本發(fā)明涉及基片引導的光學設備，具體而言，涉及包括由共同的光傳輸基片(也被稱為光導元件)攜帶的多個反射面的設備。

背景技術：

緊湊型光學元件的一個重要應用是頭戴式顯示器(hmd)，其中，光學模塊用作成像透鏡和組合器兩者，其中，二維圖像源被成像到無窮遠處并且被反射到觀察者的眼睛中?？梢灾苯訌闹T如陰極射線管(crt)、液晶顯示器(lcd)、有機發(fā)光二極管陣列(oled)之類的空間光調制器(slm)、掃描源或類似的設備獲得顯示源，或者可以間接地通過中繼透鏡或者光纖束獲得顯示源。顯示源包括被準直透鏡成像到無窮遠處并且通過分別對于非透視應用和透視應用充當組合器的反射或部分反射面?zhèn)鬏數接^看者的眼睛中的元素(像素)的陣列。通常，常規(guī)的自由空間光學模塊用于這些目的。然而，隨著系統(tǒng)的所希望的視場(fov)增大，這樣的常規(guī)光學模塊變得更大、更重和更笨重，因此，即使對于諸如系統(tǒng)之類的中等性能的設備，也是不切實際的。這是各種顯示器、特別是頭戴式應用中的主要缺點，其中系統(tǒng)必然應該是盡可能輕并且緊湊的。

為緊湊性而作的努力導致若干個不同的復雜的光學解決方案，一方面，所有這些光學解決方案對于大多數實際應用仍然不是充分緊湊的，另一方面，就可制造性而言，所有這些光學解決方案存在主要缺點。另外，由這些設計所產生的光學視角的眼睛運動框(emb)通常非常小，通常小于8mm。因此，即使對于光學系統(tǒng)相對于觀看者的眼睛的小的移動，光學系統(tǒng)的性能也非常敏感，并且不允許充分的瞳孔運動以從這樣的顯示器舒服地閱讀文本。

公開號wo01/95027、wo03/081320、wo2005/024485、wo2005/024491、wo2005/024969、wo2005/124427、wo2006/013565、wo2006/085309、wo2006/085310、wo2006/087709、wo2007/054928、wo2007/093983、wo2008/023367、wo2008/129539、wo2008/149339、wo2013/175465和il232197(所有這些都在申請人名下)中所包括的教導都通過引用合并于此。

技術實現要素：

本發(fā)明促進對用于hmd以及其他應用的非常緊湊的光導光學元件(loe)的開發(fā)。本發(fā)明允許相對寬的fov，以及相對大的emb值。作為結果的光學系統(tǒng)提供大的高質量圖像，還適應眼睛的大的運動。由本發(fā)明提供的光學系統(tǒng)特別有益，因為它基本上比現有技術的實現更緊湊，它還可以輕松地集成到甚至具有專門配置的光學系統(tǒng)中。

因此，本發(fā)明的廣泛目標是減輕現有技術的緊湊的光學顯示設備的缺點，并且根據具體的要求提供具有改善的性能的其他光學組件和系統(tǒng)。

本發(fā)明可被實現為有利于大量的成像應用，諸如便攜式dvd、蜂窩電話、移動式電視接收機、視頻游戲、便攜式媒體播放器或任何其他移動顯示設備。

loe的操作的主要物理原理是：光波從loe的外表面被俘獲在利用全內反射的基片內部。然而，存在需要將另一光學元件附連到至少一個外表面的情形。在該情況下，有必要確認，一方面，來自外表面的光波的反射將不會被該附連劣化，另一方面，來往于loe的光波的耦出機制和耦入機制不會被干擾。結果，需要在外表面處添加角度敏感反射機制，該角度敏感反射機制將基本上反射被耦合在loe內部并以傾斜角度照射在表面上的全部光波，并且基本上透射以接近于法向入射而照射在表面上的光波。

在以前的發(fā)明中(例如，在公開wo2005/024491中所描述的)，說明了向loe的表面應用角度敏感薄膜介電涂層的反射機制。根據本發(fā)明，提出了使用空氣間隙薄膜的替代的反射機制，該機制包括蛾眼結構。蛾的眼睛具有不尋常的特性：它們的表面被消除反射的自然的納米結構的薄膜覆蓋。這使得蛾能在黑暗中看清楚，而沒有會向捕食者泄露其位置的反射。該結構包括六邊形圖案的凸塊，每個凸塊大致200nm高，并且它們的中心間隔開大約300nm。這種抗反射涂層起作用，因為凸塊小于可見光的波長，如此，光將表面“看作”在空氣和介質之間具有連續(xù)的折射率梯度，這通過有效地去除空氣透鏡界面來縮小反射。人類使用該效果制造出了切實可行的抗反射薄膜，這是一種仿生的形式。蛾眼仿制品表明，對于這些結構，幾乎完全消除了對通常入射光的反射。利用其他形狀和尺寸的這樣的密的不均勻的超精細周期性結構的光學建模和試驗證明，可以在較寬的波長范圍(從uv到ir)和較寬的光入射角(0±60度)內抑制反射。

根據本發(fā)明，蛾眼薄膜或任何類似的超精細結構不被用作抗反射薄膜。相反，利用特殊的超精細結構作為所需要的角度敏感反射機制。當需要將光學元件附連到loe的外表面時，將空氣間隙薄膜粘結到光學元件，以便在附連之后，超精細結構面向loe。因此，當loe內部的耦入光波以不同的傾斜角度照射在超精細結構上時，他們只“看見”周期性結構的外部部分。因此，被傳入的光學光波“看見”的真實折射率接近于空氣的折射率，并且全內反射機制被保留。另一方面，空氣間隙薄膜對來自外部場景的傳入的光波或從loe耦出的光波基本上是透明的。

因此，本發(fā)明提供了一種光學系統(tǒng)，包括：光傳輸基片，具有至少兩個外部主要表面和邊；光學元件，用于耦合光波進入利用內反射的所述基片；位于所述基片中的至少一個部分反射面，用于將光波從所述基片中耦出；至少一個透明空氣間隙薄膜，包括基座和在所述基座上構建的定義浮雕構造的超精細結構；其中，所述空氣間隙薄膜附連到所述基片的主要表面之一，所述浮雕構造面向所述基片，定義了界面平面，以便耦合在所述基片內部的光波基本上完全從所述界面平面反射。

附圖說明

參考下列說明性圖、結合某些優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，以便可以更全面地理解本發(fā)明。

現在詳細參考附圖，要強調的是，所示出的細節(jié)只作為示例，并且只是為了對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明性的討論的目的，以及為了提供被認為對本發(fā)明的原理和概念方面最有用并且容易理解的描述的內容而呈現的。關于這一點，并不試圖展示比基本理解本發(fā)明所需要的內容更詳細的本發(fā)明的結構細節(jié)。結合附圖的描述是給本領域的熟練人員指出方向，如何在實踐中可以實施本發(fā)明的幾種形式。

在附圖中：

圖1是示例性的現有技術loe的側視圖；

圖2是示出用于準直來自顯示光源的輸入光波的現有技術光學設備的示意圖；

圖3是示出用于準直來自顯示光源的輸入光波并將其耦入到loe中的現有技術系統(tǒng)的示意圖；

圖4是示出用于準直來自顯示光源的輸入光波并將其耦入到基片中的另一現有技術系統(tǒng)的示意圖，其中，準直模塊被附連到基片；

圖5示出本發(fā)明的示例性實施例，其中，根據本發(fā)明，負透鏡被附連到光導光學元件的外表面；

圖6示出本發(fā)明的示例性實施例，其中，根據本發(fā)明，負透鏡和正透鏡被附連到光導光學元件的外表面；

圖7a和圖7b是空氣間隙薄膜的示例性實施例的二維和三維示意圖，其中，在平坦的透明基片上構建以比明視(photopic)區(qū)域的波長更短的小間距排列的透明介電材料的超精細周期性結構；

圖8a和圖8b分別示出示例性空氣間隙薄膜的側視圖和頂視圖；

圖9a和圖9b分別示出接近于基座的內部橫截面的示例性空氣間隙薄膜的側視圖和頂視圖；

圖10a和圖10b分別示出接近于空氣的外部橫截面的示例性空氣間隙薄膜的側視圖和頂視圖；

圖11示出根據本發(fā)明的以一個傾斜角度照射在超精細結構的上端的光波的側視圖；

圖12示出被附連到loe的外表面的空氣間隙薄膜，其中，根據本發(fā)明，耦合的光波照射在loe和薄膜之間的交界面上；

圖13a和圖13b分別示出根據本發(fā)明的眼鏡系統(tǒng)的前視圖和嵌入在兩個光學透鏡之間并被組裝在眼鏡鏡框內部的loe的頂視圖；

圖14a、圖14b和圖14c分別示出根據本發(fā)明的非單塊光學元件，包括嵌入在前面正透鏡和后面負透鏡之間、一起安裝在鏡框內部而不需粘接劑的loe；

圖15a、圖15b和圖15c分別示出根據本發(fā)明的用于使用外圍粘合技術將loe嵌入在兩個光學透鏡之間的替代方法；

圖16a、圖16b和圖16c分別示出根據本發(fā)明的用于將loe整體嵌入在兩個光學透鏡之間的替代方法，以及

圖17a、圖17b和圖17c分別示出根據本發(fā)明的嵌入在兩個平坦基片之間并被組裝在鏡框內部的loe。

圖18示出本發(fā)明的示例性實施例，其中，耦入元件以及耦出元件是衍射光學元件，以及

圖19示出本發(fā)明的示例性實施例，其中，光學模塊被嵌入在手提式顯示系統(tǒng)中。

具體實施方式

圖1示出可在本發(fā)明中使用的包括平面基片20以及相關聯的組件的現有技術光學系統(tǒng)(在下文中，也稱為“l(fā)oe”)的截面圖。由從光源的顯示器(未示出)準直的光波18照射光學裝置(例如，反射面16)。反射面16反射來自光源的入射光波，使得光波被俘獲在被俘獲在loe的利用全內反射的平面基片20內部。在基片20的主要下表面26和上表面28的若干次反射之后，被俘獲的波到達有選擇性的部分反射面22的陣列，該部分反射面22將從基片出來的光耦合到觀看者的眼睛24的瞳孔25中。此處，loe的輸入表面將被視為輸入光波通過其進入loe的表面，而loe的輸出表面將被視為被俘獲的波通過其離開loe的表面。在圖1中所示出的loe的情況下，輸入表面和輸出表面兩者都在下表面26上。然而，還可以預想其他配置，其中，輸入波和圖像波可以位于基片20的相對的兩側，或者當光通過基片的斜邊耦合到loe中。

如圖2所示，來自顯示光源4的s偏振輸入光波2通過其下表面30被耦合到準直模塊6，該模塊通常由光波透射材料組成。在偏振分光鏡31的反射之后，光波通過準直模塊6的表面32從基片中耦出。然后，光波穿過四分之一波長延遲板34，被反射光學元件36(例如，平面鏡)反射，返回以再次穿過延遲板34，并通過表面32重新進入準直模塊6?，F在p偏振光波穿過偏振分光鏡31，并通過準直模塊6的表面38從光導中耦出。然后，光波穿過第二個四分之一波長延遲板40，被組件42(例如，透鏡)在其反射面44處準直，返回以再次穿過延遲板34，并通過表面38重新進入準直模塊6。現在s偏振光波從偏振分光鏡31反射，并通過上表面46離開準直模塊。反射面36和44可以通過金屬涂層或者介電涂層來實現。

圖3示出由參考圖2詳述的組件構成的準直模塊6可以如何與基片20組合以形成光學系統(tǒng)。來自準直模塊6的輸出光波48通過其下表面26進入基片20。進入基片20的光波從光學元件16反射，并被俘獲在基片中，如圖2中所示?，F在，準直模塊6，包括顯示光源4、折疊棱鏡52和54、偏振分光鏡31、延遲板34和40、以及反射光學元件36和42，可以容易地集成到單個機械模塊中，并獨立于基片進行組裝，即使具有不精確的機械容差。另外，延遲板34和40以及反射光學元件36和42可以分別粘接在一起，以形成單個元件。

將準直模塊6的所有各種組件附連到基片20將是有益的，以形成單個緊湊元件，從而產生簡化的機械模塊。圖4示出這樣的模塊，其中，準直模塊6的上表面46在界面平面58處被附連到基片20的下表面26。該配置的主要問題是，附連過程取消了基片20和準直模塊6之間的以前存在的空氣間隙50(在圖3中示出)。該空氣間隙對于將輸入光波48俘獲在基片20內部是必要的。被俘獲的光波48應該在界面平面58的點62和64處被反射。因此，應該在該平面處，無論是在基片20的主要表面26處，還是在準直模塊6的上表面46處，應用反射機制。然而，不能容易地應用簡單的反射涂層，因為這些表面還應該對于在示例性點66處進入和離開基片20的光波是透明的。光波應該以小入射角穿過平面48，并以較高的入射角反射。通常，穿過入射角在0°和15°之間，而反射入射角在40°和80°之間。

