TW201719233A - 添加處方校正至用於透視型頭戴式顯示器之目鏡 - Google Patents

添加處方校正至用於透視型頭戴式顯示器之目鏡 Download PDF

Info

Publication number
TW201719233A
TW201719233A TW105121278A TW105121278A TW201719233A TW 201719233 A TW201719233 A TW 201719233A TW 105121278 A TW105121278 A TW 105121278A TW 105121278 A TW105121278 A TW 105121278A TW 201719233 A TW201719233 A TW 201719233A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
curved
light guide
assembly
eyepiece
guide assembly
Prior art date
Application number
TW105121278A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI635315B (zh
Inventor
奧斯卡Ａ 馬提尼斯
歐山 卡克馬克錫
Original Assignee
咕果公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 咕果公司 filed Critical 咕果公司
Publication of TW201719233A publication Critical patent/TW201719233A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI635315B publication Critical patent/TWI635315B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C11/00—Non-optical adjuncts; Attachment thereof
    • G02C11/10—Electronic devices other than hearing aids
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B2027/0192—Supplementary details
    • G02B2027/0194—Supplementary details with combiner of laminated type, for optical or mechanical aspects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

一種用於一頭戴式顯示器之目鏡包含一彎曲光導組件、一彎曲透視型組件、一輸出耦合器及一處方層。該彎曲光導組件導引在一輸入區域處接收之顯示光且在一觀看區域中沿著一朝向眼睛方向釋放該顯示光。該輸出耦合器安置於該觀看區域處以將該顯示光重新引導朝向該朝向眼睛方向以用於自該彎曲光導組件輸出。該輸出耦合器至少部分地透射穿過一面向世界側入射之周圍光，使得該觀看區域係透視型的。該彎曲透視型組件與該彎曲光導組件之該面向世界側配合。該處方層具有與該彎曲光導組件之一面向眼睛側配合之一第一側及具有將處方透鏡化引入至該周圍光及該顯示光兩者之一曲率之一第二側。

Description

添加處方校正至用於透視型頭戴式顯示器之目鏡
本發明一般而言係關於光學器件之領域，且特定而言但非排他地，係關於用於頭戴式顯示器之目鏡。
一頭部安裝顯示器(「HMD」)或頭戴式顯示器係配戴於頭部上或圍繞頭部配戴之一顯示裝置。HMD通常併入某些種類之近眼式光學系統以形成置於使用者前方幾米處之一經放大虛擬影像。單眼顯示器稱為單目HMD，而雙眼顯示器稱為雙目HMD。某些HMD僅顯示一電腦產生之影像(「CGI」)，而其他類型之HMD能夠將CGI疊加於一真實世界視圖上。此後一類型之HMD通常包含某種形式之透視型目鏡且可用作硬體平臺以用於實現擴增現實。利用擴增現實，觀看者對世界的影像利用一覆疊之CGI(亦稱為一抬頭顯示器(「HUD」))而擴增。
HMD具有眾多的實際應用及休閒應用。航天應用准許一飛行員在不使其眼睛離開飛行路徑之情況下看到極其重要的飛行控制資訊。公共安全應用包含地圖及熱成像的戰術顯示。其他應用領域包含視訊遊戲、運輸及電信。隨著技術演變，必定存在新發現的實際應用及休閒應用；然而，此等應用中之諸多應用由於用於實施現有HMD之習用光學系統之成本、大小、重量、視域及效率而受到限制。若HMD 可針對具有不同處方需要之各種各樣之使用者有效地併入處方校正，則該等HMD可能被公眾廣泛採用。
100‧‧‧目鏡
105‧‧‧彎曲光導組件
110‧‧‧彎曲透視型組件
115A‧‧‧光導層
115B‧‧‧光導層
120‧‧‧輸入耦合器/反射輸入耦合器
121‧‧‧邊緣表面
125‧‧‧輸出耦合器
130‧‧‧處方層
135‧‧‧厚部分
140‧‧‧薄部分
145‧‧‧面向眼睛側/面向眼睛表面
150‧‧‧面向世界側/面向世界表面
155‧‧‧厚部分
160‧‧‧薄部分
165‧‧‧顯示光
170‧‧‧顯示源
175‧‧‧觀看區域
180‧‧‧眼睛
185‧‧‧面向世界表面/面向世界側
190‧‧‧周圍光
195‧‧‧面向眼睛側
200‧‧‧目鏡
205‧‧‧彎曲光導組件
210‧‧‧可見接縫/緊密接縫/接縫
215A‧‧‧光導層
215B‧‧‧光導層
300‧‧‧目鏡
305‧‧‧彎曲光導組件
310‧‧‧彎曲透視型組件
320‧‧‧輸入耦合器
345‧‧‧面向眼睛側
385‧‧‧面向世界表面
405‧‧‧目鏡
410‧‧‧輸入耦合器
415‧‧‧彎曲波導組件
420‧‧‧目鏡
425‧‧‧稜鏡結構
430‧‧‧面向世界表面
435‧‧‧透視型楔形件
450‧‧‧目鏡
455‧‧‧全息圖
457‧‧‧反射全息圖
460‧‧‧面向世界表面
470‧‧‧目鏡
475‧‧‧部分反射鏡分段/鏡分段
480‧‧‧部分反射鏡分段/鏡分段
485‧‧‧彎曲波導組件
490‧‧‧面向世界表面
495‧‧‧面向眼睛表面/面朝眼睛表面
497‧‧‧輸入耦合器
500‧‧‧單目頭戴式顯示器/頭戴式顯示器/顯示器
501‧‧‧目鏡/透視型目鏡
505‧‧‧鼻樑架
510‧‧‧左耳臂
515‧‧‧右耳臂
520‧‧‧殼體
525‧‧‧殼體
600‧‧‧雙目頭戴式顯示器/頭戴式顯示器
601‧‧‧透視型目鏡/目鏡
參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實施例，其中除非另外規定，否則貫穿各種視圖相似元件符號係指相似部件。圖式未必按比例繪製，替代地將重點放在圖解說明所闡述之原理。
圖1圖解說明根據本發明之一第一實施例之用於一頭戴式顯示器之包含一處方層之一目鏡。
圖2圖解說明根據本發明之一第二實施例之用於一頭戴式顯示器之包含一處方層之一目鏡。
圖3圖解說明根據本發明之一第三實施例之用於與一頭戴式顯示器一起使用之包含形成於一或多個表面上之一處方曲率之一目鏡。
圖4A至圖4D圖解說明根據本發明之實施例之輸入耦合器及輸出耦合器之各種實例。
圖5A及圖5B圖解說明根據本發明之一實施例之包含一透視型目鏡之一演示單目頭戴式顯示器。
圖6圖解說明根據本發明之一實施例之包含透視型目鏡之一演示雙目頭戴式顯示器。
本文中闡述用於一頭戴式顯示器之一目鏡之一系統及設備之實施例，該頭戴式顯示器提供處方透鏡化(lensing)。在以下說明中陳述眾多特定細節以提供對該等實施例之一透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，本文中所闡述之技術可在不具有特定細節中之一或多者之情況下實踐或可藉助其他方法、組件、材料等來實踐。在其他例項中，未詳細展示或闡述眾所周知之結構、材料或操作以避免使特定態樣模糊。
本說明書通篇所提及之「一項實施例」或「一實施例」意指結合實施例闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在本說明書通篇中之各處出現之片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」未必全部係指同一實施例。此外，特定特徵、結構或特性可以任何適合方式組合於一或多項實施例中。
圖1圖解說明根據本發明之一第一實施例之用於一頭戴式顯示器之一目鏡100，該頭戴式顯示器提供處方透鏡化。目鏡100之所圖解說明實施例包含彎曲光導組件105、一彎曲透視型組件110、光導層115A及115B(統稱為115)、一輸入耦合器120、一輸出耦合器125及一處方層130。彎曲光導組件105之所圖解說明實施例包含一厚部分135、一薄部分140、一面向眼睛側145及一面向世界側150。彎曲透視型組件110之所圖解說明實施例包含一厚部分155及一薄部分160。
目鏡100良好地適合於與提供使用者特定處方透鏡化之頭戴式顯示器一起使用。當與一頭戴式顯示器整合時，目鏡100在自一觀看區域175周邊地定位之一輸入區域(靠近輸入耦合器120)處接收由顯示源170產生之顯示光165且在觀看區域175中沿著一朝向眼睛方向而朝向一使用者之眼睛180發射顯示光165。在輸入耦合器120與輸出耦合器125之間，在彎曲光導組件105內之光導層115之間導引顯示光165。
在一項實施例中，光導層115係清透黏合劑層，該等清透黏合劑層在彎曲光導組件105與包含彎曲透視型組件110及處方層130之環繞層之間形成一保形接合。此等黏合劑層具有低於彎曲光導組件105之一折射率之一折射率以促成全內反射(「TIR」)。在此實施例中，完全藉由TIR而將顯示光165自輸入耦合器120導引至輸出耦合器125。為改良效率且減小漸逝洩漏，低折射率黏合劑層應係顯示光165之幾波長厚或更厚。作為一實例，彎曲光導組件105可由具有介於1.5至1.7之間的一折射率之一光學級塑膠製作，而光導層115可具有大約1.3之一 折射率。在一項實施例中，光導層115可由一光學級黏合劑(諸如由Israel之MY Polymers提供之MY-131)製作。當然，可使用其他光學級黏合劑。
在另一實施例中，使用角度選擇性塗層製作光導層115。可使用一多層膜堆疊來實施角度選擇性塗層，該多層膜堆疊實質上反射在充分傾斜角度處入射之顯示光165同時實質上透射在近法向角度處入射之顯示光165。
在所圖解說明實施例中，顯示光165穿過面向眼睛側145入射且藉由一反射輸入耦合器120而沿彎曲光導組件105向下重新引導朝向觀看區域175。然而，在其他實施例中，可省略輸入耦合器120且彎曲光導組件105之邊緣表面121操作為輸入耦合器以用於將顯示光165接收至彎曲光導組件105中。在此邊緣輸入實施例中，可將顯示源170重新定位於邊緣表面121前方。在某些實施例中，邊緣表面121可係一彎曲表面(例如，自由形式表面)，當將顯示光165接收至彎曲光導組件105中時，該彎曲表面將透鏡化倍率賦予該顯示光。在又其他實施例中(下文所論述)，可使用多種其他結構(例如，反射表面、全息圖、稜鏡等)來實施輸入耦合器120，該等其他結構沿著彎曲光導組件105內之一軌跡重新引導顯示光165，此導致沿彎曲光導組件105朝向觀看區域175向下之TIR傳播。在一項實施例中，輸入耦合器120係具有一自由形式表面之一鏡(例如，銀塗層或其他反射塗層)。顯示光165歸因於光導層115而完全經由TIR或角度選擇性反射自輸入耦合器120導引至輸出耦合器125，其中顯示光165經由在觀看區域175處自輸出耦合器125之一最終反射而重新引導出彎曲光導組件105。
可使用沿著一朝向眼睛方向重新引導顯示光165之多種不同結構來實施輸出耦合器125。舉例而言，輸出耦合器125可係具有一自由形式表面之一部分反射器或分束器(例如，薄銀塗層、多層介電薄膜 等)。在一項實施例中，輸出耦合器125對可見光之透射大於反射。舉例而言，可將輸出耦合器125實施為15%反射及85%透射。當然，可實施其他反射/透射比率。因此，觀看區域175部分地透射穿過面向世界表面150入射之周圍光，使得觀看區域175係透視型的。
在一項實施例中，彎曲透視型組件110跨越觀看區域175而安置以提供沿著面向世界表面185之一互補曲率以抵消周圍光所遇到之面向眼睛表面145之曲率之光學倍率。此外，在一項實施例中，彎曲透視型組件110及彎曲光導組件105係由相同透明材料或具有實質上相同折射率之透明材料製作。因此，目鏡100操作為一光學組合器，其將沿著一朝向眼睛方向自觀看區域175引導出至眼睛180中之周圍光190與顯示光165組合。以此方式，目鏡100能夠將一擴增現實顯示給眼睛180；然而，彎曲透視型組件110之面向世界表面185與彎曲光導組件105之面向眼睛側145之組合曲率彼此互補且在周圍光190在觀看區域175中通過目鏡100時共同地不將透鏡化倍率賦予該周圍光。
在圖1之所圖解說明實施例中，經由處方層130將處方透鏡化提供至周圍光190及顯示光165兩者。舉例而言，一處方曲率形成至處方層130之面向眼睛側195中。相對於面向世界側185之曲率規定處方曲率。藉由由具有實質上匹配彎曲光導組件105之一折射率之一材料製作處方層130，處方層130與彎曲光導組件105之間的界面(其中安置光導層115B)使沿著朝向眼睛方向離開目鏡100之周圍光190及顯示光165具有極小透鏡化倍率或不具有透鏡化倍率。
因此，可藉由僅改變或修改處方層130而使彎曲光導組件105及彎曲透視型組件110跨越所有使用者保持泛用而提供使用者特定處方。此技術使得能夠製造各種各樣之處方同時僅對處方層130維持一相對少庫存單位(skus)。舉例而言，可製作少數不同處方層130(例如，八個)，該等處方層各自具有形成至面向眼睛側195中之對應於介 於自-4屈光度至+4屈光度之範圍內之一基礎屈光度之一基礎曲率。可使用此範圍之基礎屈光度製作及提供目鏡100。當將一特定目鏡100修整為一特定使用者之處方時，選擇具有最接近匹配基礎屈光度之目鏡100且然後將該目鏡送至一眼科實驗室以將使用者之確切處方研磨成處方層130之面向眼睛側195。
可將目鏡100實施為具有小於8mm之一厚度之一薄彎曲目鏡。在一項實施例中，當彎曲光導組件105由具有1.64之一折射率之一透明材料(例如，OKP4HT-L、EP5000、聚碳酸酯等)製作時，該彎曲光導組件單獨具有約3.5mm之一厚度。折射率越高，可將目鏡設計得越薄。使用較高折射率材料之一直接益處係減小TIR發生處之角度。此有效地達成減小輸出耦合器之角度之設計，其可針對一給定光導厚度增加眼箱(eyebox)之大小或針對一給定眼箱大小減小光導之整體厚度。針對目鏡使用較高折射率材料亦可提供用於將目鏡100之各組件接合在一起之光學級黏合劑(例如，光導層115)之折射率之較大靈活性。可將面向眼睛表面145及面向世界表面150兩者之曲率實施為球形表面。目鏡100之曲率及纖薄性質共同地提供需要處方透鏡化之使用者可享受之一合意工業設計。目鏡100不僅具有合意工業設計，且亦係高效地，此乃因針對自輸入耦合器120行進至輸出耦合器125之顯示光165之唯一有損反光係藉由輸出耦合器125自身之單個重新引導。此准許輸出耦合器125實質上比起反射性來說更具透射性，藉此改良目鏡100在觀看區域175中之透視特性。
雖然面向世界側150及面向眼睛側145不將透鏡化倍率賦予周圍光190且當顯示光165在觀看區域175中離開目鏡100時，面向眼睛側145不將透鏡化倍率賦予該顯示光，但當顯示光165沿目鏡100自輸入區域向下導引至觀看區域175時，此等表面將透鏡化倍率賦予該顯示光。在一項實施例中，當顯示光165沿目鏡100自輸入區域向下導引至 觀看區域175時，面向世界側150及面向眼睛側145以及輸入耦合器120及輸出耦合器125共同地將透鏡化倍率賦予該顯示光。此透鏡化倍率用於放大顯示光165，使得使用者可使近眼影像對焦。在一項實施例中，面向世界側150及面向眼睛側145具有球曲率，而邊緣表面121(注意，在此實施例中如上文所論述省略輸入耦合器120且邊緣表面121操作為輸入耦合器)及輸出耦合器125可具有自由形式表面。在其中彎曲光導組件105具有1.64之一折射率之一項實施例中，面向眼睛表面145及面向世界表面150分別具有-118.5mm及-120mm之球半徑。在此實例中，邊緣表面121及輸出耦合器125之自由形式表面由以下方程式界定：
其中C2,0=X2、C1,1=X1Y1、C0,2=Y2等。在此實施例中，邊緣表面121具有由方程式1在R=22.39mm、Y2=3.12E-02、X3=-1.5E-03、XY2=-4.64E-03及Y4=-6.5E-04之各係數值之情況下界定之一自由形式形狀。在此實施例中，輸出耦合器125具有由方程式1在R=-57.135mm、Y2=9.2E-04、X3=7.96E-05、XY2=7.14E-05之各係數值及32度之一相對傾斜度之情況下界定之一自由形式形狀。當然，可實施其他曲率、自由形式方程式、係數項及/或值以及尺寸。
在所圖解說明實施例中，彎曲光導組件105包含厚部分135及薄部分140，而彎曲透視型組件110包含厚部分155及薄部分160。輸出耦合器125沿著厚部分與薄部分之間的過渡區而安置。此構形允許目鏡100不僅跨越整個目鏡不具有可見接縫，且亦特定而言在觀看區域175中無接縫。
在一項實施例中，使用運用光學級塑膠之射出模製技術製作彎曲光導組件105及彎曲透視型組件110。一旦使用低折射率光學級黏合 劑(例如，光導層115)將組件接合在一起，然後便可將兩個組件薄化以達成最終厚度及外表面上之處方曲率(prescription curvatures)。可使用各種研磨、碾磨、金剛石車削或其他技術達成薄化。亦可使用射出模製技術後續亦接著各種研磨、碾磨、金剛石車削或其他技術來達成面向眼睛側195之處方曲率。
圖2圖解說明根據本發明之另一實施例之用於與一頭戴式顯示器一起使用之包含一處方層之一目鏡200。目鏡200類似於目鏡100且以一類似方式操作，惟彎曲光導組件205不包含一薄部分除外。製作不具有一薄部分之彎曲光導組件205可減小製作成本，但如此做係以可能將一可見接縫210引入至觀看區域175中為代價。可經由小心製造以在處方層130、彎曲光導組件205與彎曲透視型組件110之間形成一緊密接縫210而減小接縫210之出現，雖然使用低折射率清透黏合劑來實施光導層215A及215B仍可導致接縫210可見。
圖3圖解說明根據本發明之另一實施例之包含形成於一或多個表面上之一處方曲率之一目鏡300。目鏡300類似於目鏡100且以一類似方式操作，惟省略處方層130且替代地將處方透鏡化直接形成至彎曲透視型組件310之面向世界表面385中且視情況形成至彎曲光導組件305之面向眼睛側345中除外。將處方曲率直接形成至彎曲光導組件305及/或彎曲透視型組件310之外部表面中可改良工業設計特性(例如，利用較少夾層保持目鏡300較薄、改良透明度等)；然而，如此做係以必須針對每一使用者修整彎曲透視型組件310且視情況修整彎曲光導組件305為代價。在一項實施例中，面向世界表面385及面向眼睛側345之非互補曲率提供處方透鏡化；然而，顯示光165所遇到之彎曲光導組件305之表面之總和不提供處方透鏡化。在此實施例中，校正周圍光190而非顯示光165。因此，此解決方案可良好地適合於利用輕度處方或利用近視處方之使用者，在該情形中可選擇輸入耦合器 320、彎曲光導組件305及輸出耦合器125之透鏡化倍率以將顯示光165之虛擬影像置於一距離處使得一典型近視使用者可在無處方透鏡化之情況下進行對焦。
圖4A至圖4D圖解說明根據本發明之實施例之可結合上文所闡述之目鏡設計(例如，目鏡100、200或300)使用之輸入耦合器及輸出耦合器之各種替代實例。所圖解說明實例並不意欲表示輸入耦合及輸出耦合解決方案之一詳盡清單而是一演示清單。
舉例而言，圖4A圖解說明一目鏡405，其中一輸入耦合器410形成為模製至彎曲波導組件415之一端中之一輸入表面。換言之，顯示光165並非穿過面向眼睛表面而是穿過接近於顯示源170之一端表面輸入。
圖4B圖解說明一目鏡420，其中輸出耦合器形成為在觀看區域中沿著面向世界表面430安置之稜鏡結構425之一陣列。可將稜鏡結構425實施為小傾斜角度部分反射表面之一陣列。在圖4B之所圖解說明實施例中，將複數個透視型楔形件435在每一反射表面後面接合至彎曲波導組件440。雖然未圖解說明，但在某些實施例中，目鏡420可進一步包含在輸入區域中作為一輸入耦合器之稜鏡結構之一陣列。
圖4C圖解說明一目鏡450，其中輸出耦合器形成為在觀看區域中沿著面向世界表面460而安置之一全息圖455。圖4C圖解說明包含一反射全息圖457作為一輸入耦合器以針對藉由輸出全息圖455誘發之色像差提供色彩校正。
圖4D圖解說明一目鏡470，其中輸出耦合器形成為安置於彎曲波導組件485內之一對部分反射鏡分段475及480。部分反射鏡分段475及480進行操作以進一步擴大眼箱，自該眼箱可自目鏡470觀看顯示光165。換言之，鏡分段475及480以在觀看區域處將由每一鏡分段475及480反射之影像拼接在一起以擴展眼箱(可自其觀看一單個像素)之一 方式反射自一單個像素輸出之顯示光。部分反射鏡分段480安置於部分反射鏡分段475後面，使得顯示光165在到達部分反射鏡分段480之前必須首先通過部分反射鏡分段475。在所圖解說明實施例中，部分反射鏡分段475及480兩者皆係彎曲自由形式表面，而面向世界表面490及面向眼睛表面495係球形表面。在一項實施例中，面向世界表面490係具有90mm之一半徑之一球面且面朝眼睛表面495係具有92.5mm之一半徑之一球面。在一項實施例中，部分反射鏡分段475具有由以下方程式2及方程式3在x2=0.0035、y2=0.0045之係數值、-23.25度之一相對傾斜度及-54.72之一半徑之情況下界定之一自由形式形狀；部分反射鏡分段480具有由以下方程式2及方程式3在x2=0.0046、y2=0.0053之係數值、-26度之一相對傾斜度及-51.42之一半徑之情況下界定之一自由形式形狀；且輸入耦合器497具有由以下方程式2及方程式3在x2=-0.0053、y2=-0.0027、x3=7.14E-005、x2y=-6.07E-6、xy2=5.22E-5、(x,y,z)=(-28.5,0,-3)之係數值、42.98之一相對傾斜度及-62.43之一半徑之情況下界定之一自由形式形狀。當然，可實施其他係數值及尺寸。
