具有小的输入孔口的高效紧凑型头戴式显示系统的制作方法

技术特征：
1.一种光学器件，包括：第一透光基板，具有至少两个平行的主表面和两个相对的边缘；输入孔口；靠近基板的主表面之一定位的输出孔口；具有孔口的眼部运动框；第一中间元件，具有定位在基板外部的至少两个表面，用于将具有视场的光波通过输入孔口耦合到基板中；第一平坦反射表面，具有定位在透光基板的两个主表面之间的有效面积，用于反射耦合输入的光波以实现从基板的主表面的全内反射；平行于第一平坦反射表面的第二平坦反射表面，具有有效面积并定位在透光基板的两个主表面之间，用于将光波从基板耦合输出；以及重定向光学元件，具有定位在基板外部的至少两个表面，用于将从基板通过输出孔口耦合输出的光波重定向到眼部运动框中，其中输入孔口显著小于输出孔口，第一反射表面的有效面积类似于第二反射表面的有效面积，并且每个耦合光波覆盖眼部运动框的整个孔口。2.根据权利要求1所述的光学器件，其中耦合到基板中和从基板耦合输出的光波具有亮度，由第二平坦反射表面从基板耦合输出的光波的亮度基本上类似于耦合到基板中的光波的亮度。3.根据权利要求1所述的光学器件，其中，第一平坦反射表面和第二平坦反射表面通过全内反射分别将光波耦合到基板中和耦合来自基板的光波。4.根据权利要求1所述的光学器件，其中，耦合在基板内部的光波从第一平坦反射表面和第二平坦反射表面反射相同次数的反射。5.根据权利要求1所述的光学器件，其中，耦合到基板中的光波仅入射在第一平坦反射表面和第二平坦反射表面的一部分上。6.根据权利要求5所述的光学器件，其中，入射在第一反射表面的更接近基板边缘之一的部分上的光波由第二反射表面的更接近基板的另一边缘的部分从基板耦合输出。7.根据权利要求5所述的光学器件，其中，入射在第一反射表面的更接近基板中心的部分上的光波由第二反射表面的更接近基板中心的部分从基板耦合输出。8.根据权利要求5所述的光学器件，其中，入射在第一反射表面的中心部分上的光波由第二反射表面的中心部分从基板耦合输出。9.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括第二中间元件，其中光波在由第一反射表面耦合到基板中之前穿过第一中间元件和第二中间元件。10.根据权利要求1所述的光学器件，其中，耦合输入的光波在被表面反射以耦合到基板中之前，穿过第一平坦反射表面至少两次。11.根据权利要求1所述的光学器件，其中，第一中间元件和重定向光学元件由第一光学粘合剂光学粘合到具有折射率的基板的主表面，限定第一界面平面和第二界面平面，其中粘合剂的折射率显著低于基板的折射率，并且抗反射涂层被施加到界面平面。12.根据权利要求11所述的光学器件，其中，界面平面对于具有比界面平面的临界角更低多于一度的入射角的光波基本上是透明的。
13.根据权利要求1所述的光学器件，其中，第二光学粘合剂被施加到第一反射表面和第二反射表面，粘合剂的折射率显著低于基板的折射率，抗反射涂层被施加到反射表面，并且所述表面对于具有比表面的临界角更低多于一度的入射角的光波基本上是透明的。14.根据权利要求12所述的光学器件，其中，第一中间元件和重定向光学元件由具有折射率和阿贝数的相同光学材料制造，所述折射率和阿贝数与基板的折射率和阿贝数显著不同，从而创建耦合在基板内部的光波的第一色散。15.根据权利要求14所述的光学器件，其中，第一粘合剂的阿贝数与基板的阿贝数显著不同，从而创建在基板内部的光波的第二色散，并且第一色散和第二色散基本上相互补偿。16.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括第二透光基板，所述第二透光基板具有至少两个主表面、两个相对的边缘以及彼此平行的第三平坦反射表面和第四平坦反射表面，每个表面具有倾斜角，其中两个基板光学附接，并且第三平坦反射表面和第四平坦反射表面向第二基板的主表面的倾斜角低于第一平坦反射表面和第二平坦反射表面向第一基板的主表面的倾斜角。17.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括第二透光基板，所述第二透光基板具有至少两个主表面、两个相对的边缘以及第三平坦反射表面和第四平坦反射表面，输入孔口和输出孔口具有横向尺寸，其中从第一基板耦合输出的光波被耦合到第二基板中，并且输入孔口的横向尺寸沿着两个不同的轴显著小于输出孔口的横向尺寸。18.根据权利要求1所述的光学器件，进一步包括光学附接到重定向光学元件表面的平板，其中基本上垂直于重定向光学元件表面的平坦吸收表面阵列嵌入在所述板内部，所述平板对于垂直入射光波基本上是透明的，并且从基板耦合输出并入射在平板上的光波被吸收表面吸收。19.根据权利要求1所述的光学器件，其中第一中间元件和重定向元件通过光学粘合剂光学粘合到具有折射率的基板的主表面，从而限定第一界面平面和第二界面平面，抗反射涂层和薄膜介电涂层被施加到界面平面，其中介电涂层的折射率显著低于基板的折射率。20.根据权利要求1所述的光学器件，其中基板具有折射率，并且表面具有临界角，第一反射表面和第二反射表面具有薄膜介电涂层和折射率，介电涂层的折射率低于基板的折射率，反射表面具有抗反射涂层，所述抗反射涂层对于具有低于表面临界角的入射角的光波是透明的。

技术总结
一种光学器件包括：透光基板；输入孔口和输出孔口；眼部运动框；基板外部的中间元件，用于将光波通过输入孔口耦合到基板中；在透光基板的两个主表面之间的第一反射表面，用于反射耦合输入的光波以实现从基板主表面的全内反射；定位在透光基板的主表面之间的平行于第一反射表面的第二平坦反射表面，用于将光波从基板耦合输出；以及光学元件，用于将通过输出孔口从基板耦合输出的光波重定向到眼部运动框中。输入孔口显著小于输出孔口，第一反射表面和第二反射表面的有效面积类似，并且每个耦合光波覆盖眼部运动框的整个孔口。光波覆盖眼部运动框的整个孔口。光波覆盖眼部运动框的整个孔口。


技术研发人员：Y
受保护的技术使用者：奥里姆光学有限公司
技术研发日：2020.01.27
技术公布日：2021/11/21