[发明专利]用于超焦视口（HVP）显示器的自适应视口

说明书

提供了光学自适应视口显示系统和方法。一种这样的光学自适应视口显示系统(600)具有光学耦合到光学组合器(604)的自适应光瞳设备(602)。自适应光瞳设备(602)可光学耦合到图像投影仪(601)，并且被配置为从投影仪的光瞳中选择子光瞳(607)。所选择的子光瞳(607)由中继光学器件(609、604)从自适应光瞳设备(602)光学中继到视窗(605)。中继光学器件包括光学组合器(604)。子光瞳的大小和位置由自适应光瞳设备(602)选择，使得来自子光瞳并被光学组合器反射到视窗上的光学图像斑光束在视窗(605)处具有直径，该直径使得由设置在视窗(605)处的人眼(201)看到的虚像(109)是超聚焦的。

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相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月10日提交并且标题为“ADAPTIVE VIEWPORTS FOR AHYPERVOCAL VIEWPORT(HVP)DISPLAY”的美国临时申请第62777474号的优先权和权益。上述专利申请的全部内容通过引用被并入本文，如同完全阐述一样。

技术领域

实施例涉及光学系统，且更具体地但不排他地，涉及用于增强现实系统和/或虚拟现实光学显示器的光学系统。一些实施例涉及用于在增强现实成像系统和/或虚拟现实成像系统中向人眼传递虚拟显示图像视图的光学系统。一些实施例涉及光学方法，且更具体地但不排他地，涉及用于增强现实系统和/或虚拟现实光学显示器的光学方法。一些实施例涉及用于在增强现实成像系统和/或虚拟现实成像系统中向人眼传递虚拟显示图像视图的光学方法。一些实施例涉及结合了前述光学系统的增强和/或虚拟现实显示器和与之相关联的方法。

背景

虚拟现实(VR)和增强现实(AR)系统的一些用户经历眼睛紧张和疲劳，导致不舒适的观看体验。

AR和VR显示器中的调节(accommodation)和辐辏(vergence)冲突正在成为长时间使用这些显示器的严重障碍。众所周知，例如，用户抱怨在长时间使用VR显示器之后会头痛和恶心。已经有很多研究活动试图解决这个问题。

需要提供可用于虚拟现实和/或增强现实显示器的系统，以至少减轻眼睛紧张和疲劳的问题。

概述

根据一个方面，提供了一种光学显示系统。该光学显示系统可以包括可位于投影系统的光瞳处的自适应光瞳设备。自适应光瞳设备可以包括数字显示设备。数字显示设备可以被配置为选择投影系统的光瞳的子区域，从而提供投影系统的子光瞳以中继到用户的眼睛。数字显示设备可以被配置成控制对子光瞳的大小和位置的选择。中继光学器件可以被布置成在数字显示设备和视窗之间进行光学通信。数字显示设备可以被配置为选择子光瞳的大小和位置，使得当子光瞳被中继光学器件中继到视窗处的用户眼睛时，子光瞳对应于单个视口(viewport)，通过该视口，投射的虚像可以由用户眼睛在超焦距(hyperfocaldistance)之外聚焦地(in focus)看到。

在一些实施例中，中继光学器件包括光学组合器。光学组合器可以是自由空间光学组合器。数字显示设备可以包括微型显示面板。微型显示面板可以包括微电子机械系统(MEMS)、数字微镜器件(DMD)或硅上液晶(LCoS)或其他类型的显示器。

光学显示系统还可以包括眼睛跟踪和感测设备，该设备被配置为监测用户眼睛在视窗处的注视角度和瞳孔大小。