具有超精细结构的光学系统技术方案

提供了一种光学系统，包括：光传输基片(20)，具有至少两个外部主要表面和边；光学元件，用于耦合光波进入利用内反射的基片(20)；位于基片(20)中的至少一个部分反射面，用于将光波从基片(20)中耦出；至少一个透明空气间隙薄膜(110)，包括基座(112)和在基座上构建的定义浮雕构造的超精细结构(111)；其中，空气间隙薄膜附连到基片(20)的主要表面之一，浮雕构造面向基片(20)，定义了界面平面(58)，以便耦合在基片(20)内部的光波基本上完全从界面平面(58)反射。

【技术实现步骤摘要】
具有超精细结构的光学系统本申请为2015年11月10日提交的、国际申请号为PCT/IL2015/051087、专利技术名称为“通过超精细结构保护的紧凑型头戴式显示系统”的、进入中国国家阶段的申请号为201580061163.3的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及基片引导的光学系统，具体而言，涉及包括由共同的光传输基片(也被称为光导元件)携带的多个反射面的系统。
技术介绍
紧凑型光学元件的一个重要应用是头戴式显示器(HMD)，其中，光学模块用作成像透镜和组合器两者，其中，二维图像源被成像到无穷远处并且被反射到观察者的眼睛中。可以直接从诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管阵列(OLED)之类的空间光调制器(SLM)、扫描源或类似的设备获得显示源，或者可以间接地通过中继透镜或者光纤束获得显示源。显示源包括被准直透镜成像到无穷远处并且通过分别对于非透视应用和透视应用充当组合器的反射或部分反射面传输到观看者的眼睛中的元素(像素)的阵列。通常，常规的自由空间光学模块用于这些目的。然而，随着系统的所希望的视场(FOV)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，包括：/n光传输基片，其具有包括至少第一主要外表面和第二主要外表面的多个表面，所述光传输基片被配置为通过内反射在所述光传输基片的主要外表面之间引导指示场景图像的耦合进入的光波，并且所述光传输基片还被配置为将所述光波耦出所述光传输基片；/n在所述光传输基片外部的透镜布置，其包括位于所述光传输基片的所述主要外表面中的一个主要外表面旁边的至少第一透镜，所述第一透镜将与穿过所述光传输基片的光波以及通过内反射在所述光传输基片的所述主要外表面之间引导的指示所述场景图像的光波中的至少一个光波对应的至少一个图像聚焦到至少一个距离，以供观看者的眼睛观看；以及/n至少一个透明的空气间隙薄膜，其包...

【技术特征摘要】
20141111 IL 2356421.一种光学系统，包括：
光传输基片，其具有包括至少第一主要外表面和第二主要外表面的多个表面，所述光传输基片被配置为通过内反射在所述光传输基片的主要外表面之间引导指示场景图像的耦合进入的光波，并且所述光传输基片还被配置为将所述光波耦出所述光传输基片；
在所述光传输基片外部的透镜布置，其包括位于所述光传输基片的所述主要外表面中的一个主要外表面旁边的至少第一透镜，所述第一透镜将与穿过所述光传输基片的光波以及通过内反射在所述光传输基片的所述主要外表面之间引导的指示所述场景图像的光波中的至少一个光波对应的至少一个图像聚焦到至少一个距离，以供观看者的眼睛观看；以及
至少一个透明的空气间隙薄膜，其包括基座以及在所述基座上构建的超精细结构，所述超精细结构定义了浮雕构造并且具有比在所述光传输基片的所述主要外表面之间引导的光波的波长更短的节距，
其中，所述空气间隙薄膜中的第一空气间隙薄膜被部署为使得所述基座以光学方式耦合到所述第一透镜的一部分并且所述浮雕构造面向所述光传输基片的所述主要外表面中的一个主要外表面以定义界面平面，并且
其中，耦合在所述光传输基片内部的、以倾斜的角度撞击在所述光传输基片的所述主要外表面上的光波从所述界面平面被内反射，并且
其中，所述浮雕构造被机械地定位，以与所述光传输基片一起定义所述界面平面。


2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一透镜的被所述基座以光学方式附连到的部分包括面向所述基片的平坦外表面。


3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述场景图像被所述第一透镜聚焦到用户控制的距离。


4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一透镜是电子控制的。


5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述场景图像被所述第一透镜聚焦到预定距离。


6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述预定距离是所述光学系统与不同于所述场景图像的外部场景图像之间的距离。


7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一透镜校正观看者的眼睛的像差。


8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述场景图像由显示源生成。


9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述透镜布置进一步包括位于所述基片的所述第二主要外表面旁边的准直透镜，所述准直透镜用于使来自外部场景图像的光波穿过所述基片并随后通过所述第一透镜进入观看者的眼睛。


10.根据权利要求9所述的光学系统，还包括透明的第二空气间隙薄膜，所述第二空气间隙薄膜被部署为使得透明的第二空气间隙薄膜的基座以光学方式附连到所述准直透镜的一部分并且透明的第二空气间隙薄膜的浮雕构造面向所述基片的第二主要外表面。


11.根据权利要求9所述的光学系统，其中，所述场景图像和所述外部场景图像被所述第一透镜聚焦到用户控制的距离。


12.根据权利要求9所述的光学系统，其中，所述场景图像被所述第一透镜聚焦到预定距离，其中，所述预定距离是所述外部场景图像与所述光学系统之间的距离。


13.根据权利要求9所述的光学系统，其中，所述第一透镜和所述准直透镜中的至少一个透镜是动态透镜。


14.根据权利要求13所述的光学系统，其中，所述动态透镜是电子控制的。


15.根据权利要求9所述的光学系统，其中，所述第一透镜和所述准直透镜中的至少一个透镜是菲涅耳透镜。


16.根据权利要求1所述的光学系统，其中，在所述基片内部耦合的光波以基本上垂直于所述界面平面的角度通过所述界面平面耦出。


17.根据权利要求16所述的光学系统，其中，通过所述界面平面耦出的光波被传输通过所述第一透镜。


18.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述空气间隙薄膜包括在所述浮雕构造与所述基片之间形成的至少一个空气间隙。


19.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述浮雕构造的在平行于所述基座的横截面处的成比例部分根据所述横截面与所述基座的距离而逐渐地变化。


20.一种光学系统，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·艾米泰，Y·欧菲儿，E·莫，
申请(专利权)人：鲁姆斯有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL