CN102326112A - 包括多功能镜片的显示装置，制造方法以及具有菲涅耳结构的光学元件 - Google Patents

包括多功能镜片的显示装置，制造方法以及具有菲涅耳结构的光学元件 Download PDF

Info

Publication number
CN102326112A
CN102326112A CN2010800090012A CN201080009001A CN102326112A CN 102326112 A CN102326112 A CN 102326112A CN 2010800090012 A CN2010800090012 A CN 2010800090012A CN 201080009001 A CN201080009001 A CN 201080009001A CN 102326112 A CN102326112 A CN 102326112A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fresnel
fresnel structure
display device
effective surface
functional eyeglass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800090012A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102326112B (zh
Inventor
汉斯-尤根·多伯夏尔
甘特·鲁道尔夫
卡士登·林迪希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chart capital technology limited liability company
Original Assignee
Carl Zeiss AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss AG filed Critical Carl Zeiss AG
Publication of CN102326112A publication Critical patent/CN102326112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102326112B publication Critical patent/CN102326112B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种显示装置，包含保持装置(23)，其可装配于用户的头上；图像生成模块(25)，其被固定在该保持装置(23)并生成图像；以及多功能镜片(1)，其被固定在保持装置(23)并具有注入区和撷取区。生成的图像通过注入区被注入到多功能镜片，在多功能镜片中被导向至撷取区并通过撷取区而被撷取，从而当保持装置(23)装配到用户头上时，用户可察觉撷取的图像被叠加到环境中。注入区具有菲涅耳结构(3)，该菲涅耳结构(3)在图像注入到多功能镜片(1)时引发光束路径的褶曲，所述结构具有成像特性。

