[發明專利]用于制造基板引導的光學器件的方法

在審

• 申請號: 202010075287.X
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN111175879A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: Y·歐菲兒;E·弗里德曼;Y·艾米泰
• 申請（專利權）人: 魯姆斯有限公司
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;G02B27/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;楊華

描述了用于制造基板引導的光學器件的方法。所述光學器件包括：具有至少兩個主表面和邊緣的光波透射基板以及由所述基板承載的多個部分反射表面，其中，所述部分反射表面彼此平行并且不平行于所述基板的所述邊緣中的任何邊緣。所述方法包括：提供多個透明平坯板；提供具有部分反射表面的多個透明平板；將所述多個透明平坯板和具有部分反射表面的所述多個透明平板交替地光學附接在一起，以便創建堆疊交錯形式部；通過切割穿過幾個透明平板，從所述堆疊交錯形式部切出至少一個區段；研磨并拋光所述區段以產生所述光波透射基板。

本專利申請是國際申請日為2015年12月23日、國家申請號為201580070550.3、發明名稱為“用于制造基板引導的光學器件的方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及基板引導的光學器件，并且特別地涉及包括由也被稱為光導元件的常見透光基板承載的多個反射表面的器件。

本發明可以在諸如便攜式DVD、蜂窩電話、移動電視接收機、視頻游戲、便攜式媒體播放器或任何其他移動顯示設備的大量成像應用中有利地實現。

背景技術

緊湊型光學元件的重要應用是在頭戴式顯示器(HMD)上，其中光學模塊既充作成像透鏡又用作組合器，其中二維圖像源被成像到無窮遠并被反射到觀察者的眼睛中。顯示源可以直接地從空間光調制器(SLM)(諸如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)，有機發光二極管陣列(OLED)、掃描源或類似設備)中獲得，或者間接地借助于中繼透鏡或光纖束獲得。顯示源包括通過準直透鏡被成像到無窮遠并借助于分別用作非透視應用和透視應用的組合器的反射或部分反射表面被發送到觀看者的眼睛中的元件(像素)陣列。通常，常規的自由空間光學模塊用于這些用途。但是，隨著系統的期望視場(FOV)增加，這種常規的光學模塊變得更大、更重和更龐大，并因此即使對于中等性能的器件也是不切實際的。對于各種顯示器，以及尤其是在其中系統應當必須盡可能輕且緊湊的頭戴式應用中的顯示器，這是主要缺點。

力求緊湊性導致幾種不同的復雜光學解決方案，所有這些解決方案一方面對于大多數實際應用而言仍然不足夠緊湊，并且另一方面在可制造性上承受主要缺點。此外，由這些設計得到的光學視角的眼睛運動盒(EMB)常常非常小——通常小于8mm。因此，光學系統的性能即使對于光學系統相對于觀看者的眼睛的小的移動也是非常敏感的，并且不允許足夠的瞳孔運動來舒適地從這種顯示器讀取文本。

包括在全部以本申請人的名義的公開內容No.WO01/95027、WO03/081320、WO2005/024485、WO2005/024491、WO2005/024969、WO2005/124427、WO2006/013565、WO2006/085309、WO2006/085310、WO2006/087709、WO2007/054928、WO2007/093983、WO2008/023367、WO2008/129539、WO2008/149339、WO2013/175465、IL 232197和IL235642中的教導通過引用并入本文。

發明內容

本發明有助于開發用于HMD等應用的非常緊湊的光導光學元件(LOE)。本發明允許相對寬的FOV以及相對大的EMB值。得到的光學系統提供大的、高質量的圖像，其還適應眼睛的大的移動。本發明提供的光學系統是特別有利的，因為它顯著地比現有技術的實現方式更加緊湊，并且即使在具有專門配置的光學系統中，它仍能夠容易地結合。

因此，本發明的廣泛目的是減輕現有技術的緊湊光學顯示器件的缺點，并根據具體需要提供具有改進的性能的其它光學部件和系統。

LOE的操作的主要物理原理是通過來自LOE的外表面的全內反射將光波捕獲在基板內。此外，通過部分反射表面陣列將被捕獲在LOE內的光波耦合出到觀察者的眼睛中。因此，為了實現具有良好光學質量的未失真圖像，重要的是一方面外部表面和部分反射表面的質量將具有高質量，并且另一方面，LOE的制造過程將盡可能簡單且直接。