CN107966813A - 透视型显示设备、复合透镜单元和光学装置 - Google Patents

透视型显示设备、复合透镜单元和光学装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107966813A
CN107966813A CN201710981409.XA CN201710981409A CN107966813A CN 107966813 A CN107966813 A CN 107966813A CN 201710981409 A CN201710981409 A CN 201710981409A CN 107966813 A CN107966813 A CN 107966813A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
clairvoyant type
display device
focal length
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710981409.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107966813B (zh
Inventor
成基荣
李泓锡
李并浩
李彰健
文锡壹
洪宗永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Seoul National University Industry Foundation
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Seoul National University Industry Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd, Seoul National University Industry Foundation filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN107966813A publication Critical patent/CN107966813A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107966813B publication Critical patent/CN107966813B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/10—Bifocal lenses; Multifocal lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/293—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by another light beam, i.e. opto-optical deflection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0112—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • G02B2027/0114—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display comprising dichroic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G02B2027/0156—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with optionally usable elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/022—Ophthalmic lenses having special refractive features achieved by special materials or material structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/06—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses bifocal; multifocal ; progressive
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/294—Variable focal length devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)

Abstract

本发明涉及一种透视型显示设备、复合透镜单元和光学装置。透视型显示设备包含透视型光学***，其配置为经由第一路径光传输第一图像至用户的视觉器官以及经由第二路径光传输第二图像至所述用户的视觉器官，所述第一路径光是在第一路径上行进的光，所述第二路径光是在第二路径上行进的光；以及入射光依赖性透镜单元，设置在所述透视型光学***与所述用户的视觉器官之间，并且根据入射光的特性具有不同屈光力，其中入射光依赖性透镜单元关于第一路径光具有正第一屈光力且关于第二路径光具有不同于第一屈光力的第二屈光力。

Description

透视型显示设备、复合透镜单元和光学装置
技术领域
本公开的示例性实施例涉及光学元件和包含其的显示设备，更具体地涉及一种透镜单元和包含其的透视型显示设备。
背景技术
最近，能够产生虚拟现实(VR)的电子设备和显示设备已经开发出来，对这些设备的兴趣在增加。作为VR的下一步，已经研究了产生增强现实(AR)和混合现实(MR)的技术或方法。
与完全基于虚拟世界的VR不同，AR是一种显示技术，其显示与虚拟对象或与其重叠的信息结合的现实世界，从而进一步增加逼真效果。虽然VR通常限于诸如游戏或虚拟体验的领域，但AR可以应用于现实世界中的各种环境。特别地，AR作为适用于无处不在的环境或物联网(IoT)环境的下一代显示技术引起了人们的关注。AR可以是MR的示例，因为AR呈现了现实世界和附加信息(即，虚拟世界)的混合。
发明内容
一个或多个示例性实施例提供一种透视型显示设备，其可应用于实施(产生)增强现实(AR)或混合现实(MR)。
一个或多个示例性实施例还提供一种透视型显示设备，具有极好的性能。
一个或多个示例性实施例还提供一种透视型显示设备，具有宽观察角(或视角)。
一个或多个示例性实施例还提供一种透视型显示设备，具有紧凑的构造。
一个或多个示例性实施例还提供一种透镜单元，其可应用于透视型显示设备。
一个或多个示例性实施例还提供一种透镜单元，其具有根据入射光的特性而改变的焦距。
一个或多个示例性实施例还提供一种电子设备，其包括透视型显示设备。
根据示例性实施例的一方面，提供了一种透视型显示设备，其包括：透视型光学***，其配置为经由第一路径光传输第一图像至用户的视觉器官以及经由第二路径光传输第二图像至用户的视觉器官，所述第一路径光是在第一路径上行进的光，所述第二路径光是在第二路径上行进的光；以及入射光依赖性透镜单元，其设置在透视型光学***与用户的视觉器官之间，并且根据入射光的特性具有不同屈光力，其中入射光依赖性透镜单元关于第一路径光具有正第一屈光力且关于第二路径光具有不同于第一屈光力的第二屈光力。
入射光依赖性透镜单元可关于第二路径光具有等于0或基本上等于0的屈光力。
入射光依赖性透镜单元可配置为根据入射光的偏振方向具有不同屈光力。
入射光依赖性透镜单元可包括：第一透镜，具有根据入射光的偏振方向改变的焦距；以及第二透镜，设置为邻近第一透镜且具有与入射光的偏振方向无关的恒定焦距。
第一透镜可在第一路径光入射至第一透镜上且具有第一偏振方向时关于第一路径光具有正第一焦距，并且在第二路径光入射至第一透镜上且具有第二偏振方向时关于第二路径光具有负第二焦距，第二透镜可在第一路径光入射至第二透镜上且具有第一偏振方向时关于第一路径光以及当第二路径光入射在第二透镜上且具有第二偏振方向时关于第二路径光具有正第三焦距。
第一焦距的绝对值和第二焦距的绝对值可彼此相等。
第二焦距的绝对值和第三焦距的绝对值可彼此相等。
入射光依赖性透镜单元可关于具有第一偏振方向的第一路径光具有对应于第一焦距的一半(1/2)的焦距，入射光依赖性透镜单元可关于具有第二偏振方向的第二路径光具有无限大或基本上无限大的焦距。
第一偏振方向和第二偏振方向可彼此正交。
第一透镜可为平板型透镜，第二透镜可为凸透镜。
第一图像可为由透视型显示设备形成且提供的图像，第二图像可为用户通过透视型显示设备面向的外部图像。
透视型光学***可包括：图像形成装置，配置为形成第一图像；以及偏振分束器(PBS)，配置为将由图像形成装置形成的第一图像传输至用户的视觉器官，其中第二图像可传输通过PBS到达用户的视觉器官。
透视型光学***可进一步包括四分之一波片(QWP)，其布置在偏振分束器(PBS)与入射光依赖性透镜单元之间。
透视型光学***可包括：图像形成装置，配置为形成第一图像；半透半反射构件，配置为传输由图像形成装置形成的第一图像至用户的视觉器官；第一偏振器，设置在半透半反射构件与图像形成装置之间；以及第二偏振器，面向入射光依赖性透镜单元并且半透半反射构件插在第二偏振器与入射光依赖性透镜单元之间，其中第二图像可传输通过半透半反射构件到达用户的视觉器官。
透视型光学***可进一步包括四分之一波片(QWP)，其设置在半透半反射构件与入射光依赖性透镜单元之间。
透视型光学***可包括：透明图像形成装置，配置为形成第一图像；以及偏振器，面向入射光依赖性透镜单元并且透明图像形成装置插在偏振器与入射光依赖性透镜单元之间，其中第二图像可传输通过透明图像形成装置到达用户的视觉器官。
透视型光学***可进一步包括四分之一波片(QWP)，其设置在透明图像形成装置与入射光依赖性透镜单元之间。
透视型显示设备可具有大于或等于约40°的视角。
透视型显示设备可配置为实施增强现实(AR)或混合现实(MR)。
透视型显示设备可为头戴式显示器(HMD)。
透视型显示设备可为眼镜型显示器或护目镜型显示器。
根据另一示例性实施例的一方面，提供一种透视型显示设备，包括：透视型光学***，配置为通过第一路径光将第一图像传输至用户的视觉器官以及通过第二路径光将第二图像传输至用户的视觉器官，所述第一路径光是在第一路径上行进的光，所述第二路径光是在第二路径上行进的光；以及入射光依赖性透镜单元，设置在透视型光学***与用户的视觉器官之间且根据入射光的偏振方向具有不同特性，其中入射光依赖性透镜单元包括：第一透镜，具有根据入射光的偏振方向改变的焦距；以及第二透镜，接合至第一透镜且具有与入射光的偏振方向无关的恒定焦距。
入射光依赖性透镜单元可关于第一路径光作用为凸透镜，以及关于第二路径光作用为平板。
第一透镜可在第一路径光入射在第一透镜上且具有第一偏振方向时关于第一路径光具有正第一焦距，并且在第二路径光入射在第一透镜上且具有第二偏振方向时关于第二路径光具有负第二焦距，第二透镜可在第一路径光入射在第二透镜上且具有第一偏振方向时关于第一路径光和在第二路径光入射在第二透镜上且具有第二偏振方向时关于第二路径光具有正第三焦距。
