[发明专利]具有成形偏振器的逆序交叉薄饼透镜

权利要求书

1.一种薄饼透镜块，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

成形反射偏振器，其与所述光学元件隔开预定距离；

其中，所述成形反射偏振器被配置为向所述薄饼透镜块提供消色差光焦度；

其中，所述光学元件包括：

第一延迟器，其具有第一定向轴，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；和

第二延迟器，所述第二延迟器具有与所述成形反射偏振器相距预定距离的表面，其中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，并且其中所述第二延迟器透射来自所述部分反射器的所述部分辐射；

其中，所述成形反射偏振器被配置成将由所述第二延迟器透射的所述部分辐射反射通过所述第二延迟器回到所述部分反射器，其中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成形反射偏振器；

其中，所述成形反射偏振器包括透镜和线栅偏振器，所述线栅偏振器包括：(i)支撑衬底，(ii)耦合到所述支撑衬底的线栅衬底，以及(iii)设置在所述线栅衬底上的线栅；

其中，所述支撑衬底为所述线栅偏振器提供机械支撑，并保持由所述第二延迟器透射的所述部分辐射的偏振状态；

其中，所述透镜具有凸面，所述凸面具有曲率半径；

其中，所述线栅偏振器被设置在所述透镜的所述凸面上；

其中，所述线栅的线位于所述透镜的所述凸面的外侧；

其中，所述支撑衬底的厚度至少部分基于所述曲率半径；并且

其中，所述光学元件和所述成形反射偏振器之间的腔填充有纳米空隙材料。

2.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述支撑衬底包括三乙酰纤维素(TAC)材料或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料。

3.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述线栅偏振器是热成型的，并且所述支撑衬底具有玻璃化转变温度，所述玻璃化转变温度的特征在于与温度相关的变化率低于阈值。

4.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述线栅衬底包括TAC材料或PMMA材料。

5.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述线栅包括TAC材料。

6.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述成形反射偏振器具有凸的、凹的、平面的或不规则的表面。

7.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中：

所述距离被配置为在所述薄饼透镜块中提供额外的光路长度；和

所述距离由空气间隙或材料中的至少一种提供。

8.一种头戴式显示器(HMD)，包括：

电子显示器，其被配置为发射光；和

根据权利要求1至7中的任一项所述的薄饼透镜块；

其中，所述光学元件被配置为透射由所述电子显示器发射的光的至少一部分。

9.一种组装薄饼透镜块的方法，所述方法包括：

将光学元件配置为透射来自辐射源的辐射的至少一部分；和

将成形反射偏振器与所述光学元件隔开预定距离；

其中，所述成形反射偏振器被配置为向所述薄饼透镜块提供消色差光焦度；

其中，所述光学元件包括：

第一延迟器，其具有第一定向轴，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；和

第二延迟器，所述第二延迟器具有与所述成形反射偏振器相距预定距离的表面，其中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，并且其中所述第二延迟器透射来自所述部分反射器的所述部分辐射；

其中，所述成形反射偏振器被配置成将由所述第二延迟器透射的所述部分辐射反射通过所述第二延迟器回到所述部分反射器，其中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成形反射偏振器；

其中，所述成形反射偏振器包括透镜和线栅偏振器，所述线栅偏振器包括：(i)支撑衬底，(ii)耦合到所述支撑衬底的线栅衬底，以及(iii)设置在所述线栅衬底上的线栅；

其中，所述支撑衬底为所述线栅偏振器提供机械支撑，并保持由所述第二延迟器透射的所述部分辐射的偏振状态；

其中，所述透镜具有凸面，所述凸面具有曲率半径；

其中，所述线栅偏振器被设置在所述透镜的所述凸面上；

其中，所述线栅的线位于所述透镜的所述凸面的外侧；

其中，所述支撑衬底的厚度至少部分基于所述曲率半径；并且

其中，所述光学元件和所述成形反射偏振器之间的腔填充有纳米空隙材料。