圖5A及圖5B圖解說明根據本發明之一實施例之使用一目鏡501之一單目頭戴式顯示器500。圖5A係頭戴式顯示器500之一透視圖，而圖5B係同一頭戴式顯示器之一俯視圖。目鏡501可利用如上文所論述之目鏡100、200或300(或其組合)之實施例實施。目鏡501安裝至一框架總成，該框架總成包含一鼻樑架505、左耳臂510及右耳臂515。殼體520及525可含有各種電子器件，包含一微處理器、介面、一或多個無線收發器、一電池、一相機、一揚聲器、一顯示源等。雖然圖5A 及圖5B圖解說明一單目實施例，但亦可將頭戴式顯示器500實施為具有兩個目鏡501(在配戴顯示器500時各自與使用者之一各別眼睛對準)之一雙目顯示器。
透視型目鏡501固定至一眼鏡配置中，因此可將頭戴式顯示器配戴於一使用者之頭部上。左耳臂510及右耳臂515擱置於使用者之耳朵上而鼻樑架505擱置於使用者之鼻子上。框架總成經成形且經定大小以將觀看區域175定位於使用者之一眼睛前方。可使用具有其他形狀之其他框架總成(例如，傳統眼鏡框架、一單個連續耳機部件、一頭帶、護目鏡類型眼睛配戴物等)。
如所提及，圖5A及圖5B圖解說明具有僅覆蓋使用者之視域之一部分之一緊湊透視型目鏡的一單目實施例。在其他實施例中，透視型目鏡之面向眼睛表面及面向世界表面可經延伸以在一雙目框架中形成全眼鏡透鏡。圖6圖解說明包含整合至一框架中之兩個透視型目鏡601之一雙目頭戴式顯示器600且該等目鏡延伸跨越使用者之視域之一大部分。每一目鏡601之彎曲透視型組件(例如，圖1中之彎曲透視型組件110)可經設計以延伸跨越整個目鏡，使得目鏡之中間部分中無接縫形成。顯示光165可在周邊鏡腿區域處發射至目鏡601中且使用TIR或角度選擇性反射經由光導層115朝向輸出耦合器125導引，如上文所闡述。在一項實施例中，可將頭戴式顯示器600實施為一單目設計，其中僅一個目鏡操作為一光學組合器，而另一目鏡係相同材料及厚度之一常規透鏡。
包含發明摘要中所闡述內容之對本發明所圖解說明實施例之以上說明並非意欲係窮盡性的或將本發明限制於所揭示之精確形式。儘管出於說明性目的而在本文中闡述本發明之特定實施例及實例，但熟習相關技術者將認識到，可在本發明之範疇內做出各種修改。
可鑒於以上詳細說明對本發明做出此等修改。以下申請專利範 圍中所使用之術語不應解釋為將本發明限制於本說明書中所揭示之特定實施例。而是，本發明之範疇將完全由以下申請專利範圍來判定，申請專利範圍將根據申請專利範圍解釋之既定原則加以理解。
100‧‧‧目鏡
105‧‧‧彎曲光導組件
110‧‧‧彎曲透視型組件
115A‧‧‧光導層
115B‧‧‧光導層
120‧‧‧輸入耦合器/反射輸入耦合器
121‧‧‧邊緣表面
125‧‧‧輸出耦合器
130‧‧‧處方層
135‧‧‧厚部分
140‧‧‧薄部分
145‧‧‧面向眼睛側/面向眼睛表面
150‧‧‧面向世界側/面向世界表面
155‧‧‧厚部分
160‧‧‧薄部分
165‧‧‧顯示光
170‧‧‧顯示源
175‧‧‧觀看區域
180‧‧‧眼睛
185‧‧‧面向世界表面/面向世界側
190‧‧‧周圍光
195‧‧‧面向眼睛側

Claims (21)

  1. 一種用於一頭戴式顯示器之目鏡，該目鏡包括：一彎曲光導組件，其用於導引在自一觀看區域周邊地定位之一輸入區域處接收之顯示光且在該觀看區域中沿著一朝向眼睛方向釋放該顯示光，該彎曲光導組件具有一面向眼睛側及一面向世界側；一輸出耦合器，其安置於該觀看區域處以將該顯示光重新引導朝向該朝向眼睛方向以用於自該彎曲光導組件輸出，其中該輸出耦合器至少部分地透射穿過該面向世界側入射之周圍光，使得該觀看區域係透視型的；一彎曲透視型組件，其與該彎曲光導組件之該面向世界側配合；及一處方層，其具有第一側及第二側，其中該第一側與該彎曲光導組件之該面向眼睛側配合且該第二側具有將處方透鏡化引入至在該觀看區域中離開該目鏡之該周圍光及該顯示光兩者之一曲率。
  2. 如請求項1之目鏡，其進一步包括：一第一黏合劑層，其安置於該處方層與該彎曲光導組件之間以形成一保形接合，其中該第一黏合劑層具有低於該彎曲光導組件之一第二折射率之一第一折射率，使得該顯示光藉由全內反射(「TIR」)而沿著該第一黏合劑層與該彎曲光導組件之間的一界面自該輸入區域導引至該觀看區域。
  3. 如請求項2之目鏡，其進一步包括：一第二黏合劑層，其安置於該彎曲光導組件與該彎曲透視型組件之間，該第二黏合劑層具有低於該第二折射率之該第一折 射率，其中該顯示光完全藉由TIR而導引於該輸入區域與該輸出耦合器之間。
  4. 如請求項1之目鏡，其進一步包括：一第一角度選擇性塗層，其安置於該處方層之該第一側與該彎曲光導組件之該面向眼睛側之間以沿著該處方層與該彎曲光導組件之間的一第一界面將該顯示光自該輸入區域導引至該觀看區域；及一第二角度選擇性塗層，其沿著該彎曲光導組件之該面向世界側與該彎曲透視型組件之間的一第二界面而安置以沿著該第二界面將該顯示光自該輸入區域導引至該觀看區域。
  5. 如請求項1之目鏡，其中該彎曲光導組件之一第二折射率實質上等效於該彎曲透視型組件之一第三折射率。
  6. 如請求項5之目鏡，其中該彎曲光導組件與該彎曲透視型組件之一組合不將光學倍率引入至通過該目鏡之該觀看區域之該周圍光，而該處方層將該處方透鏡化引入至通過該觀看區域之該周圍光。
  7. 如請求項1之目鏡，其中該彎曲透視型組件具有一薄部分及一厚部分且該彎曲光導組件具有一薄部分及一厚部分，其中該彎曲透視型組件之該薄部分與該彎曲光導組件之該厚部分保形地配合且其中該彎曲光導組件之該薄部分與該彎曲透視型組件之該厚部分保形地配合，其中該輸出耦合器安置於在該彎曲透視型組件與該彎曲光導組件之間的一界面處之自該等厚部分至該等薄部分之一過渡區處。
  8. 如請求項1之目鏡，其中該彎曲透視型組件具有一薄部分及一厚部分，其中該彎曲透視型組件之該薄部分與該彎曲光導組件之 該面向世界側保形地配合，其中該輸出耦合器沿著在該彎曲透視型組件與該彎曲光導組件之間的一界面處之介於該厚部分至該薄部分之間的一過渡表面而安置，其中該處方層之該第一側、該彎曲光導組件及該彎曲透視型組件全部在沿著該過渡表面之一側伸展之一接縫處相接。
  9. 如請求項1之目鏡，其中該輸出耦合器包括一自由形式部分反射表面、一繞射光柵、稜鏡結構之一陣列、一全息圖或複數個部分反射鏡分段中之一者。
  10. 如請求項1之目鏡，其進一步包括：一輸入耦合器，其安置於該輸入區域處以將該顯示光耦合至該彎曲光導組件中。
  11. 一種頭戴式顯示器，其包括：一顯示源，其用以在一周邊位置處產生顯示光；一目鏡，其包含：一彎曲光導組件，其用於導引在自一觀看區域周邊地定位之一輸入區域處接收之該顯示光且在該觀看區域中沿著一朝向眼睛方向釋放該顯示光，該彎曲光導組件具有一面向眼睛側及一面向世界側；一輸出耦合器，其安置於該觀看區域處以將該顯示光重新引導朝向該朝向眼睛方向以用於自該彎曲光導組件輸出，其中該輸出耦合器至少部分地透射穿過該面向世界側入射之周圍光，使得該觀看區域係透視型的；一彎曲透視型組件，其與該彎曲光導組件之該面向世界側配合；及一處方層，其具有第一側及第二側，其中該第一側與該彎曲光導組件之該面向眼睛側配合且該第二側具有將處方透鏡 化引入至在該觀看區域中離開該目鏡之該周圍光及該顯示光兩者之一曲率；及一框架總成，其用以支撐該目鏡及該顯示源以用於配戴於一使用者之一頭部上，其中該觀看區域定位於該使用者之一眼睛前方。
  12. 如請求項11之頭戴式顯示器，其中該目鏡進一步包括：一第一黏合劑層，其安置於該處方層與該彎曲光導組件之間以形成一保形接合，其中該第一黏合劑層具有低於該彎曲光導組件之一第二折射率之一第一折射率，使得該顯示光藉由全內反射(「TIR」)而沿著該第一黏合劑層與該彎曲光導組件之間的一界面自該輸入區域導引至該觀看區域。
  13. 如請求項12之頭戴式顯示器，其中該目鏡進一步包括：一第二黏合劑層，其安置於該彎曲光導組件與該彎曲透視型組件之間，該第二黏合劑層具有低於該第二折射率之該第一折射率，其中該顯示光完全藉由TIR而導引於該輸入區域與該輸出耦合器之間。
  14. 如請求項11之頭戴式顯示器，其中該目鏡進一步包括：一第一角度選擇性塗層，其安置於該處方層之該第一側與該彎曲光導組件之該面向眼睛側之間以沿著該處方層與該彎曲光導組件之間的一第一界面將該顯示光自該輸入區域導引至該觀看區域；及一第二角度選擇性塗層，其沿著該彎曲光導組件之該面向世界側與該彎曲透視型組件之間的一第二界面而安置以沿著該第二界面將該顯示光自該輸入區域導引至該觀看區域。
  15. 如請求項11之頭戴式顯示器，其中該彎曲光導組件與該彎曲透 視型組件之一組合不將光學倍率引入至通過該目鏡之該觀看區域之該周圍光，而該處方層將該處方透鏡化引入至通過該觀看區域之該周圍光。
  16. 如請求項11之頭戴式顯示器，其中該彎曲透視型組件具有一薄部分及一厚部分且該彎曲光導組件具有一薄部分及一厚部分，其中該彎曲透視型組件之該薄部分與該彎曲光導組件之該厚部分保形地配合且其中該彎曲光導組件之該薄部分與該彎曲透視型組件之該厚部分保形地配合，其中該輸出耦合器安置於在該彎曲透視型組件與該彎曲光導組件之間的一界面處之自該等厚部分至該等薄部分之一過渡區處。
  17. 如請求項11之頭戴式顯示器，其中該彎曲透視型組件具有一薄部分及一厚部分，其中該彎曲透視型組件之該薄部分與該彎曲光導組件之該面向世界側保形地配合，其中該輸出耦合器沿著在該彎曲透視型組件與該彎曲光導組件之間的一界面處之介於該厚部分至該薄部分之間的一過渡表面而安置，其中該處方層之該第一側、該彎曲光導組件及該彎曲透視型組件全部在沿著該過渡表面之一側伸展之一接縫處相接。
  18. 一種用於一頭戴式顯示器之目鏡，該目鏡包括：一彎曲光導組件，其用於導引在自一觀看區域周邊地定位之一輸入區域處接收之顯示光且在該觀看區域中沿著一朝向眼睛方向發射該顯示光，該彎曲光導組件具有一面向眼睛側及一面向世界側；一輸出耦合器，其安置於該觀看區域處以將該顯示光重新引導朝向該朝向眼睛方向以用於自該彎曲光導組件輸出，其中該輸出耦合器至少部分地透射穿過該面向世界側入射之周圍光，使得該觀看區域係透視型的；及 一彎曲透視型組件，其具有一第一側及一第二側，其中該第一側與該彎曲光導組件之該面向世界側配合，其中該彎曲透視型組件之該第二側或該彎曲光導組件之該面向眼睛側中之一者具有引入處方透鏡化之一處方曲率。
  19. 如請求項18之目鏡，其進一步包括：一黏合劑層，其安置於該彎曲光導組件與該彎曲透視型組件之間以形成一保形接合，其中該黏合劑層具有低於該彎曲光導組件之一第二折射率之一第一折射率，使得該顯示光藉由全內反射(「TIR」)而沿著該黏合劑層與該彎曲光導組件之間的一界面自該輸入區域導引至該觀看區域。
