[发明专利]用于光束整形的折反射式和折射式光学结构

权利要求书

1.一种近眼光学元件，包括：

供用户观看的视窗区域；

多个近红外光源，其被配置为将近红外光束从所述近红外光源的发射孔发射出来；

连续透明光学层，其包括在所述连续透明光学层中形成的多个棱镜，其中所述棱镜在所述近红外光源的所述发射孔上对准，并且其中每个棱镜包括：

形成在所述连续透明光学层中的第一刻面；和

形成在所述连续透明光学层中的第二刻面，

其中，所述第一刻面被成角度以反射所述近红外光束，从而该近红外光束作为在所述视窗区域中传播的近红外出射光束从所述第二刻面出射；并且

其中所述近红外出射光束的倾斜角随着所述多个棱镜中的特定棱镜越来越靠近所述连续透明光学层的外边界而增大。

2.根据权利要求1所述的近眼光学元件，其中反射层设置在所述第一刻面上，以朝向所述第二刻面反射所述近红外光束。

3.根据权利要求1所述的近眼光学元件，其中所述第一刻面是被配置为以反射方式发散所述近红外光束的凹刻面，其中所述第二刻面是被配置为以透射方式发散所述近红外光束的凹刻面。

4.根据权利要求1所述的近眼光学元件，其中所述第一刻面和所述第二刻面一起被配置成发散所述近红外光束并在朝向眼睛的方向上倾斜所述近红外光束。

5.根据权利要求1所述的近眼光学元件，其中所述第二刻面包括在所述第二刻面的表面中形成的多个弯曲部分，从而以透射方式发散所述近红外光束。

6.根据权利要求1所述的近眼光学元件，其中所述第一刻面相对于入射在所述第一刻面上的所述近红外光束的角度允许所述第一刻面依靠全内反射(TIR)将所述近红外光束反射到所述第二刻面。

7.根据权利要求1所述的近眼光学元件，其中所述第一刻面或所述第二刻面中的至少一个是球形或基本平坦的表面。

8.根据权利要求1所述的近眼光学元件，还包括：

照相机，其被配置为对从眼睛反射的所述近红外光束的反射进行成像，以生成红外眼睛图像，其中所述照相机被配置为对所述近红外光束的近红外波长范围进行成像，并且拒绝所述近红外波长范围之外的光波长。

9.一种近眼光学系统，包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的近眼光学元件，所述近眼光学系统还包括：

照相机，其被配置为对从用户的眼睛反射的所述近红外光束的反射进行成像，以生成红外眼睛图像，所述红外眼睛图像用于确定用户的凝视方向，

显示器，用于基于所确定的用户凝视方向来将图像光生成到所述视窗区域。

10.根据权利要求9所述的近眼光学系统，其中所述多个棱镜中的所述棱镜被配置成产生所述近红外出射光束的不同光束发散角。

11.一种近眼光学系统，包括：

根据权利要求8所述的近眼光学元件，所述近眼光学系统还包括：

显示器，用于基于所确定的用户凝视方向来将图像光生成到所述视窗区域；

其中，所述红外眼睛图像用于确定用户的凝视方向。

12.根据权利要求11所述的近眼光学系统，其中所述多个棱镜中的所述棱镜被配置成产生所述近红外出射光束的不同光束发散角。