光学系统技术方案

描述了一种光学系统，所述光学系统包括第一和第二光学堆叠并且适于提供可调整的屈光校正。第一光学堆叠包括第一光学透镜和部分反射器。第二光学堆叠沿着正交的第一轴和第二轴凸出，并且包括第二光学透镜和反射式偏振器。反射式偏振器具有至少一个第一位置，所述第一位置距第二光学堆叠的光轴具有径向距离r1并且距在反射式偏振器的顶点处垂直于所述光轴的平面具有位移s1，其中s1/r1是至少0.1。四分之一波延迟器被布置在所述第二光学堆叠和所述第一光学堆叠之间。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
显示器系统可以包括分束器、四分之一波延迟器和反射式偏振器。美国专利No.7,242,525(Dike)描述了将实像投影到空间中并包括沿光学路径定位的一个或多个增强实像的可视性(viewability)的特征的光学系统。该光学系统包括用于会聚一部分光源光以形成实像的会聚元件。美国专利No.6,271,969(Mertz)描述了用于使来自显示器的光成像的光学准直组件。该光学组件包括具有彼此正交的偏振方向的第一和第二线偏振滤波器。包括第一分束器、第一1/4波片和第二分束器的折叠成像组件位于偏振滤波器之间。美国专利No.8,780,039(Gay等)描述了用于改变其中由显示器件显示的图像被感知的表面的形状的光学系统。该光学系统包括间隔开的第一和第二部分反射器，其中至少一个可在第一非平面形状和第二不同形状(其可以是平面的或非平面的)之间切换。反射器与偏振光学器件一起提供光学路径以使得来自显示器的光至少部分地通过第一反射器部分地透射、通过第二反射器部分地反射、通过第一反射器部分地反射和通过第二反射器部分地透射。反射式偏振器可以是多层光学膜。美国专利No.6,916,440(Jackson等)描述了用于按单轴方式拉伸多层光学膜的方法。美国专利No.6,788,463(Merrill等)描述了后成形多层光学膜。
技术实现思路
在本说明书的一些实施方案中，提供了包括图像表面、光阑表面(stopsurface)、布置在图像表面和光阑表面之间的第一光学堆叠(opticalstack)及布置在第一光学堆叠和光阑表面之间的第二光学堆叠的光学系统。第一光学堆叠沿着正交的第一轴和第二轴朝向图像表面凸出，并包括第一光学透镜以及在期望的多个波长中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光学堆叠沿着第一轴和第二轴朝向图像表面凸出并且包括第二光学透镜、基本上透射具有第一偏振态的光并且基本上反射具有正交的第二偏振态的光的多层反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光学堆叠之间的第一四分之一波延迟器。在本说明书的一些实施方案中，提供了包括图像表面、光阑表面、布置在图像表面和光阑表面之间的第一光学堆叠及布置在第一光学堆叠和光阑表面之间的第二光学堆叠的光学系统。第一光学堆叠包括第一光学透镜以及在期望的多个波长中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光学堆叠包括第二光学透镜、多层反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光学堆叠之间的第一四分之一波延迟器，所述多层反射式偏振器包括至少一层，所述至少一层在所述至少一层的离开第二光学堆叠光轴的至少一个第一位置处是基本上光学双轴的，并且在离开所述光轴的至少一个第二位置处是基本上光学单轴的。基本上任何通过图像表面和光阑表面的主光线以小于约30度的入射角入射到所述第一光学堆叠和所述第二光学堆叠的每个上。在本说明书的一些实施方案中，提供了包括发射无失真图像的图像源、出射光瞳、部分反射器和反射式偏振器的光学系统。部分反射器具有沿正交的第一和第二轴朝向图像源凸出的第一形状且在预定的多个波长中具有至少30％的平均光反射率。反射式偏振器具有沿第一和第二轴朝向图像源凸出的不同的第二形状，以使得通过出射光瞳透射的所发射无失真图像的失真低于约10％。在本说明书的一些实施方案中，提供了包括图像源、出射光瞳、布置在图像源和出射光瞳之间的第一光学堆叠以及布置在第一光学堆叠和出射光瞳之间的第二光学堆叠的光学系统。第一光学堆叠包括第一光学透镜以及在期望的多个波长中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光学堆叠包括第二光学透镜、多层反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光学堆叠之间的第一四分之一波延迟器。基本上任何具有在期望的多个波长中相距至少150nm的至少第一和第二波长且由图像源发射和通过出射光瞳透射的主光线在出射光瞳处具有小于出射光瞳处视场的1.5％的分色距离。在本说明书的一些实施方案中，提供了包括图像源、出射光瞳、布置在图像源和出射光瞳之间的第一光学堆叠以及布置在第一光学堆叠和出射光瞳之间的第二光学堆叠的光学系统。第一光学堆叠包括第一光学透镜以及在期望的多个波长中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光学堆叠包括第二光学透镜、多层反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光学堆叠之间的第一四分之一波延迟器。至少具有在期望的多个波长中相距至少150nm的第一和第二波长且由图像源发射和通过出射光瞳透射的基本上任何主光线在出射光瞳处具有小于20弧分的分色距离。在本说明书的一些实施方案中，提供了包括具有最大横向尺寸A的图像表面、具有最大横向尺寸B的光阑表面以及布置在图像表面和光阑表面之间的一体光学堆叠的光学系统。A/B是至少3。