CN112352184B - 用于头戴式显示器的具有弯曲反射偏振器的光学组件 - Google Patents

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Abstract

一种透镜组件包括第一光学元件和第二光学元件。第一光学元件包括平坦的部分反射层。第二光学元件包括弯曲反射偏振器层。

Description

用于头戴式显示器的具有弯曲反射偏振器的光学组件
技术领域
本公开总体上涉及光学器件(optics)，尤其涉及用于头戴式显示器的光学组件。
背景信息
光学组件可以被包括在头戴式显示器(HMD)中，以便将从显示器发射的图像光聚焦到佩戴HMD的用户的眼睛。希望对光学组件进行改进，以提供增强的用户体验。
附图简述
参考以下附图描述了本发明的非限制性和非穷尽性实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部件。
图1示出了根据本公开的实施例的示例光学系统，其包括显示器和透镜组件，该透镜组件包括第一光学元件和第二光学元件。
图2示出了根据本公开的实施例的示例光学系统，其包括显示器和透镜组件，该透镜组件包括第一光学元件和第二光学元件。
图3示出了根据本公开的实施例的通过光学元件传播的显示光的示例光路。
图4示出了根据本公开的实施例的可包括本公开的光学组件的示例头戴式显示器(HMD)。
图5示出了根据本公开的实施例的包括显示光的示例光路的光学系统。
详细描述
本文描述了光学组件的实施例。在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文描述的技术可以在没有一个或更多个具体细节的情况下实施，或者利用其他方法、部件、材料等来实施。在其他情况下，没有详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免模糊某些方面。
在整个这个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的提及意指结合实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在整个这个说明书的各种地方中的出现不一定都指同一实施例。此外，特定特征、结构、或特性可以以任何适当的方式在一个或更多个实施例中组合。
在整个说明书中，使用了若干个技术术语。这些术语采用它们所来自的领域中的普通含义，除非在本文特别定义或者它们的使用上下文清楚地暗示了不同的含义。
本公开中描述的光学组件利用第一光学元件上的部分反射层将显示光反射到第二光学元件上的弯曲反射偏振器。所公开的光学组件可用于为头戴式显示器(HMD)的用户的眼睛聚焦图像光，并校正场曲率。结合图1-图5更详细地描述了这些和其他实施例。
图1示出了根据本公开的实施例的示例光学系统100，其包括显示器105和透镜组件101，透镜组件101包括第一光学元件110和第二光学元件140。光学系统100可以用于HMD。图1包括设置在第一光学元件110和显示器105之间的可选的光学元件109。可选的光学元件109可以被配置成接收显示光107并产生圆偏振光161。可选的光学元件109可以包括四分之一波片，其被配置为将入射光显示光107的偏振轴偏移π/4(45度)，使得显示光161具有圆偏振取向。如果显示光107尚未具有线性偏振取向，可选的光学元件109还可以包括线性偏振器。在一些实施例中，显示器105中包括的显示层产生圆偏振光，示例光学系统100中不包括可选的光学元件109。透镜组件101被配置成将显示光107聚焦到佩戴HMD的用户的眼睛102的视窗(eyebox)区域150。显示器105可以包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、微LED(micro-LED)显示器、量子点显示器、微型投影仪(pico-projector)或硅基液晶(LCOS)显示器。
光学元件110包括具有第一侧113和平坦的第二侧115的折射光学元件。折射光学元件可以由折射材料114制成。折射材料114可以包括塑料、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他丙烯酸材料。部分反射层111设置在第一侧113上。在一个实施例中，部分反射层111是被配置为透射大约50％的入射光并反射大约50％的入射光的镜面。在图示的实施例中，第一侧113具有曲率以提供光焦度(optical power)。
在所示实施例中，四分之一波片(QWP)120也包括在第一光学元件110中。在一些实施例中，QWP 120可以用与材料114匹配的折射率匹配粘合材料层压到平坦的第二侧115上。QWP 120被配置成将入射光的偏振轴偏移π/4(45度)。因此，入射的线性偏振光可以被QWP120转换成圆偏振光。同样，入射圆偏振光可以被QWP 120转换成线性偏振光。QWP 120可以由双折射材料制成，诸如例如石英、有机材料片或液晶。在一个实施例中，QWP 120被设计成所谓的“零级波片”，使得由QWP 120赋予的延迟保持接近四分之一波，而与入射光的波长和入射角无关。
第二光学元件140与第一光学元件110间隔开间隙距离130。第二光学元件140包括具有透镜弯曲部(lensing curvature)143的第二折射光学元件。第二折射光学元件包括折射材料141。折射材料141可以包括塑料、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他丙烯酸材料。在图1所示的实施例中，弯曲反射偏振器147设置在透镜弯曲部143上。弯曲反射偏振器147被配置为反射第一取向的线性偏振光，并通过(透射)第二取向的线性偏振光，该第二取向与线性偏振光的第一取向正交。例如，弯曲反射偏振器147可以被配置成反射p偏振光并透射s偏振光。在另一个实施例中，弯曲反射偏振器147被配置成反射s偏振光并透射p偏振光。传统上，反射偏振层(其基于偏振选择性地反射光)仅适用于平面。然而，最近，适用于设置在弯曲表面如透镜表面上的弯曲反射偏振器层已经变得可用。平的薄膜型反射偏振器可以弯曲成适合透镜的形状。这些反射偏振器可以是线栅型，也可以是多层聚合物型。这些弯曲反射偏振器层能够基于光的偏振取向保持它们对光的选择性反射，即使当设置在弯曲表面上时。透镜弯曲部145与透镜弯曲部143相对设置。在一些实施例(未示出)中，弯曲反射偏振器147设置在透镜弯曲部145上，而不是透镜弯曲部143上。
图2示出了根据本公开的实施例的示例光学系统200，其包括显示器105和透镜组件201，透镜组件201包括第一光学元件110和第二光学元件240。如图2所示，在第二光学元件240中，表面245是平坦的，而不是具有弯曲部145。表面245与透镜弯曲部143相对设置。
图3示出了根据本公开的实施例的用于传播通过示例光学组件的光学元件的显示光的示例光路。光学系统300包括显示器305、波片表面309、部分反射层311、波片表面330和弯曲反射偏振器表面347。显示器305可以具有显示器105的属性。波片表面309可以是四分之一波片。部分反射层311可以是部分反射层111的示例，波片表面330可以是QWP 120的示例，并且反射偏振器表面347可以是设置在第二光学元件140/240的弯曲部上的弯曲反射偏振器147的示例。
在操作中，显示器305发射显示光307。显示光307可以是线性偏振的。显示光307被波片表面309旋转45度(π/4)，以产生圆偏振光310。例如，波片表面309可以包括在可选的光学元件109中。圆偏振光310的一部分(未示出)被部分反射层311反射。显示光310的剩余(未反射)部分被部分反射层311透射为光315，光315遇到波片表面330。波片表面330可以将圆偏振光315旋转45度(π/4)，以产生线性偏振显示光320。例如，线性偏振显示光320可以是p偏振光，弯曲反射偏振器表面347可以被配置成反射p偏振光并透射s偏振光。
线性偏振显示光320被弯曲反射偏振器表面347反射为反射的线性偏振光325。反射的线性偏振光325保持线性偏振显示光320的偏振取向。线性偏振光325可以被波片表面330旋转45度，以产生圆偏振光327。圆偏振光327的一部分(未示出)被部分反射层311透射。圆偏振光327的剩余部分(未透过层311)被反射为圆偏振光335。如果圆偏振光327是左旋圆偏振光，则圆偏振光335将具有右旋圆偏振光取向。如果圆偏振光327是右旋圆偏振光，则圆偏振光335将具有左旋圆偏振光取向。部分反射层311设置在其上的弯曲部可以赋予光焦度(在反射中)，以帮助聚焦显示光。圆偏振光335被波片表面330旋转45度，以产生正交的线性偏振光340。正交线性偏振光340具有与线性偏振光320正交的取向。因此，正交线性偏振光340作为光345被弯曲反射偏振器表面347透射(通过)，而不是被反射。在一个实施例中，正交线性偏振光340是s偏振光。光345通过折射材料141中形成的弯曲部143和/或145提供的光焦度聚焦/导向视窗区域150和眼睛102。
包括设置在第二光学元件140/240中诸如弯曲部143或145的弯曲部上的弯曲反射偏振器147的配置可以帮助校正场曲率并改善瞳孔游离(pupil swim)。弯曲部143和145可以是相对较浅的弯曲部。视窗区域内眼睛位置的变化可能导致呈现给用户的内容失真。这种不期望的效应被称为“瞳孔游离”。以煎饼状透镜(pancake lens)构造提供与部分反射层(例如，部分反射层111)相对的弯曲反射偏振器(例如，弯曲反射偏振器147)可以显著减少HMD环境中的瞳孔游离。类似地，可以实现更小的瞳距(IPD)灵敏度和更小的垂直视差(如果光学系统倾斜的话)。此外，提供部分反射层111允许改善包括QWP 120的本公开的透镜组件的可制造性，因为波片表面通常被制造为可以层压到平坦表面115的平坦元件。
在一个实施例中，为了注射成型制造的目的，光学元件110、140和/或240的中心到边缘的厚度比小于4比1。在一个实施例中，弯曲反射偏振器147的弧垂与直径之比(sag todiameter ratio)小于0.1。在本公开的实施例中，部分反射层111设置在其上的弯曲部113的半径和弯曲反射偏振器147设置在其上的弯曲部(弯曲部143或145)的半径具有相同的符号，使得在反射中，弯曲部113是凹的并且聚焦/会聚光线，而弯曲反射偏振器147设置在其上的弯曲部是凸的并且发散光线。这种组合可有助于补偿场曲率。在一个实施例中，所公开的光学组件的总轨迹小于23mm(第一透镜顶点到显示器)。在本公开的实施例中，系统的场曲率对于整个视场小于1屈光度。对于所有注视角度，显示空间中的瞳孔游离可以小于10个显示像素间距。在角度/眼睛空间中，对于所有注视角度，瞳孔游离可能小于30弧分。
图4示出了根据本公开的实施例的可包括系统100/200/300的示例头戴式显示器(HMD)400。示例头戴式显示器(HMD)400包括顶部结构441、后部固定结构443和侧部结构442，侧部结构442与具有前刚性主体444的观看结构440连接。图示的HMD 400被配置成佩戴在HMD用户的头上。在一个实施例中，顶部结构441包括可包括弹性的织物带。侧部结构442和后部固定结构443可以包括用于将HMD固定到用户头部的织物以及刚性结构(例如塑料)。HMD 400可以可选地包括耳机420，其被配置为向HMD 400的佩戴者的耳朵传递音频。
在所示实施例中，观看结构440包括用于接触HMD 400佩戴者面部的界面膜418。界面膜418可用于阻挡部分或全部环境光到达HMD 400的佩戴者的眼睛。
示例HMD 400还包括用于支撑HMD 400的观看结构440的硬件的机架。观看结构440的硬件可以包括任何处理逻辑、用于发送和接收数据的有线和/或无线数据接口、图形处理器以及用于存储数据和计算机可执行指令的一个或更多个存储器。在一个实施例中，观看结构440可以被配置成接收有线电力。在一个实施例中，观看结构440被配置成由一个或更多个电池供电。在一个实施例中，观看结构440可以被配置成接收包括视频数据的有线数据。在一个实施例中，观看结构440被配置成接收包括视频数据的无线数据。
观看结构440可以包括用于将图像光导向HMD 400的佩戴者的显示器。显示器可以包括显示器105/305的属性。
图5示出了根据本公开的实施例的光学系统500，其包括经由透镜组件101聚焦到视窗150的显示光的示例光路。图5的示例光线591示出了从显示器105发射的显示光在被弯曲反射偏振器147反射通过QWP回到部分反射层111之前穿过部分反射层111和QWP 120。由部分反射层111反射的显示光在遇到视窗区域150之前穿过QWP 120、弯曲反射偏振器147和第二光学元件140的折射材料。
在一个说明性示例中，这些类型的光学系统可以在1.4”和2.5”之间的显示面板对角线尺寸范围内工作，用于沿着水平侧(鼻侧到颞侧)的至少85度的VR视场。如果面板对角线尺寸远小于1.4”，性能可能会下降，光学系统可能无法支持足够大的视窗和/或视场。如果面板对角线尺寸比2.5”大得多，平坦的反射偏振器层就足以提供令人满意的性能。
本公开中的术语“处理逻辑”可以包括一个或更多个处理器、微处理器、多核处理器、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)，以执行本文公开的操作。在一些实施例中，存储器(未示出)被集成到处理逻辑中，以存储指令来执行操作和/或存储数据。根据本公开的实施例，处理逻辑还可以包括模拟或数字电路来执行操作。
本公开中描述的“存储器”可以包括一个或更多个易失性或非易失性存储器架构。“存储器”可以是以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的可移动和不可移动介质。示例存储器技术可以包括RAM、ROM、EEPROM、闪存、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、高清晰度多媒体/数据存储盘或其他光存储设备、盒式磁带、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储设备，或者可以用于存储信息以供计算设备访问的任何其他非传输介质。
计算设备可以包括台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、平板手机、智能手机、功能电话、服务器计算机或其他计算设备。服务器计算机可以位于数据中心的远处，也可以存储在本地。
本发明的实施例可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来被实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，其可以包括例如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(mixed reality，MR)、混杂现实(hybrid reality)或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或者与捕获的(例如，真实世界的)内容相结合的生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈、或其某种组合，且其中任何一个都可以在单个通道中或在多个通道中被呈现(例如向观众产生三维效果的立体视频)。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或在人工现实中以其他方式使用(例如在人工现实中执行活动)。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，这些平台包括连接到主计算机系统的头戴式显示器(HMD)、独立的HMD、移动设备或计算系统、或者能够向一个或更多个观众提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
包括摘要中描述的内容在内的本发明的所示实施例的上述描述并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。虽然本文出于说明的目的描述了本发明的具体实施例和示例，但是相关领域的技术人员将会认识到，在本发明的范围内各种修改是可能的。
根据以上详细描述，可以对本发明进行这些修改。在所附权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书中公开的特定实施例。更确切地，本发明的范围完全由所附权利要求来确定，这些权利要求将根据权利要求解释的既定原则来解释。

Claims (18)

1.一种透镜组件，包括：
第一光学元件，其包括：
具有第一侧和第二侧的第一折射光学元件，其中所述第一侧具有第一透镜弯曲部，并且所述第二侧是平坦的；其中所述第一折射光学元件的中心与边缘的厚度比小于4:1，和
设置在所述第一透镜弯曲部上的部分反射层；和
与所述第一光学元件间隔一定距离的第二光学元件，所述第二光学元件包括：
具有第三侧和第四侧的第二折射元件，其中所述第三侧具有凸的第二透镜弯曲部，其中所述第三侧位于所述第四侧和所述第一光学元件之间，其中所述第二透镜弯曲部的第二半径大于所述第一透镜弯曲部的第一半径，其中所述第二折射元件的中心与边缘的厚度比小于4:1；以及
设置在所述第二透镜弯曲部上的弯曲反射偏振器层，其中所述第一折射光学元件的第二侧设置在所述弯曲反射偏振器层和所述第一折射光学元件的第一侧之间，其中所述弯曲反射偏振器层的弧垂与直径比小于0.1；以及
将所述第一光学元件与所述第二光学元件隔开的气隙，
其中设置在所述第二折射元件上的所述弯曲反射偏振器层和设置在所述第一光学元件上的所述部分反射层的组合被配置为对于所述透镜组件的多个注视角度提供小于10个显示像素间距的瞳孔游离，
其中所述透镜组件的场曲率对于整个视场小于1屈光度。
2.根据权利要求1所述的透镜组件，还包括：
四分之一波片，其设置在所述部分反射层和设置在所述第二透镜弯曲部上的所述弯曲反射偏振器层之间。
3.根据权利要求2所述的透镜组件，其中所述第一光学元件包括所述四分之一波片，并且所述四分之一波片被层压到所述第一折射光学元件的第二侧。
4.根据权利要求1所述的透镜组件，其中所述第一透镜弯曲部在反射中提供正光焦度。
5.根据权利要求1所述的透镜组件，其中所述部分反射层被配置为透射大约50％的入射显示光并反射大约50％的显示光。
6.根据权利要求1所述的透镜组件，其中所述第二折射元件的所述第四侧包括第三透镜弯曲部。
7.根据权利要求1所述的透镜组件，其中所述第二折射元件的所述第四侧包括平坦的表面。
8.一种头戴式显示器HMD，包括：
显示器，其被配置为发射显示光；
第一光学元件，其包括：
具有第一侧和第二侧的第一折射光学元件，其中所述第一侧具有凸的第一透镜弯曲部，并且所述第二侧是平坦的，其中所述第一折射光学元件的中心与边缘的厚度比小于4:1；和
设置在所述第一透镜弯曲部上的部分反射层；
与所述第一光学元件间隔一定距离的第二光学元件，所述第二光学元件包括：
具有第三侧和第四侧的第二折射元件，其中所述第三侧具有凸的第二透镜弯曲部，其中所述第三侧位于所述第四侧和所述第一光学元件之间，其中所述第二透镜弯曲部的第二半径大于所述第一透镜弯曲部的第一半径，其中所述第二折射元件的中心与边缘的厚度比小于4:1；以及
设置在所述第二折射元件的所述第二透镜弯曲部上的弯曲反射偏振器层，其中所述弯曲反射偏振器层被配置为反射第一偏振取向的所述显示光，并且透射不同于所述第一偏振取向的第二偏振取向的所述显示光，其中所述第一折射光学元件的第二侧设置在所述弯曲反射偏振器层和所述第一折射光学元件的第一侧之间，其中所述弯曲反射偏振器层的弧垂与直径比小于0.1；以及
将所述第一光学元件与所述第二光学元件隔开的气隙，
其中设置在所述第二折射元件上的所述弯曲反射偏振器层和设置在所述第一光学元件上的所述部分反射层的组合被配置为对于所述HMD中的多个注视角度提供小于10个显示像素间距的瞳孔游离，
其中所述第一光学元件和所述第二光学元件的组合配置的场曲率对于整个视场小于1屈光度。
9.根据权利要求8所述的HMD，还包括：
四分之一波片，其设置在所述部分反射层和设置在所述第二透镜弯曲部上的所述弯曲反射偏振器层之间。
10.根据权利要求9所述的HMD，其中所述第一光学元件包括所述四分之一波片，并且所述四分之一波片被层压到所述第一折射光学元件的第二侧。
11.根据权利要求8所述的HMD，其中所述第一透镜弯曲部在反射中提供正光焦度。
12.根据权利要求8所述的HMD，其中所述部分反射层被配置为透射大约50％的入射显示光并反射大约50％的显示光。
13.根据权利要求8所述的HMD，其中所述第二折射元件的所述第四侧包括第三透镜弯曲部。
14.根据权利要求8所述的HMD，其中所述第二折射元件的所述第四侧包括平坦的表面。
15.根据权利要求8所述的HMD，其中所述显示光是线性偏振的，并且其中所述HMD还包括：
波片表面，其被配置为将线性偏振的所述显示光转换成圆偏振光，所述波片表面设置在所述显示器和所述部分反射层之间。
16.根据权利要求8所述的HMD，其中所述显示器的面板尺寸在对角线上是在1.4英寸和2.5英寸之间。
17.根据权利要求8所述的HMD，其中包括所述显示器、所述第一光学元件和所述第二光学元件的光学系统的视场当从鼻到颞进行测量时至少为水平85度。
18.一种显示系统，包括：
显示器，其被配置为发射显示光；
配置成将所述显示光转换成圆偏振显示光的光学器件；
设置在第一折射元件的第一透镜弯曲部上的部分反射层，其中所述第一折射元件的中心与边缘的厚度比小于4:1，其中所述第一透镜弯曲部是凸的；
四分之一波片，其中所述部分反射层设置在所述四分之一波片和所述光学器件之间，其中所述四分之一波片设置在所述第一折射元件的所述第一透镜弯曲部的对面；
设置在第二折射元件的第二透镜弯曲部上的弯曲反射偏振器层，其中所述第二折射元件的中心与边缘的厚度比小于4:1，其中所述弯曲反射偏振器层的弧垂与直径比小于0.1，其中所述第二透镜弯曲部是凸的，其中所述第二透镜弯曲部的第二半径大于所述第一透镜弯曲部的第一半径，其中所述四分之一波片设置在所述弯曲反射偏振器层和所述部分反射层之间，其中所述弯曲反射偏振器层被配置为反射第一偏振取向的所述显示光，并透射不同于所述第一偏振取向的第二偏振取向的所述显示光；和
将所述第一折射元件与所述第二折射元件隔开的气隙，
其中设置在所述第二折射元件上的所述弯曲反射偏振器层和设置在所述第一折射元件上的所述部分反射层的组合被配置为对于所述显示系统中的多个注视角度提供小于10个显示像素间距的瞳孔游离，
其中所述第一折射元件和所述第二折射元件的组合配置的场曲率对于整个视场小于1屈光度。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11054622B1 (en) * 2017-11-20 2021-07-06 Facebook Technologies, Llc Folded viewing optics with an optical retarder on a simple surface
WO2020035791A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 3M Innovative Properties Company Optical system
US11022784B1 (en) 2018-08-17 2021-06-01 Facebook Technologies, Llc Use of folded optics to reduce volume in a virtual-reality system
US10861240B1 (en) * 2018-09-26 2020-12-08 Facebook Technologies, Llc Virtual pupil camera in head mounted display
US11372239B1 (en) 2018-11-01 2022-06-28 Facebook Technologies, Llc Enabling eye tracking in pancake lens optics
US11619808B1 (en) * 2018-11-28 2023-04-04 Meta Platforms Technologies, Llc Display and optical assembly with color-selective effective focal length
JP7414561B2 (ja) * 2020-01-31 2024-01-16 キヤノン株式会社 画像観察装置
US11656500B2 (en) 2020-06-10 2023-05-23 Meta Platforms Technologies, Llc Switchable multilayer cholesteric liquid crystal reflective polarizer
JP7500386B2 (ja) * 2020-10-12 2024-06-17 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
JP7480013B2 (ja) * 2020-10-12 2024-05-09 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN114690414A (zh) * 2020-12-30 2022-07-01 舜宇光学（浙江）研究院有限公司 基于波导的增强现实装置及其方法
WO2022208249A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 3M Innovative Properties Company Optical lens assembly with wide field of view
CN113219666A (zh) * 2021-04-30 2021-08-06 歌尔股份有限公司 光学模组和头戴显示设备
CN113359303B (zh) * 2021-06-28 2023-01-24 歌尔光学科技有限公司 成像模组和头戴显示设备
US20230093721A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-23 Valve Corporation Head-mounted display system with compact optics
CN116027551A (zh) * 2021-10-26 2023-04-28 广州视源电子科技股份有限公司 一种短焦折叠光学系统以及虚拟现实显示设备
TWI805207B (zh) * 2022-01-27 2023-06-11 國立陽明交通大學 餅乾透鏡組件
CN114660803B (zh) * 2022-03-07 2024-05-31 玩出梦想(上海)科技有限公司 一种屏下眼动追踪系统
CN114895469B (zh) * 2022-05-19 2023-07-25 歌尔光学科技有限公司 光学模组以及头戴显示设备
TW202409638A (zh) * 2022-08-19 2024-03-01 大根光學工業股份有限公司 光學系統與頭戴裝置
EP4350420A1 (en) * 2022-08-24 2024-04-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Lens assembly including light-emitting element disposed on first lens, and wearable electronic device including same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108369325A (zh) * 2015-12-08 2018-08-03 欧库勒斯虚拟现实有限责任公司 焦点调整虚拟现实耳机
US10277893B1 (en) * 2017-06-22 2019-04-30 Facebook Technologies, Llc Characterization of optical distortion in a head mounted display

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07261088A (ja) 1994-03-18 1995-10-13 Olympus Optical Co Ltd 共心光学系
KR20010073072A (ko) 1999-07-02 2001-07-31 요트.게.아. 롤페즈 머리-장착형 디스플레이
JP6505215B2 (ja) 2015-09-03 2019-04-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学システム
US10203489B2 (en) 2016-08-02 2019-02-12 Apple Inc. Optical system for head-mounted display
US10545347B2 (en) 2017-02-23 2020-01-28 Google Llc Compact eye tracking using folded display optics
US11262565B2 (en) * 2017-05-16 2022-03-01 3M Innovatipve Properties C Ompany Optical system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108369325A (zh) * 2015-12-08 2018-08-03 欧库勒斯虚拟现实有限责任公司 焦点调整虚拟现实耳机
US10277893B1 (en) * 2017-06-22 2019-04-30 Facebook Technologies, Llc Characterization of optical distortion in a head mounted display

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