[发明专利]用于近眼显示器的图像引导光学器件

说明书

一种图像处理引导件，其包括：由单片材料片构建成的实心主体，所述实心主体包括：多个表面，所述多个表面限定从输入表面到输出表面的光路，其中所述光路相继连接所述多个表面；其中所述多个表面包括至少一个弯曲镜面反射表面，所述反射表面被配置成接收来自所述光路的光和将光返回到所述光路；其中所述光信号没有聚焦到所述实心主体内的图像平面；其中沿着所述实心主体的最大广度的至少90％的所述实心主体的厚度与平均厚度偏差至多10％。

技术领域

在一些实施例中，本发明涉及图像处理引导件，确切地说，但不排他地，涉及用于头戴式近眼显示器(HMNED)的图像处理引导件。

本发明涉及用于光学配置的方法和系统，确切地说，但不排他地，涉及一种用于成像或非成像(无焦或光线集中器)系统的具有小而薄尺寸的光学配置。

背景技术

近年来，对高性能紧凑型光学系统的需求有所增长。一些光学系统是将场景的图像传送到图像传感器的成像系统，诸如，基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的传感器或基于电荷耦合装置(CCD)的传感器。其他光学系统(例如，头戴式显示器)传送来自诸如液晶显示器(LCD)或硅基液晶(LCOS)等图像源的数字图像，以通过将数字图像直接投射到眼睛来为眼睛创建虚拟图像。其他光学系统将来自图像源的数字图像传送到白板或屏幕，从而将数字图像投射在屏幕上。其他光学系统，诸如，双筒镜或望远镜，只是扩展或缩小用户的视野(FOV)。其他光学系统是用来收集光或将光集中到传感器中的非成像系统。

已经开发出多种解决方案，以便实现薄而小的光学系统。例如，第2009/097122号美国专利公开案公开“提供一种光学中继装置，所述装置用于在视野内以多个角度传输击打在该光学中继装置上的光。所述装置包括透光基底、输入光学元件和输出光学元件。所述输入元件使光衍射以经由全内反射在所述透光基底内传播，并且所述输出元件使光从基底衍射出去。所述输出元件的特征在于平面尺寸，所述平面尺寸经过选择而使得所述视野内的一个或多个最外面的光射线的至少一部分指向位于所述基底的预定距离处的二维区域。”

另一实例，第2009/097127号美国专利公开案公开“一种光学装置，其包括：光传输基底；用于通过全内反射将光耦合到所述基底中的光学构件；以及由所述基底携带的多个部分反射表面，其中所述部分反射表面彼此平行，而且不平行于所述基底的任一边缘。”

另一实例，第6,805,490号美国专利公开“一种平面基底，其具有第一衍射元件，所述第一衍射元件用于将不同颜色的光波耦合到所述基底中并且通过连续内反射来引导所述光波。设置在所述基底上的第二衍射元件导致引导的光波从基底中部分传输出去，其中光波碰到第二衍射元件。由于每种颜色的光波以不同的反射角反射，因此，反射角较小的光波比反射角较大的那些光波在更多的位置碰到第二衍射元件，从而导致从基底表面传输出去的光出现颜色不均匀。基底的表面之间设有一个或多个接口，以选择性地将具有较大反射角的光波朝向第二衍射元件反射，从而使得不同颜色的光波基本上在相同数量的位置碰到第二衍射元件。”

额外的背景技术包括第6,351,333号美国专利、第6,351,338号美国专利和第6,409,352号美国专利。

发明内容

根据本发明的一些实施例的一方面，提供一种图像处理引导件，其包括：

由单片材料片构建成的实心主体，所述实心主体包括：

多个表面，所述多个表面限定从输入表面到输出表面的光路，其中所述光路相继连接所述多个表面；

其中所述多个表面包括至少一个弯曲镜面反射表面，所述反射表面被配置成接收来自所述光路的光和将光返回到所述光路；

其中光信号没有聚焦到所述实心主体内的图像平面；

其中沿着所述实心主体的最大广度(maximal extent)的至少90％的所述实心主体的厚度与平均厚度偏差至多10％。