[发明专利]在显示器设备中具有短近焦距的光束扩展的系统和方法

权利要求书

1.一种光学设备，包括：

光引导结构，用于借助于全内反射引导光波，该光引导结构具 有基本上平行于该结构的主平面而延展的两个相对的主表面，

第一光耦合元件，由所述结构的该相对的主表面之一承载，用 于将来自图像源的光波耦合入到该光引导结构内，

至少一个第二光耦合元件，由所述结构的相对的主表面之一承 载并且沿着该结构的该主平面在所述第一光耦合元件的侧翼放置， 用于将光波耦合出所述结构之外以便由观察者的眼睛查看，其中：

在该光引导结构的第一或至少一个第二光耦合元件中的至少一 个的位置处的该相对的主表面中的至少一个包括对应于用于在优选 的焦距处产生虚拟图像的视焦距的给定有限曲率半径。

2.根据权利要求1所述的光学设备，其中曲率中心对所述光引 导结构的该两个相对的主表面是各自相同的。

3.根据权利要求1所述的光学设备，其中对应于该焦距的该曲 率半径至少为0.5m。

4.根据权利要求1所述的光学设备，其中该第一和该至少一个 第二光耦合元件位于该光引导结构的同一侧。

5.根据权利要求1所述的光学设备，其中该第一和/或该至少 一个第二光耦合元件中的至少一个是衍射元件。

6.根据权利要求5所述的光学设备，其中该第一和该至少一个 第二光耦合元件排列在圆柱的表面，该圆柱的轴平行于在所述光耦 合元件中提供的光栅线。

7.根据权利要求5所述的光学设备，其中该第一和该至少一个 第二光耦合元件中的至少一个包括表面浮雕结构。

8.根据权利要求1所述的光学设备，其中该第一和该至少一个 第二光耦合元件中的至少一个是全息光学元件。

9.根据权利要求8所述的光学设备，其中所述全息光学元件是 通过将所述全息光学元件记录为两个相互相干的光波的干涉图案而 在所述结构中实施的。

10.根据权利要求1所述的光学设备，其中所述图像源是连续 的颜色硅上液晶(LCOS)设备、有机发光二极管(OLED)阵列、微 电子机械的系统(MEMS)设备或任何其它适于在传播、反射或发射 中操作的微型显示器设备。

11.根据权利要求1所述的光学设备，其中对应于该焦距的该 曲率半径在0.5m到1.5m的范围中。

12.一种虚拟显示器单元，用作电子设备的图像源，该显示器 单元包括：

光引导结构，用于借助于全内反射引导光波，该光引导结构具 有基本上平行于结构的主平面而延展的两个相对的主表面，

第一光耦合元件，由所述结构的该相对的主表面之一承载，以 将来自图像源的光波耦合入到该光引导结构内，

至少一个第二光耦合元件，由所述结构的相对的主表面之一承 载并且沿着该结构的该主平面在所述第一光耦合元件的侧翼放置， 用于将光波耦合出所述结构之外，

在该光引导结构的第一或至少一个第二光耦合元件中的至少一 个的位置处的该相对的主表面中的至少一个包括对应于用于在优选 的焦距处产生虚拟图像的视焦距的给定有限曲率半径。

13.根据权利要求12所述的虚拟显示器单元，其中所述电子设 备包括便携式通信设备。

14.一种用于延展电子设备的出瞳的装置，包括：

光引导结构，用于借助于全内反射引导光波，该光引导结构具 有基本上平行于该结构的主平面而延展的两个相对的主表面，

第一光耦合元件，由所述结构的该相对的主表面之一承载，以 将来自图像源的光波耦合入到该光引导结构内，

至少一个第二光耦合元件，由所述结构的相对的主表面之一承 载并且沿着该结构的该主平面在所述第一光耦合元件的侧翼放置， 用于将光波耦合出所述结构之外，

在该光引导结构的第一或至少一个第二光耦合元件中的至少一 个的位置处的该相对的主表面中的至少一个包括对应于用于在优选 的焦距处产生虚拟图像的视焦距的给定有限曲率半径。