[发明专利]光学系统和光学膜

说明书

本发明描述了光学膜诸如反射偏振膜，以及包括该光学膜的光学系统。光学系统包括具有至少一个弯曲主表面的一个或多个光学透镜、部分反射器以及反射偏振器。对于在至少从约450nm延伸到约600nm的预先确定的波长范围内的基本上垂直入射光：该部分反射器具有至少30％的平均光学反射率，并且该反射偏振器对于第一偏振态具有平均光学反射率Rs，对于正交的第二偏振态具有平均光学透射率Tp，并且对于该第二偏振态具有平均光学反射率Rp，其中Tp≥80％，Rp≤1％，以及50％≤Rs≤95％。

背景技术

光学系统可以用于头戴式显示器例如以向观察者提供图像。光学系统可包括光学膜诸如反射偏振膜。

发明内容

在本说明书的一些方面，提供了光学系统，该光学系统包括具有至少一个弯曲主表面的一个或多个光学透镜、部分反射器和反射偏振器。对于在至少从约450nm延伸到约600nm的预先确定的波长范围内的基本上垂直入射光：部分反射器具有至少30％的平均光学反射率；并且反射偏振器对于第一偏振态具有平均光学反射率Rs，对于正交的第二偏振态具有平均光学透射率Tp，并且对于第二偏振态具有平均光学反射率Rp，其中Tp≥80％，Rp≤1％，并且50％≤Rs≤95％。

在本说明书的一些方面，提供了光学系统，该光学系统包括：一个或多个光学透镜；部分反射器，该部分反射器设置在一个或多个光学透镜的弯曲主表面上并且适形于该弯曲主表面；反射偏振器，该反射偏振器设置在一个或多个光学透镜的主表面上并且适形于该主表面，并且包括多个聚合物层，每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度；以及出射表面。对于在至少从约450nm延伸到约600nm的预先确定的波长范围内的基本上垂直入射光：部分反射器具有至少30％的平均光学反射率；并且多个聚合物层对于第一偏振态具有平均光学反射率Rs，其中50％≤Rs≤95％，并且对于正交的第二偏振态具有平均光学透射率Tp≥80％。光学系统被配置为向定位在出射表面附近的观察者显示图像。对于具有至少10度的全锥角的入射光锥，该入射光锥从空间频率小于约1线对每毫米的对象入射到光学系统上并且作为出射光锥通过出射表面离开光学系统，当出射光锥在出射表面附近成像时，该图像具有多个交替的亮区域和暗区域。Ib是亮区域的中心50％区域的平均亮度，Id是暗区域的中心50％区域的平均亮度，并且Ib/Id≥50。

在本说明书的一些方面，提供了光学膜，该光学膜包括数量在200和500之间的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层。第一聚合物层和第二聚合物层每个具有小于约500nm的平均厚度。对于每对相邻的第一聚合物层和第二聚合物层：第一聚合物层具有沿光学膜的平面中的第一轴线的折射率n1x、沿光学膜的平面中的正交的第二轴线的折射率n1y、以及沿正交于第一轴线和第二轴线的z轴的折射率n1z；并且第二聚合物层具有沿第一轴线的折射率n2x、沿第二轴线的折射率n2y和沿z轴的折射率n2z。对于至少从约450nm延伸到约600nm的预先确定的波长范围内的至少一个波长：n1x、n1y和n1z之间的最大差值小于约0.002；并且n2x和n1x之间的差值大于约0.2。对于具有在预先确定的波长范围内的至少一个波长的基本上垂直入射光，多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层对于沿第一轴线的第一偏振态具有平均光学反射率Rs，并且对于沿第二轴线的第二偏振态具有平均光学透射率Tp和平均光学反射率Rp，其中Tp≥80％，Rp≤0.25％，并且80％≤Rs≤95％。