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將視力校正集成到AR顯示器

（映維網(wǎng)Nweon?2023年08月15日）對于緊湊形狀參數(shù)的AR眼鏡，廠商一般需要納入在顯示器視力校正，從而允許用戶清晰地看到相關(guān)的數(shù)字和物理影像。

在名為“Integrated vision correction with augmented reality display”的專利申請中，谷歌就介紹了一種將視力校正集成到AR顯示器中的方法。

具體來說，相關(guān)方法可以包括使用一個或多個處理器接收有關(guān)用戶光學(xué)視力校正的評估信息；通過所述一個或多個處理器并至少部分地基于所述評估信息，生成用于透鏡結(jié)構(gòu)的多個透鏡層的透鏡規(guī)格；以及通過一個或多個處理器提供所生成的透鏡規(guī)格，以供在透鏡結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中使用。

用于透鏡結(jié)構(gòu)的多個透鏡層的透鏡規(guī)格由一個或多個處理器生成。多焦校正（MFC）組件分配給多個透鏡層中的至少一個透鏡層。同時，生成用于顯示光學(xué)（DO）透鏡層的參數(shù)，DO透鏡層具有面向用戶眼睛的第一面和面向遠離用戶眼睛的第二面。另外，生成與DO透鏡層第一側(cè)相鄰布置的多個透鏡層中的一個或多個眼側(cè)（ES）透鏡層的參數(shù)，以及與DO透鏡層第二側(cè)相鄰布置的一個或多個世界側(cè)（WS）透鏡層的參數(shù)。所生成的透鏡規(guī)格提供用于為用戶生產(chǎn)集成視力校正的透鏡結(jié)構(gòu)。

分配MFC組件可以包括將MFC組件分配給一個或多個ES透鏡層的第一ES透鏡層，使得進一步包括分析第一ES透鏡層的一個或多個區(qū)域，以識別其中MFC組件的optical power變化低于定義閾值的第一區(qū)域；以及至少部分地基于第一ES透鏡層的第一區(qū)域的位置，確定放置DO透鏡層的AR顯示器的位置。

所述方法可以包括，響應(yīng)于分析第一ES透鏡層的一個或多個區(qū)域，確定通過修改分配給第一ES透鏡層的MFC組件來修改第一區(qū)域。修改分配給第一ES透鏡層的MFC組件可包括通過采取一組動作中的至少一個動作來修改MFC組件，例如限制第一區(qū)域內(nèi)optical power的變化，修改第一區(qū)域的大小和/或形狀，以及修改第一區(qū)域的位置。

分配MFC組件可包括將MFC組件分配給所述一個或多個WS透鏡層的第一WS透鏡層，使得所述方法進一步包括分析所述第一WS透鏡層的一個或多個區(qū)域，以識別其中所述MFC組件的optical power變化低于所定義閾值的第一區(qū)域；以及至少部分地基于第一WS透鏡層的第一區(qū)域的位置，確定放置DO透鏡層的AR顯示器的位置。

所述方法同時可以包括，響應(yīng)于分析第一ES透鏡層的一個或多個區(qū)域，通過修改分配給第一WS透鏡層的MFC組件來確定修改第一區(qū)域。修改分配給第一WS透鏡層的MFC組件可包括通過采取一組動作中的至少一個動作來修改MFC組件，例如限制第一區(qū)域內(nèi)optical power的變化、修改第一區(qū)域的大小和/或形狀、以及修改第一區(qū)域的位置。

不僅只是這樣，生成所述透鏡規(guī)格可以進一步包括將第一距離移位（DS）組件分配給所述一個或多個ES透鏡層的第一ES透鏡層；并將第二DS組件分配給所述一個或多個WS透鏡層的第一WS透鏡層。所述一個或多個WS透鏡層可包括多個WS透鏡層，所述透鏡規(guī)格的生成包括將一個或多個MFC組件分配給所述多個WS透鏡層中的第二個WS透鏡層，并且所述第一WS透鏡層設(shè)置在所述DO透鏡層和所述第二WS透鏡層之間。

DO透鏡層的AR顯示器可包括耦入光導(dǎo)和耦出光導(dǎo)，生成透鏡規(guī)范可包括確定放置耦出光導(dǎo)的位置。生成透鏡規(guī)格同時可以包括修改至少一個透鏡層的校正組件，以創(chuàng)建至少一個透鏡層的第一區(qū)域。透鏡規(guī)格的產(chǎn)生可進一步包括至少部分地基于對一個或多個區(qū)域內(nèi)optical power變化的評估來確定耦出光導(dǎo)的尺寸。

至少一個透鏡層的第一區(qū)域中的MFC組件可以至少部分地基于DO透鏡層的AR顯示器的位置進行修改，以包括具有低于定義閾值的optical power總變化的第一區(qū)域。

所述透鏡規(guī)格的生成可包括將一組平面參數(shù)分配給所述多個透鏡層中的第一透鏡層，使得所述第一透鏡層不具有光學(xué)校正元件。

圖3給出了透鏡結(jié)構(gòu)300的框圖。所述透鏡結(jié)構(gòu)300包括顯示光學(xué)層305。取決于其相對于包括在整個透鏡結(jié)構(gòu)中的任何顯示光學(xué)器件的相對位置，透鏡結(jié)構(gòu)的每個特定透鏡層可稱為世界側(cè)World Side （WS）或眼睛側(cè)Eye Side（ES）。

顯示位移DS是集成到這種透鏡結(jié)構(gòu)中的感知位移，以影響以這種方式引入的AR內(nèi)容的用戶感知距離。在沒有顯示移位的情況下，用戶通常認為AR內(nèi)容位于無限遠處，亦即與用戶的距離“無限”，就像在在夜空看星星一樣。隨著顯示位移的增加，用戶反而會認為AR內(nèi)容位于距離用戶有限距離的地方。通常，這種顯示位移只影響AR內(nèi)容的感知距離，而不是現(xiàn)實世界中物體的感知距離。

為了將AR內(nèi)容放置在合適的2米距離，可以使用- 0.5屈光度的眼側(cè)顯示位移。然而，- 0.5的屈光度會導(dǎo)致用戶對眼鏡之外的現(xiàn)實世界有模糊的感知。因此，可以使用+0.5屈光度的世界側(cè)顯示移位來對抗眼側(cè)顯示位移，從而將AR內(nèi)容放置在合適的感知距離，而不會影響用戶對現(xiàn)實世界的關(guān)注。

圖4-1示出通過單視力校正透鏡對老視眼用戶的眼睛405進行角度相關(guān)的單視力校正。值得注意的是，由于圖4-1顯示的是單視力校正，用戶注視的角度不會影響視力良好的用戶通過SVC單視力校正透鏡看到物體的距離。

圖4-2示出對老視眼用戶的眼睛405進行多焦點校正。與圖4-1中所示的方式類似，用戶的眼睛調(diào)節(jié)振幅AA是一個單一屈光度，如圖所示的視敏度寬度430所示。但由于圖4-2顯示了多焦點校正，用戶的視線角度對應(yīng)于正常視力用戶所看到的對象的不同距離。

在一個實施例中，多焦點透鏡結(jié)構(gòu)包括眼側(cè)單視力校正ESSVC和總多焦點校正TMFC。ESSVC均勻地應(yīng)用于所有用戶眼睛的注視角度，而TMFC則隨注視角度而變化。感知到的顯示位置可以使用世界側(cè)顯示位移WSS、眼睛側(cè)顯示位移ESS和顯示位移DS進行移動。

圖5給出了透鏡層500的簡化示意圖視圖，而透鏡層500用于在透鏡結(jié)構(gòu)中使用的多焦校正組件。

透鏡層500包括各與用于視力校正的各種漸進optical power水平相關(guān)聯(lián)的各種區(qū)域。遠參考點（DRP）505表示用于通過所述透鏡層看到遠處對象的所述透鏡層的區(qū)域；近參考點（NRP） 510表示用于通過所述透鏡層看到近處對象的所述透鏡層的區(qū)域。

optical power圖550包括功率軸555 (x軸)，表示以屈光度測量的校正optical power，以及距離軸560 (y軸)，表示相關(guān)optical power生效的垂直位置。

所以在圖5的示例透鏡層中，DRP 505位于中線520上方8mm處，其校正optical power為0.00，而NRP 510位于中線下方12mm處，其校正optical power為+2.00屈光度。應(yīng)當(dāng)理解，對于需要對近處對象進行視力校正的老視眼用戶的MFC多焦校正組件，這種安排并不罕見。在各種實施例中，如果用戶需要對遠處對象進行視力校正，可以通過一個或多個附加透鏡層將額外的組件添加到多層透鏡結(jié)構(gòu)中。

圖6示出另一透鏡層600的簡化示意圖。在本所描述的實施例中，遠距離觀看區(qū)域605通過中間視覺區(qū)域615過渡到近距離觀看區(qū)域610。

圖7-1示出了MFC透鏡層的可視化。圖7-2顯示了圖7-1所示的MFC透鏡層提供的optical power和像散畸變的表示，并添加了由透鏡結(jié)構(gòu)規(guī)格（LSS）系統(tǒng)識別的三個不同區(qū)域，作為在多層透鏡結(jié)構(gòu)的相應(yīng)DO層中放置AR顯示器的候選區(qū)域。

特別地，在所描述的透鏡層中，LSS系統(tǒng)分析了MFC透鏡層各個區(qū)域的optical power和像散畸變的相對變化，以確定第一相對較大的區(qū)域720-1(“a”)、第二中等大小的區(qū)域720-2(“B”)和較小的區(qū)域720-3(“C”)。

各種實施例中，為AR顯示指定的標準可以允許LSS系統(tǒng)選擇這三個區(qū)域中的一個用于放置AR顯示，而無需對MFC鏡頭層進行額外修改。

圖7-3示出了圖7-1所示的MFC透鏡層提供的optical power和像散畸變表示。在這里，LSS系統(tǒng)已經(jīng)確定“A”，“B”或“C”區(qū)域都不適合放置AR顯示器。

所以在圖7-3實施例中，LSS系統(tǒng)已確定對MFC透鏡層進行一個或多個修改，以便在區(qū)域730內(nèi)及其周圍創(chuàng)建MFC透鏡層，從而在多層透鏡結(jié)構(gòu)的DO層內(nèi)為AR顯示器的相應(yīng)放置騰出空間。

圖8和9給出了由LSS系統(tǒng)指定的多層透鏡結(jié)構(gòu)的兩個不同示例框圖。具體地說，圖8示出了多層透鏡結(jié)構(gòu)800的框圖，圖9示出了多層透鏡結(jié)構(gòu)900的框圖。

在圖8所描述的實施例中，透鏡結(jié)構(gòu)800包括顯示光學(xué)（DO）層805，設(shè)置在DO層和用戶820的眼睛之間的兩個眼睛側(cè)ES透鏡層(810-1和810-2)，以及設(shè)置在DO層和現(xiàn)實世界之間的兩個世界側(cè)WS透鏡層(815-1和815-2)。

本例中，LSS系統(tǒng)決定將所有MFC組件分配給單個WS層815-1，將所有SVC組件分配給單個ES層810-2。另外，為了移動DO層805的AR顯示出現(xiàn)在用戶眼睛820的感知顯示距離，LSS系統(tǒng)分別為ES層810-1和WS層815-2分配了距離移動組件。

各自的DS組件同時可以由LSS系統(tǒng)配置為具有相等但相反的幅度，例如影響AR顯示器的感知顯示距離，而不會以其他方式影響透鏡結(jié)構(gòu)800相對于用戶對真實世界的感知提供的光學(xué)校正。

為了制造所得到的透鏡結(jié)構(gòu)800，WS層815-1和ES層810-2的用戶特定視力參數(shù)組件是相對于用戶定制，而WS層815-2和ES層810-1可以利用“通用”的層組件。

在圖9所描述的實施例中，透鏡結(jié)構(gòu)900包括顯示光學(xué)（DO）層905，設(shè)置在DO層和用戶920的眼睛之間的三個ES透鏡層(910-1、910-2和910-3)，以及設(shè)置在DO層和真實世界之間的兩個WS透鏡層(915-1和915-2)。

在本例中，LSS系統(tǒng)決定將MFC組件拆分為WS層915-1和ES層910-3，例如提供定制或定制的ESMFC層910-3，以及包含MFC組件的離散WSMFC層915-1，并提供給多個用戶。與圖8的透鏡結(jié)構(gòu)800一樣，LSS系統(tǒng)將所有SVC component分配給單個ES層910-2，將距離偏移component分別分配給ES層910-1和WS層915-2。

相關(guān)專利：Google Patent | Integrated vision correction with augmented reality display

https://patent.nweon.com/29492

名為“Integrated vision correction with augmented reality display”的谷歌專利申請最初在2022年1月提交，并在日前由美國專利商標局公布。

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原文鏈接：https://news.nweon.com/111563