[发明专利]具有用于减少光学伪影的动态拔模的菲涅耳透镜

说明书

一种透镜包括光学透明基板，所述基板具有第一透镜表面以及与第一透镜表面相对的第二透镜表面。所述第一透镜表面包括多个菲涅耳结构体。所述多个菲涅耳结构体中的相应菲涅耳结构体包括斜面和拔模面。所述多个菲涅耳结构体中的相应菲涅耳结构体的特征在于代表性节距。所述相应菲涅耳结构体的代表性节距基于相应菲涅耳结构体离透镜的参考轴的距离。还描述了包括透镜以及与透镜耦合的用于输出通过透镜的光的电子显示器的显示装置以及用于将光从电子显示器透射到透镜的方法。

技术领域

本发明总体上涉及光学透镜，更具体地，涉及用于头戴式显示装置中的光学透镜。

背景技术

头戴式显示装置(本文也称为头戴式显示器)作为向用户提供视觉信息的手段越来越受欢迎。然而，传统头戴式显示器的尺寸和重量制约了头戴式显示器的应用。

发明内容

因此，需要小巧轻便的头戴式显示器，从而增强用户的虚拟现实和/或增强现实体验。

菲涅耳透镜提供的光圈和焦距与传统透镜相当。因为菲涅耳透镜通常比具有类似性能特征(例如，光圈和/或焦距)的传统透镜更薄和更轻，所以用菲涅耳透镜代替头戴式显示器中的传统透镜，可以减小头戴式显示器的尺寸和重量。然而，菲涅耳透镜遭受衍射以及与菲涅耳结构体相关的其他光学伪影，因此，其在成像应用中的使用受到限制。

因此，需要小巧轻便并且同时减少与这种透镜相关的光学伪影的透镜。

所公开的透镜减少或消除了与传统透镜相关的上述缺陷和其他问题。在一些实施例中，透镜包括在显示装置中。在一些实施例中，该装置是头戴式显示装置。在一些实施例中，该装置是便携式的。

根据一些实施例，一种透镜包括：光学透明基板，其具有第一透镜表面以及与第一透镜表面相对的第二透镜表面。所述第一透镜表面包括多个菲涅耳结构体。所述多个菲涅耳结构体中的相应菲涅耳结构体包括斜面和拔模面。所述拔模面以拔模角表征。所述相应菲涅耳结构体的拔模角基于相应菲涅耳结构体离透镜的中心的距离。

根据一些实施例，一种显示装置包括：本文描述的透镜；以及与透镜耦合的发光装置阵列，用于通过透镜输出光。

根据一些实施例，一种被配置为在第一介质中透射光的透镜包括：光学透明基板，其具有第一透镜表面以及与第一透镜表面相对的第二透镜表面。所述第一透镜表面包括多个菲涅耳结构体。所述多个菲涅耳结构体中的相应菲涅耳结构体包括斜面和拔模面，并且所述拔模面以拔模角表征。所述相应菲涅耳结构体的拔模角基于相应菲涅耳结构体离透镜的参考轴的距离。所述透镜与相应的光轴相关联。所述相应菲涅耳结构体的拔模角在第一角度和第二角度之间，所述第一角度对应于第一介质中从参考离轴位置通过相应菲涅耳结构体朝向参考瞳孔透射的光线方向，第二角度对应于光学透明基板中从参考离轴位置通过相应菲涅耳结构体朝向参考瞳孔透射的光线方向。所述参考离轴位置远离透镜的相应光轴。

根据一些实施例，一种显示装置包括：本文描述的透镜；以及与透镜耦合的电子显示器，用于输出通过透镜的光。

根据一些实施例，一种用于减少光学伪影的方法包括:通过第一介质从显示装置向透镜透射光，所述透镜包括具有第一透镜表面以及与第一透镜表面相对的第二透镜表面的光学透明基板。所述第一透镜表面包括多个菲涅耳结构体。所述多个菲涅耳结构体中的相应菲涅耳结构体包括斜面和拔模面，其中，所述拔模面以拔模角表征。所述相应菲涅耳结构体的拔模角基于相应菲涅耳结构体离透镜的参考轴的距离。所述透镜与相应的光轴相关联。所述相应菲涅耳结构体的拔模角在第一角度和第二角度之间，所述第一角度对应于第一介质中从参考离轴位置通过相应菲涅耳结构体朝向参考瞳孔透射的光线方向，第二角度对应于光学透明基板中从参考离轴位置通过相应菲涅耳结构体朝向参考瞳孔透射的光线方向。所述参考离轴位置远离透镜的相应光轴。该方法还包括通过透镜向参考瞳孔透射光。