光学器件、系统及光学设备技术方案

本发明专利技术提供了一种光学器件、系统及光学设备，所述光学器件由多个部分部件组成，满足预定特性的光线在所述多个部分部件的交界面上按一种方式传播，不满足所述预定特性的光线在所述交接面上按另一种方式传播。本发明专利技术采用至少部分齿面契合的部分部件，环境光等效于透过一块平板介质，并不受部分部件影响而改变光焦度。而图像光经一片部分部件的齿形结构反射后，等效于被具有光焦度的反射镜反射，因而其光焦度被改变。光焦度被改变。光焦度被改变。

【技术实现步骤摘要】
光学器件、系统及光学设备


[0001]本专利技术涉及光学器件领域，具体地，涉及一种光学器件、系统及光学设备。

技术介绍

[0002]在一些光学应用例如AR显示、透明显示中需要对光线进行合路，相应的被合路的图像光往往需要进行调制(例如压缩或扩展，聚焦等)，往往需要使被光学器件(例如透镜)调制的光线传播一定的距离，从而导致整个光学系统必须占据一定的空间大小。在一些对体积较为敏感的应用中，例如头戴式的AR/VR系统，手机、穿戴式设备的照相镜头等，压缩光学系统的体积、以及提高光效是一个设计难题。
[0003]正如专利文献“能扩瞳且出光均匀的衍射波导”(CN111123524A)，波导基体、入射光栅、均光光栅阵列和出射光栅；其中，所述入射光栅、所述均光光栅阵列和所述出射光栅依次间隔排列设置在所述波导基体的表面，所述入射光栅经所述均光光栅阵列至所述出射光栅形成传输光路。通过在入射光栅与出射光栅之间的波导基体上设置均光光栅阵列，使入射光栅的光经均光光栅阵列进入出射光栅。现有技术往往通过波导系统(例如衍射波导，阵列式波导等)来实现，但上述波导本身只具备扩瞳能力，并不能替代透镜/反射镜等光学器件来实现对光线的压缩或扩展等调制功能，且入射的光必须为平行光，存在系统灵活性差，难以实现光场显示等问题，此外由于光线在光栅或阵列面上的多次透射反射(扩瞳)，导致光的利用率低，在明亮环境下往往无法满足使用需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种光学器件、系统及光学设备。
[0005]根据本专利技术提供的一种光学器件，所述光学器件由多个部分部件组成，满足预定特性的光线在所述多个部分部件的交界面上按一种方式传播，不满足所述预定特性的光线在所述交接面上按另一种方式传播。
[0006]优选地，所述交界面对于满足预定特性的光线具有一定的光焦度。
[0007]优选地，所述预定特性包括偏振、角度、光的入射面的任一个或任多个。
[0008]优选地，所述按一种方式传播包括：光线被反射或透射，或经历的反射透射次数，或透射反射能量的比例。
[0009]优选地，所述交界面上部分或者全部镀膜，所述镀膜对光线的入射角度、偏振方向、波长的至少其中之一进行区分。
[0010]优选地，所述多个部分部件采用相同材料制作，或采用折射率的差值在预设范围内的材料制作。
[0011]优选地，所述多个部分部件之间使用折射率差值在预设范围内的胶水胶合，或使用键合工艺制作。
[0012]优选地，所述多个部分部件的至少部分交界面面型互补。
[0013]优选地，所述多个部分部件的局部光学参数不同。
[0014]优选地，所述多个部分部件的交界面具有微结构。
[0015]优选地，所述光学参数不同是指部分部件局部的面型、材质、折射率、镀膜的至少一项不同造成的对光的调制不同。
[0016]优选地，所述微结构为齿状结构。通过微结构或齿状结构来降低器件厚度(例如类似菲涅尔镜的原理)。
[0017]优选地，所述多个部分部件的交界面的微结构不同，其中所述多个部分部件的微结构至少部分契合。
[0018]优选地，所述部分部件的微结构补偿对应另一部分部件对应微结构造成的像差和/或色差。
[0019]优选地，所述多个部分部件的交界面面型和/或微结构等效于球面、非球面、双锥面、自由曲面中的任一个或任多个。
[0020]优选地，所述多个部分部件的交界面面型和/或微结构等效的光学模型轴对称。
[0021]优选地，所述多个部分部件的交界面面型和/或微结构等效的光学模型非中心对称。
[0022]优选地，所述多个部分部件的交界面面型和/或微结构等效的光学模型在相互垂直的两个方向数学表达式不同。
[0023]优选地，所述多个部分部件中存在至少一个部分部件与其他部分部件不交界的至少一个表面为平面。
[0024]优选地，所述平面的不同区域镀有不同折射率的介质膜和/或增透膜。
[0025]优选地，所述多个部分部件中存在至少一个部分部件与其他部分部件不交界的至少一个表面为曲面。
[0026]优选地，所述多个部分部件中存在至少一个部分部件与其他部分部件不交界的至少一个表面上设置有微结构。
[0027]优选的，所述多个部分部件的交界面的微结构不同，其中所述微结构的至少部分相互契合。从而可以使用微结构差异形成的结构来做光学参数调制，例如补偿像差。
[0028]优选地，所述曲面具有光焦度。
[0029]优选地，所述光焦度能够补偿使用者眼睛的像差。
[0030]优选地，所述部分部件包括菲涅尔镜。
[0031]优选地，所述部件(例如菲涅尔镜)的各微结构(例如齿)等高。
[0032]根据本专利技术提供的一种光学系统，包括上述的光学器件。
