CN102402005A - 自由曲面双焦面单目立体头盔显示器装置 - Google Patents

自由曲面双焦面单目立体头盔显示器装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种真实立体感单目双焦面头盔显示装置，其包括第一光学曲面棱镜和第二光学曲面棱镜，表面可以是球面、非球面或自由曲面，每个棱镜包含三个光学表面；和显示部件，包括第一微型显示器和第二微型显示器。第一光学曲面棱镜和第一微型显示器构成第一显示焦面，第二光学曲面棱镜和第二微型显示器构成第二显示焦面，分别产生一个距离人眼较近(较远)和较远(较近)的观察屏幕，通过深度图像融合产生具有真实立体感的观察图像。根据本发明的单目双焦面头盔显示装置结构紧凑、重量轻，尤其对于立体头盔显示装置，提供了符合人眼自然视觉的立体头盔显示器，传统立体头盔显示器中聚焦和辐辏不一致的问题，解决舒适度问题，有效缓解视觉疲劳。

Description

自由曲面双焦面单目立体头盔显示器装置
技术领域
本发明涉及一种自由曲面棱镜式头盔显示器用光学系统，尤其是单目就能够产生具有真实立体显示效果的紧凑型双焦面头盔显示器用光学系统。
背景技术
产生人眼三维视觉的主要因素有：物体的大小、物体的清晰程度和物体对于双眼的视差。通常人眼的汇聚和辐辏相互关联给人产生深度感信息。但是传统的双目头盔显示器提供的聚焦和辐辏信息是不一致的。因为光线从单个焦面上发出，人眼为了看清物体，需要聚焦在固定的焦面上。而通常立体图像具有一定的深度，即位于聚焦面的前后，立体感越强，聚焦和辐辏两者之间的差异就越大。这样导致人眼的汇聚与辐辏不一致，容易造成使用者眼部疲劳。
为了消除人眼的汇聚和辐辏不一致的矛盾，科学家们提出了多种解决方案，包括变焦面的头盔显示器和多焦面的头盔显示器。变焦面头盔显示器的主要解决方法可分为两类：改变像面位置或改变光学系统位置。多焦面头盔显示解决方案可分为时分复用和空间复用的头盔显示方案。空间复用方法是在目视光学元件前放置层叠式的微显示器，通过在不同的微显示器上显示不同深度的图像产生深度信息，但是由于后方的图像需要通过若干个微显示器，图像的亮度得不到保证等不足；采用分光镜实现多光路的集成，使系统包含多个焦面，各焦面产生的深度信息各有差异，但是此类系统体积庞大笨重，不利于实现小型轻量化，不利佩戴在头部，如专利附图1所示。时分复用多焦面头盔显示器采用液体透镜、变形镜或者双折射率透镜等调节系统的光焦度，进而改变不同时间状态下系统的观察距离，此类系统对微显示器以及这些关键光学元件的刷新频率有较高的要求。如果需要构建较多的焦面，对光学系统中最低的刷新频率有更高的要求。
本发明在空间复用多焦面头盔显示技术的基础上，结合自由曲面光学技术，实现紧凑轻便型的双焦面头盔显示技术，使用户仅通过单目目视光学系统就能够观察到立体图像，且符合人眼的自然视觉。
发明内容
本发明旨在解决以上描述的现有多焦面立体显示专利技术的不足，提供紧凑轻便型的自由曲面双焦面单目头盔显示器光学系统，适合于佩戴在用户的头部，产生的立体显示效果符合人眼的自然视觉特性，缓解传统立体头盔显示器的视疲劳。
附图说明
图1为现有技术的光学系统分焦面方式；
图2为本发明实施例一的光学系统合成图；
图3为本发明实施例二的光学系统合成图；
图4为本发明实施例三的光学系统合成图；
图5为本发明实施例四的光学系统合成图。
具体实施方式
以下根据附图描述本发明的具体结构，本发明的光学系统采用了反向光路设计，即光线从眼睛出发最终达到微型显示器上。为方便描述，光线追迹方向从出瞳位置出发经过光学系统最终到达微型显示器上。
实施例中采取了球面、非球面来描述曲面的面形，大部分曲面的面形通过采用复曲面XY多项式曲面(AXYP)进行描述，表格中表面类型栏中，sph代表该面为球面，asp代表该面为非球面，默认情况为AXYP曲面。
非球面方程：
z = cx 2 1 + [ 1 - ( 1 + k ) c 2 x 2 ] 1 / 2 + Ax 4 + Bx 6 + Cx 8 + Dx 10
其中，c是曲面的顶点曲率半径，k是二次曲面系数，A，B，C，D分别是非球面的4th，6th，8th，10th非球面系数。
AXYP曲面方程：
z = c x x 2 + c y y 2 1 + ( 1 - ( 1 + k x ) c x 2 x 2 - ( 1 + k y ) c y 2 y 2 ) 1 / 2 + Σ m = 0 p Σ n = 0 p C ( m , n ) x m y n , 1 ≤ m + n ≤ p - - - ( 2 · 4 )
其中，cx，cy分别是曲面在子午方向和弧矢方向的顶点曲率半径，kx，ky分别是子午和弧矢方向的二次曲面系数，C(m，n)是多项式xmyn的系数，p为多项式的最高幂数。
根据本发明的一种实施方式，双焦面单目立体头盔显示装置的结构如专利附图1所示，包括两个光学曲面棱镜和两个微型显示器，分别形成两个深度不同的观察平面。在渲染微显示器的图像时应用适当的光强度滤波器，使用户感觉到所观察的图像位于屏幕109和110之间，即产生具有一定深度的立体显示效果。
包含第一个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第一个焦面的光路由光学曲面101、102和103构成，它们内部形成的腔体由玻璃材料填充。按反向光线追迹描述，光线从位于出瞳处的人眼出发，从光学曲面101的前表面入射到该光学曲面上并发生透射，到达光学曲面102上，由于光学曲面102镀有半反半透膜，光线在此分成两束，一束发生反射后并再次从光学表面101的后方入射到该表面上，光线发生全反射后入射到光学曲面103上并最终透射离开楔形棱镜，达到微型显示器106上。与像面107对应的观察屏幕位于110处。表1列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据，表3列出了第一实施例中所有表面的参数数据。
包含第二个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第二观察屏幕的光路由光学曲面101、102、104和105组成，光线从人眼出发，经过光学曲面101透射，入射到光学曲面102再次透射，入射到光学曲面104后发生反射，反射后的光线经由光学曲面105透射并到达第二个像面107上。与像面107对应的观察屏幕位于109处。表2列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据。
表1实施例一中第一焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  101   -4.000   28.660   11.500
  102   1.000   36.840   -13.900
  103   18.050   31.000   87.000
  106   22.555   36.352   56.858
表2实施例一第二焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  101   -4.000   28.660   11.500
  102   1.000   36.840   -13.900
  104   8.447   44.853   37.003
  105   -10.000   32.484   99.327
  107   -14.893   34.122   26.580
表3实施例一各光学表面的各项系数
Figure BSA00000631291700051
Figure BSA00000631291700061
＊xmyn：代表该项是x的m次幂项乘以y的n次幂项
根据本发明的一种实施方式，双焦面单目立体头盔显示装置的结构如专利附图3所示，包括两个光学曲面棱镜和两个微型显示器，分别形成两个深度不同的观察平面。
包含第一个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第一个焦面的光路由光学曲面201、202和203构成，它们内部形成的腔体由玻璃材料填充。按反向光线追迹描述，光线从位于出瞳处的人眼出发，从光学曲面201的前表面入射到该光学曲面上并发生透射，到达光学曲面202上，由于202镀有半反半透膜，光线在此分成两束，一束发生反射后并再次从光学表面201的后方入射到该表面上，光线发生全反射后入射到光学曲面203上并最终透射离开楔形棱镜，达到微型显示器206上。与微型显示器207对应的观察屏幕位于210处。表4列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据。表6列出了第二实施例中所有表面的参数数据。
包含第二个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第二观察屏幕的光路由光学曲面201、202、204和205组成，光线从人眼出发，经过光学曲面201透射，入射到光学曲面202再次透射，入射到光学曲面204上发生反射，反射后的光线经由光学曲面202上再次反射并到达光学曲面205上透射，最终到达微显示器207上，与微显示器207对应的观察屏幕位于209处。表5列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据
表4实施例二第一焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  201   4.610   27.313   11.900
  202   -3.810   35.625   -20.874
  203   18.300   28.482   87.285
  206   22.185   34.983   61.351
表5实施例二第一焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  201   4.610   27.313   11.900
  202   -3.810   35.625   -20.874
  204   -13.695   45.936   -8.107
  205   -12.464   35.094   -90.674
  207   -15.081   37.723   -84.415
表6实施例二中各光学表面的各项系数
Figure BSA00000631291700071
Figure BSA00000631291700081
根据本发明的一种实施方式，双焦面单目立体头盔显示装置的结构如专利附图4所示，包括两个光学曲面棱镜和两个微型显示器，分别形成两个深度不同的观察平面。
包含第一个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第一个焦面的光路由光学曲面301、302和303构成，它们内部形成的腔体由玻璃材料填充。按反向光线追迹描述，光线从位于出瞳处出发，从光学曲面301的前表面入射到该光学曲面上并发生透射，到达光学曲面302上，由于302镀有半反半透膜，光线在此分成两束，一束发生反射后入射到光学曲面303上并最终透射离开楔形棱镜，达到微型显示器306上。与微型显示器306对应的观察屏幕位于308处。表7列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据。表9和表10列出了第三实施例中所有表面的参数数据。
包含第二个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第二观察屏幕的光路由光学曲面301、302、304和305组成，光线从人眼出发，经过光学曲面301透射，入射到光学曲面302再次透射，入射到光学曲面304上发生反射，反射后的光线经由光学曲面302上再次反射并到达光学曲面305上透射，最终到达微显示器307上，与微显示器307对应的观察屏幕位于309处。表8列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据。
表7实施例三第一焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  301   0.000   17.413   0.000
  302   0.000   26.665   -35.631
  303   10.757   24.903   -69.446
  306   22.903   27.997   -56.746
表8实施例三第二焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  301   0.000   17.413   0.000
  302   0.000   26.665   -35.631
  304   4.279   33.618   24.825
  305   -7.989   29.319   83.401
  307   -12.220   27.168   88.299
表9实施例三各光学表面的各项系数
  表面序号   301   302   304   305
  曲率半径   40   -84.1856   -84.1856   -25.498
表10实施例三中光学表面各项系数的数值
  系数项   303
  Radius in YZ plane(cuy)   1.95E+01
  Conic constant in X(Kx)   0
  Conic constant in Y(Ky)   0
  Radius in XZ plane(cux)   1.03E+01
  x   0
  y   0
  x2   0
  xy   0
  y2   0
  x3   0
  x2y   0
  xy2   0
  y3   0
  x4   -2.58E-04
  x3y   0
  x2y2   -4.37E-04
  xy3   0
  y4   -1.85E-04
  x5   0
  x4y   0
  x3y2   0
  x2y3   0
  xy4   0
  y5   0
  x6   -1.70E-06
  x5y   0
  x4y2   -8.64E-07
  x3y3   0
  x2y4   -1.47E-07
  xy5   0
  y6   -8.30E-09
  x7   0
  x6y   0
  x5y2   0
  x4y3   0
  x3y4   0
  x2y5   0
  xy6   0
  y7   0
  x8   2.64E-08
  x7y   0
  系数项   303
  x6y2   6.12E-08
  x5y3   0
  x4y4   5.32E-08
  x3y5   0
  x2y6   2.06E-08
  xy7   0
  y8   2.99E-09
  x9   0
  x8y   0
  x7y2   0
  x6y3   0
  x5y4   0
  x4y5   0
  x3y6   0
  x2y7   0
  xy8   0
  y9   0
  x10   -2.55E-10
  x9y   0
  x8y2   -6.35E-10
  x7y3   0
  x6y4   -6.32E-10
  x5y4   0
  x4y6   -3.14E-10
  x3y7   0
  x2y8   -7.82E-11
  xy9   0
  y10   -7.78E-12
根据本发明的一种实施方式，双焦面单目立体头盔显示装置的结构如专利附图5所示，包括两个光学曲面棱镜和两个微型显示器，分别形成两个深度不同的观察平面。
包含第一个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第一个焦面的光路由光学曲面401、402和403构成，它们内部形成的腔体由玻璃材料填充。按反向光线追迹描述，光线从位于出瞳处出发，从光学曲面401的前表面入射到该光学曲面上并发生透射，到达光学曲面402上，由于402镀有半反半透膜，光线在此分成两束，一束发生反射后入射到光学曲面403上并最终透射离开楔形棱镜，达到微型显示器406上。与微型显示器406对应的观察屏幕位于408处。表11列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据。表13和表14列出了第一实施例中所有表面的参数数据。
包含第二个焦面的光学系统的光路形成方式是：
第二观察屏幕的光路由光学曲面401、402、404和405组成，光线从人眼出发，经过光学曲面401透射，入射到光学曲面402再次透射，入射到光学曲面404后发生反射，反射后的光线经由光学曲面405透射并到达第二个像面407上。与像面407对应的观察屏幕位于409处。表12列出了该焦面生成光路各光学曲面的偏心和倾斜数据。
表11实施例四第一焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  401   0.000   17.413   0.000
  402   0.000   26.665   -35.631
  403   10.757   24.903   -69.446
  406   22.903   27.997   -56.746
表12实施例四第二焦面光路各光学表面偏心倾斜角度
  表面序号   Y方向偏心   Z方向偏心   绕X轴的倾斜
  401   0.000   17.413   0.000
  402   0.000   26.665   -35.631
  404   4.723   34.715   23.246
  405   -7.578   27.366   86.117
  407   -13.777   26.116   31.371
表13实施例四各光学表面的各项系数
  表面序号   401   402   405
  表面类型   sph   sph   asp
  曲率半径   40   -84.1856   -18.53256112
  K   0
  A4   -6.71E-05
  A6   -6.19E-08
  A8   -2.30E-09
  A10   -1.90E-11
表14实施例四中各光学表面的各项系数
  系数项   403   404
  Radius in YZ plane(cuy)   19.46217052   -50.37825638
  Conic constant in X(Kx)   0   0
  Conic constant in Y(Ky)   0   0
  Radius in XZ plane(cux)   24.16525332   -45.84629567
  x   0   0
  y   -6.23E-11   -0.169265848
  x2   1.37E-12   -0.000189081
  xy   0   0
  y2   -5.67E-12   0.001687998
  x3   0   0
  x2y   -2.17E-13   3.85E-06
  xy2   0   0
  y3   3.29E-12   9.66E-06
  x4   -0.00025809   6.83E-06
  x3y   0   0
  x2y2   -0.00043699   -8.09E-06
  xy3   0   0
  y4   -0.000184974   7.19E-06
  x5   0   0
  x4y   3.19E-14   5.32E-07
  x3y2   0   0
  x2y3   -4.12E-14   4.59E-07
  xy4   0   0
  y5   -4.20E-14   1.52E-06
  x6   -1.70E-06   -1.73E-07
  x5y   0   0
  x4y2   -8.64E-07   2.41E-07
  x3y3   0   0
  x2y4   -1.47E-07   -5.23E-08
  xy5   0   0
  y6   -8.30E-09   2.63E-08
  x7   0   0
  x6y   -1.93E-16   1.51E-09
  x5y2   0   0
  x4y3   -2.24E-16   -1.42E-08
  x3y4   0   0
  x2y5   7.68E-16   -7.97E-09
  xy6   0   0
  y7   1.00E-16   -6.48E-09
  x8   2.64E-08   1.84E-09
  x7y   0   0
  x6y2   6.12E-08   -2.10E-09
  x5y3   0   0
  x4y4   5.32E-08   -1.95E-09
  x3y5   0   0
  x2y6   2.06E-08   7.12E-10
  xy7   0   0
  y8   2.99E-09   -1.80E-10
  系数项   403   404
  x9   0   0
  x8y   1.13E-18   -2.67E-11
  x7y2   0   0
  x6y3   -5.67E-18   8.29E-11
  x5y4   0   0
  x4y5   9.47E-18   -1.02E-10
  x3y6   0   0
  x2y7   -7.50E-18   1.12E-10
  xy8   0   0
  y9   7.77E-19   1.58E-11
  x10   -2.55E-10   -7.07E-12
  x9y   0   0
  x8y2   -6.35E-10   7.67E-12
  x7y3   0   0
  x6y4   -6.32E-10   4.63E-12
  x5y4   0   0
  x4y6   -3.14E-10   -2.06E-12
  x3y7   0   0
  x2y8   -7.82E-11   3.42E-12
  xy9   0   0
  y10   -7.78E-12   6.00E-13
已经通过示例的方式给出优选实施例的上述描述。从所给公开的内容，本领域的技术人员将不仅理解到本发明及其伴随的优势，也将知道所公开的结构和方法的多种变化和改变。因此，申请人试图覆盖落入本发明精神和范围内的全部这样的变化和改变，本发明精神和范围如所附权利要求及其等价体所限定。

Claims (9)

1.一种真实立体深度感头盔显示装置，由以下几个部分组成：
第一微型显示器和第二微型显示器，分别用于显示一幅距离人眼较近和较远的观察图像，也可以分别用于显示一幅距离人眼较远和较近的观察图像；
两幅显示图像与人眼的距离不同，但是它们覆盖的视场区域相同，第一幅图像侧重于渲染三维场景中深度较近的物体，第二幅图像侧重于渲染三维场景中深度较远的物体；
第一光学曲面棱镜，用于将第一微显示器上显示的图像放大和成像到距离人眼较近的距离；
第二光学曲面棱镜，用于将第二微显示器上显示的图像放大和成像到距离人眼较远的距离；
第一光学曲面棱镜和第二光学曲面棱镜中有一对面形参数数值相同但是符号相反的曲面，即第一光学曲面棱镜的第二光学表面和第二光学曲面棱镜的第一光学表面，通过这两个曲面的胶合实现两个棱镜的无缝连接，该表面镀有半反半透膜，以实现两个焦面图像的融合。
2.根据权利要求1所述的第一光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，第二光学曲面为凹形反射面，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充，光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面，例如复曲率XY多项式曲面；
第一微型显示器发出的光线经由第三光学曲面进入第一光学曲面棱镜，经过第一光学表面反射到第二光学表面，经过第二光学表面反射后再次经过第一光学表面透射进入人眼。
3.根据权利要求1所述的第二光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充；光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面，例如复曲率XY多项式曲面；
第二微型显示器发出的光线经由第三光学曲面进入第二光学曲面棱镜，经过第二光学表面反射到第一光学表面，依次通过第一光学棱镜的第二和第一光学曲面透射后到达系统的出瞳。
4.根据权利要求1所述的第一光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充，光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面，例如复曲率XY多项式曲面；
