TWI653468B - 用於近眼式顯示系統之具有嵌入式多層光學薄膜的透鏡及光學組件及含彼之顯示系統 - Google Patents

用於近眼式顯示系統之具有嵌入式多層光學薄膜的透鏡及光學組件及含彼之顯示系統 Download PDF

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TWI653468B
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Abstract

一透鏡係由經塑形成互相嵌合之至少兩個區段或主體及包夾於該兩個區段之間的一多層光學薄膜所構成。各區段之平滑表面組合成用以提供透鏡的第一光學表面，例如內凹、外凸、或平坦的光學表面。多層光學薄膜包括一聚合物層堆疊，其經組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光，聚合物層之至少一些具有雙折射性。多層光學薄膜因而可以是或包含(例如)反射偏光器及/或窄頻帶或其他之陷波反射器(notched reflector)。多層光學薄膜具有一延伸終端，該延伸終端使得該兩個區段的平滑表面分離。可能沿著延伸終端存在的任何緣邊缺陷(例如，裂痕或剝離)，其特徵皆在於不大於100微米或50微米之平均缺陷距離。

Description

用於近眼式顯示系統之具有嵌入式多層光學薄膜的透鏡及光學組件及含彼之顯示系統
本發明大致上係關於透鏡及相關光學組件，具體應用於為分束(beamsplitting)而包括部分反射元件的透鏡。本發明亦關於相關聯的物件、系統及方法。
光學分束器屬於已知技術。某些分束器係藉由將兩個稜鏡黏接在一起且兩者之間具有一反射薄膜而製成。反射薄膜一般是在分束器的對邊之間延伸。請參照例如美國專利第7,329,006號(Aastuen等人)。
包括複合透鏡(其中二或更多個單透鏡黏接在一起)之透鏡亦屬於已知技術。美國專利第5,654,827號(Reichert)論述透鏡，在其中透鏡係藉由一分束器區分成兩個零件。
抬頭顯示器或頭戴式顯示器(在本文中統稱為HUD)可投射佔據一使用者全部或部分視野的一影像。某些HUD使用一組合器光學器件(combiner optic)，其整合投影影像與外界環境之普通影像。在某些情況中，HUD是一近眼式顯示器(Near-Eye Display,NED)，其可具有與眼鏡類似的一外觀尺寸。請參照例如美國專利第6,353,503號(Spitzer等人)。
在近眼式顯示器及類似系統中，眼鏡的透鏡部分期望結合現實(world)及擴增(投射)視界，提供帶有最少假影的高品質光學效能，並且亦具有足以耐受眼鏡典型之正常拿取及使用的穩固性。
包括經組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光之聚合物層堆疊的多層光學薄膜，目前已在各種需要高品質光學效能(帶有最少假影)的應用中使用多年，例如供膝上型電腦用的背光顯示器應用。然而，將此類薄膜嵌入於透鏡中當作分束器使用，具體而言指將分束器設計成相對於透鏡光軸為離軸，亦指堆疊中至少某些聚合物層具有雙折射性的情況，會造成某種設計上的挑戰性，並且絕非簡單的事情。若透鏡光軸與光學薄膜定向之間的未對準程度夠大，則光學薄膜可能與透鏡的光學表面交切或相交。此相交導致光學表面產生分叉(bifurcation)，其中多層光學薄膜之一緣邊在已分叉光學表面的兩個部分之間形成一條分離線。具有雙折射性之聚合物層傾向比各向同性之聚合物層更易脆，並且相較於不含雙折射層之替代薄膜，含有雙折射聚合物層之一多層光學薄膜的緣邊會因此傾向於在此緣邊處具有更多破碎、裂痕及/或剝離。此類破碎、裂痕及其他緣邊缺陷若是出現在薄膜的緣邊，則有可能明顯降低透鏡的光學效能，具體來說是因為其等位於透鏡光學表面處或附近，直接就在入射光射線的路徑上，並且是在光學系統的通光孔徑(clear aperture)內。
我們已發現含有雙折射聚合物層的多層光學薄膜可成功嵌入於透鏡中，用以提供可適用於近眼式顯示器及類似應用的分束功 能。若透鏡光軸與多層光學薄膜定向之間未對準的程度使得透鏡之光學表面因薄膜而分叉，則可注意要確保在已分叉光學表面之若干部分之間形成一條分離線的多層光學薄膜緣邊沒有例如破碎、裂痕、或剝離等過多缺陷，因此使透鏡能具有高品質光學效能。確保薄膜緣邊具有最少緣邊缺陷亦可或替代地在產品製造、安裝、或使用期間，藉由在透鏡中可能出現的應力存在下，降低透鏡在薄膜緣邊破裂(例如因遍及薄膜各處的緣邊剝離所致)的或然率，而增進產品穩固性。
因此，所揭示的透鏡中，透鏡係由至少兩個區段或主體(其等經塑形成互相嵌合)所構成，並且在該兩個區段之間包夾一多層光學薄膜。各區段之若干平滑表面組合以提供透鏡的第一光學表面，例如內凹、外凸、或平坦的光學表面。多層光學薄膜包括一聚合物層堆疊，其組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光，聚合物層之至少一些具有雙折射性。多層光學薄膜因而可以是或包含(例如)反射偏光器及/或窄頻帶或其他之陷波反射器(notched reflector)。多層光學薄膜具有一延伸緣邊或終端，其使得該兩個區段的平滑表面分離。任何可能沿著延伸終端存在的緣邊缺陷(例如，裂痕或剝離)，其特徵皆在於不大於100微米或50微米之平均缺陷距離。
我們在本文中尤其亦描述透鏡，其具有藉由一圓周表面連接之對置的第一及第二光學表面，此一透鏡亦包括一第一與第二透鏡區段及一多層光學薄膜(其嵌入於第一與第二透鏡區段之間的透鏡中)。第一透鏡區段具有一第一平滑表面及一側表面，並且第二透鏡區段具有一第一平滑表面、一第二平滑表面及一側表面。多層光學薄膜 包括複數個聚合物層，其等組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光，聚合物層之至少一些具有雙折射性。透鏡的第一光學表面包括第一透鏡區段之第一平滑表面及第二透鏡區段之第一平滑表面。第二光學表面包括第二透鏡區段之第二平滑表面。多層光學薄膜包括一第一延伸終端，其使得第一透鏡區段之第一平滑表面與第二透鏡區段之第一平滑表面分離。
圓周表面可包括第一透鏡區段之側表面及第二透鏡區段之側表面。在某些情況中，第一光學表面可包括第一延伸終端。在某些情況中，第一延伸終端可設置於一第一延伸凹口中，第一延伸凹口使得第一透鏡區段之第一平滑表面與第二透鏡區段之第一平滑表面分離，並且第一延伸凹口之深度可不大於250微米。
倘若多層光學薄膜沿著第一延伸終端具有任何緣邊缺陷，此類緣邊缺陷之特徵可在於不大於100微米、或不大於50微米之一第一平均缺陷距離。
第一光學表面可為彎曲，並且第一延伸終端可為弧形。反之，第一光學表面可為平坦，並且第一延伸終端可呈直線。
第一透鏡區段亦可具有一第二平滑表面，並且第二光學表面可包括第一透鏡區段之第二平滑表面及第二透鏡區段之第二平滑表面，且多層光學薄膜可包括一第二延伸終端，其使得第一透鏡區段之第二平滑表面與第二透鏡區段之第二平滑表面分離。在此類情況中，第二光學表面亦可包括第二延伸終端。第二延伸終端可替代地設置於一第二延伸凹口中，第二延伸凹口使得第一透鏡區段之第二平滑 表面與第二透鏡區段之第二平滑表面分離。倘若多層光學薄膜沿著第二延伸終端可能具有任何緣邊缺陷，此類緣邊缺陷之特徵可在於不大於100微米、或不大於50微米之一第二平均缺陷距離。
多層光學薄膜可組態為對於垂直入射光之至少一可見波長之一反射偏光器。此外或替代地，多層光學薄膜可組態為對於垂直入射光之至少一偏振狀態之一陷波濾波器。在此類情況中，多層光學薄膜亦可組態為對於垂直入射光之至少一可見波長之一反射偏光器。
透鏡亦可包括一保護塗層，其覆蓋第一透鏡區段之第一平滑表面、第二透鏡區段之第一平滑表面及第一延伸終端。透鏡亦可包括覆蓋第一光學表面或第二光學表面之一吸收層，並且該吸收層可以是或包括一吸收偏光器。透鏡亦可黏結至一第二透鏡以提供一複合透鏡。透鏡亦可為一系統之部分，該系統亦包括設置成將成像光引導朝向多層光學薄膜之一成像裝置。多層光學薄膜可組態成用以選擇性地反射具有一第一特性之可見光，並且選擇性地透射具有一第二特性之可見光，且成像光可包含第一特性。第一及第二特性分別可為正交的第一及第二偏振狀態，並且透鏡可進一步包括一吸收偏光器，其組態成用以吸收第二偏振狀態之光。該系統可以是或包括眼鏡。
亦揭示光學組件，其等具有藉由一圓周表面連接之對置的第一及第二光學表面，此一光學組件包括一第一區段、一第二區段、及嵌入於介於第一區段與第二區段之間之光學組件中的一多層光學薄膜。第一區段可具有一第一平滑表面及一側表面，並且第二區段可具有一第一平滑表面、一第二平滑表面、及一側表面，且第二區段 可經塑形成用以與第一區段嵌合。多層光學薄膜可包括複數個聚合物層，其等配置成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光，聚合物層之至少一些具有雙折射性。第一光學表面可包括第一區段之第一平滑表面及第二區段之第一平滑表面，並且第二光學表面可包括第二區段之第二平滑表面，且多層光學薄膜可包括一第一延伸終端，其使得第一區段之第一平滑表面與第二區段之第一平滑表面分離。在某些情況中，第一及第二光學表面都可呈平坦。
亦揭示製作透鏡的方法，此類方法包括：提供一第一光學體及一第二光學體，第二光學體經塑形成用以與第一光學體嵌合；提供一多層光學薄膜，多層光學薄膜包括複數個聚合物層，其等組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光，聚合物層之至少一些具有雙折射性；將第一及第二光學體黏結在一起且使多層光學薄膜包夾於兩者之間以形成一複合光學體；在複合光學體中成形一第一光學表面，該成形經實施以賦予一第一平滑表面給第一光學體並賦予一第二平滑表面給第二光學體，第一及第二平滑表面是第一光學表面之部分，光學體亦具有(或係製作成具有)與第一光學表面對置的一第二光學表面、及連接第一與第二光學表面之一圓周表面；以及沿著使第一平滑表面與第二平滑表面分離之一延伸終端，終止多層光學薄膜。
該終止可經實施以避免沿著延伸終端在多層光學薄膜中出現緣邊缺陷，其中任何此類緣邊缺陷的特徵皆在於不大於100微米、或不大於50微米之一第一平均缺陷距離。該終止可包括拋光多層光學薄膜之一端，並且該成形可包括拋光第一及第二光學體。 亦論述相關方法、系統及物件。
從下文實施方式將可容易明白本申請案之此等及其他態樣。然而，以上發明內容絕不應該解讀為所主張標的之限制，該標的僅由所附申請專利範圍界定，其可在審查(prosecution)期間修正。
110‧‧‧系統
102‧‧‧眼睛
120‧‧‧透鏡
120a‧‧‧第一光學表面
120b‧‧‧第二光學表面
120c‧‧‧周圍表面
122‧‧‧區段(第一透鏡區段之簡稱)
122a‧‧‧平滑表面
124‧‧‧區段(第二透鏡區段之簡稱)
124a‧‧‧平滑表面
125‧‧‧薄膜(多層光學薄膜或光學薄膜之簡稱)
125t1‧‧‧延伸終端或緣邊
125t2‧‧‧緣邊或終端
130‧‧‧裝置(成像裝置之簡稱)
132a‧‧‧光
132b‧‧‧光
202‧‧‧眼睛
203‧‧‧眼睛
204a‧‧‧光
204b‧‧‧光
205a‧‧‧光
205b‧‧‧光
210‧‧‧眼鏡
212‧‧‧眼鏡架
220‧‧‧左透鏡
220a‧‧‧第一光學表面
220b‧‧‧第二光學表面
220c‧‧‧周圍表面
221‧‧‧透鏡光軸
222‧‧‧第一透鏡區段
224‧‧‧第二透鏡區段
225‧‧‧多層光學薄膜
225t1‧‧‧延伸終端
225t2‧‧‧延伸終端
225x‧‧‧法線軸
230‧‧‧成像裝置
232a‧‧‧成像光
232b‧‧‧光
240‧‧‧右透鏡
240a‧‧‧光學表面
240b‧‧‧光學表面
240c‧‧‧周圍表面
241‧‧‧光軸
242‧‧‧第一透鏡區段
244‧‧‧第二透鏡區段
245‧‧‧多層光學薄膜
245t1‧‧‧延伸終端
245t2‧‧‧延伸終端
245x‧‧‧法線(正交)軸
250‧‧‧成像裝置
252a‧‧‧成像光
252b‧‧‧光
325‧‧‧多層光學薄膜
327‧‧‧實質上較厚的層
402‧‧‧曲線
402a‧‧‧強、窄反射頻帶
404‧‧‧曲線
404a‧‧‧頻帶
404b‧‧‧頻帶
404c‧‧‧頻帶
406‧‧‧曲線
510a‧‧‧系統
510b‧‧‧系統
510c‧‧‧系統
520‧‧‧透鏡
520a‧‧‧光學表面
520b‧‧‧光學表面
520c‧‧‧周圍表面
522‧‧‧第一透鏡區段
522a‧‧‧平滑表面
522b‧‧‧平滑表面
524‧‧‧第二透鏡區段
524a‧‧‧平滑表面
524b‧‧‧平滑表面
525‧‧‧多層光學薄膜
525t1‧‧‧延伸終端
525t2‧‧‧延伸終端
530‧‧‧成像裝置
534‧‧‧成像裝置
540‧‧‧透鏡
540a‧‧‧光學表面
540b‧‧‧光學表面
540c‧‧‧周圍表面
542‧‧‧第一透鏡區段
542a‧‧‧第一平滑表面
544‧‧‧第二透鏡區段
544a‧‧‧平滑表面
544b‧‧‧平滑表面
545‧‧‧多層光學薄膜
550‧‧‧成像裝置
554‧‧‧成像裝置
560‧‧‧透鏡
560a‧‧‧光學表面
560b‧‧‧光學表面
560c‧‧‧周圍表面
562‧‧‧第一透鏡區段
562a‧‧‧平滑表面
562b‧‧‧平滑表面
564‧‧‧第二透鏡區段
564b‧‧‧第二平滑表面
565‧‧‧多層光學薄膜
565t2‧‧‧延伸終端
570‧‧‧成像裝置
574‧‧‧成像裝置
610‧‧‧系統
620‧‧‧透鏡
620a‧‧‧光學表面
620b‧‧‧光學表面
620c‧‧‧周圍表面
622‧‧‧第一透鏡區段
622a‧‧‧平滑表面
622b‧‧‧平滑表面
624‧‧‧第二透鏡區段
624a‧‧‧平滑表面
624b‧‧‧平滑表面
625‧‧‧多層光學薄膜
625t1‧‧‧延伸終端
625t2‧‧‧延伸終端
630‧‧‧成像裝置
634‧‧‧成像裝置
720‧‧‧透鏡
720a‧‧‧光學表面
720b‧‧‧光學表面
720c‧‧‧周圍表面
722‧‧‧第一透鏡區段
722a‧‧‧平滑表面
722b‧‧‧平滑表面
724‧‧‧第二透鏡區段
724a‧‧‧平滑表面
724b‧‧‧平滑表面
725‧‧‧多層光學薄膜
725t1‧‧‧延伸終端
725t2‧‧‧延伸終端
820‧‧‧透鏡
820a‧‧‧光學表面
820b‧‧‧光學表面
820c‧‧‧周圍表面
822‧‧‧第一透鏡區段
822a‧‧‧平滑表面
822b‧‧‧平滑表面
824‧‧‧第二透鏡區段
824a‧‧‧平滑表面
824b‧‧‧平滑表面
825‧‧‧多層光學薄膜
825t1‧‧‧延伸終端
825t2‧‧‧延伸終端
900‧‧‧複合透鏡
920‧‧‧透鏡
920a‧‧‧光學表面
920b‧‧‧光學表面
920c‧‧‧周圍表面
922‧‧‧第一透鏡區段
922a‧‧‧平滑表面
922b‧‧‧平滑表面
924‧‧‧第二透鏡區段
924a‧‧‧平滑表面
924b‧‧‧平滑表面
925‧‧‧多層光學薄膜
925t1‧‧‧延伸終端
925t2‧‧‧延伸終端
940‧‧‧透鏡
940a‧‧‧光學表面
940c‧‧‧光學表面
1020‧‧‧透鏡
1020a‧‧‧第一光學表面
1020c‧‧‧周圍表面
1022a‧‧‧第一平滑表面
1024a‧‧‧第一平滑表面
1025t1’‧‧‧弧形延伸終端
1025t1”‧‧‧直線形延伸終端
1025t1'''‧‧‧弧形延伸終端
1120‧‧‧透鏡
1120a‧‧‧第一光學表面
1120c‧‧‧周圍表面
1122a‧‧‧第一平滑表面
1124a‧‧‧第一平滑表面
1125t1’‧‧‧弧形延伸終端
1125t1”‧‧‧直線形延伸終端
1125t1'''‧‧‧弧形延伸終端
1220‧‧‧透鏡
1220a‧‧‧第一光學表面
1220c‧‧‧周圍表面
1222a‧‧‧第一平滑表面
1224a‧‧‧第一平滑表面
1225t1’‧‧‧弧形延伸終端
1225t1”‧‧‧直線形延伸終端
1225t1'''‧‧‧弧形延伸終端
1320‧‧‧透鏡
1320a‧‧‧第一光學表面
1322‧‧‧第一透鏡區段
1322a‧‧‧第一平滑表面
1324‧‧‧第二透鏡區段
1324a‧‧‧第一平滑表面
1325‧‧‧多層光學薄膜
1325t1‧‧‧延伸終端
1420‧‧‧透鏡
1420a‧‧‧第一光學表面
1422‧‧‧第一透鏡區段
1422a‧‧‧第一平滑表面
1424‧‧‧第二透鏡區段
1424a‧‧‧第一平滑表面
1425‧‧‧多層光學薄膜
1425t1‧‧‧延伸終端
1426‧‧‧延伸凹口或凹槽
1427‧‧‧清透的填充材料
1520‧‧‧透鏡
1520a‧‧‧第一光學表面
1522‧‧‧第一透鏡區段
1522a‧‧‧第一平滑表面
1524‧‧‧第二透鏡區段
1524a‧‧‧第一平滑表面
1525‧‧‧多層光學薄膜
1525t1‧‧‧緣邊或終端
1528‧‧‧保護膜
1625‧‧‧多層光學薄膜
1625-1‧‧‧理想化緣邊缺陷
1625-2‧‧‧理想化緣邊缺陷
1625-3‧‧‧理想化緣邊缺陷
1625-4‧‧‧理想化緣邊缺陷
1625t1‧‧‧延伸終端
1720‧‧‧透鏡
1720a‧‧‧第一光學表面
1720b‧‧‧第二光學表面
1720c‧‧‧周圍表面
1722‧‧‧第一光學體
1722’‧‧‧第一光學體
1722a’‧‧‧平滑表面
1722b’‧‧‧平滑表面
1722c‧‧‧嵌合面
1724‧‧‧第二光學體
1724’‧‧‧第二光學體
1724a’‧‧‧平滑表面
1724b’‧‧‧平滑表面
1724c‧‧‧嵌合面
1725‧‧‧多層光學薄膜
1725t1‧‧‧延伸終端
1725t2‧‧‧延伸終端
1727‧‧‧光透射黏結層
1729‧‧‧光透射黏結層
A‧‧‧微層
B‧‧‧微層
D1‧‧‧缺陷距離
D2‧‧‧缺陷距離
D3‧‧‧缺陷距離
D4‧‧‧缺陷距離
S1‧‧‧關注的表面
S2‧‧‧關注的表面
圖1是系統之示意透視圖，系統包括具有嵌入式多層光學薄膜之一透鏡；圖2A及圖2B是眼鏡的示意俯視圖，其併入具有嵌入式多層光學薄膜之透鏡及成像裝置；圖3是一多層光學薄膜之一部分之示意側視或剖視圖；圖4A、圖4B及圖4C是多層光學薄膜之各項可行實施例之反射率對波長的理想、假想圖；圖5A至圖5C是系統的示意側視或剖視圖，其中一成像裝置將成像光注入於具有嵌入式多層光學薄膜之一透鏡中；圖6是另一系統的示意側視或剖視圖，其中一成像裝置將成像光注入於具有嵌入式多層光學薄膜之一透鏡中；圖7及圖8是更多具有嵌入式多層光學薄膜之透鏡的示意側視或剖視圖；圖9是一複合透鏡之示意側視或剖視圖，其中複合透鏡之一者具有一嵌入式多層光學薄膜； 圖10是具有嵌入式多層光學薄膜之一透鏡的示意正視圖，該多層光學薄膜具有設置於透鏡一光學表面處或附近之一延伸終端；圖11及圖12是具有替代的周圍形狀之透鏡的示意正視圖；圖13、圖14及圖15是部分透鏡的示意剖視圖，其中一多層光學薄膜包夾於兩個透鏡區段之間，並且多層光學薄膜之一終端設置於透鏡之一彎曲光學表面處或附近；圖16是一多層光學薄膜之示意平面或剖視圖，其沿著薄膜之延伸終端，具有各種理想化的緣邊缺陷；以及圖17A至圖17C是顯示一多層光學薄膜要如何與兩個光學體組合才能製造具有嵌入式多層光學薄膜之一透鏡的示意側視或剖視圖。
圖式中，相似元件符號指代相似元件。
如上述，我們已開發出由至少兩個區段或主體(其等經塑形成互相嵌合)所構成、並且在該兩個區段之間包夾一多層光學薄膜的透鏡。多層光學薄膜為部分透射且部分反射，以使透鏡具有一分束能力。部分透射及反射可主要依據垂直入射光之偏振狀態而變化(正如寬頻帶反射偏光器)、或可主要依據光波長而變化(正如陷波濾波器)、或可為上述的組合，及/或與其他特性組合。多層光學薄膜在透鏡內經定向，使得薄膜之一緣邊或終端與透鏡之一光學表面相交。終端使該兩個透鏡區段每一者之若干平滑表面分離，此些平滑表面結合提供透鏡之一光學表面。可沿著薄膜終端存在的任何緣邊缺陷(例 如，裂痕或剝離)，其特徵皆可在於不大於100微米或50微米之平均缺陷距離。
請參照圖1，圖中繪示一系統110之示意圖，系統110包括具有嵌入式多層光學薄膜125之一透鏡120。例如，系統110可以是或包括一抬頭顯示器、一頭戴式顯示器、或一近眼式顯示器。薄膜125提供具有分束能力之透鏡120，使得一觀測者可(經由完全透射通過透鏡120之光)觀視存在於透鏡對置側之物體(我們將其稱為現實視界(world view))，並且亦可(經由薄膜125反射並至少部分透射通過透鏡120的光)觀視一成像裝置130所產生的影像(我們稱其為投射視界)。圖式中所示的眼睛102代表觀測者的一隻眼睛。箭號132a代表成像裝置130所發射的光，且箭號132b代表已由多層光學薄膜125反射之出自成像裝置130之光。
透鏡120具有一第一光學表面120a及對置於第一光學表面120a的一第二光學表面120b。在所繪示的實施例中，這些光學表面各具有一圓形孔徑及一圓形緣周。第一光學表面120a背對觀測者並面向遠離觀測者之物體，而第二光學表面120b則面向觀測者並背對遠端物體。光學表面120a、120b主要係平滑的，使得光能以一可預測方式於該等表面折射，而僅有極少或不具有表面散射。表面120a、120b係假設曝露於空氣或真空，但在其他情況中，其等可曝露於一不同透光介質，或其等可經外塗(overcoated)，並且在某些情況中經黏接至其他光學組件，如下文進一步論述者。為了要成為一合格透鏡，光學表面120a、120b至少一者呈現彎曲，例如外凸或內凹，而不是平 坦。曲率可呈球面，亦即，曲率在實質上整個光學表面上可具有一恆定的曲率半徑，或曲率可呈非球面而具有在光學表面上變動的一曲率半徑，通常是以一漸進且連續的方式變動。曲率提供透鏡120一非零光學功率，例如，會聚透鏡的情況中光學功率為正，發散透鏡的情況中光學功率為負，除非兩個光學表面的曲率相同，在這種情況中，透鏡120可具有一零光學功率，並且可不會聚也不發散。無論是球面或非球面，透鏡120呈彎曲之光學表面一般具有繞著一軸(例如，與透鏡120光軸重合之一軸)之一旋轉對稱。
第一光學表面120a與第二光學表面120b係藉由一圓周表面120c互相連接。在繪示的實施例中，圓周表面120c為透鏡120之環狀側表面。
從機械構造的觀點，透鏡120係由一第一透鏡區段122、一第二透鏡區段124及一多層光學薄膜125所構成。區段122、124經調整大小且經塑形成互相嵌合，而薄膜125係插置於兩者的嵌合表面之間。例如藉由使用光學透明黏著劑、光學接合劑、或藉由其他適當手段，而使區段透過薄膜125互相黏結。薄膜125亦可設計成當其加熱時，其外層可熔融，但不至熔融或破壞提供薄膜部分反射性之內部微層(下文論述)，並且熔融的外層接著可使薄膜125黏結至透鏡區段122、124。薄膜125可(例如)具有由聚合物材料製成之光學厚外表層，其熔融溫度、軟化溫度及/或玻璃轉移溫度低於薄膜中的微層及/或比薄膜125的相變溫度(clearing temperature)還低，其中相變溫度係指薄膜125因過度曝熱而使其反射性顯著改變且不可逆的溫 度。薄膜125因此包夾於第一與第二透鏡區段之間並且嵌入於透鏡中，但可曝露於外部環境之薄膜125最外緣除外。
第一及第二透鏡區段各具有一平滑表面，其形成部分第一光學表面120a。換言之，第一透鏡區段122具有一平滑表面122a，並且第二透鏡區段124具有一平滑表面124a。這些平滑表面122a、124a不是隨機或任意經塑形、或相對於彼此而定向。反之，平滑表面係互相配合以遵循一相同輪廓形狀，此形狀為第一光學表面120a的形狀，例如，以一給定曲率或曲率分布內凹、或以一給定曲率或曲率分布外凸、或平坦。審視圖1可得知，平滑表面122a、124a確實並未互相交切或觸碰，而是由於透鏡區段122、124之間有多層光學薄膜125存在而藉由薄膜125之延伸終端或緣邊125t1分離。延伸終端存在於第一光學表面120a處或附近，係位於透鏡120的通光孔徑內，並且直接位於入射光射線的路徑上。這是因為光學薄膜125係相對於透鏡120之光軸，以一實質斜角定向。為了圖1的目的，薄膜125係假設為平面(或近似平面)，並且第一光學表面120a係假設為外凸，其導致在沿著透鏡120的光軸觀視延伸終端125t1時呈弧形。
透鏡區段122、124可由任何適當的透光光學材料製成，例如，光學透明聚合物(例如聚碳酸酯)、丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、環聚烯烴共聚物及/或環聚烯烴聚合物、或聚矽氧、或光學玻璃或陶瓷(例如鈉鈣玻璃)、硼矽玻璃、矽石、或藍寶石。一般來說，區段122、124係由相同或類似光學材料組成，並且具有相同或類似折射率。然而，在某些情況中，區段122、124係由實質 上不同光學材料構成，並且可具有與某些材料組合物實質上不同之折射率、或實質上相同之折射率。各區段的折射率一般為各向同性而不是雙折射。
多層光學薄膜125包括複數個聚合物層，其等之光學厚度足夠小，其等之折射率沿著至少一軸有足夠的差異，並且其等配置成一或多個層堆疊或層封包，而使得其等互相配合以藉由相長或相消干涉選擇性地反射光。此選擇性反射讓某些光(例如，來自成像裝置130的可見光)得以反射，使用者因而可察覺投射視界，同時又讓其他光(例如，來自透鏡對置側遠端物體呈互補光譜或互補偏振狀態之可見光)得以透射，使用者因而可察覺現實視界。下文進一步提供更多適當多層光學薄膜的描述，但亦值得注意的是，一或多個層堆疊或層封包內的聚合物層之至少一些(且在某些情況中為全部或實質上全部)為雙折射。此雙折射一般係起因於一分層擠壓物在澆注後，依薄膜之一或兩個面內方向拉伸或以其他方式定向。
多層光學薄膜125在透鏡120的外邊界或表面處或附近終止。由於薄膜之定向相對於透鏡120或其光軸歪斜或傾斜，薄膜125在第一光學表面120a的一緣邊或終端125t1終止。終端125t1使得平滑表面122a與平滑表面124a分離。於第二光學表面120b，薄膜125亦可在一緣邊或終端125t2終止。終端125t2使區段122的另一平滑表面與區段124的另一平滑表面分離。終端125t1、125t2、或其至少大部分係位於各別光學表面120a、120b的作用區域或孔徑內，且其等因而有可能實質上扭曲或以其他方式降低透鏡120的光學效能。任 何沿著薄膜終端之缺陷(在本文中稱為緣邊缺陷)，例如薄膜破碎、薄膜裂痕、或薄膜剝離等，皆會使光折射或以其他方式重導向成依著不同於可由未扭曲或未擾動之光學表面所賦予之方向的方向傳播，因此扭曲或降低光學效能，例如在現實視界中引入一延伸的失真線，如透過透鏡120所看見者。由於透鏡120對多層光學薄膜之緣邊缺陷的敏感性，薄膜125可經切削、拋光及/或以其他方式處理，所採用的方式能減少此類緣邊缺陷之數量，並且確保缺陷(若有的話)實際上小到足以令任何光學降級或失真保持在可控制的程度。多層光學薄膜125的這種態樣亦在下文進一步論述。
成像裝置130可以是或包含一OLED顯示器、一透射液晶顯示器、一反射LC顯示器(例如，矽基液晶(LCoS)顯示器等)、或一掃描式雷射裝置。裝置130及多層光學薄膜125可經過設計或選擇，使得其等具有用以增進系統效率之匹配或實質上匹配的光學特性，亦即，以致使薄膜125提供自裝置130高反射性之光，同時仍提供自遠端物體高透射性之光。因此，裝置130可發射偏極光，而薄膜125接著可經調適成對該偏振狀態具有高反射性，並且對正交偏振狀態之光具有低反射性(及高透射性)。替代地或此外，裝置130可選擇性地發射一或多個窄頻帶內的光(舉例而言，其可僅發射一窄頻帶內的光，例如光譜之紅色、綠色或藍色區域，或其可發射兩個或三個此類實質上未重疊之窄頻帶的光)，並且薄膜可接著調適成僅在裝置130所發射的該一或多個窄頻帶具有高反射性。
例如圖1所示之類的透鏡及成像裝置可併入至如以上論述之近眼式顯示器或類似光學系統中。此一系統之一實例係示意地顯示於圖2A及圖2B。在圖中，眼鏡210併入一左透鏡220及一右透鏡240，其等可相同於或類似於圖1之透鏡120。眼鏡210提供亦容許使用者在一現實視界中看到遠端物體的近眼式顯示器(投射視界)。透鏡220、240係藉由一眼鏡架212，分別在使用者眼睛202、203前方固持於定位。鏡架212亦可分別為左及右成像裝置230、250提供一嵌裝結構，其等可經通電以將成像光分別朝向左及右透鏡引導，成像光係藉由相關聯的多層光學薄膜反射，以對左及右眼睛提供投射視界。眼鏡210是在笛卡兒x-y-z座標系統的背景下顯示，其中使用者的眼睛是假設沿著與x軸平行的一軸而置，並且透鏡是假設定向成使得其光軸各平行於z軸延伸。
各透鏡皆具有藉由一圓周表面連接之對置的第一及第二光學表面。因此，左透鏡220分別具有藉由一圓周表面220c連接之對置的第一及第二光學表面220a、220b，並且右透鏡240分別具有藉由一圓周表面240c連接之對置的第一及第二光學表面240a、240b。光學表面之曲率連同透鏡材料的折射率，決定透鏡的光學功率。亦假設各透鏡具有一光軸(參看透鏡220、240分別的軸221、241)，透鏡之光學表面可繞該光軸具有旋轉對稱。
各透鏡220、240皆包含一嵌入式多層光學薄膜，其運作為一分束器，正如關於透鏡120所論述者。各透鏡亦都具有一種兩部分構造，其具有兩個經塑形成互相嵌合之不同透鏡區段，其中多層 光學薄膜係嵌入於其等之間。因此，透鏡220係由一第一透鏡區段222、一第二透鏡區段224及一多層光學薄膜225所構成。區段222、224經調整尺寸並經塑形成互相嵌合，但將薄膜225插置於其等嵌合表面之間，並且使區段透過薄膜225互相黏結。透鏡240同樣係由一第一透鏡區段242、一第二透鏡區段244及一多層光學薄膜245所構成。區段242、244經調整尺寸並經塑形成互相嵌合，但將薄膜245插置於其等嵌合表面之間，並且使區段透過薄膜245互相黏結。由於成像裝置係離軸置放，多層光學薄膜225、245為了將成像光適當引導至使用者的各別眼睛，係相對於其各別透鏡之光軸歪斜或傾斜。在圖式中，法線(正交)軸225x係垂直於多層光學薄膜225的平面，並且法線(正交)軸245x係垂直於多層光學薄膜245的平面。這些軸係相對於其各別透鏡之光軸傾斜，如圖式中所示。
關於左透鏡220，第一及第二透鏡區段222、224具有平滑的外表面，該等表面經塑形並組態成共同遵循一相同輪廓形狀，此形狀為第一光學表面220a的形狀。在本實施例中，第一光學表面220a為外凸。由於法線軸225x與透鏡光軸221之間的傾斜量，多層光學薄膜225具有一延伸終端225t1，其存在於第一光學表面220a處或附近，並且使透鏡區段222、224的平滑外表面分離。第一及第二透鏡區段222、224亦具有平滑的內表面，其等經塑形並組態成共同遵循一相同輪廓形狀，此形狀為第二光學表面220b的形狀。在本實施例中，第二光學表面220b為內凹。多層光學薄膜225具有一延伸終端225t2，其存在於第二光學表面220b處或附近，並且使透鏡區段 222、224平滑的內表面分離。第二光學表面220b與第一光學表面220a之曲率可相同或不同；若相同，則透鏡220可具有零光學功率。
右透鏡240之構造可為左透鏡220之一確切或近似的鏡像。若其等為互相近似的鏡像，則其等各別光學表面可具有不同光學功率及不同曲率，正如習用眼鏡中的透鏡經常具有不同光學功率以補償使用者左右兩眼光學處方(optical prescription)的差異。
因此右透鏡240之第一及第二透鏡區段242、244具有平滑的外表面，其等經塑形並組態成共同遵循一相同輪廓形狀，此形狀為第一光學表面240a的形狀。在本實施例中，第一光學表面240a為外凸。多層光學薄膜245具有一延伸終端245t1，其存在於第一光學表面240a處或附近，並且使透鏡區段242、244的平滑外表面分離。第一及第二透鏡區段242、244亦具有平滑的內表面，其等經塑形並組態成共同遵循一相同輪廓形狀，此形狀為第二光學表面240b的形狀。在本實施例中，第二光學表面240b為內凹。多層光學薄膜245具有一延伸終端245t2，其存在於第二光學表面240b處或附近，並且使透鏡區段242、244平滑的內表面分離。第二光學表面240b與第一光學表面240a之曲率可相同或不同；若光學表面之曲率相同，則透鏡240可具有零光學功率。
成像裝置230、250可相同於或類似於先前所述用以最大化或增進系統效率之成像裝置130。成像裝置可經調適或選定成匹配或實質上匹配其等各別多層光學薄膜225、245之光學特性(例如偏光及/或波長特性)。
在提供使用者現實視界(圖2A)之光及提供使用者投射視界(圖2B)之光的情境中展示眼鏡210。在圖2A中，來自一遠端物體之光204a照射在左透鏡220上，而照於第一光學表面220a。此光有部分通過透鏡，出射第二光學表面220b，並且以光204b進入眼睛202。通過透鏡220的光至少某部分被多層光學薄膜225透射，但至少某部分光可不通過薄膜225，而是可完全避開薄膜225，但藉由遵循一條路徑而通過透鏡220，該條路徑從第一光學表面220a指引至第二光學表面220b而未橫穿薄膜225。請注意，光204a有部分可在第一光學表面220a經歷菲涅耳(Fresnel)反射，並且某部分可被多層光學薄膜225反射，而不是透射。右透鏡240可按照類似於左透鏡220的方式操作。因此，來自遠端物體之光205a照射在右透鏡240上，而照於第一光學表面240a。此光有部分通過透鏡，出射第二光學表面240b，並且以光205b進入眼睛203。通過透鏡240的光至少某部分被多層光學薄膜245透射，但至少某部分可不通過薄膜245，而是可完全避開薄膜245，但藉由遵循一條路徑而通過透鏡240，該條路徑從第一光學表面240a指引至第二光學表面240b而未橫穿薄膜245。光205a有部分可在第一光學表面240a經歷菲涅耳反射，並且某部分可被多層光學薄膜245反射，而不是透射。
在圖2B中，在光為使用者提供疊加在現實視界上的投射視界情境中展示眼鏡210。此處，成像裝置230、250係通電並控制以分別朝向透鏡220、240分別發射成像光232a、252a。此光至少有部分透過第二光學表面(參照表面220b及240b)進入透鏡，並且被 多層光學薄膜(薄膜225及薄膜245)反射，但未抵達第一光學表面(參照表面220a及240a)，於是，光透過第二光學表面(參照表面220b及240b)出射透鏡，並且分別以光232b及252b進入眼睛(參照眼睛202及眼睛203)。
如上述，本文所揭示透鏡中的嵌入式多層光學薄膜包括複數個聚合物層，其光學厚度足夠小，其折射率沿著至少一軸有足夠的差異，並且其配置成一或多個層堆疊或層封包，使得其互相配合以藉由相長或相消干涉選擇性地反射光。可在下列文獻中找到適當或潛在適當的多層光學薄膜之相關資訊：美國專利第5,486,949號(Schrenk等人)「Birefringent Interference Polarizer」；美國專利第5,882,774(Jonza等人)「Optical Film」；美國專利第6,045,894號(Jonza等人)「Clear to Colored Security Film」；美國專利第6,179,948第(Merrill等人)「Optical Film and Process for Manufacture Thereof」；美國專利第6,531,230號(Weber等人)「Color Shifting Film」；美國專利第6,939,499號(Merrill等人)「Processes and Apparatus for Making Transversely Drawn Films with Substantially Uniaxial Character」；美國專利第7,256,936號(Hebrink等人)「Optical Polarizing Films with Designed Color Shifts」；美國專利第7,316,558(Merrill等人)「Devices for Stretching Polymer Films」；PCT公告第WO 2008/144136 A1號(Nevitt等人)「Lamp-Hiding Assembly for a Direct Lit Backlight」；PCT公告第WO 2008/144656 A2號(Weber等人)「Backlight and Display System Using Same」。為了簡便起見，我們搭配圖3及圖4概述適當多層光學薄膜的一些相關態樣，其等可在所揭示的透鏡中使用。
圖3展示一典型多層光學薄膜325有關其自身笛卡兒x’-y’-z’座標系統的示意圖，其中薄膜325平行於x’軸及y’軸延伸，而且z’軸係與薄膜及其組成層垂直，並且與薄膜之一厚度軸平行。薄膜325不需完全平坦，而是可為彎曲或呈其他形狀而偏離一平面，且甚至在薄膜中有任意的小部分或區域可與一局部笛卡兒座標系統相關聯之情況中亦然，如圖所示。
多層光學薄膜325係部分反射且部分透光。當然，一般來說，透射(T)加反射(R)加吸收(A)等於百分之百，或T+R+A=100%。在例示性實施例中，薄膜325完全係由在受關注的波長光譜內(例如，可見光譜內)具有低吸收性的材料所組成。在此類情況中，因為T+R=100%-A，所以彼光譜範圍內的反射及透射呈現互補關係，並且由於A小，因此T+R100%。此類薄膜的高反射性(例如，於一給定波長下，或就一給定偏振狀態而言)係與低透射相關聯，並且低反射性係與高透射性相關聯。
多層光學薄膜包括具有不同折射率之個別層，以至於有部分光在介於相鄰層之間的界面處反射。這些層有時稱為「微層」，其薄到足以令複數個界面處反射之光經歷相長或相消干涉，以賦予所欲的反射或透射性質給多層光學薄膜。對於設計成反射紫外光、可見光或近紅外線波長的光的多層光學膜來說，其各微層通常具有小於約1 μm的光學厚度(實體厚度乘上折射率)。然而，還可包括較厚層，例如在多層光學薄膜之外表面處的表層、或設置於多層光學薄膜內之保護邊界層(PBL)，用以分離微層的相聯接群組(稱為「堆疊」或「封包(packet)」)。在圖3中，微層係以「A」或「B」標示，「A」層係由一種材料構成，而「B」層則係由一不同材料構成，這些層係依交替配置予以堆疊，以形成光學重複單元或單元格(unit cell)ORU 1、ORU 2、...ORU 6，如圖所示。一般來說，若所欲為高反射性，則完全由聚合材料構成之多層光學薄膜會包括遠超過6個光學重複單元。圖式底部處實質上較厚的層327可代表一外表層、或將圖式中所示之微層堆疊與另一微層堆疊或微層封包(圖未示)分離的一PBL。若需要，可例如以一或多個厚黏著層、或利用壓力、熱、或用以形成一層板或複合薄膜之其他方法，將二或更多個分離的多層光學薄膜層壓在一起。
關於一多層光學薄膜堆疊內相鄰的微層，我們稱微層其中一者(例如，圖3中的「A」層)對於沿著主x’、y’及z’軸(例如圖3所示者)偏極化之光的折射率分別為：n1x、n1y及n1z。我們稱相鄰微層(例如，圖3中的「B」層)沿著相同軸的折射率分別為：n2x、n2y、n2z。一層多層光學薄膜325、或任何材料，若在一關注的波長範圍內(例如，光譜在紫外線、可見光及/或紅外線部分中選定的波長或頻帶)具有一各向異性介質張量，則視為「具有雙折射性」。換言之，若一材料或層之主折射率(例如，n1x、n1y、n1z)並非全部相同，則視為「具有雙折射性」。多層光學薄膜325之至少一封包中至 少某些微層具有雙折射性，並且在某些情況中，薄膜325中或其封包中的全部或實質上全部微層都可具有雙折射性。關於一封包中任兩個相鄰微層(任一者或兩者皆可具有雙折射性或可不具有雙折射性)，我們稱其各別折射率之差異為：沿著x’方向是Δnx(=n1x-n2x)、沿著y’方向是Δny(=n1y-n2y)，及沿著z’方向是Δnz(=n1z-n2z)。這些折射率差異的本質，結合薄膜中(或給定薄膜堆疊中)微層的數目及其厚度分布，控制了一給定區域中薄膜(或給定薄膜堆疊)的反射及透射特性。
例如，如果相鄰微層沿著一面內方向之折射率失配大(Δnx大)，而沿著正交面內方向之折射率失配小(Δny0)，則薄膜或封包可作用為垂直入射光之反射偏光器。或者，如果相鄰微層沿著兩個面內軸的折射率失配都大(Δnx大且Δny也大)，則薄膜或封包可作用為正軸鏡(on-axis mirror)。藉由調適微層堆疊的層厚梯度來調適(多個)光波長帶，反射偏光器或鏡在此範圍內反射垂直入射光。對於傾斜入射光，相鄰微層之間各界面的反射性，係受到微層沿著z’軸(亦即：沿著薄膜325之厚度軸)的折射率所影響。藉由選擇適合的微層材料，相鄰微層可製作成沿著z軸呈現折射率匹配(Δnz0)或失配(Δnz大)，並且在某些情況中，此失配Δnz可與(多個)面內折射率失配之極性或正負號相同，而在其他情況中，此失配Δnz可與(多個)面內折射率失配之極性或正負號相反。無論傾斜入射光之p偏光分量的反射率隨著入射角增大而增大、減小、或維持不變，此調適Δnz都扮演關鍵角色。
在某些情況中，微層可具有對應於¼波堆疊之厚度及折射率值，亦即，配置於各具有兩個相等光學厚度之相鄰微層的光學重複單元中(f比值=50%，f比值為一組成層「A」之光學厚度對完整光學重複單元之光學厚度的比率)，此光學重複單元在藉由波長λ為光學重複單元之總光學厚度的兩倍之相長干涉光進行反射方面有成效。在其他情況中，光學重複單元中微層的光學厚度可互相不同，因此f比值大於或小於50%。在圖3的實施例中，「A」層係概括地繪示成比「B」層還薄。各繪示的光學重複單元(ORU 1、ORU 2等)皆具有一等於其「A」及「B」組成層光學厚度總和的光學厚度(OT1、OT2等)，並且各光學重複單元皆反射波長λ為其總光學厚度兩倍之光。
在某些實施例中，一層堆疊中光學重複單位之光學厚度可全部彼此相等，以提供窄反射頻帶之高反射率(係置中於等於各光學重複單元光學厚度兩倍的波長)。圖4A的理想圖中展示此敘述，其中曲線402是一多層光學薄膜或其微層封包之反射率光譜，此光譜在可見波長光譜的綠區中具有一強、窄反射頻帶402a。圖4B中展示含有此三種封包(其平均層厚度不同)之薄膜的一反射光譜，其中曲線404是在可見光譜之紅色(頻帶404c)、綠色(頻帶404b)及藍色(頻帶404a)區域中具有強、窄反射頻帶之理想化反射率光譜。
在其他實施例中，光學重複單元之光學厚度可根據沿著z軸或薄膜厚度方向之厚度梯度而不相同，藉此光學重複單元之光學厚度隨著一者從堆疊之一側(例如，頂部)行進至堆疊之另一側(例如，底部)而增大、減小、或遵循某種其他函數關係。此類厚度梯度 可用於提供加寬之反射頻帶，以在關注的延伸波長帶內且亦在關注的角度上，提供實質上光譜平坦的光之透射及反射。圖4C的理想圖中展示此敘述，其中曲線406在可見波長光譜內寬廣延伸。在此方法的變化例中，層厚度剖面可經調適以在寬波長範圍內提供高反射率，但在一或多個窄透射頻帶中(例如紅色、綠色及/或藍色區域之可見光譜中)提供低反射率及高透射率。提供一或多個此種窄透射頻帶、或一或多個窄反射頻帶之多層光學薄膜(參照圖4A及圖4B)在本文中係稱為陷波反射器(notched reflector)或陷波濾波器(notched filter)。
前文中所述的光譜反射率特性(包括圖4A至圖4C中所展示者)可為反射所有偏振之多層光學薄膜之特徵、或反射一種偏振狀態並透射正交偏振狀態之多層光學薄膜之特徵。例如，一陷波濾波器可對偏振實質上不敏感，從而在(多個)反射頻帶內以正交入射或以一設計入射角反射兩種正交偏振狀態，或其可對偏振敏感，從而在(多個)反射頻帶內反射僅一個偏振狀態並透射正交偏振狀態。