Description

包括多功能镜片的显示装置,制造方法以及具有菲涅耳结构的光学元件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的显示装置、一种用于制造该显示装置的多功能镜片的方法，以及一种具有光学有效表面的光学元件，该光学有效表面至少部分具有多个菲涅耳片的菲涅耳结构。
背景技术
具有菲涅耳结构的光学元件常用于减小安装空间，例如在照明透镜系统的情况。在这种情况下，例如可采用旋转对称菲涅耳结构以及复曲面菲涅耳结构。
用于光反射传输以及在背投影设备中进行光学成像的旋转对称式菲涅耳透镜由美国第6989992B2号而公知。用于照明透镜系统在反射中工作且具有凹陷菲涅耳结构的旋转对称式菲涅耳透镜由美国第7178947B2号而公知。作为成形光线的反射中工作且自圆柱形剖面形状开始的菲涅耳结构进一步由美国第4510560号而公知。
通过根据开头所述类型的显示装置，问题往往会在将生成的图像耦合至多功能镜片时发生，从而其随后被导入到没有中断图像错误出现的耦合输出区。
发明内容
由此开始，本发明的目的是为了改进开头所述类型的显示装置，从而尽可能地避免耦合输入出现中断的图像错误。此外，还提供了一种用于制造这种显示装置的多功能镜片的方法。
在开头所述类型的显示装置的情况下可实现该目的，在该显示装置中耦合输入区包括菲涅耳结构，其在将图像耦合至多功能镜片期间产生光束的弯曲，且具有成像特性。
因此可实现该耦合输入，从而图像被导入多功能镜片中以至导入耦合输出区(例如通过全内反射)。此外，中断的图像错误可借助于成像特性而有效地消除。
菲涅耳结构可特别地在多功能镜片材料的边界表面处形成，其中该材料的边界表面特别地是弯曲的材料边界表面。由此，可为多功能镜片提供很大的设计自由度，其几乎没有或根本不受耦合输入区的必要光学功能所限制，因为借助于菲涅耳结构可实现耦合输入区的光学功能。
菲涅耳结构可被形成为透射式或反射式。如果其被形成为透射式，其优选地形成在面向图像生成模块的多功能镜片的材料边界表面上。如果菲涅耳结构为反射式，其优选地形成在面向远离图像生成模块的多功能镜片的材料边界表面上。
菲涅耳结构可具有多个菲涅耳片，其中菲涅耳片的光学有效面光学地对应于虚拟的光学有效表面，该虚拟的光学有效表面为弯曲的且既不具有镜面对称性也不具有旋转对称性。此外，该光学有效表面优选地还不具有平移对称性。通过这个光学有效表面，即使在多功能镜片的材料边界表面上形成的菲涅耳结构是弯曲的，也可实现光束路径所希望的弯曲以及所希望的成像特性。
对菲涅耳结构而言，每一面的最大高度优选地为相同。其例如在5μm-500μm的范围，优选地在0.01mm-0.1mm的范围，更优选地在200μm-300μm以及0.05mm-0.3mm的范围。
面的形状可以是近似的，特别是与虚拟有效表面的相应表面区域的形状近似。特别地，该面在截面上可以为凹形或凸形。
菲涅耳片可直接相邻，正如“标准”菲涅耳结构的情况。但可能的是，菲涅耳结构为相互间隔，其中材料边界表面的普通层随后被引入它们之间。
进一步提供了一种用于制造根据本发明的显示装置的多功能镜片的方法，其中菲涅耳结构具有一成像特性，也具有在多功能镜片的耦合输入区中形成光束路径的弯曲特性。
通过该方法，可以容易地制作用于根据本发明的显示装置的多功能镜片，并因此而容易地制作根据本发明的显示装置本身。
在制造方法中，菲涅耳结构可被形成在多功能镜片的曲面材料界面表面上。因此，多功能镜片本身(其形状及曲率)的设计耦合可实质上通过其耦合输入区来实现。一旦多功能镜片的形状被固定，就可以计算和制造用于耦合输入区的菲涅耳结构。
在该方法中，菲涅耳结构可具有多个菲涅耳片，其中菲涅耳片的光学有效面被形成，以便它们光学地对应于虚拟的光学有效面，该光学有效面为曲面，且既不具有镜面对称性也不具有旋转对称性。特别地，光学作用面还不具有平移对称性。
在根据本发明的制造方法中，多功能镜片可基于制造数据来制造，该制造数据通过将光学模型表面划分为多个高度的区域来计算产生，并且计算地将单个高度区域的表面区域或这些表面区域的相近部分配置在基础面上，以便它们光学地对应于光学有效表面。多个高度区域的划分可在恒定的高度下进行，或者也可以在变化的高度下进行。特别地，该高度在5μm-500μm的范围，也在0.01mm-0.1mm的范围。更优选地在200μm-300μm和0.05mm-0.3mm的范围。
高度区域可特别地挑选，从而在每个情况下，到基础表面的距离都恒定。
表面区域或者表面区域的邻近区域可计算地被配置在平坦的或弯曲的基础表面上。特别地，弯曲的基础表面的配置方式是有利的，在这种情况下，多功能镜片的材料界面表面也可以是弯曲的。特别地，采用线性的邻近区域来作为表面区域的邻近区域。然而，任何其他类型的邻近区域也是可能的。
可形成该面，以便所有面的最大高度都相同。
特别地，可开发根据本发明的制造方法，从而可制造根据本发明的显示装置的多功能镜片(包括所有产品)。
此外，提供了一种具有光学有效表面的光学元件，该光学有效表面至少部分具有多个菲涅耳片的菲涅耳结构，其中菲涅耳片的光学有效面光学地对应于弯曲的虚拟光学有效表面，其并不具有镜像对称性或旋转对称性。
光学元件因此可以被广泛地用于不同的领域。特别地，光学元件可被形成为根据本发明的显示装置的多功能镜片。
这种既不具有镜像对称性也不具有旋转对称性且随后也被称为自由形态表面的光学有效表面可独立地被初步计算优化其空间范围，以便随后制造的具有菲涅耳结构的光学元件具有所希望的特性。自由形态表面的空间范围实际上在用作菲涅耳结构的自由形态表面的实施中并不起作用，由于它可以通过单个面在光学的同等方式中提供，因此上文提及的计算优化可以实施。
最大的面高度可预置，例如在5μm-500μm的范围，特别地在0.01mm-0.1mm的范围。更优选地在200μm-300μm以及0.05mm-0.3mm的范围。
光学有效表面还优选地不具有平移对称性。
特别地，光学有效表面为光学元件的边界表面。这便于光学元件的制造。因此，其例如可以通过钻石研磨来制造。然而，它也可能通过模制和铸造的方法来制造光学元件。
菲涅耳片可被形成为反射片或折射片。就反射结构而言，反射率可被调整且在大于0至差不多100％的范围。
特别地，对于光学元件，每个面的最大高度可以相同。
此外，面的形状可以是近似的，特别是与虚拟有效表面的相应表面区域的形状近似。因此，光学的相应作用仍然总是能够实现。当然，菲涅耳结构的光学作用实际上并不等同于虚拟光学有效表面的光学作用。根据本发明，实际上，菲涅耳结构的实际光学作用与虚拟光学有效表面的最佳光学作用之间的偏差是如此之小，从而光学元件符合光学种种要求，正如总为光学元件的情况，其实际上永远无法达到理论最大的光学作用。
在横截面上，所述面可为为弯曲的凹面或者凸面。
此外，菲涅耳片可直接地相邻。但其也可能是相互间隔的单个菲涅耳片。
特别地，具有菲涅耳结构的光学有效表面为连续表面。
此外，提供了一种用于制造具有光学有效表面的光学元件的方法，该光学元件至少部分具有多个菲涅耳片的菲涅耳结构，其中菲涅耳片的光学有效面被形成，从而它们光学地对应于弯曲的且不具有镜像对称性或旋转对称性的虚拟光学有效表面。
通过这个制造方法，可制造具有优良光学特性的光学元件。
特别地，光学有效表面还可不具有平移对称性。
菲涅耳片优选地形成在光学元件的边界表面处。这可简化光学元件的制造。
光学元件可基于制造数据来制造，该制造数据通过将光学模型表面划分为多个高度的区域来计算产生，并且计算地将单个高度区域的表面区域或这些表面区域的相近部分配置在基础表面(例如在基础表面之上或之下)，以便它们光学地对应于光学有效表面。多个高度区域的划分可在恒定的高度下或者也可以在变化的高度下进行。特别地，该高度在5μm-500μm或0.01mm-0.1mm的范围。更优选地在200μm-300μm和0.05mm-0.3mm的范围。
