CN111742254B - 具有圆偏振器的图像光导 - Google Patents

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Abstract

一种用于传送叠加在周围环境的视图内的虚拟图像的成像装置具有波导，该波导具有第一和第二表面。在平面表面之一上的向内耦合衍射光学器件被设置成将承载图像的光束引导到波导中。在波导的平面表面之一上的向外耦合衍射光学器件被布置成将来自波导的承载图像的光束朝向观看者眼箱引导。外罩保护了波导的至少一部分免受周围环境的不期望的环境影响，同时支持从眼箱对周围环境的观看。插入在波导和外罩之间的圆偏振器阻挡了到波导中的杂散光返回。

Description

具有圆偏振器的图像光导
技术领域
本发明一般涉及电子显示器，并且更特别地涉及使用图像光导向观看者传送虚拟图像内容的显示器。
背景技术
头戴式显示器(HMD)正被开发用于各种各样的用途，包括军事、商业、工业、消防和娱乐应用。对于这些应用中的许多应用，形成虚拟图像是特别有价值的，该虚拟图像可以在视觉上叠加从HMD用户视野内在眼睛中形成的真实世界图像上。图像光导沿着透射波导将承载图像的光从观看者的视野之外的位置传送到与观看者的瞳孔对准的位置，同时通过波导保持观看者对环境的观看。
在这种传统的图像光导中，来自图像源的准直的、相对角度编码的光束通过输入耦合（诸如向内耦合衍射光学器件）来耦合到板状波导中，该输入耦合可以安装或形成在板状波导的表面上或埋入波导内。这种衍射光学器件可以形成为衍射光栅、全息光学元件或以其它已知的方式形成。例如，衍射光栅可以通过表面浮雕来形成。在沿着波导传播之后，衍射光可以通过类似的输出光栅被引导回波导之外，所述输出光栅可以被布置成沿着虚拟图像的一个维度提供瞳孔扩张。另外，转向衍射光学器件可沿着波导定位在输入光栅与输出光栅之间，以在虚拟图像的第二正交维度中提供瞳孔扩张。瞳孔扩张的两个维度限定了放大的眼箱（eyebox），观看者的瞳孔可以被定位在该眼箱内以观看由光导传送的虚拟图像。
传统的图像光导通常通过将准直光的角度编码光束传送到观看者眼箱来形成聚焦在光学无限远处的虚拟图像。然而，可能存在形成虚拟图像使得其看起来聚焦在某个较近的距离处（诸如在从1m到1.5m的范围内）的优点。使用近聚焦解决方案可以允许观看者在其中近距离处具有真实世界场景内容是有用的应用中具有增强现实成像的优点。
还存在对具有图像光导的头戴式光学成像装置的进一步益处，所述图像光导形成在无限远处的常规虚拟图像以及在离观看者的近距离处的另一虚拟图像二者。此外，该装置应当提供位于观看者的视野中的真实世界场景的良好可见性。
包括过亮环境的周围条件可能会降低叠加在这样的环境上的虚拟图像的对比度。灰尘、化学品和其它环境危害也可损害暴露于这些条件下的图像光导的持续性能。因此，需要提供针对此类环境危害的保护以确保用于增强现实应用的光学器件的恰当操作。
发明内容
本公开的实施例领先于使用紧凑的头戴式设备和类似的成像装置时现有技术的虚拟图像呈现。例如，本公开的某些实施例提供了一种光学成像装置，该光学成像装置通过防止已经离开光学成像装置的散射光再次进入光学成像装置，在减少散射光的影响的同时形成虚拟图像。这可以允许形成更清晰的虚拟图像，而没有降低图像质量的光学"噪声"的污染影响。
从阅读优选实施例的以下详细描述和所附权利要求，并参考附图，将更清楚地理解和认识本发明的这些和其它方面、目的、特征和优点。
根据本公开的一个方面，一种用于形成叠加在周围环境的视图内的虚拟图像的成像装置包括具有第一和第二表面的波导、在第一和第二表面中的一个上的向内耦合衍射光学器件、以及在第一和第二表面中的一个上的向外耦合衍射光学器件。向内耦合衍射光学器件将虚拟图像的承载图像的光束引导到波导中，以用于通过从第一表面和第二表面的内反射沿着波导传播。向外耦合衍射光学器件将承载图像的光束从波导引导朝向观看者眼箱，使得虚拟图像从眼箱内可观看。至少部分透明的外罩保护了波导的至少一部分免受周围环境的不期望的环境影响，同时支持通过波导和外罩两者从眼箱对周围环境的观看。插入在波导和外罩之间的圆偏振器阻挡了由于杂散光从外罩反射而到波导中的杂散光返回。
圆偏振器可以被布置成使通过波导的前表面离开的杂散光通过圆偏振器传播到外罩，并且从外罩反射的杂散光的至少一部分被阻挡而不再进入波导中。外罩可以由光致变色材料制成，其在暴露于足够强度的光下时会变暗，以减少从周围环境到达眼箱的光量，并且由此保持来自眼箱内的虚拟图像的期望对比度。
在一个或多个布置中，外罩具有面向圆偏振器的凹形形状，并且外罩的面向圆偏振器的内表面可以设置有抗反射涂层。类似地，圆偏振器的面对波导的内表面可以设置有抗反射涂层。
波导的第一和第二表面可以是平面平行表面，并且圆偏振器可以包括内和外平面平行表面，来自波导的杂散光在去往外罩的途中穿过该内和外平面平行表面。圆偏振器的平面平行表面可以相对于波导的平面平行表面倾斜，以减少从来自圆偏振器的背反射到波导中的杂散光返回。波导和外罩可以被支撑在诸如眼镜框的公共框架的孔内。
附图说明
虽然本说明书以特别指出并清楚地要求保护本发明主题的权利要求书结束，但是相信当结合附图理解时根据以下描述将更好地理解本发明。
图1是图像光导的顶视图，该图像光导具有透明板状波导、向内耦合衍射光学器件和向外耦合衍射光学器件，并且示出传播光束沿一个维度的扩展。
图2是图像光导的前透视图，其示出在向内耦合和向外耦合衍射光学器件之间添加转向衍射光学器件，用于进一步沿着两个正交维度中的第二维度扩展传播光束。
图3A、3B和3C是成像装置的相应侧视图、顶视图和后透视图，该成像装置具有用于在观看者的视野内在无限远焦点处形成虚拟图像的图像光导。
图4A、4B和4C是根据本公开的一个实施例的成像装置的相应侧视图和顶视图，所述成像装置具有用于在观看者的视野内在近焦点处形成虚拟图像的图像光导。
图5A和5B是具有图像光导连同透明或半透明外罩的成像装置的相应侧视图、顶透视图。
图6A和6B是成像装置的相应侧视图和顶视图，该成像装置具有图像光导连同插入在图像光导和外罩之间的圆偏振器。
图7是具有前和后图像光导的成像装置的俯视图，所述前和后图像光导用于在观看者的视野内在无限远焦点和近焦点两者处形成虚拟图像。
图8是图7的成像装置连同插入在前图像光导和外罩之间的圆偏振器的顶视图。
图9是用于使用安装在眼镜框架中的图像光导的增强现实观看的头戴式显示系统的前透视图。
图10是图9的头戴式显示系统连同在图像光导上方安装在框架中的外罩的类似前透视图。
图11是在两个光学子系统之间具有圆偏振器的光学系统的图。
具体实施方式
本说明书特别涉及形成根据本发明的装置的一部分或与根据本发明的装置更直接地协作的元素。应当理解，没有具体示出或描述的元素可以采用本领域技术人员公知的各种形式。
在它们在此使用的情况下，术语"第一"、"第二"等不一定表示任何次序、顺序或优先关系，而是仅用于更清楚地将一个元素或一组元素与另一元素或一组元素区分开，除非另外指定。
在本公开的上下文中，术语"观看者"、"操作者"、"观察者"和"用户"被认为是等同的，并且是指通过近眼观看设备来观看虚拟图像的人。
在光学器件的上下文中，术语"耦合"或"耦合器"是指光通过中间结构从一个光学介质或器件传播到另一个光学介质或器件的连接，所述中间结构便于该连接。
作为真实图像投影的替代方案，光学系统可以产生虚拟图像显示。与用于形成真实图像的方法相比，虚拟图像并不形成在显示表面上。也就是说，如果显示表面位于虚拟图像的感知位置，则在该表面上将不会形成图像。虚拟图像显示对于增强现实显示具有许多固有的优点。例如，虚拟图像的表观尺寸不受显示表面的尺寸或位置的限制。与投影真实图像的系统相比，通过形成看起来在一定距离之外的虚拟图像，可以提供更真实的观看体验。提供虚拟图像还避免了对补偿屏幕伪影的任何需要，而这在投影真实图像时可能是必要的。
这里使用的短语"光学无限远"和"在无限远处"对应于相机和成像领域中的常规用法，表示使用基本上准直的光的图像形成，使得焦距超过至少约4m。
图1是单目型图像光导10的简化顶视图，其包括具有透明基板S和平面平行的前表面12和后表面14的板状波导22、向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件ODO。在该示例中，表示传送虚拟图像所需的许多角度相关光束中的一个的入射光束WI透射通过波导22的前表面12，并且被位于波导22的后表面14上的反射型向向内耦合衍射光学器件IDO衍射。这样，可以被布置为反射型衍射光栅的向内耦合衍射光学器件IDO将入射光束WI重定向到一个方向，以便作为被引导光束WG沿着波导22进一步传播。被引导光束WG通过完全内反射(TIR)机制在去往向外耦合衍射光学器件ODO的途中在波导22的平面平行前表面12和后表面14之间沿着波导22的所示x轴传播。
在各种其它布置中，向内耦合衍射光学器件IDO可以位于波导22的前或后表面12或14上，并且可以以取决于入射光束WI接近平面波导22的方向的组合是透射或反射型的。例如，向内耦合衍射光学器件IDO可以被布置为波导的前表面12上的透射衍射光栅，并且可以采取其它形式，诸如体积全息图或其它全息衍射元件，以及将入射光束WI衍射为能够在波导22内并沿着其进一步传播的取向的其它类型的光学组件。
当图像光导10用作虚拟显示系统的一部分时，入射光束WI作为来自图像源(未示出)的多个角度相关光束中的一个而出现，并且合适的前端光学器件(未示出)控制包括入射光束WI的角度相关光束朝向波导22的接近。在到达向内耦合衍射光学器件IDO时，入射光束WI可以通过非零衍射级(例如，第一级)衍射到沿着波导22传播的取向中，作为朝向向外耦合衍射光学器件ODO的被引导光束WG。
向外耦合衍射光学器件ODO提供了将来自波导22的被引导光束WG朝向观看者瞳孔的预期位置衍射。虽然被描述为波导22的后表面14上的透射型光栅，但是向外耦合衍射光学器件ODO也可以被布置为波导22的前表面12上的反射型光栅。另外，向外耦合衍射光学器件ODO可以采取类似于向内耦合衍射光学器件IDO的其他形式。
为了光束扩展的目的，向外耦合衍射光学器件ODO可以被布置为通过非零衍射级(例如，第一级)衍射被引导光束WG的一部分，以便引导来自波导22的光，并且通过零衍射级衍射光束WG的另一部分，以便进一步沿着波导22传播被引导光束WG的剩余部分。在从波导的前表面12反射之后，被引导光束WG的剩余部分重新遇到向外耦合衍射光学器件ODO，其中被引导光束WG的另一部分通过非零衍射级衍射到波导之外，并且被引导光束WG的剩余部分通过零衍射级衍射，以支持沿着原始传播方向与向外耦合衍射光学器件ODO的进一步相遇。这样，被引导光束WG被分成一系列单独衍射的小光束，它们一起构成在沿波导22传播的x轴方向上有效扩展的出射光束WO。
为了便于说明，基板S被描绘为具有相当大的厚度，但是为了包括光束扩展以增加被引导光束WG与波导22的前表面12和后表面14的反射相遇的次数的目的，可以将基板S制造得更薄。与向外耦合衍射光学器件ODO的每次连续相遇都衍射来自波导22的被引导光束WG的另一部分，从而有助于出射光束WO的扩展。包括虚拟图像的相对定向的光束的集中扩展增加了瞳孔尺寸，虚拟图像的角度相关光束在眼箱(未示出)内重叠在所述瞳孔尺寸上。
图2的透视图示出了传统的图像光导20，其被布置为二维瞳孔扩张器，用于沿着波导22的x轴和y轴方向扩展出射光束WO。除了图1的一维光束扩展器的向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件ODO之外，图像光导20还包括中间转向衍射光学器件TG，以便以扩展形式将从向内耦合衍射光学器件输出的光逐渐地重定向朝向向外耦合衍射光学器件ODO。转向衍射光学器件TG可以是位于波导22的前表面和后表面中的任一个上的反射衍射光栅，以及能够重定向沿着波导22传播的光束的连续部分的其他类型的光学组件。作为光栅，转向衍射光学器件TG的特征可以被制成各种形状的(例如，倾斜的或正方形的)并且闪耀成期望级的集中衍射光。
类似于图1的图像光导10，图2的向内耦合衍射光学器件IDO接收表示由图像源16生成的多个像素之一的入射光束WI。用于产生虚拟图像的全范围的角度编码光束可以由现实显示器连同聚焦光学器件、由用于更直接地设置光束角度的光束扫描器、或者由诸如与扫描器一起使用的一维现实显示器的组合来产生。
通过向内耦合衍射光学器件IDO进入波导22的承载图像的光束WG可以通过衍射机制以改变承载图像的光束WI之间的初始角度关系的形式进行角度编码。对沿波导22传播的承载图像的光束WG的任何这样的编码优选地在通过向外耦合衍射光学器件ODO从波导22出射的承载图像的光束WO中被解码，使得虚拟图像可以如所预期的那样在眼箱内被看到，眼箱在图2中被示意性地示出为眼箱74。以这种方式，由图像源16产生的字母"R"的描绘图像可以在眼箱74内可见的虚拟图像中被如实地再现。
置于向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件ODO之间的中间位置处的转向衍射光学器件TG通常被布置成使得转向衍射光学器件TG不引起编码光的任何改变。这样，向外耦合衍射光学器件ODO的设计可以反映向内耦合衍射光学器件的设计，使得由向内耦合衍射光学器件引入的承载图像的光束WG之间的角度关系的任何编码被向外耦合衍射光学器件去除。例如，向向内耦合衍射光学器件的周期性特征(例如，线或凹槽)可以以周期d间隔开，该周期d也匹配向向外耦合衍射光学器件的对应特征的间隔。
转向衍射光学器件TG的周期还可以被布置成将具有转向衍射光学器件TG的光栅特征的向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件IDO的公共周期与转向衍射光学器件TG的光栅特征匹配，转向衍射光学器件TG的光栅特征与所述向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件ODO两者的对应特征成60度处取向。在这种布置中，向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件ODO的光栅特征也相对于彼此相对地定向60度，并且转向衍射光学器件TG的第一衍射级可以用于将被引导光束WG转向120度，以保持被引导光束WG对于向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件ODO两者的相同相对取向。该第一级衍射仅作用于被引导光束WG的平行于转向衍射光学器件TG的光栅矢量(即，垂直于转向衍射光学器件TG的周期性特征的取向)的矢量分量。这样，转向衍射光学器件TG在波导22内重定向被引导光束WG，而不改变虚拟图像的编码角度信息。在这样设计的系统中，所得到的虚拟图像相对于引导到波导22中的图像不旋转。
转向衍射光学器件TG提供了以类似于向外耦合衍射光学器件ODO在x轴方向上的光束扩展的方式在y轴方向上扩展被引导光束WG。然而，代替使用非零衍射级(例如，第一衍射级)来将被引导光束的部分衍射出波导22，转向衍射光学器件TG使用非零衍射级(例如，第一衍射级)来沿着朝向向外耦合衍射光学器件ODO的传播路径在波导内重新取向被引导光束WG的部分。被引导光束WG的光能的剩余部分通过零衍射级衍射，以支持被引导光束WG与转向衍射光学器件TG在原始传播方向上进一步相遇。接近向外耦合衍射光学器件的偏移小光束的所得到的连续性有效地在y轴方向上扩展了被引导光束WG，y轴方向被理解为正交于被引导光束为了接近向外耦合衍射光学器件ODO而转向的方向。通过与向外耦合衍射光学器件多次相遇的扩展的被引导光束WG的进一步传播扩展了沿着波导22的x轴的第二维度的被引导光束。
图1和图2的常规图像光导10和20可以用在用于向观看者提供图像内容的许多现有头戴式设备(HMD)的设计中。此外，这种图像光导10和20特别适合于增强现实应用，其中图像内容可以叠加在通过图像光导的透明基板S看到的真实世界视图上。
如图3A、3B和3C所示，具有图像光导30的传统虚拟成像系统通常由一般准直的光的角度相关光束形成虚拟图像V1，使得虚拟图像V1形成在光学无限远焦点。实线所示的光束指示作为扩展形式的光束从图像源40通过图像光导30到观看者眼睛的单个像素的传输。虚线表示虚拟图像中的像素在光学无限远焦点的视在位置。
图4A、4B和4C描述了具有修改的图像光导30的虚拟成像系统，用于将准直光束转换成接近观看者眼睛的扩展和发散光束。虚线表示虚拟图像V2中的像素在近焦距Q处的视在位置。这种近或有限焦距Q可以在距离图像光导30约1m至2m内的任何距离处，诸如例如在约0.6m处。通过增加光功率，使得每个准直的角度相关光束从图像光导30发散，并且看起来从虚拟图像V2中的有限焦距Q处的点发出，可以缩短焦距。可以通过使用折射或衍射机制附加另一个光学器件或通过重塑向外耦合衍射光学器件的特征来增加光功率，以使衍射光学器件的衍射角度随距中心的距离而变化。
图5A和5B描绘了虚拟成像系统，其具有与用于保护图像光导及其预期操作免受环境危害的透明或半透明外罩36结合的图像光导30。如图所示，外罩36具有凹形形状(从观看者的视角来看)并且位于图像光导30的远离观看者32的至少一部分上方。而外罩36可以由至少部分透明的材料制成，诸如常规的光学玻璃或塑料，以提供对环境条件的物理阻隔，外罩也可以由光致变色材料制成，其在暴露于足够强度的特定类型的光(诸如紫外(UV)辐射)时变暗。这种变暗可以保持叠加在观看者的环境视野上的虚拟图像的对比度。在没有激活光的情况下，光致变色材料可以返回到清澈状态(即，更透明的状态)，其中周围照明条件不淹没也被传送到观看者眼睛的虚拟图像的期望对比度。光致变色透镜可由玻璃、聚碳酸酯或其它塑料制成，并且通常被处理成在明亮的阳光下会变暗，但在低周围光条件下是清澈的。在另一个实施例中，外罩可以是基本上平坦的。
图5A和5B的图像光导30内的光通过完全内反射(TIR)沿着其波导从向内耦合衍射光学器件IDO传播到向外耦合衍射光学器件ODO。然而，一些传播光可能通过以下变成杂散光：(a)从波导中或上的缺陷散射，(b)从向内耦合衍射光学器件IDO和向外耦合衍射光学器件ODO或其它不连续结构沿波导以不希望的角度衍射，或(c)从波导的外围边界反射。这些散射、衍射和反射光中的一些破坏了将光保持在波导内所需的TIR条件，并且可以作为杂散光从波导中逸出。实际上，旨在对虚拟图像作出贡献而代替地通过图像光导30的前表面38逸出的任何光都可以被认为是杂散光。
通过图像光导30的前表面38逸出的杂散光34沿外罩36的总体方向传播，其中杂散光34的一部分从外罩36反射而变成反射杂散光42。杂散光34的另一部分作为透射光44穿过外罩36。一些反射的杂散光42重新进入图像光导30并传播到向外耦合衍射光学器件ODO，在该处杂散光能够与意图形成观看者32可观看的虚拟图像的光混合。到达观看者32的这种杂散光能够产生不期望的视觉成像效果并使观看者32所看到的虚拟图像降级。因此，尽管外罩36能够提供对周围环境危害的物理屏障，并且能够进一步被布置成补偿原本将使叠加在这种照明环境上的虚拟图像的对比度降级的周围照明条件，但是这种外罩的反射性质能够贡献于其他不期望的结果，这些结果也能够使意图被传送给观看者的虚拟图像的质量降级。
为了使杂散光42从外罩36的反射最小化，可以在外罩36上施加抗反射涂层。然而，希望有更鲁棒的解决方案。
图6A和6B描述了虚拟图像形成光学系统100，其具有位于图像光导30和外罩36之间的圆偏振器46。圆偏振器46可以是用于产生圆偏振光并阻挡相反圆偏振光类型的传统圆偏振滤光器。例如，右旋圆偏振器可以用于阻挡左旋圆偏振光，而左旋圆偏振器可以用于阻挡右旋圆偏振光。圆偏振器46可以被布置成在其最靠近观看者眼睛的内表面上包括抗反射涂层。如图所示，圆偏振器46具有板状，其具有平面平行的内表面和外表面，并且位于平行于图像光导30的基本上平坦的前表面38。替代地，圆偏振器46可以相对于图像光导30的前表面38倾斜，以便将到达圆偏振器46的光的至少一部分反射离开图像光导30。在其可能的布置中的另一种布置中，圆偏振器46可以由图像光导30支撑，使得图像光导30的TIR条件不会被圆偏振器46的存在和接近而显著改变。例如，圆偏振器46可以定位成至少部分地接触波导，但是不会在支持承载图像的光束沿着波导的期望传播所需的位置处粘附到波导。
通过其前表面38离开图像光导30的杂散光34穿过插入的圆偏振器46而变成圆偏振光52。在与外罩36相互作用时，一部分圆偏振光52穿过外罩36而变成透射光56，而另一部分圆偏振光52从外罩36反射而变成相反旋转取向的反射圆偏振光54。如本领域技术人员所知，一种旋转取向(顺时针或逆时针)的圆偏振光在反射时变成相反旋转取向(逆时针或顺时针)的圆偏振光。返回到圆偏振器46的相反旋转取向的反射圆偏振光54被圆偏振器46阻挡而不能到达图像光导30。这样，防止了从图像光导30的前表面38发射并被外罩36反射的杂散光再次进入图像光导30。因此，插入在图像光导30和外罩36之间的圆偏振器46减少了散射光的不期望的影响，所述散射光否则将从外罩36返回到图像光导30并使由虚拟图像形成光学系统100形成的虚拟图像降级。
图7示出了双成像装置200，其组合第一图像光导30a和第二图像光导30b，以使用ODO形成无限远焦点的虚拟图像V1和近焦点位置的虚拟图像V2。分束器50可以用于使用诸如偏振、快门或其它特性的机制来引导无限远和近聚焦图像的适当场景内容，以为图像光导30a和30b中的每一个选择适当的光。替代地，两个图像光导30a和30b连同它们相应的向外耦合光学器件ODO一起可以被布置成在两个不同的有限焦距处产生虚拟图像，即，其中在光学无限远处都不考虑焦距。
图8是图7的双成像装置200的俯视图，其进一步包括外罩36和位于图像光导30b的前表面38b与外罩36之间的圆偏振器46。可将抗反射涂层施加到外罩36的内表面以减少散射光朝向图像光导30b的背反射。替代地或附加地，圆偏振器46可以在其最靠近观看者32的表面上包括抗反射涂层。出于类似的目的，圆偏振器46可以相对于图像光导30b的前表面38b倾斜。
