一种光学元件包括第一双折射介质光栅层(455)，该第一双折射介质光栅层具有倾斜的布拉格光栅平面(475)，并且该第一双折射介质光栅层中的第一光学各向异性分子的指向矢的取向随沿水平方向的第一面内间距和第一竖直间距在空间上变化。该光学元件还包括第二双折射介质层(460)，该第二双折射介质层具有倾斜的布拉格光栅平面(465)，并且该第二双折射介质层中的第二光学各向异性分子的指向矢的取向随第二面内间距和第二竖直间距在空间上变化。该第二双折射介质层与该第一双折射介质层光学耦合，并且该第二双折射介质层被配置成减少由该第一双折射介质层衍射的光的色散效应。该第一面内间距与该第二面内间距基本相同，并且该第二竖直间距小于该第一竖直间距，这意味着第二光栅的扭转角大于第一光栅的扭转角。第二光栅的扭转角大于第一光栅的扭转角。第二光栅的扭转角大于第一光栅的扭转角。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于减少衍射伪影的多层偏振光栅的光学元件
[0001]本公开总体上涉及光学设备，并且更具体地，涉及具有用于减少衍射伪影(diffraction artifact)的多个层的光学元件。
技术介绍
[0002]偏振选择性元件在光学设备和光学系统的应用中(例如在射束转向设备、波导和显示器中)得到了越来越多的关注。可以基于光学各向同性材料或光学各向异性材料来制造偏振选择性元件，并且偏振选择性元件可以包括合适的亚波长结构、液晶、光折变全息材料或它们的任意组合。偏振体全息图(“polarization volume hologram，PVH”)是一种偏振选择性元件。PVH的光轴在面内方向上和在面外方向上都具有在空间上变化的取向，以提供偏振敏感的全息响应。PVH或PVH元件具有紧凑、偏振选择性、衍射效率高、衍射效率大等特点。因此，可以在各种各样的
的各种应用中实施PVH。可以使用各种方法(例如全息干涉或全息术、激光直写和各种其它形式的光刻)来制造PVH元件。
技术实现思路
[0003]根据本公开的第一方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括：第一双折射介质层，该第一双折射介质层中的第一光学各向异性分子的指向矢的取向随第一面内间距和第一竖直间距在空间上变化；以及第二双折射介质层，该第二双折射介质层中的第二光学各向异性分子的指向矢的取向随第二面内间距和第二竖直间距在空间上变化，第二双折射介质层与第一双折射介质层光学耦合，并且第二双折射介质层被配置成减少第一双折射介质层对光的衍射，其中，第一面内间距与第二面内间距基本相同，并且第二竖直间距小于第一竖直间距。
[0004]在一些实施例中，第二竖直间距与第一竖直间距之间的比值可以在0.2
‑
0.8的范围内。
[0005]在一些实施例中，第二竖直间距与第一竖直间距之间的比值可以约为0.5。
[0006]在一些实施例中，第二双折射介质层的厚度与第一双折射介质层的厚度之间的比率可以小于约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％。
[0007]在一些实施例中，第一双折射膜或第二双折射膜中的至少一者可以具有光轴，该光轴被配置成在面内方向上和在面外方向上都具有在空间上变化的取向。
[0008]在一些实施例中，第一双折射膜或第二双折射膜中的至少一者可以包括聚合液晶(“liquid crystal，LC”)、聚合物稳定LC、光聚合物或有源LC中的至少一者。
[0009]在一些实施例中，第一双折射介质层或第二双折射介质层中的至少一者可以具有光轴，该光轴被配置成在面内方向上和在面外方向上都具有在空间上变化的取向。
[0010]在一些实施例中，第一双折射介质层或第二双折射介质层中的至少一者可以包括聚合液晶(“LC”)、聚合物稳定LC、光聚合物或有源LC中的至少一者。
[0011]在一些实施例中，第一双折射介质层或第二双折射介质层中的至少一者可以包括
向列型LC(nematic LC)、扭转弯曲型LC(twist
‑
bend LC)、手性向列型LC(chiral nematic LC)或层列型LC(smectic LC)中的至少一者。
[0012]在一些实施例中，光学元件还可以包括：第三双折射介质层，该第三双折射介质层中的第三光学各向异性分子的指向矢的取向随第三面内间距和第三竖直间距在空间上变化，其中，第三面内间距可以与第一面内间距基本相同，并且第三竖直间距可以小于第一竖直间距，并且其中，第三竖直间距可以与第二竖直间距基本相同或与第二竖直间距不同。
[0013]在一些实施例中，光学元件还可以包括：第三双折射介质层，该第三双折射介质层中的第三光学各向异性分子的指向矢的取向随第三面内间距和第三竖直间距在空间上变化；以及第四双折射介质层，该第四双折射介质层中的第四光学各向异性分子的指向矢的取向随第四面内间距和第四竖直间距在空间上变化，其中，第四面内间距可以与第三面内间距基本相同，并且第四竖直间距可以小于第三竖直间距。
[0014]在一些实施例中，第三面内间距可以与第一面内间距基本相同或与第一面内间距不同，并且第三竖直间距可以与第一竖直间距基本相同或与第一竖直间距不同。
[0015]在一些实施例中，第一双折射介质层可以被配置成将来自真实世界环境的可见多色光衍射为第一光，第二双折射介质层可以被配置成将从第一双折射介质层输出的第一光衍射为第二光，并且第一双折射介质层和第二双折射介质层的组合的衍射效率可以小于第一双折射介质层的衍射效率。
[0016]在一些实施例中，光学元件还可以包括：光导，该光导耦合至第一双折射介质层和第二双折射介质层，其中，第二双折射介质层可以设置在第一双折射介质层与光导之间，或者第一双折射介质层可以设置在第二双折射介质层与光导之间。
[0017]在一些实施例中，光导可以被配置成将图像光和可见多色光组合为朝向光学元件的适眼区(eyebox)传播的组合光，该图像光表示显示图像，该可见多色光来自真实世界环境并且穿过第一双折射介质层和第二双折射介质层。
[0018]根据本公开的第二方面，提供了一种设备，该设备包括：第一偏振选择性元件，该第一偏振选择性元件具有第一面内间距和第一竖直间距、并且被配置成对光进行衍射；以及第二偏振选择性元件，该第二偏振选择性元件与第一偏振选择性元件光学耦合，该第二偏振选择性元件具有第二面内间距和第二竖直间距、并且被配置成减少第一偏振选择性元件对光的衍射，其中，第一面内间距与第二面内间距基本相同，并且第二竖直间距小于第一竖直间距。
[0019]在一些实施例中，第二竖直间距与第一竖直间距之间的比值可以在0.2
‑
0.8的范围内。
[0020]在一些实施例中，第二竖直间距与第一竖直间距之间的比值可以约为0.5。
[0021]在一些实施例中，第二偏振选择性元件的厚度与第一偏振选择性元件的厚度之间的比率可以小于约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％。
[0022]在一些实施例中，第一偏振选择性元件或第二偏振选择性元件中的至少一者可以包括亚波长结构、液晶材料或光折变全息材料中的至少一者。
[0023]在一些实施例中，第一偏振选择性元件或第二偏振选择性元件中的至少一者可以包括具有光轴的双折射材料，该光轴被配置成在面内方向上和在面外方向上都具有在空间上变化的取向。
[0024]在一些实施例中，该设备还可以包括：第三偏振选择性元件，该第三偏振选择性元件具有第三面内间距和第三竖直间距，其中，第三面内间距可以与第一面内间距基本相同，并且第三竖直间距可以小于第一竖直间距。
[0025]应当了解，本文描述的适于并入到本公开的一个或多个方面或实施例中的任何特征旨在概括本公开的方面和实施例中的任何和所有方面和实施例。本领域技术人员可以根据本公开的说明书、权利要求书和附图理解本公开的其它方面。前文的一般描述和下面的详细本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学元件，所述光学元件包括：第一双折射介质层，所述第一双折射介质层中的第一光学各向异性分子的指向矢的取向随第一面内间距和第一竖直间距在空间上变化；以及第二双折射介质层，所述第二双折射介质层中的第二光学各向异性分子的指向矢的取向随第二面内间距和第二竖直间距在空间上变化，所述第二双折射介质层与所述第一双折射介质层光学耦合，并且所述第二双折射介质层被配置成减少所述第一双折射介质层对光的衍射，其中，所述第一面内间距与所述第二面内间距基本相同，并且所述第二竖直间距小于所述第一竖直间距。2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述第二竖直间距与所述第一竖直间距之间的比值在0.2
‑
0.8的范围内。3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中，所述第二竖直间距与所述第一竖直间距之间的比值约为0.5。4.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中，所述第二双折射介质层的厚度与所述第一双折射介质层的厚度之间的比率小于约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％。5.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中，所述第一双折射介质层或所述第二双折射介质层中的至少一者具有光轴，所述光轴被配置成在面内方向上和在面外方向上都具有在空间上变化的取向。6.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中，所述第一双折射介质层或所述第二双折射介质层中的至少一者包括聚合液晶LC、聚合物稳定LC、光聚合物、或有源LC中的至少一者。7.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中，所述第一双折射介质层或所述第二双折射介质层中的至少一者包括向列型LC、扭转弯曲型LC、手性向列型LC或层列型LC中的至少一者。8.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，所述光学元件还包括：第三双折射介质层，所述第三双折射介质层中的第三光学各向异性分子的指向矢的取向随第三面内间距和第三竖直间距在空间上变化，其中，所述第三面内间距与所述第一面内间距基本相同，并且所述第三竖直间距小于所述第一竖直间距，并且其中，所述第三竖直间距与所述第二竖直间距基本相同或与所述第二竖直间距不同。9.根据权利要求1至7中任一项所述的光学元件，所述光学元件还包括：第三双折射介质层，所述第三双折射介质层中的第三光学各向异性分子的指向矢的取向随第三面内间距和第三竖直间距在空间上变化；以及第四双折射介质层，所述第四双折射介质层中的第四光学各向异性分子的指向矢的取向随第四面内间距和第四竖直间距在空间上变化，其中，所述第四面内间距与所述第三面内间距基本相同，并且所述第四竖直间距小于所述第三竖直间距。10.根据权利要求9所述的光学元件，其中，所述第三面内间距与所述第一面内间距基
本相同或与所述第一面内间距不同，并且所述第三竖直间距与所述第一竖直间...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯考特，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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