TWI827566B - 光學設備對準方法 - Google Patents

光學設備對準方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI827566B
TWI827566B TW107143305A TW107143305A TWI827566B TW I827566 B TWI827566 B TW I827566B TW 107143305 A TW107143305 A TW 107143305A TW 107143305 A TW107143305 A TW 107143305A TW I827566 B TWI827566 B TW I827566B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
display source
image
illumination
prism assembly
image sensor
Prior art date
Application number
TW107143305A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201932879A (zh
Inventor
莉雅 羅巴欽斯基
拿瑪 勒萬
阿維夫 弗羅梅爾
Original Assignee
以色列商魯姆斯有限公司
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 以色列商魯姆斯有限公司 filed Critical 以色列商魯姆斯有限公司
Publication of TW201932879A publication Critical patent/TW201932879A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI827566B publication Critical patent/TWI827566B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/1805—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • 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
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis
    • 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

Abstract

在一種方法中，將與照明棱鏡组件對準的顯示源沿著移位軸移位以調節顯示源與准直棱鏡元件之間的距離。在垂直於移位軸的平面中一致地平移顯示源、照明棱鏡组件和照明模組。在另一種方法中，將光學設備的部件以已知取向耦接到機械元件。機械元件具有已知方向的測試圖案。將圖像感測器與測試圖案對準，並且圖像感測器捕獲測試圖案的圖像。分析所捕獲的圖像以確定測試圖案的估計取向。基於測試圖案的已知取向與測試圖案的估計取向之間的比較來調節圖像感測器的取向參數。

Description

光學設備對準方法
本發明涉及用於對準光學設備和系統的方法和設備。 (註：本發明主張2017年12月3日提交的美國臨時專利申請第62/593,945號的優先權，所述美國臨時專利申請的公開內容通過引用整體併入本發明中。)
在圖像投影光學設備
──更具體地為微顯示器投影儀──的製造和組裝期間，需要將光學設備的光學部件對準和聚焦並且使光學部件與光學設備相關聯以實現最佳性能。在Lumus有限公司的美國專利第7,643,214號中公開了微顯示器投影儀的示例，其中，顯示源和准直光學器件被組裝到微顯示器投影儀中。與待投射圖像對應的光波通過微顯示器投影儀耦入光導光學元件(LOE，Light-guide Optical Element)，該微顯示器投影儀可以被放置在LOE的邊緣處，並且可以被配置在眼鏡中例如嵌入在眼鏡的鏡腿處，或者附接到頭戴式顯示裝置上。耦入的光波通過全內反射被引導通過LOE，並且通過一個或更多個部分反射表面耦出LOE作為圖像光波並進入使用者(即，觀看者)的眼睛(或雙眼)中。
在常規的聚焦和對準方法中，微顯示器投影儀的各光學部件通過移位和平移相對於彼此移動。然而，這種移位和平移經常導致顯示源與微顯示器投影儀的其他主要部件未對準，從而導致照明均勻性降低。另外，常規的聚焦和對準過程通常依賴於圖像感測器(即，相機)，該圖像感測器捕獲與由微顯示器投影儀投射的光波對應的圖像。使用美國專利第7,643,214號中公開的LOE和微顯示器投影儀的示例，常規的聚焦和對準過 程將需要獨立地移動微顯示器投影儀的顯示源以聚焦和對準微顯示器投影儀的部件，將來自微顯示器投影儀的光波耦入LOE，並且捕獲耦出LOE的光波作為圖像。然而，圖像感測器與微顯示器投影儀未對準可能導致微顯示器投影儀的部件未對準。具體地，如果圖像感測器圍繞主軸(例如，光軸)旋轉，則顯示源最終將與微顯示器投影儀的其他部件不能正確地對準。例如，如在立體視覺系統中使用的那樣，當使用兩個光學系統(即，兩個微顯示器投影儀和兩個LOE)並且針對用戶的每只眼睛佈置一個光學系統時，這是個具體問題。如果每個光學系統的微顯示器投影儀未正確對準，則每個顯示源將以不同的旋轉角度提供圖像，導致立體圖像不正確。
本發明涉及用於執行光學設備和系統的對準的方法。
根據本發明的實施方式的教導，提供了一種用於將光學設備的部件對準和聚焦的方法。該方法包括：將顯示源沿著移位軸移位以調節顯示源與准直棱鏡元件之間的距離，將顯示源和照明模組與照明棱鏡组件對準，使得由照明模組發射的光波經由照明棱鏡组件到達顯示源處；以及在垂直於移位軸的平面中一致地平移顯示源、照明棱鏡组件和照明模組。
可選地，平移包括：將顯示源、照明棱鏡组件和照明模組作為單個單元一起移動。
可選地，移位包括：將顯示源、照明棱鏡组件和照明模組作為單個單元一起移動，以調節照明棱鏡组件與准直棱鏡元件之間的間隙的大小。
可選地，將顯示源與照明棱鏡组件對準，以在顯示源與照明棱鏡组件之間產生間隙。
可選地，移位包括：移動顯示源以調節顯示源與照明棱鏡组件之間的間隙的大小。
可選地，該方法還包括：將顯示源機械耦接到照明棱鏡组件。
可選地，該方法還包括：將照明模組機械耦接到照明棱鏡组件。
可選地，該方法還包括：將顯示源機械耦接到照明棱鏡组件。
可選地，該方法還包括：將准直棱鏡元件機械耦接到照明棱鏡组件。
可選地，將顯示源和照明模組與照明棱鏡组件對準，使得顯示源沿著照明棱鏡组件的光軸的第一分量被定位，並且使得照明模組沿著照明棱鏡组件的光軸的第二分量被定位，該第二分量與第一分量正交。
可選地，顯示源和照明模組機械耦接到照明棱鏡组件的正交表面。
可選地，准直棱鏡元件和照明模組機械耦接到照明棱鏡组件的正交表面。
可選地，該方法還包括：將顯示源、照明模組和准直棱鏡元件中的至少一個機械耦接到照明棱鏡组件。
可選地，機械耦接包括：在准直棱鏡元件和照明棱鏡组件之間黏合一個或更多個玻璃板。
可選地，光學設備的部件包括電子顯示源、照明模組、照明棱鏡组件和准直棱鏡元件，並且機械耦接包括：在光學設備的部件中的至少兩個部件之間佈置凝膠。
可選地，該方法還包括：將照明棱鏡组件和照明模組以已知取向機械耦接到機械元件，該機械元件包括處於已知取向的測試圖案；當圖像感測器被定位在使圖像感測器與測試圖案對準的第一位置處時，捕獲測試圖案的圖像；分析所捕獲的圖像以確定測試圖案的估計取向；基於測 試圖案的已知取向與測試圖案的估計取向之間的比較來調節圖像感測器的取向參數；以及當圖像感測器位於使圖像感測器與光學設備對準的第二位置處時，捕獲由光學設備投射的圖像。
根據本發明的教導的實施方式，還提供了一種用於對準光學設備的部件的方法。該方法包括：將顯示源、照明模組和照明棱鏡组件沿著移位軸移位以調節照明棱鏡组件與准直棱鏡元件之間的間隙的大小，將顯示源和照明模組與照明棱鏡组件對準，使得由照明模組發射的光波經由照明棱鏡组件到達顯示源處；以及在垂直於移位軸的平面中一致地平移顯示源、照明棱鏡组件和照明模組。
根據本發明的教導的實施方式，還提供了一種用於將圖像感測器與光學設備對準的方法。該方法包括：將光學設備的至少一個部件以已知取向機械耦接到機械元件，機械元件具有處於已知取向上的測試圖案；當圖像感測器位於使圖像感測器與測試圖案對準的第一位置處時，捕獲測試圖案的圖像；分析所捕獲的圖像以確定測試圖案的估計取向；以及基於測試圖案的已知取向與測試圖案的估計取向之間的比較來調節圖像感測器的取向參數。
可選地，該方法還包括：當圖像感測器位於使圖像感測器與光學設備對準的第二位置處時，捕獲由光學設備投射的圖像。
可選地，光學設備包括圖像投影設備和光波透射基板，方法還包括：將與由圖像投影設備投射的圖像對應的光波耦入光波透射基板；將所耦入的光波耦出基板作為圖像光波；以及當圖像感測器位於使圖像感測器與光波透射基板對準的第二位置處時，使用圖像感測器捕獲圖像光波。
可選地，圖像感測器的取向參數包括圍繞圖像感測器的主軸的旋轉角度。
可選地，測試圖案相對於參考軸豎直定向。
可選地，測試圖案相對於參考軸水準定向。
可選地，測試圖案相對於參考軸以傾斜的角度取向。
可選地，測試圖案的取向由至少一個取向參數限定，並且測試圖案的至少一個取向參數包括測試圖案相對於參考軸的角位置。
可選地，測試圖案被形成為機械元件中的孔。
可選地，該方法還包括：照射測試圖案。
可選地，該方法還包括：在捕獲測試圖案的圖像之前，將圖像感測器移動到第一位置；以及在捕獲測試圖案的圖像之後，將圖像感測器移動到第二位置。
可選地，光學設備至少包括顯示源、照明模組、照明棱鏡组件和准直棱鏡元件。
可選地，該方法還包括：將照明模組和顯示源與照明棱鏡组件對準，使得由照明模組發射的光波經由照明棱鏡组件到達顯示源處；使顯示源沿著移位軸移位以調節顯示源與准直棱鏡元件之間的距離；以及在垂直於移位軸的平面中一致地平移顯示源、照明棱鏡组件和照明模組。
除非本文中另有限定，否則本文中使用的所有技術術語和/或科學術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的含義相同的含義。儘管與本文描述的方法和材料類似或等同的方法和材料可以用於實踐或測試本發明的實施方式，但是下文描述了示例性方法和/或材料。如有衝突，專利說明書包括定義將進行控制。另外，材料、方法和實施方式僅是說明性的，並非一定旨在限制。
1:環境
10:圖像投影光學設備
12:電子顯示源
14:照明模組
16:照明棱鏡组件
18:准直棱鏡組件
20、26:第一棱鏡
22、28:第二棱鏡
24、30:偏振分束器
46:間隙
47a:第一間隙
47b:第二間隙
48a:第一分量
48b:第二分量
50:單元
60:機械元件
61:第一子元件
62a:機械元件60的第一部分
62b:機械元件60的第二部分
63:第二子元件
64:中央部分
65:第三子元件
66:滑動裝置
70:LOE
80:對準模組
82:光源
84:漫射器
110:處理系統
112:處理器
114:存儲模組
120:機電控制系統
122:控制器
124:致動器
130、630:基板
132:主下表面
134:主上表面
136:耦入光學元件
138:光線
140:邊緣
142:棱鏡
144、146、148:表面
150:耦出光學裝置
152:眼睛
154:瞳孔
156:良視距
158:眼睛運動框
500、1100:處理
602:基部
604:第一端
606:第二端
608:滑軌
610、614:支架
612:基部
615:頂部
86:測試圖案
87:中心軸
88:圖像
90:圖像感測器
92:透鏡
100:顯示監視器
102:介面連接
104:條帶
106、108:擬合點
107:第一線
109:第二線
W G1 :第一間隙47a的初始尺寸
W G2 :第二間隙47b的初始尺寸
32、34、36、38、40、42、44:透光表面
W F :最佳聚焦之後的間隙46的尺寸
W F2 :最佳聚焦之後的第二間隙47b的尺寸
502、504、506、508、1102、1104、1106、1108、1110、1112、1116、1118:框
616:構件
618:上夾緊構件
620:下夾緊構件
622:中心銷
624:接頭
628:延伸臂
D、D 1 :線性距離
W G :間隙寬度
α邊緣:角度
在本文中參照圖式，僅通過舉例的方式描述了本發明的一些實施方式。 通過詳細地具體參照圖式，要強調的是，所示的細節是以舉例的方式並且出於對本發明的實施方式進行說明性論述的目的。在這方面，照圖式進行的描述使得本領域技術人員清楚可以如何實踐本發明的實施方式。
現在將注意力轉向圖式，在圖式中，相同的數位或字元指示對應或相同的部件。在圖式中：第1圖是示出在可以執行本發明內容的實施方式的示例環境中佈置的至少圖像投影光學設備、LOE、對準模組、圖像感測器和機械元件的示意性表示的俯視圖；第2圖是示出可以在第1圖的示例環境中佈置的具有電子顯示源、照明模組、照明棱鏡组件和准直棱鏡元件的圖像投影光學設備的部件的示意性表示的剖面圖；第3A圖是類似於第2圖的剖視圖，第3A圖示出了根據本發明內容的實施方式的以間隔關係佈置的照明棱鏡组件和准直棱鏡元件；第3B圖是類似於第3A圖的剖視圖，第3B圖示出了根據本發明內容的實施方式的相對於准直棱鏡元件移位的電子顯示源、照明模組和照明棱鏡组件；第3C圖是類似於第3B圖的剖視圖，第3C圖示出了根據本發明內容的實施方式的相對於准直棱鏡元件平移的電子顯示源、照明模組和照明棱鏡组件；第4A圖是類似於第3A圖的剖視圖，第4A圖示出了根據本發明內容的實施方式的以間隔關係佈置的電子顯示源、照明棱鏡组件和准直棱鏡元件；第4B圖是類似於第4A圖的剖視圖，第4B圖示出了根據本發明內容的實施方式的相對於照明棱鏡组件移位的電子顯示源；第5圖是示出根據本發明內容的實施方式的用於執行圖像投影光學設 備的部件的聚焦和對準的處理的流程圖；第6圖是示出根據本發明內容的實施方式的用於執行圖像感測器的取向對準的對準模組的示意性表示的剖面圖；第7A圖和第7B圖是類似於第1圖的俯視圖，第7A圖和第7B圖示出了根據本發明內容的實施方式的被佈置成分別與對準模組和LOE對準的圖像感測器；第8圖是根據本發明內容的實施方式的對準模組的狹縫的示意性表示，該狹縫以相對於圖像感測器的運動軸的角度佈置；第9圖是根據本發明內容的實施方式的由圖像感測器捕獲的狹縫的圖像以及在圖像的各個邊緣處的取樣點的示意性表示；第10圖是根據本發明內容的實施方式的在第9圖的圖像的各個邊緣處的擬合線的示意性表示；第11圖是示出根據本發明內容的實施方式的用於執行圖像感測器的取向對準的處理的流程圖；第12圖是根據本發明內容的實施方式的連結到圖像感測器和顯示監視器的用於執行第5圖和第11圖中所示的處理的一個或更多個步驟的示例性處理系統的示例架構的框圖；第13圖是示出可以用於執行本發明內容的實施方式的機械元件的示意性表示的等距視圖；第14圖是根據本發明內容的實施方式的機械元件的子元件的等距視圖，該子元件附接到圖像投影光學設備的部件。
第15圖是根據本發明內容的實施方式的連結到處理系統的示例性控制系統的示例架構的框圖，該處理系統用於執行第5圖和第11圖中所示的處理的一個或更多個步驟；以及 第16圖是示出根據本發明內容的實施方式的LOE的實現方式的示意性表示的剖面圖。
本發明涉及用於執行光學設備和系統的對準的方法。
參照圖式描述，可以更好地理解根據本發明的方法的原理和操作。
在詳細說明本發明的至少一個實施方式之前，應理解，本發明在其應用中不一定限於在下面的描述中闡述的和/或在圖式和/或示例中說明的方法和/或部件的構造和佈置的細節。本發明能夠具有其他實施方式或者能夠以各種方式實踐或實施。最初，在整個文檔中，引用了諸如上下、頂部和底部、左側和右側等方向。這些方向性參考僅是示例性的，其用於說明本發明及其實施方式。
概述
現在參照圖式，第1圖示出了在可以執行本發明內容的實施方式的示例環境1中佈置的圖像投影光學設備10、LOE 70、對準模組80、圖像感測器90和顯示監視器100的俯視圖的示意性表示。環境1可以是例如具有各種類型的光學、機械和電子測試設備的光學實驗室測試台。
