宽视场双目装置、系统和套件制造方法及图纸

提供了一种用于将图像传送进入眼睛内的双目装置。所述双目装置包括用于为一只眼睛提供第一不对称视场的第一单目装置和用于为另一只眼睛提供第二不对称视场的第二单目装置，其中所述第一不对称视场和所述第二不对称视场相互互补从而形成组合视场，所述组合视场比每个单独的不对称视场更宽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种装置、系统和套件，且更具体而言，涉及一种能够提供单色或多色图像的具有宽视场的双目装置、系统和套件。
技术介绍
电子装置的小型化一直是电子学领域持续追求的目标。电子装置通常配备有对于使用者可见的一些形式的显示器。随着这些装置尺寸的减少，增加了对于制造可与小尺寸电子装置兼容的紧凑型显示器的需要。除了具有小尺度以外，这种显示器不应该牺牲图像质量，且可在低成本下获得所述显示器。就定义而言，上述特征是相冲突的且已经进行了多种尝试以提供一些平衡的解决方案。电子显示器可提供实像或虚像，所述实像的尺寸由所述显示装置的物理尺寸确定，所述虚像的尺寸可扩展显示装置的尺度。实像被定义为投射在被放置在图像位置处的观察表面上或通过所述观察表面显示，且通过人的肉眼观察到(达到观察者不需要矫正眼镜的程度)的图像。实像显示器的实例包括阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管阵列(OLED)、或任何屏幕投射式(screen-projected)显示器。实像通常可在约至少25cm的距离处被观察到，所述距离为人眼可利用物体上的焦点的最小距离。除非人是远视的，否则他不能在更近的距离处观察到清晰的图像。通常，台式计算机系统和工作场所的计算设备利用CRT显示屏为用户显示图像。阴极射线管显示器是笨重、体积庞大且不易小型化的。对于膝上型、笔记本式或掌上计算机而言，通常使用平板显示器。平板显示器可利用LCD技术被实施作为无源矩阵或有源矩阵面板。无源矩阵LCD面板包括横丝和竖丝的格栅。格栅的每个交点构成了单个像素且控制LCD元件。LCD元件允许光通过或阻挡光。有源矩阵面板利用晶体管控制每个像素且更为昂贵。OLED平板显示器是由有机聚合物材料制成的发光二极管阵列、现有的OLED平板显示器是基于无源和有源构型的。与控制光的透射或反射的LCD显示器不同，OLED显示器发射光线，通过施加到所述显示器上的电偏置控制所述光线的强度。平板由于与阴极射线管显示器相比所具有的紧凑性和能量效率而因此还用于小型图像显示系统中。小尺寸实像显示器具有相对较小的表面区域，在所述表面区域上呈现实像，因此在向用户提供足够信息方面能力有限。换句话说，由于人眼的分辨率有限，因此从较小尺寸的实像中分辨出的细节量可能是不够的。与实像相反，虚像被限定为未投射到观察表面上或未从观察表面发出的图像，且没有光射线使图像与观察者相连。虚像仅可通过光学元件看到，例如，典型的虚像可从被置于会聚透镜前面的位于所述透镜与其焦点之间的物体获得。由物体上的单个点反射的光射线在通过透镜时产生发散，因此没有两条射线共用两个端点。从透镜的另一侧观察的观察者会感知到位于物体后面因此变大的图像。位于透镜的焦平面处的物体的虚像据称投射至无穷大。包括微型显示面板和透镜的虚像显示系统可使得能够从比25cm小得多的距离处观察到小尺寸但高容量的显示器。这种显示系统可提供观察能力，所述观察能力等效于从远得多的距离处观察到的高容量大尺寸实像显示系统。常规的虚像显示器已公知地具有多个缺点。例如，这种显示器具有太重以至于无法舒适地使用以及太大以至于令人感到不便、厌烦甚至不知所措的问题。这些缺点本质上的源头在于安装结构内包括了相对较大的光学系统以及无法充分考虑如尺寸、形状、重量等重要因素的物理设计。近来已经将全息光学元件用于便携式虚像显示器中。全息光学元件用作成像透镜和组合器，其中二维准单色显示器成像至无穷大且反射进入观察者的眼睛内。所有类型的全息光学元件所共有的问题是其色散相对较高。这在光源并非纯单色的应用中是主要缺点。这些显示器中的一些显示器的另一缺点在于在图像的几何性质与全息光学元件的几何性质之间缺乏一致性，这导致图像阵列出现偏差从而降低了图像质量。通常对单个全息光学元件进行处理的新设计通过利用非球面波而不是简单的球面波进行记录而弥补了几何像差和色差；然而，它们并未克服色散问题。