谷歌专利介绍将视力校正集成到AR显示器中的方法

　　对于紧凑形状参数的AR眼镜，厂商一般需要纳入在显示器视力校正，从而允许用户清晰地看到相关的数字和物理影像。

　　在名为“Integrated vision correction with augmented reality display”的专利申请中，谷歌就介绍了一种将视力校正集成到AR显示器中的方法。

　　具体来说，相关方法可以包括使用一个或多个处理器接收有关用户光学视力校正的评估信息;通过所述一个或多个处理器并至少部分地基于所述评估信息，生成用于透镜结构的多个透镜层的透镜规格;以及通过一个或多个处理器提供所生成的透镜规格，以供在透镜结构的生产中使用。

　　用于透镜结构的多个透镜层的透镜规格由一个或多个处理器生成。多焦校正(MFC)组件分配给多个透镜层中的至少一个透镜层。同时，生成用于显示光学(DO)透镜层的参数，DO透镜层具有面向用户眼睛的第一面和面向远离用户眼睛的第二面。另外，生成与DO透镜层第一侧相邻布置的多个透镜层中的一个或多个眼侧(ES)透镜层的参数，以及与DO透镜层第二侧相邻布置的一个或多个世界侧(WS)透镜层的参数。所生成的透镜规格提供用于为用户生产集成视力校正的透镜结构。

　　分配MFC组件可以包括将MFC组件分配给一个或多个ES透镜层的第一ES透镜层，使得进一步包括分析第一ES透镜层的一个或多个区域，以识别其中MFC组件的optical power变化低于定义阈值的第一区域;以及至少部分地基于第一ES透镜层的第一区域的位置，确定放置DO透镜层的AR显示器的位置。

　　所述方法可以包括，响应于分析第一ES透镜层的一个或多个区域，确定通过修改分配给第一ES透镜层的MFC组件来修改第一区域。修改分配给第一ES透镜层的MFC组件可包括通过采取一组动作中的至少一个动作来修改MFC组件，例如限制第一区域内optical power的变化，修改第一区域的大小和/或形状，以及修改第一区域的位置。

　　分配MFC组件可包括将MFC组件分配给所述一个或多个WS透镜层的第一WS透镜层，使得所述方法进一步包括分析所述第一WS透镜层的一个或多个区域，以识别其中所述MFC组件的optical power变化低于所定义阈值的第一区域;以及至少部分地基于第一WS透镜层的第一区域的位置，确定放置DO透镜层的AR显示器的位置。

　　所述方法同时可以包括，响应于分析第一ES透镜层的一个或多个区域，通过修改分配给第一WS透镜层的MFC组件来确定修改第一区域。修改分配给第一WS透镜层的MFC组件可包括通过采取一组动作中的至少一个动作来修改MFC组件，例如限制第一区域内optical power的变化、修改第一区域的大小和/或形状、以及修改第一区域的位置。

　　不仅只是这样，生成所述透镜规格可以进一步包括将第一距离移位(DS)组件分配给所述一个或多个ES透镜层的第一ES透镜层;并将第二DS组件分配给所述一个或多个WS透镜层的第一WS透镜层。所述一个或多个WS透镜层可包括多个WS透镜层，所述透镜规格的生成包括将一个或多个MFC组件分配给所述多个WS透镜层中的第二个WS透镜层，并且所述第一WS透镜层设置在所述DO透镜层和所述第二WS透镜层之间。

　　DO透镜层的AR显示器可包括耦入光导和耦出光导，生成透镜规范可包括确定放置耦出光导的位置。生成透镜规格同时可以包括修改至少一个透镜层的校正组件，以创建至少一个透镜层的第一区域。透镜规格的产生可进一步包括至少部分地基于对一个或多个区域内optical power变化的评估来确定耦出光导的尺寸。

　　至少一个透镜层的第一区域中的MFC组件可以至少部分地基于DO透镜层的AR显示器的位置进行修改，以包括具有低于定义阈值的optical power总变化的第一区域。

　　所述透镜规格的生成可包括将一组平面参数分配给所述多个透镜层中的第一透镜层，使得所述第一透镜层不具有光学校正元件。

　　图3给出了透镜结构300的框图。所述透镜结构300包括显示光学层305。取决于其相对于包括在整个透镜结构中的任何显示光学器件的相对位置，透镜结构的每个特定透镜层可称为世界侧World Side (WS)或眼睛侧Eye Side(ES)。

　　显示位移DS是集成到这种透镜结构中的感知位移，以影响以这种方式引入的AR内容的用户感知距离。在没有显示移位的情况下，用户通常认为AR内容位于无限远处，亦即与用户的距离“无限”，就像在在夜空看星星一样。随着显示位移的增加，用户反而会认为AR内容位于距离用户有限距离的地方。通常，这种显示位移只影响AR内容的感知距离，而不是现实世界中物体的感知距离。

　　为了将AR内容放置在合适的2米距离，可以使用- 0.5屈光度的眼侧显示位移。然而，- 0.5的屈光度会导致用户对眼镜之外的现实世界有模糊的感知。因此，可以使用+0.5屈光度的世界侧显示移位来对抗眼侧显示位移，从而将AR内容放置在合适的感知距离，而不会影响用户对现实世界的关注。

