TW202321774A - 擴增實境(ar)、虛擬實境(vr)或延展實境(xr)系統中的藍光緩解和色彩校正 - Google Patents

Abstract

揭露了一種顯示系統及方法，該顯示系統包括一電子實境顯示設備及包含一發光陣列的一背光。電子實境顯示設備可以具有：一背光單元，該背光單元具有一發光陣列，該發光陣列包括在一投影機中；一反射器，該反射器與該發光陣列相鄰；一第一透鏡，該第一透鏡用於引導至少基於該發光陣列的波長。該系統可以具有一光學材料，該光學材料在該背光單元中，具有至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料，該光學材料經配置為減少400 nm至500 nm之間的有害藍光發射。電子實境顯示設備可以係一虛擬實境設備、一擴增實境設備、一延展實境設備中之至少一者，且可以具有一或多種光學材料，該一或多種光學材料結合一或多種光轉換或光吸收材料且定位在所揭示的顯示設備之各層之間。

Description

擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)或延展實境(XR)系統中的藍光緩解和色彩校正

本申請案主張2021年7月28日提交的美國臨時專利申請案第63/226,368號之優先權，該申請案之整個揭示內容特此以引用方式併入。

本揭露係關於用於擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)或延展實境(XR)系統之顯示系統的藍光濾波和色彩校正。

頭戴式擴增實境(AR)系統有望成為設備之新「眼閘」以擴增免提功能，以實現多螢幕功能，並允許將資訊傳輸到擴增實境空間。這些品質當前使用目前的固定或「地理定位」螢幕無法實現。

需要與電子設備及顯示器交互的任務可與實際的電子元件分離，從而實現對資料的真正行動存取及與計算機介面的交互。這些任務可包括提供現場裝配或訓練動畫，諸如例如，如何在運行中組裝發動機或允許醫務人員原位存取測試資料(諸如患者的MRI資料)而無需顯示螢幕螢幕或鍵盤。此外，在車輛中，可根據駕駛員頭部之位置顯示安全資訊，且可為AR及虛擬實境(VR)遠端提供資訊，且這亦係延展實境(XR)之最終目標中之一個。在使用這些技術的一些實施例中，可在模擬但真實的背景中「進入」不安全的空間，且可評估利用具有遠端結果或動作的真實事物評估真實工作。

本揭露係關於針對顯示器及顯示設備之顯示蓋及實境改變設備之應用的物品及方法。用於與實境顯示器一起使用的顯示系統之各種實施例，該顯示系統包含：電子實境顯示設備。

該電子實境顯示設備可具有：背光單元，其中該背光單元包含發光陣列，該發光陣列包括在投影機中；反射器，該反射器與該發光陣列相鄰；第一透鏡，該第一透鏡用於引導至少基於該發光陣列的波長；以及光學材料，該光學材料在該背光單元中，包含發光陣列，該發光陣列包括在投影機中；包含至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料，在一些實施例中，至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料經結構化且配置為減少約400 nm至約500 nm之間的有害藍光發射，且其中該電子實境顯示設備係虛擬實境設備、擴增實境設備、延展實境設備及其任意組合中之至少一者。

該電子實境顯示設備係用於存取軟體的網路及其它顯示實境平台之一部分。該顯示系統包含液晶面板或二極體陣列照明組件。該至少一個投影機及第一透鏡具有該至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料，且該至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料包括用於光吸收及色彩校正中之至少一種的染料。該系統還可具有第二透鏡，該第二透鏡用於組合波長以進行輸出，其中該第二透鏡具有用於光吸收和色彩校正的該光學材料。該電子實境顯示設備還具有組合器，且染料應用於該光學材料以用於在該組合器處吸收藍光。

在一些實施例中，該光轉換材料或光吸收材料可溶或不可溶地分散在整個該光學材料中。該投影機還由玻璃面板及具有封裝膠的發光陣列組成，且該投影機在該玻璃面板及該發光陣列中之至少一者上包含該光學材料。該光學材料位於中繼透鏡上。該光學材料包括折射率匹配的光轉換材料或光吸收材料。

光學材料可以係位於第一透鏡上或結合到第一透鏡上的光學膜或光學塗層。該光學膜可具有無機奈米顆粒，該些無機奈米顆粒與該光學材料折射率匹配並耦合到應用於該光學材料的有機黏合劑。該電子實境顯示設備從該電子實境設備、輸出顯示器或其組合外部之至少一者吸收光。

在一些實施例中，該電子實境顯示設備可具有全息波導，其中該投影機將光投影到該第一透鏡，該第一透鏡將光沿波導反射到該全息波導。該第一透鏡可以係用於引導光波、組合光波或其任意組合之至少一者的稜鏡。可將染料施加到光學材料以用於在第一透鏡處吸收藍光。此外，包含該光學材料的快門位於該投影機與波導透鏡之間。