此外，对于这些设计而言，整个光学系统通常非常复杂且难以制造。此外，由这些设计所导致产生的视场通常很小。在此作为参考被引用的授权给Upatnieks的美国专利No.4,711,512描述了一种衍射平面光学仰视显示器，所述显示器被构造以传送图像的经过准直的波前以及允许通过飞机风挡的光射线穿过且被飞行员看到。光波波前通过第一衍射元件进入位于飞机座舱内的细长光学元件、在光学元件内进行衍射成为全内反射、且通过第二衍射元件衍射离开光学元件进入飞行员眼睛方向同时保持准直。然而，Upatnieks并未教导显示器可如何传送宽视场或处理波长的广谱(以提供彩色图像)。在此作为参考被引用的授权给Friesem等的美国专利No.5,966,223描述了一种与Upatnieks的光学装置相似的全息光学装置，且附加的方面在于第一衍射光学元件进一步用作对由显示源中的每个数据点发出的波进行准直且矫正整个视场范围内的场像差的准直元件。所讨论的视场为±6 °，且其中进一步讨论了对于围绕632.8nm的中心波长λC而产生的±2nm的波长偏移量ΔλC而言较低的感色灵敏度。然而，Friesem等的衍射准直元件已公知具有狭窄的光谱响应，且在光谱范围内为±2nm的较低的感色灵敏度变成不可接受的达±20nm或±70nm的灵敏度。在此作为参考被引用的授权给Niv等的美国专利No.6,757,105提供了一种用于对多色光谱的视场进行优化的衍射光学元件。光学元件包括光透射基板和在其中形成的线性光栅。Niv等教导了如何选择线性光栅的栅距和光透射基板的折射率从而捕获具有预定光谱且特征在于具有预定视场以通过全内反射在光透射基板内传播的光束。Niv等还披露了一种包括上面提到的衍射光学元件以主要将光且特别是将图像传送进入用户眼睛内的光学装置。然而，上述现有技术的虚像装置提供了单条光通道，因此允许所关注的场景被一只眼睛观察到。认识到，任何虚像装置所固有的在不失真的情况下传送图像的能力取决于从图像的所有点发出的光射线是否成功地以其原始波长被传送至用户的眼睛。由于目前已公知的装置采用的是单条光通道，因此在不失真或不损失信息的情况下可实现的视场相当有限。尽管已经进行了开发双目观察系统(参见例如授权给Dones的美国专利No.4,805,988和授权给Amitai的国际专利申请No.WO01/95027)的尝试，这些系统相当笨重地依赖于相对放置和/或相对对齐的情况且通常无法令人完全满意。例如，在多种传统的双目观察系统中，两条不同的图像路径被输出至用户的眼睛，且有必要使这些光学路径与用户眼睛大体上对齐，以使得每个图像的中心落在用户视场的中心上。此外，两个图像应该具有恰好相同的放大率以及相同的取向。对这种对齐的任何偏差可产生多种不希望的后果，包括可被用户察觉到的图像质量的损失、用户眼睛疲劳或疲乏以及恶心。因此对于避免了上述限制的宽视场双目装置、系统和套件存在广泛认可的需求，且提供上述装置将是极为有利的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种光学装置，所述光学装置用于传送以限定出视场的多个角度打到所述光学装置上的光，所述光学装置包括被形成具有至少一个输入光学元件和多个输出光学元件的光透射基板；所述至少一个输入光学元件被设计和构造以使所述光衍射进入所述光透射基板内从而使得对应于所述视场的不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置，所述光学装置用于传送以限定出视场的多个角度打到所述光学装置上的光，所述光学装置包括被形成具有至少一个输入光学元件和多个输出光学元件的光透射基板；所述至少一个输入光学元件被设计和构造以使所述光衍射进入所述光透射基板内从而使得对应于所述视场的不同部分的所述光的不同部分在所述光透射基板内沿不同方向进行传播；并且所述多个输出光学元件被设计和构造以使所述光的所述不同部分互补地衍射离开所述光透射基板，由此大体上保持所述视场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y尼夫，U尼沃恩，T科恩，
申请(专利权)人：米拉茨创新有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]