第一焦距的绝对值和第二焦距的绝对值可彼此相等，第二焦距的绝对值和第三焦距的绝对值可彼此相等。
根据另一示例性实施例的一方面，提供一种复合透镜单元，包括：第一透镜，具有根据入射光的偏振方向改变的焦距；以及第二透镜，接合至第一透镜且具有与入射光的偏振方向无关的恒定焦距。
第一透镜可关于具有第一偏振方向的入射光具有正第一焦距，并且可关于具有第二偏振方向的入射光具有负第二焦距，第二透镜可关于具有第一偏振方向的入射光和具有第二偏振方向的入射光具有正第三焦距。
第一焦距的绝对值和第二焦距的绝对值可彼此相等。
第二焦距的绝对值和第三焦距的绝对值可彼此相等。
第一透镜可为平板型透镜，第二透镜可为凸透镜。
复合透镜单元可关于具有第一偏振方向的入射光作用为凸透镜，以及关于具有与第一偏振方向正交的第二偏振方向的入射光作用为平板。
附图说明
从以下结合附图对示例性实施例的描述，上述和/或其它方面将变得显而易见且更容易理解，图中：
图1示意性地示出根据示例性实施例的透视型显示设备；
图2A和2B示出图1的透视型显示设备的原理和功能；
图3A和3B示出可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的第一透镜的特征；
图4示出可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的第二透镜的特征；
图5A和5B示出复合透镜单元的特征，该复合透镜单元对应于可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的第一透镜和第二透镜的组合；
图6为示出可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的第一透镜的构造的示例的平面图；
图7为示出可应用于根据另一示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的构造的截面图；
图8为示出可应用于根据另一示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的构造的截面图；
图9为示出可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的示例的图片；
图10为示出用于评估图9的透镜单元的特性的基础实验结果的图片；
图11示出根据示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例；
图12示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例；
图13示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例；
图14为示出图13的透明图像形成装置和偏振器的构造的示例的截面图；
图15示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例；
图16示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例；
图17示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例；
图18A和18B示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备；
图19为示意性示出根据示例性实施例的透视型显示设备的总体结构或***的方块图；
图20为示意性示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的总体结构或***的方块图；
图21为示意性示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的总体结构或***的方块图；
图22为示意性示出根据另一示例性实施例的透视型显示设备的总体结构或***的方块图；以及
图23、24和25示出可应用根据示例性实施例的透视型显示设备的多种电子设备。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终表示相似的元件。在这方面，本示例性实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于本文所阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图来描述示例性实施例以解释各方面。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。诸如“至少一个”的表达在元素列表之前修饰整个元素列表，但不修饰列表的单独元素。
现在将参考附图来更全面地描述各种示例性实施例。
应当理解，当元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，该元件可以直接连接或耦接至另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，不存在中间元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
应理解，尽管术语“第一”，“第二”等在本文中可用于描述各种元件，部件，区域，层和/或部分，这些元件，部件，区域，层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件，部件，区域，层或部分与另一个元件，部件，区域，层或部分区分开来。因此，下面讨论的第一元件，部件，区域，层或部分可以称为第二元件，部件，区域，层或部分，而不脱离示例性实施例的教导。
在本文中可使用诸如“在……之下”，“在……下面”，“下部”，“在……之上”，“上部”等类似的空间相对术语，以便于描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系，如图所示。应当理解，除了附图中所绘示的取向以外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征之下”的元件那么将取向为“在其它元件或特征之上”。因此，示例性术语“在……下面”可以包括上下方向。装置可以以其他方式取向(旋转90度或在其他取向)，并且本文使用的空间相对描述符得到相应解释。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意在限制示例性实施例。如本文所使用的，单数形式“一个”及其变体也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包含”指定所述特征，整体，步骤，操作，元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，整体，步骤，操作，元件，部件和/或其组合。
本文参照作为示例性实施例的理想化实施例(和中间结构)的示意图的截面图来描述示例性实施例。这样，作为例如制造技术和/或公差的结果的图示的形状的变化是预期的。因此，示例性实施例不应被解释为限于本文所示的区域的特定形状，而是可包括例如由制造导致的形状偏差。例如，被示为矩形的植入区域通常可在其边缘处具有圆形或弯曲特征和/或植入浓度梯度，而不是从植入区域到非植入区域的二元变化。类似地，通过植入形成的掩埋区域可能导致在掩埋区域和通过其进行植入的表面之间的区域中的一些植入。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状并不旨在示出装置的区域的实际形状，并不旨在限制示例性实施例的范围。
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例性实施例所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的术语应当被解释为具有与其在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且不会被理想化或过度正式意义上来解释，除非在此明确定义。
在下文中，将参照附图详细描述根据示例性实施例的透镜单元，包括透镜单元的透视型显示设备和包括其的电子设备。附图中所示的层或区域的宽度和厚度可能被夸大以便于描述的清楚和方便。在整个说明书中，相同的附图标记可能表示相同的元件。
图1示意性地示出根据示例性实施例的透视型显示设备。
参考图1，透视型显示设备可包括透视型光学***ST10。透视型光学***ST10可经由多个路径将多个图像传输至用户的视觉器官10，即，具有瞳孔5的眼睛。透视型光学***ST10可经由多个路径将多个图像传输至用户的瞳孔5。例如，透视型光学***ST10可经由第一路径光L1将第一图像且经由第二路径光L2将第二图像传输或/引导至视觉器官10。第一路径光L1和第二路径光L2中任一个，例如，第二路径光L2可传输通过透视型光学***ST10。在该情况下，第一路径光L1可沿着与第二路径光L2不同的路径行进。例如，第一路径光L1可由透视型光学***ST10反射。透视型光学***ST10的详细构造将参考图11至18于后文中详细描述。
根据本示例性实施例的透视型显示设备可包括透镜单元(也称为透镜部分)LU10，其布置在透视型光学***ST10与用户的视觉器官10之间。根据入射到其上的光(例如，入射光)的特性，透镜单元LU10可呈现不同的屈光力。例如，根据入射光的偏振方向，透镜单元LU10可呈现不同的屈光力。因此，透镜单元LU10称为入射光依赖性透镜单元。同样，透镜单元LU10可为偏振依赖性透镜单元。透镜单元LU10可关于第一路径光L1具有正(+)第一屈光力，可关于第二路径光L2具有不同于第一屈光力的第二屈光力。透镜单元LU10可关于第二路径光L2具有等于0或基本上等于0的屈光力。即，第二屈光力可等于0或基本上等于0。因此，透镜单元LU10可关于第一路径光L1作用为具有正(+)屈光力的透镜，以及关于第二路径光L2作用为平板(透明介质)。平板可为不同于透镜的元件，并且可为基本上不会聚或发散入射光的板(例如，透明板)。在此，第一路径光L1和第二路径光L2可入射在透镜单元LU 10上，同时具有不同的特性，例如不同的偏振方向。
透镜单元LU10可包括多个透镜Ln1和Ln2。在这方面，透镜单元LU10可称为复合透镜单元。例如，透镜单元LU10可以包括至少两个透镜，即第一透镜Ln1和第二透镜Ln2。第二透镜Ln2可设置成与第一透镜Ln1邻近。例如，第二透镜Ln2可接合到第一透镜Ln1。在这种情况下，第一透镜Ln1和第二透镜Ln2可称为构成双重透镜，例如胶合双重透镜(例如，接合透镜)。如本文所示，第一透镜Ln1可布置成比第二透镜Ln2更靠近视觉器官10，反之亦然。也就是说，透镜单元LU10可布置在关于其垂直中心轴旋转180°的位置。第一透镜Ln1可具有根据入射光的特性(例如，偏振方向)而改变的焦距。第二透镜Ln2可具有恒定焦距，而与入射光的特性(例如，偏振方向)无关。稍后将参照图3A至5B详细描述第一透镜Ln1、第二透镜Ln2和与其组合对应的透镜单元LU10的各自特征。
由第一路径光L1传输的第一图像是由透视型显示设备形成并提供的图像。第一图像可包括作为显示图像的虚拟现实或虚拟信息。由第二路径光L2传输的第二图像是用户通过透视型显示设备面对的外部图像。第二图像可包括用户面对的前景图像和特定背景对象。第二图像是现实世界的图像。因此，根据本示例性实施例的透视型显示设备可以应用于产生增强现实(AR)或混合现实(MR)。
在下文中，将参照图2A和2B更详细地描述透镜单元LU10(入射光依赖性透镜单元)关于第一路径光L1和第二路径光L2如何不同地作用。
如图2A所示，第一路径光L10可入射到透镜单元LU10上，同时具有第一偏振方向。例如，第一路径光L10可入射到透镜单元LU10上，同时是右旋圆偏振的。换句话说，第一偏振方向可为右旋圆偏振(RHCP)。透镜单元LU10可用作关于第一路径光L10具有正(+)屈光力的透镜。具有正(+)屈光力的透镜可称为凸透镜。用户的视觉器官10可经由透镜单元LU10通过第一路径光L10看到显示图像。在这种情况下，由于透镜LU10布置在视觉器官10附近，所以透镜单元LU10的焦距与透镜单元LU10的直径相比可相对较小。因此，可以容易地确保宽观察角(或视角或视场)。
如图2B所示，第二路径光L20可入射到透镜单元LU10上，同时具有第二偏振方向。第二偏振方向可与第一偏振方向正交。例如，第二路径光L20可以入射到透镜单元LU10上，同时是左旋圆偏振的。换句话说，第二偏振方向可为左旋圆偏振(LHCP)。透镜单元LU10可关于第二路径光L20具有为0或基本为0的屈光力。换句话说，透镜单元LU10可用作平板。以这种方式，在通过第二路径光L20观看第二图像的情况下，由于透镜单元LU10可用作平板，所以可防止第二图像被透镜单元LU10扭曲。因此，用户可看到没有畸变的第二图像。
当第一图像是虚拟显示图像并且第二图像是现实世界的图像(从外部接收的图像)时，透镜单元LU10可用作关于显示图像具有正屈光力的透镜，以增加其观察角，并且可用作关于外部图像的平板以防止其图像畸变问题。以这种方式，由于透镜单元LU10的入射光依赖特性，可以同时获得上述效果。
对于一般的透视型显示装置，为了以透视方式观看外部图像而没有畸变，透镜可不布置在用户眼睛的前方。换句话说，扭曲外部图像的透镜可能不会布置在用户的眼睛和外部前景之间。因此，可能需要通过避免用户的眼睛和外部前景之间的区域来布置(也称为避免布置)观看虚拟显示图像的透镜。然而，在这种情况下，由于用户的眼睛和透镜之间的光学路径可能会变长，所以其观察角可能会降低。例如，当透镜以常规方式布置时，观察角可窄到约20°。
然而，根据本示例性实施例，由于入射光依赖性透镜单元LU10布置在视觉器官10和透视型光学***ST10之间，透镜单元LU10可用作关于显示图像的透镜(例如，凸透镜)以及关于外部图像的平板(透明介质)。因此，由于可缩短视觉器官10与透镜单元LU10之间的光学路径，因此可以容易地确保宽观察角。此外，可以看到外部图像而没有畸变，因为透镜单元LU10可用作平板。透视型显示设备可以具有大约40°或更大或大约60°或更大的观察角。观察角可以为约100°以上。
在下文中，将参考图3A、3B、4、5A和5B详细描述第一透镜Ln1、第二透镜Ln2和对应于图1所示组合的透镜单元LU10的各自的特征。图3A和3B示出了第一透镜Ln1的特征，图4示出了第二透镜Ln2的特征，图5A和5B示出了透镜单元LU10的特征。
图3A和3B示出了可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的第一透镜Ln10的特征。
参考图3A，第一透镜Ln10可关于具有第一偏振方向的入射光具有正(+)焦距f1。焦距f1将被称为第一焦距f1。因此，第一透镜Ln10可用作关于具有第一偏振方向的入射光具有正(+)屈光力的透镜(例如，凸透镜)。第一偏振方向可以是例如右旋圆偏振(RHCP)。
参考图3B，第一透镜Ln10可关于具有第二偏振方向的入射光具有负(-)焦距f2。焦距f2将被称为第二焦距f2。因此，第一透镜Ln10可用作关于具有第二偏振方向的入射光具有负(-)屈光力的透镜(例如，凹透镜)。第二偏振方向可与第一偏振方向正交。例如，第二偏振方向可为左旋圆偏振(LHCP)。这里，第二焦距f2的绝对值可等于或基本上等于第一焦距f1的绝对值。因此，第一透镜Ln10可关于具有第一偏振方向的入射光和具有第二偏振方向的入射光具有相同大小但相反符号的焦距。
参考图3A和3B描述的第一透镜Ln10可包括例如形成某种图案的多个非线性材料元件。通过多个非线性材料元件的图案，第一透镜Ln10可呈现出图3A和3B中所示的特征。这里，多个非线性材料元件可包括例如液晶聚合物等。稍后将参考图6更详细地描述多个非线性材料元件。
图4示出了可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的第二透镜Ln20的特征。
参考图4，第二透镜Ln20可具有与入射光束的偏振方向无关的恒定焦距f3。在这方面，第二透镜Ln20可称为各向同性透镜。因此，第二透镜Ln20可关于具有图3A的第一偏振方向的入射光和具有图3B的第二偏振方向的入射光具有相等(或基本上相等的)焦距f3。焦距f3将称为第三焦距f3。第三焦距f3可具有正(+)值。因此，第二透镜Ln20可是具有正(+)屈光力的透镜(例如，凸透镜)。第三焦距f3的绝对值可等于或基本上等于图3B的第二焦距f2的绝对值。此外，第三焦距f3可等于或基本上等于图3A的第一焦距f1。
图5A和5B示出了与可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的第一透镜Ln10和第二透镜Ln20的组合对应的复合透镜单元LU11的特征。这里，第一透镜Ln10对应于图3A和3B的第一透镜Ln10，第二透镜Ln20对应于图4的第二透镜Ln20。
参考图5A，对应于第一透镜Ln10和第二透镜Ln20的组合的透镜单元LU11可关于具有第一偏振方向的入射光具有正(+)焦距f。具有第一偏振方向的入射光可与参照图3A描述的具有第一偏振方向的入射光相同。例如，第一偏振方向可以是右旋圆偏振(RHCP)。透镜单元LU11的焦距f可小于图3A的第一焦距f1，并且可小于图4的第三焦距f3。例如，焦距f可对应于图3A的第一焦距f1的一半(1/2)。此外，焦距f可对应于图4的第三焦距f3的一半(1/2)。第一透镜Ln10可关于具有第一偏振方向的入射光具有正(+)第一屈光力，并且第二透镜Ln20可关于具有第一偏振方向的入射光具有正(+)第二屈光力。因此，与第一透镜Ln10和第二透镜Ln20的组合对应的透镜单元LU11可具有与第一屈光力和第二屈光力之和对应的第三屈光力。第一屈光力和第二屈光力可彼此相等或基本上相等，在该情况下，透镜单元LU11可具有对应于第一屈光力的两倍的屈光力(第三屈光力)。因此，透镜单元LU11可具有对应于第一焦距f1(参见图3A)的一半(1/2)的焦距f，其也可称为对应于第三焦距f3(参见图4)的一半(1/2)。
如图5A所示，由于透镜单元LU11可关于具有第一偏振方向的入射光具有对应于第一透镜Ln10或第二透镜Ln20的屈光力的两倍的较大屈光力(小焦距)，透镜单元LU11可关于入射光具有优异的观察角增加效果。当通用液晶透镜和各向同性透镜组合在一起时，由于两个透镜之间的折射率差可能不大，所以可能不容易确保大的观察角。然而，如在本示例性实施例中，在使用具有根据入射光的偏振方向改变的焦距的第一透镜Ln10和具有恒定焦距的第二透镜Ln20的情况下，由于大的屈光力(小焦距)可以容易地获得，可以减小透镜单元LU11的F数，并且可以容易地增加观察角。在这点上，图1所示的透视型显示设备的观察角可以为约40°以上、约60°以上或约100°以上。另外，当图5A所示的透镜单元LU11应用于图1所示的透视型显示设备时，由于视觉器官10与透镜单元LU11之间的距离可以为例如约10mm至约40mm，所以透镜单元LU11的焦距f可以为约10mm至约40mm。然而，这仅是焦距f的示例，并且透镜单元LU11的焦距f可以为大约10mm或更小或大约40mm或更大。
参考图5B，透镜单元LU11可以关于具有第二偏振方向的入射光具有无限大(∞)或基本上无限大(∞)的焦距。换句话说，关于具有第二偏振方向的入射光，透镜单元LU11可以具有为0或基本为0的屈光力。具有第二偏振方向的入射光可以与参照图3B描述的具有第二偏振方向的入射光相同。第二偏振方向可以与第一偏振方向正交。例如，第二偏振方向可为左旋圆偏振(LHCP)。由于第一透镜Ln10可关于具有第二偏振方向的入射光(参见图3B)具有负(-)屈光力，所以第二透镜Ln20可以具有正(+)屈光力(参见图4)，并且负(-)屈光力的绝对值和正(+)屈光力的绝对值可以彼此相等，对应于其组合的透镜单元LU11可以关于具有第二偏振方向的入射光具有为0或基本上为0的屈光力。因此，关于具有第二偏振方向的入射光，透镜单元LU11可以具有无限大(∞)或基本上无限大(∞)的焦距。换句话说，透镜单元LU11可以关于具有第二偏振方向的入射光用作平板(例如，平的透明介质)。
下面的表1总结了第一透镜Ln10、第二透镜Ln20和与其组合对应的透镜单元LU11关于具有第一偏振方向的入射光和具有第二偏振方向的入射光的特征。第一偏振方向和第二偏振方向可彼此正交。
表1
参考图3A至5B描述的特征总结在上表1中。透镜单元LU11可以关于具有第一偏振方向的入射光用作具有正(+)焦距f的透镜，并且可以关于具有第二偏振方向的入射光用作平板(例如，透明玻璃片或塑料片)。然而，表1中总结的特征仅仅是示例，并且可以根据各种因素(例如设计考虑事项、材料等)而变化。
图6是示出可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的第一透镜Ln10A的构造的示例的平面图。
如图6所示，第一透镜Ln10A可包括形成某种图案的多个非线性材料元件n1。多个非线性材料元件n1可包括例如液晶聚合物。然而，这只是一个示例，非线性材料元件n1的材料可以各种方式变化。多个非线性材料元件n1可形成平面(二维)图案，并且在一些情况下也可以在第一透镜Ln10A的厚度方向上形成图案。通过非线性材料元件n1的图案阵列，第一透镜Ln10A可根据入射光的偏振方向呈现不同的特性。也就是说，例如，第一透镜Ln10A可关于具有第一偏振方向的入射光具有正(+)第一焦距，并且可以关于具有第二偏振方向的入射光具有负(-)第二焦距。在该情况下，第一焦距的绝对值和第二焦距的绝对值可相等或基本上相等。
第一透镜Ln10A可具有例如几毫米至几十毫米的长度和宽度，并且可具有几毫米或更小的小厚度。作为示例，第一透镜Ln10A的厚度可小于约1mm。此外，第一透镜Ln10A可具有平坦的结构，并且在作为单个透镜操作时可不产生球差。此外，第一透镜Ln10A可具有柔性特性。第一透镜Ln10A的焦距(+f)可为几毫米至几百毫米，但是不限于此。例如，第一透镜Ln10A的焦距(+f)可为约10mm至约100mm。然而，这里描述的第一透镜Ln10A的大小和特征仅仅是示例，并且可根据示例性实施例改变。