一種在電子實境顯示設備中擴增藍光吸收(400 nm-500 nm)之方法，該電子實境顯示設備包含：背光單元，其中該背光單元包含發光陣列，該發光陣列包括在投影機中；反射器，該反射器與該發光陣列相鄰；第一透鏡，該第一透鏡用於引導至少基於該發光陣列的波長；以及光學材料，該光學材料在該背光單元中，包含至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料。該至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料經結構化並經配置成減少約400 nm至約500 nm之間的有害藍光發射。該電子實境顯示設備係虛擬實境設備、擴增實境設備、延展實境設備及其任意組合中之至少一者。該方法進一步包括：向光學材料提供染料以在第一透鏡處吸收藍光。該方法進一步可進一步包括在投影機上提供光學材料，該投影機進一步由玻璃面板及具有封裝膠的發光陣列組成，且該投影機在該玻璃面板及該發光陣列中之至少一者上包含該光學材料。該方法可進一步包括：具有至少一個亮度擴增層；以及提供與該至少一個亮度擴增層相鄰的偏光濾波器。

應當理解，當情況可能暗示或提供權宜時，可設想對等效物之各種省略及替換，但這些意欲在不背離本揭露之精神或範圍的情況下覆蓋應用或實施例。此外，應當理解，本文使用之措辭及術語係出於描述之目的，且不應經視為限制性的。

以上發明內容並非意欲描述本揭露之每個實施方案之每個揭示的實施例。附圖之簡要描述及隨後的詳細描述更具體地舉例說明了說明性實施例。

本揭露係關於旨在緩解AR、VR及/或XR顯示設備中的有害藍光的物品及方法。參考附圖詳細描述了生物標誌物偵測器系統及方法之各種實施例，其中相同的附圖標記可在若干視圖中表示相同的部件及組件。對各種實施例的引用不限制本文揭示的生物標誌物偵測器之範圍。此外，本說明書中闡述之任何實例並不意欲限制且僅闡述生物標誌物偵測器的許多可能實施例中之一些。應當理解，當情況可能暗示或提供權宜時，可設想對等效物之各種省略及替換，但這些意欲在不背離本揭露之精神或範圍的情況下覆蓋應用或實施例。此外，應當理解，本文使用之措辭及術語係出於描述之目的，且不應經視為限制性的。

本揭露提供了可插入AR、VR或XR系統之影像投影鏈中的一種藍光/色彩管理濾波器——可能係經設計用於與佩戴者眼睛的一只或兩只眼睛進行交互的頭戴式裝置或頭戴式耳機。藍光濾波器和色彩校正技術可具有多種形式，包括但不限於包括在AR、VR、XR裝置之實際透鏡或波導中的染料、膜、沉積層、塗層或色調。

藍光濾波器可作用於光譜之關鍵高能可見光(HEV) (該關鍵高能可見光包括已知對視網膜有毒的415 nm至455 nm之藍光部分及與非視覺生理反應有關的460 nm至500 nm之藍綠色部分)，以提供雙眼健康保護並最大限度地減少通常由藍光造成的對具有可見螢幕的便攜式電子設備使用者的晝夜節律影響。因為藍光濾波器可影響可見螢幕之可見外觀，所以色彩校正技術用於重新調整色譜，使得使用者在顯示器及/或顯示的影像中體驗到接近恢復的色譜。此處呈現的藍光濾波和色彩濾波方法使用基於非軟體的方法來處理染料、塗層、沉積層等，從而提供高效能位准，同時對投影系統或影像處理系統的影響最小。在一些實施例中，藍光/色彩管理濾波器可包括一些元件如光致變色或電致變色系統，以在更廣泛的使用條件(包括亮光或暗光條件及使用者指定的設定/調整)下擴增功能。

根據應用到嵌入式顯示器濾波器及顯示器售後濾波器的當前EYESAFE技術，本揭露提供了藍光緩解與向顯示/投影影像添加色彩校正的組合。在典型的擴增實境(AR)系統中，虛擬影像由包括光源(螢幕、顯示器或微型顯示器)、透鏡(變焦透鏡或目鏡或中繼光學透鏡模組或光學稜鏡)、光組合器或自由曲面組合器，以及視情況，可調透鏡、頂部主動快門及前主動快門的系統擴散。在本揭露中，至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料可經構造及配置為在光源、光學透鏡或中繼光學透鏡模組、可調透鏡、光學稜鏡及組合器之水平上減少約400 nm至約500 nm之間的有害藍光發射。 • 被動方法可將染料或染料之光致變色版本結合到稜鏡、光學組合器、透鏡中，這些係光發射源與佩戴者眼睛之間的情況 • 可能存在涉及作為最終藍光/色彩管理系統之一部分的光致變色或電致變色(或以其他方式主動)系統的本發明之實施方案。

