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映维网Nweon
2024年09月10日

）Pancake透镜正在成为VR一体机小型化的重要方法。然而，特定Pancake透镜可能会受到对比度降低的影响，并会减损用户所感知的图像质量。例如，由于光线照射到用户的眼睛和周围区域并重新进入Pancake透镜。然后，光可能会反射回用户的眼睛，从而降低对比度，甚至可能形成伪影。

另外，用户可能对图像对比度二覅长敏感。与较低的对比度相比，较高的对比度会带来更好的用户体验。所以，用户体验可以随着对比度的增加而改善。

在一份专利申请中，Meta提出实现所述目标的一种方法包括将非对称分束器应用于紧凑型头显的Pancake透镜。例如，这样的分束器可以传输光的至少60%的空间平均部分。通过传输至少60%的光的空间平均部分，这种分束器可以帮助Pancake透镜减轻对比度降低，并改善用户的整体体验。

图1示出通过非对称分束器增加Pancake透镜对比度的头显。

头显100可以包括Pancake透镜104。在一个示例中，电子显示器102可以发光，并且Pancake透镜104可以光学耦合到电子显示器102。在本例中，Pancake透镜104可以包括前光学元件106和后光学元件108。

电子显示器102和Pancake透镜104之间的光学耦合可以基本上对齐电子显示器102和Pancake透镜102，使得由电子显示器发射的光线指向Pancake透镜104。所以，所述光学耦合可以形成从电子显示器102到Pancake透镜104的光路。

在一个实施例中，Pancake透镜104可以包括分束器110，分束器传输由电子显示器102发出的光的空间平均部分。另外或可选地，分束器110可反射和/或拒绝光的附加空间平均部分，所述光的空间平均部分小于由分束器110传输的光的空间平均部分。在一个示例中，光的空间平均部分可包括在分束器110的某一区域上测量的值的平均值。

分束器110可以传输和由电子显示器102发出的光的至少60%的空间平均值。在这样的例子中，分束器110可以反射和/或拒绝不超过40%的由电子显示器102发出的光。

在另一实施例中，分束器110可传输由电子显示器102发出的光的至少70%的空间平均值。在本例中，分束器110可以反射和/或拒绝不超过30%的由电子显示器102发出的光。

在另一个示例中，分束器110可以传输和/或传输由电子显示器102发出的光的至少80%的空间平均值。在本例中，分束器110可以反射和/或拒绝不超过20%的由电子显示器102发出的光。在另一个示例中，分束器110可以传输和/或传输由电子显示器102发出的光的至少85%的空间平均值。在本例中，分束器110可以反射和/或拒绝不超过电子显示器102发出的光的15%。

分束器110可以传输具有所需波长范围的一小部分光。在这样的实例中，分束器110可以反射、拒绝和/或吸收所期望波长范围以外的光。

在一个实施例中，可以优化分束器110的空间反射率和/或透射率，从而实现所需图像、对比度水平和/或伪影抑制的显示效率。

图2示出能够通过非对称分束器增加Pancake透镜对比度的头戴式显示器。

如图2所示，Pancake透镜104可以配置为将由电子显示器102发出的光的空间平均部分传输到用户眼睛202。

在一个示例中，Pancake透镜104的前光学元件106可以包括设置在透明基板之上的反射偏振片系统216。在本例中，反射偏振器系统216可以包括反射偏振器206和/或四分之一波延迟器208。

电子显示器102可以发出线偏振光。在这样的例子中，电子显示器102可以提供、引导和/或投射线偏振光到Pancake透镜104。在一个示例中，Pancake透镜104的四分之一波缓速器212可以将线偏振光转换和/或转换为圆偏振光。在本例中，圆偏振光可以从背面光学元件108传播到反射偏振光系统216。

反射偏振器系统216可以反射和/或拒绝圆偏振光。例如，反射偏振器系统216的四分之一波缓速器208可以将圆偏振光转换回线偏振光。在本例中，反射偏振器系统216的反射偏振器206然后可以反射和/或拒绝线偏振光。

在一个实施例中，四分之一波缓速器212可位于电子显示器102和分束器110之间。在这样的例子中，四分之一波缓速器208可以定位在分束器110和反射偏振器206之间。

在一个实施例中，光学元件的排列和/或顺序可根据实施200的具体需要和/或目标而变化。例如，分束器110可以定位在电子显示器102和四分之一波缓速器212之间。在这样的实施例中，反射偏振器206可以位于四分之一波延迟器212和四分之一波延迟器208之间。

图3示出通过非对称分束器增加Pancake透镜对比度的头戴式显示器100。

在一个实施例中，电子显示器102可以发射、引导和/或投射光310到Pancake透镜。在一个示例中，分束器110可以传输由电子显示器102发射的光310的空间平均部分。另外，分束器110可反射和/或拒绝光310的附加空间平均部分，所述空间平均部分小于由分束器110传输的光的空间平均部分。

图4示出通过非对称分束器增加Pancake透镜对比度的头戴式显示器100。

在一个实施例中，Pancake透镜104可以光学耦合到电子显示器102，并且电子显示器102可以发射线偏振的光线402。在本实施例中，发射的光线402可以或穿过四分之一波缓速器212，缓速器将发射的光线402的线性极性转换为圆极性。

在一个实施例中，分束器110可以表现出和/或提供低光吸收。发射的光线402可以从四分之一波缓速器212传播到分束器110，分束器110根据透射解构发射的光线402。

发射的光线402经过分束器110后，可以行进到四分之一波缓速器208，后者将发射的光线402的圆极性转换回线性极性。在一个示例中，反射偏振器206可以配置为通过四分之一波延迟器208反射发射的光线402的一部分，而延迟器208将发射的光线402的线性极性转换和/或转换为右手圆形极性。

在一个实施例中，发射光线402的该部分可以从分束器110传播回四分之一波延迟器208，后者将发射光线402的该部分的左旋圆形极性转换回线性极性。在一个示例中，发射的光线402的该部分可以从四分之一波延迟器208行进到反射偏振器206。在本例中，反射偏振器206可以配置为传输线偏振光。

所发射的光线402的那一部分可以作为成像光线422穿过反射偏振器206到达用户眼睛202。所以，发射光线402通过反射偏振器206到达用户眼睛202的部分可以构成成像光线422。

在一个实施例中，成像光线422可以照亮用户的眼睛202。在一个示例中，可将成像光线422的一部分作为反射光线424从用户眼睛反射回Pancake透镜104。在本实施例中，反射光射线424可穿过Pancake透镜104的前光学元件106至后光学元件108。在后置光学元件108，反射光射线424可以反弹和/或反射回前置光学元件106，然后再反射回来。

在一个实施例中，透镜和/或头显制造商可以考虑各种因素来设计头戴式显示器100和Pancake透镜104。。在本例中，可以在执行对比度优化时生成用于考虑和/或分析的原型图像。

在一个实施例中，透镜和/或头显制造商可以优化分束器110的空间反射率、透射和/或吸收剖面。为此，可以考虑平衡图像对比度、伪影和/或图像亮度。

在完成上述优化后，透镜和/或头显制造商可以制造分束器110的优化版本，然后将其应用于后光学元件108。在本例中，可以将分束器110和/或后置光学元件108组装到头戴式显示器100和/或Pancake透镜104中。相对于省略这种分束器的头戴式显示器和/或Pancake透镜，所得到的头戴式显示器100和/或Pancake透镜104可以提供增加的对比度。

图6示出通过非对称分束器增加Pancake透镜对比度的示例性方法600。

在610，可以将电子显示器安装到头戴式系统。

在620，组装包含分束器的Pancake透镜。

在630，将Pancake透镜光学耦合到头戴式系统中的电子显示器。

相关专利

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Meta Patent | Apparatus, system, and method for increasing contrast in pancake lenses via asymmetric beam splitters

名为“Apparatus, system, and method for increasing contrast in pancake lenses via asymmetric beam splitters”的Meta专利申请最初在2022年12月提交，并在日前由美国专利商标局公布。