專利名稱：平面透鏡的制作方法
平面透鏡背景眾所周知，從透鏡的焦平面中的點(diǎn)發(fā)出的光線是準(zhǔn)直的，入射到透鏡上的平行光 束集中在一點(diǎn)上。平面透鏡使從一點(diǎn)發(fā)出的光線準(zhǔn)直，但需要該點(diǎn)和光線準(zhǔn)直平面之間沒 有光線扇出。然而在平面透鏡中，點(diǎn)和平面周邊是分開的，在點(diǎn)和平面周邊之間中存在不合 需要的空白(margin)。普通透鏡和其每一個焦平面之間存在空間，這可能使光學(xué)系統(tǒng)體積龐大。一個建 議的解決方案公開了一種平面透鏡，該平面透鏡使從一點(diǎn)(或者說是從一點(diǎn)到平面透鏡) 發(fā)出的光線在長錐形光導(dǎo)內(nèi)準(zhǔn)直。焦點(diǎn)和出射表面近似共面但相互移位，因?yàn)樵趦烧咧g 設(shè)置了光導(dǎo)板以便光線能夠從焦點(diǎn)扇出到出射表面。背投電視機(jī)通常是體積龐大的，因?yàn)橐曨l投影機(jī)和漫射屏幕之間需要空間以便畫 面填充屏幕。該空間可用平面透鏡來替代，但是不需要使光線準(zhǔn)直，因?yàn)槠聊槐厝粫茐臏?zhǔn) 直。因此，具有均勻橫截面的簡單錐形光學(xué)波導(dǎo)就夠用了。然而，光導(dǎo)板(來自投影機(jī)的 光線在光導(dǎo)板內(nèi)扇出)形成了屏幕上的空白，但用戶寧愿希望在這些地方看到畫面填充屏
眷ο作為替代，可使用一對棱鏡將板包在屏幕后面，但是板、錐形波導(dǎo)以及棱鏡必須被 精細(xì)地對準(zhǔn)，這可能是代價高的。在又一嘗試方案中，可在所有線性光學(xué)系統(tǒng)中顛倒光線的 方向，可使用錐形光導(dǎo)來去除照相機(jī)和正被拍照的對象之間的空間。然而，這同樣需要光導(dǎo) 板，使得光線能夠扇入。盡管可用折疊棱鏡去除所導(dǎo)致的空白，但是這仍然可能代價很高。

發(fā)明內(nèi)容
下面提供了簡化的概述，以便提供對此處所描述的一些新穎實(shí)施例的基本理解。 本概述不是詳盡的綜述，并且它不旨在標(biāo)識關(guān)鍵/重要元素或描繪本發(fā)明的范圍。其唯一 的目的是以簡化形式提出一些概念，作為稍后提出的更詳細(xì)描述的序言。所公開的是具有最少或無空白的平面透鏡作為錐形光導(dǎo)。不使用折疊棱鏡，并且 可從單塊透明材料來制作光導(dǎo)。在一個實(shí)現(xiàn)中，錐形光導(dǎo)包括薄端，而其厚端是斜面鏡或光 學(xué)等價物。斜面(bevel)是這樣的通過薄端處一點(diǎn)入射的光線從光導(dǎo)表面之一準(zhǔn)直射出， 通過光導(dǎo)表面之一以適當(dāng)角度入射的準(zhǔn)直光從薄端處的一點(diǎn)射出。光導(dǎo)在平面顯示器和提供直接人類觸覺交互的顯示器(不依賴于諸如鼠標(biāo)和鍵 盤等傳統(tǒng)輸入設(shè)備)、照相機(jī)、投影電視機(jī)等中有具體的應(yīng)用，僅列舉了幾個例子。通過擠壓 成型、注入成型、或擠壓成型和注入成型的組合/變型以及其他公知的技術(shù)，錐形光導(dǎo)可被 制造成單件。為了實(shí)現(xiàn)上述及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來描述某些說明性方面。 這些方面指示了可以實(shí)踐本文所公開的原理的各種方式，所有方面及其等效方面旨在落入 所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，其他優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將變得 顯而易見。


圖1例示出一種透鏡系統(tǒng)，其特性和尺寸減少或消除了顯示器上的空白。圖2例示出從光源以不同角度入射到光導(dǎo)的受光面的光以及來自厚端處的反射 面的偏轉(zhuǎn)光的例子。圖3例示出具有以不同角度定向的受光面的替代光導(dǎo)，適合于提供根據(jù)臨界角離 開第一光導(dǎo)的鏡面反射光。圖4例示出入射到光導(dǎo)的薄端中心的光線能夠扇出達(dá)到光導(dǎo)的寬度。圖5例示出反射面可被配置成交替反射角的菲涅耳化表面。圖6例示出具有曲面的光導(dǎo)的替代實(shí)施例，其中所有光線在離開之前經(jīng)歷相同次 數(shù)的反射。圖7例示出在光線遇到反射面之前提供從錐形部分到具有平行邊的部分的平滑 過渡的光導(dǎo)。圖8例示出厚端的曲率半徑可以是光導(dǎo)長度的兩倍。圖9例示出采用各自厚端根據(jù)圖7和圖8所述的實(shí)現(xiàn)而彎曲的重復(fù)光導(dǎo)的表示的 示圖。圖10例示出當(dāng)光導(dǎo)表面是平面時推導(dǎo)出光導(dǎo)的最小厚度的技術(shù)。圖11例示出用于將圖10繪制在球面上的技術(shù)，使得進(jìn)入光導(dǎo)表面任一端的光線 在離開薄端時相遇。圖12例示出可被用于厚端處的反射面的光學(xué)性質(zhì)。圖13例示出反射面可由布拉格反射器替代的透鏡系統(tǒng)。圖14例示出反射面可由一對布拉格反射器替代。圖15例示出透鏡系統(tǒng)的替代實(shí)施例，其中光導(dǎo)在薄端和厚端之間使用漸變折射率。圖16示出可用于采用根據(jù)所公開的架構(gòu)的透鏡系統(tǒng)的計算系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式所公開的是一種楔形(或錐形)光導(dǎo)，其中點(diǎn)光源置于薄端而厚端是傾斜的反射 面，以便減小光線和光導(dǎo)平面之間的角度。該反射器可包括ζ形曲折(或菲涅耳化的)表 面。厚端可繞在平行于錐形的軸的方向上的離楔形體的薄端一個楔形體長度的距離的點(diǎn)彎 曲。此外，厚端可以是薄端厚度的兩倍。楔形體的厚度剖面(profile)與Sin[(z+L)/kL] 成比例，其中ζ是離薄端的距離，L是楔形體的長度，k是常數(shù)?，F(xiàn)在將參考附圖，全部附圖中相同的附圖標(biāo)記用于表示相同的元件。在下面的描 述中，為了進(jìn)行說明，闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的全面理解。然而，顯而易見， 可以沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施各新穎實(shí)施例。在其它情況下，以框圖形式示出了公 知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以便于描述它們。本發(fā)明將涵蓋落入所要求保護(hù)的主題的精神和范圍內(nèi)的 所有修改、等效方案和替換方案。圖1例示出一種透鏡系統(tǒng)100，其特性和尺寸減少或消除了顯示器上的空白 (margin)。透鏡系統(tǒng)100包括楔形光導(dǎo)102，該楔形光導(dǎo)具有第一光導(dǎo)表面104和第二光導(dǎo) 表面106且從厚端108到薄端110逐漸變薄。光導(dǎo)100還包括薄端110處的用于接收入射到光導(dǎo)102中的光114的受光面112，以及光導(dǎo)102的厚端108處的用于將入射光118偏轉(zhuǎn) 會第一光導(dǎo)表面104(且可能第二光導(dǎo)表面106)的反射面116(也稱為斜面鏡面或傾斜鏡 面、反射表面)，偏轉(zhuǎn)的入射光120 (或鏡面反射光)在到達(dá)受光面112之前離開第一光導(dǎo)表 面104(或顯示表面)。