包括具有二维扩展的光导光学元件的光学系统技术方案

一种光学系统，包括光导光学元件(LOE)，LOE具有第一组相互平行的部分反射表面以及与第一组相互平行的部分反射表面取向不同的第二组相互平行的部分反射表面。两组部分反射表面均位于一组相互平行的主外表面之间。在耦入位置处引入的图像照射沿LOE传播，被第一组部分反射表面朝向第二组部分反射表面重定向，图像照射在第二组部分反射表面被朝向用户的眼睛耦出。第一组部分反射表面被实现为位于向眼动箱填充所需图像而所需的位置处的部分表面。另外地或替选地，第一组部分反射表面的间隔跨LOE的第一区域变化。附加特征涉及投射仪和部分反射表面的相对取向，以提高紧凑性并且实现各种调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有二维扩展的光导光学元件的光学系统
本专利技术涉及光学系统，并且特别地，其涉及包括用于实现光学孔径扩展的光导光学元件(LOE)的光学系统。
技术介绍
许多近眼显示系统包括在用户的眼睛前放置的透明光导光学元件(LOE)或“波导”，LOE或波导通过内反射在LOE内传送图像，并且然后通过合适的输出耦合机制朝向用户的眼睛耦出图像。输出耦合机制可以基于嵌入的部分反射器或“小平面”，或者可以采用衍射模式。下面的描述将主要涉及基于小平面的耦出装置，但是应当理解，本专利技术的各种特征也适用于衍射装置。
技术实现思路
本专利技术是光学系统。根据本专利技术的实施方式的教导，提供了一种用于将在耦入区域处注入的图像照射引导到眼动箱以供用户的眼睛观看的光学系统，光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件(LOE)，LOE包括：(a)第一区域，其包含具有第一取向的第一组平坦的相互平行的部分反射表面；(b)第二区域，其包含具有与第一取向不平行的第二取向的第二组平坦的相互平行的部分反射表面；(c)一组相互平行的主外表面，主外表面跨第一区域和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将在耦入区域处注入的图像照射引导到眼动箱以供用户的眼睛观看的光学系统，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件(LOE)，所述LOE包括：/n(a)第一区域，其包含具有第一取向的第一组平坦的相互平行的部分反射表面；/n(b)第二区域，其包含具有与所述第一取向不平行的第二取向的第二组平坦的相互平行的部分反射表面；/n(c)一组相互平行的主外表面，所述主外表面跨所述第一区域和所述第二区域延伸，使得所述第一组部分反射表面和所述第二组部分反射表面均位于所述主外表面之间，/n其中，所述第二组部分反射表面与所述主外表面成斜角，使得通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内从所述第一区域传播到...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180909 US 62/728,803;20190326 US 62/823,7011.一种用于将在耦入区域处注入的图像照射引导到眼动箱以供用户的眼睛观看的光学系统，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件(LOE)，所述LOE包括：
(a)第一区域，其包含具有第一取向的第一组平坦的相互平行的部分反射表面；
(b)第二区域，其包含具有与所述第一取向不平行的第二取向的第二组平坦的相互平行的部分反射表面；
(c)一组相互平行的主外表面，所述主外表面跨所述第一区域和所述第二区域延伸，使得所述第一组部分反射表面和所述第二组部分反射表面均位于所述主外表面之间，
其中，所述第二组部分反射表面与所述主外表面成斜角，使得通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内从所述第一区域传播到所述第二区域的图像照射的一部分被从所述LOE朝向所述眼动箱耦出，并且其中，所述第一组部分反射表面被定向成使得从所述耦入区域通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的图像照射的一部分被朝向所述第二区域偏转，
其中，所述第一组部分反射表面的所述部分反射表面中的每一个包括形成所述LOE的一部分的两个板之间的交界平面处的部分反射涂层，并且其中，所述部分反射涂层位于所述交界平面的第一部分上，并且所述部分反射表面中的至少之一具有被结合以在所述两个板之间形成光学连续体的所述交界平面的第二部分。


2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，从所述耦入区域开始在所述LOE内传播、被所述第一组部分反射表面中的一个部分反射表面偏转并且被所述第二组部分反射表面中的一个部分反射表面沿到达所述眼动箱的方向耦出的光线路径的包络限定所述第一组部分反射表面中的所述一个部分反射表面的成像区域，并且其中，所述第一组部分反射表面中的所述一个部分反射表面中的位于所述包络外的区域限定所述第一组部分反射表面中的所述一个部分反射表面的非成像区域，其中，所述非成像区域的大部分被结合以在所述两个板之间形成光学连续体。


