CN112534308A

CN112534308A - 具有方位补偿的逆序交叉薄饼透镜

Info

Publication number: CN112534308A
Application number: CN201880096414.5A
Authority: CN
Inventors: 加里·迪恩·夏普
Original assignee: Facebook Technologies LLC
Current assignee: Meta Platforms Technologies LLC
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2038-12-06
Also published as: CN112543880A; EP3803479A1; EP3803480A4; US20190377184A1; EP3803499A1; US11112601B2; US11226483B2; US20190377183A1; WO2019236135A1; EP3803479A4; EP3803479B1; EP4357840A2; CN112585522B; CN112534308B; WO2019236133A1; US11226482B2; WO2019236132A1; US20190377176A1; EP3803500A4; EP3803499A4

Abstract

在各种实施例中，包括方位补偿的薄饼透镜块(例如，逆序交叉薄饼透镜块)可以包括光学元件，该光学元件被配置为透射由电子显示器发射的光的至少一部分。薄饼透镜块还可以包括方位补偿器，该方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。

Description

具有方位补偿的逆序交叉薄饼透镜

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月15日提交的美国非临时申请第16/159,747号的权益，该美国非临时申请要求2018年6月7日提交的美国临时申请第62/682,041号的权益，这两个申请的公开内容通过此引用以其整体并入。

背景

在头戴式显示器(HMD)中，用户的眼睛通常占据通常被称为适眼区(eye box)的空间区域，并且可以为用户的每只眼睛提供相应的适眼区。HMD通常显示内容并(例如，使用一个或更多个光学元件)将内容导向适眼区。不幸的是，在HMD内的各种光学元件之间反射的光可能在该过程中产生寄生光。这可能导致呈现给用户的内容的对比度降低。特别地，具有偏振元件的系统可能引入寄生光和/或重影图像(ghost image)，这可能降低图像质量，并因而降低用户的整体体验。

概述

在各种实施例中，描述了薄饼透镜块(pancake lens block)。该薄饼透镜块可以包括(i)光学元件，该光学元件被配置为透射来自辐射源的辐射的至少一部分，以及(ii)方位补偿器(azimuthal compensator)，该方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。

在一些实施例中，薄饼透镜块的光学元件可以包括(i)定向到第一定向轴的第一延迟器(retarder)，其中第一延迟器可以被配置为选择性地透射来自辐射源的辐射的一部分，(ii)部分反射器，该部分反射器接收来自第一延迟器的该部分辐射并透射该部分辐射，(iii)定向到第二定向轴的第二延迟器，该第二定向轴可以基本上正交于第一定向轴，其中第二延迟器可以被配置为透射来自部分反射器的该部分辐射，以及(iv)反射偏振器，该反射偏振器被配置为将由第二延迟器透射的该部分辐射反射通过第二延迟器回到部分反射器，并且部分反射器将来自第二延迟器的辐射的第二部分反射回反射偏振器。

此外，方位补偿器可以耦合到部分反射器的表面，并且可以耦合到第二延迟器的表面。此外，方位补偿器可以被配置成减少在部分反射器或第二延迟器中的至少一个中的应力双折射的光学效应。在至少一个实施例中，第二延迟器或部分反射器可以包括塑料透镜。此外，塑料透镜可以是使用注射模制(injection molding)工艺制造的。在一个方面，塑料透镜可以包括具有高应力光学系数的材料。在一些实施例中，方位补偿器可以具有快轴和慢轴，快轴可以定向在垂直于方位补偿器的半径的方向上，慢轴可以平行于方位补偿器的半径。此外，方位补偿器提供的延迟量可以随着方位补偿器的半径的增加而增加。在至少一个实施例中，方位补偿器的最大厚度可以大约等于塑料透镜的厚度。

在各种实施例中，方位补偿器可以是使用非均匀旋涂(non-uniform spincoating)工艺制造的。非均匀旋涂工艺可以包括(i)在以第一角速度旋转衬底的同时，在第一径向(radial)位置将流体从流体源分配到衬底表面上，以及(ii)在以第二角速度旋转衬底的同时，在第二径向位置将流体从流体源分配到衬底表面上。此外，流体可以包括挥发性成分和非挥发性成分，并且挥发性成分可以从衬底表面蒸发，在衬底表面上产生膜，该膜包括非挥发性成分。在至少一个实施例中，方位补偿器可以包括在径向方向上具有差异性厚度的层，并且方位补偿器可以是使用反应性液晶元(reactive mesogen)制造的。反应性液晶元可以包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧树脂、氧杂环丁烷、乙烯基醚、苯乙烯或硫醇中的至少一种。反应性液晶元可以由第二辐射源固化，使得反应性液晶元的预倾斜(pre-tilt)随着层的半径的增加而改变。

在一些方面，头戴式显示器可以包括电子显示器和薄饼透镜块,电子显示器被配置为发射光。薄饼透镜块可以包括光学元件和方位补偿器，光学元件被配置为透射由电子显示器发射的光的至少一部分，方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。在至少一个实施例中，方位补偿器可以具有快轴和慢轴，快轴可定向在垂直于方位补偿器的半径的方向上，慢轴可平行于方位补偿器的半径。

一种组装薄饼透镜块的方法可以包括定位光学元件以透射来自辐射源的光的至少一部分，以及将方位补偿器耦合到光学元件的表面。此外，方位补偿器可以包括单轴双折射材料，并且方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。在一些实施例中，该方法还可以包括使用非均匀旋涂工艺制造方位补偿器。该方法还可以包括使用反应性液晶元制造方位补偿器，所制造的方位补偿器包括在径向方向上具有差异性厚度的层。

根据本文描述的一般原理，来自上面提到的实施例中的任一个的特征可以与彼此组合地被使用。通过结合附图和权利要求阅读以下详细描述，将会更全面地理解这些和其他实施例、特征和优点。

附图简述

附图和附录示出了多个示例性实施例，并且是说明书的一部分。这些附图和附录与以下描述一起展示并解释了本公开的各种原理。

图1示出了根据一个实施例的示例薄饼透镜块。

图2示出了根据一个实施例的具有薄饼透镜块的示例偏振状态的折叠光路。

图3A示出了根据一个实施例的具有偏振元件的示例性薄饼透镜块，这些偏振元件在显示器偏振部件和薄饼透镜块偏振部件之间没有定向规范(orientationspecification)。

图3B示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块配置(对准以随着波长和光线角度产生偏振泄漏)，其在设计的波长的第一透视路径期间阻挡光(因此两个波片都用作四分之一波片)。

图3C示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块配置(对准以随着波长和光线角度产生偏振泄漏)，其在用于另一波长的第一透视路径期间泄漏光(因此两个波片都不充当四分之一波片)。

图4示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块，该薄饼透镜块具有相对于彼此正交定向的偏振元件。

图5示出了根据一个实施例的具有偏振元件的示例性薄饼透镜块的偏振定向，这些偏振元件具有随着波长和光线角度产生偏振泄漏的定向规范。

图6示出了根据一个实施例的具有偏振元件的示例性薄饼透镜块的偏振定向，这些偏振元件具有相对于彼此的正交定向，所述偏振定向随着波长和光线角度产生偏振泄漏。

图7示出了根据本公开的示例实施例的使用方位补偿器的示例薄饼透镜块的示意图。

图8示出了根据本公开的示例实施例的示例示意图，其示出了方位补偿器中的双折射(例如，应力诱发的双折射)。

图9示出了根据本公开的示例实施例的方位补偿器的示例形成过程的示意图。

图10示出了根据至少一个实施例的用于制造具有方位补偿的薄饼透镜的示例方法的流程图。

图11示出了根据至少一个实施例的具有薄饼透镜的头戴式显示器在其中操作的示例系统环境的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记和描述表示相似但不一定相同的元件。虽然这里描述的示例性实施例易于进行各种修改和替代形式，但是具体实施例已经在附录中以示例的方式示出，并且将在这里详细描述。然而，这里描述的示例性实施例并不旨在局限于所公开的特定形式。相反，本公开覆盖了落入本公开范围内的所有修改、等同物和替代物。

示例性实施例的详细描述

本公开总体上涉及增强来自电子显示器的图像，且更具体地说，涉及减少在包括电子显示器的光学系统内的光泄漏。

在一些实施例中，用于薄饼透镜的逆序交叉(ROC)结构可以包括第一偏振器(例如，线性偏振器)、第一复合延迟器(例如，包括多个单独的延迟器(例如四分之一波片(QWP))的延迟器)、部分反射器、第二复合延迟器(例如，包括多个QWP的延迟器)和反射(例如，分束)偏振器。在一些实施例中，术语“复合延迟器”可以指延迟器(例如，线性延迟器)的工程堆叠(engineered stack)，其中堆叠中的每一层的延迟和定向可以被设计成将特定输入偏振的辐射(例如，光)根据波长变换成规定输出偏振的辐射。接收到的光(例如，来自显示器的光)可以传播通过薄饼透镜，其中光可能经历多重受控反射和透射，该多重受控反射和透射通过协调穿过这些光学元件的光的偏振变化来实现。在一些实施例中，第一复合延迟器和第二复合延迟器可以包括多个延迟器(例如，包括QWP的延迟器)，例如，两个、三个、四个或更多个延迟器。

术语“复合延迟器”可用于描述线性延迟器的工程堆叠，其可用于产生作为波长的函数的指定偏振变换。在一些实例中，复合延迟器可以用来将均匀的线性偏振状态(SOP)转换成均匀的圆SOP。该术语可用于包含所有这样的结构，而没有附加的该结构表现为复合线性延迟器(即，它具有线性本征偏振)的约束。

在一些实施例中，为了防止寄生光(例如，重影图像)降低图像质量，第二复合延迟器的光轴(例如，快轴或慢轴)可以相对于第一复合延迟器的光轴大约90度(正交)定向(即，对应于逆序交叉薄饼透镜块的“交叉”配置设计)。此外，第一复合延迟器和第二复合延迟器可以各自包括布置成堆叠的多个延迟器(例如，三个QWP)。在一些实施例中，被包括在第一复合延迟器堆叠中的多个延迟元件(例如，QWP)的顺序和用于第二复合延迟器堆叠的多个延迟元件的顺序可以彼此相反，从而产生ROC的“逆序”配置命名。例如，第一复合延迟器中的第一QWP、第二QWP和第三QWP(例如，被标记为A、B和C)可以映射到第二复合延迟器中的第三QWP、第二QWP和第一QWP(例如，被标记为C、B和A)。

在一些实施例中，可独立于复合延迟元件中的任何给定延迟元件(例如，任何给定QWP)的延迟量或定向轴来实现ROC架构。在一些实施例中，复合延迟器中延迟器(例如，QWP)的定向光轴可以是快轴(例如，对应于包括负单轴材料的延迟器的定向光轴)或慢轴(例如，对应于包括正单轴材料的延迟器的定向光轴)，或者延迟元件相对于彼此定向所依照的某个其他轴。关于延迟变化与波长和入射角的关系，复合延迟器还可以表现出相同或相似的行为。

在一些实施例中，ROC架构可用于改变光在穿过薄饼透镜块的第一和第二复合延迟器期间经历的变换函数的光谱形状。此外，虽然本文所述的ROC架构可以针对可见光而设计，但是在其他实施例中，薄饼透镜块的变换函数也可以针对不同波长范围的辐射(例如，红外辐射、紫外辐射等)而设计。

在另一个实施例中，第一复合延迟器可以被认为是“黑盒(black box)”(例如，可以根据其输入和输出来观察的设备)，其可以将一定波长范围(例如，可见范围)内的线偏振光转换成圆偏振光。此外，具有相对于第一复合延迟器的复合光轴旋转大约90度的复合光轴的类似设计的第二复合延迟器可用于薄饼透镜块中，以将穿过第一复合延迟器和第二复合延迟器的光转换回线偏振光，该线偏振光具有与第一复合延迟器上的原始入射光的定向相同的定向。

在另一个实施例中，第一复合延迟器可以是对小的光学缺陷敏感的对比度确定元件。因此，第一复合延迟器的输出可能不是具有圆偏振的光，而可能是具有椭圆偏振的光，这可能导致薄饼透镜中的复合光学效应。在一些实施例中，对于具有法向入射的光，给定复合延迟器中的部件数量越大(例如，五个QWP，或者任意奇数个QWP)，该复合延迟器就可以越好地将线偏振光变换成圆偏振光。对于这种多层(例如五层)复合延迟器，在ROC配置中的与多层复合延迟器串联放置的第二、基本相似的复合延迟器可以变换原始入射光的SOP，从而恢复光的原始线性偏振。然而，当入射到ROC配置中的多层复合延迟器上的光偏离法向(off-normal)时，这种多层复合延迟器可能会使光的偏振状态扭曲(distort)。

在另一个实施例中，对于包括两个串联的复合延迟器的ROC薄饼透镜块，假设在第一复合延迟器的输入处是法向入射光，如果中间偏振状态(例如，在第一复合延迟器的输出处且在第二复合延迟器的输入之前的光的偏振状态)是圆偏振，则两个复合延迟器可能对两个复合延迟器的输出处的光的偏振状态没有净影响。如果光的中间偏振状态不是圆偏振，则两个复合延迟器可能不会在第二复合延迟器的输出处完全恢复光的线性偏振状态，导致薄饼透镜块中的对比度降低。在一些实施例中，ROC布置中的一对复合延迟器可以恢复光在法向入射时的输入偏振状态，这至少部分是因为对应于ROC布置中的复合延迟器的复合琼斯矩阵是单位矩阵。此外，无论与第一复合延迟器相关联的变换或在第一复合延迟器中使用的相应的延迟器数量(例如，QWP的数量)、延迟器的定向光轴(例如，QWP的角度)以及延迟器的延迟值(例如，QWP的延迟值)如何，复合琼斯矩阵都可以是单位矩阵。在一些实施例中，复合延迟器之间的ROC关系的偏离可能导致与ROC薄饼透镜块相关联的复合琼斯矩阵偏离单位矩阵。

在一些实施例中，每个复合延迟器的组成元件(例如，组成QWP)的延迟可以相等，并且两个复合延迟器的组成元件的定向轴(例如，组成QWP的定向轴)可以在两个复合延迟器之间交叉(例如，彼此正交)。在一些实施例中，在中点(例如，第一复合延迟器的输出和第二复合延迟器的输入)处，光的偏振状态可以是圆偏振。此外，入射到第一复合延迟器上的光的偏振状态(例如，线性偏振)可以在第二复合延迟器的输出处被恢复(例如，相同的线性偏振)。在另一个实施例中，在可适应宽入射角的设计中可能存在ROC薄饼透镜架构设计中的折衷，这是因为可适应宽入射角的设计可能需要小的部件数量(例如，每个复合延迟器中三个QWP)，而针对消色差(achromaticity)和在复合延迟器之间的中点处产生圆偏振而优化的设计可能倾向于高部件数量(例如，每个复合延迟器中大于三个QWP)。

图1示出了根据一个实施例的薄饼透镜块102的实施例的横截面视图100。在另一个实施例中，薄饼透镜块102可以被配置为通过利用偏振光学部件并在紧凑的光学系统中提供光功率来提供折叠的光路。在一些实施例中，薄饼透镜块102可以是头戴式显示器的一部分，并且可以包括前光学元件104和后光学元件106，前光学元件104和后光学元件106将来自电子显示屏108的光聚焦到出射光瞳110，当观看电子显示屏108上的内容时，用户的眼睛112位于出射光瞳110处。

为了说明的目的，图1示出了与单只眼睛112相关联的薄饼透镜块102的横截面100，但是与图1所示的薄饼透镜块102分离的另一薄饼透镜组件可以向用户的另一只眼睛提供改变的图像光。薄饼透镜的一些实施例具有与这里描述的不同的部件。类似地，在一些情况下，功能可以以不同于这里描述的方式分布在部件中。

从电子显示器108发射的光可以是线性偏振的。在一些实施例中，电子显示器108包括一个或更多个线性偏振器(将在下面结合图2示出和描述的POL1)，其线性偏振从电子显示器108发射的光。替代地，从发光部件(例如，发光二极管，LED)发射的光可以作为线偏振光被发射。

图1所示的薄饼透镜块102包括前光学元件104和后光学元件106。前光学元件104和后光学元件106的一个或更多个表面可以成形例如以校正一个或更多个光学像差(例如场曲率)。例如，前光学元件104的一个或更多个表面可以成形为球形凹面的(例如，球面的一部分)、球形凸面的、平面的、旋转对称的球面、自由形式的形状(freeform shape)、或减轻一个或更多个光学像差(例如场曲率)的某种其他形状。在一些实施例中，前光学元件104和后光学元件106的一个或更多个表面的形状可以被设计成另外校正其他形式的光学像差。在一些实施例中，薄饼透镜块102内的一个或更多个光学元件可以具有一个或更多个涂层(例如抗反射涂层)，以减少重影图像并增强薄饼透镜块102中的对比度。

后光学元件106可以包括第一复合延迟器130和镜面(mirrored surface)132(在本文中也被称为部分反射器)。在该示例中，第一复合延迟器130可以包括变换接收到的光的偏振的QWP(例如，三个QWP)。第一复合延迟器130可以具有相对于入射线偏振光(例如，来自电子显示器108和/或来自与电子显示器108相关联的线性偏振器)以大约45度定向的复合光轴，使得第一复合延迟器130将线偏振光转换成圆偏振光。如所指出的，第一复合延迟器130可以包括多个延迟器，例如QWP。在另一个实施例中，QWP可以由双折射材料制成，例如石英、有机拉伸材料片材(sheet)或液晶。在一个实施例中，QWP可以被设计为被优化，使得由给定延迟器引起的延迟的相关性保持接近四分之一波，而与波长和入射到QWP上的角度无关。

在一些实施例中，复合延迟器(例如，将在下面讨论的第一复合延迟器130和第二复合延迟器140)可以包括三个QWP。复合延迟器的前两个QWP(相对于显示器侧)可以共同充当对入射到复合延迟器的第三QWP上的光的半波(HW)延迟器。在一些实施例中，这种布置可以确保HW延迟器和QWP延迟器的中心波长之间的匹配。在一些实施例中，薄饼透镜配置(通过该配置，在每个复合延迟器中，前两个QWP一起充当到第三QWP的HW延迟器)在本文中可以被称为HW补偿QWP。具体地，彩色HW延迟器可以预分散(pre-disperse)入射光的偏振状态(SOP)，并且第三QWP(例如，彩色QWP)可以随后将具有一定波长范围的光变换成公共的圆SOP。在另一个实施例中，复合延迟器的HW(包括两个QWP)可以用于预分散光的偏振状态，而每个复合延迟器的第三QWP可以进一步调谐偏振。

在一些实施例中，给定的单个彩色QWP可以以预定(例如，设计的)四分之一波长将线偏振光转换成圆偏振光。例如，这种QWP可以被配置成将主要是绿光从线偏振转换成圆偏振。然而，同一QWP可能无法有效地将主要是红光从线偏振转换成圆偏振，同时也转换绿光(因为在较长的波长，光程差可能不够)。此外，同一QWP可能无法有效地将主要是蓝光从线偏振转换成圆偏振(因为在较短的波长，光程差可能过大)。因此，对于单个QWP，蓝光可能被QWP过度补偿(例如，过度延迟)，而红光可能被QWP欠补偿(例如，欠延迟)。在一些实施例中，通过在复合延迟器中的QWP之前使用彩色HW延迟器，HW可以具有相对于第三QWP的复合光轴定向，使得蓝光和红光的SOP以相同定向和相反旋向(就偏振状态而言)略微椭圆偏振，以用作第三QW延迟器的彩色变换的输入。

在一些实施例中，绿光(或基本上在蓝色波长和红色波长的中间的波长)的SOP在HW延迟器之后可以基本上是线性的。相比于可以最佳地变换单个波长的光的单个QWP，三层配置可以将两个波长(例如，蓝色和红色)的光变换成圆SOP。在一些实施例中，复合延迟器的光轴(例如，QWP的角度)可以确定这两个波长之间的波长间隔，并因此确定在这两个波长之间的中间波长处偏离圆偏振的程度。因此，复合延迟器可用于将宽带线偏振光(例如，包括红光、绿光和蓝光的可见光)转换成圆偏振，并因此用作消色差复合延迟器。在一些实施例中，在每个复合延迟器中，HW(包括两个单独的QWP)可以具有两倍于第三QWP的延迟量。

在另一个实施例中，镜面132(在本文中也称为部分反射器)可以是部分反射的，以反射接收到的光的一部分。在一些实施例中，镜面132可以被配置成透射大约50％的入射光并反射大约50％的入射光。在一些实例中，这种关系可以在可见光谱上基本保持。

前光学元件104可以包括第二复合延迟器140和反射偏振器142。第二复合延迟器140也可以包括单独的延迟器，例如QWP(例如三个QWP)。反射偏振器142可以表示偏振敏感的部分反射镜，其被配置为反射第一线性偏振的接收到的光并透射第二线性偏振的接收到的光。例如，反射偏振器142可以是线栅偏振器(wire grid polarizer)，其被配置为反射偏振方向在x方向上的线偏振光，并使在y方向上线偏振的光通过。反射偏振器142还可以包括拉伸的多层挤出聚合物堆叠(stretched multi-layer extruded polymer stack)，例如3M反射偏振器产品。

尽管第一复合延迟器130和第二复合延迟器140分别被示出为前光学元件104和后光学元件106的表面，但是在一些实施例中，第一复合延迟器130和第二复合延迟器140可以与前光学元件104和后光学元件106分离。例如，第一复合延迟器130可以位于镜面132和电子显示器108之间(例如，作为空气中的独立式(freestanding)元件，层压在电子显示器108的表面上，等等)，而第二复合延迟器140也可以类似地位于镜面132和反射偏振器142之间的任何地方。此外，在图1中一起构成前光学元件104和后光学元件106的各个光学元件虽然被示出为弯曲的，但是可以是平坦的，或者当它们被单独设置时，可以是平坦元件和弯曲元件的混合。例如，作为单独的元件，第一复合延迟器130和第二复合延迟器140可以被设置成平坦的，而镜面132和反射偏振器142是弯曲的，以及其他变化。在一个实施例中，第一复合延迟器130和第二复合延迟器140可以具有圆柱形形状。

在一些实施例中，薄饼透镜块102可用于减轻光学系统中的光学像差。场曲率可以指一种光学像差，它导致平坦物体仅在帧的某些部分显得清晰，而不是在整个帧上均匀清晰。更一般地说，场曲率可以是由于光学系统的焦距没有与焦平面上的所有点完全对准造成的。瞳孔游移(pupil swim)可以指由用户的眼睛在适眼区内的位置变化引起的效应，其导致呈现给用户的内容失真。校正场曲率可以减轻瞳孔游移。在一些实施例中，薄饼透镜可以减轻输出到用户眼睛的图像中的场曲率，以减少瞳孔游移。此外，薄饼透镜块102可以具有小的形状因子，与被设计为消除场曲率的其他光学系统相比可以相对较轻，和/或可以被配置为具有宽的视场。下面参照图2讨论薄饼透镜块102的操作。

图2示出了根据一个实施例的薄饼透镜块102的折叠光路。来自电子显示屏108的光205最初可以经由初始偏振器204(POL1)被偏振为线偏振光210。在一些实施例中，由显示器发射的光可能已经是线性偏振的，在这种情况下，可能不需要POL1。第一复合延迟器130可以包括消色差QWP(AQWP1)(例如，包括三个QWP，其中前两个QWP一起用作到第三QWP的HW，如上所述)，其复合光轴相对于偏振光210的偏振方向大约为45度。复合延迟器的光轴相对于入射线偏振光的定向可以控制透射的圆偏振光的旋向性和偏振椭圆率。对于给定的中心波长和给定的角度(例如，法向入射)，AQWP1可以将光210的偏振从线偏振改变为圆偏振，这被示出为光215。基于AQWP1的轴相对于入射线偏振光210的定向，光215的偏振可以是顺时针的或逆时针的。

光215的第一部分可以被镜面132(本文也称为部分反射器)反射，而光215的第二部分可以被镜面132透射为朝向第二复合延迟器140的光220。在一些实施例中，镜面132可以被配置成反射大约50％的入射光(例如，光215)。第二复合延迟器140可以包括消色差QWP(AQWP2)(例如，也包括三个QWP，其中前两个QWP一起用作到第三QWP的HW，如上所述)，并且可以将光220的偏振从圆形改变为线性(通过AQWP2的光被称为光225)。在这种布置下，按照“逆序”架构，光首先遇到QW，然后是HW，以恢复SOP。光225可以入射到反射偏振器142(POL2)上，反射偏振器142反射在阻挡/反射方向(例如，x方向)上偏振的光，并透射在垂直方向(例如，y方向)上偏振的光。在这一点上，光225可以在阻挡方向上线性偏振。因此，POL2可以反射入射光225，并且反射的光可以被称为光230。因此，光230再次入射到AQWP2上，AQWP2将线偏振光230改变为圆偏振光235。此外，如上所述，镜面132可以反射一部分偏振光235。光235的被反射部分可以被称为光240。

光240也可以是圆偏振的；然而，由于来自镜面132的反射，光240的旋向性可能与光235和光220的旋向性相反。因此，AQWP2可以将圆偏振光240的偏振改变为线偏振光245。然而，由于光240的旋向性可能与光220的旋向性相反，所以离开AQWP2的光245的偏振可能垂直于光225的偏振。因此，光245可以在垂直于POL2的阻挡方向(例如，x)的方向(例如，y)上线性偏振，因此可以被POL2透射为光250。

然而，上述过程可能经历由一个或更多个光学元件中的缺陷导致的各种变换。例如，由于薄饼透镜块102中的缺陷，在薄饼透镜块102中可能存在其他光路，并且这些缺陷可能导致光泄漏、重影图像等。特别地，光的波长可以(例如，在可见光谱上)变化，并且单个QWP的延迟可以是波长的函数(并且可以随着波长而变化)。因此，传统的(非消色差的)QWP(例如，不是本文公开的复合延迟器)可能无法在入射到其上的光的波长范围内提供四分之一波延迟。

例如，如果AQWP1不是消色差的(例如，称为QWP1)，并且用于产生椭圆偏振光而不是圆偏振光，则QWP2(AQWP2的非消色差版本)将透射椭圆偏振光而不是线偏振光。因此，如果椭圆偏振光的SOP没有被恢复到输入线性状态，则至少一些光225可能在第一透视路径中穿过POL2泄漏(并导致被称为透视重影的伪像)，而不是如上所述的从POL2反射。任何光泄漏都可能是一个问题，例如，当使用宽带光源时，例如具有普通彩色QWP(例如，对以特定波长在特定方向上传播的光提供四分之一波延迟的四分之一波片)的彩色显示器。当波长在设计的波长之外(和/或在设计的入射角之外)的光传播通过彩色QWP时，输出光的偏振可以与图2所示的设计的偏振状态不同。因此，线性光的输入偏振的恢复可以用恢复输入SOP的延迟器堆叠的任意组合(即,ROC)来实现，因此在这样的架构中，在光学系统的中点可能没有偏振要求。

图3A示出了根据一个实施例的具有偏振元件的薄饼透镜块，这些偏振元件在显示器偏振部件和薄饼透镜块偏振部件之间没有定向规范。具体而言，图3A示出了薄饼透镜块300，其中对包括QWP2(包括非消色差的单个QWP以及第二复合延迟器140的一部分)和POL2(反射偏振器142的一部分)的光学元件组合与包括QWP1(包括非消色差的单个QWP以及第一复合延迟器130的一部分)和POL1(初始偏振器204的一部分)的光学元件组合之间的相对定向没有施加具体要求。因此，POL1和QWP1一起有效地作为让左圆偏振光通过的左圆偏振器(LCP1)315操作。此外，QWP2和POL2一起有效地作为让右圆偏振光透射通过的右圆偏振器(RCP2)317和作为让左圆偏振光反射通过的左圆偏振器(LCP2)319操作，。因此，QWP1和QWP2之间的偏振光可以是圆偏振的。图3A中所示的配置300可以对Q2的任何值都适用，只要P1相对于Q1为±45度并且P2相对于Q2为±45度，其中P1、P2、Q1和Q2分别表示POL1、POL2、QWP1和QWP2的光轴值。此处，对于以特定入射角的、特定波长，QWP1可以产生圆偏振光。

图3B示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块配置301(对准以随着波长和光线角度产生最大偏振泄漏)，其在设计的波长的第一透视路径期间阻挡光(因此两个复合延迟器都充当四分之一波片)。如所述的，对于以特定入射角的、特定波长，QWP1可以产生圆偏振光。通常，如图3B所示，只要Q2相对于P2定向为45度，该圆偏振光就可以被QWP2和POL2光学元件组合阻挡143，而不管Q2的定向如何。

图3C示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块配置303(对准以随着波长和光线角度产生最大偏振泄漏)，其对于非指定波长的光在第一透视路径期间泄漏光(因此两个复合延迟器都不充当四分之一波片)。因此，如图3C所示，由于QWP1和QWP2不为其他波长和/或其他入射角提供四分之一波延迟，所以具有不同波长和/或不同入射角的光可能通过144泄漏。例如，如图3C所示，QWP2可以透射椭圆偏振光而不透射线偏振光，线偏振光的一部分可能被142泄漏。

因此，减少泄漏的一种方式是通过固定复合光轴值Q1和Q2之间的相对定向。如图4所示，QWP2可以具有与QWP1正交定向的光轴，而不是如图3A所示，QWP1与QWP2对准(这有效地导致将45度线偏振入射光旋转到135度线偏振光的半波片)。

图4示出了根据一个实施例的示例性薄饼透镜块，该薄饼透镜块具有相对于彼此正交定向的偏振元件。具体而言，示意图400示出了薄饼透镜块的部分A 402，其包括POL1、QWP1和镜面132(镜面132可以是部分反射器)。此外，示意图400示出了薄饼透镜块的部分B404，其包括QWP2和POL2。在这种配置中，部分B 404的QWP2可以消除由部分A 402的QWP1引起的延迟，从而对于宽带光谱的波长，将QWP1上的45度线偏振入射光返回到45度线偏振光。这种45度的固定线偏振光然后可以被POL2反射，并且对于宽光谱的波长，光泄漏可以显著减少。更准确地说，对于宽范围的波长(例如，跨越可见光范围的波长)，(上面结合图3A示出和描述的)LCP1 315和RCP2 317在透射中可以是“交叉的”(例如，光轴值相差90度，即彼此正交)。

可以参考图5和图6来描述对(上面结合图3A示出和描述的)LCP1 315和RCP2 317的交叉配置的进一步解释。具体而言，给定的复合延迟器(即，结合图3A示出和描述的QWP1或QWP)可以由包括两个光学属性的矢量来表示：延迟量(例如，在该示例中为四分之一波长)和光轴定向(例如，角度)。

图5示出了根据一个实施例的具有偏振元件的薄饼透镜块的偏振定向，这些偏振元件具有随着波长和光线角度产生最大偏振泄漏的定向规范。如图5所示，如果由示意图501表示的QWP2的光轴502平行于由示意图503表示的QWP1的光轴504，则QWP的延迟可以有效地相加(例如，QWP2的偏振矢量506和QWP1的偏振矢量508是相加的)，并且对通过QWP传播的光的光谱色散效应增加。薄饼透镜块102中这种不完美的QWP的光泄漏因此可以与cos2(π/2+Δ)成比例，其中π/2被包括以捕获四分之一波的延迟量，并且Δ是QWP1和QWP2的延迟误差。例如，Δ的15度延迟误差可能导致大约6.7％的光泄漏穿过薄饼透镜块102(见图1)，例如，这可能降低图像对比度并导致在使用薄饼透镜块的光学系统中形成重影图像。

图6示出了根据一个实施例的薄饼透镜块的偏振定向，该薄饼透镜块具有相对于彼此正交定向的偏振元件，该偏振元件随着波长和光线角度产生最小的偏振泄漏。参考图6，如果由示意图601表示的QWP2的光轴606被设置为与由示意图603表示的QWP1的光轴608正交，则表示复合延迟器的延迟量和光轴的矢量可以相减(例如，QWP2的偏振矢量610和QWP1的偏振矢量612是相减的)，并且对通过QWP传播的光的光谱色散效应可以减小。矢量的相减可以有效地抵消QWP1和QWP2的延迟误差Δ。因此，在这种布置中，组合QWP的光学像差可以有效地归零。因此，来自QWP2的透射的线偏振光(例如，结合图3A示出并结合图2描述的光250)可以与入射在QWP1上的线偏振光(例如，结合图3A示出并结合图2描述的光210)相同。此外，由于POL2的透射轴与POL1正交，所以来自QWP2的透射的线偏振光可能不会透射通过POL2。

如上所述，薄饼透镜块可用于折叠入射光，以增加光路长度并产生光学系统的相应光学效果(例如，增加的对比度、减轻的重量等)。在至少一个实施例中，薄饼透镜块可以使用本文所述的任何偏振管理技术，包括但不限于使用彼此处于逆序交叉关系的复合延迟器(例如，包括QWP的复合延迟器)。在一些实施例中，可以通过使用光学腔(例如，薄饼透镜块的部分反射器和反射偏振器之间的光学腔)来诱导入射光的折叠，在该光学腔中管理光的偏振状态。此外，可能期望在光学腔内部具有一个或更多个光学部件(例如，透镜)，例如，以增加薄饼透镜的光焦度。一个或更多个光学部件(例如，四分之一波片、部分反射器、反射偏振器等)可以包括塑料材料。

例如，与玻璃光学部件相比，塑料光学部件可以既轻又便宜。因此，许多光学部件可以由塑料制成。然而，用于制造光学部件的塑料可能具有高应力光学系数(例如，用于计算应力双折射的参数，其取决于材料类型、波长、温度和其他因素)。当应力被施加到由塑料制成的光学部件时(例如，在制造和形成工艺(例如注射模制)期间)，该应力可能导致塑料部件具有双折射(例如，其中塑料部件的折射率然后可能取决于光的偏振方向和传播方向)。

在一些方面，塑料部件的双折射可能具有由在形成和制造过程期间施加的应力产生的图案。特别地，塑料部件可能因差异性冷却过程而承受应力，该差异性冷却过程导致在制造过程中形成的塑料部件的冷却速率不均匀。此外，在这种差异性的冷却过程中，与给定的塑料部件较薄的位置处相比，在该塑料部件较厚的位置处可以发生更均匀的冷却。这可能导致与塑料部件较厚的区域相比，在塑料部件中塑料部件较薄的区域中存在额外的应力。

在一些方面，包括空间图案化光学延迟膜的方位补偿器可用于与基于塑料的光学部件(例如，注射模制的光学部件)耦合，从而补偿基于塑料的光学部件中的应力诱发的双折射。因此，这种方位补偿器可以降低给定的基于塑料的光学部件对入射光角度的灵敏度。在至少一个实施例中，方位补偿器可以包括空间图案化延迟膜，该延迟膜可以补偿基于塑料的光学元件中多余的周向(circumferential)(例如方位)延迟。

图7示出了根据本公开的示例实施例的包括方位补偿器的示例薄饼透镜块的示意图。如图7所示，方位补偿器710可以与基于ROC的薄饼透镜块结合使用。具体而言，示意图700描绘了可以包括一个或更多个复合延迟器(例如，第一复合延迟器705和第二复合延迟器712，它们各自包括一个或更多个单独的延迟器，例如QWP)、部分反射器708、方位补偿器710和反射偏振器716的薄饼透镜块。此外，示意图700示出了偏振器704，例如可以耦合到显示器702(例如LCD、LED或OLED显示器)的线性偏振器。另外，示意图700示出薄饼透镜块可以可选地包括第二偏振器718、第三复合延迟器720和抗反射透镜或材料722，它们可以一起形成眼睛反射减少部分726，该眼睛反射减少部分726可以用于减少从用户的眼睛反射回用户的视场的效果。在至少一个实施例中，可以在光学部件之间引入限定间隙(例如，空气间隙(airgap)或将在下面描述的填充有材料(诸如纳米空隙材料)的间隙)的距离(例如第一距离706或第二距离714)。例如，在ROC薄饼透镜块中，可以在第一复合延迟器705和部分反射器708之间引入第一距离706，或者可以在第二复合延迟器712和反射偏振器716之间引入第二距离714，以在不向ROC薄饼透镜块添加明显的额外重量的情况下，延长ROC薄饼透镜块中的光的折叠路径长度。

如所述的，限定间隙(例如，与第一距离706或第二距离714相关联的间隙)的距离可以包括空气或任何其他合适的材料，诸如纳米空隙材料(例如，具有预定纳米空隙密度的材料，该材料中具有多个空隙和/或纳米尺寸空隙，该材料包括可以调整的相关联的折射率。在一些实施例中，纳米空隙可以占据纳米空隙材料的体积的至少约10％(例如，按体积约10％、按体积约20％、按体积约30％、按体积约40％、按体积约50％、按体积约60％、按体积约70％、按体积约80％、按体积约90％)。空隙和/或纳米空隙可以是闭孔的或开孔的，或者是它们的混合。如果它们是开孔的，空隙尺寸可以是孔的最小平均直径。在一些实施例中，纳米空隙材料可以包括热固性材料和/或任何其他合适的材料。

空隙和/或纳米空隙可以是任何合适的尺寸，并且在一些实施例中，空隙可以接近纳米空隙材料的厚度尺度。例如，空隙可以在大约10nm到大约等于纳米空隙材料的厚度之间。在一些实施例中，空隙可以在大约10nm和大约1000nm之间(例如在大约10nm和大约200nm之间)(例如，大约10nm、大约20nm、大约30nm、大约40nm、大约50nm、大约60nm、大约70nm、大约80nm、大约90nm、大约100nm、大约110nm、大约120nm、大约130nm、大约140nm、大约150nm、大约160nm、大约170nm、大约180nm、大约190nm、大约200nm、大约250nm、大约300nm、大约400nm、大约500nm、大约600nm、大约700nm、大约800nm、大约900nm、大约1000nm)。

在一些实施例中，纳米空隙材料可以由可固化材料形成(将在下面描述)，并且纳米空隙材料的第一侧可以沉积在可移除的衬底材料上。此外，纳米空隙材料的第二、暴露侧可被层压到ROC薄饼透镜中的给定光学元件的表面(例如，第二复合延迟器712的表面或反射偏振器716的表面)上，并且可移除的衬底材料可从纳米空隙材料的第一侧移除。

此外，就纳米空隙材料的制造而言，可固化材料(例如，单体)可被沉积(例如，由作为沉积系统(例如，热蒸发系统)的一部分的蒸发器蒸发)到可移除的衬底材料上。在一些实施例中，相应的单体引发剂可用于开始化学反应以形成纳米空隙材料。在一些示例中，本文所使用的“单体”可以指形成纳米空隙材料的单体。

此外，沉积的可固化材料可以用辐射源(例如，光化能量)固化以形成聚合物材料。在一些实施例中，辐射源可以例如包括通电的细丝阵列，其可以产生光化能量以引发单体和单体引发剂之间的反应，从而实现单体的聚合。单体和单体引发剂可以在暴露于来自辐射源的辐射时反应形成聚合物元件。在一些示例中，本文所使用的“光化能量”可以指能够破坏材料中共价键的能量。示例可以包括电子、电子束、x射线、伽马射线、紫外线和适当高能级的可见光以及离子。

在各种实施例中，在形成过程中赋予一个或更多个塑料部件(例如，第一复合延迟器705、第二复合延迟器712、部分反射器708等)的双折射图案可表征如下。如下面将结合图8进一步示出和描述的，假设塑料部件是圆柱形的，塑料部件在制造后可以包括周向的慢轴，使得给定塑料部件的慢轴和快轴之间的延迟差异倾向于从塑料部件的较厚部分(例如，在塑料部件的中间)向塑料部件的较薄部分(例如，在塑料部件的边缘)增加。因此，在一些实施例中，偏移补偿器可以被制造和设计成用作具有差异性延迟的塑料部件的匹配对。这种偏移补偿器在本文中可以被称为方位补偿器，并且方位补偿器可以为塑料部件提供延迟补偿，该延迟补偿在方向上是径向的。在至少一个实施例中，方位补偿器的最大厚度可以大约等于塑料透镜的厚度。在另一方面，方位补偿器的厚度可以从大约0.2微米到大约10微米(例如，从大约0.3微米到大约5微米或者从大约0.5微米到大约3微米)。

在一些实施例中，设计作为专门用于每个透镜的匹配对而被制造的方位补偿器(例如，图7所示的方位补偿器710)可能是不切实际的。然而，对于使用高应力光学系数材料形成的塑料部件，透镜的图案的分布可以是可重复的和可预测的(在给定的公差内)。此外，低应力光学系数材料可能更加昂贵并且难以获得，因此塑料光学部件可以由高应力光学系数材料制成。这种具有高应力光学系数的材料可以具有低对比度(例如，3∶1的对比度)，该对比度可以使用方位补偿器结合塑料光学部件来增强(例如，增强到10∶1或甚至100∶1的对比度)。在一些方面，补偿效果可能足够强(例如，在透镜的边缘，径向延迟的强度可能足够高)，使得即使方位补偿器对于塑料光学部件来说可能不是理想互补匹配的方位补偿器，一般的方位补偿器仍可以帮助提高许多塑料光学部件的光学性能(例如，对比度)。

在一些方面，可以通过例如延迟器厚度的空间图案化来调节延迟器的延迟。在至少一个实施例中，可以通过均匀厚度延迟器的预倾斜的空间图案化来调节延迟器的延迟，使得补偿器的光轴的投影相对于入射光局部地变化。面内(in-plane)光轴定向的空间图案化可以通过定向的空间图案化或者通过使用配向层(alignment layer)来产生。配向层典型地可以是决定液晶(LC)取向的定向的薄聚合物(例如聚酰亚胺)层。在一些实例中，可以在涂覆LC膜之前沿轴对这些层进行物理摩擦(rub)。替代地，光致聚合物(photo-polymer)可以通过暴露于偏振的UV光来决定定向，其中偏振定向可以随后确定LC光轴定向(面内定向和预倾斜两者)。UV光的空间图案化可以使用扫描激光器以顺序模式完成，或者使用掩模同时完成。

方位补偿器710的替代物可以更重(例如，玻璃透镜)、更昂贵和/或难以获得(例如，低应力光学系数塑料部件)和/或具有更低的光焦度(例如，在更复杂的互补几何形状和材料的情况下)。在一些方面，方位补偿器710可以用于通过使塑料部件(例如，注射模制透镜)能够用于要求比使用没有补偿的塑料部件(例如，具有应力双折射的塑料部件)可实现的精度和光学准确度更高的应用中来减轻光学系统的重量。在至少一个实施例中，方位补偿器710可以通过允许使用以较高应力光学系数制成的塑料部件来提高光学系统的对比度。

在一些方面，尽管本文结合方位补偿器描述的实施例可以包括ROC配置中的两个复合延迟器，其中每个复合延迟器包括多个(例如，奇数个)延迟器(例如QWP)，但是替代实施例可以包括在ROC配置中具有串联的两个单元件式(single-element)延迟器(例如，两个单QWP)的设计。

在一些方面，方位补偿器710可以使用旋涂工艺(例如，非均匀旋涂工艺)来制造，这将在下面更详细地描述。替代地或附加地，方位补偿器710可以使用反应性液晶元来制造，该反应性液晶元被配置成产生具有差异性厚度(例如，在径向方向上变化的厚度)的膜，这也将在下面更详细地描述。在至少一个实施例中，方位补偿器710可以使用反应性液晶元来制造，该反应性液晶元被固化使得液晶元的预倾斜在径向方向上改变。特别地，液晶元的延迟可以与预倾斜相关，使得预倾斜的变化可以改变延迟；因此，方位补偿器的延迟可以随着方位补偿器710的半径而改变。

在双折射材料中，光波可以以两种偏振分量传播，这两种偏振分量通常由不同的有效折射率控制。在一些实施例中，单轴双折射材料可以包括慢轴，该慢轴对应于该材料具有较高有效折射率(例如，称为非常折射率(extraordinary index)n_e)的方向，导致传播光的较慢相位速度。此外，双折射材料可以包括快轴，其对应于该材料具有较低有效折射率(例如，称为普通折射率(ordinary index)n_o)的方向。当光从具有较低折射率的另一种材料(例如，塑料光学部件材料)入射到这种单轴双折射材料上时，入射光可以分成沿着双折射材料的慢轴传播的慢分量和沿着双折射材料的快轴传播的快分量。此外，慢分量的光线可能比快分量的光线被更偏向法线(例如，系统的光轴)折射。在至少一个实施例中，当非常折射率n_e大于普通折射率n_o时，单轴双折射材料可以被分类为正。换句话说，当晶体的双折射为正(或为负)时，入射光的快(或相应地，慢)部分的偏振可以垂直于光轴。

图8示出了根据本公开的示例实施例的示例图，其示出了方位补偿器中的双折射(例如，应力诱发的双折射)。光学元件(例如，复合延迟器、部分反射器、反射偏振器等)可以包括塑料部件。此外，塑料部件可以包括周向的慢轴，使得塑料部件的慢轴和快轴之间的延迟差异倾向于从透镜的较厚部分(例如，在透镜的中间)向透镜的较薄部分(例如，在透镜的边缘)增加。因此，在一些实施例中，偏移补偿器800(在本文中也称为可变补偿器或方位补偿器)可以被制造和设计成与塑料部件形成匹配对，该塑料部件在塑料部件的慢轴和快轴之间具有差异性延迟。

特别地，方位补偿器800可以包括慢轴802，其可以是周向的(即方位的)。此外，方位补偿器800可以包括慢轴804，其可以是径向的。因此，方位补偿器800可以减慢经由径向轴传播的光，以匹配经由塑料部件的周向轴传播的光的速度。换句话说，方位补偿器800的慢轴804可以是径向方向的，并且可以随着方位补偿器800的半径的增加而增加。因此，方位补偿器800可以具有快轴806和慢轴804，快轴806可以定向在垂直于方位补偿器800的半径的方向上，慢轴804可以平行于方位补偿器800的半径。此外，方位补偿器800提供的延迟量可以随着方位补偿器800的半径的增加而增加。

图9示出了根据本公开的示例实施例的方位补偿器的示例形成过程的示意图。特别地，图9的示意图900示出了衬底906，其具有穿过衬底906的中心并垂直于其表面的旋转轴。在一些实施例中，衬底906可以以角速度(例如，角速度可以以每分钟转数(RPM)表示)绕其旋转轴旋转。此外，用于执行结合图9描述的过程的配置和合适的设备可以用于旋涂(例如，当衬底906旋转时，离心力可以加速沉积在衬底906上的流体904从衬底中心朝向衬底边缘横穿衬底906的表面的过程)。流体904可以包括液体，例如光致抗蚀剂、电介质、粘合剂、导体、它们的组合和/或任何其他合适的材料。在一些实施例中，流体904可以包括挥发性成分和非挥发性成分。除了液体之外，流体904可以包括气体、喷雾、超临界流体等。

衬底906可以包括具有半径R的任何合适的材料，半径R可以被设计成与光学元件(例如，复合延迟器、反射偏振器、部分反射器等)的半径相匹配，所得到的方位补偿器将被耦合到该光学元件上。在至少一个实施例中，衬底906上的径向位置可以由变量r描述，其中0≦r≦R。

在各种实施例中，如示意图900所示，流体904可以沉积在衬底906上。在一个方面，可以从流体源902分配流体904，流体源902可以位于固定的衬底906的中心上方。在其他实施例中，可以在衬底906旋转或不旋转的情况下将流体904分配在衬底906上的另一个位置处。

在分配适当体积的流体904之后(如结合示意图900所示和所述)，衬底906可以以第一角加速度a₁旋转，导致流体904进行类似旋转而成为旋转流体910(如示意图901所示)。这可以导致旋转流体910的一部分被推离衬底906的表面，从而减少与衬底906的表面接触的旋转流体910的量。此外，如示意图903所示，衬底906然后可以以第一角速度v₁旋转，这可以进一步导致旋转流体912进行恒速旋转，并且也可以导致旋转流体912的另一部分被推离衬底906的表面，从而进一步减少与衬底906的表面接触的旋转流体912的量。在一些实施例中，流体可以包括挥发性成分和非挥发性成分。在至少一个实施例中，随着离心力使流体912旋转，挥发性成分的至少一部分可以蒸发，从而留下非挥发性成分的薄膜。

在示意图905中，示意图903的旋转流体912然后可以停止，以在衬底906上产生第一层914，并且所得的第一层914可以具有基本均匀的厚度。在一些实施例中，第一层914的流体可以静置或者可以被加热(例如，经由辐射，未示出)；这可以进一步允许挥发性成分从第一层914蒸发916，从而留下非挥发性成分的膜。此外，流体904可以包括交联成分(cross-linking component)，并且向第一层914施加辐射可以导致该交联成分固化并硬化第一层914。

如示意图907所示，流体源922然后可以从衬底906的中心重新定位到第一径向位置r₁(例如，参见图8中的第一径向位置r₁)。在各种实施例中，可以使用流体源922设置另一种流体924，并且流体924可以包括与流体904相同或相似的流体，或者与流体904不同的流体，这结合示意图900被示出和描述。在一些示例中，流体924也可以包括液体，例如光致抗蚀剂、电介质、粘合剂、导体、它们的组合和/或任何其他合适的材料。在一些实施例中，流体924可以包括挥发性成分和非挥发性成分。除了液体之外，流体924可以是气体、喷雾、超临界流体等。

如示意图909所示，在将流体924分配到第一层914上之后，衬底906可以以第二角加速度a₂加速。该加速可以包括旋转的阶跃变化，或者它可以更平滑地变化。在一些实施例中，第一角加速度、第二角加速度和/或随后的角加速度可以不相等，但这不是必须的。此外，第二角加速度可以导致流体924进行类似旋转而成为旋转流体926(如示意图909所示)，使得旋转流体926的一部分可被推离第一层914的表面，从而减少与第一层914的表面接触的旋转流体926的量。