  20. 如請求項18之目鏡，其進一步包括：一第一角度選擇性塗層，其安置於該彎曲光導組件與該彎曲透視型組件之間以將該顯示光自該輸入區域導引至該觀看區域；及一第二角度選擇性塗層，其沿著該彎曲光導組件之該面向眼睛側而安置以將該顯示光自該輸入區域導引至該觀看區域。
  21. 如請求項18之目鏡，其中僅該彎曲透視型組件之該第二側具有該處方曲率，該處方曲率將處方透鏡化引入至通過該目鏡之僅該周圍光而不將處方透鏡化引入至自該目鏡發射之該顯示光。
TW105121278A 2015-07-06 2016-07-05 添加處方校正至用於透視型頭戴式顯示器之目鏡 TWI635315B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/792,084 2015-07-06
US14/792,084 US10146054B2 (en) 2015-07-06 2015-07-06 Adding prescriptive correction to eyepieces for see-through head wearable displays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201719233A true TW201719233A (zh) 2017-06-01
TWI635315B TWI635315B (zh) 2018-09-11

Family

ID=56148741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105121278A TWI635315B (zh) 2015-07-06 2016-07-05 添加處方校正至用於透視型頭戴式顯示器之目鏡

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10146054B2 (zh)
EP (1) EP3320384B1 (zh)
JP (1) JP6774429B2 (zh)
KR (1) KR102329742B1 (zh)
CN (2) CN107533228A (zh)
DE (1) DE112016003077T5 (zh)
GB (1) GB2555013A (zh)
TW (1) TWI635315B (zh)
WO (1) WO2017007569A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10409066B2 (en) 2017-01-19 2019-09-10 Coretronic Corporation Head-mounted display device with waveguide elements
US10422997B2 (en) 2017-05-16 2019-09-24 Coretronic Corporation Head-mounted display device
US10466479B2 (en) 2016-10-07 2019-11-05 Coretronic Corporation Head-mounted display apparatus and optical system
CN112236716A (zh) * 2018-10-26 2021-01-15 谷歌有限责任公司 包括用于头戴式显示器的光导的光学设备
TWI780294B (zh) * 2018-01-23 2022-10-11 美商元平台技術有限公司 基於波導的近眼顯示器中具有減少彩虹紋的傾斜表面浮雕光柵、光柵耦合器或光學元件

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9946074B2 (en) 2016-04-07 2018-04-17 Google Llc See-through curved eyepiece with patterned optical combiner
US9897811B2 (en) * 2016-04-07 2018-02-20 Google Llc Curved eyepiece with color correction for head wearable display
US10838110B2 (en) * 2017-03-03 2020-11-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Metasurface optical coupling elements for a display waveguide
US10859812B2 (en) 2017-03-22 2020-12-08 Magic Leap, Inc. Dynamic field of view variable focus display system
US20180292658A1 (en) * 2017-04-05 2018-10-11 Thalmic Labs Inc. Systems, devices, and methods for planar waveguides embedded in curved eyeglass lenses
US10983356B2 (en) 2017-06-27 2021-04-20 Google Llc Systems, devices, and methods for optical waveguides
EP3435139A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-30 Essilor International Optical article with a holographic waveguide
US10983346B2 (en) 2017-09-07 2021-04-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Display apparatuses, systems and methods including curved waveguides
US10929667B2 (en) * 2017-10-13 2021-02-23 Corning Incorporated Waveguide-based optical systems and methods for augmented reality systems
EP3712683A4 (en) 2017-12-15 2020-12-23 Lg Chem, Ltd. WEARABLE DEVICE
US10175490B1 (en) * 2017-12-20 2019-01-08 Aperture In Motion, LLC Light control devices and methods for regional variation of visual information and sampling
US10768431B2 (en) 2017-12-20 2020-09-08 Aperture In Motion, LLC Light control devices and methods for regional variation of visual information and sampling
FI128594B (en) * 2017-12-22 2020-08-31 Dispelix Oy Stair waveguide elements, personal display device and method for producing an image
US10989921B2 (en) * 2017-12-29 2021-04-27 Letinar Co., Ltd. Augmented reality optics system with pinpoint mirror
US20190212482A1 (en) * 2018-01-10 2019-07-11 Oculus Vr, Llc Angle selective filter for near eye displays
US10761330B2 (en) * 2018-01-23 2020-09-01 Facebook Technologies, Llc Rainbow reduction in waveguide displays
US10914954B2 (en) 2018-08-03 2021-02-09 Facebook Technologies, Llc Rainbow reduction for waveguide displays
WO2019157986A1 (zh) * 2018-02-13 2019-08-22 成都理想境界科技有限公司 单眼大视场近眼显示模组、显示方法及头戴式显示设备
CN112119334A (zh) 2018-04-02 2020-12-22 奇跃公司 具有集成光学元件的波导及其制造方法
CA3109940A1 (en) * 2018-08-17 2020-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Articles and methods for generation of tunable coloration and interference
US10962782B2 (en) * 2018-11-27 2021-03-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Exit pupil expansion via curved waveguide
CN113439231A (zh) 2019-02-13 2021-09-24 康宁股份有限公司 用于传输光的波导件
KR102099231B1 (ko) * 2019-02-13 2020-04-08 주식회사 레티널 근접 거리의 증강 현실용 화상을 제공할 수 있는 증강 현실용 광학 장치
US20200393599A1 (en) * 2019-06-04 2020-12-17 Applied Materials, Inc. Imaging system and method of manufacturing a metalens array
US11287655B2 (en) * 2019-06-21 2022-03-29 Samsung Electronics Co.. Ltd. Holographic display apparatus and method for providing expanded viewing window
JP2021033208A (ja) * 2019-08-29 2021-03-01 セイコーエプソン株式会社 表示装置、および表示装置の光学系の調整方法
