具有中间焦点的弯曲透视光导的制作方法

背景技术：

1、可穿戴电子眼部穿戴(eyewear)设备包括光学系统，该光学系统放大显示图像并将虚拟图像传送到用户的视场(fov)中。在某些情况下，可穿戴电子眼部穿戴设备还允许用户透过透镜或透视(see-through)目镜看到外面的世界。一些可穿戴电子眼部穿戴设备结合了近眼光学系统来向用户显示内容。这些设备有时称为头戴式显示器(hmd)。例如，传统的hmd设计包括位于头部穿戴式框架(就像一副传统的眼镜一样)的镜腿或边沿区域的微显示器。微显示器生成图像，诸如计算机生成图像(cgi)，这些图像通过光学元件(诸如部署在头部穿戴式显示器框架的透镜(或“光学组合器”)中的弯曲光导)传送到用户的视场中。因此，可穿戴电子眼部穿戴设备可以作为实现增强现实(ar)或混合现实(mr)的硬件平台。增强现实的不同模式包括光学透视增强现实、视频透视增强现实或不透明(vr)模式。

技术实现思路

1、本文描述的技术和系统涉及在弯曲光导中形成中间图像。根据示例实施例，头戴式显示器可以包括微显示器，所述微显示器被配置成发射表示图像的光。另外，所述头戴式显示器可以包括光学中继器，所述光学中继器被配置成接收表示图像的光并将所述光提供给弯曲光导，使得基于所述图像的中间图像形成在所述弯曲光导中。此外，所述弯曲光导可以被配置成输出基于所述中间图像的光。

2、所述头戴式显示器可以进一步包括光学输出系统，所述光学输出系统被配置成接收基于所述中间图像的光并将基于所述中间图像的光朝向光学组合器的透镜反射。所述光学输出系统可以包括例如回射器(retroreflector)，所述回射器被配置成接收基于所述中间图像的光并将基于所述中间图像的光反射回所述弯曲光导的一部分。此外，例如，光学输出系统可以包括楔形输出耦合器。这种楔形输出耦合器可以包括设置在所述楔形输出耦合器的表面上的反射性光学涂层。另外，例如，所述光学输出系统可以包括部分反射镜输出耦合器，所述部分反射镜输出耦合器被配置成将基于所述中间图像的光朝向所述光学组合器的所述透镜反射。此外，所述光学中继器可以被配置成将所述图像放大预定倍数。

3、所述头戴式显示器的所述光导可以包括一个或多个自由形状表面。此外，所述头戴式显示器可以包括f光阑，所述f光阑被配置成过滤表示图像的光的至少一部分。而且，所述中间图像可以基于表示图像的光的经过滤的至少一部分。

4、在另一个示例性实施例中，光导可以包括具有光学中继器的输入耦合器，所述光学中继器被配置成将从微显示器发射的且表示图像的光中继到所述光导的一部分，使得基于所述图像的中间图像形成在所述光导的所述一部分中的预定位置处。另外，所述光导可以包括第一非平面主表面和第二非平面主表面，所述第一非平面主表面和所述第二非平面主表面被配置成反射从所述输入耦合器接收的光并将所述光提供给光学输出系统，所述光学输出系统被配置成输出基于所述中间图像的光。

5、此外，所述光学中继器可以被配置成将所述图像放大预定倍数。所述光学输出系统可以例如包括部分反射镜输出耦合器，所述部分反射镜输出耦合器被配置成朝向用户的眼睛输出基于所述中间图像的光。另外，所述光学输出系统可以例如包括楔形输出耦合器。所述楔形输出耦合器可以包括设置在所述楔形输出耦合器的表面上的反射性光学涂层。而且，所述光学输出系统可以例如包括回射器，所述回射器被配置成接收基于所述中间图像的光并将基于所述中间图像的光反射回所述光导的第二部分。所述光学输出系统可以被包括在所述光导内。

6、另外，所述输入耦合器可以包括一个或多个自由形状表面。而且，从所述微显示器发射的且表示图像的光的至少一部分可以被f光阑过滤。所述中间图像可以基于从所述微显示器发射的且表示图像的光的经过滤的至少一部分。

7、在另一示例实施例中，一种方法可以包括通过微显示器发射表示图像的光。此外，所述方法可以包括在光学中继器处接收表示图像的光，并通过所述光学中继器将所述光提供给弯曲光导，使得基于所述图像的中间图像形成在所述弯曲光导中。

8、另外，所述方法可以包括通过所述光导将基于所述中间图像的光输出到光学输出系统，所述光学输出系统被配置成接收基于所述中间图像的输出光并将所述输出光朝向光学组合器的透镜反射。所述光学输出系统可以包括例如回射器，所述回射器被配置成接收基于所述中间图像的光并将基于所述中间图像的光反射回所述弯曲光导的一部分。此外，所述光学输出系统可以包括例如楔形输出耦合器。所述楔形输出耦合器可以包括设置在所述楔形输出耦合器的表面上的反射性光学涂层。另外，所述光学输出系统可以包括例如部分反射镜输出耦合器，所述部分反射镜输出耦合器被配置成将基于所述中间图像的光反射到用户的眼睛。

9、此外，所述方法可以包括通过所述光学中继器将所述图像放大预定倍数。此外，所述弯曲光导可以包括一个或多个自由形状表面。另外，所述方法可以包括通过f光阑过滤表示图像的光的至少一部分。所述中间图像可以基于表示图像的光的经过滤的至少一部分

技术特征：

1.一种头戴式显示器，包括：

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，进一步包括：

3.根据权利要求2所述的头戴式显示器，其中，所述光学输出系统包括回射器，所述回射器被配置成接收基于所述中间图像的光并使基于所述中间图像的光朝向所述弯曲光导的一部分反射回来。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示器，其中，所述光学输出系统包括楔形输出耦合器。

5.根据权利要求4所述的头戴式显示器，其中，所述楔形输出耦合器包括反射性光学涂层，所述反射性光学涂层设置在所述楔形输出耦合器的表面上。

6.根据权利要求2所述的头戴式显示器，其中，所述光学输出系统包括部分反射镜输出耦合器，所述部分反射镜输出耦合器被配置成朝向所述光学组合器的所述透镜反射基于所述中间图像的光。

7.根据权利要求2所述的头戴式显示器，其中，所述光学中继器被配置成将所述图像放大预定倍数以形成所述中间图像。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的头戴式显示器，其中，所述弯曲光导包括一个或多个自由形状表面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的头戴式显示器，进一步包括f光阑，所述f光阑被配置成过滤表示图像的所述光的至少一部分。

10.根据权利要求9所述的头戴式显示器，其中，所述中间图像是基于表示所述图像的光的经过滤的至少一部分。

11.一种光导，包括：

12.根据权利要求11所述的光导，其中，所述光学中继器被配置成将所述图像放大预定倍数。

13.根据权利要求11至13中任一项所述的光导，其中，所述光学输出系统包括部分反射镜输出耦合器，所述部分反射镜输出耦合器被配置成朝向用户的眼睛输出基于所述中间图像的光。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的光导，其中，所述光学输出系统包括楔形输出耦合器。

15.根据权利要求14所述的光导，其中，所述楔形输出耦合器包括反射性光学涂层，所述反射性光学涂层设置在所述楔形输出耦合器的表面上。

16.根据权利要求11至13中任一项所述的光导，其中，所述光学输出系统包括回射器，所述回射器被配置成接收基于所述中间图像的光并使基于所述中间图像的光朝向所述光导的第二部分反射回来。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的光导，其中，所述光学输出系统被包括在所述光导内。

18.根据权利要求11至18中任一项所述的光导，其中，所述输入耦合器包括一个或多个自由形状表面。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的光导，其中，从所述微显示器发射的表示所述图像的光的至少一部分被f光阑过滤。

20.根据权利要求19所述的光导，其中，所述中间图像是基于从所述微显示器发射的表示所述图像的光的经过滤的至少一部分。

21.一种方法，包括：

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述光学输出系统包括：

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述光学输出系统包括楔形输出耦合器。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述楔形输出耦合器包括反射性光学涂层，所述反射性光学涂层设置在所述楔形输出耦合器的表面上。

26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述光学输出系统包括部分反射镜输出耦合器，所述部分反射镜输出耦合器被配置成使基于所述中间图像的光反射到用户的眼睛。

27.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

28.根据权利要求21至28中任一项所述的方法，其中，所述弯曲光导包括一个或多个自由形状表面。

29.根据权利要求21至28中任一项所述的方法，进一步包括：由f光阑过滤表示所述图像的光的至少一部分。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述中间图像是基于表示所述图像的光的经过滤的至少一部分。

技术总结一种头戴式显示器包括微显示器，该微显示器被配置成发射表示图像的光并将所发射的光提供给光学中继器，该光学中继器被包括在头戴式显示器中。光学中继器被配置成将由微显示器发射的图像放大预定倍数，使得在头戴式显示器的弯曲光导中形成基于放大图像的中间图像。然后，中间图像由弯曲光导提供给光学输出系统，该光学输出系统被包括在弯曲光导中或以其他方式耦合到弯曲光导。然后，光学输出系统将中间图像的至少一部分提供给用户的眼睛。技术研发人员：埃利泽·格利克,厄赞·恰克马克彻受保护的技术使用者：谷歌有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29