高度区域可特别的挑选，从而在每个情况下，到基础表面的距离都恒定。
表面区域或者表面区域的邻近区域可计算地被配置在平坦的或弯曲的基础表面上。
特别地，可选择线性的邻近表面区域来作为表面区域的邻近区域。但是，任意其它类型的邻近区域也是可能的。
可形成所述面，从而所有所述面的最大高度都相同。
特别地，可开发根据本发明的制造方法，从而可制造根据本发明的光学元件及其产品。
光学元件例如可被用作分光器或也可被用作光束组合器。此外，光学元件可被用作偏光元件。光学元件还可能被形成来作为成像元件以反射地或折射地工作。更多的可能设计由下文的实施例给出。光学元件由此还可被用在HMD(头戴显示器)装置领域中。
应当明白的是，在不脱离本发明范围的情况下，上文提及的和随后将要说明的结构不仅可适用于给出的组合，而且还适用于其它组合或单独适用。
附图说明
图1为根据本发明的光学元件的第一实施例的透视图；
图2为通过根据图1的菲涅耳结构3来模拟的光学有效表面层；
图3为图1的光学元件的俯视图；
图4为作用面8的XZ截面；
图5为图4的细节C的放大图；
图6-图9为根据本发明的光学元件的菲涅耳结构3的多个剖面形状；
图10为用作菲涅耳镜的光学元件1的另一个实施例；
图11为用以说明将另一个自由形态的表面用作菲涅耳结构3的实施过程的截面图；
图12为用于与根据图10的菲涅耳镜相比较的常规非球面镜；
图13A为另一个自由形态表面8的截面图，该自由形态表面8被实施为在弯曲的基础表面11上的菲涅耳结构3；
图13B为另一个自由形态表面8，其再次被实施在与菲涅耳结构具有光学等同作用的弯曲的基础表面11上；
图14为根据另一个实施例的反射菲涅耳结构3，其位于具有球形基础表面17的镜16上；
图15为另一个自由形态表面8的透视图；
图16为在图15的圆柱形基础表面上的作用面8的相应菲涅耳结构的透视图；
图17-图18为在弯曲基础表面11处的菲涅耳结构3的截面图；
图19A为具有偏光元件38的多功能镜片的透视图，该多功能镜片包括根据本发明的菲涅耳结构3；
图19B为被固定至镜架23的图19A的多功能镜片1的示意性侧视图；
图20A为根据本发明显示装置的另一个实施例的示意性侧视图；
图20B为图20A的显示装置的透视表示图；
图20C为根据另一个实施例的显示装置的透视表示图；
图20D为根据另一个实施例的显示装置的透视表示图；
图20E为来自图19A和图20A的多功能镜片1的叠加区29的俯视图；
图21为来自图19A的偏光元件38的菲涅耳结构3的整个平面5的截面图；
图22为图21的面的变型；
图23为图21的面的另一个变型；
图24为另一个菲涅耳结构3的截面图；
图25为不连续的菲涅耳结构3的截面图；
图26为具有菲涅耳结构3的光束组合器1的截面图；
图27为图26的分光器的变型；
图28为图27的分光器的变型；
图29为具有菲涅耳结构的光束组合器；以及
图30为具有菲涅耳结构3的分光器的另一个实施例。
具体实施方式
在图1所示的实施例中，根据本发明的光学元件1在此被形成为透镜，包括在其顶面2上具有多个菲涅耳片4的菲涅耳结构3。
每个菲涅耳片4都具有光学有效平面5。为了获得如图1所示的台阶形状，每个菲涅耳片4通常还包括边缘6，该边缘6在此基本上垂直于光学元件1的底面7延伸。
平面5的常规光学作用对应于虚拟的光学有效表面8，如图2所示，其中光学有效表面8为曲面并且不具有镜面或旋转对称性。从图1和图2的对比可容易的看到，与图1中的图像相比，图2中的图像在z轴旋转了90°。如下文，虚拟光学有效表面8可被实施为根据图1的菲涅耳结构3。
作用面8在z方向上被划分为相同高度Δh的切片。切线9还可被称为轮廓线，且因此每条轮廓线限定出作用面8的表面区域10。表面区域10在z方向上沿着彼此而交替，从而在每种情况下，下部边线(具有更小z值的一个)与平面5的下边缘处在相同的高度上(在z方向上)。垂直边缘6随后从表面区域10的各自上部边线及平面5的上边缘导向直接相邻的表面区域10的下部边线，以便得到图1的菲涅耳结构3的台阶结构。图1的光学元件的上边缘在图3的俯视图中可见。
为了从弯曲的且不具有镜面或旋转对称性的虚拟光学有效表面8获得想要的菲涅耳结构3，下面结合图4详细说明实现的步骤，其中图4中的作用面8的xz截面显示出不同于图2中的作用面8，但还是弯曲的且不具有镜像或旋转对称性。相同高度的表面区域10的划分由图4中的点划线截面表示(在图4的断面图中，这些表面区域为边线截面)。
由图5中细节C的放大图可见，所示的表面区域10基于预置距离Δh且随后被减至z0而被精确的定义，其由箭头P1示意性的表示。此外，垂直于高度z0延伸的边缘6还被添加到表面单元10的左侧。因此，菲涅耳结构3的水平基础表面被形成在位于高度z0处。
因此，下面的公式1可用于表示菲涅耳结构3，其中zF表示菲涅耳结构3，z基础表面表示在菲涅耳结构上放置的基础表面11(此处为一平面)的表面形状，以及z平面表示相对于基础表面的菲涅耳平面5：
zF＝z基础表面+z平面       (1)
面的表面z平面还可称为“被菲涅耳”的自由形态表面，其根据下面的公式2计算得出：
z平面＝modulo(z有效表面，Δh)    (2)
其中，有效表面8由下面的表面公式z有效表面表示：
Figure BPA00001423804100081
其中，K1表示在x方向上的锥形周期，而K2表示在y方向上的锥形周期，由下式给出：
K 1 = C x x 2 1 + 1 - ( 1 + k x ) c 2 x 2 - - - ( 4 )
K 2 = C y y 2 1 + 1 - ( 1 + k y ) c 2 y 2 - - - ( 5 )
通过对有效表面8应用模函数，该有效表面8在z方向上被分为相同高度Δh的距离。因此，在这种情况下，平面5的最大高度为Δh。所采用的模函数由下式给出：
Figure BPA00001423804100091
其中，高斯括号
Figure BPA00001423804100092
表示小于或等于高斯括号中的数字的所有数字的最大值，因此得到没有划分剩余的a/m的划分。因此可以得到用于平面表面的如下公式：
Figure BPA00001423804100093
根据上述的方法，在希望的光学有效表面8的基础上，提供有相应光学作用的相应的菲涅耳结构3可被推导出来，在下文也被称为自由形态表面8的该希望的光学有效表面8为弯曲的且不具有镜像或旋转对称性。由于台阶形状，尽管根据具有菲涅耳结构3的自由形态表面8来形成透镜的基础表面已经无法实现相同的光学作用，但是其可以实现类似的光学作用。
正如从图4和图5中的图可见，通过高度区域Δh中的自由形态表面8，平面5具有预置的曲率。为了简化菲涅耳结构3的制造，其可能将单个平面5的层近似于自由形态表面的相应表面形状。在最简化的情况下，给层可被线性化，如图6的截面图中表示的示意图。但是，其也可能为平面配置凸曲率(图7)或凹曲率(图8)。其它曲率层的类似结构也是可能的，例如图9所示。
通过根据本发明的方法，其允许在平坦表面上形成任意的自由形态表面8来作为菲涅耳结构，例如，根据安装空间来优化设计是可能的。
因此，例如可制造如图10所示的菲涅耳镜1。平行的入射光束L1通过菲涅耳镜被反射，并同时被聚焦到检测器12上。菲涅耳镜1或镜表面的肉眼可见范围垂直于光束L1的入射方向。这可能的是在菲涅耳结构3的基底上发生偏移或聚焦。
菲涅耳结构3例如可基于图11的截面图所示的自由形态表面8。为了说明自由形态表面8相对于基础表面11的倾斜，最佳匹配线14被绘出。菲涅耳结构的形成以已经描述的相同方法进行，其结果是，自由形态表面8的倾斜通过形成在水平基础表面11上的菲涅耳结构3或单个菲涅耳片4的平面5来实现。在此，平面5被金属化，以便菲涅耳结构3用作反射的菲涅耳结构3。
