。本概述不旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦不旨在用于限定要求保护的主题的范围。

附图简述

下面参考在本段之后列出的所附的附图描述本公开实施例的非限制性示例。出现在一个以上附图中的相同特征通常在它们出现的所有附图中都用相同的标签来标记。在附图中标记表示本公开实施例的给定特征的图标的标签可用于引用给定特征。附图中所示特征的尺寸是为了方便和清晰地呈现而选择的，并不一定按比例显示。

图1示意性示出了根据本公开实施例的WIFAR眼镜的透视图；

图2A示意性地示出了根据本公开实施例的图1所示的透镜和图像生成器的透视正视图；

图2B示意性地示出了根据本公开实施例的如图2A所示的WIFAR透镜和图像生成器的透视后视图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的WIFAR的图像生成器的放大剖视平面图；