圖2例示出從光源202以不同角度入射到光導(dǎo)102的受光面112的光以及來自厚 端108處的反射面116的偏轉(zhuǎn)光的例子200。反射面116(斜面鏡)使得入射到薄端110的 光線按以下方式偏轉(zhuǎn)達(dá)到臨界角(光線將離開光導(dǎo)102而不是在內(nèi)部反射的角度)并在 取決于相關(guān)聯(lián)的光源202的入射角的點(diǎn)處離開錐形波導(dǎo)(光導(dǎo)102)。反射面116偏轉(zhuǎn)入 射光線，使得經(jīng)偏轉(zhuǎn)的入射光線向薄端110返回，但以相對于與光導(dǎo)102的平面206垂直的 軸204減小很多的角度返回。在偏轉(zhuǎn)之后，每條光線在薄端110的方向上所遭遇的逐漸減 小的厚度使得光線角度減小直到光線角度小于(取決于光導(dǎo)102的特定材料的)臨界角， 此時光線從光導(dǎo)102的光導(dǎo)表面(第一光導(dǎo)表面104和/或第二光導(dǎo)表面106)射出。在最上面的例子200中，來自光源202的入射光線以低角度進(jìn)入光導(dǎo)102，在反射 表面116偏轉(zhuǎn)并在離開第一光導(dǎo)表面102之前幾乎返回到受光面112。在中間的例子200 中，來自光源202的入射光線以比最上面的例子更高的角度進(jìn)入光導(dǎo)102，在反射表面116 偏轉(zhuǎn)并返回，在減小到臨界角以離開第一光導(dǎo)表面102之前在接近中間處離開光導(dǎo)102。在 最下面的例子200中，來自光源202的入射光線以比中間的例子更高的角度進(jìn)入光導(dǎo)102， 在反射表面116偏轉(zhuǎn)并返回，在第一表面102的接近反射表面116處離開光導(dǎo)102。因此， 容易看到通過調(diào)整光源將光入射到受光面112的角度，可以在從第一表面104觀看時減少 或消除空白。圖3例示出具有帶有以不同角度定向的受光面304的光導(dǎo)302的替代光導(dǎo)系統(tǒng) 300，適合于提供根據(jù)臨界角離開第一光導(dǎo)表面104的鏡面反射光。反射面116 (斜面鏡)使 得在薄端110入射到受光面304的光線按以下方式偏轉(zhuǎn)達(dá)到臨界角并在取決于相關(guān)聯(lián)的 光源202的入射角的點(diǎn)處離開錐形波導(dǎo)(光導(dǎo)302)。反射面116偏轉(zhuǎn)入射光線，使得經(jīng)偏 轉(zhuǎn)的入射光線(或鏡面反射光線)向薄端110返回，但以相對于與光導(dǎo)302的平面308垂 直的軸306減小很多的角度返回。在反射之后，每條光線在薄端110的方向上所遭遇的逐 漸減小的厚度使得光線角度減小直到光線角度小于臨界角，此時光線從光導(dǎo)302的光導(dǎo)表 面(第一光導(dǎo)表面104和/或第二光導(dǎo)表面106)射出。圖4例示出入射到光導(dǎo)102的薄端110的中心的光線400能夠扇出達(dá)到光導(dǎo)102 的寬度，使得在厚端108偏轉(zhuǎn)離開反射面116 (也稱為斜面鏡)之后，光線400照亮光導(dǎo)102 的前表面402 (類似于第一光導(dǎo)表面104)的整個區(qū)域(整體)。離開前表面402的整個區(qū) 域的光由前表面402的四個角中的每一個角附近離開的光線箭頭表示。因此不需要光線能 夠在其中扇出的空白，例如常規(guī)系統(tǒng)中光源202附近的光導(dǎo)102的下半部中。傳統(tǒng)上已經(jīng)證明對于平滑的光導(dǎo)，光導(dǎo)厚度與相對于光導(dǎo)的垂直方向的光線角度 的余弦的乘積是常數(shù)。因此厚度乘以相對于光導(dǎo)的平面的光線角度的正弦也是常量。小 角度的正弦近似地與該角度本身成比例，因此可以說厚度與光線角度本身的乘積近似為常 數(shù)?？紤]光源202(例如激光、LED)將光線以0度和臨界角之間均勻分布的角度范圍入射 到光導(dǎo)102中的厚端108中，且考慮光導(dǎo)102逐漸減小厚度至其輸入厚度的一半(例如在 薄端110處)。光線到達(dá)薄端110的角度將加倍，因此一半的入射光線已經(jīng)超過了臨界角且因此不再被引導(dǎo)。相反，如所公開的技術(shù)，光線在薄端110處入射，且光線400的角度都將在厚端108 處小于臨界角的一半。適當(dāng)角度的反射面116反射光線400，使得全部光線400以大于一半 臨界角的角度返回。從而，所有光線400在達(dá)到薄端110之前離開光導(dǎo)102。因此，在一個 實(shí)現(xiàn)中，光導(dǎo)102的厚端108是或大約是薄端110的厚度的兩倍。圖2的最上面的、中間的和最下面的例子200中示出的三條光線都是從光導(dǎo)102 中的左手側(cè)入射到厚端108處的反射面116。然而，光線也會從右手側(cè)入射，且這些光線將 沿光導(dǎo)102向下傳播并將通過薄端110而消失于系統(tǒng)，因此投射出的圖像中可能有間隙。圖5例示出反射面116可被配置成交替反射角的菲涅耳化表面500。菲涅耳化表 面500可被模壓(emboss)在厚端108上以確保對于任何入射光線502，光線502的一部分 504丟失，但鏡面反射的部分506繼續(xù)以形成圖像508，使得圖像均勻且無間隙(空白)。因 此，厚端108上的反射面116的菲涅耳化表面500包括各對反射平面(510和512)，其法線 共享分解在光導(dǎo)102的平面中的相同分量，但具有垂直于光導(dǎo)102的平面的相等但相反的 分量。通過具有筆直側(cè)面的錐形光導(dǎo)投影的圖像中的不連續(xù)性會在光線入射角中的微 小變化造成光線經(jīng)受額外的反射時形成。圖4中前表面402上的投影圖像的下半部比上半 部更靠近光源202(如投影機(jī))，因此投影圖像可能經(jīng)受梯形失真(使圖像看上去像梯形的 圖像尺寸失真)，因?yàn)楹穸?08處的反射面116是平坦的。圖6例示出具有曲面的光導(dǎo)600的替代實(shí)施例，其中所有光線在離開之前經(jīng)歷相 同次數(shù)的反射。反射面116繞垂直于光導(dǎo)600的平面的軸602彎曲，曲率半徑等于光導(dǎo)600 的長度的兩倍。在反射之后光線不再扇出，從而消除了梯形失真。然而，可能希望顯示的邊 緣是筆直的。因此，反射面116可以改為菲涅耳表面，且其準(zhǔn)直作用可與反射平面510和 512(圖5)的反射作用一起集成到單個棱柱表面中。通過彎曲反射面116而提供的表面是近似圓柱面。圓柱面鏡(或表面)的缺點(diǎn)是 引入了可能使分辨率降級的散光。這如下解決的。圖7例示出在光線遇到反射面116之前提供從錐形部分702到具有平行邊的部分 704的平滑過渡的光導(dǎo)700。光導(dǎo)700端部處的反射面116以均勻的曲率半徑彎曲，使得第 一光導(dǎo)表面104和彎曲的反射面116限定的第一角706以及第二光導(dǎo)表面106和彎曲的反 射面116限定的第二角708都是直角。當(dāng)采用圖5的菲涅耳表面時，反射平面(510和512) 遵照該曲率，使得這些平面中的每一個(510和512)相對于反射面116而形成的角度是恒 定的。圖8例示出厚端108的曲率半徑800可以是光導(dǎo)102的長度的兩倍。如上述在一 個實(shí)現(xiàn)中描述的，最理想的是光導(dǎo)102的厚端108是薄端110的厚度的兩倍。而且，由于光 導(dǎo)102具有平坦表面(第一光導(dǎo)表面104和第二光導(dǎo)表面106)，因此厚端108的曲率半徑 等于光導(dǎo)102的長度的兩倍。這意味著反射面116具有繞圖6中描述的軸604的與繞軸 602所示出的曲率半徑相同的曲率半徑，以便使梯形失真最小。因此厚端108的組合曲率是 球形，在這種情況下反射面116沒有引入散光且分辨率沒有降級。可通過跟蹤光線交替到達(dá)上下表面并計算反射離開每個表面的角度來找到光線 通過光導(dǎo)的路徑；然而這可能是費(fèi)力且缺乏信息的。如果光導(dǎo)具有平坦表面，則可能更簡單且光學(xué)上相當(dāng)于繪制筆直通過一堆錐形光導(dǎo)復(fù)制品的光線，直到光線以小于臨界角的角度 越過交叉點(diǎn)，此時光線將實(shí)際上射出到空氣中。還可允許通過反向繪制光線而使用反向方 法；即不是將光線入射在光導(dǎo)一端并跟蹤光線的行進(jìn)直到其射離表面，而是可從光導(dǎo)堆的 表面來跟蹤光線回到光導(dǎo)端部，但其條件是光線以臨界角離開表面且不再超過臨界角。圖9例示出采用各自厚端108根據(jù)圖7和圖8所述的實(shí)現(xiàn)而彎曲的重復(fù)光導(dǎo)902 的表示的示圖900。使用上述反向方法，施加于實(shí)際上可以是離開表面906(類似于第一光 導(dǎo)表面104)的入射光線904反射離開厚端108的反射面116。厚端108處的重復(fù)光導(dǎo)902 組合成恒定半徑的曲線，從而將平行光線近似地集中到等于該曲線的曲率半徑的一半距離 的點(diǎn)908處。如果厚端108是完美平滑的，則該點(diǎn)908將位于重復(fù)光導(dǎo)902的最上面的光導(dǎo)的 薄端110處，但是菲涅耳平面(圖5的510和51 的作用是偏轉(zhuǎn)每條光線的一半光使得被 偏轉(zhuǎn)的那一半光的聚焦點(diǎn)位于該堆下部中的重復(fù)光導(dǎo)902之一的薄端110處。在一最佳實(shí) 現(xiàn)中，所有光線在進(jìn)入和離開之間經(jīng)過相同次數(shù)的反射。圖9說明了這是所例示實(shí)施例的 固有性質(zhì)，因?yàn)槊織l光線和任何其他光線一樣穿過相同數(shù)量的光導(dǎo)界面。垂直于圖9的平面，從薄端110跟蹤的光線通過反射面116的球面反射而被近似 準(zhǔn)直，使得通過光導(dǎo)投影的圖像經(jīng)歷小的失真。準(zhǔn)直光線不具有歪斜失真，因此投影圖像表 現(xiàn)出均勻性。此外，光線可被入射到光導(dǎo)的薄端處的受光面以便從顯示表面上的任一點(diǎn)射出， 從而減少或完全消除空白。光導(dǎo)的側(cè)面不具有曲率，這幫助保持通過光導(dǎo)投影的圖像的分 辨率。而且，這還意味著該透鏡系統(tǒng)制作簡單。為了制造錐形光導(dǎo)表面(如第一光導(dǎo)表面104和第二光導(dǎo)表面106)，拋光機(jī)的基 座可被傾斜，在高透明度玻璃板上面涂蠟并磨平。為了制作球形彎曲的反射面116(斜面 鏡)，可將若干這種錐形光導(dǎo)以堆的形式一起上蠟，在端部磨成球面，就好像常規(guī)透鏡表面。 然后菲涅耳化平面(510和51 可鑄造在薄膜上，在球形反射面116上伸展，然后進(jìn)行膠合。圖10例示出當(dāng)光導(dǎo)表面是平面時推導(dǎo)出光導(dǎo)的最小厚度的技術(shù)1000。反射面116 上的球面曲率將平行光線反射成有限厚度的斑點(diǎn)而不是一個點(diǎn)，光導(dǎo)可被設(shè)計成不比斑點(diǎn) 的大小薄。圖10將幾何學(xué)應(yīng)用于圖9以示出如何計算該最小厚度。示出了兩條光線(1002 和1004)，光線1002的離開點(diǎn)1006接近薄端110，而光線1004的離開點(diǎn)1006接近厚端108。 所有的光線(1002和1004)在離開之前正好處于臨界角Φ。直接通過重復(fù)光導(dǎo)902的堆來 進(jìn)行以此角度對兩條光線(1002和1004)的向后跟蹤，直到光線(1002和1004)遇到厚端 108。當(dāng)采用菲涅耳平面(510和512)時，在厚端108處反射離開菲涅耳表面510之后， 可進(jìn)行對光線1002的平行于重復(fù)光導(dǎo)的平面的返回薄端110的跟蹤。光線1002被反射的 部分與光線的入射部分成某一角度θ，其中角度θ可被計算，而菲涅耳平面510與反射面 116的球面曲率成θ/2角度。光線1004反射離開同一菲涅耳平面510。因此，可計算光線1004的反射部分的角 度。由于對稱，如果光線1002和1004要在薄端110相遇，則該角度等于Θ。幾何學(xué)計算示 出了如果臨界角Φ等于42度，則θ等于21度，而光線1004改為以對楔形表面(如第一光導(dǎo)表面104)成M度的角反射，差大約3度。如果要制造非常薄的光導(dǎo)，則可改進(jìn)聚焦。然而，圖9的對稱性指示出厚端108是 簡單曲線。代替改變厚端108的幾何形狀，錐形光導(dǎo)的側(cè)面可被彎曲，并且以圖9的方式結(jié) 合的許多此類光導(dǎo)將映射成球體，類似于切好的橙子的橙皮片?？赏ㄟ^將附圖10繪制在球 體上來找到非常薄的錐形光導(dǎo)所需的表面曲率，球體的曲率半徑使得從厚端108反射的光 線在一點(diǎn)處相遇?，F(xiàn)在就描述該內(nèi)容。圖11例示出用于將圖10繪制在球面上的技術(shù)，使得進(jìn)入光導(dǎo)表面任一端的光線 在離開薄端110時相遇。圖11描繪了球體1102的具有北極點(diǎn)N的一部分，其中圖10的光 線1002從緯度為Ψ度的位置b根據(jù)稱為軌跡的向量以西南角度Φ移動到北極N。光線 1002在位于2 Ψ緯度時停下來，最終位置由向量a表示。光線1002的初始方向?yàn)閠，光線 1002沿大圓弧線移動，使得a可被表示為b和t的線性和。如果大圓弧線的弧ba相對于球 體中心C的角度為λ，則
權(quán)利要求
1.一種透鏡系統(tǒng)(100)，包括具有第一表面和第二表面的錐形光導(dǎo)(102)，兩個表面從厚端到薄端逐漸變?。槐《颂幱糜诮邮杖肷涞焦鈱?dǎo)中的光的受光面(112)；以及光導(dǎo)的厚端處用于將入射光偏轉(zhuǎn)回第一表面和第二表面的反射面(116)，經(jīng)偏轉(zhuǎn)的光 在到達(dá)受光面之前離開第一表面。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反射面以某一角度形成，使得偏轉(zhuǎn)離開 所述反射面的入射光以準(zhǔn)直光離開第一表面或第二表面。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反射面以某一角度形成，使得在第一表 面或第二表面接收的準(zhǔn)直光在某一點(diǎn)處離開受光面。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，入射光從受光面扇出并從反射面偏轉(zhuǎn)，以照 亮整個第一表面。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，反射面根據(jù)均勻的曲率半徑而球面彎曲，第 一表面和彎曲的反射面之間形成的角度等于第二表面和彎曲的反射面之間形成的角度。