圆偏振器46可以被布置成可从图像光导30b和外罩36之间的空间中被移除，以用于替换或选择性使用的目的。替代地，圆偏振器可以固定到图像光导30b的前表面38b，或者以不显著改变图像光导30b的TIR特性的方式布置成与图像光导30b部分接触地。
图9的透视图示出了使用本公开的一对图像光导的用于三维(3-D)增强现实观看的显示系统60。显示系统60被示为HMD，其带有具有用于左眼的图像光导140l的左眼光学系统64l和具有用于右眼的图像光导140r的对应的右眼光学系统64r。图像源152（诸如微微投影仪或类似设备）为每只眼睛生成单独的图像，所述图像由图像光导140l和140r单独地传送到观看者的两只眼睛作为虚拟图像。所生成的图像可以是用于3D观看的立体图像对。传送到观看者眼睛的虚拟图像可以叠加或覆盖到观看者通过图像光导140L和140R仍然可访问的现实世界场景上。可以将增强现实可视化领域的技术人员所熟悉的附加组件并入HMD中，诸如安装在HMD的框架上用于观看场景内容或观看者注视跟踪的一个或多个相机。替代布置是可能的，包括用于仅向观看者的一只眼睛提供重叠的虚拟和现实世界图像的显示装置。
图10的透视图示出了用于三维(3-D)增强现实观看的显示系统62，其使用一对图像光导、外罩36r和36l以及插入在图像光导与外罩36r和36l之间的圆偏振器(未示出，但参见图8)。显示系统62被示为HMD，其带有具有用于左眼的图像光导(未示出，但参见图9)的左眼光学系统64l和具有用于右眼的图像光导(未示出，但参见图9)的对应右眼光学系统64r。相应的图像光导、圆偏振器和外罩36r和36l都安装在所示框架156的相应孔154r和154l内。也安装在框架156上的图像源152（诸如微微投影仪或类似设备）为每只眼睛生成单独的图像，所述图像由图像光导单独地传送到观看者的两只眼睛上，作为在期望取向上的虚拟图像。所生成的图像可以是用于3D观看的立体图像对。同样类似于图9的HMD，被传送到观看者的眼睛的虚拟图像可以被叠加或覆盖到观看者通过图像光导140l和140r仍然可访问的现实世界场景上。增强现实可视化领域的技术人员所熟悉的附加组件可以被并入HMD中，诸如安装在HMD的框架上用于观看场景内容或观看者注视跟踪的一个或多个相机。替代布置是可能的，包括用于仅向观看者的一只眼睛提供重叠的虚拟和现实世界图像的显示装置。
图11是具有两个光学子系统310和314的光学系统300的简化略图，其中至少一个光学子系统优选地采用图像光导的形式。例如，光学子系统310被布置成使得承载图像的光的第一部分被传送到可以看到虚拟图像的位置，并且承载图像的光的第二部分作为杂散光从第一光学子系统逃逸。光学系统300还包括插入在光学子系统310和光学子系统314之间的圆偏振器316。来自光学子系统310的参考杂散光320的一部分穿过圆偏振器316而变成撞击在光学子系统314的部分反射表面312上的圆偏振光322，所述部分反射表面例如可构造为提供周围环境的视图的成像系统的外罩。圆偏振光322的一部分作为透射光324透射穿过部分反射表面312进入光学子系统314。圆偏振光322的另一部分从部分反射表面312反射，作为具有与圆偏振光322的圆偏振相反的圆偏振的反射圆偏振光326。圆偏振器316阻挡相反圆偏振的反射圆偏振光326进一步朝向光学子系统310传播。这样，从光学子系统310发射的杂散光320通过圆偏振器316到达光学子系统314，但被阻止由于从光学子系统314反射而返回到光学子系统310。
圆偏振器316可以在其最靠近光学子系统310的表面上设置有抗反射涂层，以避免来自圆偏振器316的光的非预期返回。为了类似的目的，圆偏振器316可以相对于光学子系统310倾斜。圆偏振器316也可以安装成与光学子系统310和314中的一个或两个的至少一部分接触。为了各种目的，包括替换不同的圆偏振器或其它光学组件，或者在有限的情况下选择性地使用圆偏振器316，圆偏振器可以被布置成可从光学子系统310和314之间的空间移除和更换。
光学子系统314还可以被布置为第二图像光导，使得承载图像的光的第一部分由第二图像光导传送到可以看到虚拟图像的位置，并且由第二图像光导传送的承载图像的光的第二部分从第一光学子系统逃逸作为杂散光。圆偏振器316准许该杂散光到达作为第一图像光导的光学子系统310，但阻止了从第一图像光导反射的杂散光返回到第二图像光导。因此，来自第一和第二图像光导中的任一个的杂散光能够到达第一和第二图像光导中的另一个，但被阻止了返回到杂散光首先从其中逃逸的光导。两个图像光导优选地包括向向内耦合和向向外耦合光学器件，用于将承载图像光的第一部分引导到可以看到虚拟图像和周围环境的位置。除了以这种方式控制杂散光之外，两个图像光导之间的圆偏振器的类似布置可以支持承载图像的光束在图像光导之间的期望的单向传输。
已经特别参考目前优选的实施例详细描述了本发明，但是应当理解，在本发明的精神和范围内可以进行变化和修改。因此，目前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求来指示，并且在其等效物的含义和范围内的所有改变都旨在包含在其中。

Claims (21)

1.一种用于形成虚拟图像的成像装置，包括：
具有第一和第二表面的波导；
向内耦合衍射光学器件，所述向内耦合衍射光学器件沿着第一表面和第二表面中的一个布置，其中所述向内耦合衍射光学器件可操作以将承载图像的光束引导到波导中，其中所述波导可操作以通过来自第一表面和第二表面的内反射来沿着波导传播所述承载图像的光束；
向外耦合衍射光学器件，所述向外耦合衍射光学器件沿着波导的第一表面和第二表面中的一个布置，其中所述向外耦合衍射光学器件可操作以将承载图像的光束从波导朝向眼箱引导；
位于所述第一表面附近的至少部分透明的外罩；以及
圆偏振器，所述圆偏振器布置在所述波导和所述外罩之间，其中所述圆偏振器可操作以防止通过所述第一表面透射的光的至少一部分由于来自所述外罩的反射而导致重新进入所述波导。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述圆偏振器被布置成使得通过波导的第一表面透射的光的至少一部分通过圆偏振器传播到外罩。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述外罩包括光致变色材料，其中所述外罩可操作以减少从周围环境到达眼箱的光量。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述外罩包括与圆偏振器相邻的凹面。
5.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述外罩包括与圆偏振器相邻的内表面，并且其中所述外罩的内表面包括抗反射涂层。
6.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述圆偏振器的内表面与所述波导相邻，并且其中所述圆偏振器的内表面包括抗反射涂层。
7.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述波导的第一表面和第二表面是平面平行表面，并且所述圆偏振器包括内平面平行表面和外平面平行表面，通过所述第一表面透射的光穿过所述内平面平行表面和外平面平行表面传播到所述外罩。
8.根据权利要求7所述的成像装置，其中，所述圆偏振器的平面平行表面相对于波导的平面平行表面倾斜，从而所述圆偏振器可操作以减少从圆偏振器通过所述第一表面透射的光重新进入所述波导的反射。
9.根据权利要求1所述的成像装置，其中，波导和外罩被支撑在公共框架的孔内。
10.一种用于形成虚拟图像的成像装置，包括：
图像光导，具有第一表面和第二表面、布置在第一表面和第二表面中的一个上的向内耦合衍射光学器件、以及布置在第一表面和第二表面中的一个上的向外耦合衍射光学器件；
所述向内耦合衍射光学器件被布置成将承载图像的光束衍射到图像光导中，其中所述承载图像的光束的至少一部分通过来自第一表面和第二表面的内反射传播到向外耦合衍射光学器件；
所述向外耦合衍射光学器件被布置成通过所述图像光导的第二表面朝向眼箱衍射承载图像的光束，从而虚拟图像可从眼箱内观看；
至少部分透明的外罩，可操作以保护图像光导的至少一部分免受环境影响，同时通过图像光导和外罩两者支持对环境的观看；以及
圆偏振器，所述圆偏振器布置在图像光导和外罩之间，以使得通过图像光导的第一表面离开的光通过圆偏振器传播到外罩，并且防止通过所述第一表面离开的光的至少一部分重新进入所述图像光导。
11.根据权利要求10所述的成像装置，其中所述圆偏振器由图像光导支撑，以使得所述圆偏振器不会显著干扰沿所述图像光导的内反射。
12.根据权利要求10所述的成像装置，其中，图像光导和外罩支撑在共同框架的孔内。
13.根据权利要求10所述的成像装置，其中，所述外罩包括光致变色材料，其中所述外罩可操作以减少从环境到达眼箱的光量。
14.根据权利要求10所述的成像装置，其中，所述外罩包括与圆偏振器相邻的凹面。
15.根据权利要求10所述的成像装置，其中，所述外罩包括与圆偏振器相邻的内表面，并且其中所述外罩的内表面包括抗反射涂层。
16.根据权利要求10所述的成像装置，其中，所述圆偏振器包括与所述图像光导相邻的内表面，并且其中所述圆偏振器的内表面包括抗反射涂层。
17.根据权利要求10所述的成像装置，其中，所述图像光导的第一和第二表面是平面平行表面，并且圆偏振器包括内和外平面平行表面，通过所述第一表面离开的光穿过所述内平面平行表面和外平面平行表面传播到所述外罩。
18.根据权利要求17所述的成像装置，其中，所述圆偏振器的平面平行表面相对于所述图像光导的平面平行表面倾斜，从而所述圆偏振器可操作以减少来自所述圆偏振器的反射重新进入所述图像光导。
19.一种用于形成虚拟图像的成像装置，包括：
第一和第二光学子系统；
所述第一光学子系统被布置成使得承载图像的光的第一部分被传送到眼箱，并且承载图像的光的第二部分从第一光学子系统逃逸；
所述第二光学子系统包括部分反射表面，所述部分反射表面可操作以将逃逸光的至少一部分朝向第一光学系统反射回去以作为反射光；
圆偏振器，所述圆偏振器布置在第一光学子系统和第二光学子系统之间，以将逃逸光的一部分透射并偏振到部分反射表面并且防止反射的光的一部分重新进入第一光学子系统。
20.根据权利要求19所述的成像装置，其中，所述第一光学子系统包括图像光导，所述图像光导包括向内耦合和向外耦合光学器件，配置成将承载图像的光的第一部分引导到所述眼箱。
21.根据权利要求20所述的成像装置，其中，所述第一光学子系统的图像光导是第一图像光导，并且其中所述第二光学子系统包括第二图像光导，所述第二图像光导包括向内耦合和向外耦合光学器件，配置成将承载图像的光的第二部分引导到所述眼箱。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111742254B (zh) * 2018-02-09 2022-09-02 伊奎蒂公司 具有圆偏振器的图像光导
WO2021035482A1 (zh) 2019-08-26 2021-03-04 京东方科技集团股份有限公司 光学显示系统和方法、显示装置
GB2600109A (en) * 2020-10-20 2022-04-27 Envisics Ltd Display system and method
US20230176377A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-08 Facebook Technologies, Llc Directional illuminator and display apparatus with switchable diffuser
CN116974091B (zh) * 2023-09-25 2023-11-28 成都工业学院 一种立体显示管

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103119512A (zh) * 2008-11-02 2013-05-22 大卫·乔姆 近眼式显示系统和装置
JP2014026161A (ja) * 2012-07-27 2014-02-06 Jvc Kenwood Corp 画像表示装置
CN105934902A (zh) * 2013-11-27 2016-09-07 奇跃公司 虚拟和增强现实系统与方法
CN106168710A (zh) * 2016-09-28 2016-11-30 乐视控股（北京）有限公司 抬头显示系统及具有抬头显示系统的汽车
CN106526844A (zh) * 2015-09-14 2017-03-22 贾裕忠 凹反射放大式增强现实立体眼镜
WO2017127494A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Corning Incorporated Wide field personal display

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4574492A (en) 1983-02-15 1986-03-11 Tony Miller Combination layout tool and square
JPH08160348A (ja) 1994-12-09 1996-06-21 Sega Enterp Ltd 頭部搭載型ディスプレイ
TW275590B (en) 1994-12-09 1996-05-11 Sega Enterprises Kk Head mounted display and system for use therefor
JP2001154637A (ja) 1999-11-24 2001-06-08 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型表示装置
US7311723B2 (en) * 2003-07-11 2007-12-25 University Of Washington Scanning laser device and methods of use
TW200846700A (en) 2007-05-22 2008-12-01 Himax Displayinc Head-mounted display with adjusting intensity of ambient light
FR2948775B1 (fr) * 2009-07-31 2011-12-02 Horiba Jobin Yvon Sas Systeme optique planaire d'imagerie polychromatique a large champ de vision
US8548290B2 (en) 2011-08-23 2013-10-01 Vuzix Corporation Dynamic apertured waveguide for near-eye display
US9013793B2 (en) * 2011-09-21 2015-04-21 Google Inc. Lightweight eyepiece for head mounted display
WO2013049248A2 (en) 2011-09-26 2013-04-04 Osterhout Group, Inc. Video display modification based on sensor input for a see-through near-to-eye display
US8848289B2 (en) * 2012-03-15 2014-09-30 Google Inc. Near-to-eye display with diffractive lens
JP6123342B2 (ja) 2013-02-20 2017-05-10 ソニー株式会社 表示装置
US10194860B2 (en) * 2013-09-11 2019-02-05 Industrial Technology Research Institute Virtual image display system
KR102153599B1 (ko) * 2013-11-18 2020-09-08 삼성전자주식회사 머리 착용형 디스플레이 장치 및 머리 착용형 디스플레이 장치의 광 투과율 변경 방법
US9494800B2 (en) * 2014-01-21 2016-11-15 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
JP2016519322A (ja) * 2014-04-10 2016-06-30 マイクロソフト テクノロジー ライセンシング，エルエルシー 表示画像の明るさの制御
EP2963506B1 (fr) * 2014-07-04 2019-03-20 The Swatch Group Research and Development Ltd. Ensemble d'affichage comprenant deux dispositifs d'affichage superposés
KR102359038B1 (ko) * 2015-06-15 2022-02-04 매직 립, 인코포레이티드 멀티플렉싱된 광 스트림들을 인-커플링하기 위한 광학 엘리먼트들을 가진 디스플레이 시스템
US10007115B2 (en) * 2015-08-12 2018-06-26 Daqri, Llc Placement of a computer generated display with focal plane at finite distance using optical devices and a see-through head-mounted display incorporating the same
US20170090194A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Halo Augmented Reality Ltd. System And Method For Subtractive Augmented Reality And Display Contrast Enhancement
US10234686B2 (en) 2015-11-16 2019-03-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Rainbow removal in near-eye display using polarization-sensitive grating
US9766464B2 (en) * 2015-12-17 2017-09-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Reducing ghost images
US9927614B2 (en) * 2015-12-29 2018-03-27 Microsoft Technology Licensing, Llc Augmented reality display system with variable focus
US10739598B2 (en) * 2016-05-18 2020-08-11 Lumus Ltd. Head-mounted imaging device
US10025170B2 (en) 2016-06-13 2018-07-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Avoiding interference by reducing spatial coherence in a near-eye display
EP3324231B1 (en) * 2016-11-18 2023-05-03 Nokia Technologies Oy Optical apparatus and method
WO2019104413A1 (en) * 2017-12-03 2019-06-06 Frank Jones Enhancing the performance of near-to-eye vision systems
JP7171727B2 (ja) * 2017-12-20 2022-11-15 ビュージックス コーポレーション 拡張現実ディスプレイシステム
CN111742254B (zh) * 2018-02-09 2022-09-02 伊奎蒂公司 具有圆偏振器的图像光导

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103119512A (zh) * 2008-11-02 2013-05-22 大卫·乔姆 近眼式显示系统和装置
JP2014026161A (ja) * 2012-07-27 2014-02-06 Jvc Kenwood Corp 画像表示装置
CN105934902A (zh) * 2013-11-27 2016-09-07 奇跃公司 虚拟和增强现实系统与方法
CN106526844A (zh) * 2015-09-14 2017-03-22 贾裕忠 凹反射放大式增强现实立体眼镜
WO2017127494A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Corning Incorporated Wide field personal display
CN106168710A (zh) * 2016-09-28 2016-11-30 乐视控股（北京）有限公司 抬头显示系统及具有抬头显示系统的汽车

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