毫微微投影仪光学系统技术方案

描述了各种毫微微投影仪光学系统。它们中的每个可以做得足够小以使用塑料注塑成型、金刚石车削、光刻和蚀刻或其他技术装配在隐形眼镜中。大多数(但不是全部)系统包括实心圆柱形透明基板，该基板的一端上形成有弯曲主镜并且另一端上形成有次镜。任何设计可以根据需要使用光阻挡、光重定向、吸收涂层或其他类型的挡板结构来减少杂散光线。

Optical system of nano-projector

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】毫微微投影仪光学系统相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.的第119(e)段要求于2016年10月31日提交的题为“FemtoprojectorOpticalSystems”的美国临时专利申请序列号62/415,376和于2017年3月17日提交的题为“FemtoprojectorOpticalSystems”的美国临时专利申请序列号62/473,268的优先权。所有前述申请的主题以整体内容通过引用并入本文。
本公开总体上涉及用于眼戴式显示器的投影仪。
技术介绍
Deering已经提出了一种眼戴式显示器。参见例如题为“Systemsusingeyemounteddisplays”的US8,786,675。一种类型的眼戴式显示器基于安装在隐形眼镜内的微型投影仪。投影仪将图像投影到佩戴隐形眼镜的人的视网膜上。视频投影仪必须非常小以装配在隐形眼镜中，小到Deering将称其为“毫微微投影仪(femtoprojector)”。典型的毫微微投影仪在任何维度上都不大于约1毫米。一种毫微微投影仪包括图像源和光学系统。图像源可以是显示芯片，诸如发光像素阵列。发光二极管(LED)阵列是显示芯片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将由图像源产生的图像投射到用户眼睛的视网膜的毫微微投影仪光学系统，所述毫微微投影仪光学系统包括：凸面次镜，面向所述图像源，其中来自所述图像源的图像形成光线在所述次镜上入射、并且由所述次镜反射；凹面主镜，面向所述次镜，并且进一步反射来自所述次镜的所述图像形成光线，所述次镜和所述主镜配合以投射来自所述图像源的所述图像；以及遮光板系统，包括遮蔽物，所述遮蔽物阻挡来自所述图像源的未被所述次镜反射的杂散光线；其中所述毫微微投影仪光学系统小到足以安装在由人类用户可佩戴的隐形眼镜中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.31 US 62/415,376;2017.03.17 US 62/473,2681.一种用于将由图像源产生的图像投射到用户眼睛的视网膜的毫微微投影仪光学系统，所述毫微微投影仪光学系统包括：凸面次镜，面向所述图像源，其中来自所述图像源的图像形成光线在所述次镜上入射、并且由所述次镜反射；凹面主镜，面向所述次镜，并且进一步反射来自所述次镜的所述图像形成光线，所述次镜和所述主镜配合以投射来自所述图像源的所述图像；以及遮光板系统，包括遮蔽物，所述遮蔽物阻挡来自所述图像源的未被所述次镜反射的杂散光线；其中所述毫微微投影仪光学系统小到足以安装在由人类用户可佩戴的隐形眼镜中。2.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮光板系统防止任何杂散光线被投射到与投影图像重叠的区域。3.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中离开所述毫微微投影仪光学系统的所述杂散光线中的功率与离开所述毫微微投影仪光学系统的所述图像形成光线中的功率的比率不超过1:2。4.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物阻挡来自所述图像源的未被所述次镜反射的所有轴向传播的光线。5.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物与所述次镜轴向对准。6.根据权利要求5所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物是环形的，并且环形的所述遮蔽物的内边缘与所述次镜的外边缘相邻。7.根据权利要求5所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物是环形的，并且环形的所述遮蔽物的最大横向维度符合a≥b+FOV(h/nfp)，其中nfp是所述图像源向其中发射光的材料的折射率，h是所述毫微微投影仪光学系统的高度，b是所述图像源的最大横向维度，并且FOV是由所述图像源产生的所述图像占据的视场。8.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物从所述次镜轴向偏移。9.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物是环形的。10.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物吸收入射的杂散光线。11.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物是分段的。12.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物远离所述图像源倾斜。13.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物朝向所述图像源倾斜。14.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物将入射的杂散光线反射回所述图像源。15.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮光板系统还包括侧壁，所述侧壁在所述主镜外部，并且阻挡以倾斜角度从所述图像源发射的杂散光线。16.根据权利要求15所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物倾斜以朝向相邻的侧壁反射杂散光线。17.根据权利要求15所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物倾斜以朝向相对的侧壁反射杂散光线。18.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述次镜的最大横向维度小于所述图像源的最大横向维度。19.根据权利要求18所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述遮蔽物的最大横向维度大于所述图像源的最大横向维度。20.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述次镜的最大横向维度c符合：其中nfp是所述图像源向其中发射光的材料的折射率，h是所述毫微微投影仪光学系统的高度，w是所述毫微微投影仪光学系统的最大横向维度，b是所述图像源的最大横向维度，并且FOV是由所述图像源产生的所述图像占据的视场。21.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，还包括：实心透明基板，其中所述主镜位于所述基板的一端、并且所述次镜位于所述基板的相对端。22.根据权利要求21所述的毫微微投影仪光学系统，其中从所述图像源到所述毫微微投影仪的出射孔径的用于图像形成光线的光路不包括任何气隙。23.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述主镜和所述次镜中的至少一个是非球面形状。24.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，还包括：在具有不同折射率的两种材料之间的折射界面，所述折射界面改变从所述主镜反射的图像形成光线在到达所述毫微微投影仪的出射孔径之前的传播方向。25.根据权利要求24所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述折射界面是凸面的。26.根据权利要求24所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述折射界面是凹面的。27.根据权利要求24所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述折射界面具有更高阶的形状。28.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，还包括用于所述图像源的支架。29.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述毫微微投影仪光学系统装配在2mm×2mm×2mm的体积内。30.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述毫微微投影仪光学系统具有不大于1.1mm的总长度。31.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述毫微微投影仪光学系统具有最大横向维度不大于1mm的出射孔径。32.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述毫微微投影仪光学系统是圆柱形的。33.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述毫微微投影仪光学系统由至少两个部分组装而成：包括所述凸面次镜的第一部分，以及包括所述凹面主镜和所述遮蔽物的第二部分。34.根据权利要求1所述的毫微微投影仪光学系统，其中所述毫微微投影仪光学系统由至少三个部分组装而成：包括所述凸面次镜的第一部分，包括所述凹面主镜的第二部分，以及包括所述遮蔽物的第三部分。35.一种用于将由图像源产生的图像投射到用户眼睛的视网膜的毫微微投影仪光学系统，所述毫微微投影仪光学系统包括：凸面次镜，面向所述图像源，其中来自所述图像源的图像形成光线在所述次镜上入射、并且由所述次镜反射；凹面主镜，面向所述次镜，并且进一步反射来自所述次镜的所述图像形成光线，所述次镜和所述主镜配合以投射来自所述图像源的所述图像；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·D·米勒，B·E·勒莫夫，G·M·米哈拉基斯，R·迈纳德，M·W·威梅，
申请(专利权)人：德遁公司，
类型：发明
国别省市：美国,US