本發明之揭露旨在解決未來的挑戰並將濾波器施加到智慧眼鏡，諸如智慧眼鏡、光環眼鏡/透鏡及VR護目鏡裝置，以實現身臨其境的體驗。這些智慧光學設備可耦合到其他計算設備。一些光學解決方案可能係眼鏡、計算機及遊戲機之延展。頭戴式「擴增」實境係統有望成為設備的新「眼閘」，以增強免提功能、支持多螢幕功能，並將資訊傳輸到擴增實境空間，以實現目前固定或「地理定位螢幕」無法實現的目的。

擴增實境——價值之簡單視覺實例。需要與電子設備及顯示器交互的任務可與實際的電子元件分離，從而實現對資料的真正行動存取及與計算機介面的交互。想像： • 現場存取裝配或訓練動畫——在運行中組裝發動機 • 醫務人員能夠存儲「患者的」MRI原位資料 • 在工業背景中無需螢幕或鍵盤 • 根據駕駛員頭部之位置顯示的車載安全資訊 • AR如VR可遠端完成，這係XR的願景，可在模擬但真實的背景中「進入」不安全的空間，以使用具有遠端結果或動作的真實事物執行真實工作

本揭露有關於不僅僅智慧眼鏡，且適用於所有光學系統。包括頭盔安裝系統、護目鏡、眼鏡及光環。當應用於這種改變的實境觀看時，產生的視圖係投影或發出的影像與設備外部的360度視圖結合仍然可見。不同的領域及應用諸如遊戲或航空模擬可使用光濾波。該技術不僅可用於模擬器，還可用於實際行進、訓練，甚至係其中患者可以藉由特殊的光源觀看整個計劃的方式而度過內部健康問題或外科方法的醫療應用。想像對於車輛駕駛員來說類似的事情——沒有盲點，且將允許實施更多的自動駕駛系統，從而允許更合理的人工監督。

在光藉由波導漫射的擴增實境係統AR中，藍光(「BL」)和色彩校正之三個區域可如下定義「A」光源顯示器附近的投影系統、「B」光反射波導/透鏡及「C」波導/組合透鏡。在擴增實境光電路中，投影機可與組合器系統中的透鏡組合。在該實施例中，投影源「透鏡」可包括BL和色彩校正機會、染料塗層、沉積，以管理UV透射和色彩。這些材料可在透鏡或組合器或快門中之任一者上。然後，透射可行進穿過一或多個影像聚焦透鏡(與用於管理UV透射和色彩的染料、塗層、沉積物類似)。然後影像可行進並從影像觀看波導反射出來。在一些態樣中，影像觀看波導可與空間中的觀看的影像結合。則這係使用者眼睛接收到的可視影像。

VR應用係影像經限制在頭戴裝置或近眼顯示器(「NED」)中以產生虛擬實境的地方。VR NED濾波光並進行校正，然後顯示器透射穿過透鏡到達人眼。因此，在顯示器或透鏡處進行濾波以濾波及校正光係可能的。對於擴增實境NED，影像藉由透鏡觀看，以擴增觀看者面前的實際空間之實境。顯示器再次將投影光透射穿過透鏡，然後將該投影光與外部(實境)光學相結合，使得將真實世界的場景與虛擬資訊相結合。投影光來自從LED或其他光源發出的光。

另一個實施例係使用自由曲面稜鏡將光與投影光相結合。光或影像藉由投影源「透鏡」投影到自由曲面稜鏡組合器。組合器將投影與在空間中藉由校正透鏡觀看到的影像組合起來。光學稜鏡或波導可導致使用者可看到影像。藍光和色彩校正機會係使用染料、塗層、沉積來管理UV透射和色彩。在另一個波導系統中，源顯示器可在一點處藉由透鏡投影到平面透鏡。投影可沿平面透鏡向下從全息反射光學器件(約2 mm)反射出來。投影可從第二全息反射光學器件偏轉且經使用者接收或可見。真實世界圖表上的藍光和色彩校正之區域使用投影系統、光反射波導/透鏡及波導組合器透鏡。波導實施例可應用到功能佈局中的護目鏡或透鏡。在此真實世界佈局概念中，影像可諸如藉由影像系統投影。這可實施POD。光可諸如藉由光反射波導/透鏡反射出來。在耦合輸入光學器件中可能存在多於一個的光反射波導/透鏡。然後，波導組合器透鏡可耦合對使用者可見的輸出光學器件。

裝備可能包括但不限於AR多層、AR眼鏡、VR護目鏡、AR (附加)設備及XR頭戴裝置、NED、模擬器、其附件及光環的設計。計算設備可放置在裝備上或與系統通信以進行控制及操作。

本揭露具有可能用於藍光(「BL」)應用的不同實施例。在一個實施例中，AR系統可使用BL濾波。在一個實施例中，存在在典型的AR系統配置中使用藍光染料的機會。在該實施例中，可使用NIR感測器。此外，自由曲面稜鏡可用於反射光。亦可能存在自由曲面校正器。光可出射或經眼睛(例如瞳孔)接收，且眼睛可看到產生的虛像。在另一個實施例中，在典型的AR系統配置中存在藍光染料使用的機會。顯示螢幕可生成透射穿過變焦透鏡的影像。組合器將實境添加到顯示器中或允許使用者看到實境(至少一部分)。然後這些組合產生虛擬影像。第二種情況係多個影像源藉由目鏡投影。組合器拍攝穿過具有實境的目鏡的影像，結果係使用者藉由組合器看到虛擬影像。第三種情況係顯示源藉由中繼光學透鏡模組投影。然後該顯示源透射穿過主動快門到達光組合器。使用者藉由可調透鏡看到，在透視真實場景與顯示源結果一起透射穿過前主動快門及光組合器之後，看到該透視真實場景。

在VR及XR之另一個實施例中，系統可包括投影機、透鏡、主動快門及組合器。投影源「透鏡」可首先接收光或投影，然後該光或投影行進到中繼光學透鏡系統。然後將影像或光透射到頂部主動快門。之後，光從光組合器反射到可調透鏡。光組合器自和向前主動快門傳遞一些光或控制。快門控制的光及反射(或偏轉)光兩者一起進入可調透鏡，然後該可調透鏡產生使用者眼睛看到或接收到的影像。透鏡中之每一者及快門都具有BL和色彩校正機會。為了實現這一點，使用了染料、塗層、沉積物來管理UV透射和色彩。

在第1圖之實施例中係藍光緩解和色彩校正在真實世界或可穿戴顯示器中之使用之實施例之圖示。使用者可佩戴許多虛擬實境(「VR」)、擴增實境(「AR」)及延展實境(「XR」)顯示器的顯示眼鏡。在第1圖之實施例中，顯示眼鏡 100可由使用者佩戴。將光學材料或染料施加到顯示眼鏡 100之元件可幫助吸收由影像源 102產生的藍光。添加的染料、材料或塗層可使用微粒或奈米顆粒的化合物或元素，使得它們不可見且不干擾影像。然後發出光可從至少一個透鏡 104反射。透鏡 104可以係朝向眼鏡 106之透鏡反射光且使用者可見的波導透鏡。光可從眼鏡外部之環境或藉由添加附加光源耦合到系統中。在第1圖之實施例中，眼鏡 106之透鏡可以係透明的，允許光進入。在其他實施例中，眼鏡 106之透鏡可以係不透明的，使得使用者無法看到顯示眼鏡 100外部之環境。眼鏡 106之透鏡可藉由從影像源 102或反射器 104接收投影顯示影像來將影像耦合在一起，且允許使用者看到外部環境，該外部環境係使用者可看到的組合或耦合影像。

當使用者觀看投影影像時，有害光可能到達眼睛。因此，將色彩吸收材料施加到系統中的特定點。光學材料或染料可施加到影像源 102，在源處濾波光。染料、膜、塗層或沉積材料可瞄準藍光或其他有害光，在例如400-500 nm之範圍內吸收。光吸收之另一點可在光反射透鏡(波導/反射器) 104處，使得遠離波導/反射器 104的光可包含較少有害的藍光。另一個可能的光吸收點可以係眼鏡 106之透鏡。不僅投影影像從透鏡之內側反射出來，因此在光交互之此點處可能發生吸收，而且外部光亦可能經由眼鏡 106之透鏡進入。因此，將吸收材料施加到眼鏡 106之透鏡將進一步濾波投影影像光及外部或環境光，使得到達使用者眼睛的光在諸如400-500 nm之目標波長範圍內具有較少有害光。

在圖2之實施例中係投影機、透鏡及組合器系統中AR之方塊圖之實施例的圖示。在該實施例中，光吸收點由AR光電路之組件識別。光源 202照射穿過投影源「透鏡」 204，且投影影像或光 216繼續照射穿過一或多個影像聚焦透鏡 206。光透射由反射器或組合器 212反射。在組合器 212之實施例中，使用者 214可看到影像光 218，亦可看到外部或其他影像 210。這係行進穿過組合器 212的「外部」光的另一個源。當觀看組合影像或擴增影像時，外部影像或光 210及投影光 216由使用者眼睛接收。

因此，添加吸收染料、材料或塗層來管理UV透射及某些色彩可能有助於保護使用者眼睛。添加這種材料之點可包括在投影源透鏡 204及影像聚焦透鏡 206處。在影像觀看組合器或波導 212處添加吸收染料、材料或顆粒可進一步濾波投影影像光以及外部或環境光，使得到達使用者眼睛的光在目標波長範圍諸如400-500 nm或紫外光的其他範圍內具有較少有害光。

在第3a圖及第3b圖之實施例中，這些係擴增實境(「AR」)系統配置之非限制性實例，該AR系統配置可使用藍光染料來吸收某些波長的光。該圖示可以係典型AR系統中所揭示技術之機會之視覺實例。在第3a圖中，AR系統 300示出添加用於藍光吸收 330的染料之位置。第一AR系統 301a示出第一種可能的配置可具有發出光的顯示螢幕 302。顯示螢幕可以係發光陣列、光晶體、投影顯示器或任何發光設備。光一旦發出，可發出到透鏡 304諸如變焦透鏡。在一些實施例中，透鏡可以係複數個透鏡中之一個且可以係複數個透鏡中之第一個。在該實施例中，光可照射穿過透鏡 304。在一些實施例中，透鏡 304可以係聚焦透鏡，其中光波在與相應波長進入透鏡 304且朝向組合器 310之方向成一定角度的方向上經引導。AR設備之使用者可經由開口或在組合器 310附近的點處觀看。使用者 306可在出射瞳孔 308處看到影像，來自使用者之瞳孔 306的視線以錐形延伸，尖端在使用者的瞳孔 306處。以此方式，使用者 306藉由組合器 310看到虛擬影像且擴增或疊加源自顯示螢幕 302的虛擬投影影像並創建虛擬影像 312，該虛擬影像可以係一層、多於一層或複數個層。產生的虛擬影像 312然後係沒有AR設備之視圖及投影影像之組合。使用者 306藉由觀看虛擬影像 312暴露於從設備發出且可能來自AR系統 301a之外的外部環境之有害光。

因此，在AR系統 301a中應用光學材料然後濾波及/或吸收光波，且在一些實施例中將光波轉換成不同長度，光波可減少向有害光的暴露。這種光學材料可施加到顯示螢幕 302(或投影機)。光學材料亦可施加到透鏡 304以吸收透射穿過透鏡 304之光。在一些實施例中，光學材料還可或替代地應用在組合器 310處以濾波由使用者 306接收的光。光學材料可包括吸收、轉換等特定波長(諸如在400-500nm範圍內)之光波的染料材料。光學材料之應用可施加到各種元件，且在其他實施例中，它可以係作為層或在材料內的元件之一部分。在其他實例中，它可以係施加到相應元件之塗層。

在具有多個影像源 301b之另一個實施例中，第二實施例或AR系統 301b示出第一種可能的配置可具有發光的顯示螢幕 320。顯示螢幕 320可由多於一種發光影像源構成。以此方式，可能部分AR影像在顯示器處輸出，或者該部分AR影像可能係相同或相似的影像 328。可以係一個或多於一個影像源 320之顯示螢幕或影像源可以係發光陣列、光晶體、投影顯示器或任何發光設備。一旦發出，光可發出到透鏡 322諸如變焦透鏡。在一些實施例中，透鏡可以係複數個透鏡中之一個且可以係複數個透鏡中之第一個。在該實施例中，光可照射穿過透鏡 322。在一些實施例中，透鏡 322可以係聚焦透鏡，其中光波在與相應波長進入透鏡 322且朝向組合器 326之方向成一定角度的方向上經引導。AR設備之使用者 324可經由開口或在組合器 326附近的點處觀看。使用者 324可在瞳孔 308之出口看到影像，來自使用者之瞳孔 324的視線以錐形延伸，尖端在使用者的瞳孔 324處。以此方式，使用者 324藉由組合器 326看到虛擬影像 328且擴增或疊加源自顯示螢幕 320的虛擬投影影像並創建虛擬影像 328，該虛擬影像可以係一層、多於一層或複數個層。產生的虛擬影像 328然後係沒有AR設備之視圖及投影影像 320之組合。

類似於第一AR系統 301a，在AR系統 301b中應用光學材料然後濾波及/或吸收光波，且在一些實施例中將光波轉換成不同長度，光波可減少向有害光的暴露。這種光學材料可施加到顯示螢幕 320，或所有的多個影像源 320(或投影機)。光學材料亦可施加到透鏡 322以吸收透射穿過透鏡 322之光。在一些實施例中，光學材料還可或替代地應用在組合器 326處以濾波由使用者 306接收的光。光學材料可包括吸收、轉換等特定波長(諸如在400-500nm範圍內)之光波的染料材料。

在另一個實施例 301c中，顯示源 334可投影可包括光學材料 332的影像或光發出，來自顯示源 334的光發出到光學中繼透鏡模組 336，這有助於光發出及波導透射，且在某些情況下有助於方向、放大及轉換。在一些實施例中，光學中繼透鏡 336還可在其上具有光學材料 332以進一步幫助吸收藍光。在光學中繼透鏡 336之後，光行進穿過頂部主動快門 340。頂部主動快門 340可在一段時間內控制穿過此區域的光透射量。構成從顯示源 334發出的虛像的光波 344然後可行進穿過頂部主動快門 340到達可調透鏡 350，該頂部主動快門可由軟體控制以在一段時間內允許某些光位准。使用者 342可經由可調透鏡 350看到影像。在AR系統中，使用者 342還可看到設備外部及使用者 342周圍之環境 346。來自環境334的光及視圖可經由前主動快門 348進入，該前主動快門控制使用者 342的視圖的光及時間。進入的環境光 352可與顯示源 334(投影機)影像或光 344結合，且兩者都藉由可調透鏡 350進入使用者 342可見的組合顯示器。可調透鏡 350可以係可行動的，以最佳化使用者 342觀看的產生的輸出影像。AR系統 301c輸出外部環境 352與顯示影像 344之組合。因為存在多於一種的光源，所以可在多點處放置吸光材料以吸收有害光。在301c之實施例中，吸收材料諸如最佳化材料或光吸收染料可放置在顯示源 334處。中繼光學透鏡模組 336還可具有最佳化材料以進一步吸收來自顯示源 334的光。可在頂部主動快門處經進一步吸收顯示光。此外，在一些實施例中，前主動快門 348可進一步吸收有害光波。然後可藉由在可調透鏡 350處應用最佳化材料來進一步最佳化外部/環境光 352及顯示光 344。在AR系統 301c中的任何這些點處應用光學材料、染料、密封劑或其他吸光材料可吸收波長為400-500 nm的有害光，並最佳化使用者 342接收或觀看的輸出光。

在圖3b之實施例中，示出在AR系統中使用稜鏡來引導光。圖3b示出使用者 368。可使用自由曲面稜鏡 372，且稜鏡之形狀由AR系統之方向及導向需求確定。稜鏡反射及偏轉光。自由曲面校正器 366可用於將特定波長透射到稜鏡中以幫助稜鏡光行動並引導波長。在某些實施例中，顯示器諸如微型顯示器 362可在稜鏡側 374處將光添加到稜鏡 372中。NIR LED 364亦可用於將光添加到稜鏡或離開稜鏡 372。「NIR」係近紅外感測輻射，可感測水分、光線及其他元素之多種事物。NIR感測器 360用於感測進入稜鏡 372的光波。在某些實施例中，藍光吸收染料 370可施加到一或多個點以最佳化光並減少有害光。染料或光學材料可施加在稜鏡 372上。它還可施加到NIR感測器 360、顯示器/微型顯示器 362及 NIR LED 364。微型顯示器可以係毫米級或更小。吸收材料或染料吸收藍光或目標光，使得到達使用者眼睛 368的可見光具有減少的藍光量。可藉由添加其他光波長來擴增影像以校正色彩並提高影像品質，諸如自由曲面校正 366，或添加外部光源，諸如NIR LED 364。

第4圖係將虛擬實境(VR)技術與擴增實境/延展實境(AR/XR)進行比較之圖示。VR 402係影像經限制在頭戴裝置中以創建虛擬實境的地方。在第一實施例中，顯示器 404投影並成像，且光 410行進穿過透鏡 406以經使用者眼睛 408觀看或接收。在此實例中，頭戴裝置外部不存在環境或外部光。在AR 400之另一個實施例中，顯示器 420穿過透鏡 422投影光 430，由使用者眼睛 426接收。外部光 424進入頭戴裝置並在光學組合器 424中與投影光 430組合。對於這些近眼顯示器(「NED」)，保護眼睛免受有害光的傷害非常重要。因此，在顯示器 404 及 420處施加吸收染料可能對透鏡 406 及 422很重要。亦可將吸收材料添加到光學組合器 424。藉由將吸收染料添加到一或多個位置，有害光從接收到的光中經取出，由每個相應系統中的眼睛 408及 426接收。

第5圖係基本波導概念 500之圖示，該圖示示出所揭示系統之包括可應用於投影系統、光反射波導/透鏡及/或波導組合器透鏡系統的藍光緩解和色彩校正之使用之實施例。在該實施例中，光由投影系統之源顯示器 518發出並照射穿過透鏡 520到達光反射波導/透鏡 522。反射器或波導 516可黏附在(第一)波導/透鏡 522之表面上方。所發出的影像或光沿著波導/透鏡 522向下照射到包含全息反射光學器件或透鏡 510或光學器件的第二區域，該第二區域可添加在光反射波導/透鏡 522之不同端部處。全息反射光學器件 504之放大視圖，該全息反射光學器件放大了放大視圖 512內之一部分。在放大視圖 512內，2 mm寬度 514可以係可能大小之一個實施例。反射影像或光 508可從第二透鏡 510、或波導或組合透鏡反射並經使用者 506觀看。

為了保護使用者眼睛免受有害光的傷害並添加色彩校正，可在包括源顯示器 518及第一透鏡 516的投影系統處添加色彩吸收材料。其他可能的吸收位置可包括在光反射波導/透鏡 522處。全息反射光學器件亦可具有添加的吸收材料。藉由在這些位置中之一或多個位置處添加，反射光 508在吸收後將具有較少的有害光。

第6圖係投影機/透鏡/主動快門/組合器系統600中的VR/XR圖之實施例之圖示，且類似於圖2，除了添加了快門之外。在第6圖之實施例中，係投影機、透鏡及組合器系統中的VR/XR之方塊圖之實施例之圖示。在該實施例中，光吸收點由AR光電路之組件識別。光源 602照射穿過投影源「透鏡」 604且投影影像或光 612繼續照射穿過一或多個中繼光學透鏡 608。然後光 612行進穿過第一或頂部主動快門 610，該第一或頂部主動快門可控制光量及光經透射的時間。然後光 612經引導或從光組合器 614反射，該光組合器朝向使用者620引導或導引光波。光組合器 614還允許來自外部源 616的光加入投影光 612。外部光可首先穿過亦控制光量的前主動快門 618進入，然後在光組合器 614處加入定時透射，由反射器或組合器 614反射。外部影像或光 616及投影光 612然後可在到達使用者 620之前穿過可調透鏡 618當觀看組合影像或擴增影像時，使用者眼睛接收到該些光。

因此，添加吸收染料、材料或塗層來管理UV透射及某些色彩可能有助於保護使用者眼睛。添加這種材料之點可包括在投影源透鏡 604及中繼光學透鏡系統透鏡 608處。另一個可能的吸收位置係在頂部主動快門 610、前主動快門 616、光組合器 614及可調透鏡 618處。在這些位置處添加吸收染料、材料或顆粒可進一步濾波投影影像光以及外部或環境光，使得到達使用者眼睛的光在目標波長範圍諸如400-500 nm內具有較少有害光。

第7圖係在400-500 nm範圍內之光吸收圖。第7圖具有對添加的各種染料的吸收，包括吸收藍光、綠光及紅光。範圍對於添加的染料中之每一種及在X軸上列出的波長處產生的光發射變化。第7圖係一般圖示及測試結果中之一者，且範圍或吸收/發射曲線可能基於用於波長吸收的染料之數量及類型而變化。

第8圖係投影機/自由曲面稜鏡組合器系統 800之實施例之圖示。在該實施例中，光源 806可藉由顯示源 808發出光 814，且透射到稜鏡 810並在稜鏡中反射光。然後使用者 804可看到反射稜鏡光 816。可包括校正透鏡 812，且透射穿過校正透鏡 812的光可作為光學稜鏡波導 818被引導穿過稜鏡 810。

可在位置點 802諸如源顯示器 808、稜鏡 810處添加一些吸收材料諸如染料、塗層、沉積物以管理UV透射和色彩，使得反射光 816可在經使用者 804看到之前最佳化。

在不脫離本揭露之範圍及精神的情況下，對本揭露的各種修改及變化對於熟習此項技術者將變得顯而易見。應當理解，本揭露並不意欲受到本文所闡述的說明性實施例之過度限制，且此類實施例僅以實例的方式呈現，本揭露之範圍意欲僅由如下本文所闡述的發明申請專利範圍限制。本揭露中所引用之所有參考文獻以全文引用的方式併入本文中。

100:顯示眼鏡 102:影像源 104,206,304,322,406,422,504,510,520:透鏡 106:眼鏡 202,602,806:光源 204:投影源透鏡 210:影像 212,310,326,424,506,614:組合器 214,306,324,342,368,620,804:使用者 216,612:投影光 218,338:影像光 300,301b,301c:AR系統 301a:第一AR系統 302,320:顯示螢幕 308:瞳孔 312,328:虛擬影像 332:光學材料 334:顯示源 336:中繼透鏡 344:顯示源模組 340:頂部主動快門光 346:環境 348:前主動快門 350,618:可調透鏡 352:環境光 360:NIR感測器 362:微型顯示器 364:NIR LED 366:自由曲面校正 370:染料 372,810:稜鏡 374:稜鏡側 402:VR 404,500,420:顯示器 408,426,508:眼睛 410,814:光 512:放大視圖 514:寬度 516:波導 518,808:源顯示器 522:波導/透鏡 600:投影機/透鏡/主動快門/組合器系統 604:投影源透鏡 608:中繼光學透鏡系統透鏡 610:頂部主動快門 616:前主動快門 800:投影機/自由曲面稜鏡組合器系統 802:位置點 812:校正透鏡 816:反射光 818:光學稜鏡波導

該等圖為示意性圖示，且不意欲以任何方式限制本發明之範圍。該等圖未必按比例。

第1圖係藍光緩解和色彩校正在真實世界顯示中之使用之實施例之圖示。

第2圖係投影機/透鏡/組合器系統中AR之方塊圖之實施例之圖示。

第3a圖及第3b圖係典型AR系統中所揭示技術之機會的視覺實例之實施例之圖示。

第4圖係將虛擬實境(VR)技術與擴增實境/延展實境(AR/XR)進行比較之圖示。

第5圖係示出所揭示系統之包括可施加到投影系統、光反射波導/透鏡及/或波導組合器透鏡系統的藍光緩解和色彩校正之使用之實施例的基本波導概念之圖示。

第6圖係投影機/透鏡/主動快門/組合器系統中VR/XR圖之實施例之圖示。

第7圖係在確定的波長處的光吸收之圖。

第8圖係投影機/自由曲面稜鏡組合器系統之實施例之圖示。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

500:顯示器

504:透鏡

506:組合器

508:眼睛

510:透鏡

512:放大視圖

514:寬度

516:波導

518:源顯示器

520:透鏡

522:波導/透鏡

Claims (21)

