具有大适眼区的弯曲薄透视式光导的制作方法

背景技术：

1、可穿戴电子眼部穿戴设备包括放大显示图像并将虚拟图像递送到用户的视场(fov)中的光学系统。在一些情况下，可穿戴电子眼部穿戴设备还允许用户透过透镜或透视式(see-through)目镜看到外部世界。一些可穿戴电子眼部穿戴设备结合近眼光学系统以向用户显示内容。这些设备有时被称为眼部穿戴显示器。例如，常规的眼部穿戴显示器设计包括像常规的一副眼镜一样定位在头部可穿戴框架的镜腿或镜圈区域中的微显示器(“显示器”)。显示器生成图像，诸如计算机生成的图像(cgi)，其通过光学元件(诸如部署在头部可穿戴显示器框架的透镜中的弯曲光导)被传送到用户的fov中。因此，可穿戴电子眼部穿戴显示设备能够用作用于实现增强现实(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式增强现实、视频透视式增强现实或不透明(vr)模式。

2、在眼部穿戴显示设备中从微显示器向用户眼睛透射的光通常经历多次反射、折射、衍射和/或偏振变化，这能够导致系统内的杂散光。眼部穿戴显示设备内的杂散光降低了图像对比度，并且能够在视场中产生朦胧和鬼影(ghost)图像。使眼部穿戴显示设备中的杂散光最小化为用户提供了更令人愉快的观看体验，同时还减少了眼睛疲劳。

技术实现思路

1、本公开描述了具有扩展的适眼区(eyebox)的眼部穿戴显示器和用于减轻伪影的技术的实施例。

2、在一个示例实施例中，一种设备包括：微显示器；弯曲光导，其被配置为接收来自微显示器的显示光并且将该显示光从弯曲光导的近端透射到弯曲光导的远端；输入耦合器，其被配置为将来自微显示器的光引导到弯曲光导中，其中输入耦合器比弯曲光导厚；以及输出耦合器，其设置在弯曲光导的远端处，该输出耦合器被配置为将显示光的一部分朝向用户的眼睛引导出弯曲光导，其中输出耦合器相对于弯曲光导以一角度设置，以在输出耦合器的世界侧处接收显示光的两个相互作用(interaction)。

3、在一些实施例中，设备包括用于承载透镜的框架，其中弯曲光导的至少一部分和输入耦合器的第一部分设置在透镜内，并且输入耦合器的第二部分设置在框架内。在一些实施例中，输入耦合器的第一部分具有球面眼睛侧表面，并且输入耦合器的第二部分具有非球面眼睛侧表面。

4、在一些实施例中，弯曲光导包括涂覆有低折射率涂层的世界侧表面的第一部分；以及没有低折射率涂层的世界侧表面的第二部分，其中旁图像(side image)光入射在该第二部分上。在一些实施例中，透镜涂覆有偏振涂层和光吸收涂层中的至少一者。

5、在一些实施例中，设备包括用于接收透射通过弯曲光导的显示光的半波片和设置在输出耦合器和弯曲光导的眼睛侧表面中的至少一者上的介电镜(dielectric mirror)。半波片将由显示光生成的主图像的输入偏振翻转为正交偏振，同时保持由显示光生成的旁图像的线性偏振。介电镜使旁图像变暗。

6、另一示例实施例描述了一种扩展适眼区的方法。该方法包括将在输入耦合器处接收的光从微显示器引导到设置在透镜内的弯曲光导中，其中输入耦合器比弯曲光导厚。该方法还包括在弯曲光导处接收光并且将光从弯曲光导的近端透射到弯曲光导的远端。该方法还包括在设置在弯曲光导的远端处的输出耦合器处将光的一部分朝向用户的眼睛引导出弯曲光导，其中输出耦合器相对于弯曲光导以一角度设置，以在输出耦合器的世界侧接收光的两个相互作用。

7、在一些实施例中，输入耦合器的第一部分具有球面眼睛侧表面，并且输入耦合器的第二部分具有非球面眼睛侧表面。在一些实施例中，弯曲光导包括涂覆有低折射率涂层的世界侧表面的第一部分和没有低折射率涂层的世界侧表面的第二部分，其中旁图像光入射在第二部分上。在一些实施例中，透镜涂覆有偏振涂层和光吸收涂层中的至少一者。

8、在一些实施例中，该方法包括将在弯曲光导的近端处的输入耦合器处接收的光通过半波片引导到介电镜。在一些实施例中，介电镜设置在输出耦合器和弯曲光导的眼睛侧中的至少一者上。在一些实施例中，方法包括在半波片处将由光生成的主图像的输入偏振翻转为正交偏振，同时保持由光生成的旁图像的线性偏振并且在介电镜处使旁图像变暗。

9、在另一示例实施例中，一种眼部穿戴显示设备包括：微显示器；弯曲光导，其被配置为接收来自微显示器的显示光，并且将该显示光从弯曲光导的近端通过半波片向介电镜透射到弯曲光导的远端；以及输出耦合器，其设置在弯曲光导的远端处，该输出耦合器被配置为将显示光的一部分朝向用户的眼睛引导出弯曲光导。

10、在一些实施例中，半波片用于将由显示光生成的主图像的输入偏振翻转为正交偏振，同时保持由显示光生成的旁图像的线性偏振，并且介电镜用于使旁图像变暗。

11、在另一示例实施例中，一种眼部穿戴显示设备包括：微显示器，其被配置为发射显示光；透镜，其涂覆有偏振涂层和光吸收涂层中的至少一个；以及弯曲光导，其被配置为接收来自微显示器的显示光并且将该显示光从弯曲光导的近端透射到弯曲光导的远端。弯曲光导设置在透镜内并且包括涂覆有低折射率涂层的世界侧表面的第一部分和没有低折射率涂层的世界侧表面的第二部分，其中旁图像光入射在该第二部分上。

12、在一些实施例中，眼部穿戴显示设备包括将来自微显示器的显示光耦合到弯曲光导中的输入耦合器，其中该输入耦合器比弯曲光导厚。眼部穿戴显示设备还包括设置在弯曲光导的远端处的输出耦合器，该输出耦合器被配置为将显示光的一部分朝向用户的眼睛引导出弯曲光导，其中输出耦合器相对于弯曲光导以一角度设置，以在输出耦合器的世界侧接收显示光的两个相互作用。

13、在一些实施例中，眼部穿戴显示设备包括设置在弯曲光导的世界侧的半波片，其用于翻转主图像光的偏振并保持主图像光的偏振，以及介电镜，其用于使旁图像光变暗。在一些实施例中，介电镜设置在输出耦合器和弯曲光导的眼睛侧表面中的至少一者上。

技术特征：

1.一种设备，包括：

2.根据权利要求1所述的设备，还包括：

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述输入耦合器的所述第一部分具有球面眼睛侧表面，并且所述输入耦合器的所述第二部分具有非球面眼睛侧表面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述弯曲光导包括：

5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其中，所述透镜涂覆有偏振涂层和光吸收涂层中的至少一者。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，还包括：

7.根据权利要求6所述的设备，其中：

8.一种方法，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，其中，所述弯曲光导包括：

11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其中，所述透镜涂覆有偏振涂层和光吸收涂层中的至少一者。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，还包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述介电镜设置在所述输出耦合器和所述弯曲光导的眼睛侧中的至少一者上。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，还包括：

15.一种眼部穿戴显示设备，包括：

16.根据权利要求15所述的眼部穿戴显示设备，其中：

17.一种眼部穿戴显示设备，包括：

18.根据权利要求17所述的眼部穿戴显示设备，还包括：

19.根据权利要求18所述的眼部穿戴显示设备，还包括：

20.根据权利要求19所述的眼部穿戴显示设备，其中，所述介电镜设置在所述输出耦合器和所述弯曲光导的眼睛侧表面中的至少一者上。

技术总结显示系统包括微显示器和弯曲光导，以引导和放大从微显示器到用户的眼睛的光。显示系统包括输入耦合器和输出耦合器，输入耦合器比弯曲光导厚以将来自微显示器的光耦合到弯曲光导中，输出耦合器以一定角度倾斜以接收显示光的两次反弹并将显示光耦合出弯曲光导，从而产生大适眼区。在一些实施例中，弯曲光导包括在世界侧表面上的具有间隙的低折射率涂层和在透镜上的用于吸收旁图像光的太阳镜涂层，旁图像光通过该间隙逸出。弯曲光导包括将主图像的输入偏振翻转为正交偏振的半波片(HWP)和充当使旁图像变暗的弱分析器的介电镜。技术研发人员：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：2024/6/2