3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一组部分反射表面具有不均匀的间隔，使得靠近所述耦入区域的相邻部分反射表面之间的间隔小于远离所述耦入区域的相邻部分反射表面之间的间隔。


4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学系统还包括图像投射仪，所述图像投射仪用于投射具有围绕光轴的角视场的准直图像，所述图像投射仪光学地耦合到所述LOE，以在所述耦入区域处将所述准直图像引入所述LOE，作为通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的传播图像，所述传播图像被所述第一组部分反射表面部分地反射，以生成通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的经偏转传播图像，所述经偏转传播图像被所述第二组部分反射表面部分地反射，以生成从所述主外表面之一向外指向所述眼动箱的耦出图像，所述耦出图像的所述光轴相对于所述主外表面的法线倾斜，具有沿所述第二组部分反射表面的面内延伸方向的非零倾斜分量。


5.根据权利要求1所述的光学系统，被配置用于利用主轴将图像投射到所述眼动箱，所述主轴包括与投射图像的第一水平或竖直轴对应的X轴，以及与所述投射图像的另一轴对应的Y轴，并且其中，所述第二组部分反射表面具有平行于所述主外表面的延伸方向，所述延伸方向具有相对于X轴的角度偏移。


6.根据权利要求1所述的光学系统，被配置用于利用主轴将图像投射到所述眼动箱，所述主轴包括与投射图像的第一水平或竖直轴对应的X轴，以及与所述投射图像的另一轴对应的Y轴，所述光学系统还包括图像投射仪，所述图像投射仪用于投射具有围绕光轴的角视场的准直图像，所述图像投射仪光学地耦合到所述LOE，以在所述耦入区域处将所述准直图像引入所述LOE，作为通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的传播图像，所述传播图像的所述光轴的面内分量相对于所述X轴朝向所述第二区域的边界倾斜。


7.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述传播图像的所述视场的一个末端的面内分量基本上平行于所述X轴。


8.根据权利要求1所述的光学系统，被配置用于利用主轴将图像投射到所述眼动箱，其中，所述主轴包括与投射图像的第一水平或竖直轴对应的X轴，以及与所述投射图像的另一轴对应的Y轴，所述光学系统还包括图像投射仪，所述图像投射仪用于投射具有围绕光轴的角视场的准直图像，所述图像投射仪光学地耦合到所述LOE，以在所述耦入区域处将所述准直图像引入所述LOE中，作为通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的传播图像，所述传播图像被所述第一组部分反射表面部分地反射，以生成通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的经偏转传播图像，所述经偏转传播图像的所述光轴的面内分量相对于所述Y轴倾斜。


9.一种用于投射在耦入区域处注入的图像以供用户的眼睛在眼动箱处观看的光学系统，所述图像被利用主轴来观看，所述主轴包括与投射图像的水平或竖直轴对应的X轴，以及与所述投射图像的垂直于所述X轴的轴对应的Y轴，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件(LOE)，所述LOE包括：
(a)第一区域，其包含具有第一取向的第一组平坦的相互平行的部分反射表面；
(b)第二区域，其包含具有与所述第一取向不平行的第二取向的第二组平坦的相互平行的部分反射表面；
(c)一组相互平行的主外表面，所述主外表面跨所述第一区域和所述第二区域延伸，使得所述第一组部分反射表面和所述第二组部分反射表面均位于所述主外表面之间，
其中，所述第二组部分反射表面与所述主外表面成斜角，使得通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内从所述第一区域传播到所述第二区域的图像照射的一部分被从所述LOE朝向所述眼动箱耦出，并且其中，所述第一组部分反射表面被定向成使得从所述耦入区域通过所述主外表面处的内反射在所述LOE内传播的图像照射的一部分被朝向所述第二区域偏转，
并且其中，所述第二组部分反射表面具有平行于所述主外表面的延伸方向，所述延伸方向具有相对于X轴的角度偏移。


10.一种用于投射在耦入区域处注入的图像以供用户的眼睛在眼动箱处观看的光学系统，所述图像被利用主轴来观看，所述主轴包括与投射图像的水平或竖直轴对应的X轴，以及与所述投射图像的垂直于所述X轴的轴对应的Y轴，所述光学系统包括由透明材料形成的光导光学元件(LOE)，所述LOE包括：
(a)第一区...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐翁·艾森菲尔德，罗宁·切里基，
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