[发明专利]具有图案化光学合路器的透视弯曲目镜

权利要求书

1.一种与可头戴式显示器一同使用的设备，所述设备包括：

弯曲目镜，引导在视野区域外围设置的输入表面处接收的显示光，并且将所述显示光沿着朝向眼睛的方向发射到所述视野区域中，所述弯曲目镜包含：

面向眼睛表面，为凹面；

面对世界表面，为凸面，并且与所述面向眼睛表面相反；

弯曲光导，设置在所述面向眼睛表面与所述面对世界表面之间，以经由全内反射将所述显示光从所述输入表面引导到所述视野区域；以及

光学合路器，设置在所述视野区域的所述弯曲目镜内，以将所述显示光从所述弯曲光导重新引导向输出的所述朝向眼睛的方向，其中所述光学合路器包含反射元件的图案，所述反射元件由填隙区域分隔，其中所述反射元件反射所述显示光，并且所述填隙区域使穿过所述面对世界表面入射的环境光通过，使得所述视野区域为部分透视；

其中所述反射元件的密度分布具有填充系数，所述填充系数相对于所述光学合路器的中心朝向所述光学合路器的至少一个角部或朝向所述光学合路器的至少边缘提高，以改善由所述光学合路器反射的所述显示光的亮度均匀度。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述反射元件为不透明反射体。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述弯曲目镜还包括：

第一透镜体，所述输入表面设置在所述第一透镜体上，并且所述弯曲光导在所述第一透镜体中从所述输入表面延伸到所述光学合路器；以及

第二透镜体，匹配到所述第一透镜体，其中所述光学合路器沿着所述第一透镜体与所述第二透镜体之间的界面表面设置。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述填隙区域包括间隙，所述间隙在所述反射元件之间的界面表面上。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述反射元件对所述间隙的总表面积填充系数由所述反射元件覆盖少于30％，并且其中所述光学合路器总体上透射性大于反射性。

6.如权利要求3所述的设备，

其中所述第一透镜体具有第一厚部分、第一薄部分、以及在所述第一厚部分与所述第一薄部分之间延伸的第一过渡表面，

其中所述第二透镜体具有第二厚部分、第二薄部分、以及在所述第二厚部分与所述第二薄部分之间延伸的第二过渡表面，

其中所述第一厚部分匹配到所述第二薄部分，并且所述第一过渡表面匹配到所述第二过渡表面，并且

其中所述光学合路器设置在所述第一过渡表面与所述第二过渡表面之间。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述第一过渡表面和所述第二过渡表面为弯曲表面，其中所述弯曲光导设置在所述第一厚部分内，并且其中透明粘合剂将所述第一厚部分接合到所述第二薄部分，以在所述第一透镜体与所述第二透镜体之间建立全内反射边界，所述透明粘合剂具有第一折射率，所述第一折射率小于所述第一透镜体和所述第二透镜体的第二折射率。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述反射元件的图案包括以下中的一种：网格图案、径向分布图案或多项式分布图案。

9.如权利要求1所述的设备，其中所述反射元件的每一个具有六边形形状。

10.如权利要求1所述的设备，其中所述反射元件的每一个具有以下中的一种形状：圆形、椭圆形、矩形或贝塞尔形。

11.如权利要求1所述的设备，其中每个反射元件的表面积足够大，以在反射时实质上不衍射所述显示光，其中所述显示光包括可见波长。