[其他]光学系统、一体式多层光学膜以及光学组件

说明书

本实用新型描述用于显示图像的光学系统、一体式多层光学膜以及光学组件。光学系统包括间隔开的第一光学透镜和第二光学透镜。部分反射器设置在该第一光学透镜的主表面上并与第一光学透镜的主表面适形，其中该主表面可具有在20mm至200mm范围内的最佳拟合球面曲率半径。反射偏振器设置在第二光学透镜的主表面上并与第二光学透镜的主表面适形，其中该主表面可具有在14mm至250mm范围内的最佳拟合球面曲率半径。延迟层设置在反射偏振器和部分反射器之间。第一光学透镜可具有小于15nm/cm的光学双折射率，并且第二光学透镜可具有大于15nm/cm的光学双折射率。

背景技术

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。

实用新型内容

在本说明书的一些方面中，提供了用于向观察者显示图像的光学系统。该光学系统包括第一光学透镜和第二光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟层。第一光学透镜具有小于约15nm/cm的光学双折射率、具有在约20mm至约200mm范围内的最佳拟合球面第一曲率半径的弯曲的第一主表面、以及具有大于约500mm的最佳拟合球面第二曲率半径的相背对的第二主表面。弯曲的第一主表面朝向该第二主表面凹入。第二光学透镜具有大于约15nm/cm的光学双折射率、面向第一光学透镜的第二主表面且朝向第二主平面凸出并且具有在约14mm至约250mm范围内的最佳拟合球面第一曲率半径的弯曲的第一主表面、以及具有大于约125mm的最佳拟合球面第二曲率半径的相背对的第二主表面。部分反射器设置在该第一光学透镜的弯曲的第一主表面上并与第一光学透镜的弯曲的第一主表面适形，并且在预定波长范围内具有小于30％的平均光学反射率。反射偏振器设置在第二光学透镜的弯曲的第一主表面上并与第二光学透镜的弯曲的第一主表面适形。反射偏振器在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。第一延迟层设置在第一光学透镜的第二主表面上并与第一光学透镜的第二主表面适形。

在本说明书的一些方面中，提供了用于向观察者显示图像的光学系统。光学系统包括间隔开的第一光学透镜和第二光学透镜，、部分反射器、反射偏振器和设置在反射偏振器和部分反射器之间的第一延迟层，其中没有光学透镜设置在第一光学透镜和第二光学透镜之间。第一光学透镜包括玻璃，并且第二光学透镜包括塑料。第一光学透镜和第二光学透镜中的每一者具有相背对的第一主表面和第二主表面。最佳拟合球体与第一光学透镜的第一主表面和第二主表面的曲率半径的比率大于约5。最佳拟合球体与第二光学透镜的第一主表面和第二主表面的曲率半径的比率在约1.5至 10的范围内。部分反射器设置在该第一光学透镜的主表面上并与第一光学透镜的主表面适形，并且在预定波长范围内具有至少30％的平均光学反射率。反射偏振器设置在第二光学透镜的主表面上并与第二光学透镜的主表面适形。反射偏振器在预定波长范围内基本上反射具有第一偏振态的光并且基本上透射具有正交第二偏振态的光。光学系统具有在其中限定开口的出射光瞳以及光轴，使得沿光轴传播的光线穿过第一光学透镜、第二光学透镜、部分反射器、反射偏振器以及第一延迟层而基本上不被折射。光学系统被构造成使得对于从对象入射在该光学系统上、包括每毫米约40个线对的空间频率且填充出射光瞳的光锥而言，光学系统的调制传递函数 (MTF)大于约0.2，光锥的主光线穿过出射光瞳的开口的中心并且与光轴形成约22.5度的角度。