透視式近眼顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般而言，本申請涉及用于計算設(shè)備的顯示器，且更具體而言，本申請涉及允許人眼同時聚焦在真實世界圖像和可以利用真實世界圖像覆蓋的計算機(jī)生成的圖像上。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩和無線通信技術(shù)在過去的若干年已經(jīng)發(fā)生了爆炸性的增長。蜂窩服務(wù)提供商現(xiàn)在提供了大量的特征和服務(wù)，這些特征和服務(wù)向其用戶提供了對信息、資源和通信的前所未有的級別的訪問。為了跟上這些服務(wù)增強(qiáng)的腳步，移動電子設(shè)備(例如，蜂窩電話、平板電腦、膝上型計算機(jī)等)已經(jīng)變得特征更豐富，且現(xiàn)在通常包括強(qiáng)大的處理器、圖形硬件、照相機(jī)、全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器、以及用于將用戶連接到朋友、工作、休閑娛樂活動的許多其它組件。由于這些改進(jìn)，移動設(shè)備用戶現(xiàn)在能夠在其移動設(shè)備上執(zhí)行強(qiáng)大的軟件應(yīng)用，例如將來自用戶的物理環(huán)境的真實世界圖像與計算機(jī)生成的圖像結(jié)合的增強(qiáng)現(xiàn)實軟件應(yīng)用。由于這些和其它增強(qiáng)，移動設(shè)備已經(jīng)變得無處不在，且移動設(shè)備用戶現(xiàn)在期望在任何時刻、在任何地方訪問內(nèi)容、數(shù)據(jù)和通信。
[0003]隨著移動設(shè)備的無處不在，以及其所提供的對應(yīng)用和通信的幾乎連續(xù)訪問，移動設(shè)備用戶被卷入與其移動設(shè)備更深的接觸中，且變得對其物理環(huán)境更不注意。由于這些和其它原因，使移動設(shè)備用戶能夠同時聚焦在其物理環(huán)境和計算機(jī)生成的圖像/內(nèi)容的電子顯示器對于消費者而言將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一實施例的近眼顯示器可以包括透射型電子顯示器，以及衍射型微透鏡陣列，其配置成衍射一百分比的進(jìn)入光以在離人眼大于或等于250mm的距離處形成顯示器的虛擬圖像，其中透射型電子顯示器和微透鏡陣列之間的距離是大約微透鏡的焦距。衍射型微鏡頭陣列式可以部分衍射和部分透明的。透射型電子顯示器可以包括多個像素，且衍射型微透鏡陣列可以相對于像素設(shè)置，使得從每一像素發(fā)出的光的大約百分之五十被衍射到人眼的視網(wǎng)膜上的焦點內(nèi)。透射型電子顯示器包括多個透明部分，且衍射型微透鏡陣列可以相對于所述透射型電子顯示器配置及設(shè)置，使得來自真實世界場景的光不改變地穿過透射型顯示器的透明部分。衍射型微透鏡陣列可以相對于透射型電子顯示器設(shè)置，使得來自真實世界場景的大約百分之五十的光穿過衍射型微透鏡陣列并在人眼的視網(wǎng)膜上形成圖像。衍射型微透鏡陣列相對于透射型電子顯示器設(shè)置，使得來自真實世界場景的大約百分之五十的光被所述微透鏡陣列衍射到人眼的視網(wǎng)膜的焦點之外。衍射型微透鏡陣列制作在玻璃襯底上和/或作為體積全息圖被制作在膠片中。衍射型微透鏡陣列和透射型電子顯示器可以被制作到光學(xué)透鏡中。透射型電子顯示器可以是液晶顯示器。透射型電子顯示器可以是有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，其可以是透明的有機(jī)發(fā)光二極管顯示器。
【附圖說明】
[0005]附圖被并入本申請中并構(gòu)成本說明書的一部分，其示出了本發(fā)明的示例性實施例，且與上文給出的一般描述以及下文給出的詳細(xì)描述一起，用于解釋本發(fā)明的特征。
[0006]圖1A-1C是在現(xiàn)有技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡中一般包含的組件的圖示。
[0007]圖2是適合在現(xiàn)有技術(shù)的平視顯示系統(tǒng)上顯示電子生成的圖像的成像系統(tǒng)的圖不O
[0008]圖3A是眼鏡形式的近眼顯示系統(tǒng)的一實施例的圖示。
[0009]圖3B是適合在眼鏡中使用的近眼顯示系統(tǒng)的一實施例的圖示。
[0010]圖4-7是示出在配置成將來自真實世界場景的光和由電子設(shè)備生成的光聚焦在人的視網(wǎng)膜的近眼顯示器中的光路的光線跟蹤圖。
[0011]圖8是適合在近眼顯示器實施例中使用的具有衍射圖的全息微透鏡陣列的圖示。
[0012]圖9是具有配置成靠近人眼形成圖像使得所形成的圖像在離人眼的一距離出現(xiàn)的全息微透鏡陣列的近眼顯示系統(tǒng)的實施例的圖示。
[0013]圖10是示出頭戴式顯示器(HMD)系統(tǒng)的一實施例的示例性組件的框圖。
[0014]圖11是適合與各種實施例一起使用的移動計算設(shè)備的框圖。
【具體實施方式】
[0015]將參考附圖詳細(xì)描述各種實施例。只要有可能，將貫穿附圖使用相同的附圖標(biāo)記來指代相同或相似的部件。為了說明性的目的引用了特定示例和實現(xiàn)，不意在限制本發(fā)明或權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
[0016]在本申請中使用詞語“示例性的”來指“充當(dāng)示例、實例、或說明”。在本申請中標(biāo)描述為“示例性的”任何實現(xiàn)無需被解釋為比其它的實現(xiàn)有效或有利。
[0017]在本申請中互換地使用術(shù)語“移動設(shè)備”、“用戶設(shè)備”、以及“手持設(shè)備”來指蜂窩電話、智能電話、個人或移動多媒體播放器、個人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計算機(jī)、平板式計算機(jī)、智能本、超級本、掌上計算機(jī)、無線電子郵件接收器、具有多媒體互聯(lián)網(wǎng)功能的蜂窩電話、無線游戲控制器、以及包括可編程處理器、存儲器、和用于發(fā)送和/或接收無線通信信號的電路的類似的個人電子設(shè)備中的任何一個或全部。
[0018]在本申請中使用術(shù)語“像素”來指電子顯示設(shè)備中最小的可尋址分立元件。典型地，每單位面積的像素數(shù)碼越大，電子顯示設(shè)備的則分辨率越大。
[0019]在本申請中使用短語“平視顯示器”及其首字母縮略詞“HUD”來指無需用戶從其通常的視角移開來向用戶呈現(xiàn)信息的任何電子顯示系統(tǒng)。
[0020]在本申請中使用術(shù)語“近眼顯示器”來指代可以靠近用戶的一只或兩只眼睛佩帶的光學(xué)顯示設(shè)備。近眼顯示器可以被包含在隱形眼鏡、眼鏡、頭戴式顯示器(例如，作為頭盔的一部分或在個人的面部上)、平視顯示器、虛擬現(xiàn)實眼鏡、增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡、電子護(hù)目鏡、以及其它類似的技術(shù)/設(shè)備中。
[0021]由于移動設(shè)備技術(shù)中現(xiàn)有的研宄進(jìn)展，現(xiàn)在移動設(shè)備用戶可以在其移動設(shè)備上執(zhí)行諸如將來自用戶物理環(huán)境的真實世界圖像與計算機(jī)生成的圖像進(jìn)行組合的增強(qiáng)現(xiàn)實軟件應(yīng)用治療的強(qiáng)大的軟件應(yīng)用。增強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用可以添加圖形、聲音、和/或觸覺反饋到圍繞應(yīng)用的用戶的自然世界。可以從在電子顯示器上向用戶呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫獲得用戶的物理環(huán)境中出現(xiàn)的關(guān)于人們和/或物體的信息，使得用戶可以看見真實世界人們/物體的表現(xiàn)和/或與其互動。作為示例，移動設(shè)備增強(qiáng)顯示應(yīng)用可以捕獲在移動設(shè)備用戶的視野中建筑物的圖像，執(zhí)行圖像匹配或其它操作以識別該建筑物，從數(shù)據(jù)庫獲取與所識別的建筑物相關(guān)的信息，以及將所獲取的信息疊加在該建筑物的圖像上，使得用戶能夠在該建筑物的背景下看到該信息。作為另一示例，移動設(shè)備增強(qiáng)顯示應(yīng)用可以識別在用戶附近出現(xiàn)人臉，執(zhí)行臉部識別操作以識別被檢測到臉的個人，從數(shù)據(jù)庫(例如，本地數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)等)獲取頭像、網(wǎng)站、或與所識別的個人相關(guān)聯(lián)的信息，并向所檢測的人臉顯示在附近獲取的信息。雖然這些新的移動設(shè)備特征、功能和應(yīng)用(例如，增強(qiáng)顯示應(yīng)用)對消費者可能有利，但是其也有潛力將用戶卷入與其移動設(shè)備更深的接觸中，將其從其物理環(huán)境中分散注意力，和/或?qū)⑵鋸恼鎸嵤澜绺綦x。
[0022]各個實施例提供了能夠在眼鏡上顯示電子或計算機(jī)生成的圖像的近眼顯示器，從而其疊加在真實世界場景(即，用戶在沒有眼鏡的情況下將看見的)上。這使得用戶能夠在真實世界的場景的背景下看見所生成的圖像，而無需用戶從他/她的通常的視角移開。在一實施例中，近眼顯示器可以被嵌入到可以佩帶地離人眼特別近的一對輕便且不顯眼的眼鏡或隱形眼鏡的光學(xué)透鏡中達(dá)延長的時間段，而不導(dǎo)致眼鏡的顯著疲勞或阻擋用戶的周邊視覺。將近眼顯示器嵌入到眼鏡中消除了投影的體積和重量以及在傳統(tǒng)的近眼顯示器和平視顯示器中使用的長焦長度顯示器。
[0023]在一實施例中，近眼顯示器可以包括透射式顯示器和衍射式微透鏡陣列。透射式顯示器可以離衍射式微透鏡陣列很近，使得透射式顯示器和衍射式微透鏡陣列之間的距離大約等于衍射式微透鏡陣列的焦距。在一實施例中，可以相對于衍射式微透鏡陣列來設(shè)置透射式顯示器，使得從透射式顯示器發(fā)出的光的一百分比被微透鏡陣列衍射和準(zhǔn)直，使得當(dāng)被佩帶時，顯示圖像將聚焦在用戶眼鏡的視網(wǎng)膜上，使得光看上去從離用戶大約250mm或更遠(yuǎn)的距離產(chǎn)生。此外，可以相對于衍射式微透鏡陣列來設(shè)置透射式顯示器，使得來自真實世界場景的光穿過透射式顯示器的透明部分，而不被微透鏡陣列衍射，使得其可以被用戶看見。由微透鏡陣列衍射的來自真實世界場景的任何光將離開人眼的焦點，使得衍射的光被用戶的大腦忽略。
[0024]通常，人眼通過將光線聚焦通過透鏡到人視網(wǎng)膜的光敏細(xì)胞的集合上起作用。通過收縮或放松一系列改變眼睛物理形狀的肌肉并從而改變透鏡和視網(wǎng)膜之間的距離實現(xiàn)光的聚焦。為了對附近的物體聚焦，正常的人眼收縮各種肌肉以使目鏡凸起并減小透鏡和視網(wǎng)膜之間的距離。人眼可以聚焦的最