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一表面和第二表面是平的，厚端的厚度是 薄端的兩倍。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)入受光面的入射光包括在從離開受光面 到離開光導(dǎo)期間全部都經(jīng)歷了相同次數(shù)的反射的光線。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，反射面是反射光柵，反射光柵具有折射率在 兩個折射率值之間交替變化且厚度在兩個厚度值之間交替變化的各層。
9.一種透鏡系統(tǒng)(100)，包括具有顯示表面和第二光導(dǎo)表面的錐形光導(dǎo)(102)，兩個表面從厚端到薄端逐漸變薄，厚 端的厚度是薄端的兩倍；薄端處用于接收入射到光導(dǎo)中的光的受光面(112)；以及光導(dǎo)的厚端處用于將入射光偏轉(zhuǎn)回顯示表面的反射面(116)，反射面傾斜以減少鏡面 反射光線相對于光導(dǎo)的平面的角度，使得鏡面反射光線在到達(dá)受光面之前離開顯示表面。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，傾斜的反射面是菲涅耳化的表面，或繞在 平行于錐形的軸的方向上的離薄端一個光導(dǎo)長度的距離的點(diǎn)彎曲。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，反射面包括一個或多個反射光柵，反射光 柵具有折射率在兩個折射率值之間交替變化且厚度在兩個厚度值之間交替變化的各層，所 述一個或多個反射光柵消除了孔徑衍射。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，反射面根據(jù)均勻的曲率半徑而球面彎曲， 顯示表面和彎曲的反射面之間形成的角度等于第二表面和彎曲的反射面之間形成的角度， 顯示表面和第二光導(dǎo)表面各自在厚端對反射面形成直角。
13.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，反射面由用于使用紅、綠和藍(lán)色照亮顯示 表面的三組布拉格光柵組成。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，光線入射到薄端的中心以消除扇出的空白。
15.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，反射面偏轉(zhuǎn)入射光，使得鏡面反射光在取 決于光的入射角的一點(diǎn)處離開顯示表面。
全文摘要
一種平面透鏡系統(tǒng)是具有最小或不具有扇出空白的錐形光導(dǎo)。錐形光導(dǎo)包括薄端，而其厚端是斜面鏡或光學(xué)等價物。光線入射到薄端中，且鏡面是這樣的通過薄端處一點(diǎn)入射的光線從光導(dǎo)表面之一準(zhǔn)直射出，通過光導(dǎo)表面之一以適當(dāng)角度入射的準(zhǔn)直光從薄端處的一點(diǎn)射出。對于彩色實(shí)現(xiàn)也可使用布拉格光柵。通過擠壓成型、注入成型、或擠壓成型和注入成型的組合/變型以及其他公知的技術(shù)，錐形光導(dǎo)可被制造成單件。
文檔編號G02F1/1335GK102144178SQ200980134848
公開日2011年8月3日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者A·特拉維斯, N·埃默頓, T·A·拉奇 申請人:微軟公司