一体光学堆叠包括第一光学透镜、在预定的多个波长中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器、基本上透射具有第一偏振态的光并且基本上反射具有正交的第二偏振态的光的多层反射式偏振器，以及在预定的多个波长中的至少一个波长处的第一四分之一波延迟器。通过光阑表面和图像表面透射的至少一个主光线以至少40度的入射角通过光阑表面。一体光学堆叠可以描述为例如在光学堆叠中具有一起成形或粘附在一起的各种部件和层的光学堆叠。在本说明书的一些实施方案中，提供了包括图像表面、基本上平面的光阑表面以及布置在图像表面和光阑表面之间的第一、第二和第三光学透镜、在预定的多个波长中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器、基本上透射具有第一偏振态的光并且基本上反射具有正交的第二偏振态的光的多层反射式偏振器以及在预定的多个波长中的至少一个波长处的第一四分之一波延迟器的光学系统。光学系统包括布置在图像表面和光阑表面之间的多个主表面，各主表面沿正交的第一和第二轴朝向图像表面凸出，且至少六个不同的主表面具有六种不同的凸性(convexity)。在本说明书的一些实施方案中，提供了关于穿过热成形的多层反射式偏振器的顶点的光轴基本上旋转对称并沿正交于该光轴的正交的第一和第二轴凸出的热成形的多层反射式偏振器。热成形的多层反射式偏振器具有在离开顶点的至少一个位置处基本上光学单轴的至少一个内层，且反射式偏振器上的至少一个第一位置距该光轴具有径向距离r1并且距在顶点处垂直于光轴的平面具有位移s1，其中s1/r1为至少0.2。在本说明书的一些实施方案中，提供了关于穿过热成形的多层反射式偏振器的顶点的光轴基本上旋转对称并沿正交于该光轴的正交的第一和第二轴凸出的热成形的多层反射式偏振器。热成形的多层反射式偏振器具有反射式偏振器上的至少一个第一位置，其距该光轴具有径向距离r1并且距在顶点处垂直于光轴的平面具有位移s1，其中s1/r1为至少0.2。对于由s1和r1限定的反射式偏振器的区域，反射式偏振器的透射轴的最大变化小于约2度。在本说明书的一些实施方案中，提供了制作光学堆叠的方法。该方法包括以下步骤：提供以工具轴为中心并具有关于所述工具轴非旋转对称的外表面的热成形工具；对光学膜进行加热，产生软化的光学膜；使所述软化的光学膜适应所述外表面，同时至少沿着离开所述工具轴的正交的第一方向和第二方向拉伸所述软化的膜，产生适应的光学膜，所述适应的光学膜关于所述适应的膜的光轴非旋转对称，所述光轴与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统，包括：第一光学堆叠，所述第一光学堆叠包括：第一光学透镜；以及部分反射器，在期望的多个波长中具有至少30％的平均光反射率；以及第二光学堆叠，布置成邻近所述第一光学堆叠并且沿着正交的第一轴和第二轴凸出，所述第二光学堆叠包括：第二光学透镜；反射式偏振器，基本上透射具有第一偏振态的光并且基本上反射具有正交的第二偏振态的光，所述反射式偏振器上的至少一个第一位置距所述第二光学堆叠的光轴具有径向距离r1并且距在所述反射式偏振器的顶点处垂直于所述光轴的平面具有位移s1，s1/r1是至少0.1；以及第一四分之一波延迟器，布置在所述第二光学堆叠和所述第一光学堆叠之间，其中所述光学系统适于提供可调整的屈光校正。

【技术特征摘要】
2015.09.03 US 62/214,0491.一种光学系统，包括：第一光学堆叠，所述第一光学堆叠包括：第一光学透镜；以及部分反射器，在期望的多个波长中具有至少30％的平均光反射率；以及第二光学堆叠，布置成邻近所述第一光学堆叠并且沿着正交的第一轴和第二轴凸出，所述第二光学堆叠包括：第二光学透镜；反射式偏振器，基本上透射具有第一偏振态的光并且基本上反射具有正交的第二偏振态的光，所述反射式偏振器上的至少一个第一位置距所述第二光学堆叠的光轴具有径向距离r1并且距在所述反射式偏振器的顶点处垂直于所述光轴的平面具有位移s1，s1/r1是至少0.1；以及第一四分之一波延迟器，布置在所述第二光学堆叠和所述第一光学堆叠之间，其中所述光学系统适于提供可调整的屈光校正。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述可调整的屈光校正由所述第一光学堆叠和所述第二光学堆叠之间的可调整距离、所述第一光学堆叠的可调整形状和所述第二光学堆叠的可调整形状中的一个或者多个来提供。3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述可调整的屈光校正至少部分地由所述第一光学堆叠和所述第二光学堆叠之间的可调整距离来提供。4.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述可调整的屈光校正至少部分地由所述第一光学堆叠的可调整形状来提供。5.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述可调整的屈光校正至少部分地由所述第二光学堆叠的可调整形状来提供。6.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统适于电子调整所述屈光校正。7.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述反射式偏振器包括至少一层，所述至少一层在所述至少一层上的离开所述光轴的至少一个第一位置处是基本上光学双轴的，并且在离开所述光轴的至少一个第二位置处是基本上光学单轴的。8.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述反射式偏振器是热成形的APF。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·L·王，E·A·麦克道威尔，A·J·奥德基尔克，G·A·安布尔，允智省，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US