在这个实施例中，下面可以给出公式1的基础表面函数为：z基础表面＝0。作用面z有效表面可以相同的方法由上文的公式3来给出，其中特别地，通过应用模函数，作用面8的一次项b10x和b01y可被整合到菲涅耳片4的平面5中，其结果是，相对于入射光束的整个基础表面的倾斜是不必要的。为了比较，常规的球面镜15在图12中示出，该球面镜15相对于光束L1的入射方向倾斜，以便获得与图10的菲涅耳镜相同的偏光作用。由于极度倾斜，这种镜子15存在大的彗差和散光偏差，其在图12的示意图中从所绘制的光束路程可识别出来。如果后面的为抛物线型，那么获得理想的成像以用于具有镜子15的非球面结构(未示出)的场合将成为可能。但是，根据图12的镜子的倾斜将仍然总是必需的。通过根据图10中本发明的镜子1，这种倾斜并非必需，因为该倾斜被整合到菲涅耳结构3中。因此，即使仅有用于放置图10中的镜子1的安装空间可用，通过依靠本发明的镜子1，希望的偏光和聚焦作用还是可以实现。而依靠图12中的常规镜子15，这将是不可能的。
在前面所述的实施例中，在每种情况下，平坦表面或平面被假设为基础表面。当然，例如，如果菲涅耳结构3被形成在球形弧面透镜的上表面上，其也可能提供与此不同的基础表面。在这种情况下，通过菲涅耳结构3实际上可以实现良好的调整，以此方式，例如透镜的进一步偏差或其中采用透镜的透镜系统组都被修正。
如图13A所示，自由形态表面8被划分为相同高度Δh的间隔，其中此处的高度为在每种情况下被观察到相对于基础表面11的局部表面的标准值。绘制的截面边线之间的距离因此在各种情况下相对于基础表面11为常量。
图13B示出了一个实例，其中，自由形态表面8相对于球面基础表面11而极度地倾斜。还是在这种情况下，无需改变基础表面11的肉眼可见形状，在基础表面11上形成用作菲涅耳结构3的自由形态表面8并不是个问题。此处(也在所有其他实施例中)的高度Δh处在5μm-500μm范围，特别是处在0.01mm-0.1mm的范围，且特别地优选为处在0.05mm至0.3mm的范围。此外，这里(同时也在所有其他实施例中)高度Δh无需恒定而可以变化。因此，例如Δh本身可随着z值的增大而增大或减小。
图14示出了一个实例，其中反射的菲涅耳结构3被提供到具有球形基础表面17的镜子16上，以便实现抛物线型镜子的目的。为此，下面的公式仅需用在上文的公式1中以用作基础表面z基础表面
Figure BPA00001423804100111
其中R为球形基础表面17的曲率半径，且sgn(R)＝1，如果R＞0(即凸表面)，sgn(R)＝-1，如果R＜0(即凹表面)，sgn(R)＝0，所以R＝0。对于有效表面z有效表面，下面的公式被假定为：
Figure BPA00001423804100112
其中K(i，j)由下式决定：
k ( i , j ) = ( i + j ) 2 + i + 3 · j 2 + 1 - - - ( 10 )
0.01mm被采取用作菲涅耳结构3或z方向上的卷边的深度，且因此用作值Δh。此外，采用M＝8以及N＝8。因此得到下面的菲涅耳多项式系数：
i j k 值
  1   0   2   -5.0000E-01
  2   1   8   -2.0725E-06
  2   2   13   5.1285E-07
  2   0   4   5.1661E-03
  0   2   8   8.1971E-03
  0   3   10   -2.7623E-06
  4   0   11   1.7796E-05
  0   5   21   7.0842E-04
没有列在上面表格中的所有未指出的系数k(i，j)都等于0。在此，球面镜的半径R为(-)50mm。
指数i，j，k之间的分配也可以有下面的矩阵给出：
1 3 6 10 15 21 2 5 9 14 20 27 4 8 13 19 26 34 7 12 18 25 33 42 11 17 24 32 41 51 16 23 31 40 50 61 - - - ( 11 )
其中j水平地标出0-5，且i垂直地标出0-5，且被分配的矩阵的数值给出了相应的k指数的数值。
在图15中，仅在x上而不在y上变化的有效表面8在透视图中示出。在图16中，相应的菲涅耳结构3在被形成为圆柱形表面的基础表面上示出。还是在这里，有效表面8因此而光学转化为菲涅耳结构3，该菲涅耳结构3被形成在并不水平的基础表面上(在此为圆柱形表面)。图16的菲涅耳结构3可被形成为反光的或透光的。
在图17中示出了在弯曲的基础表面11处的菲涅耳结构3的截面图，其中平面5的每一个都被线性地形成。单独的边缘6彼此相互平行，其中基础表面11的初始层还被示意性的绘出。在这个实施例中，公式1的变形中，平面函数z平面从基础表面函数z基础表面中减去，因此菲涅耳3由下式来表示：
zF＝z基础表面-z平面          (12)
这种计算zF的方法当然还适合所有已经描述的实施例，也适合所有下面的实施例。
在图18中示出了由图17变型而得的截面图，其本质区别是在截面上，边缘6不再彼此平行，但却相对于基础表面11的中心(未示出)发散。
根据图17或图18所示的菲涅耳结构3可提供用作多功能镜片11正面上的偏光元件38，其中在这种情况下，平面5优选为被金属化。多功能镜片1在图19A中示意性的示出，其中图17或图18的截面形状对应于沿着截线B-B的截面图。在多功能镜片1的背部36或与背部36间隔的地方，成像系统25被提供来产生将呈现至用户的图像，正如下文详细说明的那样，在周围环境上叠加。
因为放置了成像系统25，所以成像光束BS通过背部36进入多功能镜片1，且照射到偏光元件38的菲涅耳结构，该偏光元件38使成像光束BS向左偏转，因此基于背部36以及前部28至叠加区域29的全内反射，成像光束BS被导入多功能镜片1中，其中，成像光束BS在周围辐射US上叠加，从而形成共同光束GS。该叠加发生在例如孔区P中，借助于成像系统25生成的图像可理解地用于在周围环境中使用户叠加。
从图19B的示意性侧视图可见，多功能镜片1可连接具有侧臂24的镜架23。因此形成的显示装置22可适合镜子的样式，其中在这种情况下，用户A的眼睛位于孔区P中，因此当显示装置22合适时，用户可明白通过成像系统25生成的图像被叠加到周围环境。
在图20A中，示出了根据本发明的显示装置22的另一个实施例的侧视图，其中仅有多功能镜片1、成像系统25、眼睛的位置K以及用于成像光束和共同光束GS的光束路线的一些例子被绘出。剩下的元件，例如镜架和环境辐射US都没有被绘出，以简化该图。在图20B中，示出了对应于图20A的显示装置22的透视图。
正如由图20A和图20B的示意图可见，不同于图19A和图19B的实施例，偏光元件38不再被紧接于叠加区域配置，而是位于该叠加区域9之上。
在此，偏光元件38为耦合输入段或区，经过该偏光元件38，成像系统25的图像被耦合到多功能镜片1中，从而成像光束BS通过全内反射被导入至叠加或耦合输出区29。因为如此，偏光元件导致光束路径的弯曲并具有成像特性。
多功能镜片1具有半径为143.5mm的球形弯曲的凸出前部8和曲率半径为140.0mm的球形弯曲的凹陷背部36，其中，透镜的厚度为3.5mm，且PMMA被用作透镜的材料。
根据图14以及公式8至公式10，通过与具有球形基础表面17的镜子16上的反射式菲涅耳结构3相同的方法，可得到偏光元件38的菲涅耳结构。菲涅耳结构3或在z方向上的菲涅耳卷边的深度值Δh为0.1mm，并且菲涅耳多项式系数如下所示：
Figure BPA00001423804100131