[0033]根据本专利技术提供的一种光学系统，包括上述的光学器件，系统中还存在至少另一光学器件，另一光学器件具有微结构，所述另一器件的微结构与所述光学器件的微结构分区域对应，并补偿所述光学器件对应区域的像差和/或色。
[0034]优选地，还包括空间光调制器，用于动态调节输入所述光学器件的光学参数，所述光学参数也可以用zernike或seidal多项式等数学多项式表达。
[0035]优选地，还包括空间光调制器，所述空间光调制器上分区域调制不同光学参数，并补偿所述光学器件对应区域的像差和/或色差。例如，所述调制不同光学参数可以是在空间光调制器上划分多个区域，在不同的区域分别用系数不同的zernike或seidal多项式或其它数学表达式来实现不同波前的调制。
[0036]优选地，还包括波导器件，所述波导器件将满足预定特性的光导入所述光学器件。
[0037]根据本专利技术提供的一种光学设备，包括上述的光学系统。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0039]采用齿面契合的部分部件组合，对环境光等效于透过一块平板介质，环境光不受部分部件影响不改变光焦度。而图像光经一片部分部件的齿形结构反射后，等效于被具有光焦度的反射镜反射，因而其光焦度被改变实现对光的调制。此外，相较于birdbath等光学方案，其体积大大减小。
附图说明
[0040]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0041]图1a、1b、1c为本专利技术实施例1的一种实现方式的俯视图、侧视图、爆炸图；
[0042]图2为本专利技术实施例2的实现方式示意图；
[0043]图3为本专利技术实施例1的一种实现方式示意图；
[0044]图4a、4b分别本专利技术实施例1的一种实现方式的爆炸图、侧视图；
[0045]图5、图6、图7、图8为光的路径示意图。
具体实施方式
[0046]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学器件，其特征在于，所述光学器件由多个部分部件组成，满足预定特性的光线在所述多个部分部件的交界面上按一种方式传播，不满足所述预定特性的光线在所述交接面上按另一种方式传播。2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述交界面对于满足预定特性的光线具有一定的光焦度。3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述预定特性包括偏振、角度、光的入射面的任一个或任多个。4.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述按一种方式传播包括：光线被反射或透射，和/或经历的反射透射次数，和/或透射反射能量的比例。5.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述交界面上部分或者全部镀膜，所述镀膜对光线的入射角度、偏振方向、波长的至少其中之一进行区分。6.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述多个部分部件采用相同材料制作，或采用折射率的差值在预设范围内的材料制作。7.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述多个部分部件之间使用胶水胶合，或使用键合工艺制作。8.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述多个部分部件的至少部分交界面面型互补。9.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述部分部件的局部光学参数不同。10.根据权利要求9所述的光学器件，其特征在于，所述光学参数不同是指部分部件局部的面型、材质、折射率、镀膜的至少一项不同造成的对光的调制不同。11.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述多个部分部件的交界面具有微结构。12.根据权利要求11所述的光学器件，其特征在于，所述多个部分部件的交界面的微结构不同，其中所述多个部分部件的微结构至少部分契合。13.根据权利要求11所述的光学器件，其特征在于，所述部分部件的微结构补偿对应另一部分部件对应微结构造成的像差和/或色差。14.根据权利要求11所述的光学器件，其特征在于，所述微结构为齿状结构。15.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述多个部分部件的交界面面型和/或微结构等效于球面、非球面、双锥面、自由曲面中的任一个或任多个。16.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述多个部分部件的交界面面型和/或微结构等效的光学模...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈顺毅，陈理军，
申请(专利权)人：上海慧希电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：