用C板改善复消色差Pancharatnam-Berry相位部件的角度性能制造技术

一种近眼显示器(NED)，包括多个PBP光学元件(810，820，830)，其与一个或更多个C板(805A，805B，805C)相结合以改善光学角度性能。PBP光学元件可以被配置用于光束转向或者用于将光聚焦到一个点。C板可以减小或消除由PBP光学元件对有角度的离轴光引入的不期望的偏振相移。PBP光学元件的双折射产生了这种偏振相移。C板提供了附加偏振相移，该相移与PBP光学元件引入的额外偏振相移相反。因此，由C板引入的附加偏振相移至少部分地减小了由PBP元件引入的相移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用C板改善复消色差Pancharatnam-Berry相位部件的角度性能相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月15日提交的、序列号为62/643,691的、标题为“ComputerGeneratedReality”的美国临时专利申请的优先权权益，并要求于2018年6月12日提交的、序列号为16/006,701的、标题为“AngularPerformanceofApochromaticPancharatnamBerryPhaseComponentsUsingaC-Plate”的美国专利申请的优先权权益。这些申请的主题在此通过引用并入本文。背景各种实施例的领域本公开的实施例总体上涉及近眼显示器，并且更具体地，涉及使用一个或更多个C板(C-plate)来改善复消色差(apochromatic)Pancharatnam-Berry相位部件的角度性能。相关技术的描述Pancharatnam-Berry相位(PBP)或几何相位部件可用于头戴式显示器(HMD)的光学组件中，头戴式显示器可以是例如虚拟现实(VR)系统、增强现实(AR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，包括：/n几何相位元件，其与光轴对准，所述几何相位元件的双折射向入射到所述几何相位元件上的从所述光轴离轴的光提供第一偏振相移；和/nC板，其与所述几何相位元件相邻并与所述光轴对准，所述C板向所述光提供第二偏振相移，并且所述第二偏振相移至少部分取决于入射到所述C板上的光相对于所述光轴的角度，并且其中所述第一偏振相移与所述第二偏振相移相反。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180315 US 62/643,691;20180612 US 16/006,7011.一种光学系统，包括：
几何相位元件，其与光轴对准，所述几何相位元件的双折射向入射到所述几何相位元件上的从所述光轴离轴的光提供第一偏振相移；和
C板，其与所述几何相位元件相邻并与所述光轴对准，所述C板向所述光提供第二偏振相移，并且所述第二偏振相移至少部分取决于入射到所述C板上的光相对于所述光轴的角度，并且其中所述第一偏振相移与所述第二偏振相移相反。


2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光包括第一颜色通道和第二颜色通道，所述几何相位元件对应于所述第一颜色通道，并且所述光学系统还包括：
第二几何相位元件，其对应于所述第二颜色通道；和
第二C板，其与所述第二几何相位元件相邻。


3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述第一几何相位元件被配置为将所述光的与所述第一颜色通道相关联的第一部分聚焦在焦点处，并且所述第二几何相位元件被配置为将所述光的与所述第二颜色通道相关联的第二部分聚焦在所述特定焦点处。


4.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述几何相位元件以光束转向角引导所述光的与所述第一颜色通道相关联的第一部分，并且所述第二几何相位元件以所述特定光束转向角引导所述光的与所述第二颜色通道相关联的第二部分。


5.根据权利要求2所述的光学系统，还包括邻近所述第一几何相位元件和所述第一C板的第一颜色选择性波片，所述第一颜色选择性波片对所述光的第一波长施加半波偏振偏移的倍数，并且对所述光的至少第二波长施加全波偏振偏移的倍数。


6.根据权利要求5所述的光学系统，还包括第二颜色选择性波片，所述第二颜色选择性波片邻近所述第二几何相位元件和所述第二C板，并且被配置为对所述光的所述第二波长施加半波偏振偏移的倍数，并且对所述光的至少所述第一波长施加全波偏振偏移的倍数。


7.根据权利要求6所述的光学系统，其中所述第一几何相位元件和所述第一颜色选择性波片将所述光的与所述第一颜色通道相关联的第一部分聚焦在特定焦点处，并且所述第二几何相位元件和所述第二颜色选择性波片将所述光的与所述第二颜色通道相关联的第二部分聚焦在所述特定焦点处。


8.根据权利要求6所述的光学系统，其中所述第一几何相位元件和所述第一颜色选择性波片以光束转向角引导所述光的与所述第一颜色通道相关联的第一部分，并且所述第二几何相位元件和所述第二颜色选择性波片以所述特定光束转向角引导所述光的与所述第二颜色通道相关联的第二部分。


9.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述C板是多层双折射膜，所述多层双折射膜的角双折射与所述几何相位元件的角双折射相反。


10.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述几何相位元件是能够电切换的，以调节与所述几何相位元件相关联的焦距。


11.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述几何相位元件是Pancharatnam-Berry相位(PBP)透镜。


12.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述几何相位元件是Pancharatnam-Berry相位(PBP)光栅。


13.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光学系统被包括在头戴式设备中。


14.根据权利要求1所述的光学系统，还包括沿着所述光轴并且在光源和所述几何相位元件之间的液晶显示器(LCD)设备。


15.一种头戴式显示器(HMD)，包括：
电子显示器，其被配置为发射包括红色、绿色和蓝色(RGB)颜色通道的图像光；和
光学堆叠，其被配置为在光轴上并围绕所述光轴接收所述图像光，所述光学堆叠包括：
第一Pancharatnam-Berry相位(PBP)几何相位元件；
第一颜色选择性波片，其邻近所述第一PBP几何相位元件，并且被配置为对所述RGB颜色通道中的第一RGB颜色通道施加大致半波偏振偏移的倍数，并且对所述RGB颜色通道中的至少第二RGB颜色通道施加大致全波偏振偏移的倍数；
C板，其邻近所述第一颜色选择性波片，其中所述C板向所述RGB颜色通道中的所述第一RGB颜色通道提供第一偏振相移，并且其中所述第一偏振相移至少部分取决于入射到所述C板上的所述RGB颜色通道中的所述第一RGB颜色通道相对于所述光轴的角度，并且其中所述第一偏振相移至少部分补偿由所述第一颜色选择性波片产生的第二偏振相移；
第二PBP几何相位元件；和
第二颜色选择性波片，其邻近所述第二PBP几何相位元件，并且被配置为对所述RGB颜色通道中的所述第二RGB颜色通道施加大致半波偏振偏移的倍数，并且对所述RGB颜色通道中的至少所述第一RGB颜色通道施加大致全波偏振偏移的倍数。


16.根据权利要求15所述的HMD，其中所述第一PBP几何相位元件是具有第一栅距的第一PBP光栅，并且所述第二PBP几何相位元件是具有不同于所述第一栅距的第二栅距的第二PBP光栅。


17.根据权利要求15所述的HMD，其中所述第一PBP几何相位元件是第一PBP透镜，所述第一PBP透镜被配置为将所述RGB颜色通道中的所述第一RGB颜色通道的光基本聚焦到第一位置，并且所述第二PBP几何相位元件是第二PBP透镜，所述第二PBP透镜被配置为将所述RGB颜色通道中的所述第二RGB颜色通道的光基本聚焦到所述第一位置。


18.根据权利要求15所述的HMD，还包括在所述第一PBP几何相位元件和所述第二PBP几何相位元件之间的一个或更多个附加的C板。


19.根据权利要求15所述的HMD，其中，所述第一PBP几何相位元件和所述第二PBP几何相位元件是能够电切换的，以调节与所述第一PBP几何相位元件和所述第二PBP几何相位元件相关联的相应焦距。


20.根据权利要求15所述的HMD，其中，所述C板的角双折射在所述C板的整个区域上不连续地变化。


21.一种光学系统，包括：
电子显示器，其被配置为发射包括红色、绿色和蓝色(RGB)颜色通道的图像光；和
光学堆叠，其被配置为在光轴上并围绕所述光轴接收所述图像光，所述光学堆叠包括：
第一Pancharatnam-Berry相位(PBP)几何相位元件，其用于对所述RGB颜色通道中的第一RGB颜色通道施加大致半波偏振偏移的倍数，并对所述RGB颜色通道中的至少第二RGB颜色通道施加大致全波偏振偏移的倍数；
C板，其与所述第一颜色选择性波片相邻，其中所述C板向所述RGB颜色通道中的所述第一RGB颜色通道提供第一偏振相移，并且其中所述第一偏振相移至少部分取决于入射到所述C板上的所述RGB颜色通道中的所述第一RGB颜色通道相对于所述光轴的角度，并且其中所述第一偏振相移至少部分补偿由所述第一PBP几何相位元件产生的第二偏振相移；和
第二PBP几何相位元件，其用于对所述RGB颜色通道中的所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟诗，吕璐，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US