所有在上表中没有列出的未指定的系数k(i，j)都等于0。
用于耦合输出区29的菲涅耳结构还可以通过公式8至公式10来说明。相应的菲涅耳多项式系数由下表给出，其中所有在上表中没有列出的未指定的系数k(i，j)都等于0。
Figure BPA00001423804100142
还是在耦合输出区29的菲涅耳结构的情况下，Δh等于0.1mm。
在眼睛A的孔P(起点在K处)的整体坐标系中的光学表面的位置可由下面给出：通过参照图20A中的坐标x，y和z的方向，在每种情况下与直接在前一行的表面相对(绘示于图20A中的坐标x，y和z与孔P的坐标系相对，通过结合图20A和图20B，其仅用于说明耦合输入区38和耦合输出区29的菲涅耳结构)：
  表面   x-坐标[mm]   z-坐标[mm]   对x轴的倾斜角(°)
  P   0.000   0.000   0.000
  29   0.000   21.500   0.000
  38   0.000   0.000   0.000
  25   0.000   16.828   14.042
在耦合输入区38和耦合输出区29的情况下，坐标系的位置已经给出，至于菲涅耳结构，其通过前文给出的方法而来定义。在每种情况下，如同用于表面29和38的坐标系一样，0值因此被赋予表面38。各个菲涅耳结构(其对应于耦合输入区38和耦合输出区29)的已使用的孔表面的位置和尺寸遵循于坐标系的特定表面：
  元件   x-坐标[mm]   y-坐标[mm]   APX[mm]   APY[mm]
  29   0.000   0.000   14.5   7.1
  38   0.000   19.87   11.6   4.8
在这个表中，在x方向上的菲涅耳结构的宽度在APX列中给出，而在y方向上的菲涅耳结构的宽度在APY列给出。此外，还给出了从耦合输出区29到耦合输入区38的距离。在这里，从眼睛瞳孔P到透镜(背面38)的距离为18mm，其中视野范围是直径为6mm的20×40。
根据图20A和图20B的显示装置22的变型由图20C和图20D示出。在图20C的实施例中，耦合输入区38横向地及纵向地偏离耦合输出区29。在图20D的实施例中，可以如同耦合输入区38那样形成为菲涅尔结构(此处为反射菲涅尔结构)的偏转部分38’在耦合输入区38和耦合输出区29之间形成在前部8上。特别地，偏转部分38’除了能够折叠光束路径外，还可以具有成像特性。
通过将耦合输入区38，耦合输出区29以及任选的偏转部分38’形成在多功能镜片1的相同侧面上(此处为前部28)，使多功能镜片1的生产变得容易。
在图21中，示出了偏光元件38的菲涅耳结构3的整个平面5的截面图。从该图可见，平面5具有金属化物V，以便成像光束BS的光束产生希望的偏斜。
在图22中示出了一个变型例，其中，因为相对于多功能镜片1的前部28倾斜的平面5被材料34填充至前部28，所以自由区被形成。该填充优选地实现形成光滑、连续的前部28。特别地，可采用如材料34来作为多功能镜片1本身的相同材料。
但是，还可能对菲涅耳结构3进行设计，从而成像光束BS通过全内反射来产生，其结果是金属化物不再必需，如图23所示。
另一个菲涅耳结构3的截面图如图24所示。在这个菲涅耳结构3中，如前文所述的大多数实施例一样，边缘6没有垂直(在此为z方向)的延伸，但同样有些倾斜。这简化了菲涅耳结构3的制造。然而，优选的是，如果边缘6的角度为尽可能的小，那么其结果是它们实质上是垂直的。
到目前位置，所有已描述的菲涅耳结构3都具有连续的菲涅耳结构。这意味着单个菲涅耳平面5总是通过边缘6而彼此连接。但是，在单个菲涅耳平面5之间还可能提供彼此间隔并嵌有区域23的菲涅耳平面5，该区域23例如是基础表面11的区域。这可通过将这些区域中的基础表面z基础表面的层置换为规定的菲涅耳表面zF而容易地实现。该菲涅耳结构3的外形由图25示意性的示出。
如果菲涅耳平面被金属化，光束组合器1例如可通过这个方法来提供，如放大的截面图26所示。通过光束组合器1，第一光束BS可叠加到第二光束US上，从而形成共同的光束GS。从图26可见，菲涅耳平面5相对于前部28的法线倾斜，从而照射至各自的菲涅耳平面5的第一光束BS(也称为成像光束BS)的一部分被反射至右边，以作为成像部分光束BS′。没有照射至菲涅耳平面5的成像光束的剩余部分被反射及/或传输到前部28，从而其并不会成为共同光束GS的一部分。
照射菲涅耳平面5的背面的环境光束US的一部分(从图26的左边)通过菲涅耳平面而被屏蔽，从而其并不会成为共同光束GS的一部分。该环境光束US的一部分因此被阴影线绘出。环境光束US的余下部分经由菲涅耳平面5之间的传输区域23来传递，以作为环境部分光束US′。
因此，依靠图26的不连续的菲涅耳结构3来实现将通过传输区域23传递的环境光束US的一部分US′与在菲涅耳平面5处反射的成像光束BS的一部分BS′进行叠加，从而形成共同的光束GS。
在根据图26的叠加区域29的光束组合器方式中，可各自实现从图19A中的多功能镜片1的叠加区域29与从图20A、图20C、图20D中的多功能镜片1的叠加区域29。
为此，菲涅耳片优选地例如形成在圆扇形40中(用作反射菲涅耳片)，其被图20B中的叠加区域29上的俯视图(例如矩形)示出。在两者之间的区域，球形透镜被保持，因此这表示标准的光传递区域。
为了避免菲涅耳区的规则配置或结构，这可如下文的方式来配置。圆面积是固定的，其直径可由下式决定：
D = ( 100 - T ) / 100 / π · 2 · APX / N
其中T是为环境光线所需传递的百分比，N为x方向上的圆的数量，以及APX为x方向上的孔径宽度。该圆最初被等距地配置在固定格栅中，该固定格栅在x和y上具有间隔APX/N的格子。随后，通过切割中心位移的方向和长度，就可容易地调整该圆的中心位置。在此，挑选长度以便相邻的圆之间不会出现重叠效应。
可套用下面的公式来作为用于长度和角度的统计函数。
统计位移长度：
r＝(APX/N/2-D/2)·randf
统计位移方向：
w＝360·randf
其中randf规定一个0和1之间的随机值。圆40的调整位置随后根据下面的公式得出：
x＝(i/N)·APX+r·cos(w)
y＝(j/N)·APX+r·sin(w)
M＝round(APY/APX)
其中round函数将标准值(APY/APX)四舍五入至整数。
当然，菲涅耳结构的任何其它配置类型也可选择，其中优选不规则的配置。
当然，图26的光束组合器还可用作分光器。在这种情况下，其必须通过光束仅从右边来(与被引入的共同光束GS的相反方向)激励，该光束随后被分为传输光束(其与被引入的环境光束US反向传递，但不包括阴影区域)和反射光束(其与被引入的成像光束BS反向传递)。
来自图26的分光器的变型例如图27所示。在这个变型例中，还是仅有菲涅耳结构3的平面5而非区域23被覆盖，其结果是照射平面5的入射光束L1的一部分被反射，而照射区域23的其他部分被传递。此外，反射光束被聚焦到检波器12上。
图28示出了一个变型例，其中来自图27的分光器1的基础表面为弯曲的，其结果是入射光束L1的传递部分还是被聚焦，如图可见。
在图29中，光学元件1被形成为光束组合器，其中第一和第二光束L1和L2由于菲涅耳结构3而被叠加，从而形成也被聚焦的共同光束，如图可见。
在图30中示出了被形成为分光器的光学元件1，其中菲涅耳结构3用于传递。菲涅耳结构3被形成，从而入射光束L1的一部分被偏转，且同时作为光束L2而被聚焦到检波器12上。入射光束L1的其余部分通过元件1而作为传输光束L3。
在图27至图30的描述中，菲涅耳结构3可以是连续的，或者其还可能提供有中间区域23，如同图25和图26中描述的方法一样。

Claims (19)

1.一种显示装置，具有：
保持装置(23)，其可装配于用户的头上；
图像生成模块(25)，其生成图像并被连接至该保持装置(23)；以及
多功能镜片(1)，其具有耦合输入区和耦合输出区，并被连接至保持装置(23)，其中生成的图像通过该耦合输入区被耦入到多功能镜片(1)，在该多功能镜片中被导向至该耦合输出区并通过该耦合输出区而被耦合输出，使得当该保持装置(23)被装配到头上时，用户可察觉耦合输出图像被叠加到环境中，其特征在于，
该耦合输入区包括菲涅耳结构(3)，该菲涅耳结构(3)在图像耦入到该多功能镜片(1)期间实现对光束路径的褶曲，并具有成像特性。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该菲涅耳结构(3)被形成在该多功能镜片的材料边界表面。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，在形成该菲涅耳结构(3)处的材料边界表面为弯曲的材料边界表面。
4.根据上述权利要求中任一项所述的显示装置，其特征在于，该菲涅耳结构(3)被形成为反射式。
5.根据上述权利要求中任一项所述的显示装置，其特征在于，该菲涅耳结构(3)具有多个菲涅耳片(4)，其中所述菲涅耳片(4)的光学有效表面(5)光学地对应于虚拟光学有效表面(8)，该虚拟光学有效表面(8)为弯曲的且既不具备镜像对称性也不具备选装对称性。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，该光学有效表面(8)不具备平移对称性。
7.根据权利要求5或6所述的显示装置，其特征在于，每个平面(5)的最大高度(Δh)都相同。
8.根据权利要求5至7任一项所述的显示装置，其特征在于，平面形状是近似的，特别是与该虚拟有效表面(8)的相应表面区域(10)的形状线性近似。
9.根据权利要求5至8任一项所述的显示装置，其特征在于，所述平面(5)在截面上为弯曲的凹面。
10.根据权利要求5至8任一项所述的显示装置，其特征在于，所述平面(5)在截面上为弯曲的凸面。
11.根据权利要求5至10任一项所述的显示装置，其特征在于，所述菲涅耳片(4)是直接相邻。
12.根据权利要求5至10任一项所述的显示装置，其特征在于，所述菲涅耳片(4)彼此间隔。
13.一种用于制造上述权利要求之一的显示装置的方法，其特征在于，用于光束路径具有成像特性以及褶曲特性的菲涅耳结构被形成在耦合输入区域中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该菲涅耳结构被形成在多功能镜片的弯曲材料边界表面上。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，该菲涅耳结构具有多个菲涅耳片，且所述菲涅耳片的光学有效面被形成，以便所述光学有效面光学地对应于弯曲的且既不具备镜像对称性也不具备旋转对称性的虚拟光学有效表面。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，光学作用面不具备平移对称性。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述多功能镜片可基于制造数据来制造，该制造数据通过将光学模型表面划分为多个高度的区域来计算产生，并且计算地将单个高度区域的表面区域或这些表面区域的相近区域配置在基础面上，以便它们光学地对应于光学有效表面。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述表面区域或表面区域的邻近区域被可计算地配置在弯曲的基础表面。
19.一种具有光学有效表面(2)的光学元件，其至少部分地具有菲涅耳结构(3)，该菲涅耳结构(3)具有多个菲涅耳片(4)，其特征在于，
所述菲涅耳片(4)的光学有效面(5)光学地对应于虚拟的光学有效表面(8)，该虚拟的光学有效表面(8)为弯曲的且不具备镜像或旋转对称性。
CN201080009001.2A 2009-02-25 2010-02-25 包括多功能镜片的显示装置,制造方法以及具有菲涅耳结构的光学元件 Active CN102326112B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009010538.7 2009-02-25
DE102009010538.7A DE102009010538B4 (de) 2009-02-25 2009-02-25 Multifunktionsglas mit einer optisch wirksamen Fläche, die zumindest teilweise eine Fresnel-Struktur mit mehreren Fresnel-Segmenten aufweist, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Multifunktionsglases
PCT/EP2010/052426 WO2010097442A1 (de) 2009-02-25 2010-02-25 Anzeigevorrichtung mit einem multifunktionsglas, herstellungsverfahren und optisches element mit einer fresnel-struktur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102326112A true CN102326112A (zh) 2012-01-18
CN102326112B CN102326112B (zh) 2015-04-22