　　图4-1示出通过单视力校正透镜对老视眼用户的眼睛405进行角度相关的单视力校正。值得注意的是，由于图4-1显示的是单视力校正，用户注视的角度不会影响视力良好的用户通过SVC单视力校正透镜看到物体的距离。

　　图4-2示出对老视眼用户的眼睛405进行多焦点校正。与图4-1中所示的方式类似，用户的眼睛调节振幅AA是一个单一屈光度，如图所示的视敏度宽度430所示。但由于图4-2显示了多焦点校正，用户的视线角度对应于正常视力用户所看到的对象的不同距离。

　　在一个实施例中，多焦点透镜结构包括眼侧单视力校正ESSVC和总多焦点校正TMFC。ESSVC均匀地应用于所有用户眼睛的注视角度，而TMFC则随注视角度而变化。感知到的显示位置可以使用世界侧显示位移WSS、眼睛侧显示位移ESS和显示位移DS进行移动。

　　图5给出了透镜层500的简化示意图视图，而透镜层500用于在透镜结构中使用的多焦校正组件。

　　透镜层500包括各与用于视力校正的各种渐进optical power水平相关联的各种区域。远参考点(DRP)505表示用于通过所述透镜层看到远处对象的所述透镜层的区域;近参考点(NRP) 510表示用于通过所述透镜层看到近处对象的所述透镜层的区域。

　　optical power图550包括功率轴555 (x轴)，表示以屈光度测量的校正optical power，以及距离轴560 (y轴)，表示相关optical power生效的垂直位置。

　　所以在图5的示例透镜层中，DRP 505位于中线520上方8mm处，其校正optical power为0.00，而NRP 510位于中线下方12mm处，其校正optical power为+2.00屈光度。应当理解，对于需要对近处对象进行视力校正的老视眼用户的MFC多焦校正组件，这种安排并不罕见。在各种实施例中，如果用户需要对远处对象进行视力校正，可以通过一个或多个附加透镜层将额外的组件添加到多层透镜结构中。

　　图6示出另一透镜层600的简化示意图。在本所描述的实施例中，远距离观看区域605通过中间视觉区域615过渡到近距离观看区域610。

　　图7-1示出了MFC透镜层的可视化。图7-2显示了图7-1所示的MFC透镜层提供的optical power和像散畸变的表示，并添加了由透镜结构规格(LSS)系统识别的三个不同区域，作为在多层透镜结构的相应DO层中放置AR显示器的候选区域。

　　特别地，在所描述的透镜层中，LSS系统分析了MFC透镜层各个区域的optical power和像散畸变的相对变化，以确定第一相对较大的区域720-1(“a”)、第二中等大小的区域720-2(“B”)和较小的区域720-3(“C”)。

　　各种实施例中，为AR显示指定的标准可以允许LSS系统选择这三个区域中的一个用于放置AR显示，而无需对MFC镜头层进行额外修改。

　　图7-3示出了图7-1所示的MFC透镜层提供的optical power和像散畸变表示。在这里，LSS系统已经确定“A”，“B”或“C”区域都不适合放置AR显示器。

　　所以在图7-3实施例中，LSS系统已确定对MFC透镜层进行一个或多个修改，以便在区域730内及其周围创建MFC透镜层，从而在多层透镜结构的DO层内为AR显示器的相应放置腾出空间。

　　图8和9给出了由LSS系统指定的多层透镜结构的两个不同示例框图。具体地说，图8示出了多层透镜结构800的框图，图9示出了多层透镜结构900的框图。

　　在图8所描述的实施例中，透镜结构800包括显示光学(DO)层805，设置在DO层和用户820的眼睛之间的两个眼睛侧ES透镜层(810-1和810-2)，以及设置在DO层和现实世界之间的两个世界侧WS透镜层(815-1和815-2)。

　　本例中，LSS系统决定将所有MFC组件分配给单个WS层815-1，将所有SVC组件分配给单个ES层810-2。另外，为了移动DO层805的AR显示出现在用户眼睛820的感知显示距离，LSS系统分别为ES层810-1和WS层815-2分配了距离移动组件。

　　各自的DS组件同时可以由LSS系统配置为具有相等但相反的幅度，例如影响AR显示器的感知显示距离，而不会以其他方式影响透镜结构800相对于用户对真实世界的感知提供的光学校正。

　　为了制造所得到的透镜结构800，WS层815-1和ES层810-2的用户特定视力参数组件是相对于用户定制，而WS层815-2和ES层810-1可以利用“通用”的层组件。

　　在图9所描述的实施例中，透镜结构900包括显示光学(DO)层905，设置在DO层和用户920的眼睛之间的三个ES透镜层(910-1、910-2和910-3)，以及设置在DO层和真实世界之间的两个WS透镜层(915-1和915-2)。

　　在本例中，LSS系统决定将MFC组件拆分为WS层915-1和ES层910-3，例如提供定制或定制的ESMFC层910-3，以及包含MFC组件的离散WSMFC层915-1，并提供给多个用户。与图8的透镜结构800一样，LSS系统将所有SVC component分配给单个ES层910-2，将距离偏移component分别分配给ES层910-1和WS层915-2。

　　相关专利：Google Patent | Integrated vision correction with augmented reality display

　　名为“Integrated vision correction with augmented reality display”的谷歌专利申请最初在2022年1月提交，并在日前由美国专利商标局公布。