CN113260814B 用于生成虚拟图像的光学系统以及用于产生光学系统的输出耦合布置的方法 （图茨技术股份有限公司）

2021.06.18PCT/EP2019/08442520WO2020/126672DE2020.06.25US2015036223A1,2015.02.05用于生成虚拟图像的光学系统以及用于产一种用于生成在成像器上提供的源图像的合布置将光束路径以如下方式耦合到光导中，和/或外表面处反射而传播到输出耦合布置。输出耦合布置具有被在光导中传播到输出耦合布2所述输出耦合布置的被所述光束路径撞击的区域具有菲涅耳部段，所述眼睛或以不损害所述源图像成像的质量的降低的强度从所述光导输出耦合到所述眼4.如权利要求1至3中任一项所述的光学系统，其中，所述5.如权利要求1至3中任一项所述的光学系向所述眼睛的反射使得其不损害所述源图像成像的质量，和/或使所述光束路径从所述光6.如权利要求1至3中任一项所述的光学系统，其中耳部段的位于由相邻菲涅耳部段投射的阴影外的区9.一种用于生产光学系统的输出耦合布置的方法，确定包括菲涅耳部段的所述输出耦合布置的区域的多个第一部分对所述输出耦合布置的区域进行表面处理，使得所述光束路径从所所述源图像成像的质量的降低的强度输出耦合到所34机产生图像或相机所拍摄图像的屏幕。这种HMD通常是体积庞大的并且不允许直接感知周生活中使用。篇所阐述的文献中所述，由于输出耦合布置靠近光学系统的出射光瞳和靠近使用者的眼睛的瞳孔的相对位置，光学成像质量在很大程度上取决于输出耦合布置的表面修整度部段之间，该各个部段应被理解为自由形式表面的可连续延续的片块，所述连接条件要求各个菲涅耳部段的关于形状偏差以及关于相互相对位置（即相对于彼此的位置）的公差在术与工艺（比如注射成型、注射压缩成型等发现在菲涅耳部段的形状修整度和相互对准方面保持非常小的公差范围是非常困难和复杂的。而保持非常小的公差范围会直接影响优耦合布置提供部分透明的层，该部分透明的层反射来自成像器的光束路径的一些发光强5射穿过一个菲涅耳部段的光入射到随后的菲涅耳部段的阴影区中并且在单次反射或多次菲涅耳边缘期间以及在光束路径入射到菲涅耳部段的对光束路径进行反射的阴影区中时径经由输出耦合布置的区域的被预定义用于对源图像进行成像的第一部分从光导输出耦[0013]根据本发明的光学系统偏离了为该输出耦合布置的整个区域提供部分镜面反射使得输出耦合布置的被光束路径撞击的整个区域将该光束路径从光导输出耦合到眼睛的6[0016]输出耦合布置的被光束路径撞击的区域的第一部分可以借助于设置有反射层来分中的折射率匹配层至少降低光束路径到使用者的眼睛的反射和/或使光束路径从光导在中任何其他劣化的这些部分由于折射率匹配层而由此具有相对于第一部分降低的反射率和/或促进光束路径的透射增加以用于使光束路径仅在背离使用[0021]折射率匹配层优选地在可见光谱中是高度透明的。折射率以如下方式与光导和/7导不输出耦合或最多以降低的强度输出耦合光束路的与这些第一部分不同的第二部分中从光导不输出耦合或最多以降低的强度输出耦合到了仅在输出耦合布置的区域的所需的第一部分上施加[0036]不言而喻，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以以分别指定的组合方式使[0037]在附图中展示出了本发明的示例性实施例并且参照这些附图在下文中进行更详[0040]图2示出了光学系统的一部分，以解释在系统中在输出耦合布置的区中杂散光如8[0043]图8示出了用于产生用于生成虚拟图像的光学系统的输出耦合布置的方法的流程[0044]图1示出了以总体附图标记10提供的光学系统，用于生成成像器12上所提供的源布置24还用于对从成像器12发出的发散光束路径26光导16的内表面18和外表面20处的全内反射。光束路径16在光导16中在内表面18和/或外成的虚拟图像的光学成像质量很大程度上取决于输出耦合布置28的表面修整度和表面质[0050]在所示的示例性实施例中，输出耦合布置28被实施为具有多个菲涅耳部段28a的穿过外表面20入射到输出耦合布置28中的光束被所述输出耦合布置以最大可能的程度传9[0051]图1A单独示出了输出耦合布置28的整个区域29的平面图，并且相对于图1具有放大的比例。在所示的示例中，输出耦合布置28具有七个菲涅耳部段28a-28g。菲涅耳部段28a-28g形成输出耦合布置28的区域29，该区域被在光导16中从输入耦合布置24传播到输[0052]图2示出了光导16的在输出耦合布置28的区中的一部分，示出了该输出耦合布置输出耦合布置28的部分透明性而从该长边缘部分反射（如光束26b所示并且部分进入菲26b通过菲涅耳部段28i+1从光导16朝使用者的26d，该光束相比于光束26a最初穿过菲涅耳部段28i、更确切地穿过其长边缘30和短边缘入射到该菲涅耳部段上，该区实际上位于菲涅耳部段28i的阴影中。光束26e在阴影区36中被反射并且通过菲涅耳部段28i+1从光导16输出耦合到使用者的眼睛，该光束代表外来光或杂散光，这无助于为生成虚拟图像而对源图像正确地成像，而会由于生成双重图像成像质量。光束26e不能有助于正确成像尤其是由于它额外经历了穿过菲涅耳部段28i。此例如作为菲涅尔部段28i修圆（如菲涅尔部段28i中的虚线38所示）的结果，菲涅耳段28i和28i+1偏离目标几何形状，则成像质量可能进一步恶化。这种几何误差导致成像质量的进一步恶化。被光束路径撞击的区域29的与第一部分不同的第二部分中从光导16不输出耦合或最多以[0060]相比之下，菲涅耳部段的阴影区未设置有反射层，而是形成第二部分48b、50b、[0061]图4至图7示出了输出耦合布置28的被光束路径26撞击的区[0063]在步骤S1中测量输出耦合布置28的区域29和/或记录合适的图案。在步骤S2中确射率匹配层，该折射率匹配层降低或防止光束路径26在第二部分处的反射和/或促进光束