具有方位补偿的逆序交叉薄饼透镜制造技术

在各种实施例中，包括方位补偿的薄饼透镜块(例如，逆序交叉薄饼透镜块)可以包括光学元件，该光学元件被配置为透射由电子显示器发射的光的至少一部分。薄饼透镜块还可以包括方位补偿器，该方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有方位补偿的逆序交叉薄饼透镜相关申请的交叉引用本申请要求2018年10月15日提交的美国非临时申请第16/159,747号的权益，该美国非临时申请要求2018年6月7日提交的美国临时申请第62/682,041号的权益，这两个申请的公开内容通过此引用以其整体并入。背景在头戴式显示器(HMD)中，用户的眼睛通常占据通常被称为适眼区(eyebox)的空间区域，并且可以为用户的每只眼睛提供相应的适眼区。HMD通常显示内容并(例如，使用一个或更多个光学元件)将内容导向适眼区。不幸的是，在HMD内的各种光学元件之间反射的光可能在该过程中产生寄生光。这可能导致呈现给用户的内容的对比度降低。特别地，具有偏振元件的系统可能引入寄生光和/或重影图像(ghostimage)，这可能降低图像质量，并因而降低用户的整体体验。概述在各种实施例中，描述了薄饼透镜块(pancakelensblock)。该薄饼透镜块可以包括(i)光学元件，该光学元件被配置为透射来自辐射源的辐射的至少一部分，以及(ii)方位补偿器(azimuthalcompensator)，该方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。在一些实施例中，薄饼透镜块的光学元件可以包括(i)定向到第一定向轴的第一延迟器(retarder)，其中第一延迟器可以被配置为选择性地透射来自辐射源的辐射的一部分，(ii)部分反射器，该部分反射器接收来自第一延迟器的该部分辐射并透射该部分辐射，(iii)定向到第二定向轴的第二延迟器，该第二定向轴可以基本上正交于第一定向轴，其中第二延迟器可以被配置为透射来自部分反射器的该部分辐射，以及(iv)反射偏振器，该反射偏振器被配置为将由第二延迟器透射的该部分辐射反射通过第二延迟器回到部分反射器，并且部分反射器将来自第二延迟器的辐射的第二部分反射回反射偏振器。此外，方位补偿器可以耦合到部分反射器的表面，并且可以耦合到第二延迟器的表面。此外，方位补偿器可以被配置成减少在部分反射器或第二延迟器中的至少一个中的应力双折射的光学效应。在至少一个实施例中，第二延迟器或部分反射器可以包括塑料透镜。此外，塑料透镜可以是使用注射模制(injectionmolding)工艺制造的。在一个方面，塑料透镜可以包括具有高应力光学系数的材料。在一些实施例中，方位补偿器可以具有快轴和慢轴，快轴可以定向在垂直于方位补偿器的半径的方向上，慢轴可以平行于方位补偿器的半径。此外，方位补偿器提供的延迟量可以随着方位补偿器的半径的增加而增加。在至少一个实施例中，方位补偿器的最大厚度可以大约等于塑料透镜的厚度。在各种实施例中，方位补偿器可以是使用非均匀旋涂(non-uniformspincoating)工艺制造的。非均匀旋涂工艺可以包括(i)在以第一角速度旋转衬底的同时，在第一径向(radial)位置将流体从流体源分配到衬底表面上，以及(ii)在以第二角速度旋转衬底的同时，在第二径向位置将流体从流体源分配到衬底表面上。此外，流体可以包括挥发性成分和非挥发性成分，并且挥发性成分可以从衬底表面蒸发，在衬底表面上产生膜，该膜包括非挥发性成分。在至少一个实施例中，方位补偿器可以包括在径向方向上具有差异性厚度的层，并且方位补偿器可以是使用反应性液晶元(reactivemesogen)制造的。反应性液晶元可以包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧树脂、氧杂环丁烷、乙烯基醚、苯乙烯或硫醇中的至少一种。反应性液晶元可以由第二辐射源固化，使得反应性液晶元的预倾斜(pre-tilt)随着层的半径的增加而改变。在一些方面，头戴式显示器可以包括电子显示器和薄饼透镜块,电子显示器被配置为发射光。薄饼透镜块可以包括光学元件和方位补偿器，光学元件被配置为透射由电子显示器发射的光的至少一部分，方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。在至少一个实施例中，方位补偿器可以具有快轴和慢轴，快轴可定向在垂直于方位补偿器的半径的方向上，慢轴可平行于方位补偿器的半径。一种组装薄饼透镜块的方法可以包括定位光学元件以透射来自辐射源的光的至少一部分，以及将方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。在一些实施例中，该方法还可以包括使用非均匀旋涂工艺制造方位补偿器。该方法还可以包括使用反应性液晶元制造方位补偿器，所制造的方位补偿器包括在径向方向上具有差异性厚度的层。根据本文描述的一般原理，来自上面提到的实施例中的任一个的特征可以与彼此组合地被使用。通过结合附图和权利要求阅读以下详细描述，将会更全面地理解这些和其他实施例、特征和优点。附图简述附图和附录示出了多个示例性实施例，并且是说明书的一部分。这些附图和附录与以下描述一起展示并解释了本公开的各种原理。图1示出了根据一个实施例的示例薄饼透镜块。图2示出了根据一个实施例的具有薄饼透镜块的示例偏振状态的折叠光路。图3A示出了根据一个实施例的具有偏振元件的示例性薄饼透镜块，这些偏振元件在显示器偏振部件和薄饼透镜块偏振部件之间没有定向规范(orientationspecification)。图3B示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块配置(对准以随着波长和光线角度产生偏振泄漏)，其在设计的波长的第一透视路径期间阻挡光(因此两个波片都用作四分之一波片)。图3C示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块配置(对准以随着波长和光线角度产生偏振泄漏)，其在用于另一波长的第一透视路径期间泄漏光(因此两个波片都不充当四分之一波片)。图4示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块，该薄饼透镜块具有相对于彼此正交定向的偏振元件。图5示出了根据一个实施例的具有偏振元件的示例性薄饼透镜块的偏振定向，这些偏振元件具有随着波长和光线角度产生偏振泄漏的定向规范。图6示出了根据一个实施例的具有偏振元件的示例性薄饼透镜块的偏振定向，这些偏振元件具有相对于彼此的正交定向，所述偏振定向随着波长和光线角度产生偏振泄漏。图7示出了根据本公开的示例实施例的使用方位补偿器的示例薄饼透镜块的示意图。图8示出了根据本公开的示例实施例的示例示意图，其示出了方位补偿器中的双折射(例如，应力诱发的双折射)。图9示出了根据本公开的示例实施例的方位补偿器的示例形成过程的示意图。图10示出了根据至少一个实施例的用于制造具有方位补偿的薄饼透镜的示例方法的流程图。图11示出了根据至少一个实施例的具有薄饼透镜的头戴式显示器在其中操作的示例系统环境的示意图。在所有附图中，相同的附图标记和描述表示相似但不一定相同的元件。虽然这里描述的示例性实施例易于进行各种修改和替代形式，但是具体实施例已经在附录中以示例的方式示出，并且将在这里详细描述。然而，这里描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄饼透镜块，包括：/n光学元件，其被配置为透射来自辐射源的辐射的至少一部分；和/n方位补偿器，其耦合到所述光学元件的表面；其中：/n所述方位补偿器包括单轴双折射材料；和/n所述方位补偿器被配置成减少所述光学元件中的应力双折射的光学效应。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180607 US 62/682,041;20181015 US 16/159,7471.一种薄饼透镜块，包括：
光学元件，其被配置为透射来自辐射源的辐射的至少一部分；和
方位补偿器，其耦合到所述光学元件的表面；其中：
所述方位补偿器包括单轴双折射材料；和
所述方位补偿器被配置成减少所述光学元件中的应力双折射的光学效应。


