描述了用于將來自圖像源的圖像光光學地耦合到可佩戴近眼顯示器設備的近眼顯示器(NED)的投影光學系統的技術。投影光學系統和圖像源構成投影光引擎。來自圖像源的光被引導到沉浸在高折射率玻璃中的鳥浴反射光學元件。圖像光被鳥浴元件反射并準直化，并在投影光引擎的外殼外部行進形成外部出射光瞳，這意味著出射光瞳在投影光引擎外部。波導光學地耦合外部出射光瞳的圖像光。可使用的波導的示例為表面起伏光柵波導。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】用于將圖像光輔合到近眼顯示器的投影光學系統 ww] 背景 近眼顯示器（肥D)設備（諸如頭戴式顯示器（HMD)設備）可由用戶佩戴W得到諸 如增強現實（AR)體驗或虛擬現實（VR)體驗之類的體驗。投影光引擎生成圖像數據W供顯 示在肥D設備的視野中。用于將來自投影光引擎的光禪合到近眼顯示器的效率會影響圖像 質量和功率消耗，因為該引擎必須提供更多的照明來補償失去的光。禪合出射光瞳處的光 是非常高效的，因為出射光瞳是其中表示圖像的光束具有最小截面并包含供顯示的整個圖 像所在的區域。然而，許多投影光引擎都具有內部出射光瞳，運意味著出射光瞳在投影光引 擎的各光學器件的內部。禪合來自具有內部出射光瞳的投影光引擎的光因用于在該光離開 出射光瞳后重新捕捉圖像數據的附加光學器件而低效的多，并且由于該光必須通過更多的 光學器件而使圖像光的光功率被削弱了。能夠直接訪問出射光瞳處的圖像數據的顯示器在 提供質量圖像方面要功率高效的多。 概述 本技術提供用于將投影光引擎的外部出射光瞳的圖像光禪合到肥D設備的近眼 顯示器（肥D)中的一個或多個實施例。用于將來自投影光引擎的圖像源的圖像光禪合到近 眼顯示器的投影光引擎的投影光學系統的實施例包括可由用戶佩戴的近眼顯示器設備的 支撐結構。高折射率玻璃區域由該支撐結構支撐。具有反射表面的鳥浴化ir化ath)光學 元件被沉浸在高折射率玻璃區域中，并被支撐結構定位成用于光學地禪合來自圖像源的圖 像光。鳥浴光學元件將該圖像光準直化，并使該圖像光反射通過高折射率玻璃區域至外部 出射光瞳。外部出射光瞳在投影光引擎的外部。 陽0化]本技術提供了近眼顯示器（肥D)設備系統的一個或多個實施例。肥D設備的一實 施例包括近眼支撐結構，該近眼支撐結構支撐包括波導的近眼顯示器（肥D)。包括圖像源和 投影光學系統的投影光引擎也由該近眼支撐結構支撐，并具有外部出射光瞳。投影光學系 統包括高折射率玻璃區域，具有反射表面的鳥浴光學元件沉浸在該高折射率玻璃區域中。 鳥浴光學元件將來自圖像源的圖像光準直化并將該圖像光反射到外部出射光瞳，并且近眼 支撐結構將波導定位成用于光學地禪合外部出射光瞳的圖像光。 本技術提供用于將來自投影光引擎的圖像源的圖像光禪合到近眼顯示器的方法 的一個或多個實施例。該方法的一實施例包括將來自圖像源的圖像光沿著在投影光學系統 外殼內的高折射率玻璃區域中的第一光路光學地引導到該高折射率玻璃區域中的鳥浴反 射光學元件。鳥浴反射光學元件將圖像光準直化，并使該圖像光沿著延伸通過高折射率玻 璃區域至在投影光學系統外殼之外的外部出射光瞳的第二光路反射。該圖像光可在第一光 路和第二光路中的至少一者中被偏振化，并且近眼顯示器的波導的輸入光柵至少將出射光 瞳的圖像光禪合到該波導。 提供該概述W便W簡化形式介紹概念的選集，所述概念在W下詳細描述中被進一 步描述。該概述不意圖標識所要求保護的主題的關鍵特征或基本特征，也不意圖被用來幫 助確定所要求保護的主題的范圍。 附圖簡述 圖1是描繪近眼顯示器（肥D)設備系統的一實施例的示例組件的框圖。 圖2A是肥D設備的控制電路系統內包括計算機系統在內的各示例硬件組件的框 圖。 圖2B是與具有外部出射光瞳的投影光引擎禪合的近眼顯示器的一實施例的俯視 圖。 圖3A是使用沉浸在高折射率玻璃中的鳥浴光學元件來提供外部出射光瞳的投影 光引擎的一實施例的框圖。 圖3B是使用沉浸在高折射率玻璃中的鳥浴光學元件的投影光引擎的另一實施例 的框圖。 陽014] 圖3C是示出圖3B中示出的波導示例的各層的俯視圖的框圖。 圖4示出用于將具有外部出射光瞳的投影光引擎的一實施例定位成供使用眼鏡 架與肥D設備中的近眼顯示器光學禪合的支撐外殼結構的一實施例。 圖5是從軟件角度用于供近眼顯示器設備顯示圖像數據的系統的一實施例的框 圖。 圖6是用于將來自投影光引擎的圖像源的圖像光禪合到近眼顯示器（肥D)設備的 近眼顯示器的方法的一實施例的流程圖。 圖7是可用于實現網絡可訪問的計算系統、近眼顯示器設備的伴隨處理模塊或控 制電路系統的計算系統的一個實施例的框圖。 詳細描述 近眼顯示器（肥D)設備的一示例是頭戴式顯示器（HMD)設備，其是用戶可佩戴的 移動計算機設備。在使得顧客可佩戴計算機設備有用并因此有銷路時，對重量、尺寸和電池 壽命的實用考慮可W是用于解決期望其計算機設備隨其一起移動的用戶的移動性和舒適 性需求的關鍵特征。將出射光瞳處的圖像光禪合到近眼顯示器（肥D)中通過削減照明功率 增加了效率并提供了良好的圖像質量。具有外部出射光瞳的投影光引擎允許肥D利用該增 加的效率和圖像質量。再次，出射光瞳是其中表示圖像的光束具有最小截面并包含供顯示 的整個圖像的區域。[OOW圖1是描繪近眼顯示器（肥D)設備系統的一實施例的各示例組件的框圖。在所示 的實施例中，該系統包括被通信地禪合到被標識為伴隨處理模塊4的另一計算機系統的作 為頭戴式顯示器（HMD)設備2的近眼顯示器（肥D)設備。該示例中示出了無線通信，但也 可實現經由模塊4和顯示設備2之間的線的通信。 在該實施例中，肥D設備2采用框架115中眼鏡的形狀，其中相應的顯示器光學系 統14(141和14r)被定位在肥D設備的前部W在肥D被用戶佩戴時由每一只眼睛透視。在 運一實施例中，每一顯示器光學系統14使用投影顯示器，其中圖像數據被投影到用戶眼睛 中W生成圖像數據的顯示，從而使得該圖像數據對于用戶而言看上去位于用戶前方的=維 視野中的一位置處。例如，用戶可能正在他的起居室中W光學透視模式玩擊倒敵人直升機 的游戲。如圖2B中所示，直升機的圖像對于用戶而言看上去正飛過他起居室中的椅子的上 方，但不在光學透鏡116和118之間，因為用戶無法聚焦于離人類眼睛如此之近的圖像數據 上。每個顯示器光學系統14也被稱為示器，并且兩個顯示器光學系統14 一起也可W被稱 為顯示器。 在該實施例中，框架115提供方便的眼鏡框架作為用于將肥D設備2的各元件保 持在原位的近眼支撐結構W及用于電連接的管道。近眼支撐結構的一些其他示例是護目鏡 框架或護眼鏡支撐。框架115包括鼻梁架104、頂端前部的覆蓋部分117、針對該設備的左 側（1301)和右側（130r)中的每一者的相應投影光引擎外殼130W及被設計成停留在用戶 的每一耳朵上的左和右鏡腿或側臂1021和102r。在該實施例中，鼻梁架104包括具有用于 記錄聲音并向控制電路系統136傳送音頻數據的話筒110。在側外殼單元1301和13化的 外部是相應的面向外的相機1131和113r，運些相機捕捉在用戶前面的現實環境的圖像數 據W用于映射什么在近眼顯示器（肥D)的視野內。 在該示例中，虛線128是連接到控制電路系統136(其也用虛線示出）的一些電連 接路徑的說明性示例。一個虛線電連接被標記128W避免使附圖過于擁擠。在該示例中， 電連接和控制電路系統136在虛線中W指示它們在頂端前部的覆蓋部分117下面。在用于 其他組件的側臂中還可存在包括電源總線的延伸的其他電連接（未示出），其他組件的一 些示例是包括附加相機的傳感器單元、耳機或單元等音頻輸出設備W及可能為附加處理器 和存儲器。示出了可用于將框架的各個部分連接在一起的諸如螺釘等連接本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種近眼顯示器設備，包括：近眼支撐結構；由所述近眼支撐結構支撐的近眼顯示器(NED)，所述近眼顯示器包括波導；投影光引擎，包括由所述近眼支撐結構支撐的圖像源和投影光學系統，并具在所述投影光引擎外部的外部出射光瞳；所述投影光學系統包括其中沉浸有具有反射表面的鳥浴光學元件的高折射率玻璃區域，所述鳥浴光學元件準直化來自所述圖像源的圖像光，并將所述圖像光反射到所述外部出射光瞳；以及所述近眼支撐結構將所述波導定位成用于光學地耦合所述外部出射光瞳的圖像光。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：D·D·博恩，N·內斯特洛維克，S·J·羅賓斯，
申請(專利權)人：微軟技術許可有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
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