環境1包括機械元件60，圖像投影光學設備10連同LOE 70一起機械附接至機械元件60。機械元件60包括一個或更多個附接機構，所述一個或更多個附接機構將LOE 70保持在固定且已知的取向上。使用經校準的光學測試設備將LOE 70佈置在固定且已知的取向上，以確保LOE 70的正確佈置。對準模組80也以固定且已知的取向附接到機械元件60。滑動裝置66將圖像感測器(即，相機)90附接到機械元件60。滑動裝置66使圖像感測器90能夠在對準模組80與LOE 70之間滑動。滑動裝置66的第一部分(即，基部)沿著佈置在機械元件60的主要部分上的軌道滑動。圖像感測器90經由機械子元件在第二部分(即，距基部遠的部分) 處機械附接到滑動裝置66。機械子元件可以被實施為例如具有允許旋轉三個自由度的一個或更多個接頭的平臺。
例如，被實現為液晶顯示器(LCD，Liquid Crystal Display)等的顯示監視器100經由介面連接102連接到圖像感測器90。介面連接102可以被實現為例如連接到圖像感測器90和顯示監視器100的相應輸入/輸出埠的電纜。顯示監視器100可操作為顯示由圖像感測器90捕獲的圖像，以供環境1的用戶或操作者查看。顯示監視器100可以用作圖像感測器90的取景器，以使用戶或操作者能夠看到由圖像感測器90捕獲的圖像回應於對機械元件60的各種部件進行的用戶啟動的機械調節的變化。
機械元件60可以包括一個或更多個子元件，每個子元件被配置成用於保持不同的光學和/或機械部件。在某些實施方式中，機械元件60包括至少三個主要子元件，即第一子元件61、第二子元件63和第三子元件65。第一子元件61保持圖像投影光學設備10的部件並且將圖像投影光學設備10的部件附接到機械元件60。第二子元件63保持LOE 70並且將LOE 70附接到機械元件60。第一子元件61、第二子元件63被佈置成允許圖像投影光學設備10和LOE 70的協作定位，使得由圖像投影光學設備10產生的光波耦入LOE 70。第三子元件65保持對準模組80並且將對準模組80附接到機械元件60。
第一子元件61、第二子元件63、第三子元件65可以以各種方式實施，包括但不限於支架佈置、夾持佈置以及銷/螺釘佈置。在某些實施方式中，第一子元件61可以被佈置成保持電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16，而第二子元件63可以被佈置成保持LOE 70和准直棱鏡組件18。機械元件60和對應的第一子元件61、第二子元件63、第三子元件65分別被佈置成保持圖像投影光學設備10、LOE 70和對準模組80的部件的對準和取向。應注意，第一子元件61、第二子元件63、第三子元件65──特別是第一子元件61──可以包括一個或更多個子部件，以允許對 由子元件保持的部件的定位進行受控調節。將在本發明內容的後續部分中詳細描述這種受控調節。
一般而言，本發明內容的實施方式涉及兩階段對準(即，校準)處理。在被稱為聚焦和對準階段的一個階段中，圖像投影光學設備10的各個部件被聚焦和對準，使得圖像投影光學設備10在LOE 70的輸出處產生清晰且聚焦的圖像。通過以下來執行聚焦和對準：移動圖像投影光學設備10的子部件，同時評估由圖像感測器90在LOE 70的輸出處捕獲的圖像的圖像品質度量，直到滿足某些性能標準為止。在執行聚焦和對準階段的步驟之前，圖像感測器90被聚焦到無限遠並且在LOE 70的對面(即，與LOE 70對準地)被定位在距LOE 70的良視距(例如，18毫米)處，並且優選地在眼睛運動框內，以能夠捕獲耦出LOE 70的圖像光波。眼睛運動框是其中眼睛(或圖像感測器90)具有耦出LOE 70的圖像光線的完整視場(FOV，Field of View)的二維區域，其對應於由圖像投影光學設備10生成的耦入LOE 70的整個輸入圖像。以這種方式，當使用光學設備/系統(即，LOE 70連同圖像投影光學設備10)時，例如當觀看者佩戴其中嵌入有圖像投影光學設備10和LOE 70的眼鏡時，圖像感測器90用作人眼，並且顯示在顯示監視器100上的圖像用作觀看者的眼睛會看到的圖像。
在被稱為取向對準階段的另一階段中，調節圖像感測器90的取向以與對準模組80的取向對準，對準模組80的取向與LOE 70的對準取向相關聯。圖像感測器90與對準模組80的對準允許適當地執行其中圖像投影光學設備10的部件被對準和聚焦的聚焦和對準階段。
在繼續參照第1圖的情況下，現在參照第2圖，第2圖是示出要執行根據本發明內容的實施方式的聚焦和對準方法的圖像投影光學設備10的非限制性示例的部件的示意性表示的剖面圖。一般而言，圖像投影光學設備10包括電子顯示源12、照明模組14、照明棱鏡组件16和准直棱鏡組件18。在非限制性實施方式中，電子顯示源12被實現為矽基液晶 (LCoS，Liquid Crystal on Silicon)微顯示器。
照明模組14包括光源並且被配置成透射光以照明電子顯示源12的圖像區域。照明模組14可以以各種方式實現，並且可以是偏振或非偏振光源。照明模組14的光源的非限制性實現方式的示例包括但不限於：發光二極體(LED，Light Emitting Diode)；用於顏色混合的具有紅綠藍(RGB，Red Green Blue)LED的光管；多個LED，各自發射不同顏色，與二向色鏡的組合用於顏色混合；二極體雷射器；以及多個二極體雷射器，各自發射不同顏色，與二向色鏡的組合用於顏色混合。
根據某些非限制性實施方式，例如第2圖中所示的實施方式，照明模組14的光源是偏振光源，更具體地是產生s偏振光波的光源。照明棱鏡组件16通過照明棱鏡组件16的第一棱鏡20的透光表面32接收來自照明模組14的s偏振光波。所接收的s偏振光波被p偏振透射偏振分束器24(其透射p偏振光並反射s偏振光)反射並且通過第一棱鏡20的透光表面34而朝向電子顯示源12耦出照明棱鏡组件16。偏振分束器24被定位在照明棱鏡组件16的第一棱鏡20的傾斜邊緣與第二棱鏡22的傾斜邊緣之間。回應於在電子顯示源的圖像區域處接收的s偏振光波的照射，電子顯示源12被激勵(即，啟動)以生成從電子顯示源12的有效圖元發出的形式為p偏振光波的對應的圖元輸出。來自電子顯示源12的p偏振光波通過透光表面34耦入照明棱鏡组件16並且穿過偏振分束器24。然後，p偏振光波通過第二棱鏡22的透光表面36並且朝向准直棱鏡元件18耦出照明棱鏡組件16。
在耦入准直棱鏡元件18之前，光波可以穿過半波長延遲板(未示出)以將p偏振光波轉換成s偏振光波。
根據某些非限制性實現方式，例如第2圖中所示的實現方式，s偏振光波通過准直棱鏡元件18的第一棱鏡26的透光表面38耦入准直棱鏡元件18。耦入的s偏振光波被p偏振透射偏振分束器30(其透射p偏振 光並反射s偏振光)反射，偏振分束器30被定位在准直棱鏡元件18的第一棱鏡26的傾斜邊緣與第二棱鏡28的傾斜邊緣之間。雖然未在圖中示出，但是准直透鏡可以連同四分之一波長延遲板一起被定位在第一棱鏡26、第二棱鏡28的相對的透光表面40、42處，使得作用以使最終離開准直棱鏡組件18的光波准直。因此，被偏振分束器30反射的s偏振光波通過透光表面40耦出准直棱鏡元件18，穿過四分之一波長延遲板，被准直透鏡反射，返回再次穿過四分之一波長延遲板(從而將光波轉換成p光波)，並且通過透光表面40重新進入准直棱鏡元件18。然後，p偏振光波穿過偏振分束器30，通過透光表面42耦出准直棱鏡元件18，穿過四分之一波長延遲板，被准直透鏡反射，返回再次穿過四分之一波長延遲板(從而將光波轉換成s偏振光波)，並且通過透光表面42重新進入准直棱鏡元件18。現在的s偏振光波被偏振分束器30反射並且通過第二棱鏡28的透光表面44耦出准直棱鏡元件18，此處s偏振光波可以耦入透光基板(例如，LOE)，並且最終從基板耦出到觀看者的眼睛中。光波的耦入可以經由耦入光學表面(例如，楔形棱鏡或成角度的反射表面)來實現，該耦入光學表面是准直棱鏡元件18和LOE輸入的分介面。
注意，對於在上述示例中遵循特定偏振波路徑的每個實例，偏振是可互換的。換言之，在改變偏振分束器的取向時，每個所提及的p偏振光可以用s偏振光代替，反之，每個所提及的s偏振光也可以用p偏振光代替。因此，在上述示例中，照明棱鏡組件16和准直棱鏡元件18中的特定分束器的具體使用不旨在是限制性的，而是出於說明的目的提供的，以更好地描述圖像投影光學設備10的操作。
還要注意，上述照明棱鏡组件16和准直棱鏡元件18的棱鏡的透光表面通常是平面表面。應當清楚的是，透光表面34、36、38、44彼此平行(即，處於平行平面中)並且與透光表面32正交。
儘管應當注意，在第2圖中，圖像投影光學設備10的部件不 一定按比例繪製，但是從第2圖中應清楚的是，電子顯示源12、照明模組14、照明棱鏡组件16和准直棱鏡元件18未對準，導致電子顯示源12的照明不均勻，並最終導致不均勻和散焦的圖像。因此，應當執行對圖像投影光學設備10的主要部件的聚焦和對準，以確保電子顯示源12的照明的均勻性。以下段落詳細描述了聚焦和對準階段。
聚焦和對準階段
現在參照第3A圖至第3C圖，第3A圖至第3C圖是根據本發明內容的實施方式的圖像投影光學設備10的部件的聚焦和對準。在第3A圖中，照明棱鏡組件16相對於准直棱鏡組件18以間隔關係佈置，使得在照明棱鏡组件16與准直棱鏡元件18之間產生並提供間隙46。間隙46的尺寸被測量為透光表面36、38之間的最短距離(即，沿著垂直於透光表面36、38並由透光表面36、38界定的線的距離)。在某些實施方式中，間隙46是被實現為氣隙的空間間隙，而在其他實施方式中，間隙46被實現為佈置在透光表面36、38之間的透光凝膠。在又一實施方式中，間隙46被實現為氣隙和光學部件的組合，該光學部件例如是光學地附接到准直棱鏡元件18的透光表面38的透鏡。
間隙46的初始尺寸可以根據圖像投影光學設備10的部件最初如何被組裝而變化。在通常的配置中，間隙46的尺寸小於1毫米，並且在常見的實現方式中約為0.5毫米。在第3A圖中，初始間隙的尺寸(即寬度)被表示為W G 。照明模組14在透光表面32處機械附接到照明棱鏡组件16。機械附接經由對準機構進行，在某些實施方式中，對準機構是機械元件60的第一子元件61的子部件。對準機構還使照明模組14與圖像投影光學設備10的標稱光軸對準。
一般而言，圖像投影光學設備10的光軸部分地由照明棱鏡组件16限定並且還部分地由准直棱鏡元件18限定。圖像投影光學設備10的光軸包括多個分量，所述多個分量如第3A圖所示，包括光軸的第一分 量48a以及光軸的與第一分量48a正交的第二分量48b。第一分量48a垂直於透光表面32所在的平面，第二分量48b垂直於透光表面34所在的平面。
這樣，上述對準機構將照明模組14與光軸的第一分量48a對準。電子顯示源12經由對準機構與第二分量48b對準。可以使用相同的對準機構來對準電子顯示源12和照明模組14。替選地，對準電子顯示源12的對準機構可以是第一子元件61的子部件，該子部件是與對準照明模組14的對準機構的不同的子部件。
電子顯示源12和照明模組14與照明棱鏡组件16對準，使得由照明模組14發射的光波被偏振分束器24反射並且到達電子顯示源12的圖像區域，以均勻地照明電子顯示源12。電子顯示源12的圖像區域通常位於電子顯示源12的前部的中心區域(即，LCoS的中心)處。電子顯示源12的對準可以包括：使電子顯示源12圍繞X軸和/或Y軸和/或Z軸適度地傾斜或旋轉。
電子顯示源12可以(例如經由光學黏合劑)附接到第一棱鏡20的透光表面34。替選地，電子顯示源12可以被機械地保持在靠近第一棱鏡20的透光表面34的位置處，其中在電子顯示源12與第一棱鏡20的透光表面34之間設置有或不設置有氣隙。電子顯示源12可以由第一子元件61的子部件機械地保持。
電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16作為單個單元50(即，通過虛線劃分界限的第一子元件61的單個機械單元)沿著移位軸被一致地移位(即，偏移)，該移位軸與第二分量48b共線，在第3A圖至第3C圖中移位軸是Z軸。等效地，移位沿著垂直於第一棱鏡20的透光表面34的線發生。移位動作有效地使電子顯示源12更靠近或更遠離准直棱鏡元件18移動，從而調節電子顯示源12與准直棱鏡元件18之間的最短線性距離。第3A圖中用D表示的線性距離是由照明棱鏡16的佈置引入的間隙46的尺寸的直接函數。具體地，線性距離D近似等於間隙寬度W G 、 照明棱鏡组件16的寬度(即，透光表面34與透光表面36之間的最短距離)以及電子顯示源的前面板與照明棱鏡组件16之間的距離之和。在電子顯示源12被黏合到第一棱鏡20的透光表面34的實施方式中，電子顯示源的前面板與照明棱鏡组件16之間的距離近似等於用於將電子顯示源12附接到透光表面34的光學黏合劑的層厚度。
隨著線性距離的改變，間隙46的尺寸也改變，圖像投影光學設備10的焦平面的位置也改變。隨著焦平面的位置的改變，由圖像投影光學設備10投射的並且在LOE 70的輸出處由圖像感測器90捕獲的圖像的焦點也改變。在評估捕獲圖像的圖像品質度量──更具體地評估聚焦品質的同時執行移位動作，並且移位動作被執行直到實現捕獲圖像的最佳聚焦為止。可以例如經由影像處理技術和方法(由電腦化處理器例如影像處理器執行)來評估圖像的圖像品質度量(即，聚焦品質)，以提供為了獲得最佳聚焦所需的(即，電子顯示源12與准直棱鏡元件18之間的)距離調節的指示。例如，影像處理技術可以包括：評估圖像感測器90的感測器處的調變傳遞函數(MTF，Modulation Transfer Function)。替選地或者結合影像處理技術，可以由環境1的操作者通過觀察顯示在顯示監視器100上的來自圖像感測器90的圖像，在視覺上評估聚焦品質。因此，當操作者使電子顯示源12移位以調節焦平面的位置時，MTF和/或顯示在顯示監視器100上的圖像的焦點改變。繼續使電子顯示源12移位，直到焦平面處於MTF指示圖像已聚焦和/或操作者在顯示監視器100上觀看到聚焦的圖像的位置處。
第3B圖示出了在線性移位以實現最佳聚焦之後的電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16，其中，作為將單個單元50移動得更接近於准直棱鏡組件18的結果，間隙46的尺寸減小到小於W G 的值。在第3B圖中，在實現最佳聚焦之後的間隙46的尺寸表示為W F 。
一旦適當地調節了電子顯示源12與准直棱鏡元件18之間的 距離以確保最佳聚焦，就對單元50進行平移。單元50相對於准直棱鏡元件18的透光表面38並且在垂直於移位軸的平面──在第3A圖至第3C圖中為XY平面──中平移。換言之，單元50在平行於透光表面34、36、38的平面的平面中平移。單個單元50在XY平面中的平移運動在沒有旋轉的情況下執行(即，沒有關於移位軸(即，Z軸)或X軸或Y軸的旋轉)。執行平移以保持電子顯示源12和照明模組14與照明棱鏡组件16對準，並且保持光學系統(即，圖像投影光學設備10與LOE 70之間)的視線(LoS)。在本文檔的上下文中，術語“LoS”通常是指LOE 70輸出圖像的適當的各個圖元與電子顯示源12的圖像區域的有效圖元之間存在對應關係的情況。當保持LoS時，圖像感測器90當在眼睛運動框中被定位在良視距處時捕獲由LOE 70投射的整個圖像(即，全FOV)。例如，如果單元50從准直棱鏡元件18平移偏移超過允許量，則可能無法實現LoS。在這種情況下，即使當圖像感測器90在眼睛運動框內時，源圖像的一些圖元(即，來自電子顯示源12)也可能無法到達LOE 70輸出，其結果是當在顯示監視器100上觀看LOE 70輸出圖像時(或等效地，當圖像光波耦出LOE 70並進入觀看者的眼睛時)可能表現出截止圖像。
第3C圖示出了在XY平面中平移運動之後的圖像投影光學設備10的部件。LoS可以通過(由電腦化處理器例如影像處理器執行的)影像處理技術來評估，或者可以由使用者通過查看顯示在顯示監視器100上的由圖像感測器90捕獲的來自LOE 70的輸出圖像在視覺上評估。例如，當使用者在顯示監視器100上觀看LOE 70輸出圖像時，可以在XY平面中平移單元50，直到實現了與期望的LoS對應的適當的圖元匹配為止。通過將電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16作為單個單元一起平移，保持了照明模組14(經由照明棱鏡组件16)對電子顯示源12的均勻照明。這樣，電子顯示源12的中心在XY平面中的平移運動的整個持續時間內被照明。
在單個單元50的平移運動完成之後，照明棱鏡组件16和准直棱鏡元件18可以在透光表面36、38處例如經由光學黏合劑彼此光學附接。結果，圖像投影光學設備10的主要部件直接或間接地彼此連接。
儘管到目前為止所描述的本發明內容的實施方式涉及將電子顯示源12連同照明模組14和照明棱鏡组件16作為單個單元一起移位和平移，但是其中電子顯示源12獨立於照明模組14和照明棱鏡组件16移位的其他實施方式也是可能的。
現在參照第4A圖至第4B圖，第4A圖至第4B圖是根據本發明內容的另一實施方式的圖像投影光學設備10的部件的聚焦和對準。在第4A圖中，電子顯示源12和照明棱鏡组件16相對於准直棱鏡元件18以間隔關係佈置，以產生並提供兩個間隙，即第一間隙47a和第二間隙47b。第一間隙47a被設置在照明棱鏡组件16與准直棱鏡元件18之間，這類似於在參照第3A圖至第3C圖的實施方式中描述的間隙46，並且應當與間隙46類比來理解。第二間隙47b被設置在電子顯示源12與照明棱鏡16之間。第二間隙47b的尺寸被測量為電子顯示源12的前面板與透光表面34之間的最短距離(即，沿著垂直於電子顯示源12的前面板和透光表面34並且由電子顯示源12的前面板和透光表面34界定的線的距離)。在某些實施方式中，第二間隙47b是被實現為氣隙的空間間隙。
第一間隙47a、第二間隙47b的初始尺寸可以根據圖像投影光學設備10的部件最初如何被組裝而變化。在第4A圖中，第一間隙47a的初始尺寸(即寬度)表示為W G1 ，第二間隙47b的初始尺寸表示為W G2 。
電子顯示源12和照明模組14與照明棱鏡组件16對準，使得由照明模組14發射的光波被偏振分束器24反射並且到達電子顯示源12的圖像區域，以均勻地照明電子顯示源12。除了使照明模組14與照明棱鏡组件16對準之外，照明模組14還經由第一子元件61的子部件在透光表面32處機械附接到照明棱鏡组件16。
然後，電子顯示源12沿著移位軸(即，與第二分量48b共線的軸，即，與透光表面34正交的軸)移位，同時照明模組14和照明棱鏡组件16被保持就位(即，靜止)。電子顯示源12被移位以調節第二間隙47b的尺寸。移位動作有效地使電子顯示源12更接近或遠離照明棱鏡组件16和准直棱鏡元件18移動，從而調節電子顯示源12與准直棱鏡元件18之間的最短線性距離。在第4A圖中表示為D 1 的線性距離是第一間隙47a、第二間隙47b的尺寸的直接函數。具體地，線性距離D 1 近似等於間隙寬度W G1 和W G2 以及照明棱鏡组件16的寬度(即，透射表面34與36之間的最短距離)之和。
類似於上面參照第3A圖至第3C圖所描述的，電子顯示源12被移位，直到實現最佳聚焦為止。第4B圖示出了在線性移位以實現最佳聚焦之後的電子顯示源12，其中，作為使電子顯示源12更接近於准直棱鏡元件18移動的結果，第二間隙47b的尺寸減小到小於第二間隙47b的初始尺寸W G2 的值。如第4B圖所示，第一間隙47a的尺寸保持不變。在實現最佳聚焦之後，第二間隙47b的尺寸在第4B圖中表示為W F2 。
一旦實現了最佳聚焦，電子顯示源12在透光表面34處就機械附接到照明棱鏡组件16。機械附接可以由第一子元件61的一個或更多個子部件實現。然後，類似於參照第3C圖所述的方式，電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16在XY平面中作為單個單元(即單元50)被平移，以保持所需的LoS。
在某些實施方式中，可以啟動沿著移位軸的移位，以調節第一間隙47a和第二間隙47b二者的尺寸。在這樣的實施方式中，電子顯示源12被移位以調節第二間隙47b的尺寸，同時照明棱鏡组件16連同照明模組14一起沿著移位軸(即，Z軸)被移位，以調節第一間隙47a的尺寸。
參照第3A圖至第3C圖描述的實施方式相比於例如在參照第4A圖至第4B圖描述的實施方式中依賴於使用靠近電子顯示源12的間隙的 方法具有某些優點。一個這樣的優點是當電子顯示源12和照明棱鏡组件16之間沒有間隙(即，第二間隙47b)時，圖像投影光學設備10在光學上更好地執行。通過不具有靠近電子顯示源12的間隙，靠近圖像投影光學設備10的焦平面的區域保持清潔並且沒有污染物。
如上所述，圖像投影光學設備10的主要部件直接或間接地彼此連接。該連接通過經由第一子元件61的一個或更多個子部件機械附接主要部件來實現。在某些實施方式中，照明棱鏡组件16與准直棱鏡元件18之間的機械附接由黏合到透光表面36、38的一個或更多個玻璃板實現。在其他實施方式中，透光凝膠被放置在圖像投影光學設備10的相鄰部件之間，以填充這些部件之間的不需要的間隙。例如，凝膠可以被佈置在照明模組14與照明棱鏡组件16之間。
現在將注意力轉向第5圖，第5圖示出了詳細描述根據所公開主題的處理500的流程圖。處理500包括用於聚焦和對準圖像投影光學設備10的部件的步驟。處理500的一些子處理可以由環境1的操作者手動執行，或者可以由各種機械和電腦化部件例如處理器等自動執行。
處理500開始於框502，在框502處，相對於准直棱鏡元件18佈置照明棱鏡组件16，以在照明棱鏡组件16與准直棱鏡元件18之間產生間隙(即，間隙46或第一間隙47a)。然後，處理500移動到框504，在框504處，照明模組14和電子顯示源12與照明棱鏡组件16對準，使得由照明模組14發射的光波經由偏振分束器24的反射到達電子顯示源12的圖像區域，以均勻地照明電子顯示源12。對準步驟包括：沿著照明棱鏡组件16的光軸的第一分量48a定位電子顯示源12，使得第一分量48a穿過電子顯示源12的中心，以及沿著照明棱鏡组件16的光軸的第二分量48b定位照明模組14，使得第二分量48b穿過照明模組14的中心。
在某些實施方式中，在框504中執行的對準包括：將電子顯示源12和照明模組14機械附接到照明棱鏡组件16的相應表面(即，正交 的透光表面32、34)。在其他實施方式中，在框504中執行的對準包括：在電子顯示源12和照明棱鏡组件16之間產生間隙(即，第二間隙47b)。
然後，處理500移動到框506，在框506處，電子顯示源12沿著移位軸(即，Z軸)移位，以調節電子顯示源12與准直棱鏡元件18之間的距離以實現最佳聚焦。換言之，通過使電子顯示源12移位，來調節圖像投影光學設備10的焦平面的位置。在評估圖像品質度量(例如，MTF)的同時調節焦平面位置，以實現由圖像投影光學設備10投射的圖像的最好(即，最佳)或接近於最好的聚焦。在某些實施方式中，電子顯示源12連同照明模組14和照明棱鏡组件16一起移位，使得電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16作為單個單元一起一致地移位。
在其他實施方式中，電子顯示源12單獨被移位，同時照明模組14和照明棱鏡组件16保持靜止。在這樣的實施方式中，在執行框506的移位之後，電子顯示源12機械附接到照明棱鏡组件16。
如上所述，可以通過經由例如確定MTF的影像處理技術和方法評估(由圖像感測器90在LOE 70輸出處捕獲的)圖像的聚焦品質，以確定最佳聚焦。
然後，處理500移動到框508，在框508處，將電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡16在XY平面中一致地平移，以保持期望的LoS。可以通過影像處理技術來評估LoS。如上所述，在某些實施方式中，通過將電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡16作為單個單元一起移動來實現平移運動。
如上所述，涉及用於執行圖像投影光學設備10的部件的聚焦和對準的方法的實施方式構成兩階段處理中的一個階段(稱為聚焦和對準階段)。執行被稱為取向對準階段的另一階段，以確保圖像感測器90與圖像投影光學設備10正確對準，使得在執行聚焦和對準階段的方法步驟期間由圖像感測器90捕獲的圖像使電子顯示源12能夠與圖像投影光學設備 10的其餘部件正確對準。以下段落詳細描述了取向對準階段。
取向對準階段
再次參照第1圖，對準模組80經由第三子元件65在機械元件60的第一部分62a處附接到機械元件60。圖像投影光學設備10和LOE 70分別經由第一子元件61和第二子元件63在機械元件60的第二部分62b處附接到機械元件60。圖像投影光學設備10、LOE 70和對準模組80由相應的第一子元件61、第二子元件63、第三子元件65保持在已知的固定取向上。
在某些實施方式中，機械元件60包括中央部分64，中央部分64提供機械元件60的第一部分62a、機械元件60的第二部分62b之間的物理分離。機械元件60的第一部分62a、機械元件60的第二部分62b可以位於機械元件60的相對端，由中央部分64分開。
圖像感測器90經由滑動裝置66附接到機械元件60。滑動裝置66可操作為在兩個位置之間水準滑動，以將圖像感測器90與LOE 70和對準模組80交替地對準。
在繼續參照第1圖的情況下，現在參照第6圖，第6圖是示出根據本發明內容的實施方式的對準模組80的示意性表示的剖面圖。對準模組80包括測試圖案86。在優選但非限制性的實施方式中，測試圖案86被實現為形成在對準模組80的基部表面中的大致矩形狹縫(即，長形孔)。在其他實施方式中，測試圖案86可以是印刷圖案，例如印刷在對準模組80的基部表面上的長形矩形圖案。在某些實施方式中，對準模組80是機械元件60的部件，因此測試圖案86可以被認為是機械元件60的一部分，該部分被形成為機械元件60中的孔或開口。
測試圖案86相對於機械元件60被定位在固定且已知的取向上。測試圖案86的取向由一個或更多個取向參數限定。根據本發明內容的 實施方式，測試圖案86的中心軸相對於參考軸的角度限定了主取向參數。在將測試圖案實現為矩形狹縫的實施方式中，中心軸是矩形的反射對稱的長線。參考軸可以是例如圖像感測器90的水準移動軸即第6圖中的紙平面，或者可以是垂直於圖像感測器的水準移動軸的豎直軸。如下面將更詳細描述的，圖像感測器90可操作為在圖像感測器90與對準模組80對準時捕獲測試圖案86的一個或更多個圖像，以允許經由影像處理演算法來估計測試圖案86的取向參數(即，角度)。
在某些實施方式例如第6圖中所示的非限制性實施方式中，測試圖案86從後面被照明，以產生測試圖案86的更清楚和更清晰的圖像。在這樣的實施方式中，漫射器84被佈置在測試圖案86與光源82之間，光源82被實現為例如一個或更多個發光二極體(LED)。從光源82發出的光波(示意性地表示為光線83)被漫射器84散射。來自漫射器84的散射光波(示意性地表示為光線85)照明測試圖案86的背面。
現在參考第7A圖，滑動裝置66處於第一位置，以將圖像感測器90定位在第一位置。當圖像感測器90處於第一位置時，圖像感測器90的透鏡92(其可以包括多個透鏡)與對準模組80對準，使得測試圖案86被定位在透鏡92的視場內。
第8圖示出了在圖像感測器90與對準模組80對準(第7A圖)的情況下從圖像感測器90的視角獲取的在被實現為狹縫時的測試圖案86的正視圖。測試圖案86通常可以以任何已知且固定的取向──包括豎直、水準或者豎直與水準之間的任何角度──佈置。然而，如第8圖所示，在利用某些影像處理演算法(例如，邊緣感測演算法)時將測試圖案86定向成大約30°的角度是有利的，因為這樣的取向為演算法提供了更清晰限定的邊緣區域，從而更容易適應對測試圖案86的取向的估計。如上所述，測量從測試圖案86的中心軸87到參考軸的角度，在第8圖中參考軸是圖像感測器90的水準移動軸。
繼續參照第7A圖，當圖像感測器90處於第一位置時，圖像感測器90捕獲測試圖案86的一個或更多個圖像。當圖像感測器90處於第一位置時，圖像感測器90的透鏡92與測試圖案86間隔開大約10至15釐米。如上面在論述聚焦和對準階段時所述，圖像感測器90在捕獲耦出LOE 70的圖像光波時被聚焦到無限遠。因為優選的是將圖像感測器90保持在固定焦點處(即，永久聚焦到無限遠)，因此優選地利用圖像感測器90的孔徑在減小的孔徑狀態下捕獲測試圖案86的圖像，以確保其中測試圖案86的邊緣清晰並且能夠由影像處理演算法更容易地識別的清晰圖像。
當圖像感測器90處於第一位置時，由圖像感測器90捕獲的圖像由連結到圖像感測器90的電腦化處理器(例如，影像處理器)分析，以估計測試圖案86的取向(即角度)。處理器將測試圖案86的估計取向與測試圖案86的已知真實取向進行比較。在某些實施方式中，該比較形成比較測量，該比較測量可以例如通過採用估計取向與已知取向之間的差的絕對值來形成。在這樣的實施方式中，由電腦化處理器對估計取向是否在允許的公差內(例如，+/-τ°)進行確定。如果估計取向在允許的公差內，則認為圖像感測器90被正確對準。然而，如果估計取向不在允許的公差內，則調節圖像感測器90的取向參數。在某些實施方式中，圖像感測器90的取向參數的調節是通過(經由將圖像感測器90附接到滑動裝置66的子元件)使圖像感測器圍繞圖像感測器90的主軸旋轉來執行的，該主軸可以是透鏡92的光軸。在取向參數調節之後，圖像感測器90捕獲另一圖像，並且重複上面概述的分析和比較步驟，直到估計取向在允許的公差內為止。可以即時提供估計取向是否在允許的公差內的指示，以允許環境1的操作者連續地調節圖像感測器90的取向參數，直到滿足停止條件為止(即，直到測試圖案86的估計取向在允許的公差內為止)。以這種方式，由操作者調節圖像感測器90的取向參數(即，角度)，以收斂到允許的公差值內。
在其他實施方式中，處理器可以提供校正值作為測試圖案86的估計取向與已知取向之間的比較的輸出。在這樣的實施方式中，如果估計取向與已知(即，真實)取向不匹配(不在公差值內)，則由處理器確定校正值。例如，如果測試圖案86處於30°的已知角度(如第8圖所示)，並且估計角度被確定為35°，則校正值被計算為5°。通過(經由將圖像感測器90附接到滑動裝置66的子元件)使圖像感測器圍繞圖像感測器90的主軸旋轉來調節圖像感測器90的取向，將校正值應用於圖像感測器90的取向，該主軸可以是透鏡92的光軸。可以將校正值計算為估計角度與真實角度之間的差。在這樣的實施方式中，校正值的符號可以用於指示所需的旋轉方向。在某些實施方式中，如果校正值為正，則圖像感測器90圍繞透鏡92的主軸朝向參考軸(例如，圖像感測器90的水準移動軸)旋轉，而如果校正值為負，則遠離參考軸旋轉。繼續上述校正值為5°的示例，圖像感測器90圍繞透鏡92的主軸朝向參考軸旋轉5°。
原則上，一旦圖像感測器90的取向被校正並且與對準模組80適當地對準，圖像感測器90就可以在LOE 70的前面移動，以允許根據聚焦和對準階段的方法步驟來捕獲耦出LOE 70的圖像光波。通過將滑動裝置66移動到第二位置來實現圖像感測器90在LOE 70前面的移動，以將圖像感測器90定位在第二位置，在第二位置處圖像感測器90的透鏡92與LOE 70是對準的。一般而言，當處於第二位置時，圖像感測器90被定位在眼睛運動框內在距離LOE 70的良視距處。第7B圖示出了處於第二位置的滑動裝置66，圖像感測器90通過該滑動裝置66定位在第二位置處。
在某些實施方式中，由圖像感測器90捕獲的測試圖案86的圖像是灰度圖像，例如，8位元灰度圖像。在這樣的實施方式中，每個圖像圖元取最小圖元值與最大圖元值之間的值。在8位元灰度圖像的某些實現方式中，最小圖元值是0並且最大圖元值是255，而在其他實現方式中，最小圖元值可以是-127並且最大圖元值可以是128。圖元值表示在每個特 定圖元中捕獲的光的量，其中，較暗的圖元對應於較低的值，較亮的圖元對應於較高的值。
如上所述，電腦化處理器分析由圖像感測器90捕獲的測試圖案86的圖像。由處理器執行的圖像分析包括執行一個或更多個影像處理演算法以估計測試圖案86的角度。以下段落描述了根據本發明內容的實施方式的可以用於估計測試圖案86的角度的示例性影像處理演算法。
第9圖示出了當被實現為狹縫時測試圖案86的捕獲圖像88的示例。雜訊和其他干擾因素可能增加測試圖案86的邊緣和末端部分的變化，導致捕獲圖像88將測試圖案86描繪為具有各種缺陷的橢圓形狀。為了清楚說明，疊加在圖像88上的是將圖像88切割成多個樣本的一系列水準條帶104。條帶104之間的間隔優選地是均勻的，並且是由示例性影像處理演算法執行的圖像88的取樣速率的函數。
對於每個條帶104，識別從較暗邊緣圖元到亮邊緣圖元的跳躍，以識別沿著圖像88的邊緣的點。在第9圖中，沿著圖像88的左邊緣(即，側)的點通常表示為106，而沿著圖像88的右邊緣(即，側)的點通常表示為108。為了清楚說明，僅標記了圖像88的邊緣上的一些點。
可以使用各種數學方法來識別跳躍。例如，可以評估圖像的光強度函數的一階導數以確定圖像梯度。然後可以分析圖像梯度，具體地通過查找與跳躍對應的圖像梯度中的高值。還可以應用邊緣感測演算法來以不同的準確度識別跳躍。
線擬合技術用於構造兩條分離的線，第一條線擬合點106，第二條線擬合點108。這種技術的示例包括但不限於回歸技術，例如，簡單線性回歸和總體最小二乘法，其包括正交回歸和戴明回歸(Deming regression)。
第10圖示出了線擬合的結果，在該結果中，第一線107擬 合點106，第二線109擬合點108。計算相對於參考軸(例如，圖像感測器90的水準移動軸)測量的第一線107和第二線109的角度。第一線107的角度由α表示，第二線109的角度由β表示。角度α和β一起被平均以產生測試圖案86的估計角度。
儘管上面在被實現為矩形狹縫的測試圖案86的背景下描述了示例性基於插值的影像處理演算法，但是在測試圖案86被實現為非矩形狹縫的實施方式中可以使用相同或類似的基於插值的影像處理演算法。無論測試圖案86的形狀如何，都可以應用測試圖案86的線擬合邊緣的相同基本原理。可以計算擬合線相對於參考軸的角度，並且可以根據數學原理(例如，統計原理、幾何原理等)將針對測試圖案86的每條擬合線計算的角度進行組合。
現在將注意力轉向第11圖，第11圖示出了詳細描述根據所公開主題的處理1100的流程圖。處理1100包括用於對準圖像感測器90的步驟。處理1100的一些子處理可以由環境1的操作者手動執行，或者可以由各種機械和電腦化部件例如處理器等自動執行。
處理1100開始於框1102，在框1102處，經由相應的第一子元件61、第二子元件63以已知且固定的取向將圖像投影光學設備10和LOE 70機械附接到機械元件。然後，處理1100移動到框1104，在框1104處，將圖像感測器90移動到第一位置，即，與對準模組80對準。如上所述，通過移動滑動裝置66來促使圖像感測器90移動。
然後，處理1100移動到框1106，在框1106處，圖像感測器90捕獲測試圖案的一個或更多個圖像。測試圖案86的圖像可以被顯示在顯示監視器100上以供環境1的操作者觀看。然後，處理移動到框1108，在框1108處，由處理器(例如，影像處理器)分析測試圖案86的每個捕獲圖像，以確定測試圖案86的估計取向(即，角度)。估計角度可以被顯示在顯示監視器100上以供環境1的操作者觀看。在捕獲測試圖案86的多 個圖像的實施方式中，處理器可以分別處理每個圖像，以產生對測試圖案86的取向的多個估計。然後可以通過求平均或本領域已知的其他統計方法將多個估計組合成單個估計。替選地，處理器可以將圖像一起進行協同處理以形成單個取向估計。
如上所述，可以使用各種影像處理技術來估計測試圖案86的取向。影像處理技術包括但不限於線擬合算法、邊緣感測演算法及其任何組合。
處理1100從框1108移動到框1110，在框1110處，將測試圖案86的已知取向與測試圖案86的(基於捕獲圖像的)估計取向進行比較以形成比較測量。例如，可以通過獲取估計取向與已知取向之間的差的絕對值來形成比較測量。然後，處理1100移動到框1112，在框1112處，基於來自框1110的比較測量輸出，對估計取向是否在允許的公差內進行確定。可以例如通過針對閾值標準來評估比較測量，以進行框1112中的確定。例如，可以針對允許的公差值來評估估計取向與已知取向之間的差的絕對值，以確定該差是大於允許的公差值還是小於(或等於)允許的公差值。原則上，允許的公差值可以是百分之幾度以及高達十分之一度或十分之二度的量級。如果估計取向在允許的公差內，則處理1100從框1112移動到框1116，在框1116處，現在被認為正確對準的圖像感測器90被移動到第二位置，即，與LOE 70對準。如上所述，通過移動滑動裝置66來促使向第二位置移動。然後，處理1100移動到框1118，在框1118處，圖像感測器90捕獲耦出LOE 70的圖像光波。框1118的執行可以作為在處理500中執行的步驟中的一個或更多個來執行。
然而，如果估計取向不在允許的公差內(例如，不在已知取向的0.1°內)，則處理1100從框1112移動到框1114，在框1114處，調節圖像感測器90的取向參數，即圍繞圖像感測器90的主軸(例如，透鏡92的光軸)的角度(即，圖像感測器90圍繞其主軸旋轉)。然後，處理 1100從框1114返回到框1106，在框1106處，圖像感測器90捕獲測試圖案86的新圖像。必要時重複框1106至框1114，直到估計取向在允許的公差內為止，此時，如上所述，處理1100從框1112移動到框1116。
處理1100的反覆運算性質允許環境1的操作者在相對短的時間段內對準圖像感測器90。在某些實施方式中，執行在框1106至框1114中執行的圖像捕獲、分析、比較、確定和調節，使得處理器能夠向操作者提供關於估計取向是否在允許的公差內的連續或接近連續的指示。可以例如通過顯示監視器100在視覺上向環境1的操作者顯示估計取向是否在允許的公差內的指示。
注意，允許的公差可以是被程式設計到由環境1的操作者操作的電腦或計算設備(例如，處理器或者連結到處理器的其他處理設備)的記憶體中的預定值。在某些實施方式中，可以在執行處理1100的方法步驟之前執行各種測試和實驗。這樣的測試和實驗可以使用圖像感測器90、圖像投影光學設備10和LOE 70，以根據作為圖像感測器90與LOE 70之間的取向誤差的函數的性能度量(例如，耦出LOE 70的圖像的品質和精度)來評估系統性能。然後可以基於根據系統水準規範滿足系統性能要求的性能度量，來對允許的公差值進行確定和程式設計。例如，性能度量可以指示當公差值為0.10°時整個系統滿足性能要求，但是當公差值為0.15°時不能滿足這些要求。
儘管上述處理1100的實施方式涉及執行如在框1106至框1114中執行的圖像捕獲、分析、比較、確定和調節以允許處理器提供估計取向是否在允許的公差內的連續或接近連續的指示，但是其中處理器回應於在框1110中執行的比較而提供離散的校正值的其他實施方式也是可能的。例如，比較輸出可以被視為要應用於圖像感測器90的取向參數的校正值。在這樣的實施方式中，基於所確定的校正值來調節圖像感測器90的取向參數。在這樣的實施方式中，分別在框1106、框1108和框1114中執行的圖 像捕獲、比較和調節的步驟可以重複進行，直到估計取向在預定義的允許公差值內(例如，+/-τ°，其中，τ可以約為0.10°)為止。
還要注意，可以在執行處理500中描述的步驟中的一個或更多個之後執行框1104至框1114，以檢查/校正圖像感測器90的對準。此外，隨後執行框1116至框1118，可以用新的圖像投影光學設備和LOE換出圖像投影光學設備10和LOE 70，並且可以繼續對準過程以確保新的圖像投影光學設備和LOE的正確對準。
替選地，例如用於立體視覺系統的兩組圖像投影光學設備和LOE可以被佈置並且機械附接到機械元件60(即，框1102可以執行兩次，針對每個LOE/圖像投影光學設備對各執行一次)。在執行框1104至框1114之後，框1116至框1118可以執行兩次，針對每個LOE/圖像投影光學設備對各執行一次。
儘管到目前為止所描述的本發明內容的實施方式涉及利用可在兩個位置之間移動的單個圖像感測器，來交替地捕獲對準模組80的圖像和來自LOE輸出的圖像，但是其中佈置多於一個的圖像感測器來捕獲圖像的其他實施方式也是可能的。在這樣的實施方式中，例如，可以使用兩個圖像感測器，其中，第一圖像感測器以比第二圖像感測器更低的解析度操作。這樣的實施方式可以被使用以有利於將聚焦和對準階段作為粗調-微調處理來執行的情況，其中，基於由較低解析度的圖像感測器捕獲的圖像來進行粗調，並且基於由較高解析度的圖像感測器捕獲的圖像來進行微調。
在論述處理500和1100的步驟的執行時，參考了各種機械和光學部件的移動以及影像處理功能的執行。以下段落描述了用於執行與處理500和1100相關聯的方法步驟的儀器(即，部件)和技術的非限制性示例。
用於執行聚焦和對準階段以及取向對準階段的儀器和技術
如上面詳細論述的，通過執行各種影像處理技術來執行與處理500和1100相關聯的若干方法步驟──特別是處理500的框506和框508以及處理1100的框1108。影像處理技術可以由電腦化處理器執行，該電腦化處理器可以是處理系統的一部分。另外，與處理1100相關聯的若干方法步驟──特別是框1110和框1112──涉及執行邏輯運算，該邏輯運算包括比較以及確定來自該比較的輸出是否滿足閾值標準(即，估計取向與已知取向之間的絕對差是否大於或小於允許的公差值)。為與閾值標準的比較和評估的形式的這種邏輯操作優選地由電腦化處理器執行，在某些實施方式中，電腦化處理器是執行影像處理技術的同一處理器。
第12圖示出了一般地標記為110的這種處理系統的示例架構的框圖，該處理系統包括至少一個電腦化處理器。處理系統110連結到圖像感測器90和顯示監視器100，使得處理系統110可以從圖像感測器90接收圖像資料，並且將經處理的輸出提供給顯示監視器100以用於顯示。
處理系統110包括耦接到諸如記憶體等的存儲模組114的至少一個處理器112。處理器112可以被實現為任何數目的電腦化處理器，包括但不限於微處理器、專用積體電路(ASIC，Application Specific integrated Circuit)和數位訊號處理器(DSP，Digital Signal Processor)。在某些非限制性實施方式中，處理器112有利地被實現為影像處理器。例如，所有這些處理器包括諸如存儲模組114的非暫態電腦可讀介質或者可以與其通信。這種非暫態電腦可讀介質存儲程式碼或指令集，該程式碼或指令集當由處理器112執行時，使處理器112執行動作。非暫態電腦可讀介質的類型包括但不限於能夠向處理器例如處理器112提供電腦可讀指令的電子、光學、磁性或其他存儲或傳輸設備。
在某些實施方式中，處理器112被配置成根據處理500的框506和框508以及處理1100的框1108執行影像處理功能，並且還被配置成例如根據處理1100的框1110和框1112執行其他各種邏輯功能。在對估計 取向是否在允許的公差內進行確定的實施方式中，存儲模組114可以被配置成存儲允許的公差值(或多個值)。替選地，允許的公差值可以被存儲在處理器112的易失性或非易失性記憶體中。在其他實施方式中，各種上述影像處理和邏輯功能由單獨的處理器執行，所述單獨的處理器是同一處理系統110的部分，或者可以是彼此連結的單獨的類似處理系統的一部分。
在使用估計取向與已知取向之間的差來確定要應用於圖像感測器90的取向參數的校正值的實施方式中，處理器112可以被配置成確定校正值。
如上面進一步論述的，結合各種機械和光學部件的移動來執行影像處理步驟。在與處理500和1100相關聯的方法步驟──特別是處理500的框506至框508以及處理1100的框1104、框1114和框1116──中概述了這種移動。如所論述的，通過機械元件60的各種子元件來使能上述部件的移動。以下段落參照第13圖和第14圖描述了根據本發明內容的實施方式的機械元件60的更詳細的非限制性示意表示，在執行處理500和1100的步驟時可以使用該機械元件60。
如第13圖所示，機械元件60包括基部602，基部602通常是平面的並且在兩個端部即第一端604和第二端606之間延伸。滑軌608經由螺釘等機械附接到基部604並且在第一端604、第二端606之間延伸。支架610在第二端606附近從基部向上延伸。支架610經由例如螺釘或螺栓等的機械緊固件固定地安裝至基部602。滑軌608和滑動裝置66的基部612被相應地構造成允許滑動裝置66在第一端604、第二端606之間穿過基部602橫向移動。滑動裝置66具有支架614，支架614從基部612向上延伸，並且經由例如螺釘或螺栓等的機械緊固件機械附接到基部612。圖像感測器90經由允許調節圖像感測器90的取向的機械子元件機械耦接到支架614的頂部615(即，遠離基部612的部分)。
在某些實施方式中，止擋件可以沿著滑軌608被佈置在不同 位置處，例如在LOE 70和對準模組80(即，測試圖案86)的水準位置處或附近。以這種方式，滑動裝置66可以在兩個靜止位置之間移動，以交替地與LOE 70和對準模組80對準。在某些實施方式中，滑動裝置66的移動是手動引起的(即，由光學測試台的使用者手動操作引起)。在其他實施方式中，滑動裝置66是機電操作的，並且滑動裝置66的運動由耦接到電腦或計算設備的驅動設備(例如，具有機械聯動裝置的致動器)來實現，所述電腦或計算設備允許光學測試台(即，環境1)的使用者經由在電腦或計算設備上實現的使用者介面等來致動滑動裝置66在靜止位置之間的運動。在其他實施方式中，滑動裝置66的運動是手動引起的並由機電驅動設備輔助進行。
第13圖還示出了相對於支架610佈置的構件616。構件616是LOE 70、准直棱鏡元件18和第二子元件63的示意性表示，第二子元件63以固定和已知的取向將LOE 70和准直棱鏡元件18固定地安裝到機械元件60的支架610。儘管准直棱鏡元件18可以被認為是圖像投影光學設備10的部件之一，但是准直棱鏡元件18可以經由光學附件(例如黏合劑)或機械附件(例如，支架裝置等)附接到LOE 70。通過將第二子元件63機械附接到支架610的上部來實現將構件616安裝到機械元件60。第二子元件63可以包括被佈置成將LOE 70相對於機械元件60保持在已知且固定的位置和取向上的一個或更多個支架和/或一個或更多個止動件。
單個單元50被定位在構件616的後面。單個單元50是保持電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16的機械體。第14圖示出了根據非限制性示例構造的單個單元50以及第一子元件61的更詳細的圖式。在非限制性構造中，第一子組件61被實現為雙夾緊設備，該雙夾緊設備包括被構造成保持單個單元50的上夾緊構件618和下夾緊構件620。上夾緊構件618、下夾緊構件620分別保持單個單元50的頂部和底部部分，並且通過中心銷622和端部接頭624連接在一起。單個單元50可以被形成為其 中容納電子顯示源12、照明模組14和照明棱鏡组件16的封閉或半封閉的盒狀結構。在第14圖所示的非限制性構造中，電子顯示源12經由基板和機械緊固件(例如，螺釘)耦接到殼體。
儘管未在圖式中示出，但是接頭624經由機械聯動裝置機械附接到支架610。調節機構(例如，旋鈕、刻度盤等)的佈置耦接到機械聯動裝置，以利於第一子元件61相對於構件616的可調節定位，從而允許單個單元50根據處理500移位和平移。
關於框506中描述的移位和框508中描述的平移，可以通過向第一子元件61的一個或更多個子部件施加力來執行移位和平移動作。在某些實施方式中，由操作耦接到機械聯動裝置的一個或更多個調節機構的操作者/用戶手動(即，手動操作)引起移位和平移動作。這種手動操作可以包括例如一個或更多個調節機構的手動操作，這可以包括例如轉動旋鈕或刻度盤。例如，轉動一組旋鈕或刻度盤可以使單個單元50以與旋鈕/刻度盤的轉動的量和方向成比例的增量移位。類似地，轉動另一組旋鈕或刻度盤可以使單個單元50以與旋鈕/刻度盤的轉動的量和方向成比例的增量平移。
應注意，原則上移位和平移量通常為幾微米(例如，幾十微米並且可能高達幾百微米)的量級，並且光學實驗室測試台中使用的許多類型的儀器提供能夠基於這些儀器的手動操作供應小調節量的機械元件和儀器。
在實踐中，可以在單個單元50與構件616之間放置一個或更多個玻璃板，以在照明棱鏡组件16與准直棱鏡元件18之間提供介面區域。作為示例，板可以被定位在照明棱鏡组件16、准直棱鏡組件18的相鄰透光表面36與透光表面38之間。在(根據處理500的方法步驟)單個單元50被移位和平移之後，可以在板與照明棱鏡组件16、准直棱鏡組件18的相鄰表面之間施加光學黏合劑，以在照明棱鏡组件16、准直棱鏡組件 18之間形成光學附接。