2.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述光学元件包括：
定向到第一定向轴的第一延迟器，其中所述第一延迟器被配置成选择性地透射来自所述辐射源的辐射的一部分辐射；
部分反射器，其接收来自所述第一延迟器的所述部分辐射并透射所述部分辐射；
第二延迟器，所述第二延迟器被定向到第二定向轴，所述第二定向轴基本上正交于所述第一定向轴，其中所述第二延迟器被配置成透射来自所述部分反射器的所述部分辐射；和
反射偏振器，其被配置为将由所述第二延迟器透射的部分辐射反射通过所述第二延迟器回到所述部分反射器，并且所述部分反射器将来自所述第二延迟器的辐射的第二部分反射回所述反射偏振器。


3.根据权利要求2所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器耦合到所述部分反射器的表面，并且耦合到所述第二延迟器的表面，并且所述方位补偿器被配置为减少在所述部分反射器或所述第二延迟器中的至少一个中的应力双折射的光学效应。


4.根据权利要求2所述的薄饼透镜块，其中，所述第二延迟器或所述部分反射器中的至少一个包括塑料透镜。


5.根据权利要求4所述的薄饼透镜块，其中，所述塑料透镜是使用注射模制工艺制造的。


6.根据权利要求4所述的薄饼透镜块，其中，所述塑料透镜包括具有高应力光学系数的材料。


7.根据权利要求4所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器的最大厚度大约等于所述塑料透镜的厚度。


8.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器具有快轴和慢轴，所述快轴定向在垂直于所述方位补偿器的半径的方向上，所述慢轴平行于所述方位补偿器的半径。


9.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器提供的延迟量随着所述方位补偿器的半径的增加而增加。


10.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器是使用非均...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·迪恩·夏普，
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