第一微型显示器发出的光线经由第三光学曲面进入第一光学曲面棱镜，经过第一光学表面反射到第二光学表面，经过第二光学表面反射后再次经过第一光学表面透射进入人眼。
5.根据权利要求1所述的第二光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充，光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面，例如复曲率XY多项式曲面；
第二微型显示器发出的光线经由第三光学曲面进入第二光学曲面棱镜，经过第一光学表面反射到第二光学表面，并再次反射到达第一光学表面透射，最后依次通过第一光学棱镜的第二和第一光学曲面透射后到达系统的出瞳。
6.根据权利要求1所述的第一光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充，光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面；
第一微型显示器发出的光线经由第三光学曲面透射进入第一光学曲面棱镜，经过第二光学表面反射到第一光学表面，经过第一光学表面透射进入系统出瞳。
7.根据权利要求1所述的第二光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充，光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面；
第二微型显示器发出的光线经由第三光学曲面进入第二光学曲面棱镜，经过第一光学表面反射到第二光学表面，并再次反射到达第一光学表面透射，最后依次通过第一光学棱镜的第二和第一光学曲面透射后到达系统的出瞳。
8.根据权利要求1所述的第一光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充，光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面；
第一微型显示器发出的光线经由第三光学曲面透射进入第一光学曲面棱镜，经过第二光学表面反射到第一光学表面，经过第一光学表面透射进入系统出瞳。
9.根据权利要求1所述的第二光学曲面棱镜包含三个光学自由曲面，其特征在于：
光线至少在光学曲面上发生一次反射，三个光学表面包围的空间由折射率大于1.4的玻璃或树脂光学材料填充，光学曲面可以是球面、非球面或是自由曲面；
第二微型显示器发出的光线经由第三光学曲面进入第二光学曲面棱镜，经过第二光学表面反射到第一光学表面，依次通过第一光学曲面棱镜的第二和第一光学曲面透射后到达系统的出瞳。
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US14/729,899 US9366870B2 (en) 2011-12-06 2015-06-03 Wearable display apparatus
US15/170,581 US9869862B2 (en) 2011-12-06 2016-06-01 Wearable virtual reality and augmented reality display apparatus
US15/860,787 US10330937B2 (en) 2011-12-06 2018-01-03 Near-eye display apparatus

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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013083049A1 (zh) * 2011-12-06 2013-06-13 Cheng Dewen 显示装置和系统及其显示方法
CN103885184A (zh) * 2014-04-10 2014-06-25 北京理工大学 一种投影式平面波导头盔显示器
CN104007552A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 北京理工大学 一种真实立体感的光场头盔显示系统
CN104714305A (zh) * 2014-12-02 2015-06-17 上海理鑫光学科技有限公司 一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置
CN104834094A (zh) * 2014-02-11 2015-08-12 绿色光学株式会社 头戴式显示器用光学系统
CN107272204A (zh) * 2017-06-27 2017-10-20 浙江唯见科技有限公司 自动对焦、多焦面vr显示系统
CN107407816A (zh) * 2015-01-21 2017-11-28 特塞兰德有限责任公司 具有时间复用的视觉显示器
CN107817556A (zh) * 2012-06-11 2018-03-20 奇跃公司 使用波导反射器阵列投射器的多深度平面三维显示器
CN108345106A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 清华大学 混合表面光学系统的设计方法
CN108508523A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 北京耐德佳显示技术有限公司 一种波导型光学元件及其使用其的近眼显示装置
CN108931850A (zh) * 2017-05-26 2018-12-04 上海真曦通信技术有限公司 一种可穿戴式光学系统、装置及方法
CN109493321A (zh) * 2018-10-16 2019-03-19 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种车载hud目视光学系统视差计算方法
CN109581669A (zh) * 2019-01-23 2019-04-05 歌尔股份有限公司 投影光路及头戴显示设备
CN109725430A (zh) * 2019-03-06 2019-05-07 成都工业学院 一种虚聚混合成像的立体显示装置
CN110060291A (zh) * 2019-04-04 2019-07-26 长春理工大学 一种考虑人因的立体视在距离解算方法
CN110618529A (zh) * 2018-09-17 2019-12-27 武汉美讯半导体有限公司 用于增强现实的光场显示系统和增强现实装置
CN111630436A (zh) * 2018-01-22 2020-09-04 讯宝科技有限责任公司 用于平视显示器的基于任务的可调焦距的系统和方法
CN112284984A (zh) * 2020-10-19 2021-01-29 陕西科技大学 一种基于光反射的固体表面能测定装置及方法
CN112313737A (zh) * 2018-06-22 2021-02-02 三菱电机株式会社 影像显示装置
WO2022133968A1 (zh) * 2020-12-25 2022-06-30 京东方科技集团股份有限公司 光学系统及显示装置
CN117908253A (zh) * 2023-12-28 2024-04-19 物芯智能科技有限公司 一种无畸变紧凑型离轴近眼显示光学系统

Families Citing this family (97)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
AU2011348122A1 (en) * 2010-12-24 2013-07-11 Magic Leap Inc. An ergonomic head mounted display device and optical system
WO2014194028A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 Pacific Biosciences Of California, Inc Analytical devices having compact lens train arrays
US10262462B2 (en) 2014-04-18 2019-04-16 Magic Leap, Inc. Systems and methods for augmented and virtual reality
