簡化的反射鏡制造技術(shù)

本公開涉及一種光學(xué)系統(tǒng)及其制造方法。該光學(xué)系統(tǒng)的一個實(shí)施例可以包括在其上可以沉積多層疊層的光學(xué)材料。該多層疊層可以包括在光學(xué)材料的第一表面上構(gòu)成的第一層、在第一層上構(gòu)成的第二層、和在第二層上構(gòu)成的第三層。除了其它可能性，第一層可以包括Al2O3，第二層可以包括Al，并且第三層可以包括SiO2。該多層疊層可以是具有光學(xué)效力的光學(xué)材料的表面上的反射涂層。因此，該反射涂層可以在該光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)充當(dāng)反射成像器。該光學(xué)系統(tǒng)可以被配置為頭戴式設(shè)備。

Simplified mirror

The present disclosure relates to an optical system and a method of manufacturing the same. An embodiment of the optical system may include an optical material that can be deposited on a multilayer stack thereon. The multilayer stack may include a first layer formed on a first surface of the optical material, a second layer formed on the first layer, and a third layer formed on the second layer. In addition to other possibilities, the first layer can include Al2O3, the second layer can include Al, and the third layer can include SiO2. The multilayer stack may be a reflective coating on the surface of an optical material having an optical effect. Thus, the reflective coating may act as a reflecting imager in the optical system. The optical system can be configured as a head mounted device.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請的交叉引用該申請要求在2014年10月29日提交的美國專利申請No.14/526,531的優(yōu)先權(quán)，其通過引用全部特此全部并入本文。
技術(shù)介紹
計(jì)算設(shè)備諸如個人計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、蜂窩式電話、和無數(shù)種類型的具有互聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備在現(xiàn)代生活的多個方面中正在越來越普遍。隨時間推移，這些設(shè)備向用戶提供信息的方式變得越發(fā)智能、越發(fā)有效率、越發(fā)直觀，并且越發(fā)方便。計(jì)算硬件、外圍設(shè)備、以及傳感器、檢測器、和圖像和音頻處理器，包括其他技術(shù)在內(nèi)的朝向小型化的趨勢已經(jīng)幫助開啟了一片有時稱作“可穿戴計(jì)算”的領(lǐng)域。具體的，在圖像和視覺處理和生產(chǎn)領(lǐng)域中，已經(jīng)變得有可能考慮可穿戴顯示器，可穿戴顯示器充分靠近穿戴者的一只眼睛(或者雙眼)來放置非常小的圖像顯示元件，以使得所顯示的圖像填充或者幾乎填充穿戴者的視場，并且看起來如同正常尺寸的圖像——諸如可以在傳統(tǒng)的圖像顯示設(shè)備上顯示的圖像。相關(guān)技術(shù)可以被稱作“近眼顯示器”。近眼顯示器是可穿戴顯示器、有時稱為“頭戴式顯示器”(HMD)的基礎(chǔ)組件。HMD靠近穿戴者的一只或者雙眼來放置圖形顯示器。為了在顯示器上生成圖像，能夠使用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。這樣的顯示器能夠占據(jù)穿戴者的全部視場，或者僅僅占據(jù)穿戴者的視場的一部分。此外，HMD能夠如一副眼鏡那么小或者如頭盔那么大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
可以通過在光學(xué)組件的彎曲部分上沉積反射涂層來制造一種光學(xué)組件。該反射涂層可以包括：包括薄反射鏡疊層(stack)和Al2O3粘附層的多個層。當(dāng)在頭戴式設(shè)備(HMD)的顯示器或者另一種類型的顯示器和/或用戶接口中利用該光學(xué)組件時，提高的可靠性以及降低的光學(xué)偽像可以是有利的。在第一方面，提供了一種光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)系統(tǒng)包括被配置為從光圖案形成虛擬圖像的成像器。該成像器包括在光學(xué)材料的第一端面上構(gòu)成的第一層。成像器還包括在第一層上構(gòu)成的第二層和在第二層上構(gòu)成的第三層。第一層包括Al2O3，第二層包括Al，并且第三層包括SiO2。在第二方面，提供了一種制造光學(xué)系統(tǒng)的方法。該方法包括提供一種光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)系統(tǒng)包括具有第一端面的光學(xué)材料。該光學(xué)系統(tǒng)還包括光學(xué)耦合到光學(xué)材料的光源。該光源被配置為生成光圖案。該方法另外地包括在光學(xué)材料的第一端面上形成第一層。第一層包括Al2O3，第二層包括Al，并且第三層包括SiO2。第一層、第二層、和第三層的組合包括在250nm和300nm之間的總厚度。在適當(dāng)?shù)貐⒄崭綀D的情況下，通過閱讀以下具體實(shí)施方式，其它方面、實(shí)施例、和實(shí)施方式將對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員變得清楚。附圖說明圖1A和1B圖示了根據(jù)實(shí)施例的可穿戴計(jì)算系統(tǒng)。圖1C圖示了根據(jù)實(shí)施例的另一個可穿戴計(jì)算系統(tǒng)。圖1D圖示了根據(jù)實(shí)施例的另一個可穿戴計(jì)算系統(tǒng)。圖2圖示了根據(jù)實(shí)施例的計(jì)算設(shè)備。圖3A圖示了根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的正視圖。圖3B圖示了根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的特寫斜視圖。圖4圖示了根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)組件。圖5圖示了根據(jù)實(shí)施例的方法。具體實(shí)施方式I.概述一種光學(xué)組件和一種用于其制造的方法可以包括在光學(xué)組件的彎曲部分上的沉積反射涂層。具體地，該光學(xué)組件可以包括薄反射鏡疊層(stack)和Al2O3粘附層。當(dāng)在光學(xué)系統(tǒng)中——諸如在頭戴式設(shè)備(HMD)的顯示器中使用該光學(xué)組件時，這些元件可以幫助改善可靠性和/或減少光學(xué)偽像。該光學(xué)組件可以被用作HMD中的成像器(imageformer)。例如，HMD的顯示面板可以將光導(dǎo)向光學(xué)組件，然后該光學(xué)組件可以將光聚焦向用戶的眼鏡或者以其他方式將光導(dǎo)向用戶的眼睛。該光學(xué)組件的主體可以包括光學(xué)透明材料，諸如硼硅酸鹽玻璃(BK7、Pyrex、冕光學(xué)玻璃(opticalcrownglass)等)、熔融氧化硅、石英、Zerodur、Zeonex、或者在本
中已知的其它光學(xué)材料。在某些實(shí)施例中，該光學(xué)組件的主體可以包括正方形或者矩形截面并且可以被配置為靠近HMD的用戶的一只眼或者雙眼來定位。雖然在本文描述的某些實(shí)施例包括HMD，但是可以在其它類型的顯示器中包括該光學(xué)組件。例如，該光學(xué)組件可以替選地被合并到另一種類型的光學(xué)系統(tǒng)、顯示器、和/或用戶接口中。在示例實(shí)施例中，可以與窗戶、汽車擋風(fēng)玻璃、和/或平視顯示器相關(guān)聯(lián)地使用該光學(xué)組件。在這樣的情景中，該光學(xué)組件可以被用作成像(image-forming)元件以提供圖像。另外地或者替選地，該光學(xué)組件可以被合并到顯示系統(tǒng)中。例如，電視顯示器可以包括一個或多個光學(xué)組件。該一個或多個光學(xué)組件可以能夠操作用于與電視屏幕相結(jié)合來形成圖像。可以在其它顯示應(yīng)用中包括該光學(xué)組件。該光學(xué)組件的一個面可以具有圓形或者球形突出(extrusion)形狀。即，該光學(xué)組件可以具有彎曲的面或者表面。反射涂層可以被沉積在該彎曲面上。該反射涂層可以包括多個層，所述多個層可以包括例如Al2O3層、鋁層、和SiO2層。在一個實(shí)施例中，Al2O3層被直接沉積在光學(xué)材料上，隨后沉積鋁層，并且然后沉積SiO2層。雖然不是唯一地，但是Al2O3可以主要地充當(dāng)表面粘附層，鋁可以主要地充當(dāng)反射層，并且SiO2可以主要地充當(dāng)保護(hù)涂層。在彎曲表面上的沉積反射涂層可以配置為至少關(guān)于由光源生成的光圖案來充當(dāng)成像器和/或充當(dāng)聚光鏡/凹面鏡。該沉積反射涂層可以使用物理氣相沉積(PVD)、PECVD、ICPCVD、原子層沉積(ALD)、或者在本