Family

ID=42199808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080009001.2A Active CN102326112B (zh) 2009-02-25 2010-02-25 包括多功能镜片的显示装置,制造方法以及具有菲涅耳结构的光学元件

Country Status (5)

Country Link
US (3) US8467132B2 (zh)
EP (1) EP2401645B1 (zh)
CN (1) CN102326112B (zh)
DE (1) DE102009010538B4 (zh)
WO (1) WO2010097442A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105259605A (zh) * 2014-07-11 2016-01-20 三星电子株式会社 光导结构和光学器件
CN105579885A (zh) * 2013-09-27 2016-05-11 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片以及具有这种镜片的显示装置
CN107407808A (zh) * 2015-02-12 2017-11-28 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 光学元件
CN109471260A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 塔普翊海（上海）智能科技有限公司 目镜式成像光学装置和头戴式成像光学设备及其制造方法和成像方法
CN114153015A (zh) * 2016-09-13 2022-03-08 脸谱科技有限责任公司 具有用于减少光学伪影的动态拔模的菲涅耳透镜

Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2925171B1 (fr) * 2007-12-13 2010-04-16 Optinvent Guide optique et systeme optique de vision oculaire
DE102009010538B4 (de) 2009-02-25 2022-02-03 tooz technologies GmbH Multifunktionsglas mit einer optisch wirksamen Fläche, die zumindest teilweise eine Fresnel-Struktur mit mehreren Fresnel-Segmenten aufweist, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Multifunktionsglases
US9465218B2 (en) 2009-02-25 2016-10-11 Carl Zeiss Ag Display device comprising multifunction glass, production method and optical element having a Fresnel structure
DE102010039757A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Carl Zeiss Ag Verfahren zur Herstellung einer eine gekrümmte Wirkfläche nachstellenden Fresnel-Struktur
DE102010040962A1 (de) 2010-09-17 2012-03-22 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung
KR101775068B1 (ko) 2010-11-19 2017-09-06 리얼디 스파크, 엘엘씨 방향성 평판 조명기
DE102011082208A1 (de) 2011-09-06 2013-03-07 Carl Zeiss Ag Taucher- oder Schwimmbrille
US8384999B1 (en) * 2012-01-09 2013-02-26 Cerr Limited Optical modules
WO2013173695A1 (en) 2012-05-18 2013-11-21 Reald Inc. Controlling light sources of a directional backlight
US9235057B2 (en) 2012-05-18 2016-01-12 Reald Inc. Polarization recovery in a directional display device
US9678267B2 (en) 2012-05-18 2017-06-13 Reald Spark, Llc Wide angle imaging directional backlights
CN104380185B (zh) 2012-05-18 2017-07-28 瑞尔D斯帕克有限责任公司 定向背光源
US9188731B2 (en) 2012-05-18 2015-11-17 Reald Inc. Directional backlight
EP2904446A4 (en) 2012-10-02 2016-06-15 Reald Inc SCALING WAVEGATE SELF-STEREOSCOPIC DISPLAY APPARATUS HAVING REFLECTIVE DIRECTIONAL ELEMENT
KR102617760B1 (ko) * 2013-02-22 2023-12-27 리얼디 스파크, 엘엘씨 지향성 백라이트
WO2014204950A1 (en) 2013-06-17 2014-12-24 Reald Inc. Controlling light sources of a directional backlight
DE102013214700B4 (de) 2013-07-26 2020-08-06 tooz technologies GmbH Brillenglas sowie Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
DE102013214697B4 (de) 2013-07-26 2022-07-14 tooz technologies GmbH Anzeigevorrichtung mit einem optischen Element, das eine Fresnel-Struktur umfasst,sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Elementes
WO2015044305A1 (de) 2013-09-27 2015-04-02 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den kopf eines benutzers aufsetzbare und ein bild erzeugende anzeigevorrichtung
DE102013219626B4 (de) 2013-09-27 2015-05-21 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
DE102013219623B4 (de) 2013-09-27 2015-05-21 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung sowie Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
DE102013219622B4 (de) 2013-09-27 2021-01-14 tooz technologies GmbH Optisches Element und Anzeigevorrichtung mit einem solchen optischen Element
EP3058422B1 (en) 2013-10-14 2019-04-24 RealD Spark, LLC Light input for directional backlight
EP3058562A4 (en) 2013-10-14 2017-07-26 RealD Spark, LLC Control of directional display
GB2523346A (en) * 2014-02-20 2015-08-26 Polymer Optics Ltd Free form fresnel lens
DE102014207495B3 (de) 2014-04-17 2015-05-07 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung
JP6096713B2 (ja) * 2014-05-21 2017-03-15 株式会社東芝 表示装置
WO2015200814A1 (en) 2014-06-26 2015-12-30 Reald Inc. Directional privacy display
EP3204686B1 (en) 2014-10-08 2019-07-17 RealD Spark, LLC Connection unit for a directional backlight
DE102014119550B4 (de) 2014-12-23 2022-05-12 tooz technologies GmbH Abbildungsoptik zum Erzeugen eines virtuellen Bildes und Datenbrille
US10356383B2 (en) 2014-12-24 2019-07-16 Reald Spark, Llc Adjustment of perceived roundness in stereoscopic image of a head
RU2596062C1 (ru) 2015-03-20 2016-08-27 Автономная Некоммерческая Образовательная Организация Высшего Профессионального Образования "Сколковский Институт Науки И Технологий" Способ коррекции изображения глаз с использованием машинного обучения и способ машинного обучения
US9335569B1 (en) 2015-03-23 2016-05-10 Northrop Grumman Systems Corporation Tunable-focus thin electronic lens
JP2016180871A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 矢崎総業株式会社 光学デバイス
WO2016168305A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Reald Inc. Wide angle imaging directional backlights
CN107850804B (zh) 2015-05-27 2021-06-11 瑞尔D斯帕克有限责任公司 广角成像定向背光源
US10007115B2 (en) 2015-08-12 2018-06-26 Daqri, Llc Placement of a computer generated display with focal plane at finite distance using optical devices and a see-through head-mounted display incorporating the same
EP3369034B1 (en) 2015-10-26 2023-07-05 RealD Spark, LLC Intelligent privacy system, apparatus, and method thereof
US10459321B2 (en) 2015-11-10 2019-10-29 Reald Inc. Distortion matching polarization conversion systems and methods thereof
EP4293417A3 (en) 2015-11-13 2024-01-24 RealD Spark, LLC Surface features for imaging directional backlights
EP3374692B1 (en) 2015-11-13 2021-02-24 RealD Spark, LLC Wide angle imaging directional backlights
CN114143495A (zh) 2016-01-05 2022-03-04 瑞尔D斯帕克有限责任公司 多视角图像的注视校正
CN114554177A (zh) 2016-05-19 2022-05-27 瑞尔D斯帕克有限责任公司 广角成像定向背光源
US10425635B2 (en) 2016-05-23 2019-09-24 Reald Spark, Llc Wide angle imaging directional backlights
US10261320B2 (en) * 2016-06-30 2019-04-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Mixed reality display device
DE102016115937B4 (de) 2016-07-01 2022-07-07 tooz technologies GmbH Freiformfresnelfläche, Verfahren zum Herstellen einer Freiformfresnelfläche, Verfahren zum Erstellen eines Konstruktionsdatensatzes, Computerprogramm und Brillenglas
US10649209B2 (en) 2016-07-08 2020-05-12 Daqri Llc Optical combiner apparatus
EP3563083B1 (en) 2016-12-28 2023-06-07 LEIA Inc. Multiview displays having a reflective support structure
EP3563082B1 (en) 2016-12-28 2021-05-05 LEIA Inc. Multiview backlighting employing fluorescent multibeam elements
US10401638B2 (en) 2017-01-04 2019-09-03 Reald Spark, Llc Optical stack for imaging directional backlights
US10481678B2 (en) 2017-01-11 2019-11-19 Daqri Llc Interface-based modeling and design of three dimensional spaces using two dimensional representations
US10408992B2 (en) 2017-04-03 2019-09-10 Reald Spark, Llc Segmented imaging directional backlights
US10303030B2 (en) 2017-05-08 2019-05-28 Reald Spark, Llc Reflective optical stack for privacy display
CN110785694B (zh) 2017-05-08 2023-06-23 瑞尔D斯帕克有限责任公司 用于定向显示器的光学叠堆
US10126575B1 (en) 2017-05-08 2018-11-13 Reald Spark, Llc Optical stack for privacy display
US11754843B2 (en) 2017-07-03 2023-09-12 Holovisions LLC Augmented reality eyewear with “ghost buster” technology
US12013538B2 (en) 2017-07-03 2024-06-18 Holovisions LLC Augmented reality (AR) eyewear with a section of a fresnel reflector comprising individually-adjustable transmissive-reflective optical elements
US11307420B2 (en) 2017-07-03 2022-04-19 Holovisions LLC Augmented reality eyewear with “ghost buster” technology
US11163163B2 (en) 2017-07-03 2021-11-02 Holovisions Augmented reality (AR) eyewear with at least one quasi Fresnel reflector (QFR)
EP4293574A3 (en) 2017-08-08 2024-04-03 RealD Spark, LLC Adjusting a digital representation of a head region
TW201921060A (zh) 2017-09-15 2019-06-01 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 用於可切換定向顯示器的光學堆疊結構
US10788677B2 (en) * 2017-10-03 2020-09-29 Facebook Technologies, Llc Fresnel assembly for light redirection in eye tracking systems
US11109014B2 (en) 2017-11-06 2021-08-31 Reald Spark, Llc Privacy display apparatus
US10845594B1 (en) 2017-12-21 2020-11-24 Facebook Technologies, Llc Prism based light redirection system for eye tracking systems
CN107861247B (zh) * 2017-12-22 2020-08-25 联想(北京)有限公司 光学部件及增强现实设备
US10989921B2 (en) * 2017-12-29 2021-04-27 Letinar Co., Ltd. Augmented reality optics system with pinpoint mirror
US10989922B2 (en) * 2017-12-29 2021-04-27 Letinar Co., Ltd. Augmented reality optics system with pin mirror
JP7353007B2 (ja) 2018-01-25 2023-09-29 リアルディー スパーク エルエルシー プライバシー表示用タッチスクリーン
JP7291444B2 (ja) 2018-01-25 2023-06-15 リアルディー スパーク エルエルシー ディスプレイデバイスおよび視野角制御光学素子
US10488666B2 (en) 2018-02-10 2019-11-26 Daqri, Llc Optical waveguide devices, methods and systems incorporating same
US11125993B2 (en) 2018-12-10 2021-09-21 Facebook Technologies, Llc Optical hyperfocal reflective systems and methods, and augmented reality and/or virtual reality displays incorporating same
CN113631986A (zh) 2018-12-10 2021-11-09 脸谱科技有限责任公司 用于超焦视口（hvp）显示器的自适应视口
DE102018133383A1 (de) * 2018-12-21 2020-06-25 tooz technologies GmbH Optisches System zum Erzeugen eines virtuellen Bildes und Verfahren zum Herstellen einer Auskoppelanordnung eines optischen Systems
US11662513B2 (en) 2019-01-09 2023-05-30 Meta Platforms Technologies, Llc Non-uniform sub-pupil reflectors and methods in optical waveguides for AR, HMD and HUD applications
CN116194812A (zh) 2020-09-16 2023-05-30 瑞尔D斯帕克有限责任公司 车辆外部照明装置
US11863730B2 (en) 2021-12-07 2024-01-02 Snap Inc. Optical waveguide combiner systems and methods
US11966049B2 (en) 2022-08-02 2024-04-23 Reald Spark, Llc Pupil tracking near-eye display