WO2015064935A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 Lg Electronics Inc. Electronic device and control method thereof
IL232197B (en) * 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
US9529196B1 (en) * 2014-06-05 2016-12-27 Iphysicist Ltd. Image guide optics for near eye displays
DE102014119550B4 (de) * 2014-12-23 2022-05-12 tooz technologies GmbH Abbildungsoptik zum Erzeugen eines virtuellen Bildes und Datenbrille
JP5866644B1 (ja) * 2014-12-26 2016-02-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイ及びヘッドアップディスプレイを備えた移動体
EP3243099B1 (en) * 2015-01-06 2020-08-12 Vuzix Corporation Head mounted imaging apparatus with optical coupling
US10404975B2 (en) * 2015-03-20 2019-09-03 Tilt Five, Inc Retroreflective light field display
US10284816B2 (en) * 2015-03-23 2019-05-07 Intel Corporation Facilitating true three-dimensional virtual representation of real objects using dynamic three-dimensional shapes
TWI587004B (zh) * 2015-06-18 2017-06-11 中強光電股份有限公司 顯示裝置
JP6534302B2 (ja) * 2015-06-19 2019-06-26 株式会社Ｎｔｔドコモ 映像表示装置
US9910276B2 (en) 2015-06-30 2018-03-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with graded edges
US10670862B2 (en) 2015-07-02 2020-06-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with asymmetric profiles
JP2017032673A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 日本電気硝子株式会社 導光板及びこれを用いた積層導光板
US9864208B2 (en) 2015-07-30 2018-01-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with varying direction for depth modulation
US10038840B2 (en) 2015-07-30 2018-07-31 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical element using crossed grating for pupil expansion
JP6552338B2 (ja) * 2015-08-26 2019-07-31 株式会社東芝 表示装置
US10073278B2 (en) * 2015-08-27 2018-09-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical element using polarization rotation grating for in-coupling
US10429645B2 (en) 2015-10-07 2019-10-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical element with integrated in-coupling, exit pupil expansion, and out-coupling
US10241332B2 (en) 2015-10-08 2019-03-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Reducing stray light transmission in near eye display using resonant grating filter
US9946072B2 (en) 2015-10-29 2018-04-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical element with uncoupled grating structures
US10234686B2 (en) 2015-11-16 2019-03-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Rainbow removal in near-eye display using polarization-sensitive grating
WO2017127494A1 (en) 2016-01-22 2017-07-27 Corning Incorporated Wide field personal display
US10133074B2 (en) 2016-02-04 2018-11-20 Google Llc Compact near-eye display optics for higher optical performance
US10095036B2 (en) 2016-02-04 2018-10-09 Google Llc Compact near-eye display optics
US11054648B2 (en) 2016-02-04 2021-07-06 Google Llc Compact near-eye display optics for higher optical performance
IL244181B (en) * 2016-02-18 2020-06-30 Amitai Yaakov Compact head-up display system
CN105816143A (zh) * 2016-03-02 2016-08-03 上海理鑫光学科技有限公司 一种用于胶囊内窥镜的导光器件
CN107229118A (zh) * 2016-03-23 2017-10-03 北京亮亮视野科技有限公司 头戴式可视设备hmd波导光学系统
US10317679B2 (en) 2016-04-04 2019-06-11 Akonia Holographics, Llc Light homogenization
US20170315347A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Mikko Antton Juhola Exit Pupil Expander for Laser-Scanner and Waveguide Based Augmented-Reality Displays
TWI652530B (zh) * 2016-05-04 2019-03-01 中強光電股份有限公司 稜鏡模組以及顯示裝置
US10353202B2 (en) 2016-06-09 2019-07-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Wrapped waveguide with large field of view
US10732414B2 (en) 2016-08-17 2020-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Scanning in optical systems
US10553139B2 (en) 2016-11-10 2020-02-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Enhanced imaging system for linear micro-displays
US20190129182A1 (en) * 2016-12-08 2019-05-02 Snail Innovation Institute Integrated lenses in wearable display devices
US10108014B2 (en) * 2017-01-10 2018-10-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide display with multiple focal depths
US10409066B2 (en) 2017-01-19 2019-09-10 Coretronic Corporation Head-mounted display device with waveguide elements
US10545347B2 (en) 2017-02-23 2020-01-28 Google Llc Compact eye tracking using folded display optics
WO2018161040A1 (en) * 2017-03-02 2018-09-07 Intevac, Inc. See through axial high order prism
US20180255285A1 (en) 2017-03-06 2018-09-06 Universal City Studios Llc Systems and methods for layered virtual features in an amusement park environment
CN110622110B (zh) * 2017-03-23 2024-02-23 交互数字Ce专利控股公司 提供沉浸式现实内容的方法和装置
US11231586B2 (en) * 2017-04-28 2022-01-25 Sony Corporation Optical apparatus, image display apparatus, and display apparatus
US10412378B2 (en) 2017-05-08 2019-09-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Resonating optical waveguide using multiple diffractive optical elements
CN108873326A (zh) * 2017-05-16 2018-11-23 中强光电股份有限公司 头戴式显示装置
US10560688B2 (en) 2017-05-22 2020-02-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Display device system with non-telecentric imaging to prevent ghost images
US10222615B2 (en) 2017-05-26 2019-03-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical waveguide with coherent light source
CN110959132B (zh) * 2017-05-27 2022-06-14 李汶基 眼镜型显示器及可变焦距眼镜型显示器
WO2018226367A1 (en) * 2017-06-06 2018-12-13 Apple Inc. Optical systems for electronic devices with displays
JP7174929B2 (ja) * 2017-07-19 2022-11-18 ルムス エルティーディー． Ｌｏｅを介するｌｃｏｓ照明
US10976551B2 (en) 2017-08-30 2021-04-13 Corning Incorporated Wide field personal display device
CN107422484B (zh) * 2017-09-19 2023-07-28 歌尔光学科技有限公司 棱镜式ar显示装置
CN107870438B (zh) 2017-12-04 2019-11-22 华为技术有限公司 增强现实的装置、光引擎部件和方法
US11256093B2 (en) * 2017-12-11 2022-02-22 Magic Leap, Inc. Waveguide illuminator
CN109946907A (zh) 2017-12-20 2019-06-28 中强光电股份有限公司 投影装置
US10989922B2 (en) * 2017-12-29 2021-04-27 Letinar Co., Ltd. Augmented reality optics system with pin mirror
US10989921B2 (en) * 2017-12-29 2021-04-27 Letinar Co., Ltd. Augmented reality optics system with pinpoint mirror
US11137602B2 (en) 2017-12-29 2021-10-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Pupil-expanding display device
WO2019140502A1 (en) * 2018-01-19 2019-07-25 Raytheon Canada Limited Flat optical combiner with embedded off-axis aspheric mirror for compact reflex sights
JP2019144515A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
CN111886533A (zh) 2018-03-12 2020-11-03 奇跃公司 基于倾斜阵列的显示器
FI129306B (en) * 2018-04-19 2021-11-30 Dispelix Oy Diffractive outlet pupil dilator for display applications
EP3625617B1 (en) * 2018-05-14 2023-09-06 Lumus Ltd. Projector configuration with subdivided optical aperture for near-eye displays, and corresponding optical systems
US11243397B2 (en) * 2018-05-18 2022-02-08 Facebook Technologies, Llc Optical assembly with polarization volume holographic element
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
CN110579928A (zh) * 2018-06-08 2019-12-17 中强光电股份有限公司 投影装置及头戴式显示装置
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
US20200018962A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Facebook Technologies, Llc Adaptive lenses for near-eye displays
CN108732767A (zh) * 2018-08-29 2018-11-02 深圳珑璟光电技术有限公司 一种紧凑型自由曲面波导近眼显示光学装置
US11803056B2 (en) 2018-09-14 2023-10-31 Apple Inc. Waveguided display systems
KR102099785B1 (ko) * 2018-11-06 2020-04-10 주식회사 레티널 증강 현실용 광학 장치
US11210772B2 (en) 2019-01-11 2021-12-28 Universal City Studios Llc Wearable visualization device systems and methods
TWI820285B (zh) 2019-01-15 2023-11-01 以色列商魯姆斯有限公司 製造對稱光導光學元件的方法
KR102651647B1 (ko) 2019-03-12 2024-03-26 루머스 리미티드 이미지 프로젝터
GB201903708D0 (en) * 2019-03-19 2019-05-01 Wave Optics Ltd Improved angular uniformity waveguide for augmented or virtual reality
GB2584537B (en) * 2019-04-18 2022-11-16 Bae Systems Plc Optical arrangements for displays
EP3726272A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-21 BAE SYSTEMS plc Optical arrangement for a display
EP3726261A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-21 BAE SYSTEMS plc Optical arrangement for a display
WO2020212684A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Bae Systems Plc Optical arrangement for a display
TW202115445A (zh) 2019-09-15 2021-04-16 以色列商魯姆斯有限公司 橫向光導管
IT202000001246A1 (it) * 2020-01-22 2021-07-22 Univ Pisa Sistema perfezionato per la fruizione di realtà aumentata
US11709363B1 (en) 2020-02-10 2023-07-25 Avegant Corp. Waveguide illumination of a spatial light modulator
CN111308710B (zh) * 2020-02-28 2022-07-05 京东方科技集团股份有限公司 光学显示装置及头戴式成像装置
CN115335732A (zh) * 2020-03-24 2022-11-11 斯纳普公司 光学系统
CN114326105A (zh) * 2020-09-28 2022-04-12 宏碁股份有限公司 扩增实境眼镜
JP2023545653A (ja) 2020-09-29 2023-10-31 エイヴギャント コーポレイション ディスプレイパネルを照明するためのアーキテクチャ
GB2609919A (en) * 2021-08-16 2023-02-22 Bae Systems Plc Waveguide
EP4388352A1 (en) * 2021-08-16 2024-06-26 BAE SYSTEMS plc Prismatic collimating device
EP4137862A1 (en) * 2021-08-16 2023-02-22 BAE SYSTEMS plc Collimating device
EP4388365A1 (en) * 2021-08-16 2024-06-26 BAE SYSTEMS plc Waveguide
CN113985519B (zh) * 2021-12-24 2022-04-08 深圳铅笔视界科技有限公司 一种光波导器件、显示装置和显示设备
JP2023140643A (ja) * 2022-03-23 2023-10-05 ソニーグループ株式会社 導光板積層体、表示装置、及び表示装置用モジュール
CN115762350B (zh) * 2023-01-09 2023-04-14 南京达斯琪数字科技有限公司 一种旋转显示屏的显示画面定位调整方法及系统
CN116320756B (zh) * 2023-05-22 2023-07-21 中国人民解放军国防科技大学 基于液态光学调控的单双目组合式深度感知系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081999B2 (en) * 2000-09-27 2006-07-25 Canon Kabushiki Kaisha Image display apparatus and head mounted display using it
CN101359089A (zh) * 2008-10-08 2009-02-04 北京理工大学 轻小型大视场自由曲面棱镜头盔显示器光学系统
CN101900872A (zh) * 2010-07-27 2010-12-01 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 双片式自由曲面头戴显示器光学系统
CN102053293A (zh) * 2010-08-27 2011-05-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学棱镜以及使用该棱镜的光学成像系统
JP4967319B2 (ja) * 2005-11-18 2012-07-04 コニカミノルタホールディングス株式会社 映像表示装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL157837A (en) * 2003-09-10 2012-12-31 Yaakov Amitai Substrate-guided optical device particularly for three-dimensional displays
WO2006105258A2 (en) * 2005-03-30 2006-10-05 Novalux, Inc. Manufacturable vertical extended cavity surface emitting laser arrays
JP2007219106A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Konica Minolta Holdings Inc 光束径拡大光学素子、映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
US7600893B2 (en) * 2007-05-01 2009-10-13 Exalos Ag Display apparatus, method and light source
US20090153752A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 Silverstein Barry D Projector using independent multiple wavelength light sources
US9091851B2 (en) * 2010-02-28 2015-07-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Light control in head mounted displays
CN102402005B (zh) * 2011-12-06 2015-11-25 北京理工大学 自由曲面双焦面单目立体头盔显示器装置
EP2793077A4 (en) * 2011-12-12 2015-07-22 Mitsubishi Electric Corp LASER LIGHT SOURCE APPARATUS AND IMAGE DISPLAY
US9213403B1 (en) * 2013-03-27 2015-12-15 Google Inc. Methods to pan, zoom, crop, and proportionally move on a head mountable display
CA3124368C (en) * 2014-05-30 2023-04-25 Magic Leap, Inc. Methods and systems for generating virtual content display with a virtual or augmented reality apparatus
JP6582481B2 (ja) * 2015-03-25 2019-10-02 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081999B2 (en) * 2000-09-27 2006-07-25 Canon Kabushiki Kaisha Image display apparatus and head mounted display using it
JP4967319B2 (ja) * 2005-11-18 2012-07-04 コニカミノルタホールディングス株式会社 映像表示装置
CN101359089A (zh) * 2008-10-08 2009-02-04 北京理工大学 轻小型大视场自由曲面棱镜头盔显示器光学系统
CN101900872A (zh) * 2010-07-27 2010-12-01 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 双片式自由曲面头戴显示器光学系统
CN102053293A (zh) * 2010-08-27 2011-05-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学棱镜以及使用该棱镜的光学成像系统

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013083049A1 (zh) * 2011-12-06 2013-06-13 Cheng Dewen 显示装置和系统及其显示方法
CN107817555A (zh) * 2012-06-11 2018-03-20 奇跃公司 使用波导反射器阵列投射器的多深度平面三维显示器
CN107817556B (zh) * 2012-06-11 2020-01-31 奇跃公司 使用波导反射器阵列投射器的多深度平面三维显示器
CN107817556A (zh) * 2012-06-11 2018-03-20 奇跃公司 使用波导反射器阵列投射器的多深度平面三维显示器
CN104834094A (zh) * 2014-02-11 2015-08-12 绿色光学株式会社 头戴式显示器用光学系统
CN103885184A (zh) * 2014-04-10 2014-06-25 北京理工大学 一种投影式平面波导头盔显示器
CN104007552A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 北京理工大学 一种真实立体感的光场头盔显示系统
CN104714305A (zh) * 2014-12-02 2015-06-17 上海理鑫光学科技有限公司 一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置
CN107407816A (zh) * 2015-01-21 2017-11-28 特塞兰德有限责任公司 具有时间复用的视觉显示器
CN107407816B (zh) * 2015-01-21 2020-06-12 特塞兰德有限责任公司 具有时间复用的视觉显示器
CN108345106A (zh) * 2017-01-24 2018-07-31 清华大学 混合表面光学系统的设计方法
CN108508523A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 北京耐德佳显示技术有限公司 一种波导型光学元件及其使用其的近眼显示装置
CN108508523B (zh) * 2017-02-24 2020-09-01 北京耐德佳显示技术有限公司 一种波导型光学元件及其使用其的近眼显示装置
CN108931850A (zh) * 2017-05-26 2018-12-04 上海真曦通信技术有限公司 一种可穿戴式光学系统、装置及方法
CN107272204B (zh) * 2017-06-27 2019-10-25 浙江唯见科技有限公司 自动对焦、多焦面vr显示系统
CN107272204A (zh) * 2017-06-27 2017-10-20 浙江唯见科技有限公司 自动对焦、多焦面vr显示系统
CN111630436A (zh) * 2018-01-22 2020-09-04 讯宝科技有限责任公司 用于平视显示器的基于任务的可调焦距的系统和方法
CN112313737A (zh) * 2018-06-22 2021-02-02 三菱电机株式会社 影像显示装置
CN110618529A (zh) * 2018-09-17 2019-12-27 武汉美讯半导体有限公司 用于增强现实的光场显示系统和增强现实装置
CN109493321A (zh) * 2018-10-16 2019-03-19 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种车载hud目视光学系统视差计算方法
CN109493321B (zh) * 2018-10-16 2021-11-12 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种车载hud目视光学系统视差计算方法
CN109581669A (zh) * 2019-01-23 2019-04-05 歌尔股份有限公司 投影光路及头戴显示设备
CN109581669B (zh) * 2019-01-23 2021-07-13 歌尔股份有限公司 投影光路及头戴显示设备
CN109725430A (zh) * 2019-03-06 2019-05-07 成都工业学院 一种虚聚混合成像的立体显示装置
CN110060291A (zh) * 2019-04-04 2019-07-26 长春理工大学 一种考虑人因的立体视在距离解算方法
CN110060291B (zh) * 2019-04-04 2023-01-31 长春理工大学 一种考虑人因的立体视在距离解算方法
CN112284984A (zh) * 2020-10-19 2021-01-29 陕西科技大学 一种基于光反射的固体表面能测定装置及方法
CN112284984B (zh) * 2020-10-19 2024-03-08 陕西科技大学 一种基于光反射的固体表面能测定装置及方法
WO2022133968A1 (zh) * 2020-12-25 2022-06-30 京东方科技集团股份有限公司 光学系统及显示装置
CN115053165A (zh) * 2020-12-25 2022-09-13 京东方科技集团股份有限公司 光学系统及显示装置
CN115053165B (zh) * 2020-12-25 2023-11-10 京东方科技集团股份有限公司 光学系统及显示装置
CN117908253A (zh) * 2023-12-28 2024-04-19 物芯智能科技有限公司 一种无畸变紧凑型离轴近眼显示光学系统

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