制作光學膜和光學堆疊的方法技術

描述了制作光學膜和光學堆疊的方法。制作光學堆疊的方法包括：提供以工具軸為中心并且具有關于所述工具軸非旋轉對稱的外表面的熱成形工具；對光學膜進行加熱，產生軟化的光學膜；使所述軟化的光學膜適應所述外表面，同時將所述軟化的膜至少沿離開所述工具軸的正交的第一方向和第二方向拉伸，產生適應的光學膜，所述適應的光學膜關于所述適應的膜的光軸非旋轉對稱，其中所述光軸與所述工具軸一致；冷卻所述適應的光學膜，產生關于所述光軸旋轉對稱的對稱光學膜；以及在所述對稱光學膜上模制光學透鏡，產生所述光學堆疊。

【技術實現步驟摘要】

技術介紹
顯示器系統可以包括分束器、四分之一波延遲器和反射式偏振器。美國專利No.7,242,525(Dike)描述了將實像投影到空間中并包括沿光學路徑定位的一個或多個增強實像的可視性(viewability)的特征的光學系統。該光學系統包括用于會聚一部分光源光以形成實像的會聚元件。美國專利No.6,271,969(Mertz)描述了用于使來自顯示器的光成像的光學準直組件。該光學組件包括具有彼此正交的偏振方向的第一和第二線偏振濾波器。包括第一分束器、第一1/4波片和第二分束器的折疊成像組件位于偏振濾波器之間。美國專利No.8,780,039(Gay等)描述了用于改變其中由顯示器件顯示的圖像被感知的表面的形狀的光學系統。該光學系統包括間隔開的第一和第二部分反射器，其中至少一個可在第一非平面形狀和第二不同形狀(其可以是平面的或非平面的)之間切換。反射器與偏振光學器件一起提供光學路徑以使得來自顯示器的光至少部分地通過第一反射器部分地透射、通過第二反射器部分地反射、通過第一反射器部分地反射和通過第二反射器部分地透射。反射式偏振器可以是多層光學膜。美國專利No.6,916,440(Jackson等)描述了用于按單軸方式拉伸多層光學膜的方法。美國專利No.6,788,463(Merrill等)描述了后成形多層光學膜。
技術實現思路
在本說明書的一些實施方案中，提供了包括圖像表面、光闌表面(stopsurface)、布置在圖像表面和光闌表面之間的第一光學堆疊(opticalstack)及布置在第一光學堆疊和光闌表面之間的第二光學堆疊的光學系統。第一光學堆疊沿著正交的第一軸和第二軸朝向圖像表面凸出，并包括第一光學透鏡以及在期望的多個波長中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光學堆疊沿著第一軸和第二軸朝向圖像表面凸出并且包括第二光學透鏡、基本上透射具有第一偏振態的光并且基本上反射具有正交的第二偏振態的光的多層反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光學堆疊之間的第一四分之一波延遲器。在本說明書的一些實施方案中，提供了包括圖像表面、光闌表面、布置在圖像表面和光闌表面之間的第一光學堆疊及布置在第一光學堆疊和光闌表面之間的第二光學堆疊的光學系統。第一光學堆疊包括第一光學透鏡以及在期望的多個波長中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光學堆疊包括第二光學透鏡、多層反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光學堆疊之間的第一四分之一波延遲器，所述多層反射式偏振器包括至少一層，所述至少一層在所述至少一層的離開第二光學堆疊光軸的至少一個第一位置處是基本上光學雙軸的，并且在離開所述光軸的至少一個第二位置處是基本上光學單軸的。基本上任何通過圖像表面和光闌表面的主光線以小于約30度的入射角入射到所述第一光學堆疊和所述第二光學堆疊的每個上。在本說明書的一些實施方案中，提供了包括發射無失真圖像的圖像源、出射光瞳、部分反射器和反射式偏振器的光學系統。部分反射器具有沿正交的第一和第二軸朝向圖像源凸出的第一形狀且在預定的多個波長中具有至少30％的平均光反射率。反射式偏振器具有沿第一和第二軸朝向圖像源凸出的不同的第二形狀，以使得通過出射光瞳透射的所發射無失真圖像的失真低于約10％。在本說明書的一些實施方案中，提供了包括圖像源、出射光瞳、布置在圖像源和出射光瞳之間的第一光學堆疊以及布置在第一光學堆疊和出射光瞳之間的第二光學堆疊的光學系統。第一光學堆疊包括第一光學透鏡以及在期望的多個波長中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光學堆疊包括第二光學透鏡、多層反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光學堆疊之間的第一四分之一波延遲器。基本上任何具有在期望的多個波長中相距至少150nm的至少第一和第二波長且由圖像源發射和通過出射光瞳透射的主光線在出射光瞳處具有小于出射光瞳處視場的1.5％的分色距離。在本說明書的一些實施方案中，提供了包括圖像源、出射光瞳、布置在圖像源和出射光瞳之間的第一光學堆疊以及布置在第一光學堆疊和出射光瞳之間的第二光學堆疊的光學系統。第一光學堆疊包括第一光學透鏡以及在期望的多個波長中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器。第二光學堆疊包括第二光學透鏡、多層反射式偏振器以及布置在反射式偏振器和第一光學堆疊之間的第一四分之一波延遲器。至少具有在期望的多個波長中相距至少150nm的第一和第二波長且由圖像源發射和通過出射光瞳透射的基本上任何主光線在出射光瞳處具有小于20弧分的分色距離。在本說明書的一些實施方案中，提供了包括具有最大橫向尺寸A的圖像表面、具有最大橫向尺寸B的光闌表面以及布置在圖像表面和光闌表面之間的一體光學堆疊的光學系統。A/B是至少3。一體光學堆疊包括第一光學透鏡、在預定的多個波長中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器、基本上透射具有第一偏振態的光并且基本上反射具有正交的第二偏振態的光的多層反射式偏振器，以及在預定的多個波長中的至少一個波長處的第一四分之一波延遲器。通過光闌表面和圖像表面透射的至少一個主光線以至少40度的入射角通過光闌表面。一體光學堆疊可以描述為例如在光學堆疊中具有一起成形或粘附在一起的各種部件和層的光學堆疊。在本說明書的一些實施方案中，提供了包括圖像表面、基本上平面的光闌表面以及布置在圖像表面和光闌表面之間的第一、第二和第三光學透鏡、在預定的多個波長中具有至少30％的平均光反射率的部分反射器、基本上透射具有第一偏振態的光并且基本上反射具有正交的第二偏振態的光的多層反射式偏振器以及在預定的多個波長中的至少一個波長處的第一四分之一波延遲器的光學系統。光學系統包括布置在圖像表面和光闌表面之間的多個主表面，各主表面沿正交的第一和第二軸朝向圖像表面凸出，且至少六個不同的主表面具有六種不同的凸性(convexity)。在本說明書的一些實施方案中，提供了關于穿過熱成形的多層反射式偏振器的頂點的光軸基本上旋轉對稱并沿正交于該光軸的正交的第一和第二軸凸出的熱成形的多層反射式偏振器。熱成形的多層反射式偏振器具有在離開頂點的至少一個位置處基本上光學單軸的至少一個內層，且反射式偏振器上的至少一個第一位置距該光軸具有徑向距離r1并且距在頂點處垂直于光軸的平面具有位移s1，其中s1/r1為至少0.2。在本說明書的一些實施方案中，提供了關于穿過熱成形的多層反射式偏振器的頂點的光軸基本上旋轉對稱并沿正交于該光軸的正交的第一和第二軸凸出的熱成形的多層反射式偏振器。熱成形的多層反射式偏振器具有反射式偏振器上的至少一個第一位置，其距該光軸具有徑向距離r1并且距在頂點處垂直于光軸的平面具有位移s1，其中s1/r1為至少0.2。對于由s1和r1限定的反射式偏振器的區域，反射式偏振器的透射軸的最大變化小于約2度。在本說明書的一些實施方案中，提供了制作光學堆疊的方法。該方法包括以下步驟：提供以工具軸為中心并具有關于所述工具軸非旋轉對稱的外表面的熱成形工具；對光學膜進行加熱，產生軟化的光學膜；使所述軟化的光學膜適應所述外表面，同時至少沿著離開所述工具軸的正交的第一方向和第二方向拉伸所述軟化的膜，產生適應的光學膜，所述適應的光學膜關于所述適應的膜的光軸非旋轉對稱，所述光軸與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制作光學堆疊的方法，包括：提供以工具軸為中心并且具有關于所述工具軸非旋轉對稱的外表面的熱成形工具；對光學膜進行加熱，產生軟化的光學膜；使所述軟化的光學膜適應所述外表面，同時將所述軟化的膜至少沿離開所述工具軸的正交的第一方向和第二方向拉伸，產生適應的光學膜，所述適應的光學膜關于所述適應的膜的光軸非旋轉對稱，所述光軸與所述工具軸一致；冷卻所述適應的光學膜，產生關于所述光軸旋轉對稱的對稱光學膜；以及在所述對稱光學膜上模制光學透鏡，產生所述光學堆疊。

【技術特征摘要】
2015.09.03 US 62/214,0491.一種制作光學堆疊的方法，包括：提供以工具軸為中心并且具有關于所述工具軸非旋轉對稱的外表面的熱成形工具；對光學膜進行加熱，產生軟化的光學膜；使所述軟化的光學膜適應所述外表面，同時將所述軟化的膜至少沿離開所述工具軸的正交的第一方向和第二方向拉伸，產生適應的光學膜，所述適應的光學膜關于所述適應的膜的光軸非旋轉對稱，所述光軸與所述工具軸一致；冷卻所述適應的光學膜，產生關于所述光軸旋轉對稱的對稱光學膜；以及在所述對稱光學膜上模制光學透鏡，產生所述光學堆疊。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述冷卻步驟進一步包括將所述光學膜從所述工具釋放。3.根據權利要求1所述的方法，其中所述模制光學透鏡步驟包括將第二膜模制到所述光學透鏡上與所述光學膜相對。4.根據權利要求3所述的方法，其中所述第二膜包括部分反射器。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述光學膜包括反射式偏振器。6.根據權利要求5所述的方法，其中所述光學膜進一步包括四分之一波延遲器。7.根據權利要求5所述的方法，其中所述反射式偏振器是多層聚合物反射式偏振器。8.根據權利要求7所述的方法，其中所述反射式偏振器是APF。9.根據權利要求5所述的方法，其中所述反射式偏振器是線柵偏振器。10.一種制作具有期望形狀的期望光學膜的方法，包括：提供具有外表面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：G·A·安布爾，A·J·奧德基爾克，T·L·王，允智省，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US