采用光具座的头戴式增强现实设备制造技术

头戴式增强现实设备(10)包括用于用户的右眼和左眼的一对光学模块(12)，每个光学模块具有光学地耦合至光导(16)的准直显示源(14)，该光导(16)用于朝向用户的眼睛引导图像照明。支承结构(20)由用户的头部支承。光具座(22)提供用于对准和固定右光学模块的第一组对准特征部(26，28，32，74)以及用于对准和固定左光学模块的第二组对准特征部(26，28，32，74)。悬挂装置相对于支承结构悬挂光具座。光具座(22)提供一对光学模块(12)与支承结构(20)之间的唯一的机械连接。

Head mounted augmented reality device with light seat

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用光具座的头戴式增强现实设备
本专利技术涉及增强现实显示器，并且特别地提供一种采用光具座以实现和保持光学模块的对准的头戴式增强现实设备。
技术介绍
也称为混合现实的增强现实是一种允许虚拟影像与真实世界的用户视野混合的技术。除了使虚拟对象的物理属性(例如，形状、颜色、大小、纹理)在显示器中变得逼真之外，期望的是虚拟对象相对于真实对象的位置和移动逼真地显示。为了在头戴式设备中实现这样的功能，诸如摄像机和方向传感器的附加传感器可以被安装在集成了真实影像和虚拟影像的紧凑型光学模块旁边。这样的紧凑型光学元件既用作成像透镜又用作组合器，其中，二维显示被成像为无限远并且反射到观看者的眼睛中。这样的光学模块通常包括准直显示源以及从准直显示源接收准直图像并且将准直图像投射到观看者的眼睛中的光导，准直显示源可以是对与准直光学器件结合的光调制显示器照明的有源照明显示器或光源。准直显示源部件与光导之间的机械对准和放置稳定性要求是严格的。此外，光学模块相对于彼此的针对双目视觉的对准和放置以及相对于任何附加传感器和相对于观看者的对准均受制于严格的公差。设备上的机械应力、震动、冲击、热波动和热梯度都可能导致光学模块和其他部件的突然错位或逐渐错位，或者损坏模块。
技术实现思路
本专利技术是一种头戴式增强现实设备。根据本专利技术的实施方式的教导，提供了一种用于向观看真实场景的用户显示增强现实显示的头戴式增强现实设备，该设备包括：(a)一对光学模块，其包括：用于用户的右眼的右侧光学模块和用于用户的左眼的左侧光学模块，光学模块中的每一个包括光学地耦合至光导的准直显示源，该光导是至少部分透明的，并且该光导被配置成将由准直显示源投射的图像照明引导到耦合输出区域并且从耦合输出区域朝向用户的眼睛耦合输出图像照明中的至少一些；(b)支承结构，其被配置成接合用户的头部以由用户的头部支承；以及(c)光具座，其包括：(i)用于对准和固定右光学模块的第一组对准特征部，(ii)用于对准和固定左光学模块的第二组对准特征部以及(iii)用于相对于支承结构悬挂光具座的悬挂装置，其中，光具座提供一对光学模块与支承结构之间的唯一的机械连接。根据本专利技术的实施方式的其他特征，第一组对准特征部和第二组对准特征部中的每一组包括至少一个平面对准表面和用于相对于至少一个平面对准表面定位光学模块的已知参考位置的至少两个定位特征部。根据本专利技术的实施方式的其他特征，所述至少两个定位特征部选自：用于接合光学模块的对准孔径的销以及用于容纳销的对准孔径。根据本专利技术的实施方式的其他特征，光具座还设置有用于容纳螺栓的螺栓孔，该螺栓用于将每个光学模块抵接各自对应的平面对准表面紧固。根据本专利技术的实施方式的其他特征，所述至少两个定位特征部被配置成提供用于调节光学模块的耦合输出区域之间的瞳间距离的一个自由度。根据本专利技术的实施方式的其他特征，用于对准右光学模块的所述至少一个平面对准表面和用于对准左光学模块的所述至少一个平面对准表面相对于彼此倾斜，以限定双目辐合(binocularconvergence)的角度。根据本专利技术的实施方式的其他特征，第一组对准特征部和第二组对准特征部中的每一组包括相对于光学模块中的对应光学模块的耦合输出区域双侧地设置的两个平面对准表面。根据本专利技术的实施方式的其他特征，光具座形成为整体的材料块。根据本专利技术的实施方式的其他特征，光具座包括用于刚性地支承右光学模块的第一闭环框架和用于刚性地支承左光学模块的第二闭环框架。根据本专利技术的实施方式的其他特征，光具座还包括用于相对于一对光学模块将至少一个成像设备对准的摄像机对准特征部。根据本专利技术的实施方式的其他特征，悬挂装置包括被设置成抑制震动从支承结构传递到光具座的至少一个弹性阻尼元件。根据本专利技术的实施方式的其他特征，光具座和一对光学模块一起具有总宽度，并且其中，悬挂装置仅在宽度的中心区域内连接至光具座。根据本专利技术的实施方式的其他特征，支承结构包括至少部分地围绕光具座的壳体，其中，壳体与光具座间隔开并且与一对光学模块间隔开，以避免在正常操作条件的范围内壳体与光具座和一对光学模块二者之间的接触。根据本专利技术的实施方式的其他特征，波导的至少一部分从壳体向下突出。根据本专利技术的实施方式的其他特征，支承结构包括用于环绕用户的头部的头带。根据本专利技术的实施方式的其他特征，支承结构具有被设置成接合用户的耳朵的一对侧臂。附图说明在本文中仅通过示例的方式参照附图描述本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的实施方式构造和操作的头戴式增强现实设备的等距视图；图2是在图1的设备中使用的光学模块的等距视图；图3A和图3B分别是在图1的设备中使用的光具座的后等距视图和前等距视图；图4A和图4B是分别示出在将图2的光学模块组装到光具座之前和期间的图3A的光具座的一部分的局部等距视图；图4C是光具座与两个光学模块的组装件的前视图；图5是将附加的驱动器电路系统附接到图4C的组装件之后的组装件的等距视图；图6是沿穿过光具座的闭环的中心的竖直平面穿过图3A的光具座截取的截面图；图7A和图7B是示出允许光学模块之间的瞳间距离调节的变型实现方式的、与图4A和图4B类似的视图；图8是示出光学模块周围的间隔以适应瞳间距离的调节的从图1的设备下方的局部等距视图；图9A是示出用于从支承结构悬挂图3A的光具座的悬挂装置的分解等距视图，该悬挂装置包括可旋转的阻尼接合件；图9B是沿与旋转轴平行的平面穿过可旋转的阻尼接合件截取的截面图；图10是示出壳体内经由悬挂装置安装光具座的沿图1的设备的中间平面截取的局部竖直截面图；图11A是示出悬挂装置针对其提供定位和阻尼的线性运动和旋转运动的各个方向的经由悬挂装置安装的光具座组装件的示意性等距视图；图11B是示出悬挂装置的各种阻尼元件的相对定位的示意性侧视图；图12A和图12B分别是图4C的光学模块和光具座的组装件与安装在光具座上的附加部件一起的组装等距视图和分解等距视图；图13A和图13B分别是用于在本专利技术的替选实现方式中使用的光具座的替选实现方式的前等距视图和后等距视图；图13C是图13A的光具座与图2的光学模块的组装件的等距视图；图14A和图14B是用于在本专利技术的替选实现方式中使用的光具座的替选实现方式的两个后等距视图；以及图14C是用于形成根据本专利技术的实施方式的设备的替选实现方式的图14A的光具座与两个光学模块的组装件的局部等距视图。具体实施方式本专利技术是一种头戴式增强现实设备。参照附图和所附描述可以更好地理解根据本专利技术的设备的原理和操作。现在参照附图，图1至图14C示出了用于向观看真实场景的用户显示增强现实显示的通常指定为10的头戴式增强现实设备的各种实施方式和各种部件。一般而言，设备10包括如图1中所示的一对光学模块12，其包括用于用户的右眼的右光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向观看真实场景的用户显示增强现实显示的头戴式增强现实设备，所述设备包括：/n(a)一对光学模块，其包括用于用户的右眼的右光学模块和用于用户的左眼的左光学模块，所述光学模块中的每一个包括光学地耦合至光导的准直显示源，所述光导是至少部分透明的，并且所述光导被配置成将由所述准直显示源投射的图像照明引导到耦合输出区域并且从所述耦合输出区域朝向用户的眼睛耦合输出所述图像照明中的至少一些；/n(b)支承结构，其被配置成接合用户的头部以由用户的头部支承；以及/n(c)光具座，其包括：/n(i)用于对准和固定所述右光学模块的第一组对准特征部，/n(ii)用于对准和固定所述左光学模块的第二组对准特征部，以及/n(iii)用于相对于所述支承结构悬挂所述光具座的悬挂装置，/n其中，所述光具座提供所述一对光学模块与所述支承结构之间的唯一的机械连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171022 US 62/575,4771.一种用于向观看真实场景的用户显示增强现实显示的头戴式增强现实设备，所述设备包括：
(a)一对光学模块，其包括用于用户的右眼的右光学模块和用于用户的左眼的左光学模块，所述光学模块中的每一个包括光学地耦合至光导的准直显示源，所述光导是至少部分透明的，并且所述光导被配置成将由所述准直显示源投射的图像照明引导到耦合输出区域并且从所述耦合输出区域朝向用户的眼睛耦合输出所述图像照明中的至少一些；
(b)支承结构，其被配置成接合用户的头部以由用户的头部支承；以及
(c)光具座，其包括：
(i)用于对准和固定所述右光学模块的第一组对准特征部，
(ii)用于对准和固定所述左光学模块的第二组对准特征部，以及
(iii)用于相对于所述支承结构悬挂所述光具座的悬挂装置，
其中，所述光具座提供所述一对光学模块与所述支承结构之间的唯一的机械连接。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一组对准特征部和所述第二组对准特征部中的每一组包括至少一个平面对准表面和用于相对于所述至少一个平面对准表面定位所述光学模块的已知参考位置的至少两个定位特征部。


3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述至少两个定位特征部选自：用于接合所述光学模块的对准孔径的销，以及用于容纳销的对准孔径。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光具座还设置有用于容纳螺栓的螺栓孔，所述螺栓用于将所述光学模块中的每一个抵接各自对应的平面对准表面紧固。


5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述至少两个定位特征部被配置成提供用于调节所述光学模块的所述耦合输出区域之间的瞳间距离的一个自由度。


6.根据权利要求2所述的设备，其中，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布·格林斯坦，乌里·舒尔茨，什穆埃尔·弗里德曼，
申请(专利权)人：鲁姆斯有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL