[发明专利]斜交镜、使用方法和制造方法

说明书

本发明提供了被称为斜交镜的光学反射设备，所述设备具有不需要被限制为表面法线的反射轴。斜交镜的示例被配置为在相对较宽的波长范围内关于基本恒定的反射轴反射光。在一些示例中，斜交镜在相对较宽的入射角范围内具有基本恒定的反射轴。还公开了用于制造和使用斜交镜的示例性方法。斜交镜包括光栅结构，其在一些示例中包括全息图。

背景技术

传统电介质反射镜是通过用其介电常数互不相同的多层材料来涂覆表面(通常是玻璃)而制造出来的。这些材料层通常被布置成使得来自层边界的Fresnel反射大大增强，从而得到大的净反射率。可以通过确保在相对宽的指定波长范围和入射角上实现该条件，来设计宽带电介质反射镜。然而，因为这些层是沉积于一个表面上，因此电介质反射镜的反射轴必然会与表面法线一致，即，反射轴与反射镜表面垂直。因为对反射轴的这种限制，所以电介质反射镜完全不适合用于某些用途。此外,玻璃电介质反射镜往往相对较重，使之不太适合或不适合用于要求反射部件相对轻质的应用。相反，传统光栅结构则可关于与光栅结构驻留的介质表面法线相差的反射轴反射光。然而，对于给定的入射角而言，传统光栅结构的反射角通常会随着入射光的波长一起变化。因此，采用传统的光栅结构来反射光避免了电介质反射镜所固有的反射轴必须与表面法线一致的限制。然而，在需要恒定反射轴的情况下，对于给定的入射角而言，传统的光栅结构通常限制在单一波长或非常窄的波长范围。类似地，为了关于恒定反射轴反射指定波长的光，传统的光栅结构也限制在单一入射角或非常窄的入射角范围。因此，传统的光栅结构在任何大的波长范围或入射角的光上不具有恒定反射轴。

因此，当前可用的反射装置(包括反射光栅结构或电介质反射镜)都无法满足这样的要求：在相对简单的装置中，关于不限于表面法线的反射轴反射光，并且对于给定的入射角，其反射角在多个波长下基本恒定。因此存在对此类反射装置的需求，此类需求在头盔式显示装置中尤为迫切。

附图说明

本领域技术人员将理解，附图主要是出于例示性目的，并非旨在限制本文所述的发明主题的范围。附图不一定按比例绘制；在一些情况下，本文所公开的发明主题的各个方面可能在附图中被夸大或放大示出以便于理解不同的特征部。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的特征部(例如，功能上类似的和/或结构上类似的元件)。

图1A是记录在光栅介质中的全息图的横截面视图。

图1B是单个正弦全息图的k空间表示的横截面视图。

图2A是单个正弦全息图的k空间表示的横截面视图。

图2B是单个正弦全息图的k空间表示的横截面视图。

图3是示出根据一个实施方案的在实际空间中的斜交镜的反射特性的横截面真实视图。

图4A是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图4B是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图5A是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图5B是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图6A是示出根据一个实施方案的斜交镜的反射特性的横截面视图。

图6B是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图6C是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图6D是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图7A是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图7B是根据一个实施方案的斜交镜的k空间表示的横截面视图。

图8A是示出根据一个实施方案的斜交镜的反射特性的横截面视图。