KR102570187B1 (ko) * 2019-09-30 2023-08-25 주식회사 엘지화학 헤드 마운티드 디스플레이
CN114830012A (zh) 2019-12-05 2022-07-29 株式会社小糸制作所 图像显示装置
US11860455B2 (en) * 2019-12-11 2024-01-02 Nvidia Corporation Modular prescription augmented reality display
JP7448361B2 (ja) 2020-01-27 2024-03-12 株式会社小糸製作所 画像表示装置
US20210247610A1 (en) * 2020-02-06 2021-08-12 Apple Inc. Optical Systems Having Angle-Selective Transmission Filters
US20220269081A1 (en) * 2020-05-27 2022-08-25 Google Llc Freeform lens with integrated lightguide and method of manufacture
US11415832B2 (en) * 2020-06-26 2022-08-16 Intel Corporation Display supplemented with ambient light
KR20230037055A (ko) 2020-07-20 2023-03-15 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 광학 디바이스들을 위한 통합 전도성 애퍼쳐들
US11662583B2 (en) * 2020-10-15 2023-05-30 Google Llc Optical combiner with integrated prescription optical correction and method of manufacturing the same
CN113671707B (zh) * 2021-08-04 2023-04-25 歌尔光学科技有限公司 光学系统和头戴显示设备
CN113934002A (zh) * 2021-10-22 2022-01-14 小派科技（上海）有限责任公司 眼球追踪光学装置、光学系统、显示装置和显示系统
WO2023086269A2 (en) * 2021-11-09 2023-05-19 Google Llc Curved thin see-through lightguide with large eyebox
CN116149055A (zh) * 2021-11-23 2023-05-23 歌尔股份有限公司 一种抬头显示系统及汽车
CN115453678B (zh) * 2022-01-30 2023-08-29 珠海莫界科技有限公司 一种光组合器及显示装置
CN114690295A (zh) * 2022-02-25 2022-07-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 微光学反射结构、隐藏埋入式透视型近眼显示光学眼镜
DE102022107677A1 (de) 2022-03-31 2023-10-05 Carl Zeiss Jena Gmbh Transparente Anzeige
WO2024049408A1 (en) * 2022-08-29 2024-03-07 Google Llc Larger field of view curved lightguide
WO2024057759A1 (ja) * 2022-09-15 2024-03-21 ホヤ レンズ タイランド リミテッド 眼鏡レンズ及び眼鏡

Family Cites Families (159)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220400A (en) 1977-02-22 1980-09-02 Honeywell Inc. Display apparatus with reflective separated structure
US4218111A (en) 1978-07-10 1980-08-19 Hughes Aircraft Company Holographic head-up displays
GB8303619D0 (en) 1983-02-09 1983-03-16 Secr Defence Colour head-up display system
US4968117A (en) 1983-09-02 1990-11-06 Hughes Aircraft Company Graded index asperhic combiners and display system utilizing same
US4711512A (en) 1985-07-12 1987-12-08 Environmental Research Institute Of Michigan Compact head-up display
US4799765A (en) 1986-03-31 1989-01-24 Hughes Aircraft Company Integrated head-up and panel display unit
US5050966A (en) 1988-07-06 1991-09-24 Kaiser Aerospace & Electronics Corporation Optical combiner collimating apparatus
US5880888A (en) 1989-01-23 1999-03-09 Hughes Aircraft Company Helmet mounted display system
FR2647556B1 (fr) 1989-05-23 1993-10-29 Thomson Csf Dispositif optique pour l'introduction d'une image collimatee dans le champ visuel d'un observateur et casque comportant au moins un tel dispositif
GB8916206D0 (en) 1989-07-14 1989-11-08 Marconi Gec Ltd Helmet systems
US5257133A (en) 1991-09-11 1993-10-26 Hughes Aircraft Company Re-imaging optical system employing refractive and diffractive optical elements
US5237455A (en) 1991-12-06 1993-08-17 Delco Electronics Corporation Optical combiner with integral support arm
US5303085A (en) 1992-02-07 1994-04-12 Rallison Richard D Optically corrected helmet mounted display
US5654827A (en) 1992-11-26 1997-08-05 Elop Electrooptics Industries Ltd. Optical system
IL103900A (en) 1992-11-26 1998-06-15 Electro Optics Ind Ltd Optical system
US5537253A (en) 1993-02-01 1996-07-16 Honeywell Inc. Head mounted display utilizing diffractive optical elements
US5539422A (en) 1993-04-12 1996-07-23 Virtual Vision, Inc. Head mounted display system
US5821911A (en) 1993-09-07 1998-10-13 Motorola Miniature virtual image color display
US5815126A (en) 1993-10-22 1998-09-29 Kopin Corporation Monocular portable communication and display system
US5696521A (en) 1994-06-22 1997-12-09 Astounding Technologies (M) Sdn. Bhd. Video headset
AU3323195A (en) 1994-08-10 1996-03-07 Lawrence Vandewalle Method and apparatus for direct retinal projection
TW275590B (en) 1994-12-09 1996-05-11 Sega Enterprises Kk Head mounted display and system for use therefor
US5694230A (en) 1995-06-07 1997-12-02 Digital Optics Corp. Diffractive optical elements as combiners
TW395121B (en) 1996-02-26 2000-06-21 Seiko Epson Corp Personal wearing information display device and the display method using such device
FR2748824B1 (fr) 1996-05-15 1998-06-26 Commissariat Energie Atomique Optique diffractive a synthese d'ouverture et dispositif de decoupe laser incorporant une telle optique
US5771124A (en) 1996-07-02 1998-06-23 Siliscape Compact display system with two stage magnification and immersed beam splitter
US5715337A (en) 1996-09-19 1998-02-03 The Mirco Optical Corporation Compact display system