在上文所描述的本發(fā)明的各實施例中，耦合到loe中的圖像被準直到無窮遠處。然而，還存在傳輸的圖像應該被聚焦到較近距離的應用，例如，對于患近視并且不能正確地看見位于遠距離處的圖像的人。圖5示出根據本發(fā)明的使用透鏡的光學系統(tǒng)。來自無窮遠處的圖像80通過反射面16被耦合到基片20中，然后被部分反射面22的陣列反射到觀看者的眼睛24中。(平凹)透鏡82將圖像聚焦于適當的距離，并可任選地校正觀看者的眼睛的其他像差，包括散光。透鏡82可以在其平坦表面84處被附連到基片的表面。如以上關于圖4所述，必須在透鏡和基片之間保留薄的空氣間隙，以確保將圖像光波80俘獲在利用全內反射的基片內部。

另外，在與本發(fā)明相關的大多數應用中，假設外部場景位于無窮遠；然而，還存在外部場景位于較近距離處的專業(yè)應用或醫(yī)學應用。圖6示出基于本發(fā)明的用于實現雙透鏡配置的光學系統(tǒng)。來自無窮遠處的圖像光波80通過反射面16被耦合到基片20中，然后被部分反射面22的陣列反射到觀看者的眼睛24中。來自近距離場景的另一圖像86被透鏡88準直到無窮遠處，然后穿過基片20進入觀看者的眼睛24中。透鏡82將圖像80和86聚焦于適當的距離，通常(但不一定始終)為外部場景圖像的原始距離，并在需要時校正觀看者的眼睛的其他像差。

圖5和圖6所示出的透鏡82和88分別是簡單的平凹透鏡和平凸透鏡，然而，為保持基片的平面形狀，可以替代地使用菲涅耳透鏡，菲涅耳透鏡可以由帶有精細階梯的薄的模壓塑料板制成。此外，代替使用如上文所描述的固定透鏡，一個實現透鏡82或88的替代方式是使用以電子方式進行控制的動態(tài)透鏡。還存在用戶將不僅能夠看見非準直的圖像，而且還動態(tài)地控制圖像的聚焦的應用。已經示出可以使用高分辨率的空間光調制器(slm)來形成全息元件。目前，用于該目的的最流行源是lcd設備，但是也可以使用其他動態(tài)slm設備。具有幾百行/mm的高分辨率的動態(tài)透鏡是已知的。可以使用這種按照電光方式控制的透鏡作為本發(fā)明中的所希望的動態(tài)元件，代替上文結合圖5和圖6所描述的固定透鏡。因此，用戶可以實時地確定并設置由基片投影的虛擬圖像和外部視圖的真實圖像兩者的準確的焦平面。

如圖6所示，將透鏡82和88附連到基片20是有益的，以形成單個緊湊的簡化機械模塊。清楚地，如上文所描述的主要問題是，附連過程取消了基片20與透鏡82和88之間的以前存在的空氣間隙，該空氣間隙對于將圖像光波80俘獲在基片20內部是必要的。被俘獲的圖像光波80應該在界面平面84的點90處被反射，并在點92處透過相同的平面。因此，應該在該平面處應用如上文關于圖4所描述的類似的部分反射機制。

為了獲得所需的部分反射機制，可以在基片的主要表面處應用角度敏感的薄膜涂層；然而，該實施例的制造會復雜化并且昂貴。用于實現所需的部分反射機制的一種替代方式是將透明空氣間隙薄膜110附連到基片的主要表面，如圖7a和圖7b所示。術語“空氣間隙薄膜”涉及在其表面上具有以比明視區(qū)域的波長更短的小間距排列的透明介電材料的超精細周期性結構111的光學設備，例如，諸如具有密的(不均勻的)超精細周期性結構111的蛾眼薄膜之類的光學設備(下文簡稱為“浮雕構造(reliefformation)”)，該超精細周期性結構111是在平坦的透明基片112(下文簡稱為“基座”112或“基座薄膜”112)上構建的。優(yōu)選地，浮雕構造的高度應該(但不一定始終)小于1微米。

如圖8a和圖8b所示，平行于空氣間隙薄膜110的表面的任何橫截面121都具有周期性的構造，其中，浮雕構造中的介電材料123的成比例部分作為與薄膜本身的距離的函數而逐漸地變化。

