[发明专利]具有用于高度空间均匀的光输出的反射器和透镜的光输出系统

说明书

在一些实施例中，具有反射器和靠近反射器的光输出开口的透镜的光学系统提供具有高度空间均匀性和高效的光输出。反射器被成形为提供基本上角度均匀的光输出，并且透镜被配置为将该角度均匀的光输出转换为空间均匀的光输出。光输出可以被导入光调制器中，光调制器调制光以投射图像。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2016年2月26日提交的序列号为62/300,742，名称为“LIGHT OUTPUT SYSTEM WITH REFLECTOR AND LENS FOR HIGHLY SPATIALLY UNIFORMLIGHT OUTPUT(具有用于高度空间均匀的光输出的反射器和透镜的光输出系统)”的美国临时专利申请的优先权益，该公开的全部内容通过引用并入此文。

以下每个专利申请的全部内容也通过引用并入本申请：2014年11月27日提交的序列号为14/555,585的美国申请；2015年4月18日提交的序列号为14/690,401的美国申请；2014年3月14日提交的序列号为14/212,961的美国申请；以及2014年7月14日提交的序列号为14/331,218的美国申请。

技术领域

本公开涉及光输出系统，更具体地说，涉及具有反射器和透镜的光输出系统。在一些实施例中，光输出系统可以是增强和虚拟现实成像和可视化系统的一部分。

背景技术

成像和可视化系统可以利用将光输出到光调制装置中，然后该光调制装置调制和投射光以在观看者的眼睛中形成图像的系统。一直需要开发能够满足现代成像和可视化系统需求的光投射系统。

发明内容

在一些实施例中，提供了一种光学系统。所述光学系统包括反射器，所述反射器包括光输入开口、光输出开口和在所述光输入开口以及反射内侧壁，所述光输出开口之间延伸。所述光学系统还包括透镜，所述透镜靠近所述反射器的光输出开口。所述反射器的侧壁可以被成形为提供基本上角度均匀的光输出，并且所述透镜可以被配置为将基本上角度均匀的光输出转换为基本上空间均匀的光输出。在一些实施例中，所述反射器是反射器阵列中的一者，每个反射器具有位于所述反射器的输出开口前方的关联透镜。

所述光学系统可以进一步包括光调制装置，所述光调制装置被配置为通过所述透镜接收由所述反射器输出的光。所述光学系统还可以进一步包括波导堆叠，每个波导包括光耦入光学元件，所述光耦入光学元件被配置为接收来自所述光调制装置的光。如沿着所述光到所述堆叠的传播轴所示，每个波导的所述光耦入光学元件可以在空间上偏离其它波导的所述光耦入光学元件。如平面图所示，所述反射器的空间布置可以与所述光耦入光学元件的空间布置一一对应并对齐。

附图说明

图1示出了用户通过AR装置的增强现实(AR)视图。

图2示出了可穿戴显示系统的示例。

图3示出了用于为用户模拟三维图像的常规显示系统。

图4示出了使用多个深度平面模拟三维图像的方法的各方面。

图5A至图5C示出了曲率半径和焦半径之间的关系。

图6示出了用于将图像信息输出给用户的波导堆叠的示例。

图7示出了由波导输出的出射光束的示例。

图8示出了堆叠波导组件的示例，其中，每个深度平面包括使用多种不同成分颜色形成的图像。

图9A示出了一组堆叠波导的示例的横截面侧视图，每个堆叠波导包括耦入光学元件。

图9B示出了图9A的多个堆叠波导的示例的透视图。

图9C示出了图9A和图9B的多个堆叠波导的示例的俯视平面图。

图10示出了具有复合抛物面聚光器(CPC)的轮廓的反射器的示例。