尽管图5A和5B示出了使用平凸透镜作为第二透镜Ln20的情况，根据另一示例性实施例，双凸透镜也可以用作第二透镜Ln20。该构造将在下面参考图7进行描述。
图7是示出可应用于根据另一示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元LU12的构造的截面图。
参考图7，根据本示例性实施例的透镜单元LU12可包括第一透镜Ln12和第二透镜Ln22。第二透镜Ln22可为具有凸起的入射面和出射面的透镜。换句话说，第二透镜Ln22可以是双凸透镜。第一透镜Ln12可以接合至第二透镜Ln22的一个表面(入射面或出射面)。第一透镜Ln12可以具有与参照图3A、3B和6描述的第一透镜Ln10和Ln10A相同或相似的构造和特征，并且可以附接(或接合)到第二透镜Ln22的弯曲表面(入射面或出射面)。在该情况下，第一透镜Ln12的两个表面(入射面或出射面)可以具有与第二透镜Ln22的弯曲表面相似的曲率。同样在该情况下，第一透镜Ln12可以呈现出与参照图3A、3B和6所描述的相同的特征。可以通过适当地调整包括在第一透镜Ln12中的多个非线性材料元件的图案来补偿曲率的效果。此外，当透镜单元LU12存在像差时，可以引入单独的元件和/或算法来补偿或校正像差。对于参照图5A和5B描述的透镜单元LU11也是如此。
图7所示的第一透镜Ln12、第二透镜Ln22和对应于其组合的透镜单元LU12的各自的特征可以与表1所示的第一透镜Ln10、第二透镜Ln20和透镜单元LU11的那些相同。
尽管图5A、5B和7示出了使用两个透镜(Ln10&Ln20或Ln12&Ln22)来构造透镜单元(LU11或LU12)的情况，也可以使用三个或更多个透镜来构造透镜单元。其示例在图8中示出。
图8为示出可应用于根据另一示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元LU13的构造的截面图。
参考图8，透镜单元LU13可包括第一透镜Ln13和接合到第一透镜Ln13的一个表面的第二透镜Ln23。此外，透镜单元LU13还可以包括接合到第一透镜Ln13的另一个表面的第三透镜Ln33。第一透镜Ln13可以具有与参考图3A、3B和6描述的第一透镜Ln10的构造和特征相同或相似的构造和特征。因此，第一透镜Ln13可以根据入射光的偏振方向具有不同的焦距。此外，第二透镜Ln23可以具有与参照图4描述的第二透镜Ln20的构造和特征相似的构造和特征。因此，第二透镜Ln23可以具有与入射光的偏振方向无关的恒定焦距。此外，第三透镜Ln33可以具有与参照图4描述的第二透镜Ln20的构造和特征相似的构造和特征。因此，第三透镜Ln33可以具有与入射光的偏振方向无关的恒定焦距。第二透镜Ln23可以是平凸透镜，第三透镜Ln33也可以是平凸透镜。
在图8的示例性实施例中，第二透镜Ln23的效果和第三透镜Ln33的效果的和可以对应于图5A和5B的第二透镜Ln20的效果。换句话说，图5A和5B的第二透镜Ln20的效果可以分配以构造图8的第二透镜Ln23和第三透镜Ln33。因此，图8所示的第二透镜Ln23的屈光力与第三透镜Ln33的屈光力之和可以对应于图5A和5B的第二透镜Ln20的屈光力。因此，图8的透镜单元LU13的特征可以与图5A和5B的透镜单元LU11的特征相同或相似。
根据示例性实施例，可以组合至少一个第一透镜和至少一个第二透镜来构造透镜单元。这里，第一透镜可以是具有根据入射光的偏振方向变化的焦距的偏振依赖性透镜(例如，图3A和3B的Ln10)。第二透镜可以是具有与入射光的偏振方向无关的恒定焦距的透镜(例如，图4的Ln20)。第一透镜和第二透镜，或第一透镜和多个第二透镜，或多个第一透镜和至少一个第二透镜可以组合以构造透镜单元。在一些情况下，可以组合多个第一透镜和多个第二透镜来构造透镜单元。在使用多个第二透镜的情况下，多个第二透镜中的至少一个可以是具有正(+)屈光力的透镜(例如，凸透镜)。在该情况下，多个第二透镜中的至少另一个可以是具有负(-)屈光力的透镜(例如，凹透镜)。此外，透镜单元(入射光依赖性透镜单元)可以以各种其他组合和方式来实现。在第二透镜的上述说明中，术语“凸透镜”和“凹透镜”根据屈光力的符号命名，并且凸透镜和凹透镜可以是球面透镜或非球面透镜。
图9是示出可应用于根据示例性实施例的透视型显示设备的透镜单元的示例的图片。
参考图9，透镜单元可以是对应于多个透镜的组合的复合透镜。透镜单元可以包括第一透镜和与其接合的第二透镜。第一透镜可以对应于参照图1等描述的第一透镜(Ln1，Ln10，Ln10A或Ln12)。第二透镜可以对应于参照图1等描述的第二透镜(Ln2，Ln20或Ln22)。因此，第一透镜可以是具有根据入射光的偏振方向变化的焦距的透镜，并且第二透镜可以是具有与入射光的偏振方向无关的恒定焦距的透镜。与第一透镜和第二透镜的组合对应的透镜单元的厚度可以为约10mm以下，透镜单元的直径可以为约1英寸。图9的透镜单元(例如，复合透镜单元)作为基础实验的例子得到了说明。
图10是示出用于评估图9的透镜单元的特性的基础实验结果的图片。
在图10中，(A)对应于透镜单元以平板(例如，透明平板)模式作用的情况，(B)对应于透镜单元以透镜(例如，凸透镜)模式作用的情况。(A)对应于使用左旋圆偏振入射光的情况，(B)对应于使用右旋圆偏振入射光的情况。(A)的透镜单元特征可对应于图5B，(B)的透镜单元特征可以对应于图5A。如图片(A)所示，由于透镜单元用作平板，因此可以以原始(或几乎原始)的大小看见对象。如图片(B)所示，由于透镜单元用作凸透镜，因此可以以放大的形式看见对象。由这些结果可以看出，根据示例性实施例的透镜单元可以根据入射光的特性(例如，偏振特性)以平板模式或透镜模式作用。
图11示出了根据示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例。
参考图11，透视型显示设备可以包括透视型光学***ST11。透视型光学***ST11可以通过第一路径光L11将第一图像以及通过第二路径光L21将第二图像传输或引导到用户的视觉器官10。透视型显示设备还可以包括布置在透视型光学***ST11和视觉器官10之间的透镜单元LU10。透镜单元LU10可以具有与参照图2A至图10所描述的相同的构造和特征。
下面将描述透视型光学***ST11的构造的示例。透视型光学***ST11可以包括配置为形成第一图像的图像形成装置D10。此外，透视型光学***ST11可以包括配置为将由图像形成装置D10形成的第一图像传输到用户的视觉器官10的偏振分束器PT10。
图像形成装置D10可以包括例如空间光调制器(SLM)。SLM可以是透射式光调制器、反射式光调制器或半透半反射式光调制器。作为示例，SLM可以包括硅上液晶(LCoS)面板、液晶显示器(LCD)面板或数字光投影(DLP)面板。这里，DLP面板可以包括数字微镜装置(DMD)。图11示出了图像形成装置D10包括透射式光调制器的情况。可以进一步提供配置为将光辐射到图像形成装置D10上的光源单元。图像形成装置D10可以布置在光源单元和透视型光学***ST11之间。在一些情况下，图像形成装置D10可以包括发光二极管(LED)显示装置或有机LED(OLED)显示装置。图像形成装置D10可以用于实现二维(2D)图像或三维(3D)图像。这里，3D图像可以是全息图像、立体图像、光场图像或者积分摄影(IP)图像。图像形成装置D10可以称为显示装置或微显示装置，并且图像形成装置D10的构造不限于上述描述，并且可以以各种方式变化。
偏振分束器PT10可以将由图像形成装置D10形成的第一图像传输到用户的视觉器官10。第一图像可以由偏振分束器PT10反射，然后传输到视觉器官10。第二图像可以透射通过偏振分束器PT10，然后传输到视觉器官10。因此，偏振分束器PT10可以为半透半反射构件。偏振分束器PT10可以是具有偏振功能的半透半反射构件。偏振分束器PT10可以反射具有第(1-1)偏振方向的光并透射具有第(2-1)偏振方向的光。因此，通过使用偏振光束分离器PT10，第一路径光L11可以在沿第(1-1)方向(例如，垂直于图纸的表面的方向)偏振(线性偏振)时行进，并且第二路径光L21可以在沿第(2-1)方向(例如，与第(1-1)方向正交的方向)偏振(线性偏振)时行进。例如，第(1-1)偏振方向可以是图中的水平方向，第(2-1)偏振方向可以是图中的竖直方向。
透视型光学***ST11还可以包括布置在偏振分束器PT10和透镜单元LU10之间的波片WP10。波片WP10可以是例如四分之一波片(QWP)。通过使用波片WP10，第一路径光L11可以在于第(1-2)方向上偏振(圆偏振)时入射到透镜单元LU10上，并且第二路径光L21可以在于第(2-2)方向上偏振(圆偏振)时入射到透镜单元LU10上。第(1-2)方向和第(2-2)方向可以彼此正交。例如，通过使用波片WP10，第一路径光L11可以在为右旋圆偏振时入射到透镜单元LU10上，并且第二路光L21可以为左旋圆偏振时入射到透镜单元LU10上。透镜单元LU10可以用作关于第一路径光L11具有正(+)屈光力的透镜，并且可以用作关于第二路径光L21的屈光力为0或基本为0的平板。
图12示出了根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例。
参考图12，透视型显示设备的透视型光学***ST12可以包括配置为形成第一图像的图像形成装置D10和配置为将由图像形成装置D10形成的第一图像传输到用户的眼部器官10的半透半反射构件T10。半透半反射构件T10可以不具有自偏振功能。半透半反射构件T10可以是例如分束器或半透半反射膜。在该情况下，透视型光学***ST12还可以包括设置在半透半反射构件T10和图像形成装置D10之间的第一偏振器P10和设置成面对透镜单元LU10的第二偏振器P20，其中半透半反射构件T10***透镜单元和第二偏振器之间。此外，透视型光学***ST12还可以包括参照图11所述的波片WP10。波片WP10可以是例如四分之一波片(QWP)。
第一路径光L12可以通过第一偏振器P10而在第(1-1)方向上偏振(线偏振)，由半透半反射构件T10反射，通过波片WP10而在第(1-2)方向上偏振(圆偏振)，然后入射到镜头单元LU10上。第二路径光L22可以通过第二偏振器P20而在第(2-1)方向(例如，与第(1-1)方向正交的方向)上偏振(线偏振)，通过半透半反射构件T10透射，通过波片WP10而在第(2-2)方向上偏振(圆偏振)，然后入射到透镜单元LU10上。第(1-2)方向和第(2-2)方向可以彼此正交。透镜单元LU10可以用作关于第一路径光L12具有正(+)屈光力的透镜，并且可以用作关于第二路径光L22的屈光力为0或基本为0的平板。通过第一路径光L12的第一图像(显示图像)可以由半透半反射构件T10反射，然后传输到视觉器官10，并且通过第二路径光L22的第二图像(外部图像)可以传输通过半透半反射构件T10，然后传输到视觉器官10。
图13示出了根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例。
参考图13，透视型显示设备的透视型光学***ST13可以包括配置为形成第一图像的透明图像形成装置TD10。透明图像形成装置TD10可以形成图像并透射光。在该情况下，透明图像形成装置TD10可以布置在用户的视觉器官10和用户面对的外部前景之间。透明图像形成装置TD10可以包括例如发光二极管(LED)显示装置或有机LED(OLED)显示装置。透明图像形成装置TD10可以是自发光装置。此外，透明图像形成装置TD10可以配置为发射在特定方向上偏振的光。为此，透明图像形成装置TD10可以包括偏振层或偏振元件。
透视型光学***ST13还可以包括设置成面对透镜单元LU10的偏振器P15，透明图像形成装置TD10***其间。偏振器P15可以称为布置在透明图像形成装置TD10和外部前景之间。此外，透视型光学***ST13还可以包括如参照图11所描述的波片WP10。波片WP10可以是例如四分之一波片(QWP)。
由透明图像形成装置TD10生成的光L13可以称为第一路径光，从透视型光学***ST13的外部进入且要透射通过透视型光学***ST13的光L23可以称为第二路径光。由于第一路径光L13和第二路径光L23在其行进方向上相似但在其生成位置和总路径上不同，所以它们可以称为具有不同的路径。
第一路径光L13可以通过透明图像形成装置TD10而在第(1-1)方向上偏振(线偏振)，然后通过波片WP10而在第(1-2)方向上偏振(圆偏振)。第二路径光L23可以通过偏振器P15而在与第(1-1)方向不同的第(2-1)方向上偏振(线偏振)，透射透过图像形成装置TD10，然后通过波片WP10而在(2-2)方向上偏振(圆偏振)。第(1-1)方向和第(2-1)方向可以彼此正交，并且第(1-2)方向和第(2-2)方向可以彼此正交。透镜单元LU10可以用作关于第一路径光L13具有正(+)屈光力的透镜，并且可以用作关于第二路径光L23的屈光力为0或基本为0的平板。因此，可以通过第一路径光L13关于第一图像(例如，显示图像)确保宽的观察角，并且可以通过第二路径光L23关于第二图像(例如，外部图像)防止失真问题。
此外，与本示例性实施例同样，在使用透明图像形成装置TD10的情况下，由于可以简化透视型光学***ST13的构造，因此可以使透视型显示设备小型化。因此，可以有利地实现具有紧凑构造的透视型显示设备。在一些情况下，由于可能不使用波片WP10，所以可以进一步简化透视型光学***ST13的构造并使其小型化。
图14是示出图13的透明图像形成装置TD10和偏振片P15的构造的示例的截面图。
参考图14，透明图像形成装置TD10可以包括二维布置的多个像素Px1。参考图14的局部放大图。透明图像形成装置TD10的每个像素Px1可以包括发光元件LE1。发光元件LE1可以布置在像素Px1的中心部分，并且发光元件LE1周围的像素(Px1)区域可以是透明的。发光元件LE1可以具有自发光特性，并且可以从发光元件LE1产生用于第一图像的光L13。透明图像形成装置TD10可以具有偏振功能。因此，第一图像的光L13可以在第(1-1)方向(例如，垂直于图纸的表面的方向)上偏振(线偏振)。例如，偏振层可以设置在发光元件LE1的出射面，光L13也可以通过偏振层在第(1-1)方向上偏振。来自偏振器P15外部的第二路径光L23可以行进通过偏振器P15和透明图像形成装置TD10。第二路径光L23可以通过偏振器P15而在第(2-1)方向(例如，与(1-1)方向正交的方向)上偏振(线性偏振)，并且偏振光L23可以行进通过透明图像形成装置TD10。第二路径光L23可以行进通过发光元件LE1周围的透明区域。参考图14描述的透明图像形成装置TD10和偏振器P15的详细结构仅仅是示例并且可以以各种方式变化。
在图11和图12的示例性实施例中，可以在图像形成装置D10之前或之后进一步设置透镜中的至少一个。其示例在图15中示出。
图15示出在图11的结构中进一步设置透镜LS10的情况。透镜LS10可以布置在图像形成装置D10之前(图15中的顶侧)。因此，图像形成装置D10可以布置在透镜LS10和偏振分束器PT10之间。可以在透镜LS10之前(图15中的顶侧)进一步设置光源单元。由于透镜单元LU10用作关于第一路径光L11的透镜，所以透镜LS10可以称为附加透镜或辅助透镜。通过使用附加透镜LS10，可以调整光学***的数值孔径(NA)和焦距。这里，虽然示出的是透镜LS10设置在图像形成装置D10之前，但透镜LS10也可以布置在图像形成装置D10的之后(图15中的图像形成装置D10之下)。也就是说，例如，透镜LS10可以布置在图像形成装置D10和偏振分束器PT10之间。可以在图像形成装置D10之前和之后都提供一个或多个透镜。图15所示的附加透镜LS10的形状仅是示例，并且可以以各种方式变化。
图16示出了根据另一示例性实施例的透视型显示设备的构造的示例。
参考图16，根据本示例性实施例的透视型显示设备可以配置为形成图像形成装置D11的虚像VD11。例如，中继光学***RS10可以用于形成图像形成装置D11的虚像VD11。在下文中，图像形成装置D11的虚像VD11将被称为虚像形成装置VD11。虚像形成装置VD11可以是成像的SLM。虚像成像装置VD11可以形成在与偏振分束器PT10邻近的区域中。
中继光学***RS10可以包括例如第一中继透镜LS1、第二中继透镜LS2和布置在其间的空间滤波器SF1。第一中继透镜LS1可以具有第一焦距f1，并且第二中继透镜LS2可以具有第二焦距f2。空间滤波器SF1可以位于第一和第二中继透镜LS1和LS2的焦平面处或附近。空间滤波器SF1可以具有诸如针孔的孔径，并且可以消除透射通过第一中继透镜LS1的光中的噪声。
第一中继透镜LS1的第一焦距f1和第二中继透镜LS2的第二焦距f2可以彼此相等或不同。虚像形成装置VD11的大小可以根据第一焦距f1和第二焦距f2之间的相对大小(即，比率)而变化。例如，当第二焦距f2大于第一焦距f1时，虚像形成装置VD11可以大于实像形成装置D11。当第一焦距f1大于第二焦距f2时，虚像形成装置VD11可以小于实像形成装置D11。因此，通过调整第一和第二焦距f1和f2，可以将虚像形成装置VD11的大小控制到期望的水平。用户可以看到通过虚像形成装置VD11获得的显示图像。然而，这里描述的中继光学***RS10的构造仅仅是示例，并且可以以各种方式变化。作为示例，可以使用反射构件来改变从中继光学***RS10输出的光的路径。虚像形成装置VD11可以由反射构件反射的光形成。在该情况下，中继光学***RS10和偏振分束器PT10之间的布置关系可以从图16变化。
根据另一示例性实施例，可以在图16的结构中进一步设置至少一个附加透镜。其示例在图17中示出。
参考图17，透镜LS11还可以设置在中继光学***RS10和偏振分束器PT10之间。虚像形成装置VD11可以形成在透镜LS11处，或者可以形成在与透镜LS11邻近的区域中。尽管图17示出虚像形成装置VD11形成在透镜LS11处的情况，虚像形成装置VD11也可以形成在透镜LS11之前或之后。通过使用附加透镜LS11，可以调整光学***的数值孔径(NA)和焦距。
在上述示例性实施例中，尽管已经描述了第一路径光(例如，图2A的L10)在第一方向上圆偏振，然后入射在透镜单元上(例如，图2A的LU10)，并且第二路径光(例如，图2B的L20)在第二方向上圆偏振，然后入射到透镜单元(例如，图2B的LU10)上，第一路径光的偏振方向(第一偏振方向)和第二路径光偏振方向(第二偏振方向)可以以各种方式修改。例如，第一路径光可以在水平(或竖直)方向上线偏振，然后入射到透镜单元上，并且第二路径光可以在竖直(或水平)方向上线偏振，然后入射到透镜单元上。由于透镜单元根据光偏振用作透镜或平板以及由于透镜单元的构造，所以第一偏振方向和第二偏振方向可以不限于特定方向。例如，在图6中，当非线性材料元件n1的图案被适当地修改时，包括第一透镜Ln10A的透镜单元(复合透镜单元)可以关于在水平(竖直)方向上线偏振的入射光作用为透镜并且可以关于在竖直(水平)方向上线偏振的入射光用作平板。此外，在一些情况下，透镜单元(复合透镜单元)可以关于左旋圆偏振(LHCP)入射光作用为透镜，并且可以关于右旋圆偏振(RHCP)入射光作用为平板。当第一偏振方向和第二偏振方向彼此正交时，根据示例性实施例，它们可以应用于透镜单元，而不管偏振方向是哪个方向。
图18A和18B示出了根据另一示例性实施例的透视型显示设备。图18A和18B分别示出了图2A和2B中的光L10和L20的偏振方向变化的情况。
参考图18A，第一路径光L15可以在第一方向上偏振，然后入射到透镜单元LU15上。透镜单元LU15可以关于第一路径光L15作用为透镜。参考图18B，第二路径光L25可以在第二方向上偏振，然后入射到透镜单元LU15上。透镜单元LU15可以关于第二路径光L25作用为平板。第一方向可以与第二方向正交。例如，第一方向可以是水平方向和竖直方向之一，例如水平方向，第二方向可以是水平方向和竖直方向中的另一方向，例如竖直方向。根据构成透镜单元LU15的第一透镜Ln1'和第二透镜Ln2'的构造，透镜单元LU15可以关于在水平方向上偏振的光L15作用为透镜，并且关于在竖直方向上偏振的光L25作用为平板。
在图18A和18B中，附图标记ST15表示透视型光学***。透视型光学***ST15可以具有与参照图11至17描述的透视型光学***ST11、ST12和ST13相似的构造。然而，透视型光学***ST15可以不包括图11至17中的每一个中的波片WP10。该省略可能是因为透视型光学***ST15不需要使用波片WP10来使光圆偏振。因此，可以简化透视型光学***ST15的构造。
图19是示意性地示出根据示例性实施例的透视型显示设备的整体结构/***的方块图。
参考图19，可以提供透视型光学***100。透镜单元200可以设置在透视型光学***100和用户的视觉器官10之间。透视型光学***100和透镜单元200可以分别对应于参照图1至18描述的透视型光学***和透镜单元。可以提供连接到透视型光学***100的控制器300。控制器300可以控制例如透视型光学***100的图像形成装置。虽然未示出，但是可以在透视型光学***100和控制器300之间进一步设置光源单元。在该情况下，控制器300可以连接到透视型光学***100和光源单元。
图19的结构可以设置成左右对称的一对。其示例在图20中示出。
参考图20，可以提供第一透视型光学***100A和与其对应的第一透镜单元200A和第一控制器300A。第一透镜单元200A可以布置在第一透视型光学***100A和用户的第一视觉器官10A之间。第一视觉器官10A可以是用户的左眼。可以设置与第一透视型光学***100A间隔开的第二透视型光学***100B，并且可以设置与其对应的第二透镜单元200B和第二控制器300B。第二透镜单元200B可以布置在第二透视型光学***100B和用户的第二视觉器官10B之间。第二眼器官10B可以是用户的右眼。因此，图20的结构可以应用于双目显示设备。
尽管图20示出了第一控制器300A和第二控制器300B设置为彼此分离，但是第一控制器300A和第二控制器300B可以集成到单个控制器中。其示例在图21中示出。参考图21，第一和第二透视型光学***100A和100B可以连接到控制器300C。控制器300C可以布置在例如第一透视型光学***100A和第二透视型光学***100B之间。