返回到第13圖，對準模組80經由第三子元件65機械耦接到支架610的側部。第三子元件65在構件616附近附接到支架610的側部。在第13圖中所示的機械元件60的示意性表示中，第三子元件65包括延伸臂628，延伸臂628在第一端604處機械附接到支架610的側部。經由諸如螺釘等的機械緊固件將延伸臂628機械附接到支架610。基板630被佈置在延伸臂628的第二端處。測試圖案86被佈置在基板630上。儘管第13圖中未示出，但是光源82和漫射器84被附接到基板630的背面(即，測試圖案86的後面)。
應注意，在執行本發明內容中描述的對準方法的步驟之前，執行LOE 70和對準模組80到機械元件60的附接。LOE 70以固定取向附接到機械元件60，使得當圖像感測器90在良視距處被定位在眼睛運動框中時，能夠(由圖像感測器90)對由LOE 70投射的整個圖像(即，整個FOV)進行圖像捕獲。LOE 70和對準模組80與機械元件60的附接是使用本領域已知的各種類型的光學測試設備進行的，所述光學測試設備包括例如自動准直儀，其利於以已知且固定的取向將上述部件以相對高的精度水準附接到機械元件60。以這種方式，在對準模組80的取向與LOE 70的取向之間建立連結，使得圖像感測器90相對於對準模組80的對準的校正也確保了圖像感測器90相對於LOE 70的正確對準。
儘管如上所述單個單元50的移位和平移動作可以經由對機械元件60的一個或更多個調節機構的手動操作來引起，但是其中這種調節機構由機電控制系統操作的其他實施方式也是可能的。
第15圖是總體上標記為120的這種機電控制系統的示例架構的框圖。機電控制系統120連結到處理系統110並且包括控制器122和致動器124。控制器122可以被實現為任何數目的電腦化處理器，包括但不限於微控制器、微處理器、ASIC和DSP。所有這些處理器包括存儲程式 碼或指令集的非暫態電腦可讀介質或者可以與其通信，所述程式碼或指令集在由控制器122執行時使致動器124執行動作。非暫態電腦可讀介質的類型包括但不限於能夠向處理器例如控制器122提供電腦可讀指令的電子、光學、磁性或其他存儲或傳輸設備。
致動器124可以是機械致動器，例如步進電動機，其通過回應於來自控制器122的受控輸入，向第一子元件61的一個或更多個子部件施加力來引起移位和平移動作。控制器122可以接收圖像品質度量例如聚焦品質和LoS評估作為來自處理系統110的輸入，以向致動器124提供回饋控制，以基於聚焦品質和LoS評估來調節調節機制。
在某些實施方式中，致動器124還可以控制對圖像感測器90的取向參數的調節。在這樣的實施方式中，致動器124通過向將圖像感測器90附接到滑動裝置66的子元件施加力來引起旋轉調節。回應於從控制器122接收的受控輸入，致動器124引起這種旋轉調節。控制器122回應於來自處理系統110的輸出提供受控輸入，該輸出指示根據框1112估計取向是否在允許的公差內。處理系統110和機電控制系統120可以一起形成閉環系統，該閉環系統使得能夠收斂到允許的公差值內。在這樣的閉環系統中，機電控制系統120對圖像感測器90進行致動以捕獲測試圖案86的圖像。然後，機電控制系統120回應於來自處理系統110的輸入來調節圖像感測器90的取向參數，該輸入源自對測試圖案86的捕獲圖像執行的圖像分析。由機電控制系統120和處理系統110執行的致動、調節和圖像分析功能被重複進行，直到(來自圖像分析的)估計取向在允許的公差值內為止。
在某些實施方式中，致動器124還可以控制滑動裝置66的移動。在這樣的實施方式中，致動器124接收來自控制器122的受控輸入，以使滑動裝置66在第一位置與第二位置之間滑動。在這樣的實施方式中，控制器122優選地連結到其上實現有使用者介面的電腦或計算設備，以允 許操作者向控制器122提供輸入命令，以啟動滑動裝置66的受控移動。替選地，滑動裝置66的運動可以由控制器122完全自動化。
注意，在某些實施方式中，影像處理和控制功能可以由具有一個或更多個處理器的單個處理控制子系統實現。
示例波導實現方式的描述
如上所述，當執行本發明內容的實施方式的對準方法的方法步驟時，圖像感測器90捕獲耦出LOE 70的圖像光波。LOE 70用作將光波從輸入光學表面引導到輸出光學表面的光波導。在某些非限制性實施方式中，來自圖像投影光學設備10的圖像光波被耦入LOE 70並通過全內反射被引導穿過LOE 70。然後，被引導的光波通過一個或更多個部分反射表面作為圖像光波耦出LOE 70。當由最終用戶使用時(即，在眼鏡等中的最終元件之後)，耦出的光波被投射到用戶(即觀看者)的眼睛(或雙眼)中。
第16圖示出了LOE的實現方式的示例。LOE由光波傳輸平面基板130形成，基板130包括彼此平行的主下表面132和主上表面134。耦入光學元件136由來自圖像投影光學設備10的准直光波(由光線138表示)照明。耦入光學元件136包括基板130的傾斜邊緣140和棱鏡142。邊緣140相對於基板130的主下表面132和主上表面134以傾斜角度定向，其中，α邊緣是邊緣140與基板130的主下表面132和主上表面134的法線之間的角度。棱鏡142包括三個主表面144、146、148，其中，表面144位於基板130的邊緣140附近，表面146和表面148是拋光表面。在某些實施方式中，棱鏡142的折射率類似於基板130的折射率，而在其他實施方式中，棱鏡142和基板130具有不同的折射率。光線138穿過表面146進入棱鏡142。表面146優選地垂直於入射光線(即光線138)的中心光波取向。然後光線138穿過表面144以通過邊緣140進入基板130，從而光線138通過全內反射被捕獲在LOE的平面基板130內。在基板130的主下表面132 和主上表面134的幾次反射之後，被捕獲的波到達耦出光學裝置150，耦出光學裝置150例如被實現為選擇性部分反射表面的陣列，其將要耦出基板130的光波耦出基板130。
在使用第16圖的LOE作為LOE 70的情況下，當在執行本發明內容的實施方式的對準方法的方法步驟時，耦出光學裝置150將光波耦出基板130，使得耦出的光波可以被圖像感測器90捕獲。
注意，儘管第16圖描繪了LOE的輸入表面(即，輸入光波通過其進入LOE的表面)在傾斜邊緣140上並且LOE的輸出表面(即，所捕獲的波通過其離開LOE的表面)在主下表面132上，但是可以設想其他配置。在一種這樣的配置中，輸入表面和輸出表面可以位於基板130的同一側。在這樣的配置中，耦入光學元件136可以由相對於基板130的主下表面132和主上表面134以傾斜角度定向的反射表面來實現，使得LOE的輸入表面在主下表面132上，並且耦入反射表面反射入射光波，使得光通過全內反射被捕獲在基板130內。還設想了其中輸入表面在主上表面134上並且輸出表面在主下表面132上的其他配置。
當最終用戶使用第16圖的LOE時，耦出的光波被投射到用戶(即觀看者)的眼睛(或雙眼)中。具體地，耦出光學裝置150將光波耦出基板130以進入觀看者的眼睛152的瞳孔154，這形成觀看者所觀看的圖像。眼睛152被定位在距LOE 70的良視距156處並且在眼睛運動框158內。如上所述，眼睛運動框158是良視距156處的二維區域，眼睛152在該區域捕獲由LOE 70投射的整個圖像(即，全FOV)。
在某些實施方式中，LOE 70連同圖像投影光學設備10一起為使用者提供增強現實環境，在該增強現實環境中，來自圖像投影光學設備10的耦出LOE 70的圖像可以被疊加在現實世界場景上。在這樣的實施方式中，來自現實世界場景的圖像直接穿過基板130的主下表面132和主上表面134進入觀看者的眼睛，而LOE 70同時將來自圖像投影光學設備 10的圖像(即，虛擬影像)耦入眼睛152。在其他實施方式中，LOE 70連同圖像投影光學設備10一起為使用者提供虛擬實境環境，在該虛擬實境環境中，僅來自圖像投影光學設備10的虛擬影像被使用者觀看。在這樣的實施方式中，外部現實世界場景的圖像不傳輸穿過基板130。
LOE可以用作單眼光學系統的一部分，在該單眼光學系統中，圖像被投射到觀看者的單個眼睛中。替選地，可能期望將圖像投射到觀看者的雙眼中，例如在平視顯示器(HUD，Head-up Display)應用和立體視覺系統中。在這樣的替選方案中，可以使用兩個光學系統，每個光學系統具有被佈置成用於將圖像投射到觀看者的不同眼睛中的圖像投影光學設備和LOE。例如，採用兩個光學系統的HUD可以被安裝在汽車駕駛員的前面，例如集成到車輛的儀錶板中，以在駕駛導航中提供輔助或者在低可見性條件下將熱圖像投射到駕駛員的眼睛中。在這樣的實施方式中，可以佈置熱相機以捕獲現實世界場景的熱圖像。然後可以將熱圖像提供給圖像投影光學設備10，以使得能夠將與熱圖像對應的光波耦入LOE。
本發明內容的實施方式的對準方法可以用於雙光學系統(即，兩個LOE/圖像投影光學設備對)，例如在需要正確對準每個LOE/圖像投影光學設備對的部件以及將兩個光學系統彼此對準以確保正確的立體圖像的HUD應用和立體視覺系統中。
儘管已經在被實現為LOE例如第16圖的LOE 70的光波導的背景下描述了本發明內容的實施方式的對準方法，但是本發明內容的對準方法可以適用於其他類型的光波導技術，包括依靠衍射技術將光波耦入和/或耦出光波透射基板的波導。例如，不是將耦出光學裝置150實現為選擇性部分反射表面的陣列，而是可以將耦出光學裝置150實現為沿著基板130的主下表面132的部分延伸的一個或更多個衍射元件。作為另一個示例，不是將耦入光學元件136與棱鏡142一起實現為傾斜邊緣140或者實現為以傾斜角度定向的反射表面，而是可以將耦入光學元件實現為沿主下 表面132或主上表面134的一部分延伸的衍射元件。
出於說明的目的給出了對本發明的各種實施方式的描述，但是這些實施方式並不旨在對所公開的實施方式進行窮舉或限制。在不脫離所描述的實施方式的範圍和精神的情況下，許多修改和變型對於本領域普通技術人員來說是明顯的。選擇本文中使用的術語是為了最好地說明實施方式的原理、實際應用或對市場中發現的技術的技術改進，或者使本領域普通技術人員能夠理解本文中公開的實施方式。
如本文中使用的，除非上下文另有明確說明，否則未加以數量限定包括複數指代。
本文中使用詞語“示例性”來表示“用作示例、實例或說明”。被描述為“示例性”的任何實施方式不一定被解釋為比其他實施方式優選或有利和/或排除與來自其他實施方式的特徵結合。
應當理解，為了清楚起見而在單獨的實施方式的背景下描述的本發明的某些特徵也可以在單個實施方式中組合地提供。相反，為了簡潔起見而在單個實施方式的背景下描述的本發明的各種特徵也可以單獨提供或者以任何合適的子組合提供或者在本發明的任何其他描述的實施方式中合適提供。在各種實施方式的背景下描述的某些特徵不被認為是那些實施方式的必要特徵，除非這些實施方式在沒有這些元件的情況下不起作用。
儘管已經結合本發明的具體實施方式描述了本發明，但是對於本領域技術人員而言顯然許多替代、修改和變型是明顯的。因此，旨在涵蓋落入所附申請專利範圍的精神和廣泛範圍內的所有這些替代、修改和變型。
500:處理
502、504、506、508:框

Claims (34)

  1. 一種用於將光學設備的部件對準和聚焦的方法，包括：將顯示源沿著移位軸移位以調節所述顯示源與准直棱鏡元件之間的距離，其特徵在於，將所述顯示源和照明模組與照明棱鏡组件的不同的相應正交表面對準，使得由所述照明模組發射的光波經由所述照明棱鏡组件到達所述顯示源處；以及在垂直於所述移位軸的平面中一致地平移所述顯示源、所述照明棱鏡组件和所述照明模組。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述平移包括：將所述顯示源、所述照明棱鏡组件和所述照明模組作為單個單元一起移動。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述移位包括：將所述顯示源、所述照明棱鏡组件和所述照明模組作為單個單元一起移動，以調節所述照明棱鏡组件與所述准直棱鏡元件之間的間隙的大小。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，將所述顯示源與所述照明棱鏡組件對準，以在所述顯示源與所述照明棱鏡组件之間產生間隙。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的方法，其中，所述移位包括：移動所述顯示源以調節所述顯示源與所述照明棱鏡组件之間的間隙的大小。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述的方法，還包括：將所述顯示源機械耦接到所述照明棱鏡组件。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：將所述照明模組機械耦接到所述照明棱鏡组件。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：將所述顯示源機械耦接到所述照明棱鏡组件。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：將所述准直棱鏡元件機械耦接到所述照明棱鏡组件。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，將所述顯示源和所述照明模組與所述照明棱鏡組件對準，使得所述顯示源沿著所述照明棱鏡組 件的光軸的第一分量被定位，並且使得所述照明模組沿著所述照明棱鏡组件的光軸的第二分量被定位，所述第二分量與所述第一分量正交。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述顯示源和所述照明模組機械耦接到所述照明棱鏡组件的正交表面。
  12. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述准直棱鏡元件和所述照明模組機械耦接到所述照明棱鏡组件的正交表面。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：將所述顯示源、所述照明模組或者所述准直棱鏡元件中的至少一個機械耦接到所述照明棱鏡组件。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述的方法，其中，所述機械耦接包括：在所述准直棱鏡元件和所述照明棱鏡组件之間黏合一個或更多個玻璃板。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述的方法，其中，所述光學設備的部件包括所述顯示源、所述照明模組、所述照明棱鏡組件和所述准直棱鏡元件，並且其中，所述機械耦接包括：在所述光學設備的所述部件中的至少兩個部件之間佈置凝膠。
  16. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：將所述照明棱鏡组件和所述照明模組以已知取向機械耦接到機械元件，所述機械元件包括由至少一個取向參數限定的已知取向上的測試圖案；當圖像感測器被定位在使所述圖像感測器與所述測試圖案對準的第一位置處時，捕獲所述測試圖案的圖像；分析所捕獲的圖像以確定所述測試圖案的估計取向；基於所述測試圖案的已知取向與所述測試圖案的所述估計取向之間的比較來調節所述圖像感測器的取向參數；以及當所述圖像感測器位於使所述圖像感測器與所述光學設備對準的第二位置處時，捕獲由所述光學設備投射的圖像。
  17. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述顯示源和所述照明模組與所述照明棱鏡组件的不同的相應表面對準，使得所述顯示源產生 與由所述照明模組發射的光波相對應的圖像，其中，所述圖像穿過所述准直棱鏡元件並被耦合到光導光學元件中，以便通過內部反射傳播通過所述光導光學元件，並隨後在所述光導光學元件的輸出端耦出所述光導光學元件，以及其中，在評估由在所述光導光學元件的輸出端處的圖像感測器捕獲的圖像的至少一個圖像品質指標時，執行將所述顯示源沿所述位移軸移位。
  18. 一種用於對準光學設備的部件的方法，包括：將顯示源、照明模組和照明棱鏡组件沿著移位軸移位以調節所述照明棱鏡组件與准直棱鏡元件之間的間隙的大小，其特徵在於，將所述顯示源和所述照明模組與所述照明棱鏡組件的不同的相應正交表面對準，使得由所述照明模組發射的光波經由所述照明棱鏡组件到達所述顯示源處；以及在垂直於所述移位軸的平面中一致地平移所述顯示源、所述照明棱鏡组件和所述照明模組。
  19. 根據申請專利範圍第18項所述的方法，其中，所述顯示源和所述照明模組與所述照明棱鏡组件的不同的相應表面對準，使得所述顯示源產生與由所述照明模組發射的光波相對應的圖像，其中，所述圖像穿過所述准直棱鏡元件並被耦合到光導光學元件中，以便通過內部反射傳播通過所述光導光學元件，並隨後在所述光導光學元件的輸出端耦出所述光導光學元件，以及其中，在評估由在所述光導光學元件的輸出端處的圖像感測器捕獲的圖像的至少一個圖像品質指標時，執行將所述顯示源、所述照明模組和所述照明元件沿所述位移軸移位。
  20. 一種用於將圖像感測器與光學設備對準的方法，所述方法包括：將所述光學設備的至少一個部件以已知取向機械耦接到機械元件，所述機械元件具有處於已知取向上的測試圖案；當所述圖像感測器位於使所述圖像感測器與所述測試圖案對準的第一位置處時，捕獲所述測試圖案的圖像；分析所捕獲的圖像以確定所述測試圖案的估計取向；以及基於所述測試圖案的已知取向與所述測試圖案的所述估計取向之間的 比較來調節所述圖像感測器的取向參數。
  21. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，還包括：當所述圖像感測器位於使所述圖像感測器與所述光學設備對準的第二位置處時，捕獲由所述光學設備投射的圖像。
  22. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述光學設備包括圖像投影設備和光波透射基板，所述方法還包括：將與由所述圖像投影設備投射的圖像對應的光波耦入所述光波透射基板；將所耦入的光波耦出所述基板作為圖像光波；以及當所述圖像感測器位於使所述圖像感測器與所述光波透射基板對準的第二位置處時，使用所述圖像感測器捕獲所述圖像光波。
  23. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述圖像感測器的取向參數包括圍繞所述圖像感測器的主軸的旋轉角度。
  24. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述測試圖案相對於參考軸豎直定向。
  25. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述測試圖案相對於參考軸水準定向。
  26. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述測試圖案相對於參考軸以傾斜的角度定向。
  27. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述測試圖案的取向由至少一個取向參數限定，並且其中，所述測試圖案的所述至少一個取向參數包括所述測試圖案相對於參考軸的角位置。
  28. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述測試圖案被形成為所述機械元件中的孔。
  29. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，還包括：照射所述測試圖案。
  30. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，還包括：在捕獲所述測試圖案的圖像之前，將所述圖像感測器移動到所述第一 位置；以及在捕獲所述測試圖案的圖像之後，將所述圖像感測器移動到所述第二位置。
  31. 根據申請專利範圍第20項所述的方法，其中，所述光學設備至少包括顯示源、照明模組、照明棱鏡组件和准直棱鏡元件。
  32. 根據申請專利範圍第31項所述的方法，還包括：將所述照明模組和所述顯示源與所述照明棱鏡組件對準，使得由所述照明模組發射的光波經由所述照明棱鏡组件到達所述顯示源處；使所述顯示源沿著移位軸移位以調節所述顯示源與所述准直棱鏡元件之間的距離；以及在垂直於所述移位軸的平面中一致地平移所述顯示源、所述照明棱鏡组件和所述照明模組。
  33. 一種用於對準和聚焦光學設備的部件的方法，所述光學設備的部件包括顯示源、照明模組、照明棱鏡组件和准直棱鏡元件，所述方法包括：將所述顯示源沿著移位軸移位以調節所述顯示源與所述准直棱鏡元件之間的距離，其中，將所述顯示源和所述照明模組與所述照明棱鏡组件的不同的相應正交表面對準，使得由所述照明模組發射的光波經由所述照明棱鏡组件到達所述顯示源，使得所述顯示源產生與由所述照明模組發射的光波相對應的圖像，其中，所述圖像穿過所述准直棱鏡元件並被耦合到光導光學元件中，以便通過內部反射傳播通過所述光導光學元件，並隨後在所述光導光學元件的輸出端耦出所述光導光學元件，以及其中，在評估由在所述光導光學元件的輸出端處的圖像感測器捕獲的圖像的至少一個圖像品質指標時，執行將所述顯示源沿所述位移軸移位；以及在垂直於所述移位軸的平面中一致地平移所述顯示源、所述照明棱鏡组件和所述照明模組。
  34. 一種用於對準和聚焦光學設備的部件的方法，所述光學設備的部件包括顯示源、照明模組、照明棱鏡组件和准直棱鏡元件，所述方法包括：將所述顯示源沿著移位軸移位以調節所述顯示源與所述准直棱鏡元件之間的距離，其中，將所述顯示源和所述照明模組與所述照明棱鏡组件的 不同的相應正交表面對準，使得由所述照明模組發射的光波經由所述照明棱鏡组件到達所述顯示源，使得所述顯示源產生與由所述照明模組發射的光波相對應的圖像，其中，所述圖像穿過所述准直棱鏡元件並被耦合到光導光學元件中，以便通過內部反射傳播通過所述光導光學元件，並隨後在所述光導光學元件的輸出端耦出所述光導光學元件，以及其中，在評估由在所述光導光學元件的輸出端處的圖像感測器捕獲的圖像的至少一個圖像品質指標時，執行將所述顯示源、所述照明模組和所述照明元件沿所述位移軸移位；以及在垂直於所述移位軸的平面中一致地平移所述顯示源、所述照明棱鏡组件和所述照明模組。
TW107143305A 2017-12-03 2018-12-03 光學設備對準方法 TWI827566B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762593945P 2017-12-03 2017-12-03
US62/593,945 2017-12-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201932879A TW201932879A (zh) 2019-08-16
TWI827566B true TWI827566B (zh) 2024-01-01

Family

ID=66663840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107143305A TWI827566B (zh) 2017-12-03 2018-12-03 光學設備對準方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11762169B2 (zh)
JP (1) JP7297318B2 (zh)
KR (1) KR20200096274A (zh)
CN (1) CN111417883B (zh)
IL (1) IL274894B2 (zh)
TW (1) TWI827566B (zh)
WO (1) WO2019106637A1 (zh)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10261321B2 (en) 2005-11-08 2019-04-16 Lumus Ltd. Polarizing optical system
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
IL237337B (en) 2015-02-19 2020-03-31 Amitai Yaakov A compact head-up display system with a uniform image
WO2018138714A1 (en) 2017-01-28 2018-08-02 Lumus Ltd. Augmented reality imaging system
US20190012841A1 (en) 2017-07-09 2019-01-10 Eyedaptic, Inc. Artificial intelligence enhanced system for adaptive control driven ar/vr visual aids
WO2019016813A1 (en) 2017-07-19 2019-01-24 Lumus Ltd. LIQUID CRYSTAL LIGHTING ON SILICON VIA OPTICAL ELEMENT GUIDE OF LIGHT
WO2019064301A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 Lumus Ltd. DISPLAY WITH INCREASED REALITY
CN111133362B (zh) 2017-10-22 2021-12-28 鲁姆斯有限公司 采用光具座的头戴式增强现实设备
US10984508B2 (en) 2017-10-31 2021-04-20 Eyedaptic, Inc. Demonstration devices and methods for enhancement for low vision users and systems improvements
IL274894B2 (en) 2017-12-03 2024-04-01 Lumus Ltd Optical instrument alignment methods
WO2019135169A1 (en) 2018-01-02 2019-07-11 Lumus Ltd. Augmented reality displays with active alignment and corresponding methods
US10551544B2 (en) 2018-01-21 2020-02-04 Lumus Ltd. Light-guide optical element with multiple-axis internal aperture expansion
US11563885B2 (en) 2018-03-06 2023-01-24 Eyedaptic, Inc. Adaptive system for autonomous machine learning and control in wearable augmented reality and virtual reality visual aids
JP7389491B2 (ja) 2018-04-08 2023-11-30 ルムス エルティーディー． 光学サンプルの特性評価
US10830938B2 (en) 2018-05-14 2020-11-10 Lumus Ltd. Projector configuration with subdivided optical aperture for near-eye displays, and corresponding optical systems
US11442273B2 (en) 2018-05-17 2022-09-13 Lumus Ltd. Near-eye display having overlapping projector assemblies
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
KR20210013173A (ko) 2018-05-23 2021-02-03 루머스 리미티드 부분 반사 내부면이 있는 도광 광학 요소를 포함한 광학 시스템
KR20210043500A (ko) * 2018-05-29 2021-04-21 아이답틱 인코포레이티드 저시력 사용자들을 위한 하이브리드 투시형 증강 현실 시스템들 및 방법들
CN112313499A (zh) 2018-06-21 2021-02-02 鲁姆斯有限公司 光导光学元件（loe）的板之间折射率不均匀性的测量技术
JP7411255B2 (ja) 2018-07-16 2024-01-11 ルムス エルティーディー． 偏光された内部反射体を採用する導光光学素子
BR112021004307A2 (pt) 2018-09-09 2021-05-25 Lumus Ltd. sistema óptico
CN112969436B (zh) 2018-09-24 2024-02-09 爱达扩视眼镜公司 电子视觉辅助设备中自主增强的免手动控制
KR20210090622A (ko) 2018-11-08 2021-07-20 루머스 리미티드 이색성 빔스플리터 색상 조합기를 갖는 광학 디바이스 및 시스템
TWM642752U (zh) 2018-11-08 2023-06-21 以色列商魯姆斯有限公司 用於將圖像顯示到觀察者的眼睛中的顯示器
TWM598414U (zh) 2018-11-11 2020-07-11 以色列商魯姆斯有限公司 具有中間視窗的近眼顯示器
JP7424635B2 (ja) 2019-01-24 2024-01-30 ルムス エルティーディー． 二次元の拡大を伴う導光光学素子を含む光学システム
KR102651647B1 (ko) 2019-03-12 2024-03-26 루머스 리미티드 이미지 프로젝터
US11667004B2 (en) 2019-11-25 2023-06-06 Lumus Ltd. Method of polishing a surface of a waveguide
IL270991B (en) 2019-11-27 2020-07-30 Lumus Ltd A light guide with an optical element to perform polarization mixing
BR112022009872A2 (pt) 2019-12-05 2022-08-09 Lumus Ltd Dispositivo óptico e método para fabricar um dispositivo óptico
WO2021117033A1 (en) 2019-12-08 2021-06-17 Lumus Ltd. Optical systems with compact image projector
CN111399243A (zh) * 2020-04-03 2020-07-10 湖州中芯半导体科技有限公司 一种cvd金刚石光束位移装置
TWI734535B (zh) * 2020-06-19 2021-07-21 新加坡商巴奇尼資本私人有限公司 主動式對準系統以及主動式對準方法
DE202021104723U1 (de) 2020-09-11 2021-10-18 Lumus Ltd. An ein optisches Lichtleiterelement gekoppelter Bildprojektor
EP4237903A4 (en) 2021-03-01 2024-04-24 Lumus Ltd COMPACT COUPLING OPTICAL SYSTEM FROM A PROJECTOR IN A WAVEGUIDE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100202048A1 (en) * 2007-04-22 2010-08-12 Yaakov Amitai Collimating optical device and system
US20160062119A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Google Inc. Opto-Mechanical System For Head-Mounted Device
CN106054392A (zh) * 2016-08-10 2016-10-26 深圳多哚新技术有限责任公司 Vr设备中光学镜头与显示屏的对准方法及系统
TWI572898B (zh) * 2013-05-23 2017-03-01 豪威科技股份有限公司 對準近眼顯示裝置的系統及方法
US9741175B2 (en) * 2010-08-09 2017-08-22 Sony Corporation Display apparatus assembly

Family Cites Families (152)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3969023A (en) 1975-03-06 1976-07-13 American Optical Corporation Method and apparatus for detecting layers of stress in lenses
US4720189A (en) 1986-01-07 1988-01-19 Northern Telecom Limited Eye-position sensor
US4685803A (en) 1986-01-23 1987-08-11 Zygo Corporation Method and apparatus for the measurement of the refractive index of a gas
US5231466A (en) 1991-08-01 1993-07-27 Dow Chemical Company Capillary fluid stream concentration measuring apparatus and method
US5221961A (en) 1992-02-27 1993-06-22 Shen Thomas Y Structure of biaxial photometer
EP0908754A3 (en) 1994-04-21 2000-04-12 Sega Enterprises, Ltd. Head mounted display
JPH09101479A (ja) 1995-10-04 1997-04-15 Olympus Optical Co Ltd 映像表示装置
US5920392A (en) 1996-01-17 1999-07-06 Excel Precision, Inc. Environmental parameter measurement device and method for laser interferometry
JPH09304036A (ja) 1996-05-20 1997-11-28 Sony Corp 立体部品の角度測定装置
US6680758B1 (en) 1997-01-16 2004-01-20 Reveo, Inc. Flat panel display and a method of fabrication
EP0982581B1 (en) 1998-08-28 2005-04-20 Perkin-Elmer Limited Data collection in spectroscopy
JP3913407B2 (ja) 1999-07-09 2007-05-09 株式会社リコー 屈折率分布の測定装置及び方法
CZ302883B6 (cs) 2000-06-05 2012-01-04 Lumus Ltd. Optické zarízení obsahující svetlem propustnou podložku
IL136849A (en) 2000-06-18 2004-09-27 Beamus Ltd Optical dynamic devices particularly for beam steering and optical communication
IL138895A (en) 2000-10-05 2005-08-31 Elop Electrooptics Ind Ltd Optical switching devices
GB0108838D0 (en) 2001-04-07 2001-05-30 Cambridge 3D Display Ltd Far field display
JP3864059B2 (ja) 2001-04-12 2006-12-27 東芝ソリューション株式会社 微分方程式の離散化により生成される連立一次方程式の計算プログラムおよびその計算プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体ならびに連立一次方程式の計算装置
US20020186179A1 (en) 2001-06-07 2002-12-12 Knowles Gary R. Optical display device
JP2003065739A (ja) 2001-08-24 2003-03-05 Koodotekku:Kk ポリゴンミラー角度計測装置
IL148804A (en) 2002-03-21 2007-02-11 Yaacov Amitai Optical device
US20070165192A1 (en) 2006-01-13 2007-07-19 Silicon Optix Inc. Reduced field angle projection display system
JP4111074B2 (ja) 2002-08-20 2008-07-02 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
US7640306B2 (en) 2002-11-18 2009-12-29 Aol Llc Reconfiguring an electronic message to effect an enhanced notification
US6879443B2 (en) 2003-04-25 2005-04-12 The Microoptical Corporation Binocular viewing system
JP4015589B2 (ja) 2003-06-02 2007-11-28 本田技研工業株式会社 プラントの制御装置
EP1484596A1 (de) 2003-06-05 2004-12-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur dreidimensionalen Bestimmung des Brechungsindex von transparenten Schichten
US7164481B2 (en) 2003-09-01 2007-01-16 Kabushiki Kaisha Ohara Coefficient of linear expansion measuring apparatus and coefficient of linear expansion measuring method
IL157838A (en) 2003-09-10 2013-05-30 Yaakov Amitai High-brightness optical device
IL157837A (en) 2003-09-10 2012-12-31 Yaakov Amitai Substrate-guided optical device particularly for three-dimensional displays
IL157836A (en) 2003-09-10 2009-08-03 Yaakov Amitai Optical devices particularly for remote viewing applications
JP2005308717A (ja) 2004-03-23 2005-11-04 Shin Etsu Chem Co Ltd 光ファイバ母材のコア部非円率の測定方法及びその装置
US7333199B2 (en) 2004-05-10 2008-02-19 Finisar Corporation Aligning optical components with three degrees of translational freedom
WO2005111669A1 (ja) 2004-05-17 2005-11-24 Nikon Corporation 光学素子、コンバイナ光学系、及び画像表示装置
IL162573A (en) 2004-06-17 2013-05-30 Lumus Ltd Optical component in a large key conductive substrate
IL163361A (en) 2004-08-05 2011-06-30 Lumus Ltd Optical device for light coupling into a guiding substrate
WO2006061927A1 (ja) 2004-12-06 2006-06-15 Nikon Corporation 画像表示光学系、画像表示装置、照明光学系、及び液晶表示装置
IL166799A (en) 2005-02-10 2014-09-30 Lumus Ltd Aluminum shale surfaces for use in a conductive substrate
WO2006085309A1 (en) 2005-02-10 2006-08-17 Lumus Ltd. Substrate-guided optical device utilizing thin transparent layer
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
US7751122B2 (en) 2005-02-10 2010-07-06 Lumus Ltd. Substrate-guided optical device particularly for vision enhanced optical systems
EP1848966A1 (en) 2005-02-17 2007-10-31 Lumus Ltd Personal navigation system
US7499165B2 (en) 2005-03-15 2009-03-03 Electronic Design To Market, Inc. System of measuring light transmission and/or reflection
US7453555B2 (en) 2005-05-20 2008-11-18 Bio/Data Corporation Aggregometer with near ultraviolet light source
JP4987708B2 (ja) 2005-06-20 2012-07-25 パナソニック株式会社 ２次元画像表示装置、照明光源及び露光照明装置
US20070155277A1 (en) 2005-07-25 2007-07-05 Avi Amitai Mobile/portable and personal pre-recorded sound effects electronic amplifier device/gadget
WO2007037089A1 (ja) 2005-09-27 2007-04-05 Konica Minolta Holdings, Inc. 頭部装着型映像表示装置
US7671946B2 (en) 2005-10-18 2010-03-02 Jds Uniphase Corporation Electronically compensated LCD assembly
IL171820A (en) 2005-11-08 2014-04-30 Lumus Ltd A polarizing optical component for light coupling within a conductive substrate
US10261321B2 (en) 2005-11-08 2019-04-16 Lumus Ltd. Polarizing optical system
TWI297817B (en) 2005-12-30 2008-06-11 Ind Tech Res Inst System and mehtod for recording and reproducing holographic storage which has tracking servo projection
IL173715A0 (en) 2006-02-14 2007-03-08 Lumus Ltd Substrate-guided imaging lens
IL174170A (en) 2006-03-08 2015-02-26 Abraham Aharoni Device and method for two-eyed tuning
KR20080109012A (ko) 2006-04-05 2008-12-16 에스.씨. 존슨 앤드 선, 인코포레이티드 디메틸에테르 추진제/용제를 갖는 고농도 단일상 글리콜 에어로졸 공기 소독제
JP5072280B2 (ja) 2006-07-28 2012-11-14 キヤノン株式会社 画像表示装置
IL177618A (en) 2006-08-22 2015-02-26 Lumus Ltd Optical component in conductive substrate
JP4358848B2 (ja) 2006-08-30 2009-11-04 大塚電子株式会社 アパーチャ可変検査光学系を用いたカラーフィルタの評価方法
JP2008134471A (ja) 2006-11-28 2008-06-12 Canon Inc 表示装置
IL183637A (en) 2007-06-04 2013-06-27 Zvi Lapidot Head display system
JP2009128565A (ja) 2007-11-22 2009-06-11 Toshiba Corp 表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイ
JP5287489B2 (ja) 2008-06-05 2013-09-11 凸版印刷株式会社 ３次元屈折率測定方法及び３次元屈折率測定装置
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
US8493662B2 (en) 2008-09-16 2013-07-23 Bae Systems Plc Waveguides
JP2012526291A (ja) 2009-05-05 2012-10-25 レモプティックス ソシエテ アノニム マイクロプロジェクション装置におけるパッシブアライメント法とその応用
JP5333067B2 (ja) 2009-08-31 2013-11-06 ソニー株式会社 画像表示装置及び頭部装着型ディスプレイ
GB0919235D0 (en) 2009-11-03 2009-12-16 De Beers Centenary AG Inclusion detection in polished gemstones
NL2004210C2 (en) * 2010-02-08 2011-08-09 Ipn Ip Bv A refillable liquid product container system.
JP5499854B2 (ja) 2010-04-08 2014-05-21 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイにおける光学的位置調整方法
JP5434848B2 (ja) * 2010-08-18 2014-03-05 ソニー株式会社 表示装置
JP4912504B1 (ja) 2010-09-16 2012-04-11 キヤノン株式会社 屈折率の計測方法および計測装置
KR101232036B1 (ko) 2010-10-13 2013-02-12 한국과학기술원 비접촉 전력전달 장치 및 자기유도 방식의 급전장치
US8531773B2 (en) 2011-01-10 2013-09-10 Microvision, Inc. Substrate guided relay having a homogenizing layer
JP5742263B2 (ja) 2011-02-04 2015-07-01 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
US8687204B2 (en) 2011-03-24 2014-04-01 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for measuring refractive index based on a ratio between a number of second fringes divided by a difference of the number of second fringes minus a number of first fringes
CN103562530A (zh) 2011-03-31 2014-02-05 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置以及搭载该控制装置的车辆
US8866063B2 (en) 2011-03-31 2014-10-21 The Regents Of The University Of California Lens-free wide-field super-resolution imaging device
US20130022220A1 (en) 2011-07-20 2013-01-24 Google Inc. Wearable Computing Device with Indirect Bone-Conduction Speaker
WO2013019776A2 (en) 2011-08-01 2013-02-07 University Of Florida Research Foundation, Inc. Simultaneous refractive index and thickness measurments with a monochromatic low-coherence interferometer
US9366864B1 (en) * 2011-09-30 2016-06-14 Rockwell Collins, Inc. System for and method of displaying information without need for a combiner alignment detector
TWI453462B (zh) * 2012-04-09 2014-09-21 Nat Applied Res Laboratories 智慧型電子裝置之虛擬望遠系統及其方法
JP5904665B2 (ja) 2012-04-27 2016-04-13 株式会社 エフケー光学研究所 位相計測装置、位相計測プログラム及び位相計測方法
IL219907A (en) 2012-05-21 2017-08-31 Lumus Ltd Integrated head display system with eye tracking
CN202864800U (zh) 2012-07-26 2013-04-10 诠钧实业有限公司 绞车的刹车机构
WO2014100891A1 (en) 2012-12-31 2014-07-03 Esight Corp. Apparatus and method for fitting head mounted vision augmentation systems
US9041920B2 (en) 2013-02-21 2015-05-26 Visualant, Inc. Device for evaluation of fluids using electromagnetic energy
US9638920B2 (en) 2013-04-15 2017-05-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Torsional support for binocular display
WO2015020648A1 (en) 2013-08-07 2015-02-12 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for dynamic monitoring condition control
US9596756B2 (en) 2013-09-06 2017-03-14 Apple Inc. Electronic device with printed circuit board noise reduction using elastomeric damming and damping structures
US9480340B1 (en) 2013-09-17 2016-11-01 Corecentric LLC Systems and methods for providing ergonomic exercise chairs
EP3052934B1 (de) 2013-10-01 2017-08-16 Roche Diagnostics GmbH Verfahren zum erkennen eines zustands einer probe, vorrichtung zum analysieren von proben und laborautomatisierungssystem
US9335124B2 (en) * 2013-11-18 2016-05-10 Cubic Corporation Compact riflescope display adapter
US9470633B2 (en) 2014-02-14 2016-10-18 Google Inc. Method, apparatus and system for transmittance measurement
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
US10198865B2 (en) 2014-07-10 2019-02-05 Seiko Epson Corporation HMD calibration with direct geometric modeling
IL235642B (en) 2014-11-11 2021-08-31 Lumus Ltd A compact head-up display system is protected by an element with a super-thin structure
IL236490B (en) 2014-12-25 2021-10-31 Lumus Ltd Optical component on a conductive substrate
IL236491B (en) 2014-12-25 2020-11-30 Lumus Ltd A method for manufacturing an optical component in a conductive substrate
US9797716B2 (en) * 2015-01-09 2017-10-24 Ricoh Company, Ltd. Estimating surface properties using a plenoptic camera
CN104656259B (zh) * 2015-02-05 2017-04-05 上海理湃光晶技术有限公司 共轭窄带三基色交错的体全息光栅波导近眼光学显示器件
IL237337B (en) 2015-02-19 2020-03-31 Amitai Yaakov A compact head-up display system with a uniform image
CA3109670A1 (en) 2015-04-22 2016-10-27 Esight Corp. Methods and devices for optical aberration correction
US9910276B2 (en) 2015-06-30 2018-03-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with graded edges
US10564249B2 (en) 2015-07-17 2020-02-18 Huawei Technologies Canada Co., Ltd. Waveguide structure for use in direction-of-arrival determination system and associated determination method
WO2017079333A1 (en) 2015-11-04 2017-05-11 Magic Leap, Inc. Light field display metrology
US9759923B2 (en) 2015-11-19 2017-09-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Low-stress waveguide mounting for head-mounted display device
US10198978B2 (en) 2015-12-15 2019-02-05 Facebook Technologies, Llc Viewing optics test subsystem for head mounted displays
JP6726967B2 (ja) 2016-01-19 2020-07-22 三菱電機株式会社 輝度ムラ測定装置
US9958685B2 (en) 2016-04-20 2018-05-01 The Boeing Company Dual-axis tilt platform for head mounted display
US10739598B2 (en) 2016-05-18 2020-08-11 Lumus Ltd. Head-mounted imaging device
US20170353714A1 (en) 2016-06-06 2017-12-07 Navid Poulad Self-calibrating display system
US20170363885A1 (en) 2016-06-20 2017-12-21 PogoTec, Inc. Image alignment systems and methods
CN106054292A (zh) 2016-06-24 2016-10-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种具有选择吸收特性的薄膜结构及其制备方法
CN106019602B (zh) 2016-08-03 2018-03-30 深圳酷酷科技有限公司 头戴式显示设备
EP3540484B1 (en) 2016-10-09 2020-11-04 Lumus Ltd. Aperture multiplier using a rectangular waveguide
JP6989611B2 (ja) * 2016-11-03 2022-01-05 ブリリメディカル インターナショナル コーポレーション 視覚補助機器
KR20230084335A (ko) 2016-11-08 2023-06-12 루머스 리미티드 광학 컷오프 에지를 구비한 도광 장치 및 그 제조 방법
US10553139B2 (en) 2016-11-10 2020-02-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Enhanced imaging system for linear micro-displays
EP3371642A4 (en) 2016-12-02 2018-11-07 Lumus Ltd. Optical system with compact collimating image projector
WO2018122859A1 (en) 2016-12-31 2018-07-05 Lumus Ltd. Eye tracker based on retinal imaging via light-guide optical element
WO2018127913A1 (en) 2017-01-04 2018-07-12 Lumus Ltd. Optical system for near-eye displays
IL292456B (en) 2017-02-22 2022-08-01 Lumus Ltd Optical assembly of a light guide
JP7021246B2 (ja) 2017-03-15 2022-02-16 マジック リープ， インコーポレイテッド ファイバ走査システムを改良するための技法
WO2018173035A1 (en) 2017-03-22 2018-09-27 Lumus Ltd. Overlapping facets
IL251645B (en) 2017-04-06 2018-08-30 Lumus Ltd Waveguide and method of production
WO2019016813A1 (en) 2017-07-19 2019-01-24 Lumus Ltd. LIQUID CRYSTAL LIGHTING ON SILICON VIA OPTICAL ELEMENT GUIDE OF LIGHT
US10798370B2 (en) 2017-08-30 2020-10-06 Facebook Technologies, Llc Apparatus, system, and method for interpupillary-distance-adjustable head-mounted displays
WO2019064301A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 Lumus Ltd. DISPLAY WITH INCREASED REALITY
CN207216158U (zh) 2017-10-16 2018-04-10 深圳市闻耀电子科技有限公司 瞳距调节机构及vr一体机
CN111133362B (zh) 2017-10-22 2021-12-28 鲁姆斯有限公司 采用光具座的头戴式增强现实设备
BR112020010057A2 (pt) 2017-11-21 2020-11-03 Lumus Ltd. dispositivo óptico
IL274894B2 (en) 2017-12-03 2024-04-01 Lumus Ltd Optical instrument alignment methods
IL275013B (en) 2017-12-03 2022-08-01 Lumus Ltd Method and device for testing an optics device
US20190170327A1 (en) 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical illuminator device
US11561406B2 (en) 2017-12-10 2023-01-24 Lumus Ltd. Image projector
US10506220B2 (en) 2018-01-02 2019-12-10 Lumus Ltd. Augmented reality displays with active alignment and corresponding methods
WO2019135169A1 (en) 2018-01-02 2019-07-11 Lumus Ltd. Augmented reality displays with active alignment and corresponding methods
US10551544B2 (en) 2018-01-21 2020-02-04 Lumus Ltd. Light-guide optical element with multiple-axis internal aperture expansion
JP7389491B2 (ja) 2018-04-08 2023-11-30 ルムス エルティーディー． 光学サンプルの特性評価
US10830938B2 (en) 2018-05-14 2020-11-10 Lumus Ltd. Projector configuration with subdivided optical aperture for near-eye displays, and corresponding optical systems
US11442273B2 (en) 2018-05-17 2022-09-13 Lumus Ltd. Near-eye display having overlapping projector assemblies
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
KR20210013173A (ko) 2018-05-23 2021-02-03 루머스 리미티드 부분 반사 내부면이 있는 도광 광학 요소를 포함한 광학 시스템
CN210323582U (zh) 2018-05-27 2020-04-14 鲁姆斯有限公司 具有场曲率影响减轻的基于基板引导的光学系统
CN112313499A (zh) 2018-06-21 2021-02-02 鲁姆斯有限公司 光导光学元件（loe）的板之间折射率不均匀性的测量技术
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
KR20200001863A (ko) * 2018-06-28 2020-01-07 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
JP7411255B2 (ja) 2018-07-16 2024-01-11 ルムス エルティーディー． 偏光された内部反射体を採用する導光光学素子
TWI827663B (zh) 2018-09-06 2024-01-01 以色列商魯姆斯有限公司 具有雷射二極體照明的近眼顯示器
BR112021004307A2 (pt) 2018-09-09 2021-05-25 Lumus Ltd. sistema óptico
KR20210090622A (ko) 2018-11-08 2021-07-20 루머스 리미티드 이색성 빔스플리터 색상 조합기를 갖는 광학 디바이스 및 시스템
TWM598414U (zh) 2018-11-11 2020-07-11 以色列商魯姆斯有限公司 具有中間視窗的近眼顯示器
JP7424635B2 (ja) 2019-01-24 2024-01-30 ルムス エルティーディー． 二次元の拡大を伴う導光光学素子を含む光学システム
CN113439230B (zh) 2019-05-06 2024-04-02 鲁姆斯有限公司 用于观看场景的透明光导和近眼显示器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100202048A1 (en) * 2007-04-22 2010-08-12 Yaakov Amitai Collimating optical device and system
US9741175B2 (en) * 2010-08-09 2017-08-22 Sony Corporation Display apparatus assembly
TWI572898B (zh) * 2013-05-23 2017-03-01 豪威科技股份有限公司 對準近眼顯示裝置的系統及方法
US20160062119A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Google Inc. Opto-Mechanical System For Head-Mounted Device
CN106054392A (zh) * 2016-08-10 2016-10-26 深圳多哚新技术有限责任公司 Vr设备中光学镜头与显示屏的对准方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111417883A (zh) 2020-07-14
US20200371311A1 (en) 2020-11-26
IL274894B1 (en) 2023-12-01
TW201932879A (zh) 2019-08-16
WO2019106637A1 (en) 2019-06-06
IL274894A (en) 2020-07-30
CN111417883B (zh) 2022-06-17
IL274894B2 (en) 2024-04-01
JP7297318B2 (ja) 2023-06-26
US20230408791A1 (en) 2023-12-21
US11762169B2 (en) 2023-09-19
KR20200096274A (ko) 2020-08-11
JP2021505928A (ja) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI827566B (zh) 光學設備對準方法
EP2875315B1 (en) Stereo camera
CA3079507C (en) Apparatus and method for multi configuration near eye display performance characterization
CN112805609B (zh) 基于薄饼透镜的显示组件的主动对准
JP2016508599A (ja) 試験対象の位置を定めるシステム
KR100485562B1 (ko) 광학 소자의 검사 장치 및 광학 소자의 검사 방법
US9494485B2 (en) Measuring parallelism in lightguide surfaces
TW562989B (en) Method for manufacturing color combining optical system, apparatus for manufacturing color combining optical system and method for manufacturing projector
WO2016157291A1 (ja) 測定ヘッド及びそれを備えた偏心測定装置
CN102162982B (zh) 一种投影仪及其光路的控制方法
US20220003910A1 (en) Aligning a polarization device using a spatially variant polarization element
JP4574871B2 (ja) アライメント装置および組立て装置
KR100781095B1 (ko) 라인센서를 갖는 자동초점모듈을 포함하는 압흔 검사용미분간섭 현미경
JP2011186123A (ja) プリズムユニットの組付方法及び組付装置
US20220299437A1 (en) Methods and apparatus for a self-aligned digital projection and reflected glare reduction imaging system
JP2007017287A (ja) クロスダイクロイックプリズムの検査装置、製造装置、検査方法、製造方法
KR102448676B1 (ko) 시력 검사용 챠트 프로젝터
CN115616783B (zh) 一种双目调节棱镜及双目融像调节装置
JP2006337580A (ja) 色合成光学装置の製造装置
JP4412010B2 (ja) 投射型表示装置
JPH10186195A (ja) 光学素子の接合方法及び接合装置
JP2004361136A (ja) 干渉計