中已知的另一種沉積技術(shù)來沉積。各種積條件可以受到控制以便使彎曲表面上的沉積層的邊緣(例如彎曲表面與光學(xué)組件主體的其它表面相交之處)附近的傾斜量(例如材料減少(falloff))最小化。換言之，沉積反射涂層的厚度可以被控制為跨彎曲表面的全部區(qū)域而盡可能小地變化。沉積反射涂層的厚度總計(jì)可以是大約250-300nm。Al2O3層的厚度可以是大約25nm，Al層的厚度可以是大約100nm，并且SiO2層的厚度可以是大約150nm。其它層厚度是可能的。在某些實(shí)施例中，沉積反射涂層的反射比可以是大約88％。II.可穿戴計(jì)算設(shè)備的示例圖1A和1B圖示了根據(jù)一個實(shí)施例的可穿戴計(jì)算系統(tǒng)。以頭戴式設(shè)備(HMD)102(在本公開中還可以稱作頭戴式顯示器)的形式示出了該可穿戴計(jì)算系統(tǒng)。通常，HMD102能夠包括前部和至少一個側(cè)部。在圖1A中，支撐結(jié)構(gòu)具有包括透鏡框架104、106和中心框架支撐件108的前部。另外，在圖1A中，側(cè)臂114和116和/或耳部件(ear-piece)142能夠充當(dāng)該支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)部和/或第二側(cè)部。應(yīng)當(dāng)理解，依賴于實(shí)施方式，前部和至少一個側(cè)部可以在形式上變化。HMD102包括：透鏡框架104、106，中心框架支撐件108，透鏡元件110、112，和延伸側(cè)臂114、116。中心框架支撐件108和延伸側(cè)臂114、116被配置為分別通過穿戴者的鼻部和耳部的方式將HMD102固定到穿戴者的臉部。框架元件104、106、108和延伸側(cè)臂114、116中的每一個能夠由實(shí)心結(jié)構(gòu)的塑料和/或金屬形成，或者能夠由中空結(jié)構(gòu)的、類似的材料形成，以便允許布線和組件互連部內(nèi)部地取道穿過HMD102。同樣能夠使用其它材料。透鏡元件110、112中的每一個的一個或多個能夠由能夠合適地顯示虛擬圖像或圖形的任何材料形成。透鏡元件110、112中的每一個還能夠是充分透明地以允許穿本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光學(xué)系統(tǒng)，包括：成像器，被配置為從光圖案形成虛擬圖像，其中所述成像器包括：第一層，所述第一層被構(gòu)成在光學(xué)材料的第一端面上；第二層，所述第二層被構(gòu)成在所述第一層上；以及第三層，所述第三層被構(gòu)成在所述第二層上，其中所述第一層包括Al2O3，所述第二層包括Al，并且所述第三層包括SiO2。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.10.29 US 14/526,5311.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括：成像器，被配置為從光圖案形成虛擬圖像，其中所述成像器包括：第一層，所述第一層被構(gòu)成在光學(xué)材料的第一端面上；第二層，所述第二層被構(gòu)成在所述第一層上；以及第三層，所述第三層被構(gòu)成在所述第二層上，其中所述第一層包括Al2O3，所述第二層包括Al，并且所述第三層包括SiO2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)被配置為頭戴式設(shè)備，以及其中，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：分束器，外部光和所述虛擬圖像能夠通過所述分束器被看到；以及光源，所述光源被配置為生成所述光圖案。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)材料進(jìn)一步包括：前表面、后表面、頂表面、和底表面，以及其中，所述第一端面包括有限的曲率半徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)材料是ZeonexE-48R。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一層進(jìn)一步包括在20nm和30nm的Al2O3之間的第一層厚度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第二層進(jìn)一步包括在90nm和110nm的Al之間的第二層厚度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第三層進(jìn)一步包括在140nm和160nm的SiO2之間的第三層厚度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一層、第二層、和第三層的組合包括在250nm和300nm之間的總層厚度。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一層、第二層、和第三層的組合包括相對于由所述光源生成的所述光圖案的凹面鏡。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一層、第二層、和第三層的所述組合進(jìn)一步包括邊緣傾斜，其中，距所述第一端面的邊緣每100微米所測量的所述邊緣傾斜小于100納米。11.一種制造光學(xué)系統(tǒng)的方法，包括：提供光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括：光學(xué)材料，具有第一端面；以...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：阿里禮薩·巴哈曼達(dá)爾，奧斯卡·路易斯·馬丁尼茲，邁克爾·巴爾德溫森，阿賈伊·卡馬特，
申請(專利權(quán))人：谷歌公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US