编译/VR陀螺

头戴式显示设备可以使用户体验到沉浸式虚拟现实场景。这种技术可以以眼镜、护目镜、头显、遮阳板或其他类型的头戴式显示器（HMD）设备等形式被纳入设备中。为了使HMD设备在任何时长内佩戴都是舒适的，头戴式显示器应该相对靠近用户的面部（例如眼睛），并且重量应该较轻。

图源：微软

现有的配置倾向于采用一个产生图像的图像发生器和一个位于图像发生器和用户眼睛之间的光学组件。光学组件的目的是提供图像供用户的眼睛接收。换句话说，光学组件的目的是创建一个具有特定视场（FoV）、分辨率和/或眼框的图像。现有的光学组件倾向于使用单一的传统折射光学元件，如单一的透镜来形成视窗，这就需要沉重而大的透镜。这是影响设备重量主要因素。这样的配置效率低下，因为所产生的大部分光线并不能到达视窗。

该微软专利可以通过采用多个光学元件来解决这些问题，利用光学元件协同工作以提供特定的光学功能，同时满足更轻、且制造成本更低等优点。

图源：微软

图1A和1B展示了可以实现本概念的HMD设备100的案例。HMD设备100可以包括一个外壳102。外壳可以定义为一个向内的侧面104和一个向外的侧面106。外壳102还可以定位一个光学引擎108和一个光学组件110。光学组件可以包括第一子组件112和第二子组件114。

光学引擎108可以产生代表图像的光射线。光引擎108可以是能够发光的任何种类的装置，例如来自一个或多个独立可控元件115，（发光二极管、激光二极管和/或有机发光二极管（OLEDS）等）。独立可控元件115可以根据一个或多个参数值，例如功率水平，被驱动以产生相应光强度、颜色等的光线116。

简而言之，第一子组件112可以定位在靠近光学引擎108的位置（例如，在与光学引擎的光接收关系中），并且主要配置为聚焦来自光学引擎的光线116。第二子组件114可以定位在光学引擎的远处（例如，在第一子组件的另一侧）。第二子组件114可以被配置为接收来自第一子组件112的光线，并将至少一些光线向视窗117聚拢，以便在视窗中为用户118形成图像。

用户118可以佩戴HMD设备100。例如，外壳102的向内侧104可以被配置为朝向和/或靠着用户的头部119定位（例如，由用户的头部接合），以便光学引擎108和光学组件110与用户的眼睛120物理对齐。在其他实施方案中，光学引擎可以被安置在用户视野的一侧，并将光线输送到光学组件，以便输送到眼睛。请注意，虽然图1B的剖视图显示的是一只眼睛，但另一个光学引擎108和另一个光学组件110可以相对于另一只眼睛定位，以创造立体效果。

从另一个角度看，光学引擎108可以产生对应于图像数据的光射线。然后，光射线被光学组件110聚焦和准直，以在对应于用户眼睛的眼框117上“绘制”图像。眼框可以被定义为用户眼睛可能所处的瞳孔位置和注视方向的范围。由于HMD设备的用户的头部尺寸和瞳孔间距离具有可变性，以及由于很难确切知道用户的目光可能指向何处，HMD设备通常针对相当大的图像角度和瞳孔位置范围优化生成的图像，以考虑到用户眼睛的所有可能位置。然而，本实施方案中的一些方案可以利用关于眼睛位置、注视方向和/或瞳孔大小的信息来定制眼框的形成。

来源：微软专利