在圖9a、圖9b和圖10a和圖10b中進一步可以看出，在接近于基座薄膜112的內部橫截面124，即，超精細結構111的下部部分，浮雕構造126中的介電材料125的成比例部分最大，并且基本上接近于1，而在外部橫截面127，即，接近于超精細結構111的上部部分，浮雕構造129中的介電材料128的成比例部分最小，即，比在材料125中低得多，并且基本上等于零。

通常，當光波穿過具有周期性結構的光學設備時，發(fā)生光的衍射，并且零階的衍射光(即，透過設備而沒有任何衍射的光)的亮度顯著地減少。然而，當超精細周期性結構的間距比傳入的光波的波長短得多時，沒有衍射發(fā)生。相反，由于光波“看見”具有包含在此介質中的材料的平均折射率的介質，因此可以獲得有效的抗反射特性。

另一方面，如圖11中所示，當光波130以傾斜角度在結構的上端照射在周期性的超精細結構111上時，它們只“看見”周期性結構的外部部分，其中，透明材料的成比例部分非常低。因此，由傳入的光波“看見”的實際折射率接近于空氣131的折射率。

結果，如圖12中所示，當這樣的空氣隙薄膜被附連到基片20的外表面28時，耦合的光波130以高于臨界角的角度照射在基片和薄膜之間的交界面132上，由于邊界面中的類似于空氣的折射率，被限制在薄膜和基片之間的空氣131提供光隔離。因此，來自外表面的耦入光波的全內反射的現象將被保留，并且光波將被包含在基片內部。

超精細結構的幾何特征(諸如其高度、峰-峰和寬度)通常可以在10到800納米之間。另外，超精細結構的準確形狀不一定是蛾眼的形狀?？梢允褂萌魏纹渌{米結構形狀，諸如錐體、棱鏡、圓錐及其他。此外，超精細結構也不一定是特定周期性的，雖然周期性結構通常更加容易制造。然而，該超精細結構應該滿足下列要求：一方面，結構應該足夠堅實，不會在附連處理期間收縮，另一方面，結構的外部橫截面中的介電材料的成比例部分應該基本上等于零，以在基片內部維持全內反射現象。另外，超精細結構的基本元件的尺寸不應該太大，以便避免衍射效應。然而，將超精細結構的厚度縮小到100nm以下可能會不希望地使得被俘獲的波通過空氣間隙薄膜滲透，并且使得全內反射現象變差。結果，超精細結構厚度的典型的所需值在200和300nm之間。

圖13a示出眼鏡系統(tǒng)140的前視圖，而圖13b示出嵌入在兩個光學透鏡141、142之間并被組裝在眼鏡鏡框143內部的基片20的頂視圖。可以看出，除光學元件之外，鏡框還可以包含其他附件，包括相機144、麥克風145、耳機146、usb連接器、存儲卡、慣性測量單元(imu)等等。

圖14a、圖14b和圖14c示出非單塊光學元件150，包括嵌入在前面正透鏡151和后面負透鏡152之間、一起安裝在鏡框154內部而無需粘接劑的基片20?？諝忾g隙薄膜110(圖14c)被放置或粘合在基片20與透鏡151、152之間，其中，超精細結構111分別面向基片20的外表面26和28?？梢允褂脡好裟z粘劑(psa)將空氣間隙薄膜110直接粘結在光學透鏡151和152的平面表面上，或者可以使用模壓、注模、澆鑄、機器加工、軟光刻或任何其他直接制造方法來直接制造空氣間隙薄膜110作為透鏡的集成部件?？梢允褂脡毫蛘辰Y技術將嵌入的光學元件150組裝在鏡框154內部。

圖15a、圖15b和圖15c中示出用于將基片20整體嵌入在兩個光學透鏡之間的替代方法。使用外圍粘合技術將基片20嵌入在光學透鏡之間。使用非光學粘接劑或將所有組件安裝在一起的任何其他高粘性的粘接劑156，將前透鏡151和后透鏡152粘結到基片20的外周邊緣。粘接劑的粘性應該足夠高，以便防止粘接劑泄漏到被限制在薄膜110和基片20之間的氣穴131中。這樣的泄漏會消除為保留來自基片的外表面的光波的全內反射所需的空氣間隙。例如，所需的粘接劑156可以是op-67-ls或任何室溫硬化(rtv)硅膠。

圖16a、圖16b和圖16c中示出了用于將基片20整體嵌入在兩個光學透鏡之間的另一個替代方法。嵌入的元件的生產過程如下：放置空氣間隙薄膜110，超精細結構111面向基片20的外表面26和28；使用諸如靜電之類的附連技術；準備具有所需的元件的外部形狀的模具160；將基片20插入到模具中；將聚合物澆鑄或注入到模具中，通過uv或通過改變聚合物溫度來固化聚合物，最后，從模具中彈出嵌入的元件。如以上關于圖15a到圖15c所述，同樣重要的是，在注模處理期間超精細區(qū)域與注入的材料隔離，以便防止材料滲漏到基片20和空氣間隙薄膜110之間的氣穴131中。

圖13a到圖16c示出用于形成包括嵌入在兩個光學透鏡之間的基片的光學元件的不同方法，然而，還存在需要將平面元件附連到基片的外表面的實施例。在圖4中示出這樣的實施例的一個示例，其中，準直元件6被附連到基片20。用于將平面元件附連到基片的其他原因可以是以機械方式保護基片以增強用戶的眼睛安全性，或在平面元件的外表面上應用涂層以獲得各種特性，諸如，光致變色響應、耐擦傷性、超級疏水性、有色(彩色)視圖、偏振、抗指紋等等。

在圖17a、圖17b和圖17c中示出嵌入在兩個平坦基片162和164之間并被組裝在框架166、167內部的基片20。可以使用機械附連、外圍粘結或單塊制造來實現基片和平坦基片20的嵌入處理。嵌入處理可包括只將單個元件附連到基片的一個外表面，或組合不同的元件，諸如平坦基片以及彎曲的透鏡。

在到目前為止所示出的所有實施例中，用于從基片中耦出光波的元件是位于所述基片中的至少一個平坦的局部反射面，該局部反射面通常涂有部分反射介電涂層，并且不平行于所述基片的主要表面。然而，根據本發(fā)明的特殊反射性機制還可以用于其他耦出技術。圖18示出基片20，其中，耦入元件170或耦出元件172是衍射元件。另外，還可以使用諸如彎曲的局部反射面之類的其他耦出元件和其他裝置。

圖13-圖17的各實施例只是示出了本發(fā)明的簡單實現的示例。由于構成系統(tǒng)的核心的基片引導的光學元件非常緊湊并且重量輕，因此它可以安裝在大量的各種布置中。許多其他實施例也是可以的，包括遮光板、折疊顯示器、單片眼鏡以及更多。該實施例被設計用于顯示器應該靠近眼睛、頭戴式的應用。然而，存在顯示器位于不同位置的應用。這樣的應用的一個示例是用于移動應用的手持式設備，諸如，例如，智能電話或智能手表。這些智能設備的主要問題是所要求的小尺寸和體積與所期望的高質量圖像之間的矛盾。

圖19示出基于本發(fā)明的替代方法，該方法消除移動設備的小尺寸與在完整格式顯示器上觀看數字內容的期望之間的當前所需的折衷。該應用是手持式顯示器(hhd)，其通過將高質量圖像直接投影到用戶的眼睛中，解決了獲得小的移動設備和期望在完整格式顯示器上觀看數字內容的以前對立的需求。包括顯示源4、折疊和準直光學器件190以及基片20的光學模塊被集成到智能設備210的機身中，其中，基片20替換了電話的現有的保護罩窗口。具體而言，包括源4和光學特性190的支持組件的體積充分小，以容納在現代智能設備的可接受的體積內部。為了觀看由設備傳輸的全屏幕，設備的窗口被定位在用戶的眼睛24前方，利用高fov、大的眼睛運動框和舒服的出瞳距離(eye-relief)來觀察圖像。還可以通過傾斜設備以顯示圖像的不同部分，以較大的出瞳距離來觀看整個fov。另外，由于光學模塊可以以透視配置來操作，因此設備的雙態(tài)操作是可能的；即，存在將常規(guī)顯示器212維持原樣的選項。以此方式，當顯示源4被關閉時，可以通過基片20觀看標準顯示器。在被設計用于巨大的因特網沖浪、或高質量視頻操作的第二虛擬模式下，常規(guī)顯示器212被關閉，而顯示源4通過基片20將所要求的寬的fov圖像投影到觀看者的眼睛中。通常，在大多數手持式智能設備中，用戶可以通過使用嵌入在設備的前面窗口上的觸摸屏來操作智能設備。如圖19中所示，可以通過直接將觸摸屏220粘結在位于基片20上的外表面空氣間隙薄膜110，將觸摸屏220附連到智能設備。