[发明专利]使用单个微显示器的具有平铺视场的头戴式显示器

说明书

描述了用于头戴式显示器的目镜的实施方式。目镜包括弯曲的光导以及输出耦合器，该弯曲的光导用于经由全内反射在位于周围的输入表面和观看区域之间引导显示光，该输出耦合器跨观看区域设置以将显示光朝向眼睛的方向重新引导以用于从弯曲的光导输出。输出耦合器具有光轴并且具有反射表面的组，反射表面的组包括至少两个单独的反射表面，以相对于输出耦合器的光轴沿至少两个不同方向朝向眼睛的方向反射入射显示光。公开了并要求保护其它实施例。

技术领域

所公开的实施例总体上涉及头戴式显示器(HWD)，并且特别地、但不排他地涉及使用单个微显示器并具有平铺(tiled)视场的头戴式显示器。

背景技术

头戴式显示器(“HWD”)是佩戴在头部上或头部周围的显示装置。HWD通常包括某种靠近眼睛的光学系统以创建放置在用户的前方几米处的放大的虚拟图像。单眼显示器被称为单眼HWD，而双眼显示器被称为双眼HWD。一些HWD仅显示计算机生成的图像(“CGI”)，而其它类型的HWD能够在真实世界视图上叠加CGI。后一种类型的HWD通常包括某种形式的透视目镜，并且可以用作用于实现增强现实的硬件平台。利用增强现实，通过也被称为平视显示器(“HUD”)的覆盖CGI来增强观看者的世界图像。

HWD具有各种实际和休闲应用。航空航天应用允许飞行员看到重要的飞行控制信息，而不需要让他们的眼睛离开飞行路径。公共安全应用包括地图和热成像的战术显示。其它应用包括视频游戏、交通运输和电信。随着技术的演进，新的实用和休闲应用肯定会被发现，但是由于用于实现现有HWD的常规光学系统的成本、尺寸、重量、厚度、视场和效率，许多这些应用受到限制。

发明内容

本发明公开了一种用于头戴式显示器的目镜，所述目镜包括：弯曲的光导，其用于通过位于周围(peripherally-located)的输入表面和观看区域之间的全内反射来引导显示光；输出耦合器，其跨所述观看区域设置以将所述显示光朝向眼睛的方向重新定向以用于从所述弯曲的光导输出，所述输出耦合器具有光轴、并且包括反射表面的组，所述反射表面的组包括至少两个单独的反射表面，以相对于所述输出耦合器的光轴沿至少两个不同方向朝向所述眼睛的方向反射入射显示光。

本发明进一步公开了一种头戴式显示器，包括：显示源，其产生显示光；目镜，其将所述显示光引导到观看区域；和框架组件，其支撑所述目镜以佩戴在用户的头上，其中所述观看区域位于用户的眼睛的前方。所述目镜包括：弯曲的光导，其用于通过位于周围的输入表面和观看区域之间的全内反射来引导显示光；输出耦合器，其跨所述观看区域设置以将所述显示光朝向目镜方向重新定向以用于从所述弯曲的光导输出，所述输出耦合器具有光轴、并且包括反射表面的组，所述反射表面的组包括至少两个单独的反射表面，以相对于所述输出耦合器的光轴沿至少两个不同方向朝向所述眼睛的方向反射入射显示光。

附图说明

参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则相似的附图标记在各个视图中指代相似的部件。

图1A-1B分别是用于头戴式显示器的透视目镜的实施例的俯视图和后视图。

图2A-2B是输出耦合器的实施例的前视图。

图3A-3B是输出耦合器的其它实施例的前视图。

图4A-4B是用于组装透视目镜的实施例的一对目镜部件的实施例的透视图。

图5A-5C是包括透视目镜的头戴式显示器的实施例和可与所示的目镜一起使用的显示源的实施例的示意图。

图6A-6B是包括透视目镜的头戴式显示器的另一实施例和可与所示目镜一起使用的显示源的实施例的示意图。

图7A-7B是包括透视目镜的头戴式显示器的另一实施例和可与所示目镜一起使用的显示源的实施例的示意图。