亦可使用經調適以令高反射與高透射之間波長轉變處之頻帶緣邊銳化的厚度梯度，如美國專利第6,157,490號(Wheatley等人)「Optical Film With Sharpened Bandedge」中所論述者。對於聚合多層光學薄膜，反射頻帶可設計成具有銳化的頻帶緣邊及「平坦頂部」之反射頻帶，其中的反射性質在應用波長範圍內基本上恆定。亦考量其他層配置，例如具有2個微層光學重複單元之多層光學薄膜(其f比值不為50%)、或其光學重複單元包括多於兩個微層之薄膜。這些替代性光學重複單元設計可組態成用以減弱或激發特定較高階反 射，其可實用於所欲反射頻帶存在於或延伸至近紅外線波長的情況。參照(例如)下列美國專利：第5,103,337號(Schrenk等人)之「Infrared Reflective Optical Interference Film」、第5,360,659號(Arends等人)之「Two Component Infrared Reflecting Film」、第6,207,260號(Wheatley等人)之「Multicomponent Optical Body」及第7,019,905號(Weber)之「Multi-layer Reflector With Suppression of High Order Reflections」。
例示性多層光學薄膜325係由聚合物材料構成，並且可使用共擠出、澆注及定向程序加以製造。請參閱美國專利第5,882,774號(Jonza等人)之「Optical Film」、美國專利第6,179,948號(Merrill等人)之「Optical Film and Process for Manufacture Thereof」及第6,783,349號(Neavin等人)之「Apparatus for Making Multilayer Optical Films」。可藉由共擠出聚合物來形成多層光學薄膜，如任一前述參考文獻所述。較佳地，選擇各種層的聚合物以具有類似的流變性質(例如，熔融黏度)，使得可將聚合物共擠壓但無顯著的流量擾動。選擇擠壓條件以依持續且穩定的方式適當地進料、熔融、混合及泵送各別聚合物來作為進料流或熔融流。用於形成並保持各熔融流之溫度可選擇成在一範圍內，其避免溫度範圍低端出現的凍結、結晶、或不當高壓力降，並且避免此範圍高端出現的材料劣化。
簡短摘要而言，本製造方法可包含：(a)提供對應於待於成品薄膜中使用的第一及第二聚合物的至少一第一及一第二樹脂 流；(b)使用適當的分流器(feedblock)，將第一及第二流分成複數層，該分流器例如包含下列者：(i)包含第一及第二流道之一梯度板，其中第一流道具有沿著流道從一第一位置改變至一第二位置之一截面積，(ii)一進料器管板，其具有與第一流道流體連通之第一複數個導管及與第二流道流體連通之第二複數個導管，各導管皆給料予其本身的各別狹縫模具，各導管皆具有一第一端及一第二端，導管的第一端與流道流體連通，並且導管的第二端與狹縫模具流體連通，以及(iii)選擇性地，置於該等導管近端處的一軸桿加熱器；(c)透過一擠壓模具遞送複合流以形成一多層卷材，其中各層皆大致上平行於相鄰層的主表面；以及(d)將多層卷材澆注到一冷卻輥(有時稱為澆注輪(casting wheel)或澆注滾筒(casting drum))上，以形成一澆注多層膜。此澆注膜具有的層數可相同於成品薄膜，但澆注膜之層一般比成品薄膜的層厚很多。再者，澆注膜之層一般全屬於各向同性。
亦可使用製造澆注多層卷材的許多替代方法。美國專利第5,389,324號(Lewis等人)中描述一種亦利用聚合物共擠壓之一種此類替代方法。
多層卷材在冷卻之後，可延展或拉伸以產生接近完成的多層光學薄膜，其詳細內容可在以上列舉的文獻中查到。此延展或拉伸達成兩個目的：其將層薄化至所欲的最終厚度，且將層定向成使得至少一些層變為具有雙折射性。可沿著橫幅方向(例如，經由一拉幅機)、沿著順幅方向(例如，經由一長度定向機)、或任何以上組合而完成定向或拉伸，無論同時或循序。若僅沿著一方向拉伸，此拉伸可 為「不受約束」(其中薄膜能依垂直於拉伸方向之面內方向放寬尺寸)、或「受約束」(其中薄膜受到約束，因此不能依垂直於拉伸方向之面內方向放寬尺寸)。若是沿著面內方向兩者拉伸，則此拉伸可為對稱(亦即，均等地沿著正交之面內方向)、或不對稱。或者，可在批次製程中拉伸薄膜。在任何情況中，亦可對薄膜應用後續或並行的延展減縮、應力或應變均衡、熱定型及其他處理作業。
多層光學薄膜325亦可包括額外層及塗層、及就其光學、機械及/或化學性質選定之其他添加物。例如，紫外線吸收層可附加於薄膜之一或兩個主要外表面。請參見如美國專利第6,368,699號(Gilbert等人)。
多層光學薄膜325提供的選擇性反射讓某些光(例如，來自成像裝置的可見光)得以反射，以致使用者可察覺投射視界，同時又讓其他光(例如，來自透鏡對置側之遠端物體呈互補光譜或互補偏振狀態之可見光)得以透射，以致使用者可察覺現實視界。
本文中所述的透鏡及系統可具有各式各樣的組態及特徵。圖5A至圖15示意地描述某些此等組態及特徵。
圖5A至圖5C繪示各種系統，其中成像裝置將成像光注入於具有嵌入式多層光學薄膜之一透鏡中。在這些圖式中，展示兩個成像裝置，以圖解闡釋成像裝置相對於透鏡之不同可能置放或定向。除非另有註明，否則透鏡的設計態樣可相同於或類似於圖1之透鏡120，且除非另有註明，成像裝置的設計態樣可相同於或類似於圖1之成像裝置130。
在圖5A中，一系統510a包括一透鏡520以及成像裝置530、534。透鏡520具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有對置的第一光學表面520a與第二光學表面520b及連接光學表面之一圓周表面520c。透鏡520亦包括一第一透鏡區段522、一第二透鏡區段524及一多層光學薄膜525。薄膜525包夾於透鏡區段522、524的嵌合表面之間，其可透過薄膜525互相附接。第一透鏡區段522具有第一平滑表面522a及第二平滑表面522b，且第二透鏡區段524具有第一平滑表面524a及第二平滑表面524b。透鏡的第一光學表面520a為外凸，並且包括第一平滑表面522a、524a。透鏡的第二光學表面520b亦為外凸，並且包括第二平滑表面522b、524b。多層光學薄膜525如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜525與第一光學表面520a及第二光學表面520b兩者相交。於第一光學表面，薄膜525沿著一延伸終端525t1終止，其使得第一平滑表面522a與第一平滑表面524a分離。於第二光學表面，薄膜525沿著一延伸終端525t2終止，其使得第二平滑表面522b與第二平滑表面524b分離。成像裝置可定位成透過第一光學表面520a將成像光入射至透鏡(參見成像裝置530)，或其可定位成透過圓周表面520c入射成像光(參見成像裝置534)。在任一情況中，多層光學薄膜525皆透過第一光學表面520a反射出成像光之某些至使用者之一眼睛。
在圖5B中，一系統510b包括一透鏡540以及成像裝置550、554。透鏡540具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有對置的第一光學表面540a與第二光學表面540b及連接光學表面之一圓周表面540c。透鏡540亦包括一第一透鏡區段542、一第二透鏡區段544及一多層光學薄膜545。薄膜545包夾於透鏡區段542、544的嵌合表面之間，其可透過薄膜545互相附接。第一透鏡區段542具有一第一平滑表面542a，且第二透鏡區段544具有第一平滑表面544a及第二平滑表面544b。透鏡的第一光學表面540a為外凸，且包括第一平滑表面542a、544a。透鏡的第二光學表面540b亦為外凸，且與第二平滑表面544b重合。多層光學薄膜545如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜545與第一光學表面540a及圓周表面540c相交，但未與第二光學表面540b相交。於第一光學表面，薄膜545沿著一延伸終端545t1終止，其使得第一平滑表面542a與第一平滑表面544a分離。成像裝置可定位成透過第一光學表面540a將成像光入射至透鏡(參見成像裝置550)，或其可定位成透過圓周表面540c入射成像光(參見成像裝置554)。在任一情況中，多層光學薄膜545皆透過第一光學表面540a反射出成像光之某些至使用者之一眼睛。
在圖5C中，一系統510c包括一透鏡560以及成像裝置570、574。透鏡560具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有對置的第一光學表面560a與第二光學表面560b及連接 光學表面之一圓周表面560c。透鏡560亦包括一第一透鏡區段562、一第二透鏡區段564及一多層光學薄膜565。薄膜565包夾於透鏡區段562、564的嵌合表面之間，其可透過薄膜565互相附接。第一透鏡區段562具有第一平滑表面562a及第二平滑表面562b，且第二透鏡區段524具有一第二平滑表面564b。透鏡的第一光學表面560a為外凸，並且與第一平滑表面562a重合。透鏡的第二光學表面560b亦為外凸，並且包括第二平滑表面562b、564b。多層光學薄膜565如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜565與第二光學表面560b及圓周表面560c兩者相交，但未與第一光學表面560a相交。於第二光學表面，薄膜565沿著一延伸終端565t2終止，其使得第二平滑表面562b與第二平滑表面564b分離。成像裝置可定位成透過第一光學表面560a將成像光入射至透鏡(參見成像裝置570)，或其可定位成透過圓周表面560c入射成像光(參見成像裝置574)。在任一情況中，多層光學薄膜565皆透過第一光學表面560a反射出成像光之某些至使用者之一眼睛。
圖6繪示針對成像光使用一摺疊光徑之系統。在此圖式中，一系統610a包括一透鏡620以及成像裝置630、634。透鏡620具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有對置的第一光學表面620a與第二光學表面620b及連接光學表面之一圓周表面620c。透鏡620亦包括一第一透鏡區段622、一第二透鏡區段624及一多層光學薄膜625。薄膜625包夾於透鏡區段622、624的嵌合表面 之間，其可透過薄膜625互相附接。第一透鏡區段622具有第一平滑表面622a及第二平滑表面622b，且第二透鏡區段624具有第一平滑表面624a及第二平滑表面624b。透鏡的第一光學表面620a為外凸，並且包括第一平滑表面622a、624a。透鏡的第二光學表面620b亦為外凸，並且包括第二平滑表面622b、624b。多層光學薄膜625如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜625與第一光學表面620a及第二光學表面620b兩者相交。於第一光學表面，薄膜625沿著一延伸終端625t1終止，其使得第一平滑表面622a與第一平滑表面624a分離。於第二光學表面，薄膜625沿著一延伸終端625t2終止，其使得第二平滑表面622b與第二平滑表面624b分離。成像裝置可定位成透過第二光學表面620b將成像光入射至透鏡(參見成像裝置630)，或其可定位成透過圓周表面620c入射成像光(參見成像裝置634)。在任一情況中，多層光學薄膜625係定向成用以反射某些成像光至第二光學表面620b(此處成像光被部分反射)，接著透過薄膜625部分透射回去，並且透過第一光學表面620a出射透鏡620至使用者之一眼睛。若需要，一部分反射器(例如一薄型部分透明金屬層)、一介電層(具有不同於環境介質之折射率)及/或一部分反射介質堆疊(包含多層高及低折射率材料)可設置於至少一部分第二光學表面620b上，用以提高成像光之反射率，同時亦讓來自遠端物體之光通過透鏡620。
圖7至圖9展示更多透鏡組態。在圖7中，一透鏡720具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有對置的第一光學表面720a與第二光學表面720b及連接光學表面之一圓周表面720c。透鏡720亦包括一第一透鏡區段722、一第二透鏡區段724及一多層光學薄膜725。薄膜725包夾於透鏡區段722、724的嵌合表面之間，其可透過薄膜725互相附接。第一透鏡區段722具有第一平滑表面722a及第二平滑表面722b，並且第二透鏡區段724具有第一平滑表面724a及第二平滑表面724b。透鏡的第一光學表面720a為平坦，並且包括第一平滑表面722a、724a。透鏡的第二光學表面720b為外凸，並且包括第二平滑表面722b、724b。多層光學薄膜725如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜725與第一光學表面720a及第二光學表面720b兩者相交。於第一光學表面，薄膜725沿著一延伸終端725t1終止，其使得第一平滑表面722a與第一平滑表面724a分離。於第二光學表面，薄膜725沿著一延伸終端725t2終止，其使得第二平滑表面722b與第二平滑表面724b分離。一成像裝置(圖未示)可定位成透過第一光學表面720a將成像光入射至透鏡，或其可定位成透過圓周表面720c入射成像光。在任一情況中，多層光學薄膜725皆透過第一光學表面720a反射出成像光之某些至使用者之一眼睛。
在圖8中，一透鏡820具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有對置的第一光學表面820a與第二光學表面 820b及連接光學表面之一圓周表面820c。透鏡820亦包括一第一透鏡區段822、一第二透鏡區段824及一多層光學薄膜825。薄膜825包夾於透鏡區段822、824的嵌合表面之間，其可透過薄膜825互相附接。第一透鏡區段822具有第一平滑表面822a及第二平滑表面824b，並且第二透鏡區段824具有第一平滑表面824a及第二平滑表面822b。透鏡的第一光學表面820a為平坦，並且包括第一平滑表面822a、824a。透鏡的第二光學表面820b係內凹，並且包括第二平滑表面822b、824b。多層光學薄膜825如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜825與第一光學表面820a及第二光學表面820b兩者相交。於第一光學表面，薄膜825沿著一延伸終端825t1終止，其使得第一平滑表面822a與第一平滑表面824a分離。於第二光學表面，薄膜825沿著一延伸終端825t2終止，其使得第二平滑表面822b與第二平滑表面824b分離。一成像裝置(圖未示)可定位成透過第一光學表面820a將成像光入射至透鏡，或其可定位成透過圓周表面820c入射成像光。在任一情況中，多層光學薄膜825皆透過第一光學表面820a反射出成像光之某些至使用者之一眼睛。
在圖9中，一複合透鏡900包括黏接或以其他方式結合至另一透鏡940之一透鏡920。透鏡920及複合透鏡900及另一個透鏡940具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡920具有對置的第一光學表面920a與第二光學表面920b及連接光學表面之 一圓周表面920c。(類似的是，透鏡940具有對置的第一光學表面940a與第二光學表面940b及連接光學表面之一圓周表面940c。透鏡940之第一光學表面940a經塑形成與透鏡920之第二光學表面920b嵌合。)透鏡920包括一第一透鏡區段922、一第二透鏡區段924及一多層光學薄膜925。薄膜925包夾於透鏡區段922、924的嵌合表面之間，其可透過薄膜925互相附接。第一透鏡區段922具有第一平滑表面922a及第二平滑表面924b，並且第二透鏡區段924具有第一平滑表面924a及第二平滑表面922b。透鏡920的第一光學表面920a為平坦，並且包括第一平滑表面922a、924a。透鏡920的第二光學表面920b為外凸，並且包括第二平滑表面922b、924b。多層光學薄膜925如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜925與第一光學表面920a及第二光學表面920b兩者相交。於第一光學表面，薄膜925沿著一延伸終端925t1終止，其使得第一平滑表面922a與第一平滑表面924a分離。於第二光學表面，薄膜925沿著一延伸終端925t2終止，其使得第二平滑表面922b與第二平滑表面924b分離。一成像裝置(圖未示)可定位成透過第一光學表面920a將成像光入射至透鏡，或其可定位成透過圓周表面920c入射成像光。在任一情況中，多層光學薄膜925皆透過第一光學表面920a反射出成像光之某些至使用者之一眼睛。
圖10至圖12繪示代表性透鏡之正視圖或平面圖，使得可進一步理解並且論述多層光學薄膜之延伸終端的不同可能形狀及透 鏡的外緣周或外周長。在圖10中，一透鏡1020可相同於或類似於本文他處論述之透鏡。透鏡1020具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡1020具有一第一光學表面1020a、一對置的第二光學表面及連接光學表面之一圓周表面1020c。圓周表面1020c呈實質上圓形。透鏡1020包括一第一透鏡區段、一第二透鏡區段及包夾於透鏡區段的嵌合表面之間的一多層光學薄膜。第一透鏡區段具有一第一平滑表面1022a，並且第二透鏡區段亦具有一第一平滑表面1024a。第一光學表面1020a包括第一平滑表面1022a、1024a。多層光學薄膜如上述部分反射並且部分透射光，並且落於相對於x-y平面旋轉或傾斜之平面中。傾斜或旋轉量係使得薄膜至少與第一光學表面1020a相交。於第一光學表面，薄膜沿著一延伸終端終止，其使得第一平滑表面1022a與第一平滑表面1024a分離。延伸終端的形狀及外觀取決於多層光學薄膜的形狀(例如不論其呈平坦且平面或彎曲或另外之非平坦形狀)，而且取決於第一光學表面1020a的形狀(例如其不論呈平坦、內凹，或外凸)。圖式中針對多層光學薄膜呈平坦的情況，展示三種替代延伸終端：弧形延伸終端1025t1’是用於第一光學表面1020a內凹的情況，直線形延伸終端1025t1”是用於第一光學表面1020a平坦的情況，並且弧形延伸終端1025t1'''是用於第一光學表面1020a外凸的情況。在多層光學薄膜形狀偏離一平坦平面的情況中，延伸終端的平面圖形狀將偏離圖10繪示者。
圖11繪示一可與圖10所示相同或類似的透鏡1120，差別在於透鏡的外緣周或外周長呈實質上方形或矩形。因此，透鏡 1120具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡1120亦具有一第一光學表面1120a、一對置的第二光學表面及連接光學表面之一圓周表面1120c。圓周表面1120c的形狀呈實質上方形。透鏡1120包括一第一透鏡區段、一第二透鏡區段及包夾於透鏡區段的嵌合表面之間的一多層光學薄膜。第一透鏡區段具有一第一平滑表面1122a，並且第二透鏡區段亦具有一第一平滑表面1124a。第一光學表面1120a包括第一平滑表面1122a、1124a。多層光學薄膜如上述部分反射並且部分透射光，而且落於相對於x-y平面旋轉或傾斜之平面中。傾斜或旋轉量係使得薄膜至少與第一光學表面1120a相交。於第一光學表面，薄膜沿著一延伸終端終止，其使得第一平滑表面1122a與第一平滑表面1124a分離。延伸終端的形狀及外觀取決於多層光學薄膜的形狀(例如不論其呈平坦且平面或彎曲或另外之非平坦形狀)，而且取決於第一光學表面1120a的形狀(例如其不論呈平坦、內凹，或外凸)。圖式中針對多層光學薄膜呈平坦的情況，展示三種替代延伸終端：弧形延伸終端1125t1’是用於第一光學表面1120a內凹的情況，直線形延伸終端1125t1”是用於第一光學表面1120a平坦的情況，並且弧形延伸終端1125t1'''是用於第一光學表面1120a外凸的情況。在多層光學薄膜形狀偏離一平坦平面的情況中，延伸終端的平面圖形狀將偏離圖11繪示者。
圖12繪示一可與圖10及圖11所示相同或類似的透鏡1220，差別在於透鏡的外緣周或外周長呈實質上八角形。因此，透鏡1220具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡1220亦具 有一第一光學表面、一對置的第二光學表面及連接光學表面之一圓周表面1220c。圓周表面1220c的形狀呈實質上八角形。透鏡1220包括一第一透鏡區段、一第二透鏡區段及包夾於透鏡區段的嵌合表面之間的一多層光學薄膜。第一透鏡區段具有一第一平滑表面1222a，並且第二透鏡區段亦具有一第一平滑表面1224a。第一光學表面1220a包括第一平滑表面1222a、1224a。多層光學薄膜如上述部分反射並且部分透射光，並且落於相對於x-y平面旋轉或傾斜之平面中。傾斜或旋轉量係使得薄膜至少與第一光學表面1220a相交。於第一光學表面，薄膜沿著一延伸終端終止，其使得第一平滑表面1222a與第一平滑表面1224a分離。延伸終端的形狀及外觀取決於多層光學薄膜的形狀(例如不論其呈平坦且平面或彎曲或另外之非平坦形狀)，而且取決於第一光學表面1220a的形狀(例如其不論呈平坦、內凹，或外凸)。圖式中針對多層光學薄膜呈平坦的情況，展示三種替代延伸終端：弧形延伸終端1225t1’是用於第一光學表面1220a內凹的情況，直線形延伸終端1225t1”是用於第一光學表面1220a平坦的情況，並且弧形延伸終端1225t1'''是用於第一光學表面1220a外凸的情況。在多層光學薄膜形狀偏離一平坦平面的情況中，延伸終端的平面圖形狀將偏離圖12繪示者。
圖13至圖15是示意剖視圖，其係經過放大或擴大，用以展示嵌入式多層光學薄膜之延伸終端的鄰近處，透鏡之光學表面的細節。透鏡的光學表面係展示成外凸，但其或可呈平坦、或內凹。在圖13中，一透鏡1320可相同於或類似於本文他處論述之透鏡。透鏡 1320具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有一第一光學表面1320a，其係藉由一圓周表面連接至一對置的第二光學表面。透鏡1320亦包括一第一透鏡區段1322、一第二透鏡區段1324及一多層光學薄膜1325。薄膜1325包夾於透鏡區段1322、1324的嵌合表面之間。第一透鏡區段1322具有一第一平滑表面1322a，並且第二透鏡區段1324具有一第一平滑表面1324a。透鏡的第一光學表面1320a為外凸，並且包括第一平滑表面1322a、1324a。多層光學薄膜1325如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜1325至少與第一光學表面1320a相交。於第一光學表面，薄膜1325沿著一延伸終端1325t1終止，其使得第一平滑表面1322a與第一平滑表面1324a分離。
多層光學薄膜1325之緣邊或終端1325t1可切削並且機械拋光以形成一平滑表面，該平滑表面設置成與平滑表面1322a、1324a實質上對齊，使得終端1325t1亦形成部分光學表面1320a。小心地實施切削及拋光以避免破壞薄膜1325的緣邊，因此降低可能在薄膜之終端處或附近形成破碎、裂痕、剝離、或其他緣邊缺陷的或然率。
在圖14中，一透鏡1420可相同於或類似於圖13的透鏡，差別在於多層光學薄膜的終端是落在光學表面附近之一凹口或凹槽中。透鏡1420因此具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有一第一光學表面1420a，其係藉由一圓周表面連接至一 對置的第二光學表面。透鏡1420亦包括一第一透鏡區段1422、一第二透鏡區段1424及一多層光學薄膜1425。薄膜1425包夾於透鏡區段1422、1424的嵌合表面之間。第一透鏡區段1422具有一第一平滑表面1422a，並且第二透鏡區段1424具有一第一平滑表面1424a。透鏡的第一光學表面1420a為外凸，並且包括第一平滑表面1422a、1424a。多層光學薄膜1425如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜1425至少與第一光學表面1420a相交。於第一光學表面附近，薄膜1425沿著一延伸終端1425t1終止，其落於一延伸凹口或凹槽1426中，並且使第一平滑表面1422a與第一平滑表面1424a分離。凹口1426一般係不大於250微米深、或不大於100微米深，並且可具有範圍為100微米至250微米之寬度，但這些值應理解為屬於闡釋性而非不當限制。為了降低薄膜終端處的機械應力，凹口1426可利用一種有韌性、清透的填充材料1427加以填充，例如一種硬塗層材料或其他適當的聚合物或其他固態材料。為了減少與凹口1426相關聯的光學假影，填充材料1427可具有與透鏡區段1422、1424之折射率匹配或實質上匹配的折射率。填充材料1427之外表面可為平滑，並且經塑形成與平滑表面1422a、1424a實質上對齊，使得填充材料1427之外表面亦形成部分光學表面1420a。儘管填充材料1427係設於凹口1426中，仍期望處理多層光學薄膜1425以避免破壞薄膜緣邊，因此降低薄膜終端處或附近形成破碎、裂痕、剝離、或其他緣邊缺陷的或然率。
在圖15中，一透鏡1520可相同於或類似於圖13的透鏡，差別在於一保護塗層係設於透鏡的光學表面上。透鏡1520因此具有平行於x-y-z笛卡兒座標系統之z軸的光軸。透鏡具有一第一光學表面1520a，其係藉由一圓周表面連接至一對置的第二光學表面。透鏡1520亦包括一第一透鏡區段1522、一第二透鏡區段1524及一多層光學薄膜1525。薄膜1525包夾於透鏡區段1522、1524的嵌合表面之間。第一透鏡區段1522具有一第一平滑表面1522a，並且第二透鏡區段1524具有一第一平滑表面1524a。透鏡的第一光學表面1520a為外凸，並且包括第一平滑表面1522a、1524a。多層光學薄膜1525如上述部分反射且部分透射光，並且落在x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該x’-y’-z’笛卡兒座標系統相對於x-y-z座標系統旋轉或傾斜。傾斜或旋轉量係使得薄膜1525至少與第一光學表面1520a相交。於第一光學表面，薄膜1525沿著一延伸終端1525t1終止，其使得第一平滑表面1522a與第一平滑表面1524a分離。多層光學薄膜1525之緣邊或終端1525t1可切削並且機械拋光以形成一平滑表面，該平滑表面設置成與平滑表面1522a、1524a實質上對齊，使得終端1525t1亦形成部分光學表面1520a。小心地實施切削及拋光以避免破壞薄膜1525的緣邊，因此降低可能在薄膜之終端處或附近形成破碎、裂痕、剝離、或其他緣邊缺陷的或然率。一保護塗層1528(例如硬塗層或其他適當的聚合物或其他固態材料)係設於終端1525t1及平滑表面1522a、1524a上。若塗層1528係以液體形態塗敷至光學表面1520a並接著固化成一固體層，則其可滲透入任何可能在終端1525t1出現的 破碎，裂痕、剝離、或其他緣邊缺陷，並且就一光學效能的觀點來看，因此至少可部分修補此類緣邊缺陷。
圖16展示一多層光學薄膜在其延伸緣邊或終端鄰近處一部分之示意放大圖。在該圖式中，一多層光學薄膜1625可相同於或類似於本文所論述的其他光學薄膜。薄膜1625已經切削、拋光及/或以其他方式處理成具有一延伸終端1625t1，這個終端期望是置於一透鏡之一光學表面處或附近。薄膜1625係假設落於x’-y’-z’笛卡兒座標系統之x’-y’平面中，該座標系統相對於與透鏡光軸對準的座標系統旋轉或傾斜。圖式中展示數個理想化緣邊缺陷1625-1、1625-2、1625-3及1625-4，該些缺陷可以是或包括多層光學薄膜1625之破碎、裂痕、或剝離。各缺陷之特徵可在於缺陷距離，其係在薄膜1625的平面中測量，與終端1625t1垂直。因此，緣邊缺陷1625-1之特徵在於缺陷距離D1，緣邊缺陷1625-2之特徵在於缺陷距離D2，緣邊缺陷1625-3之特徵在於缺陷距離D3，並且緣邊缺陷1625-4之特徵在於缺陷距離D4。這些缺陷距離可平均起來以針對終端1625t1或其一部分提供平均缺陷距離。為了要確保薄膜1625嵌入於其內之透鏡之高品質光學效能，終端1625t1之平均缺陷距離係控制為不大於100微米、或不大於50微米。
圖17A至圖17C提供一種組合一多層光學薄膜與兩個光學體以製造一透鏡(例如，本文所論述的任何透鏡)之方式的示意圖。這些圖式所說明的製造技術不應解讀為不當限制，而應解讀為屬於闡釋性。在圖17A中，提供的是一第一光學體1722、一第二光學體 1724及一多層光學薄膜1725。主體1722、1724分別具有嵌合表面1722c、1724c。在圖17B中，一複合光學體係藉由將主體1722、1724與包夾於其間的多層光學薄膜1725黏結在一起而成形。也可包括透光黏結層1727、1729(其可以是或包含光學透明之光學黏著劑、光學接合劑、或類似材料)以確保黏結度強且構造穩固。複合光學體接著可沿著關注的表面S1及S2切削並拋光或以其他方式成形，表面S1及S2經塑形成提供一所欲透鏡之對置的光學表面。如圖17C所示，實行光學表面之成形以對第一光學體(現在標示為1722’以與原始未切削主體1722區別)提供一平滑表面1722a’及對第二光學體(現在標示為1724’以與原始未切削主體1724區別)提供一平滑表面1724a’。這些平滑表面1722a’、1724a’是因黏結及成形而製成之透鏡1720之一第一光學表面1720a的部分。此成形亦可將一平滑表面1722b’提供給第一光學體1722’，並且將一平滑表面1724b’提供給第二光學體1724’，而且這些平滑表面1722b’、1724b’可以是透鏡1720之一第二光學表面1720b的部分。一圓周表面1720c可連接第一與第二光學表面。作為成形之一部分，多層光學薄膜1725亦可分別在光學表面1720a、1720b處或附近終止以提供延伸終端1725t1、1725t2，終端1725t1使平滑表面1722a’與平滑表面1724a’分離，並且終端1725t2使平滑表面1722b’與平滑表面1724b’分離。薄膜1725係按照可避免沿著延伸終端在多層光學薄膜1725中出現緣邊缺陷之一方式終止，任何此類緣邊缺陷之特徵皆在於不大於100微米、或不大於50微米之平均缺陷距離。
前述教示可以有許多修改。在一種此類修改中，所揭示的設計及技術亦可應用於透鏡以外的光學組件。此類其他光學組件可相同於或類似於任何所揭示具有嵌入式多層光學薄膜之透鏡，差別在於對置的光學表面兩者都可製作成平坦狀，亦即對置的光學表面皆非彎曲。此一光學組件可包括：一第一區段，其具有一第一平滑表面及一側表面；一第二區段，其具有一第一平滑表面、一第二平滑表面及一側表面，該第二區段經塑形成與該第一區段嵌合；及一多層光學薄膜，其嵌入於介於該第一區段與該第二區段之間的光學組件中。此組件的第一光學表面可包含第一區段之第一平滑表面及第二區段之第一平滑表面，並且組件的第二光學表面可包含第二區段之第二平滑表面。多層光學薄膜可包含一第一延伸終端，其使得該第一區段之該第一平滑表面與該第二區段之該第一平滑表面分離。此類光學組件在某些情況中，可用作分束窗，並且與可適用於近眼式顯示器及類似應用之眼鏡中的一或多個成像裝置組合。
除非另有指明，說明書及申請專利範圍中所有用以表達數量、性質測量等等的數字皆應理解為以用語「約(about)」修飾。因此，除非另有相反指示，在說明書以及申請專利範圍中所提出的數值參數是約略值，其可依據所屬技術領域中具有通常知識者運用本申請書的教導所欲獲致之所要特性而有所不同。至少應鑑於有效位數的個數，並且藉由套用普通捨入技術，詮釋各數值參數，但意圖不在於限制申請專利範圍範疇之均等論之應用。儘管陳述本發明範疇之數值範圍及參數為約略值，本文中所述特定實例中陳述的任何數值就一定程 度而言，係儘可能合理地精確描述。然而，任何數值皆可能含有與試驗或測量限制有關的誤差。
所屬技術領域中具有通常知識者將輕易明白本發明之各種不脫離本發明之精神及範疇的修改及變化，並且應明白本發明不限於本文提及之闡釋性實施例。除非另有指示，讀者應假設一項揭示之實施例的特徵亦可應用於全部其他揭示之實施例。本文中參照的所有美國專利、專利申請公開案及其他專利與非專利文件皆是在未抵觸前述揭露的條件下，以引用方式併入本文。
本申請案揭示各種與透鏡相關且與具有部分反射元件之光學組件相關的項目。這些包括(但不限於)下文以數字標示之項目。
項目1是一種透鏡，其具有藉由一圓周表面連接之對置的第一及第二光學表面，該透鏡包含：一第一透鏡區段，其具有一第一平滑表面及一側表面；一第二透鏡區段，其具有一第一平滑表面、一第二平滑表面及一側表面；以及一多層光學薄膜，其嵌入於介於該第一透鏡區段與該第二透鏡區段之間的該透鏡中，該多層光學薄膜包含經組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光之複數個聚合物層，該等聚合物層之至少一些具有雙折射性；其中該第一光學表面包含該第一透鏡區段之該第一平滑表面及該第二透鏡區段之該第一平滑表面； 其中該第二光學表面包含該第二透鏡區段之該第二平滑表面；以及其中該多層光學薄膜包含一第一延伸終端，其使得該第一透鏡區段之該第一平滑表面與該第二透鏡區段之該第一平滑表面分離。
項目2是如項目1之透鏡，其中該圓周表面包含該第一透鏡區段之該側表面及該第二透鏡區段之該側表面。
項目3是如任何前述項目之透鏡，其中該第一光學表面亦包含該第一延伸終端。
項目4是如項目1或項目2之透鏡，其中該第一延伸終端設置於一第一延伸凹口中，該第一延伸凹口使得該第一透鏡區段之該第一平滑表面與該第二透鏡區段之該第一平滑表面分離。
項目5是如項目4之透鏡，其中該第一延伸凹口不大於250微米深。
項目6是如任何前述項目之透鏡，其中倘若該多層光學薄膜沿著該第一延伸終端具有任何緣邊缺陷，該等緣邊缺陷之特徵在於不大於100微米之第一平均缺陷距離。
項目7是如項目6之透鏡，其中該第一平均缺陷距離不大於50微米。
項目8是如任何前述項目之透鏡，其中該第一光學表面呈彎曲，並且該第一延伸終端呈弧形。
項目9是如項目1至7中任一項目之透鏡，其中該第一光學表面呈平坦，並且該第一延伸終端呈直線。
項目10是如任何前述項目之透鏡，其中該第一透鏡區段亦具有一第二平滑表面，其中該第二光學表面包含該第一透鏡區段之該第二平滑表面及該第二透鏡區段之該第二平滑表面，且其中該多層光學薄膜包含一第二延伸終端，該第二延伸終端使得該第一透鏡區段之該第二平滑表面與該第二透鏡區段之該第二平滑表面分離。
項目11是如項目10之透鏡，其中該第二光學表面亦包含該第二延伸終端。
項目12是如項目10之透鏡，其中該第二延伸終端設置於一第二延伸凹口中，該第二延伸凹口使得該第一透鏡區段之該第二平滑表面與該第二透鏡區段之該第二平滑表面分離。
項目13是如項目10至12中任一項目之透鏡，其中倘若該多層光學薄膜沿著該第二延伸終端具有任何緣邊缺陷，該等緣邊缺陷之特徵在於不大於100微米之第二平均缺陷距離。
項目14是如項目13之透鏡，其中該第二平均缺陷距離不大於50微米。
項目15是如任何前述項目之透鏡，其中對於垂直入射光之至少一可見波長、或以另一設計入射角，該多層光學薄膜經組態為一反射偏光器。
項目16是如任何前述項目之透鏡，其中對於垂直入射光之至少一偏振狀態、或以另一設計入射角，該多層光學薄膜經組態為一陷波濾波器。
項目17是項目16之透鏡，其中對於垂直入射光之至少一可見波長、或以另一設計入射角，該多層光學薄膜經組態為一反射偏光器。
項目18是如任何前述項目之透鏡，其進一步包含一保護塗層，該保護塗層覆蓋該第一透鏡區段之該第一平滑表面，該第二透鏡區段之該第一平滑表面、及該第一延伸終端。
項目19是如任何前述項目之透鏡，其進一步包含覆蓋該第一光學表面或該第二光學表面之一吸收層。
項目20是如項目19之透鏡，其中該吸收層包含一吸收偏光器。
項目21是一種複合透鏡，其包含：如任何前述項目之透鏡；以及經黏結至如任何前述項目之透鏡的一第二透鏡。
項目22是一種系統，其包含：如任何前述項目之透鏡；以及一成像裝置，其設置成將成像光引導朝向該多層光學薄膜。
項目23是如項目22之系統，其中該多層光學薄膜經組態以選擇性地反射一第一特性之可見光及選擇性地透射一第二特性之可見光，且其中該成像光包含該第一特性。
項目24是如項目23之系統，其中該第一特性及該第二特性分別為正交的第一偏振狀態及第二偏振狀態，且其中該透鏡進一步包含一吸收偏光器，該吸收偏光器經組態以吸收該第二偏振狀態之光。
項目25是如項目22至24中任一項目之系統，其中該系統包含眼鏡。
項目26是一種光學組件，其具有藉由一圓周表面連接之對置的第一光學表面及第二光學表面，該光學組件包含：一第一區段，其具有一第一平滑表面及一側表面；一第二區段，其具有一第一平滑表面、一第二平滑表面及一側表面，該第二區段經塑形成與該第一區段嵌合；以及一多層光學薄膜，其嵌入於介於該第一區段與該第二區段之間的該光學組件中，該多層光學薄膜包含經配置成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光之複數個聚合物層，該等聚合物層之至少一些具有雙折射性；其中該第一光學表面包含該第一區段之該第一平滑表面及該第二區段之該第一平滑表面；其中該第二光學表面包含該第二區段之該第二平滑表面；以及其中該多層光學薄膜包含一第一延伸終端，該第一延伸終端使得該第一區段之該第一平滑表面與該第二區段之該第一平滑表面分離。
項目27是如項目26之光學組件，其中該第一光學表面及該第二光學表面兩者皆呈平坦。
項目28是一種製作一透鏡的方法，其包含：提供一第一光學體及一第二光學體，該第二光學體經塑形成與該第一光學體嵌合；提供一多層光學薄膜，該多層光學薄膜包含複數個聚合物層，該複數個聚合物層經組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光，該等聚合物層之至少一些具有雙折射性；將該第一光學體及該第二光學體黏結在一起並使該多層光學薄膜包夾於兩者之間以形成一複合光學體；使一第一光學表面在該複合光學體中成形，實行該成形以賦予一第一平滑表面給該第一光學體並賦予一第二平滑表面給該第二光學體，該第一平滑表面及該第二平滑表面是該第一光學表面之部分，該光學體亦具有或係經製成具有與該第一光學表面對置的一第二光學表面、及連接該第一光學表面與該第二光學表面之一圓周表面；以及沿著使該第一平滑表面與該第二平滑表面分離之一延伸終端，終止該多層光學薄膜。
項目29是如項目28之方法，其中實行該終止以避免沿著該延伸終端在該多層光學薄膜中出現緣邊缺陷，其中任何該等緣邊缺陷之特徵皆在於不大於100微米之第一平均缺陷距離。
項目30是如項目29之方法，其中該終止包含拋光該多層光學薄膜之一端，且其中該成形包含拋光該第一光學體及該第二光學體。
項目31是如項目28至30中任一項目之方法，其進一步包含：在該第一光學表面中形成一延伸凹口，使得該延伸終端設置於該延伸凹口中。
項目32是如項目28至31中任一項目之方法，其進一步包含：在全部、或實質上全部、或一部分的該第一光學表面上形成一保護塗層。

Claims (10)

  1. 一種透鏡，其具有藉由圓周表面連接之對置的第一光學表面及第二光學表面，該透鏡包含：第一透鏡區段，其具有第一平滑表面及側表面；第二透鏡區段，其具有第一平滑表面、第二平滑表面、及側表面；以及多層光學薄膜，其嵌入於介於該第一透鏡區段與該第二透鏡區段之間的該透鏡中，該多層光學薄膜包含經組態成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光之複數個聚合物層，該等聚合物層之至少一些具有雙折射性；其中該第一光學表面包含該第一透鏡區段之該第一平滑表面及該第二透鏡區段之該第一平滑表面；其中該第二光學表面包含該第二透鏡區段之該第二平滑表面；且其中該多層光學薄膜包含第一延伸終端，該第一延伸終端使得該第一透鏡區段之該第一平滑表面與該第二透鏡區段之該第一平滑表面分離。
  2. 如請求項1之透鏡，其中該圓周表面包含該第一透鏡區段之該側表面及該第二透鏡區段之該側表面。
  3. 如請求項1之透鏡，其中該第一光學表面亦包含該第一延伸終端。
  4. 如請求項1之透鏡，其中該第一延伸終端設置於第一延伸凹口中，該第一延伸凹口使得該第一透鏡區段之該第一平滑表面與該第二透鏡區段之該第一平滑表面分離。
  5. 如請求項1之透鏡，其中該第一透鏡區段亦具有第二平滑表面，其中該第二光學表面包含該第一透鏡區段之該第二平滑表面及該第二透鏡區段之該第二平滑表面，且其中該多層光學薄膜包含第二延伸終端，該第二延伸終端使得該第一透鏡區段之該第二平滑表面與該第二透鏡區段之該第二平滑表面分離。
  6. 如請求項5之透鏡，其中該第二延伸終端設置於第二延伸凹口中，該第二延伸凹口使得該第一透鏡區段之該第二平滑表面與該第二透鏡區段之該第二平滑表面分離。
  7. 如請求項1之透鏡，其中，對於垂直入射光之至少一可見波長，該多層光學薄膜係組態為反射偏光器。
  8. 一種顯示系統，其包含：如請求項1之透鏡；以及成像裝置，其設置成將成像光引導朝向該多層光學薄膜。
  9. 如請求項8之顯示系統，其中該顯示系統包含眼鏡。
  10. 一種光學組件，其具有藉由圓周表面連接之對置的第一光學表面及第二光學表面，該光學組件包含：第一區段，其具有第一平滑表面及側表面；第二區段，其具有第一平滑表面、第二平滑表面、及側表面，該第二區段經塑形成與該第一區段配適；以及多層光學薄膜，其嵌入於介於該第一區段與該第二區段之間的該光學組件中，該多層光學薄膜包含經配置成藉由相長或相消干涉選擇性地反射光之複數個聚合物層，該等聚合物層之至少一些具有雙折射性；其中該第一光學表面包含該第一區段之該第一平滑表面及該第二區段之該第一平滑表面；其中該第二光學表面包含該第二區段之該第二平滑表面；且其中該多層光學薄膜包含第一延伸終端，該第一延伸終端使得該第一區段之該第一平滑表面與該第二區段之該第一平滑表面分離。
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Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9298007B2 (en) 2014-01-21 2016-03-29 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9366867B2 (en) 2014-07-08 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. Optical systems for see-through displays
US9841599B2 (en) 2014-06-05 2017-12-12 Osterhout Group, Inc. Optical configurations for head-worn see-through displays
US9829707B2 (en) 2014-08-12 2017-11-28 Osterhout Group, Inc. Measuring content brightness in head worn computing
US9366868B2 (en) 2014-09-26 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9594246B2 (en) 2014-01-21 2017-03-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9494800B2 (en) 2014-01-21 2016-11-15 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US11487110B2 (en) 2014-01-21 2022-11-01 Mentor Acquisition One, Llc Eye imaging in head worn computing
US9766463B2 (en) 2014-01-21 2017-09-19 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US20150260891A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 Wendell G Poplin Cool Blue Welding Lens
JP6971030B2 (ja) 2014-03-18 2021-11-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ニアアイディスプレイのための扁平型像合成器
KR20170100637A (ko) 2014-12-31 2017-09-04 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 소형 프로젝션 시스템 및 관련 구성요소
US10078164B2 (en) * 2015-09-03 2018-09-18 3M Innovative Properties Company Optical system
RU2642149C2 (ru) 2016-01-12 2018-01-24 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Составная линза и содержащая ее система отображения
EP3405828A1 (en) 2016-01-22 2018-11-28 Corning Incorporated Wide field personal display
US11038557B2 (en) * 2016-03-31 2021-06-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for transmitting and receiving reference signals in wireless communication
US20170343810A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 Osterhout Group, Inc. Pre-assembled solid optical assembly for head worn computers
US10824253B2 (en) 2016-05-09 2020-11-03 Mentor Acquisition One, Llc User interface systems for head-worn computers
US9910284B1 (en) 2016-09-08 2018-03-06 Osterhout Group, Inc. Optical systems for head-worn computers
US10466491B2 (en) 2016-06-01 2019-11-05 Mentor Acquisition One, Llc Modular systems for head-worn computers
US10684478B2 (en) 2016-05-09 2020-06-16 Mentor Acquisition One, Llc User interface systems for head-worn computers
EP3296801A1 (en) * 2016-09-14 2018-03-21 Carl Zeiss Vision International GmbH Eyewear with transparent component for generating colour effects
JP2018151602A (ja) * 2017-03-15 2018-09-27 セイコーエプソン株式会社 接合光学部材の製造方法、虚像表示装置の製造方法、導光装置及び虚像表示装置
US10859834B2 (en) 2017-07-03 2020-12-08 Holovisions Space-efficient optical structures for wide field-of-view augmented reality (AR) eyewear
US10338400B2 (en) 2017-07-03 2019-07-02 Holovisions LLC Augmented reality eyewear with VAPE or wear technology
US10578869B2 (en) 2017-07-24 2020-03-03 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems with adjustable zoom cameras
US10422995B2 (en) 2017-07-24 2019-09-24 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems with stray light management
US11409105B2 (en) 2017-07-24 2022-08-09 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US10969584B2 (en) 2017-08-04 2021-04-06 Mentor Acquisition One, Llc Image expansion optic for head-worn computer
US10976551B2 (en) 2017-08-30 2021-04-13 Corning Incorporated Wide field personal display device
WO2019123141A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 3M Innovative Properties Company Optical stack and polarizing beam splitter
CN107861247B (zh) * 2017-12-22 2020-08-25 联想(北京)有限公司 光学部件及增强现实设备
JP7422660B2 (ja) * 2018-01-19 2024-01-26 レイセオン カナダ リミテッド コンパクトな反射型照準器のための軸外れ非球面鏡を内蔵した平坦光学コンバイナ
EP3762770A4 (en) * 2018-03-07 2022-03-23 Magic Leap, Inc. ADAPTIVE LENS ARRANGEMENTS WITH POLARIZATION-SELECTIVE LENS STACKS FOR AUGMENTED REALITY DISPLAYS
CN108563025A (zh) * 2018-06-04 2018-09-21 东莞广辰光电科技有限公司 一种虚像显示器的光合成器结构
US11119321B2 (en) * 2018-09-10 2021-09-14 Apple Inc. Electronic device with a display attached to a lens element
US10867451B2 (en) 2018-10-05 2020-12-15 Facebook Technologies, Llc Apparatus, systems, and methods for display devices including local dimming
JP7198925B2 (ja) * 2018-11-27 2023-01-04 ビュージックス コーポレーション 近焦点の矯正ａｒ眼鏡
US11561415B1 (en) * 2019-05-16 2023-01-24 Meta Platforms Technologies, Llc Moving guide actuation of fluid lenses
US11719960B1 (en) 2019-05-16 2023-08-08 Meta Platforms Technologies, Llc Gravity sag compensation in fluid-filled lenses
US11635637B1 (en) 2019-05-16 2023-04-25 Meta Platforms Technologies, Llc Fluid lens with low energy membrane adjustment
US11867927B1 (en) 2019-05-16 2024-01-09 Meta Platforms Technologies, Llc Modified membranes for fluid lenses
US11333803B2 (en) 2019-05-16 2022-05-17 Facebook Technologies, Llc Fluid lens with low energy membrane adjustment
US11506825B1 (en) 2019-10-24 2022-11-22 Meta Platforms, Inc. Elastomer based flexures for fluid lenses
US11703616B2 (en) 2019-11-05 2023-07-18 Meta Platforms Technologies, Llc Fluid lens with low gas content fluid
KR102382710B1 (ko) * 2020-01-29 2022-04-05 (주)엔디에스 헤드 마운트 디스플레이
US11726326B1 (en) * 2020-06-11 2023-08-15 Meta Platforms Technologies, Llc Wedge light guide
TWI805950B (zh) * 2020-10-05 2023-06-21 宏碁股份有限公司 拓展眼盒的智慧眼鏡
US11740391B1 (en) 2020-12-31 2023-08-29 Meta Platforms Technologies, Llc Fluid lens operational feedback using sensor signal
CN113671707B (zh) * 2021-08-04 2023-04-25 歌尔光学科技有限公司 光学***和头戴显示设备
CN116413911A (zh) * 2021-12-31 2023-07-11 北京耐德佳显示技术有限公司 一种超薄型镜片、使用其的虚像成像装置和近眼显示器
GB2619967A (en) * 2022-06-24 2023-12-27 Bae Systems Plc Optical device and method
US20240142677A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 Meta Platforms Technologies, Llc Wavelength band selective filters for ar/vr systems

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3680946A (en) 1969-06-04 1972-08-01 Polaroid Corp Compact rangefinding device
US5486949A (en) 1989-06-20 1996-01-23 The Dow Chemical Company Birefringent interference polarizer
US5103337A (en) 1990-07-24 1992-04-07 The Dow Chemical Company Infrared reflective optical interference film
US5654827A (en) * 1992-11-26 1997-08-05 Elop Electrooptics Industries Ltd. Optical system
US5546227A (en) * 1993-02-24 1996-08-13 Olympus Optical Co., Ltd. Image display apparatus
US5539578A (en) * 1993-03-02 1996-07-23 Olympus Optical Co., Ltd. Image display apparatus
US5360659A (en) 1993-05-24 1994-11-01 The Dow Chemical Company Two component infrared reflecting film
US5389324A (en) 1993-06-07 1995-02-14 The Dow Chemical Company Layer thickness gradient control in multilayer polymeric bodies
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
JPH07325266A (ja) * 1994-06-01 1995-12-12 Olympus Optical Co Ltd 映像表示装置
US5696521A (en) * 1994-06-22 1997-12-09 Astounding Technologies (M) Sdn. Bhd. Video headset
US7048997B2 (en) 1995-03-03 2006-05-23 Vision-Ease Lens Production of optical elements
AU6390396A (en) 1995-06-26 1997-01-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multilayer polymer film with additional coatings or layers
JPH09322199A (ja) * 1996-05-29 1997-12-12 Olympus Optical Co Ltd 立体映像ディスプレイ装置
US5982541A (en) * 1996-08-12 1999-11-09 Nationsl Research Council Of Canada High efficiency projection displays having thin film polarizing beam-splitters
US6310713B2 (en) * 1997-04-07 2001-10-30 International Business Machines Corporation Optical system for miniature personal displays using reflective light valves
US6486997B1 (en) 1997-10-28 2002-11-26 3M Innovative Properties Company Reflective LCD projection system using wide-angle Cartesian polarizing beam splitter
US7023602B2 (en) 1999-05-17 2006-04-04 3M Innovative Properties Company Reflective LCD projection system using wide-angle Cartesian polarizing beam splitter and color separation and recombination prisms
US6179948B1 (en) 1998-01-13 2001-01-30 3M Innovative Properties Company Optical film and process for manufacture thereof
US6531230B1 (en) 1998-01-13 2003-03-11 3M Innovative Properties Company Color shifting film
US6808658B2 (en) 1998-01-13 2004-10-26 3M Innovative Properties Company Method for making texture multilayer optical films
US6045894A (en) 1998-01-13 2000-04-04 3M Innovative Properties Company Clear to colored security film
US6157490A (en) 1998-01-13 2000-12-05 3M Innovative Properties Company Optical film with sharpened bandedge
US6207260B1 (en) 1998-01-13 2001-03-27 3M Innovative Properties Company Multicomponent optical body
JPH11249062A (ja) * 1998-03-04 1999-09-17 Asahi Glass Co Ltd 情報表示装置
WO2000079327A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-28 The Microoptical Corporation Eyeglass display lens system employing off-axis optical design
JP4395673B2 (ja) * 1999-08-31 2010-01-13 コニカミノルタホールディングス株式会社 映像表示装置
US7077985B2 (en) 2000-05-30 2006-07-18 Vision-Ease Lens Injection molding of lens
JP2002122783A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Olympus Optical Co Ltd 観察光学系及び撮像光学系及びそれを用いた装置
US6563648B2 (en) * 2000-10-20 2003-05-13 Three-Five Systems, Inc. Compact wide field of view imaging system
US6916440B2 (en) 2001-05-31 2005-07-12 3M Innovative Properties Company Processes and apparatus for making transversely drawn films with substantially uniaxial character
US6672721B2 (en) * 2001-06-11 2004-01-06 3M Innovative Properties Company Projection system having low astigmatism
US6609795B2 (en) 2001-06-11 2003-08-26 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitter
US7106509B2 (en) * 2002-09-06 2006-09-12 Colorlink, Inc. Filter for enhancing vision and/or protecting the eyes and method of making a filter
US6949212B2 (en) 2002-11-27 2005-09-27 3M Innovative Properties Company Methods and devices for stretching polymer films
US7064897B2 (en) 2002-12-31 2006-06-20 3M Innovative Properties Company Optical polarizing films with designed color shifts
US6879443B2 (en) * 2003-04-25 2005-04-12 The Microoptical Corporation Binocular viewing system
US20040227994A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-18 Jiaying Ma Polarizing beam splitter and projection systems using the polarizing beam splitter
US7019905B2 (en) 2003-12-30 2006-03-28 3M Innovative Properties Company Multilayer reflector with suppression of high order reflections
US7234816B2 (en) 2004-02-03 2007-06-26 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitter assembly adhesive
US7249846B2 (en) * 2005-05-03 2007-07-31 Grand Joseph B Eyewear with an image projected off of an unassisted eyewear lens to the user
US20080013051A1 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitters incorporating reflective and absorptive polarizers and image display systems thereof
US20080197518A1 (en) * 2006-12-18 2008-08-21 Rohm And Haas Denmark Finance A/S Shaped article with polymer domains and process
JP5256488B2 (ja) * 2007-03-28 2013-08-07 コニカミノルタ株式会社 接合光学部材の製造方法
US7826113B2 (en) 2007-03-28 2010-11-02 Konica Minolta Holdings, Inc. Joined optical member, image display apparatus, and head-mounted display
EP2153275A4 (en) 2007-05-20 2010-09-08 3M Innovative Properties Co LAMP COVER ASSEMBLY FOR A DIRECT LIGHTING TAIL LIGHT
KR101464795B1 (ko) 2007-05-20 2014-11-27 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광 재순환 중공 공동형 디스플레이 백라이트
JP2009282211A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Hitachi Maxell Ltd 反射偏光子、それを用いたバックライト及び液晶表示装置
US8922898B2 (en) * 2008-09-04 2014-12-30 Innovega Inc. Molded lens with nanofilaments and related methods
KR101703363B1 (ko) * 2008-11-19 2017-02-06 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 조명 기구 및 다른 조명 시스템에서의 광 관리를 위한 브루스터 각 필름
JP4674634B2 (ja) * 2008-12-19 2011-04-20 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイ
KR101689045B1 (ko) 2008-12-22 2016-12-22 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 복수의 복굴절성 층을 구비한 내부 패턴화된 다층 광학 필름
US20120081800A1 (en) * 2009-04-20 2012-04-05 Dewen Cheng Optical see-through free-form head-mounted display
JP2010271526A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Konica Minolta Opto Inc 映像表示装置、ヘッドマウントディスプレイおよびヘッドアップディスプレイ
CN102754012A (zh) * 2010-01-06 2012-10-24 3M创新有限公司 紧凑光学积分器
US20140063055A1 (en) * 2010-02-28 2014-03-06 Osterhout Group, Inc. Ar glasses specific user interface and control interface based on a connected external device type
US8182084B2 (en) * 2010-05-27 2012-05-22 Tokai Optical Co., Ltd. Display unit
AU2011348122A1 (en) * 2010-12-24 2013-07-11 Magic Leap Inc. An ergonomic head mounted display device and optical system
JP5678709B2 (ja) * 2011-02-10 2015-03-04 ソニー株式会社 表示装置
WO2013062996A1 (en) 2011-10-24 2013-05-02 3M Innovative Properties Company Micro-structured optically clear adhesives
US9841600B2 (en) * 2012-08-21 2017-12-12 3M Innovative Properties Company Viewing device
AU2014354673B2 (en) * 2013-11-27 2019-04-11 Magic Leap, Inc. Virtual and augmented reality systems and methods

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