1. 一種用於與實境顯示器一起使用的顯示系統，該顯示系統包含： 一電子實境顯示設備，該電子實境顯示設備包含： 一背光單元，其中該背光單元包含一發光陣列，該發光陣列包括在一投影機中； 一反射器，該反射器與該發光陣列相鄰； 一第一透鏡，該第一透鏡用於引導至少基於該發光陣列的波長；以及 一光學材料，該光學材料在該背光單元中，包含至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料， 其中該至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料經結構化並經配置成減少約400 nm至約500 nm之間的有害藍光發射；以及 其中該電子實境顯示設備係一虛擬實境設備、一擴增實境設備、一延展實境設備及其任意組合中之至少一者。
2. 如請求項1所述之顯示系統，其中該電子實境顯示設備係用於存取軟體的網路及其它顯示實境平台之一部分。
3. 如請求項1所述之顯示系統，其中該顯示系統包含一液晶面板或一二極體陣列照明組件。
4. 如請求項1所述之顯示系統，其中該投影機及該第一透鏡中之至少一者包含該至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料，且該至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料包括用於光吸收及色彩校正中之至少一種的染料。
5. 如請求項1所述之顯示系統，進一步包含一第二透鏡，該第二透鏡用於組合波長以進行輸出，其中該第二透鏡具有用於光吸收和色彩校正的該光學材料。
6. 如請求項1所述之顯示系統，其中該電子實境顯示設備進一步包含一組合器，且染料應用於該光學材料以用於在該組合器處吸收藍光。
7. 如請求項1所述之顯示系統，其中該光轉換材料或光吸收材料可溶或不可溶地分散在整個該光學材料中。
8. 如請求項1所述之顯示系統，其中 該投影機進一步由一玻璃面板及具有封裝膠的一發光陣列組成，且 該投影機在該玻璃面板及該發光陣列中之至少一者上包含該光學材料。
9. 如請求項1所述之顯示系統，其中該光學材料位於一中繼透鏡上。
10. 如請求項1所述之顯示系統，其中該光學材料包含折射率匹配的光轉換材料或光吸收材料。
11. 如請求項1所述之顯示系統，其中該光學材料係位於該第一透鏡上或結合到第一透鏡上的一光學膜或一光學塗層。
12. 如請求項1所述之顯示系統，包括無機奈米顆粒，該些無機奈米顆粒與該光學材料折射率匹配並耦合到應用於該光學材料的有機黏合劑。
13. 如請求項1所述之顯示系統，其中該電子實境顯示設備從該電子實境設備、一輸出顯示器、或其組合外部之至少一者吸收光。
14. 如請求項1所述之顯示系統，其中該電子實境顯示設備包含一全息波導，其中該投影機將光投影到該第一透鏡，該第一透鏡將光沿一波導反射到該全息波導。
15. 如請求項1所述之顯示系統，其中該第一透鏡可以係用於引導該光波、組合該光波或其任意組合之至少一者的稜鏡。
16. 如請求項1所述之顯示系統，其中包含該光學材料的一快門位於該投影機與一波導透鏡之間。
17. 如請求項1所述之顯示系統，其中將一染料施加到該光學材料以用於在該第一透鏡處吸收藍光。
18. 一種在一電子實境顯示設備中增強藍光吸收(400 nm-500 nm)之方法，包含以下步驟： 該電子實境顯示設備包含： 一背光單元，其中該背光單元包含一發光陣列，該發光陣列包括在一投影機中； 一反射器，該反射器與該發光陣列相鄰； 一第一透鏡，該第一透鏡用於引導至少基於該發光陣列的波長；以及 一光學材料，該光學材料在該背光單元中，包含至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料， 其中該至少一種光轉換材料或至少一種光吸收材料經結構化並經配置成減少約400 nm至約500 nm之間的有害藍光發射；以及 其中該電子實境顯示設備係一虛擬實境設備、一擴增實境設備、一延展實境設備及其任意組合中之至少一者。
19. 一種在如請求項18所述之該電子實境顯示設備中增強藍光吸收(400 nm-500 nm)之方法，其中該方法進一步包括以下步驟：向該光學材料提供染料以用於在該第一透鏡處吸收藍光。
20. 一種在如請求項18所述之電子實境顯示設備中增強藍光吸收(400 nm-500 nm)之方法，其中該方法進一步包括以下步驟： 在該投影機上提供該光學材料，該投影機進一步由一玻璃面板及具有封裝膠的一發光陣列組成，且 該投影機在該玻璃面板及該發光陣列中之至少一者上包含該光學材料。
21. 在如請求項18所述之電子實境顯示設備中增強藍光吸收(400 nm-500 nm)之方法，其中該方法進一步包含以下步驟： 具有至少一個亮度增強層；以及 提供與該至少一個亮度增強層相鄰的一偏光濾波器。

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