[发明专利]用于制造基板引导的光学器件的方法

说明书

描述了一种用于制造光学器件的方法，该光学器件包括具有至少两个主表面和边缘的光波透射基板和由该基板承载的多个部分反射表面，其中部分反射表面彼此平行并且不平行于基板的边缘中的任一个。该方法包括提供至少一个透明平板和具有部分反射表面的板，并将平板光学附接在一起以便创建堆叠交错形式部。通过切割穿过几个板，从堆叠交错形式部切出至少一个区段，并且研磨和抛光该区段以产生光波透射基板。通过光学无粘合剂过程将板彼此光学附接。

技术领域

本发明涉及基板引导的光学器件，并且特别地涉及包括由也被称为光导元件的常见透光基板承载的多个反射表面的器件。

本发明可以在诸如便携式DVD、蜂窝电话、移动电视接收机、视频游戏、便携式媒体播放器或任何其他移动显示设备的大量成像应用中有利地实现。

背景技术

紧凑型光学元件的重要应用是在头戴式显示器(HMD)上，其中光学模块既充作成像透镜又用作组合器，其中二维图像源被成像到无穷远并被反射到观察者的眼睛中。显示源可以直接地从空间光调制器(SLM)(诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)，有机发光二极管阵列(OLED)、扫描源或类似设备)中获得，或者间接地借助于中继透镜或光纤束获得。显示源包括通过准直透镜被成像到无穷远并借助于分别用作非透视应用和透视应用的组合器的反射或部分反射表面被发送到观看者的眼睛中的元件(像素)阵列。通常，常规的自由空间光学模块用于这些用途。但是，随着系统的期望视场(FOV)增加，这种常规的光学模块变得更大、更重和更庞大，并因此即使对于中等性能的器件也是不切实际的。对于各种显示器，以及尤其是在其中系统应当必须尽可能轻且紧凑的头戴式应用中的显示器，这是主要缺点。

力求紧凑性导致几种不同的复杂光学解决方案，所有这些解决方案一方面对于大多数实际应用而言仍然不足够紧凑，并且另一方面在可制造性上承受主要缺点。此外，由这些设计得到的光学视角的眼睛运动盒(EMB)常常非常小–通常小于8mm。因此，光学系统的性能即使对于光学系统相对于观看者的眼睛的小的移动也是非常敏感的，并且不允许足够的瞳孔运动来舒适地从这种显示器读取文本。

包括在全部以本申请人的名义的公开内容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IL 235642中的教导通过引用并入本文。

发明内容

本发明有助于开发用于HMD等应用的非常紧凑的光导光学元件(LOE)。本发明允许相对宽的FOV以及相对大的EMB值。得到的光学系统提供大的、高质量的图像，其还适应眼睛的大的移动。本发明提供的光学系统是特别有利的，因为它显著地比现有技术的实现方式更加紧凑，并且即使在具有专门配置的光学系统中，它仍能够容易地结合。

因此，本发明的广泛目的是减轻现有技术的紧凑光学显示器件的缺点，并根据具体需要提供具有改进的性能的其它光学部件和系统。

LOE的操作的主要物理原理是通过来自LOE的外表面的全内反射将光波捕获在基板内。此外，通过部分反射表面阵列将被捕获在LOE内的光波耦合出到观察者的眼睛中。因此，为了实现具有良好光学质量的未失真图像，重要的是一方面外部表面和部分反射表面的质量将具有高质量，并且另一方面，LOE的制造过程将尽可能简单且直接。