在图21中，控制器300C的位置可以以各种方式变化。其示例在图22中示出。图22示出了控制器300C的另一位置的示例。控制器300C的位置可以以各种方式变化。此外，在一些情况下，控制器300C可以以无线方式连接到第一和第二透视型光学***100A和100B，而不是以有线的方式连接。
根据各种示例性实施例的透视型显示设备的至少一部分可以构成可穿戴装置。换句话说，透视型显示设备可以应用于可穿戴装置。作为示例，透视型显示设备可以应用于头戴式显示器(HMD)。此外，透视型显示设备可以应用于眼镜型显示器或护目镜型显示器。图23至25示出了可应用根据示例性实施例的透视型显示设备的各种电子设备。图23至25的电子设备是HMD、眼镜型显示器等的示例。图23至25所示的可穿戴电子设备可以与智能电话联接(或连接)操作。
此外，根据各种示例性实施例的透视型显示设备可以设置在智能电话中，并且智能电话可以用作透视型显示设备。换句话说，透视型显示设备可以应用于紧凑的电子设备(或移动电子设备)，而不是图23至25所示的可穿戴装置。根据上述示例性实施例的透视型显示设备可应用的各技术领域可以变化。此外，根据上述示例性实施例的透视型显示设备可以不仅用于实现增强现实(AR)或混合现实(MR)，而且还可应用于其他领域。例如，本示例性实施例的发明构思不仅可以应用于增强现实或混合现实领域，而且可以应用于能够同时显示多个图像的多图像显示器。
虽然上面已经描述了许多细节，但是细节并不旨在限制本发明构思的范围，而应该被解释为示例性实施例的示例。例如，本领域的普通技术人员将会理解，参照图1至25描述的透镜单元(或复合透镜单元)和透视型显示设备的构造可以以各种方式修改。作为示例，构成透镜单元(或复合透镜单元)的多个透镜(例如，Ln1和Ln2)可以彼此间隔开，并且可以在多个透镜(例如，Ln1和Ln2)之间设置透明介质。此外，透镜的正(+)方向焦距(例如，图3A中的f1)的绝对值和透镜的负(-)方向焦距(例如，图3B中的f2)的绝对值可能彼此不同。此外，透视型光学***的构造可以以各种方式进行修改。此外，透镜单元(或复合透镜单元)可以应用于除了透视型显示设备以外的许多其它领域，并且透视型显示设备的应用领域可以以各种方式变化。因此，本发明构思的范围不应由所描述的示例性实施例限定，而是由所附权利要求中描述的技术精神和范围来限定。
应当理解，本文描述的示例性实施例应仅在描述性意义上被考虑，而不是为了限制的目的。在各个示例性实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其它示例性实施例中其他类似特征或方面。
虽然已经参考附图描述了一个或多个示例性实施例，但是本领域普通技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年10月19号向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0135926的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

Claims (33)

1.透视型显示设备，包含
透视型光学***，其配置为经由第一路径光传输第一图像至用户的视觉器官以及经由第二路径光传输第二图像至所述用户的视觉器官，所述第一路径光是在第一路径上行进的光，所述第二路径光是在第二路径上行进的光；以及
入射光依赖性透镜单元，设置在所述透视型光学***与所述用户的视觉器官之间，并且根据入射光的特性具有不同屈光力，
其中，所述入射光依赖性透镜单元关于所述第一路径光具有正第一屈光力且关于所述第二路径光具有第二屈光力，所述第二屈光力不同于所述第一屈光力。
2.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述入射光依赖性透镜单元关于所述第二路径光具有等于0或基本上等于0的屈光力。
3.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述入射光依赖性透镜单元配置为根据所述入射光的偏振方向具有不同屈光力。
4.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述入射光依赖性透镜单元包括：
第一透镜，具有根据所述入射光的偏振方向改变的焦距；以及
第二透镜，设置为邻近所述第一透镜且具有与所述入射光的偏振方向无关的恒定焦距。
5.如权利要求4所述的透视型显示设备，其中，
所述第一透镜在所述第一路径光入射在所述第一透镜上且具有第一偏振方向时关于所述第一路径光具有正(+)第一焦距，
所述第一透镜在所述第二路径光入射在所述第一透镜上且具有第二偏振方向时关于所述第二路径光具有负第二焦距，
所述第二透镜在所述第一路径光入射在所述第二透镜上且具有第一偏振方向时关于所述第一路径光具有正第三焦距，以及
所述第二透镜在所述第二路径光入射在所述第二透镜上且具有第二偏振方向时关于所述第二路径光具有正第三焦距。
6.如权利要求5所述的透视型显示设备，其中，所述第一焦距的绝对值和所述第二焦距的绝对值彼此相等。
7.如权利要求5所述的透视型显示设备，其中，所述第二焦距的绝对值和所述第三焦距的绝对值彼此相等。
8.如权利要求5所述的透视型显示设备，其中，
所述入射光依赖性透镜单元关于具有第一偏振方向的第一路径光具有对应于所述第一焦距的一半的焦距。
所述入射光依赖性透镜单元关于具有第二偏振方向的第二路径光具有无穷大或基本上无穷大的焦距。
9.如权利要求5所述的透视型显示设备，其中，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向彼此正交。
10.如权利要求4所述的透视型显示设备，其中，
所述第一透镜为平板型透镜，以及
所述第二透镜为凸透镜。
11.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，
所述第一图像为由所述透视型显示设备形成且提供的图像，以及
所述第二图像为所述用户通过透视型显示设备面向的外部图像。
12.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述透视型光学***包括：
图像形成装置，配置为形成第一图像；以及
偏振分束器，配置为将由所述图像形成装置形成的第一图像传输至所述用户的视觉器官，
其中，所述第二图像传输通过所述偏振分束器到达所述用户的视觉器官。
13.如权利要求12所述的透视型显示设备，其中，所述透视型光学***进一步包括四分之一波片，其布置在所述偏振分束器与所述入射光依赖性透镜单元之间。
14.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述透视型光学***包括：
图像形成装置，配置为形成第一图像；
半透半反射构件，配置为传输由所述图像形成装置形成的第一图像至所述用户的视觉器官；
第一偏振器，设置在所述半透半反射构件与所述图像形成装置之间；以及
第二偏振器，面向所述入射光依赖性透镜单元并且所述半透半反射构件插在所述第二偏振器与所述入射光依赖性透镜单元之间，以及
其中，所述第二图像传输通过所述半透半反射构件到达所述用户的视觉器官。
15.如权利要求14所述的透视型显示设备，其中，所述透视型光学***进一步包括四分之一波片(QWP)，其设置在所述半透半反射构件与所述入射光依赖性透镜单元之间。
16.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述透视型光学***包括：
透明图像形成装置，配置为形成第一图像；以及
偏振器，面向所述入射光依赖性透镜单元并且所述透明图像形成装置插在所述偏振器与所述入射光依赖性透镜单元之间，以及
其中，所述第二图像传输通过所述透明图像形成装置到达所述用户的视觉器官。
17.如权利要求16所述的透视型显示设备，其中，所述透视型光学***进一步包括四分之一波片(QWP)，其设置在所述透明图像形成装置与所述入射光依赖性透镜单元之间。
18.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述透视型显示设备具有大于或等于约40°的视角。
19.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述透视型显示设备配置为实现增强现实或混合现实。
20.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述透视型显示设备为头戴式显示器。
21.如权利要求1所述的透视型显示设备，其中，所述透视型显示设备为眼镜型显示器或护目镜型显示器。
22.透视型显示设备，包括：
透视型光学***，配置为通过第一路径光将第一图像传输至用户的视觉器官以及通过第二路径光将第二图像传输至所述用户的视觉器官，所述第一路径光是在第一路径上行进的光，所述第二路径光是在第二路径上行进的光；以及
入射光依赖性透镜单元，设置在所述透视型光学***与所述用户的视觉器官之间且根据入射光的偏振方向具有不同特性，
其中，所述入射光依赖性透镜单元包括：
第一透镜，具有根据所述入射光的偏振方向改变的焦距；以及
第二透镜，接合至所述第一透镜且具有与所述入射光的偏振方向无关的恒定焦距。
23.如权利要求22所述的透视型显示设备，其中，所述入射光依赖性透镜单元配置为关于所述第一路径光作用为凸透镜，以及关于所述第二路径光作用为平板。
24.如权利要求22所述的透视型显示设备，其中，
所述第一透镜在所述第一路径光入射在所述第一透镜上且具有第一偏振方向时关于所述第一路径光具有正第一焦距，
所述第一透镜在所述第二路径光入射在所述第一透镜上且具有第二偏振方向时关于所述第二路径光具有负第二焦距，
所述第二透镜在所述第一路径光入射在所述第二透镜上且具有第一偏振方向时关于所述第一路径光具有正第三焦距，以及
所述第二透镜在所述第二路径光入射在所述第二透镜上且具有第二偏振方向时关于所述第二路径光具有正第三焦距。
25.如权利要求24所述的透视型显示设备，其中，
所述第一焦距的绝对值和所述第二焦距的绝对值彼此相等，以及
所述第二焦距的绝对值和所述第三焦距的绝对值彼此相等。
26.复合透镜单元，包括：
第一透镜，具有根据入射光的偏振方向改变的焦距；以及
第二透镜，接合至所述第一透镜且具有与所述入射光的偏振方向无关的恒定焦距。
27.如权利要求26所述的复合透镜单元，其中，
所述第一透镜关于具有第一偏振方向的入射光具有正第一焦距，并且关于具有第二偏振方向的入射光具有负第二焦距，以及
所述第二透镜关于具有第一偏振方向的入射光和具有第二偏振方向的入射光具有正第三焦距。
28.如权利要求27所述的复合透镜单元，其中，所述第一焦距的绝对值和所述第二焦距的绝对值彼此相等。
29.如权利要求27所述的复合透镜单元，其中，所述第二焦距的绝对值和所述第三焦距的绝对值彼此相等。
30.如权利要求26所述的复合透镜单元，其中，
所述第一透镜为平板型透镜，以及
所述第二透镜为凸透镜。
31.如权利要求26所述的复合透镜单元，其中，所述复合透镜单元配置为关于具有第一偏振方向的入射光作用为凸透镜，以及关于具有与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向的入射光作用为平板。
32.光学装置，包含：
图像形成装置，配置为形成第一图像；以及
透镜单元，配置为接收所述第一图像，根据第一屈光力折射所述第一图像，从所述光学装置的外部接收第二图像，以及根据与所述第一屈光力不同的第二屈光力折射所述第二图像。
33.如权利要求32的光学装置，其中所述图像形成装置配置为沿第一路径传输所述第一图像，并且所述光学装置还包含分束器，该分束器配置为改变所述第一路径的方向，使得所述第一图像朝向所述透镜单元传输。
CN201710981409.XA 2016-10-19 2017-10-19 透视型显示设备、复合透镜单元和光学装置 Active CN107966813B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160135926A KR20180043072A (ko) 2016-10-19 2016-10-19 렌즈 유닛 및 이를 포함하는 투시형 디스플레이 장치
KR10-2016-0135926 2016-10-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107966813A true CN107966813A (zh) 2018-04-27
CN107966813B CN107966813B (zh) 2022-05-03

Family

ID=60138252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710981409.XA Active CN107966813B (zh) 2016-10-19 2017-10-19 透视型显示设备、复合透镜单元和光学装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US10866417B2 (zh)
EP (1) EP3312659B1 (zh)
KR (1) KR20180043072A (zh)
CN (1) CN107966813B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109188701A (zh) * 2018-10-31 2019-01-11 歌尔股份有限公司 头戴显示设备的光路***
US10473926B2 (en) 2017-12-04 2019-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-image display apparatus including diffractive optical lens element
CN110727107A (zh) * 2018-06-28 2020-01-24 三星电子株式会社 显示装置
TWI687745B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置
TWI687746B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置
CN110941088A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 三星电子株式会社 透视型显示装置
CN112313556A (zh) * 2018-07-11 2021-02-02 脸谱科技有限责任公司 用于近眼显示器的自适应透镜
US11150485B2 (en) 2018-11-22 2021-10-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-image display apparatus including polarization selective lens and screen
US11397333B2 (en) 2018-10-30 2022-07-26 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Optical display system, AR display device and VR display device
US12044920B2 (en) 2018-09-21 2024-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. See-through type display apparatus

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11054648B2 (en) 2016-02-04 2021-07-06 Google Llc Compact near-eye display optics for higher optical performance
KR102664388B1 (ko) * 2017-01-23 2024-05-08 삼성전자주식회사 영상 디스플레이 장치
US10545347B2 (en) * 2017-02-23 2020-01-28 Google Llc Compact eye tracking using folded display optics
CN107861247B (zh) * 2017-12-22 2020-08-25 联想(北京)有限公司 光学部件及增强现实设备
EP3620844B1 (en) * 2018-04-23 2023-07-26 Sony Group Corporation Eyepiece optical system, medical viewer, and medical viewer system
KR102608823B1 (ko) 2018-06-05 2023-12-04 삼성전자주식회사 광학 어셈블리 및 이를 포함한 전자 장치
KR102613488B1 (ko) * 2018-06-26 2023-12-14 삼성전자주식회사 디스플레이에서 출력된 광을 렌즈로 전달할 수 있는 반사 부재 및 반투명 반사 부재를 포함하는 전자 장치
KR102578653B1 (ko) 2018-07-23 2023-09-15 삼성전자 주식회사 디스플레이에서 출력된 광에 대해 다중 초점을 제공할 수 있는 전자 장치
KR102607861B1 (ko) * 2018-08-08 2023-11-29 삼성전자주식회사 투시형 디스플레이 장치
GB2576738B (en) 2018-08-29 2020-08-19 Envisics Ltd Head-up display
US10890768B2 (en) 2018-10-15 2021-01-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Polarization-based dynamic focuser
US11347058B2 (en) * 2018-10-16 2022-05-31 Disney Enterprises, Inc. Wide field of view occlusion capable augmented reality pancake optics head mounted display
KR20200057480A (ko) 2018-11-16 2020-05-26 삼성전자주식회사 증강 현실 제어 장치, 이를 이용한 증강 현실 구현 방법, 및 이를 포함하는 증강 현실 구현 시스템
US11199721B1 (en) * 2018-12-18 2021-12-14 Facebook Technologies, Llc Polarization volume hologram lens
KR20200101044A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 삼성전자주식회사 홀로그래픽 영상을 제공하는 다중 영상 디스플레이 장치
JP7484348B2 (ja) 2019-06-27 2024-05-16 株式会社リコー 光学装置、映像表示装置、及び検眼装置
EP3963383A1 (en) * 2019-09-04 2022-03-09 Google LLC Polarization-dependent augmented reality display
CN112051675B (zh) * 2020-09-27 2022-11-25 京东方科技集团股份有限公司 一种近眼显示装置
JP7500386B2 (ja) 2020-10-12 2024-06-17 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN112596238B (zh) * 2020-12-21 2022-09-20 歌尔光学科技有限公司 成像光路和头戴显示设备
CN112596240B (zh) * 2020-12-21 2022-09-20 歌尔光学科技有限公司 成像光路和头戴显示设备
JP2024522302A (ja) * 2021-06-07 2024-06-13 パナモーフ，インコーポレイテッド ニアアイディスプレイシステム
US12001025B1 (en) * 2023-06-15 2024-06-04 Tencent America LLC Optical lens assembly for near-eye display and near-eye display device
CN116699854B (zh) * 2023-07-27 2023-10-03 北京极溯光学科技有限公司 一种可实现显示遮挡的透视光学***及设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0743633A (ja) * 1993-07-29 1995-02-14 Sony Corp ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装置
CN103033942A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 通用电气公司 光学成像***和方法以及孔径光阑组合和孔径元件
US20150301356A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Methods and Apparatus for Human Vision Correction Using Diffractive Waveplate Lenses
WO2016092285A1 (en) * 2014-12-09 2016-06-16 The Technology Partnership Plc Display system

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2317809A (en) * 1938-09-10 1943-04-27 Sauer Hans Finder for photographic purposes
US3758201A (en) * 1971-07-15 1973-09-11 American Optical Corp Optical system for improved eye refraction
US20040108971A1 (en) * 1998-04-09 2004-06-10 Digilens, Inc. Method of and apparatus for viewing an image
JP4470301B2 (ja) 2000-09-11 2010-06-02 コニカミノルタホールディングス株式会社 映像表示装置
ITTO20060303A1 (it) * 2006-04-26 2007-10-27 Consiglio Nazionale Ricerche Lettera di incarico segue
EP2502223A4 (en) 2009-11-21 2016-05-18 Douglas Peter Magyari HEAD-MOUNTED DISPLAY DEVICE
EP2343591A1 (en) 2009-12-23 2011-07-13 ESSILOR INTERNATIONAL (Compagnie Générale d'Optique) Eyeglass adapted for providing an ophthalmic vision and a supplementary vision
US8988463B2 (en) 2010-12-08 2015-03-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Sympathetic optic adaptation for see-through display
JP2012159681A (ja) 2011-01-31 2012-08-23 Brother Ind Ltd ヘッドマウントディスプレイ
KR20120091646A (ko) * 2011-02-09 2012-08-20 주식회사 엘지화학 프레넬 렌즈 구조체 및 이를 이용한 2ｄ/3ｄ 전환 영상표시장치
WO2014159045A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 North Carolina State University Polarization conversion systems with geometric phase holograms
US10061129B2 (en) * 2015-03-15 2018-08-28 Kessler Optics and Photonics Solutions Ltd. Birefringent ocular for augmented reality imaging
US10095036B2 (en) * 2016-02-04 2018-10-09 Google Llc Compact near-eye display optics
KR102530558B1 (ko) * 2016-03-16 2023-05-09 삼성전자주식회사 투시형 디스플레이 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0743633A (ja) * 1993-07-29 1995-02-14 Sony Corp ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装置
CN103033942A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 通用电气公司 光学成像***和方法以及孔径光阑组合和孔径元件
US20150301356A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Beam Engineering For Advanced Measurements Co. Methods and Apparatus for Human Vision Correction Using Diffractive Waveplate Lenses
WO2016092285A1 (en) * 2014-12-09 2016-06-16 The Technology Partnership Plc Display system

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10473926B2 (en) 2017-12-04 2019-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-image display apparatus including diffractive optical lens element
CN110727107A (zh) * 2018-06-28 2020-01-24 三星电子株式会社 显示装置
CN112313556A (zh) * 2018-07-11 2021-02-02 脸谱科技有限责任公司 用于近眼显示器的自适应透镜
US12044920B2 (en) 2018-09-21 2024-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. See-through type display apparatus
CN110941088B (zh) * 2018-09-21 2023-08-04 三星电子株式会社 透视型显示装置
CN110941088A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 三星电子株式会社 透视型显示装置
US11397333B2 (en) 2018-10-30 2022-07-26 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Optical display system, AR display device and VR display device
CN109188701B (zh) * 2018-10-31 2021-07-13 歌尔光学科技有限公司 头戴显示设备的光路***
CN109188701A (zh) * 2018-10-31 2019-01-11 歌尔股份有限公司 头戴显示设备的光路***
US11150485B2 (en) 2018-11-22 2021-10-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-image display apparatus including polarization selective lens and screen
US11808954B2 (en) 2018-11-22 2023-11-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-image display apparatus including polarization selective lens and screen
TWI687746B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置
TWI687745B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180107000A1 (en) 2018-04-19
US10866417B2 (en) 2020-12-15
EP3312659B1 (en) 2022-03-23
CN107966813B (zh) 2022-05-03
KR20180043072A (ko) 2018-04-27
US20210048677A1 (en) 2021-02-18
EP3312659A1 (en) 2018-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107966813A (zh) 透视型显示设备、复合透镜单元和光学装置
CN108347597B (zh) 图像显示装置
US10409064B2 (en) See-through type display apparatus
CN110941088B (zh) 透视型显示装置
US10989922B2 (en) Augmented reality optics system with pin mirror
US10989921B2 (en) Augmented reality optics system with pinpoint mirror
US11726325B2 (en) Near-eye optical imaging system, near-eye display device and head-mounted display device
US11243396B2 (en) Display apparatus
CN109870811A (zh) 包括衍射光学透镜元件的多图像显示设备
US20100202048A1 (en) Collimating optical device and system
CN112654902A (zh) 具有空间变化相移器光学器件的头戴式显示器(hmd)
US10061129B2 (en) Birefringent ocular for augmented reality imaging
JP2022547579A (ja) 瞳整合オクルージョン対応光学シースルー頭部搭載型ディスプレイ
US20230333382A1 (en) Optical assembly for a head-mount display (hmd) device
Sprague et al. Novel HMD concepts from the DARPA SCENICC program
CN105511093B (zh) 3d成像方法及装置
JP2022146930A (ja) 非対称的な倍率を有するコンバイナを含むディスプレイ装置
홍종영 Near-eye displays with wide field of view using anisotropic optical elements
Zhang Design and Prototyping of Wide Field of View Occlusion-capable Optical See-through Augmented Reality Displays by Using Paired Conical Reflectors
Lee et al. 79‐1: Invited Paper: Accommodative AR HMD Using Birefringent Crystal
IL182705A (en) Compact optical component in conductive substrate

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant