專利名稱：衍射透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用衍射表面的光學(xué)設(shè)計，具體地，涉及使用供頭罩顯示系統(tǒng)里使用的衍射表面的光學(xué)設(shè)計。
背景技術(shù)：
供頭罩顯示系統(tǒng)里使用的光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地具有以下特征(1)足夠長的眼睛間隙，以允許佩戴眼鏡的用戶舒適地觀察；(2)足夠大的出射光瞳，以最小化觀察者眼睛放置的限制；以及(3)足夠大的視場，以提供系統(tǒng)微顯示器的適當(dāng)放大的圖像。
另外，還希望光學(xué)系統(tǒng)重量輕，并且適合用戶能夠舒適地穿戴的全部封裝。
最常見地，頭罩顯示系統(tǒng)中使用的微顯示器是LCD光閥裝置。為了確保這種類型的裝置的圖像的最大對比度，用于產(chǎn)生微顯示器的放大圖像的光學(xué)系統(tǒng)，在其短共軛一側(cè)，亦即設(shè)置微顯示器的一側(cè)優(yōu)選地是遠心的。
如本領(lǐng)域已知的那樣，遠心透鏡是在無窮遠處具有至少一個光瞳的透鏡。就主光線而言，在無窮遠處具有光瞳是指主光線平行于光軸，(a)如果入射光瞳在無窮遠處，則是在物空間中，或者(b)如果出射光瞳在無窮遠處，則是在像空間中。
在實際應(yīng)用中，由于在從透鏡的光學(xué)表面足夠遠的距離處具有入射或出射光瞳的透鏡將基本上像遠心系統(tǒng)一樣操作，所以遠心光瞳實際上不需要在無窮遠處。對于這樣的透鏡的主光線將基本上平行于光軸，并且這樣一來，一般而言透鏡在功能上將相當(dāng)于光瞳的理論(高斯)位置是在無窮遠處的透鏡。
因此，如在這里使用的那樣，術(shù)語“遠心的”和“遠心透鏡”規(guī)定包括在與透鏡元件相隔長距離處具有光瞳的透鏡，并且術(shù)語“遠心光瞳”用于描述在與透鏡元件相隔遠距離處的這樣的光瞳。對于本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)，一般而言，遠心光瞳距離將至少是透鏡焦距的大約兩倍。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括(A)微顯示器(4)；以及(B)放大器(10)，其產(chǎn)生微顯示器(4)的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有焦距f0、在人眼方向一側(cè)的長共軛、在微顯示器方向一側(cè)的短共軛以及用于從長共軛到短共軛通過的光線的f數(shù)目f#，所述放大器從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件(1)，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面(S1)，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊(3)；以及(III)第二元件(2)，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面(S2)，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；(c)第一表面(S1)是衍射表面，或者第二表面(S2)是衍射表面，或者放大器(10)包括與第一和第二表面分開的衍射表面；(d)從長共軛到短共軛穿過光學(xué)系統(tǒng)并在微顯微鏡處會聚的軸向光線，在衍射表面處具有最大值為d的光束直徑；以及(e)光束直徑值d、焦距f0和f數(shù)目滿足關(guān)系
(f#·d)/f0＞0.4(優(yōu)選地，(f#·d)/f0＞0.8)。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括(A)微顯示器(4)；以及(B)放大器(10)，其產(chǎn)生微顯示器(4)的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有焦距f0、在人眼方向一側(cè)的長共軛以及在微顯示器方向一側(cè)的短共軛，所述放大器從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件(1)，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面(S1)，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊(3)；以及(III)第二元件(2)，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面(S2)，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；(c)f1/f2＞1.0；以及(d)第一表面(S1)是衍射表面，或者第二表面(S2)是衍射表面，或者放大器包括與第一和第二表面分開的衍射表面。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括(A)微顯示器(4)；以及(B)放大器(10)，其產(chǎn)生微顯示器(4)的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有焦距f0、在人眼方向一側(cè)的長共軛以及在微顯示器方向一側(cè)的短共軛，所述放大器從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件(1)，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面(S1)，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊(3)；以及(III)第二元件(2)，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面(S2)，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；(c)f1/f0＞1.3；以及(d)第一表面(S1)是衍射表面，或者第二表面(S2)是衍射表面，或者放大器包括與第一和第二表面分開的衍射表面。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括(A)微顯示器(4)；以及(B)放大器(10)，其產(chǎn)生微顯示器(4)的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有在人眼方向一側(cè)的長共軛、在微顯示器方向一側(cè)的短共軛，并且從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件(1)，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面(S1)，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊(3)；以及(III)第二元件(2)，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面(S2)，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；以及(c)放大器包括到放大器的長共軛一側(cè)比到其短共軛一側(cè)更近的衍射表面。
優(yōu)選地，第一表面(S1)是衍射表面。
本發(fā)明的各個方面的上述概要中使用的參考符號只是為了方便讀者，而并不是要并且也不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。更一般地，要理解的是，前述的普通說明和后面的詳細說明二者都只是本發(fā)明的示范，并且是要提供用于理解本發(fā)明的性質(zhì)和特征的總攬或框架。
本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點在隨后的詳細說明中進行了闡述，并且根據(jù)該說明其對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會是部分地很明顯的，或者通過實施如在這里所述的本發(fā)明其可以被認(rèn)識。附圖被包括進來以提供對本發(fā)明的進一步理解，并且被并入且組成了本說明書的一部分。
圖1到3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的代表性的光學(xué)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。圖1主要顯示了例子1A到1F的結(jié)構(gòu)，而圖2和圖3分別顯示了例2和例3的結(jié)構(gòu)。
附圖中使用的參考數(shù)字對應(yīng)如下1 第一元件2 第二元件3 光學(xué)材料塊4 微顯示器5 孔徑光闌(用戶眼睛的瞳孔)6 軸向光束10 放大器具體實施方式
如上面討論的那樣，本發(fā)明提供在例如頭罩顯示系統(tǒng)里使用的光學(xué)系統(tǒng)。在Spitzer的名為“用于眼鏡或其他頭戴結(jié)構(gòu)的緊密圖像顯示系統(tǒng)”的美國專利No.6,384,982中可以發(fā)現(xiàn)能夠使用本發(fā)明的系統(tǒng)的類型的例子。
在某些實施例中，本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的放大器部分包括被光學(xué)材料塊分開的兩個正元件。在某些優(yōu)選實施例中，放大器部分僅僅由兩個正元件和光學(xué)材料塊組成。
光學(xué)材料塊能夠接合到正光學(xué)元件中的一個或兩個?？蛇x擇地，光學(xué)材料塊和正光學(xué)元件中的一個或兩個能夠形成(例如模制)為一個固體片。將整個光學(xué)系統(tǒng)形成為單個組件能夠在生產(chǎn)期間極大地簡化裝配頭罩顯示系統(tǒng)的過程。
正光學(xué)元件之間的光學(xué)材料塊用于以和組成塊的材料的折射率成比例的系數(shù)拉長元件之間的間隔。這樣做以產(chǎn)生適合于頭罩顯示系統(tǒng)中的封裝的光學(xué)系統(tǒng)。為了滿足不同的封裝需求，能夠折疊通過固體塊的光路。
為了最小化光學(xué)器件的總重量，所有的光學(xué)部件，亦即第一和第二元件以及固體塊，優(yōu)選地由例如丙烯酸樹脂的塑料制成。
非球面表面用于校正單色像差，衍射表面用于提供色差校正，而不必在系統(tǒng)中包括另外的元件。例如，每個正元件都能夠包括非球面表面，并且正元件中的一個能夠包括衍射表面。如果希望的話，衍射表面同樣能夠是非球面的。
對于正元件是分離部件的系統(tǒng)，非球面和衍射表面能夠在元件的任一側(cè)，亦即光學(xué)系統(tǒng)的面對長共軛端或短共軛端的一側(cè)。當(dāng)正元件和光學(xué)材料的固體塊聯(lián)合時，元件的空閑表面(亦即不和塊聯(lián)合的表面)或者是非球面的，或者是非球面且衍射的。對于固體塊具有空閑端面的系統(tǒng)，能夠在光學(xué)材料的固體塊的端面上形成衍射表面。
能夠在任一正元件上，或者，對于具有兩個空閑端面的塊，能夠在光學(xué)材料塊的任一空閑端面上使用衍射表面。當(dāng)衍射表面更加遠離微顯示器時，和寄生衍射狀態(tài)中的二次圖像相關(guān)的重像被最小化。這樣一來，衍射表面的優(yōu)選位置是在使用頭罩顯示系統(tǒng)期間最接近觀察者的眼睛的元件或光學(xué)材料塊的空閑表面。對于正元件和固體塊是單個部件的系統(tǒng)，衍射表面優(yōu)選地在離微顯示器最遠的部件的末端。
由于多個衍射表面的存在能夠?qū)е卵苌湎嗷プ饔?，這會降低提供給用戶的圖像的質(zhì)量，所以系統(tǒng)優(yōu)選地只包括一個衍射表面。
不打算以任何方式進行限制，通過下面的例子將會更加充分地說明本發(fā)明。
例子下面的例子1A-1F、2和3顯示了適合于在頭罩顯示系統(tǒng)中使用的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)具有以下特征(1)18°的視場，其對應(yīng)于在從觀察者1米遠處觀看12.5英寸對角圖像；(2)6.0毫米的出射光瞳直徑，用于從微顯示器向用戶的眼睛傳播的光線；以及(3)25.0毫米的眼睛間隙距離。
用于例子1A-1F、2和3的規(guī)定表中列舉的非球面系數(shù)用于下面的方程z=cy21+[1-(1-k)c2y2]1/2+Dy4+Ey6+Fy8+Gy10+Hy12+Iy14]]>其中，z為與系統(tǒng)的光軸相距y處的表面垂度，c為光軸處的表面曲率，而k為圓錐常數(shù)，除了表1A-1F、2和3的規(guī)定中指示的地方之外k為零。
和表中的不同表面有關(guān)的標(biāo)識“a”表示上述方程中的D、E、F、G、H或I中的至少一個不為零的表面；而標(biāo)識“c”指示上述方程中的k不為零的表面。如權(quán)利要求中使用的那樣，非球面表面是k、D、E、F、G、H或I中的至少一個不為零的表面。和表中的不同表面一起使用的標(biāo)識“p”表示衍射(相位)表面。
在光線在附圖中從左向右傳播的假定之下構(gòu)造規(guī)定表。在實際實施中，用戶的眼睛將在左邊而微顯示器將在右邊，并且光線將從右向左傳播。特別地，規(guī)定表中對物/像和入射/出射光瞳的基準(zhǔn)被從余下的本申請中使用的那些顛倒過來。下面的規(guī)定中和表4中給出的所有尺寸都是以毫米為單位的。例子1A-1F的規(guī)定中的表面7、例2的規(guī)定中的表面6和例3的規(guī)定中的表面8是微顯示器(成像儀)的蓋玻片。例3中的表面6是和成像儀一起使用的偏振器。例3中的光學(xué)材料塊的折射和色散率以標(biāo)準(zhǔn)6位數(shù)字形式，亦即abcxyz給出，其中n＝1.abc，并且v＝xy.z。
在例子1A-1D中的表面5上，以及例子1E-1F、2和3中的表面2上形成衍射。對于例子1A-1D，在ZEMAX術(shù)語中衍射表面的特征是差額階數(shù)1，定標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)化)rad ap10，以及二次相位項-1907.1553；而對于例1E和3，特征為差額階數(shù)1，定標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)化)rad ap10，以及P2&P4相位項分別為-800.0&100.0；并且對于例1F和2，特征為差額階數(shù)1，定標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)化)rad ap10，以及P2&P4相位項分別為-1200.0&100.0。
在表4中列出了組成例子1A-1F、2和3的放大器的元件的焦距和選擇的其他特性，其中，f0是系統(tǒng)的焦距，f1是最接近用戶眼睛的元件的焦距，f2是最接近微顯示器的元件的焦距，BFL是不包括微顯示器的面板的在無窮遠處的傍軸后焦距，亦即，從最接近微顯示器的元件到用于在附圖中從左向右傳播的光線的焦平面的距離，而d是在衍射表面處的軸向光束的直徑。
至于“T”，這個參數(shù)是光學(xué)系統(tǒng)的第一和最后的光學(xué)表面之間的距離。為了達到優(yōu)選的用于頭罩顯示系統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)，希望將光學(xué)系統(tǒng)的部件分開約30mm到35mm，這大約是用戶眼睛的光軸和他或她相應(yīng)的鬢角之間的距離。因此，光學(xué)系統(tǒng)的第一和最后的表面之間的總的距離優(yōu)選地大于30mm。另一方面，因此光學(xué)系統(tǒng)不是太長，T優(yōu)選地小于45mm。
如能夠從表4看到的那樣，f0、f1和f2優(yōu)選地滿足以下關(guān)系f1/f2＞1.0；并且/或者f1/f0＞1.3。
為了使衍射表面在色差校正方面有效，衍射表面處的軸向光束的最小直徑優(yōu)選地滿足以下關(guān)系(f#·d)/f0＞0.4，其中，f#是光學(xué)系統(tǒng)的f數(shù)目，亦即，焦距f0除以用于從長共軛向短共軛傳播的光線的入射光瞳直徑。對于例子1A-1F、2和3中的每一個，f#為5。最優(yōu)選地，衍射表面被設(shè)置在使(f#·d)/f0比率大于0.8的位置。
盡管已說明并顯示了本發(fā)明的特定實施例，但是要理解的是，不背離本發(fā)明的范圍和精神的多種修改，從前述披露中，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，將會是明顯的。
表1A
符號說明a——多項式非球面c——圓錐截面p——相位表面平滑多項式非球面和圓錐常數(shù)
一階數(shù)據(jù)
元件的一階特性
表1B
符號說明a——多項式非球面c——圓錐截面p——相位表面平滑多項式非球面和圓錐常數(shù)
一階數(shù)據(jù)
元件的一階特性
表1C
符號說明a——多項式非球面c——圓錐截面p——相位表面平滑多項式非球面和圓錐常數(shù)
一階數(shù)據(jù)
元件的一階特性
表1D
符號說明a——多項式非球面c——圓錐截面p——相位表面平滑多項式非球面和圓錐常數(shù)
一階數(shù)據(jù)
元件的一階特性
表1E
符號說明a——多項式非球面c——圓錐截面p——相位表面平滑多項式非球面和圓錐常數(shù)
一階數(shù)據(jù)
元件的一階特性
表2
符號說明a——多項式非球面c——圓錐截面p——相位表面平滑多項式非球面和圓錐常數(shù)
一階數(shù)據(jù)
元件的一階特性
表3
符號說明a——多項式非球面c——圓錐截面p——相位表面平滑多項式非球面和圓錐常數(shù)
一階數(shù)據(jù)
元件的一階特性
表4
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括(A)微顯示器；以及(B)放大器，其產(chǎn)生微顯示器的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有焦距f0、在人眼方向一側(cè)的長共軛、在微顯示器方向一側(cè)的短共軛以及用于從長共軛到短共軛通過的光線的f數(shù)目f#，所述放大器從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊；以及(III)第二元件，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；(c)第一表面是衍射表面，或者第二表面是衍射表面，或者放大器包括與第一和第二表面分開的衍射表面；(d)從長共軛到短共軛穿過光學(xué)系統(tǒng)并在微顯示器處會聚的軸向光線，在衍射表面處具有最大值為d的光束直徑；以及(e)光束直徑值d、焦距f0和f數(shù)目滿足關(guān)系(f#·d)/f0＞0.4。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，光束直徑值d、焦距f0和f數(shù)目滿足關(guān)系(f#·d)/f0＞0.8。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，f1/f2＞1.0。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，f1/f0＞1.3。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，f1/f2＞1.0；以及f1/f0＞1.3。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，衍射表面與放大器的短共軛一側(cè)相比更接近其長共軛一側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面是衍射表面。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面既是衍射的，又是非球面的。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面是非球面的。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，放大器在其短共軛一側(cè)是遠心的。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一元件、光學(xué)材料塊和第二元件被模制為一個固體片。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，通過光學(xué)材料塊的光路被折疊。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面之間的距離T滿足關(guān)系30毫米≤T≤45毫米。
14.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括(A)微顯示器；以及(B)放大器，其產(chǎn)生微顯示器的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有焦距f0、在人眼方向一側(cè)的長共軛以及在微顯示器方向一側(cè)的短共軛，所述放大器從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊；以及(III)第二元件，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；(c)f1/f2＞1.0；以及(d)第一表面是衍射表面，或者第二表面是衍射表面，或者放大器包括與第一和第二表面分開的衍射表面。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中f1/f0＞1.3。
16.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，衍射表面與放大器的短共軛一側(cè)相比更接近其長共軛一側(cè)。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面是衍射表面。
18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面既是衍射的，又是非球面的。
19.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面是非球面的。
20.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，放大器在其短共軛一側(cè)是遠心的。
21.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一元件、光學(xué)材料塊和第二元件被模制為一個固體片。
22.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，通過光學(xué)材料塊的光路被折疊。
23.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面之間的距離T滿足關(guān)系30毫米≤T≤45毫米。
24.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括(A)微顯示器；以及(B)放大器，其產(chǎn)生微顯示器的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有焦距f0、在人眼方向一側(cè)的長共軛以及在微顯示器方向一側(cè)的短共軛，所述放大器從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊；以及(III)第二元件，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；(c)f1/f0＞1.3；以及(d)第一表面是衍射表面，或者第二表面是衍射表面，或者放大器包括與第一和第二表面分開的衍射表面。
25.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，衍射表面與放大器的短共軛一側(cè)相比更接近其長共軛一側(cè)。
26.如權(quán)利要求25所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面是衍射表面。
27.如權(quán)利要求26所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面既是衍射的，又是非球面的。
28.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面是非球面的。
29.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，放大器在其短共軛一側(cè)是遠心的。
30.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一元件、光學(xué)材料塊和第二元件被模制為一個固體片。
31.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，通過光學(xué)材料塊的光路被折疊。
32.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面之間的距離T滿足關(guān)系30毫米≤T≤45毫米。
33.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括(A)微顯示器；以及(B)放大器，其產(chǎn)生微顯示器的放大圖像以用于人眼觀察，所述放大器具有在人眼方向一側(cè)的長共軛、在微顯示器方向一側(cè)的短共軛，并且從長共軛一側(cè)到短共軛一側(cè)依次包括(I)第一元件，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面，所述第一元件具有焦距f1；(II)光學(xué)材料塊；以及(III)第二元件，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面，所述第二元件具有焦距f2；其中(a)f1＞0；(b)f2＞0；以及(c)放大器包括到放大器的長共軛一側(cè)比到其短共軛一側(cè)更近的衍射表面。
34.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面是衍射表面。
35.如權(quán)利要求34所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一表面既是衍射的，又是非球面的。
36.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)光學(xué)材料塊具有長共軛表面；(b)第一元件具有長共軛表面和短共軛表面，長共軛表面為第一表面；(c)從光學(xué)材料塊的長共軛表面隔開第一元件的短共軛表面；以及(d)第一元件的短共軛表面或光學(xué)材料塊的長共軛表面是衍射表面。
37.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面是非球面的。
38.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，放大器在其短共軛一側(cè)是遠心的。
39.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一元件、光學(xué)材料塊和第二元件被模制為一個固體片。
40.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，通過光學(xué)材料塊的光路被折疊。
41.如權(quán)利要求33所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，第一和第二表面之間的距離T滿足關(guān)系30毫米≤T≤45毫米。
全文摘要
提供一種供頭罩顯示器里使用的光學(xué)系統(tǒng)，其包括微顯示器(4)和放大器(10)，所述放大器(10)產(chǎn)生微顯示器的放大圖像以用于人眼觀察。放大器(10)包括衍射表面并且按順序具有第一元件(1)，其具有在長共軛的方向上凸起的第一表面(S1)；光學(xué)材料塊(3)，以及第二元件，其具有在短共軛的方向上凸起的第二表面(S2)。第一表面(S1)優(yōu)選地為衍射表面。放大器用最少的組件提供了長的眼睛間隙、大的出射光瞳以及大的視場。
文檔編號G02B23/14GK1756980SQ200480005992
公開日2006年4月5日 申請日期2004年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者雅各比·莫斯科維奇 申請人:3M創(chuàng)新有限公司