[发明专利]三件套棱镜目镜

说明书

本文中公开了包括棱镜目镜和微型显示器的棱镜目镜及光学系统。棱镜目镜可以包括三个棱镜。主体棱镜具有从诸如微型显示器的源接收光的表面。另一个棱镜具有从诸如真实世界的源接收光的表面。这些图像都投射透过邻近出射光瞳的又一个棱镜的表面。邻近出射光瞳的棱镜的表面可以是平坦的。从诸如真实世界的源接收光的棱镜的表面也可以是平坦的。这些平坦的表面可以相互平行。这允许来自真实世界的光被传送到出射光瞳而没有畸变。

背景

混合现实是一种允许将虚拟图像与真实世界物理环境相混合的技术。作为一个示例，用户可以佩戴包括微型显示器和光学系统的头戴式显示器(HMD)，微型显示器和光学系统两者将来自微型显示器的图像投射到用户眼睛并允许用户看到真实世界。

构造这样的光学系统提供了数种挑战。一个问题是在将来自微型显示器图像投射到用户眼睛的同时向用户提供真实世界的清晰且无畸变的视图。

发明名称

在本文中描述了提供将来自两个不同源的图像投射到光学系统的出射光瞳的光学系统的各实施例的技术。在一个实施例中光学系统包括三个棱镜。主体棱镜具有从诸如微型显示器的源接收光的表面。另一个棱镜具有从诸如真实世界的源接收光的表面。这些图像都投射透过邻近用户眼睛的又一个棱镜的表面。邻近用户眼睛的棱镜的表面是平坦的。从诸如真实世界的源接收光的棱镜的表面也是平坦的。这允许来自真实世界的光被传送到用户眼睛而没有畸变。

一个实施例包括一种装置，该装置包括第一棱镜、第二棱镜和校正板。第一棱镜具有第一表面、第二表面和第三表面。第二棱镜具有邻近第一棱镜的第二表面的第一表面。第二棱镜具有平坦的第二表面。在第二棱镜的第一表面和第一棱镜的第二表面之间存在气隙。校正板具有邻近第一棱镜的第三表面的第一表面。校正板具有平坦的第二表面。第一棱镜、第二棱镜和校正板被配置成使得进入第一棱镜的第一表面的光自第二棱镜的第二表面发射。第一棱镜、第二棱镜和校正板被配置成使得进入校正板的第二表面的光自第二棱镜的第二表面发射。

一个实施例包括一种透视头戴式显示装置，该透视头戴式显示装置包括微型显示器、第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜。第一棱镜具有第一表面，该第一表面被配置成接收来自所述微型显示器的光。第一棱镜还具有第二表面和第三表面。第二棱镜具有第一表面，该第一表面被配置成接收来自第一棱镜的第二表面的光。第二棱镜的第二表面被配置成向出射光瞳传送光。第二棱镜的第二表面是平坦的。在第二棱镜的第一表面和第一棱镜的第二表面之间存在气隙。第三棱镜具有邻近第一棱镜的第三表面的第一表面。第三棱镜具有平坦的第二表面。第二棱镜的平坦的第二表面平行于第三棱镜的平坦的第一表面。第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜配置成将进入第三棱镜的第二表面的光传送到出射光瞳。第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜配置成从微型显示器向出射光瞳传送光。

一个实施例包括一种光学系统，该光学系统包括微型显示器、第一棱镜、第二棱镜和校正板。第一棱镜具有第一表面、第二表面、第三表面和本体。第一棱镜的第一表面、第二表面和第三表面中的至少一个是自由形式表面。第一棱镜被配置成接收来自微型显示器的光进入第一表面。第二棱镜具有第一表面、第二表面和本体。第二棱镜的第二表面邻近第一棱镜的第二表面。第二棱镜的第二表面是平坦的。校正板具有第一表面、第二表面和本体。校正板的第一表面邻近第一棱镜的第三表面。校正板的第二表面是平坦的，并且平行于第二棱镜的平坦的第二表面。从微型显示器进入第一棱镜的第一表面的光在第一棱镜的第二表面处被全内反射反射，接着在第一棱镜的第三表面处被反射，接着被传送离开第一棱镜的第二表面进入在第一棱镜和第二棱镜之间的气隙，接着进入第二棱镜的第一表面，并接着离开第二棱镜的第二表面。进入校正板的第二表面的光被传送透过校正板的本体，透过第一棱镜的本体，进入气隙，透过第二棱镜的本体，并离开第二棱镜的第二表面。

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念的选集。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。