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10125273A1 (de) * 2001-05-23 2002-12-12 Fraunhofer Ges Forschung Optisches Element nach Art einer linearen Fresnel Linse sowie Verwendung des optischen Elementes als Blendschutz vor direkter Sonneneinstrahlung
WO2004109349A2 (en) * 2003-06-10 2004-12-16 Elop Electro-Optics Industries Ltd. Method and system for displaying an informative image against a background image
CN1576952A (zh) * 2003-07-01 2005-02-09 时代光电科技股份有限公司 产生十字形光迹的激光装置及其镜片
US6924943B2 (en) * 2002-12-02 2005-08-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Asymmetric TIR lenses producing off-axis beams
CN1906504A (zh) * 2004-01-07 2007-01-31 汤姆森许可贸易公司 菲涅耳透镜及使用这种透镜的投影显示设备
WO2008089992A1 (de) * 2007-01-26 2008-07-31 Carl Zeiss Ag Multifunktions-glas
CN102165357A (zh) * 2008-09-29 2011-08-24 卡尔蔡司公司 显示装置和显示方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220400A (en) 1977-02-22 1980-09-02 Honeywell Inc. Display apparatus with reflective separated structure
JPS57174803A (en) 1981-04-20 1982-10-27 Masayasu Negishi Surface light source device
US5369415A (en) 1992-06-29 1994-11-29 Motorola, Inc. Direct retinal scan display with planar imager
US5450240A (en) 1993-07-22 1995-09-12 Elsag International N.V. Device and method for light beam splitting for dual sensor flame detector
US6204974B1 (en) 1996-10-08 2001-03-20 The Microoptical Corporation Compact image display system for eyeglasses or other head-borne frames
JP2000066105A (ja) 1998-08-21 2000-03-03 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系
DE10059961A1 (de) 2000-01-11 2001-07-12 Zeiss Carl Strahlenteiler
EP1405123B1 (de) 2000-10-07 2007-03-21 David Dickerson Informationssystem und Verfahren zur Zurverfügungstellen von Informationen unter Verwendung eines Holographischen Elements
JP2002311377A (ja) 2001-04-10 2002-10-23 Olympus Optical Co Ltd 表示装置
US20020186179A1 (en) 2001-06-07 2002-12-12 Knowles Gary R. Optical display device
JP4058251B2 (ja) * 2001-09-07 2008-03-05 キヤノン株式会社 走査型画像表示光学系、走査型画像表示装置および画像表示システム
ITTO20020625A1 (it) 2002-07-17 2004-01-19 Fiat Ricerche Guida di luce per dispositivi di visualizzazione di tipo "head-mounted" o "head-up"
JP2004077535A (ja) 2002-08-09 2004-03-11 Dainippon Printing Co Ltd フレネルレンズシート
JP4605152B2 (ja) 2004-03-12 2011-01-05 株式会社ニコン 画像表示光学系及び画像表示装置
US7178947B2 (en) 2004-06-04 2007-02-20 Dale Marks Lighting device with elliptical fresnel mirror
IL163361A (en) 2004-08-05 2011-06-30 Lumus Ltd Optical device for light coupling into a guiding substrate
US6989992B1 (en) 2004-08-18 2006-01-24 Ying-Cou Wang Assembling structure for electronic modules
IL166799A (en) 2005-02-10 2014-09-30 Lumus Ltd Aluminum shale surfaces for use in a conductive substrate
DE102005039808A1 (de) 2005-08-22 2007-03-15 Docter Optics Gmbh Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer
JP2007286183A (ja) 2006-04-13 2007-11-01 Sony Corp フレネルレンズ、プリズムアレイ、背面投射型表示装置及び照明装置
DE202006014814U1 (de) 2006-09-25 2007-01-04 Adolf Nissen Elektrobau Gmbh + Co. Kg Optisches Linsensystem für eine Warnleuchte
JP5128808B2 (ja) * 2006-12-06 2013-01-23 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー フレネルレンズ
US7656585B1 (en) * 2008-08-19 2010-02-02 Microvision, Inc. Embedded relay lens for head-up displays or the like
DE102009010537B4 (de) 2009-02-25 2018-03-01 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Strahlvereiniger und Verwendung eines solchen in einer Anzeigevorrichtung
DE102009010538B4 (de) 2009-02-25 2022-02-03 tooz technologies GmbH Multifunktionsglas mit einer optisch wirksamen Fläche, die zumindest teilweise eine Fresnel-Struktur mit mehreren Fresnel-Segmenten aufweist, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Multifunktionsglases

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10125273A1 (de) * 2001-05-23 2002-12-12 Fraunhofer Ges Forschung Optisches Element nach Art einer linearen Fresnel Linse sowie Verwendung des optischen Elementes als Blendschutz vor direkter Sonneneinstrahlung
US6924943B2 (en) * 2002-12-02 2005-08-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Asymmetric TIR lenses producing off-axis beams
WO2004109349A2 (en) * 2003-06-10 2004-12-16 Elop Electro-Optics Industries Ltd. Method and system for displaying an informative image against a background image
CN1576952A (zh) * 2003-07-01 2005-02-09 时代光电科技股份有限公司 产生十字形光迹的激光装置及其镜片
CN1906504A (zh) * 2004-01-07 2007-01-31 汤姆森许可贸易公司 菲涅耳透镜及使用这种透镜的投影显示设备
WO2008089992A1 (de) * 2007-01-26 2008-07-31 Carl Zeiss Ag Multifunktions-glas
CN102165357A (zh) * 2008-09-29 2011-08-24 卡尔蔡司公司 显示装置和显示方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105579885A (zh) * 2013-09-27 2016-05-11 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片以及具有这种镜片的显示装置
CN105579885B (zh) * 2013-09-27 2018-10-19 图茨技术股份有限公司 能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片以及具有这种镜片的显示装置
CN105259605A (zh) * 2014-07-11 2016-01-20 三星电子株式会社 光导结构和光学器件
US10656421B2 (en) 2014-07-11 2020-05-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Lightguide structure, optical device and imaging system
CN107407808A (zh) * 2015-02-12 2017-11-28 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 光学元件
CN107407808B (zh) * 2015-02-12 2022-03-04 图茨技术股份有限公司 光学元件
CN114153015A (zh) * 2016-09-13 2022-03-08 脸谱科技有限责任公司 具有用于减少光学伪影的动态拔模的菲涅耳透镜
CN114153015B (zh) * 2016-09-13 2023-05-05 元平台技术有限公司 具有用于减少光学伪影的动态拔模的菲涅耳透镜
CN109471260A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 塔普翊海（上海）智能科技有限公司 目镜式成像光学装置和头戴式成像光学设备及其制造方法和成像方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130250429A1 (en) 2013-09-26
DE102009010538B4 (de) 2022-02-03
US20150036223A1 (en) 2015-02-05
DE102009010538A1 (de) 2010-08-26
US8467132B2 (en) 2013-06-18
US20120002295A1 (en) 2012-01-05
US8970961B2 (en) 2015-03-03
US8736962B2 (en) 2014-05-27
EP2401645B1 (de) 2018-04-11
EP2401645A1 (de) 2012-01-04
CN102326112B (zh) 2015-04-22
WO2010097442A1 (de) 2010-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102326112B (zh) 包括多功能镜片的显示装置,制造方法以及具有菲涅耳结构的光学元件
CN102326113B (zh) 用于头盔显示装置的光束组合器及分束器
US6384949B1 (en) Optical scanning device, image forming apparatus and optical scanning method
EP0286368B1 (en) Anamorphic single lens
JP2021182158A (ja) ディスプレイシステム及びライトガイド
CN102789055A (zh) 扫描型投影装置
US8789956B2 (en) Optical system for shaping a laser beam and laser system having such an optical system
US9465218B2 (en) Display device comprising multifunction glass, production method and optical element having a Fresnel structure
AU2007275492A1 (en) Method of making an array of aberrated optical elements
WO2014041688A1 (ja) 光学素子及びヘッドアップディスプレイ
CN102213833A (zh) 高占空比类卡塞格林型光束合成装置
JPH04194814A (ja) 光ビーム走査光学系
CN101236303A (zh) 激光光场分布整形光学镜头
WO2020115996A1 (ja) 反射体と集束体とを有する光学システム
CN101086554A (zh) 光学扫描系统、图像形成装置及光学成像系统
CN100422790C (zh) 光扫描单元
CN102313988B (zh) 光扫描装置
CN102012558B (zh) 具有最大适用范围的同步辐射曲边聚焦镜及其获得方法
KR102545681B1 (ko) 헤드 마운티드 디스플레이
CN108152955A (zh) 用于近眼显示器的图像引导光学器件
CN220473722U (zh) 菲涅尔透镜及近眼显示设备
JP3586394B2 (ja) 回折面を用いた走査光学系
CN215181169U (zh) F-θ物镜
Liu et al. High speed lapping paraboloid by means of a lapping tool bending method
JP3414948B2 (ja) 光ビーム走査装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160721

Address after: The German city of Allen Tengsizuosailu No. 27

Patentee after: Carle Zeiss intelligent optics Co., Ltd.

Address before: Oberkochen, Germany

Patentee before: Zeiss Carl AG

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: The German city of Allen Tengsizuosailu No. 27

Patentee after: Chart capital technology limited liability company

Address before: The German city of Allen Tengsizuosailu No. 27

Patentee before: Carle Zeiss intelligent optics Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder