光学系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光学系统，该光学系统包括由反射偏振器和部分反射器限定的光学腔

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学系统

技术介绍

[0001]包括虚拟现实
(VR)
显示器的许多显示器尝试呈现复制真实或假想环境的真实图像
。
在一些应用中，
VR
显示器尝试提供三维环境的沉浸式模拟
。

技术实现思路

[0002]本说明书总体涉及光学系统，这些光学系统包括部分反射器以及与该部分反射器间隔开的反射偏振器
。
该光学系统可包括：第一光学透镜，该第一光学透镜具有较低光学延迟并且设置在部分反射器与反射偏振器之间；和第二光学透镜，该第二光学透镜具有较高光学延迟并且与反射偏振器一起设置在第一光学透镜与第二光学透镜之间
。
该光学系统可适用于例如虚拟现实显示器中
。
[0003]在本说明书的一些方面，提供了一种光学系统
。
该光学系统可包括由反射偏振器和部分反射器限定的光学腔
。
该反射偏振器基本上反射在预定波长范围内具有第一偏振态的光并且基本上透射在该预定波长范围内具有正交第二偏振态的光
。
在预定波长范围内，该部分反射器具有至少
20
％的平均光学反射率
。
该光学腔包括一个或多个光学部件，该一个或多个光学部件包括与该反射偏振器间隔开的第一光学透镜
。
光学腔内的每个光学部件可具有基本上均匀的延迟或小于约
10nm
的最大延迟
。
该光学系统包括设置在该光学腔之外的第二光学透镜
。
该反射偏振器设置在该第二光学透镜的主表面上并与该第二光学透镜的主表面适形
。
第二光学透镜可具有实质上不均匀的延迟，并且在第二光学透镜的最大有效区域中具有大于约
12nm
的最大延迟
。
第二光学透镜被构造成面向显示器
。
[0004]在本说明书的一些方面，提供了一种光学系统
。
该光学系统包括第一光学透镜和第二光学透镜
。
第一光学透镜具有面向第二光学透镜的第一主表面以及相反的第二主表面
。
第二光学透镜具有第一主表面以及面向且凹向第一光学透镜的相反的第二主表面
。
第一光学透镜和第二光学透镜在相应的第一光学透镜和第二光学透镜的最大有效区域中具有相应的第一最大延迟和第二最大延迟
。
第一最大延迟可小于约
10nm
，并且第二最大延迟可以比第一最大延迟大至少约
2nm。
该光学系统包括：反射偏振器，该反射偏振器设置在第二光学透镜的第二主表面上并与该第二光学透镜的第二主表面适形；和部分反射器，该部分反射器设置在第一光学透镜的第二主表面上
。
该反射偏振器基本上反射在预定波长范围内具有第一偏振态的光并且基本上透射在预定波长范围内具有正交第二偏振态的光
。
在预定波长范围内，该部分反射器具有至少
20
％的平均光学反射率
。
[0005]这些和其他方面将从以下详细描述中变得显而易见
。
但是，在任何情况下，本简要概述都不应解释为限制可要求保护的主题
。
附图说明
[0006]图1至图3是根据一些实施方案的光学系统的示意性剖视图
。
[0007]图4是基本上垂直入射到光学元件上的光的示意图
。
[0008]图5是根据一些实施方案的针对各种光学部件的光学延迟量值与方位的示意性曲
线图
。
[0009]图6是根据一些实施方案的针对各种光学部件的光学延迟主轴取向与方位的示意性曲线图
。
[0010]图7是根据一些实施方案的入射到与光学透镜相反的延迟器上的光的示意性剖视图
。
[0011]图8是根据一些实施方案的入射到与延迟器相反的光学透镜上的光的示意性剖视图
。
[0012]图9是根据一些实施方案的入射到与光学透镜相反的反射偏振器上的光的示意性剖视图
。
[0013]图
10
至图
11
是根据一些实施方案的入射到第一光学透镜和第二光学透镜上的光的示意性剖视图
。
[0014]图
12
是设置在交叉偏振器之间例示性光学透镜的示意性剖视图
。
[0015]图
13
至图
14
是根据一些实施方案的针对光学透镜的延迟图
。
[0016]图
15
至图
16
分别是当入射光线发生线性偏振时透射穿过图
13
至图
14
的光学透镜的光的线性偏振度的曲线图
。
[0017]图
17
至图
18
分别是当设置在交叉偏振器之间时穿过图
13
至图
14
的光学透镜的光的归一化强度的曲线图，其中入射光沿着第一偏振器的透光轴发生偏振
。
具体实施方式
[0018]在以下说明中参考附图，该附图形成本专利技术的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案
。
附图未必按比例绘制
。
应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案
。
因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义
。
[0019]根据本说明书的一些实施方案，一种光学系统包括部分反射器和反射偏振器，其中第一光学透镜设置在部分反射器与反射偏振器之间，并且第二光学透镜设置成使得反射偏振器位于部分反射器与第二光学透镜之间
。
光学系统可包括显示器
(
例如，液晶显示器
(LCD)、
有机发光二极管
(OLED)
显示器
、
或微发光二极管
(microLED)
显示器
)
，其中第二光学透镜
120
面向显示器
。
例如，光学系统可用于头戴式显示器诸如虚拟现实
(VR)
显示器中
。
光学腔通常是指反射表面或部分反射表面之间的区域，因此部分反射器与反射偏振器之间的区域可称为光学腔
。
通常希望任何设置在光学腔中的光学部件具有低延迟和
/
或均匀延迟
。
具有适当低延迟的光学部件将基本上不影响光学腔中的光的偏振态
。
具有基本上均匀
(
例如，四分之一波长
)
延迟的光学部件可用于以期望的方式来改变偏振态
。
如果将具有高且不均匀延迟的光学部件放置在光学腔中，那么其可能以不期望的方式大幅改变光学腔中的光的偏振态
。
这可能导致不期望的例如漏光和
/
或重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种光学系统，所述光学系统包括：由反射偏振器和部分反射器限定的光学腔，所述反射偏振器基本上反射在预定波长范围内具有第一偏振态的光并且基本上透射在所述预定波长范围内具有正交第二偏振态的光，所述部分反射器在所述预定波长范围内具有至少
20
％的平均光学反射率，所述光学腔包括一个或多个光学部件，所述一个或多个光学部件包括与所述反射偏振器间隔开的第一光学透镜，所述光学腔内的每个光学部件具有基本上均匀的延迟或小于约
10nm
的最大延迟；以及设置在所述光学腔之外的第二光学透镜，所述反射偏振器设置在所述第二光学透镜的主表面上并与所述第二光学透镜的主表面适形，所述第二光学透镜具有实质上不均匀的延迟并且在所述第二光学透镜的最大有效区域中具有大于约
12nm
的最大延迟，所述第二光学透镜被构造成面向显示器
。2.
根据权利要求1所述的光学系统，其中所述一个或多个光学部件包括设置在所述第一光学透镜的主表面上的延迟器
。3.
根据权利要求2所述的光学系统，其中对于在入射位置处基本上垂直入射到所述延迟器的与所述第一光学透镜相反的一侧上的圆偏振光，且对于使得所述光透射穿过所述第一光学透镜的最大有效区域但不透射穿过所述第一光学透镜的所述最大有效区域之外的所述第一光学透镜的任何部分的每个入射位置，透射光的线性偏振度大于
0.95。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统，其中对于在第一入射位置处基本上垂直入射到所述第二光学透镜的主表面上使得所述光透射穿过所述第二光学透镜的最大有效区域但不透射穿过所述第二光学透镜的所述最大有效区域之外的所述第二光学透镜的任何部分的线性偏振光，透射光的线性偏振度小于
0.93。5.
根据权利要求1至4中任一项所述的光学系统，其中当所述第一光学透镜设置在具有相互正交的相应第一透光轴和第二透光轴的交叉的第一线性偏振器与第二线性偏振器之间并且沿所述第一透光轴偏振的且具有强度
I0
的光入射到所述第一线性偏振器上使得所述光透射穿过所述第一线性偏振器并且在入射位置处入射到所述第一光学透镜上时，且对于使得所述光透射穿过所述第一光学透镜的最大有效区域但不透射穿过所述第一光学透镜的所述最大有效区域之外的所述第一光学透镜的任何部分的每个入射位置，透射穿过所述第二线性偏振器的光的强度小于约
0.008I0。6.
根据权利要求1至5中任一项所述的光学系统，其中当所述第一光学透镜设置在具有相互正交的相应第一透光轴和第二透光轴的交叉的第一线性偏振器与第二线性偏振器之间并且沿所述第一透光轴偏振的且具有强度
I0
的光入射到所述第一线性偏振器上使得所述光透射穿过所述第一线性偏振器并且在入射位置处入射到所述第二光学透镜上时，且对于使得所述光透射穿过所述第二光学透镜的最大有效区域但不透射穿过所述第二光学透镜的所述最大有效区域之外的所述第二光学透镜的任何部分的至少一个入射位置，透射...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：三M，
类型：发明
国别省市：