[發(fā)明專利]使用光導(dǎo)的顯示器光學(xué)器件在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110065188.8 | 申請日： | 2021-01-18 |
| 公開（公告）號： | CN113138462A | 公開（公告）日： | 2021-07-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 房雄·石井;中西美木子;市川一興;巖村干生 | 申請（專利權(quán)）人： | 房雄·石井 |
| 主分類號： | G02B27/01 | 分類號： | G02B27/01;G02B27/42 |
| 代理公司： | 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202 | 代理人： | 熊永強(qiáng) |
| 地址： | 美國賓夕法尼亞*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 使用 顯示器 光學(xué) 器件 | ||
本公開涉及一種投射顯示器，其具有用于透視顯示系統(tǒng)的光導(dǎo)，使用全息光學(xué)元件或衍射光學(xué)元件作為輸入耦合光學(xué)器件，并與作為輸出耦合光學(xué)器件的菲涅耳反射鏡鏡組合。使用這種光導(dǎo)的顯示器可以實(shí)現(xiàn)廣角(例如，視場角超過90度)、高分辨率和大視窗，且尺寸緊湊。
本申請要求2020年7月21日提交的美國專利申請16/934,536、2020年5月3日提交的美國臨時(shí)專利申請63/019,388和2020年1月17日提交的美國臨時(shí)專利申請62/962,566的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及使用光導(dǎo)的顯示器光學(xué)器件(例如，使用全息圖或衍射光學(xué)元件通過薄光導(dǎo)投射圖像的透視顯示器)。
背景技術(shù)
近年來，在智能手機(jī)被市場廣泛接受的情況下，透視顯示器(例如，平視顯示器和可穿戴顯示器)已經(jīng)受到關(guān)注。透視顯示器可以解放雙手，能夠在與常規(guī)視野相同的距離內(nèi)顯示圖像。盡管透視顯示器很實(shí)用，但是在過去，某些透視顯示器(例如，使用全息圖的透視顯示器)并不能使觀看者滿意，因?yàn)樗鼈儾荒芴峁┳銐虼蟮囊暯?。能夠透光、小型、明亮、具有高分辨率?或透視特性的光學(xué)系統(tǒng)會很實(shí)用，但是某些系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)相對較大的視角仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本公開提供一種用于向觀看者的眼睛提供光線的顯示系統(tǒng)，包括：顯示裝置；一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成的組，所述透鏡被配置為接收來自所述顯示裝置的光線；光管；輸入耦合光學(xué)元件，所述輸入耦合光學(xué)元件被配置為接收來自所述一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成的組的光線并將光提供到所述光管中，所述光管具有三個(gè)以上的側(cè)面并且所述光管的所述側(cè)面的至少一部分表面通過涂層或全內(nèi)反射進(jìn)行反射；輸出耦合光導(dǎo)；和一個(gè)或多個(gè)反射鏡，所述反射鏡被配置為將來自所述光管的出口部分的光線反射到所述輸出耦合光導(dǎo)中。所述一個(gè)或多個(gè)反射鏡至少包括第一菲涅耳反射器，所述第一菲涅耳反射器包括多個(gè)鋸齒形的光柵元件，所述光柵元件被配置為將光線反射到所述輸出耦合光導(dǎo)中，并且所述輸出耦合光導(dǎo)包括第二菲涅耳反射器，所述第二菲涅耳反射器包括多個(gè)鋸齒形的光柵元件。
該方面可以包括以下一個(gè)或多個(gè)特征。
所述輸入耦合光學(xué)元件包括棱鏡，所述一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成的組是遠(yuǎn)心的，其中從所述顯示裝置的像素發(fā)射的主光線基本上垂直于所述顯示裝置的表面，并且所述主光線在所述棱鏡內(nèi)或附近彼此交叉。
所述輸入耦合光學(xué)元件包括棱鏡，所述棱鏡具有反射面，所述反射面被配置為接收來自所述一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成的組的光線并將所述光線反射到所述光管中，并且所述反射面的法向量相對于所述一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成的組的光軸為15度至45度。
所述輸入耦合光學(xué)元件包括棱鏡，所述棱鏡具有反射面，所述反射面被配置為接收來自所述一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成的組的光線并將所述光線反射到所述光管中，并且所述反射面的法向量被配置為旋轉(zhuǎn)以相對于所述光管的長邊形成介于30度和60度之間的角度。
所述輸入耦合光學(xué)元件包括棱鏡，所述棱鏡的折射率大于1.4，所述光管的折射率大于1.4。
所述出口部分的尺寸至少部分地基于所述出口部分沿著所述光管的長邊的位置而變化。
所述第一菲涅耳反射器的所述光柵元件在鋸齒形的三角棱鏡的表面上彎曲，并且所述表面相對于所述光管的頂表面傾斜15度至45度，設(shè)置所述第一菲涅耳反射器的法向量使得平行于所述一個(gè)或多個(gè)透鏡構(gòu)成的組的光軸的光線基本上平行于所述光管的頂表面的法向量。
所述輸入耦合光學(xué)元件包括棱鏡，所述棱鏡的折射率大于1.3，所述輸出耦合光導(dǎo)的折射率大于1.3，所述棱鏡的折射率基本上等于所述光導(dǎo)的折射率。
所述輸出耦合光導(dǎo)具有形成棱鏡的傾斜面，光線能夠進(jìn)入其中，并且所述傾斜面的法向量相對于所述光導(dǎo)管的頂表面在15度和45度之間，以使得來自一個(gè)或多個(gè)反射鏡的光線被反射到所述輸出耦合光導(dǎo)中。
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