经光提取特征的空间分布补偿背光显示组件的非均匀亮度制造技术

本发明专利技术涉及经由光提取特征的空间分布补偿背光显示组件的非均匀亮度。一种头戴式设备，包括显示块和光学块。显示块包括：波导，被配置为接收来自光源组件的光；多个提取特征，其具有跨越波导的一个或多个表面的空间分布，其中，多个提取特征将来自波导的光向外耦合，并且空间分布使得向外耦合的光具有第一非均匀亮度分布；以及显示面板，被配置为调制外耦合光以形成图像光，其中，图像光具有部分基于第一非均匀亮度分布的亮度分布。光学块包括被配置为将图像光引导到眼罩的光学元件，并且光学块添加被第一非均匀亮度分布补偿的第二非均匀亮度分布，使得引导到眼罩的图像光具有目标亮度分布。

【技术实现步骤摘要】
经光提取特征的空间分布补偿背光显示组件的非均匀亮度
本公开总体上涉及背光显示器，并且具体地，涉及用于经由光提取特征的空间分布补偿背光显示组件中的非均匀亮度。
技术介绍
一些传统的头戴式显示器(HMD)包括HMD的显示器的光路中的部件，该部件可导致显示的图像的非均匀亮度。例如，在背光显示器中，显示面板可能导致图像光中的非均匀亮度。非均匀亮度降低了图像质量，并且可能对用户使用HMD产生不利影响。
技术实现思路
使用光提取特征的空间分布来补偿非均匀亮度。显示块包括波导、多个提取特征和显示面板。波导被配置成接收来自光源组件的光。多个提取特征具有横跨波导的一个或多个表面(例如，前表面和/或后表面)的空间分布。多个提取特征将来自波导的光(例如，在眼罩的方向上)向外耦合，并且空间分布使得外耦合光具有第一非均匀亮度分布。显示面板被配置为调制外耦合光以形成图像光。图像光具有部分基于第一非均匀亮度分布的亮度分布。然后，图像光可以穿过光学块。光学块包括第一光学元件和第二光学元件，第一光学元件和第二光学元件一起生成折叠光学系统，折叠光学系统被配置成将图像光引导到眼罩。折叠光学系统添加由第一非均匀亮度分布补偿的第二非均匀亮度分布，使得定向到眼罩的图像光具有目标亮度分布。在一些实施例中，显示块和光学块可以是头戴式设备的一部分。附图说明图1是根据一个或多个实施例的头戴式设备的图。图2是根据一个或多个实施例的图1中的头戴式设备的前刚性体的横截面。图3是示出根据一个或多个实施例的背光显示器组件的图。图4是根据一个或多个实施例的具有提取特征的波导的横截面。图5是根据一个或多个实施例的波导上的提取特征的横截面。图6是根据一个或多个实施例的具有以空间分布布置在波导的前表面上的多个提取特征的显示块的图。图7是根据一个或多个实施例的人工现实系统的框图。附图仅出于说明的目的描绘了各种实施例。本领域技术人员将从下面的讨论中容易地认识到，在不背离本文所描述的原理的情况下，可以采用本文所示的结构和方法的替代实施例。具体实施方式一种用于显示图像的头戴式设备，包括具有光源组件的显示块，该光源组件向波导提供光，该波导具有分布在波导的一个或多个表面上的提取特征。提取特征在朝向显示面板的方向上将来自波导的光向外耦合，其中外耦合光具有依赖于提取特征的空间分布的第一非均匀亮度分布。显示面板调制外耦合光以形成具有亮度分布的图像光。包括一个或多个元件的光学块将图像光引导到眼罩。头戴式设备的至少一个部件引入由提取特征的空间分布生成的第一非均匀亮度分布补偿的非均匀亮度分布。例如，显示面板和/或光学块可以引入由第一非均匀亮度分布补偿的非均匀亮度分布，以提供眼罩处的图像光的目标亮度分布。在一些实施例中，光学块包括形成折叠光学系统的光学元件，例如扁平形透镜组件。波导上提取特征的空间分布抵消了折叠光学系统在眼罩处引入的图像光的亮度分布的误差。提取特征的空间分布可能是不均匀的。例如，每单位面积的多个提取特征的密度可以在显示块的光轴附近相对较低，并且离光轴较远的距离处相对较高。以这种方式，提取特征的空间分布可以被调整以抵消由头戴式设备的一个或多个部件引起的显示图像的亮度分布中的任何不希望的非均匀性。本公开的实施例可以包括或结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前已经以某种方式调整的现实形式，其可以包括例如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)、混杂现实、或其一些组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或与捕获的(例如，现实世界)内容组合的生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或其某种组合，并且它们中的任何一个可以在单通道中或在多通道(诸如向观看者产生三维效果的立体视频)中呈现。另外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，应用、产品、附件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或以其他方式在人工现实中使用(例如，在人工现实中执行活动)。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，包括连接到主机系统的头戴式设备或头戴式显示器(HMD)、独立NED、移动设备或计算系统、能够向一个或多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台、或其某种组合。头戴式设备图1是根据一个或多个实施例的头戴式设备100的示图。在所示的实施例中，头戴式设备100是HMD。头戴式设备100可以是人工现实系统的一部分。在描述AR系统和/或MR系统的实施例中，头戴式设备100的前侧110的部分在可见光波段(～380nm至750nm)中至少部分透明，并且头戴式设备100的位于头戴式设备100的前侧110和用户的眼睛之间的部分至少部分透明(例如，部分透明的电子显示器)。头戴式设备100向佩戴者提供(例如，虚拟的、增强的等)内容。头戴式设备100包括前刚性体120和带130。前刚性体120包括深度相机组件(未示出)、照明孔140、成像孔150、背光显示组件(未示出)、惯性测量单元(IMU)170、一个或多个位置传感器180和基准点190。深度相机组件(DCA)被配置为确定围绕头戴式设备100的一些或全部的局部区域的深度信息。DCA的照明源通过照明孔140发射红外光(例如，结构光、用于飞行时间的闪光照明等)。DCA的成像设备捕获来自照明源的光，该光通过成像孔150从局部区域反射。DCA使用捕获的图像从局部区域确定深度信息。背光显示组件被配置为呈现内容。如下面关于图2至图6所述，背光显示组件包括光学块和显示块。显示块生成包括非均匀亮度分布的图像光，非均匀亮度分布用于抵消由例如光学块的组件和/或显示块的显示面板引起的亮度误差。图像光的非均匀亮度分布可以是导致用户观看的图像中的意外误差的误差亮度分布。光学块将图像光引导到佩戴者的每只眼睛的眼罩。IMU170是基于从一个或多个位置传感器180接收的测量信号生成IMU数据的电子设备。基准点是可用于描述头戴式设备100的位置的点。位置传感器180响应于头戴式设备100的运动而生成一个或多个测量信号。位置传感器180的示例包括：一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力计、检测运动的另一合适类型的传感器、用于IMU170的误差校正的传感器的类型、或其某种组合。在图1所示的实施例中，位置传感器180位于IMU170内，并且IMU170和位置传感器180都不对头戴式设备100的用户可见。位置传感器180可以位于IMU230外部、IMU230内部、或其某种组合。图2是根据一个或多个实施例的图1中的头戴式设备100的前刚性体120的剖面200。如图2所示，前刚性体120包括背光显示组件205和DCA210。背光显示组件205向眼罩215提供图像光。眼罩215是用户的眼睛220所在的前刚性体120的位置。为了说明的目的，图2示出了与单只眼睛220相关联的剖面200，但是与背光显示组件205分开的另一背光显示组件205可以向用户的另一只本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种头戴式设备，包括：/n显示块，包括：/n波导，被配置为接收来自光源组件的光，/n多个提取特征，所述多个提取特征具有跨越所述波导的一个或多个表面的空间分布，其中，所述多个提取特征将来自所述波导的光向外耦合，并且所述空间分布使得外耦合光具有第一非均匀亮度分布，以及/n显示面板，被配置为调制所述外耦合光以形成图像光，其中，所述图像光具有部分基于所述第一非均匀亮度分布的亮度分布；以及/n光学块，包括被配置为将所述图像光引导到眼罩的一个或多个光学元件，并且所述光学块添加被所述第一非均匀亮度分布补偿的第二非均匀亮度分布，使得引导到所述眼罩的所述图像光具有目标亮度分布。/n

【技术特征摘要】
20181221 US 16/231,1161.一种头戴式设备，包括：
显示块，包括：
波导，被配置为接收来自光源组件的光，
多个提取特征，所述多个提取特征具有跨越所述波导的一个或多个表面的空间分布，其中，所述多个提取特征将来自所述波导的光向外耦合，并且所述空间分布使得外耦合光具有第一非均匀亮度分布，以及
显示面板，被配置为调制所述外耦合光以形成图像光，其中，所述图像光具有部分基于所述第一非均匀亮度分布的亮度分布；以及
光学块，包括被配置为将所述图像光引导到眼罩的一个或多个光学元件，并且所述光学块添加被所述第一非均匀亮度分布补偿的第二非均匀亮度分布，使得引导到所述眼罩的所述图像光具有目标亮度分布。


2.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，从所述显示面板输出的所述图像光的亮度分布包括误差亮度分布，并且所述第一非均匀亮度分布抵消所述误差亮度分布。


3.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，所述提取特征选自由以下结构构成的组：半圆顶结构、突出的棱镜结构、点、导致光从所述波导向外耦合的一些其它结构、以及它们的一些组合。


4.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，所述波导的所述一个或多个表面包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面比所述第二表面更靠近所述眼罩，并且所述多个提取特征的空间分布横跨所述第一表面。


5.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，所述波导的所述一个或多个表面包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面比所述第二表面更靠近所述眼罩，并且所述多个提取特征的空间分布横跨所述第二表面。


6.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，所述波导的所述一个或多个表面包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面比所述第二表面更靠近所述眼罩，并且所述多个提取特征的空间分布横跨所述第二表面和所述第一表面。


7.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，所述提取特征的空间分布具有中心区域和围绕所述中心区域的外围区域，并且其中，所述提取特征的空间密度在所述外围区域中比在所述中心区域中高。


8.根据权利要求7所述的头戴式设备，其中，所述外围区域中的提取特征的空间密度根据距所述波导的轴上交叉点和所述显示块的光轴的距离而增加。


9.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中，所述提取特征的空间分布使得提取特征的空间密度根据距所述波导的轴上交叉点和所述显示块的光轴的距离而增加。


10.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，沈诗哲，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US