US6204974B1 (en) 1996-10-08 2001-03-20 The Microoptical Corporation Compact image display system for eyeglasses or other head-borne frames
US6023372A (en) 1997-10-30 2000-02-08 The Microoptical Corporation Light weight, compact remountable electronic display device for eyeglasses or other head-borne eyewear frames
US5886822A (en) 1996-10-08 1999-03-23 The Microoptical Corporation Image combining system for eyeglasses and face masks
US6760169B2 (en) 1997-05-07 2004-07-06 Olympus Corporation Prism optical element, image observation apparatus and image display apparatus
US6057966A (en) 1997-05-09 2000-05-02 Via, Inc. Body-carryable display devices and systems using E.G. coherent fiber optic conduit
FR2766282B1 (fr) 1997-07-18 1999-08-20 Commissariat Energie Atomique Optique diffractive a synthese d'ouverture et a focale variable et dispositif de decoupe laser incorporant une telle optique
US5896232A (en) 1997-08-07 1999-04-20 International Business Machines Corporation Highly efficient and compact frontlighting for polarization-based reflection light valves
US6201629B1 (en) 1997-08-27 2001-03-13 Microoptical Corporation Torsional micro-mechanical mirror system
CA2307877C (en) 1997-10-30 2005-08-30 The Microoptical Corporation Eyeglass interface system
US5995071A (en) 1997-11-21 1999-11-30 Hewlett-Packard Company Reflective display utilizing fresnel micro-reflectors
JP3338837B2 (ja) 1997-12-10 2002-10-28 キヤノン株式会社 複合表示装置
US5923476A (en) 1998-01-16 1999-07-13 Hewlett-Packard Company Optical viewer with an aperture transformer
US5943171A (en) 1998-06-03 1999-08-24 International Business Machines Corporation Head mounted displays utilizing reflection light valves
US6005720A (en) 1998-12-22 1999-12-21 Virtual Vision, Inc. Reflective micro-display system
JP4550184B2 (ja) 1999-07-02 2010-09-22 オリンパス株式会社 観察光学系
CN1171110C (zh) 1999-04-02 2004-10-13 奥林巴斯株式会社 观察光学系统及使用了该系统的图像显示装置
US6330118B1 (en) 1999-04-08 2001-12-11 Aerial Imaging Corporation Dual focus lens with extended depth of focus
US6222677B1 (en) 1999-04-12 2001-04-24 International Business Machines Corporation Compact optical system for use in virtual display applications
US6147807A (en) * 1999-05-04 2000-11-14 Honeywell, Inc. High brightness see-through head-mounted display
US7158096B1 (en) 1999-06-21 2007-01-02 The Microoptical Corporation Compact, head-mountable display device with suspended eyepiece assembly
CA2375519A1 (en) 1999-06-21 2000-12-28 The Microoptical Corporation Eyeglass display lens system employing off-axis optical design
JP2003502714A (ja) 1999-06-21 2003-01-21 ザ マイクロオプティカル コーポレイション 懸垂アイピースアセンブリを有する頭部取付式小型表示装置
US6724354B1 (en) 1999-06-21 2004-04-20 The Microoptical Corporation Illumination systems for eyeglass and facemask display systems
US6111701A (en) 1999-07-14 2000-08-29 Rockwell Collins, Inc. Chromatic aberration corrected multi-color head-up display system
US6349004B1 (en) 1999-07-16 2002-02-19 Optics 1, Inc. Head mounted display viewing optics with improved optical performance
JP2001066543A (ja) 1999-08-25 2001-03-16 Canon Inc 複合光学装置
JP4921634B2 (ja) 2000-01-31 2012-04-25 グーグル インコーポレイテッド 表示装置
US6785049B1 (en) 2000-01-31 2004-08-31 3M Innovative Properties Company Illumination system for reflective displays
US6236511B1 (en) 2000-03-20 2001-05-22 Rockwell Collins, Inc. Beam combining optical element
PL209571B1 (pl) 2000-06-05 2011-09-30 Lumus Ltd Urządzenie optyczne z materiałem o całkowitym wewnętrznym odbiciu światła
US6747611B1 (en) 2000-07-27 2004-06-08 International Business Machines Corporation Compact optical system and packaging for head mounted display
KR100386725B1 (ko) 2000-07-31 2003-06-09 주식회사 대양이앤씨 헤드 마운트 디스플레이용 광학 시스템
JP4727025B2 (ja) 2000-08-01 2011-07-20 オリンパス株式会社 画像表示装置
JP4646374B2 (ja) 2000-09-29 2011-03-09 オリンパス株式会社 画像観察光学系
US6738535B2 (en) 2001-01-31 2004-05-18 International Business Machines Corporation Head-mounted display content transformer
US6462882B2 (en) 2001-03-01 2002-10-08 Raytheon Company Light-weight head-mounted display
US6701038B2 (en) 2001-03-05 2004-03-02 The Microoptical Corporation Micro-electromechanical optical switch assembly for optical data networks
GB0108838D0 (en) 2001-04-07 2001-05-30 Cambridge 3D Display Ltd Far field display
JP2005512110A (ja) 2001-04-27 2005-04-28 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 小型表示デバイス
US6466471B1 (en) 2001-05-29 2002-10-15 Hewlett-Packard Company Low power MRAM memory array
US20020186179A1 (en) 2001-06-07 2002-12-12 Knowles Gary R. Optical display device
EP1433160A1 (en) 2001-09-07 2004-06-30 The Microoptical Corporation Light weight, compact, remountable face-supported electronic display
US7012756B2 (en) 2001-11-14 2006-03-14 Canon Kabushiki Kaisha Display optical system, image display apparatus, image taking optical system, and image taking apparatus
AU2003208584A1 (en) 2002-02-15 2003-09-04 Elop Electro-Optics Industries Ltd. Device and method for varying the reflectance or transmittance of light
IL148804A (en) 2002-03-21 2007-02-11 Yaacov Amitai Optical device
JP2004021078A (ja) 2002-06-19 2004-01-22 Nikon Corp コンバイナ光学系、及び情報表示装置
JP2004029544A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Nikon Corp ホログラムコンバイナ光学系及び情報表示装置
ITTO20020625A1 (it) 2002-07-17 2004-01-19 Fiat Ricerche Guida di luce per dispositivi di visualizzazione di tipo "head-mounted" o "head-up"
US7145726B2 (en) 2002-08-12 2006-12-05 Richard Geist Head-mounted virtual display apparatus for mobile activities
JP4323822B2 (ja) 2003-01-31 2009-09-02 キヤノン株式会社 画像表示装置及び撮像装置
US7205960B2 (en) 2003-02-19 2007-04-17 Mirage Innovations Ltd. Chromatic planar optic display system
US7119965B1 (en) 2003-02-24 2006-10-10 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Head mounted projection display with a wide field of view
US6879443B2 (en) 2003-04-25 2005-04-12 The Microoptical Corporation Binocular viewing system
WO2004106982A2 (en) 2003-05-22 2004-12-09 Optical Research Associates Optical combiner designs and head mounted displays
IL157837A (en) 2003-09-10 2012-12-31 Yaakov Amitai Substrate-guided optical device particularly for three-dimensional displays
IL165376A0 (en) 2003-12-02 2006-01-15 Electro Optics Ind Ltd Vehicle display system
FR2866123B1 (fr) 2004-02-10 2007-10-12 Zile Liu Procede et dispositif pour la creation d'images retiniennes utilisant le stigmatisme des deux foyers d'un dioptre sensiblement elliptique
EP1748305A4 (en) 2004-05-17 2009-01-14 Nikon Corp OPTICAL ELEMENT, COMBINER OPTICAL SYSTEM, AND IMAGE DISPLAY UNIT
JP4609160B2 (ja) * 2004-05-17 2011-01-12 株式会社ニコン 光学素子、コンバイナ光学系、及び情報表示装置
IL162573A (en) 2004-06-17 2013-05-30 Lumus Ltd Optical component in a large key conductive substrate
FR2873212B1 (fr) * 2004-07-16 2011-06-10 Essilor Int Lentille opthalmique destinee a la realisation d'un afficheur optique
IL163361A (en) 2004-08-05 2011-06-30 Lumus Ltd Optical device for light coupling into a guiding substrate
US7450310B2 (en) 2005-05-03 2008-11-11 Optical Research Associates Head mounted display devices
US7542209B2 (en) 2004-09-01 2009-06-02 Optical Research Associates Compact head mounted display devices with tilted/decentered lens element
US7619825B1 (en) 2004-09-27 2009-11-17 Rockwell Collins, Inc. Compact head up display with wide viewing angle
EP1849033B1 (en) 2005-02-10 2019-06-19 Lumus Ltd Substrate-guided optical device utilizing thin transparent layer
CN100565250C (zh) 2005-02-22 2009-12-02 株式会社尼康 衍射光学元件
JP2008536707A (ja) 2005-02-25 2008-09-11 エムワイブイユー コーポレイション 注型により高品質の光学部材を作る方法
US20060192306A1 (en) 2005-02-25 2006-08-31 The Microoptical Corporation Manufacturing methods for embedded optical system
EP1861745A2 (en) 2005-03-22 2007-12-05 MYVU Corporation Optical system using total internal reflection images
JP5226528B2 (ja) * 2005-11-21 2013-07-03 マイクロビジョン，インク． 像誘導基板を有するディスプレイ
FR2894371B1 (fr) 2005-12-06 2008-05-16 Univ Louis Pasteur Etablisseme Systeme de securite par codage diffractif numerique pour disques optiques.
US7586686B1 (en) 2006-04-14 2009-09-08 Oasys Technology Llc Eyepiece for head mounted display system and method of fabrication
WO2008033496A2 (en) 2006-09-14 2008-03-20 Myvu Corporation Mobile multi-media interface and power pack for portable entertainment devices
US8212859B2 (en) 2006-10-13 2012-07-03 Apple Inc. Peripheral treatment for head-mounted displays
US7595933B2 (en) 2006-10-13 2009-09-29 Apple Inc. Head mounted display system
US7595480B2 (en) 2006-10-16 2009-09-29 Arcus Technology, Inc. Optical encoder with encoder member having one or more digital diffractive optic regions
US7566863B2 (en) 2006-10-16 2009-07-28 Chang Christopher C Optical encoder with diffractive encoder member
KR20080050669A (ko) 2006-12-04 2008-06-10 엘지전자 주식회사 차량용 헤드업 디스플레이 장치
US20080219025A1 (en) 2007-03-07 2008-09-11 Spitzer Mark B Bi-directional backlight assembly
JP4944652B2 (ja) 2007-03-28 2012-06-06 キヤノン株式会社 回折光学素子及びそれを用いた光学系
US7656585B1 (en) 2008-08-19 2010-02-02 Microvision, Inc. Embedded relay lens for head-up displays or the like
US7715103B2 (en) 2007-09-10 2010-05-11 Microvision, Inc. Buried numerical aperture expander having transparent properties
US7663805B2 (en) 2007-10-09 2010-02-16 Myvu Corporation Eyewear display and media device interconnection system
US20100149073A1 (en) 2008-11-02 2010-06-17 David Chaum Near to Eye Display System and Appliance
FR2932562B1 (fr) 2008-06-12 2010-08-27 Univ Pasteur Dispositif de projection de lumiere structuree au moyen de vcsel et de composants optiques diffractifs de phase.
US20100033830A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-11 Man Fat Yung Wearable image display device
JP4858512B2 (ja) 2008-08-21 2012-01-18 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイ
US8957835B2 (en) 2008-09-30 2015-02-17 Apple Inc. Head-mounted display apparatus for retaining a portable electronic device with display
JP4636164B2 (ja) 2008-10-23 2011-02-23 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイ
GB2465786A (en) 2008-11-28 2010-06-02 Sharp Kk An optical system for varying the perceived shape of a display surface
DE102009010537B4 (de) 2009-02-25 2018-03-01 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Strahlvereiniger und Verwendung eines solchen in einer Anzeigevorrichtung
US9256007B2 (en) 2009-04-21 2016-02-09 Svv Technology Innovations, Inc. Light collection and illumination systems employing planar waveguide
US8639072B2 (en) * 2011-10-19 2014-01-28 Milan Momcilo Popovich Compact wearable display
JP2011085769A (ja) 2009-10-15 2011-04-28 Canon Inc 撮像表示装置
US20110149201A1 (en) 2009-10-16 2011-06-23 Karlton David Powell Lightguide illuminator embedded display
US8482859B2 (en) 2010-02-28 2013-07-09 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses wherein image light is transmitted to and reflected from an optically flat film
US8964298B2 (en) * 2010-02-28 2015-02-24 Microsoft Corporation Video display modification based on sensor input for a see-through near-to-eye display
US20120249797A1 (en) 2010-02-28 2012-10-04 Osterhout Group, Inc. Head-worn adaptive display
US8477425B2 (en) 2010-02-28 2013-07-02 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses including a partially reflective, partially transmitting optical element
US8488246B2 (en) 2010-02-28 2013-07-16 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses including a curved polarizing film in the image source, a partially reflective, partially transmitting optical element and an optically flat film
US20140063055A1 (en) 2010-02-28 2014-03-06 Osterhout Group, Inc. Ar glasses specific user interface and control interface based on a connected external device type
WO2011106798A1 (en) 2010-02-28 2011-09-01 Osterhout Group, Inc. Local advertising content on an interactive head-mounted eyepiece
US20110213664A1 (en) 2010-02-28 2011-09-01 Osterhout Group, Inc. Local advertising content on an interactive head-mounted eyepiece
JP5485093B2 (ja) * 2010-09-16 2014-05-07 オリンパス株式会社 頭部装着型画像表示装置
KR101997852B1 (ko) 2010-12-24 2019-10-01 매직 립, 인코포레이티드 인체공학적 머리 장착식 디스플레이 장치 및 광학 시스템
US9330499B2 (en) 2011-05-20 2016-05-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Event augmentation with real-time information
US8471967B2 (en) 2011-07-15 2013-06-25 Google Inc. Eyepiece for near-to-eye display with multi-reflectors
US8767305B2 (en) 2011-08-02 2014-07-01 Google Inc. Method and apparatus for a near-to-eye display
US8294994B1 (en) 2011-08-12 2012-10-23 Google Inc. Image waveguide having non-parallel surfaces
CA2750287C (en) * 2011-08-29 2012-07-03 Microsoft Corporation Gaze detection in a see-through, near-eye, mixed reality display
US9013793B2 (en) 2011-09-21 2015-04-21 Google Inc. Lightweight eyepiece for head mounted display
US8384999B1 (en) 2012-01-09 2013-02-26 Cerr Limited Optical modules
CN104204904B (zh) 2012-01-24 2018-05-18 亚利桑那大学评议会 紧凑式眼睛跟踪头戴式显示器
US8665178B1 (en) 2012-03-01 2014-03-04 Google, Inc. Partially-reflective waveguide stack and heads-up display using same
US20130229712A1 (en) 2012-03-02 2013-09-05 Google Inc. Sandwiched diffractive optical combiner
US20150022784A1 (en) * 2012-03-07 2015-01-22 Nec Corporation Optical element, optical device, and display device
US8848289B2 (en) 2012-03-15 2014-09-30 Google Inc. Near-to-eye display with diffractive lens
IL219907A (en) 2012-05-21 2017-08-31 Lumus Ltd Integrated head display system with eye tracking
US8989535B2 (en) 2012-06-04 2015-03-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Multiple waveguide imaging structure
US8950367B2 (en) 2012-07-30 2015-02-10 Caterpillar Inc. Cooling fan shroud
US9933684B2 (en) 2012-11-16 2018-04-03 Rockwell Collins, Inc. Transparent waveguide display providing upper and lower fields of view having a specific light output aperture configuration
JP2014174366A (ja) 2013-03-11 2014-09-22 Seiko Epson Corp 虚像表示装置
JP6264734B2 (ja) * 2013-03-13 2018-01-24 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
BR112015026810B1 (pt) * 2013-05-02 2022-08-09 Essilor International Método para fornecer um sistema óptico montado à cabeça
JP6221731B2 (ja) 2013-09-03 2017-11-01 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
CN105659144B (zh) 2013-10-22 2018-09-18 依视路国际公司 用于将导光光学元件封装到透明囊中的方法
US9459455B2 (en) 2013-12-19 2016-10-04 Google Inc. See-through eyepiece for head wearable display
EP2887124A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-24 Thomson Licensing Optical see-through glass type display device and corresponding optical unit
US20160320621A1 (en) * 2013-12-23 2016-11-03 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Head-mounted display with filter function
RU2603238C2 (ru) * 2014-07-15 2016-11-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Световодная структура, голографическое оптическое устройство и система формирования изображений
CN104536139B (zh) 2015-01-25 2017-06-06 上海理湃光晶技术有限公司 一种棱镜耦合的楔形平面波导光学器件

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10466479B2 (en) 2016-10-07 2019-11-05 Coretronic Corporation Head-mounted display apparatus and optical system
US10409066B2 (en) 2017-01-19 2019-09-10 Coretronic Corporation Head-mounted display device with waveguide elements
US10422997B2 (en) 2017-05-16 2019-09-24 Coretronic Corporation Head-mounted display device
TWI780294B (zh) * 2018-01-23 2022-10-11 美商元平台技術有限公司 基於波導的近眼顯示器中具有減少彩虹紋的傾斜表面浮雕光柵、光柵耦合器或光學元件
CN112236716A (zh) * 2018-10-26 2021-01-15 谷歌有限责任公司 包括用于头戴式显示器的光导的光学设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP3320384A1 (en) 2018-05-16
DE112016003077T5 (de) 2018-05-03
US20170010465A1 (en) 2017-01-12
US10146054B2 (en) 2018-12-04
GB201716680D0 (en) 2017-11-29
GB2555013A (en) 2018-04-18
JP2018528446A (ja) 2018-09-27
JP6774429B2 (ja) 2020-10-21
EP3320384B1 (en) 2021-09-29
KR20180025847A (ko) 2018-03-09
TWI635315B (zh) 2018-09-11
KR102329742B1 (ko) 2021-11-19
CN117761907A (zh) 2024-03-26
WO2017007569A1 (en) 2017-01-12
CN107533228A (zh) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI635315B (zh) 添加處方校正至用於透視型頭戴式顯示器之目鏡
CN107533227B (zh) 用于透视头戴式显示器的有效薄弯曲目镜
TWI633333B (zh) 用於透視型頭戴式顯示器之薄曲面形接目鏡
KR102489882B1 (ko) 머리-착용 디스플레이 시스템에 대한 광학 시스템
EP3368940B1 (en) Free space optical combiner with prescription integration
EP3380885B1 (en) See-through curved eyepiece with patterned optical combiner
US9442291B1 (en) Segmented diffractive optical elements for a head wearable display
US9389422B1 (en) Eyepiece for head wearable display using partial and total internal reflections
JP2022520801A (ja) 光を透過させるための導波路
EP3887888B1 (en) Exit pupil expansion via curved waveguide
US11262586B2 (en) Electronic device and wearable electronic device
US20240111084A1 (en) Waveguide with prescription lens and fabrication method thereof