此外，如示意图911所示，衬底906然后可以以第二角速度v₂旋转，这可以进一步导致旋转流体928进行恒速旋转，并且还可以导致旋转流体928的另一部分被推离第一层914的表面，从而进一步减少与第一层914的表面接触的旋转流体928的量。在一些实施例中，流体可以包括挥发性成分和非挥发性成分。随着离心力使旋转流体928旋转，挥发性成分的至少一部分可以蒸发，从而留下非挥发性成分的膜。

在示意图913中，示意图911的旋转流体928可以停止以在第一层914上产生第二层930，其中第二层930可以具有不均匀的厚度。在至少一个实施例中，第二层930的流体可以静置或者可以被加热(例如，经由辐射，未示出)；这可以进一步允许挥发性成分从第二层930蒸发932，从而留下非挥发性成分的膜。此外，流体922可以包括交联成分，并且向第二层930施加辐射可以使交联成分硬化第二层930。

在一些实施例中，第二层930可以基本上不形成在由流体源922限定的环形区域内。即，由第一层914覆盖的区域可以包括由0≦r≦R限定的区域，并且由第二层930覆盖的区域可以包括由r₁≦r≦R限定的区域。

图9所示的过程可以重复任意次数。例如，在将流体源(例如，与流体源922类似的流体源)重新定位到第二径向位置r₂(例如，参见图8中的第二径向位置r₂)之后，衬底906可以被加速到第三角速度v₃，从而在衬底906上形成第三层(未示出)。在至少一个实施例中，由第三层覆盖的区域可以由r₂≦r≦R给出。因此，通过遵循图9所示的过程，可以在衬底上形成表示方位补偿器的非均匀膜。在一些实施例中，该非均匀膜可以具有径向或横向(lateral)厚度梯度。

此外，上述实施例还可以包括处理参数，例如流体源的增量移动。这种移动结合相应的旋转方案可以产生方位补偿器，该方位补偿器包括具有横向厚度梯度的层，该横向厚度梯度可以是步进式连续的。其他实施例可以包括斜坡式参数转变，以产生包括线性厚度梯度的层。在至少一个实施例中，层厚度可以从层的中心向层的边缘增加。

在一些实施例中，在形成一个或更多个层期间的处理参数可以包括溶剂类型或溶剂混合物、固体含量、温度、衬底表面处理(例如表面能)、角加速度、旋转速度、旋转持续时间或时段、分配流速、分配位置、流体源距衬底的距离等。在其他实施例中，对于一个或更多个分配步骤，旋转可以保持恒定。其他实施例可以包括顺时针和/或逆时针旋转。

例如，第一分配步骤(例如，如结合示意图900所示和描述的)可以包括将衬底顺时针加速到第一旋转速度。下一步骤可以包括在第一时段内保持第一旋转速度。此后，它可以被加速到第二旋转速度。在实施例中，第二旋转速度可以与第一旋转速度相反。第一速度和第二速度的大小可以相同或不同。

这一系列步骤还可以包括一个或更多个不旋转时段。例如，一系列步骤可以包括顺时针旋转时段、不旋转时段以及顺时针或逆时针旋转时段。在其他实施例中，顺时针旋转步骤可以基本上瞬间进行到逆时针旋转，旋转之间没有暂停。旋转暂停或速度变化可能发生在分配流体之前、期间或之后。在实施例中，加速时段和恒定旋转时段的持续时间可以多达几分钟，少于大约60秒，和/或少于大约10秒。在一些实施例中，可以包括高达大约3000RPM或更高的旋转速度。

在各种实施例中，方位补偿器(例如，以上结合图7示出和描述的方位补偿器710)可以包括介晶成分(mesogenic component)和/或液晶(LC)成分。在至少一个实施例中，术语“液晶”、“介晶态化合物(mesomorphic compound)”或“介晶化合物(mesogeniccompound)”(也称为“液晶元(mesogen)”)可以指在合适的温度、压力和浓度条件下可以作为中间相(mesophase)或特别地作为LC相存在的化合物。非两亲介晶化合物可以包括例如一个或更多个棒状(calamitic)或盘状(discotic)的介晶基团(mesogenic group)。术语“介晶基团”可以指具有诱导LC相行为的能力的基团。介晶基团，尤其是非两亲型的介晶基团，可以是棒状的或盘状的。包括介晶基团的化合物本身不一定必须显示LC相。还可能的是，包括介晶基团的化合物仅在与其它化合物的混合物中，或者当介晶化合物或其混合物聚合时，才显示LC相行为。为了简单起见，术语“液晶”在本文中可以用于介晶材料和LC材料。术语“反应性液晶元”(RM)可以指可聚合的介晶或液晶化合物，其可以是单体化合物。

在至少一个实施例中，例如，通过原位聚合(in-situ polymerization)过程，可以使用RM和RM混合物来制造方位补偿器膜(例如，类似于结合图7所示和所述的方位补偿器710)。在一些实施例中，方位补偿器膜可以通过以下步骤制备：在衬底上涂覆RM的溶液或RM混合物的溶液，去除溶剂，将RM排列成期望的定向，并通过暴露于热或光化辐射(例如，紫外(UV)辐射)来原位聚合所涂覆和排列的RM，以及可选地从衬底去除聚合的膜。然后，该膜可以被施加到光学部件(例如，复合延迟器、反射偏振器、部分反射器等)，即，由塑料材料制成并具有应力双折射的光学部件。在至少一个实施例中，RM可以包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧树脂、氧杂环丁烷、乙烯基醚、苯乙烯和/或硫醇。

在各种实施例中，方位补偿器膜可以通过以下步骤制备：将RM制剂提供到衬底上，将制剂中的RM排列成平面取向(例如，RM和LC分子的长分子轴在衬底的平面内取向)，并在选定的温度聚合处于其LC相的RM制剂，例如通过暴露于热或光化辐射以诱导光聚合(例如，UV光聚合)，以固定LC分子的取向。

在至少一个实施例中，RM制剂的聚合可以使用在光化辐射的波长处吸收的引发剂来进行。因此，RM制剂可以另外包含一种或更多种聚合引发剂。例如，当通过UV光聚合时，可以使用光致引发剂，该光致引发剂在UV光照射下进行分解，产生启动聚合反应的自由基(free radical)或离子。对于聚合包括具有丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的材料的RM制剂，可以使用自由基型光引发剂(radical photoinitiator)。对于聚合包括具有乙烯基、环氧化物或氧杂环丁烷基团的材料的RM制剂，可以使用阳离子光致引发剂。也可以使用热聚合引发剂，该热聚合引发剂在被加热时进行分解，产生启动聚合的自由基或离子。

在至少一个实施例中，RM制剂可以另外包含一种或更多种表面活性剂。在一些实施例中，可以选择表面活性剂，使得它们在制备聚合物膜时促进LC分子的平面表面取向。RM制剂可以另外包括一种或更多种添加剂，例如催化剂、敏化剂、稳定剂、抑制剂、链转移剂、共反应单体、表面活性化合物、润滑剂、润湿剂、分散剂、疏水剂、粘合剂、流动改进剂、脱气剂或消泡剂、除气剂、稀释剂、反应性稀释剂、助剂、着色剂、染料、颜料和/或纳米粒子。

在至少一个实施例中，RM制剂可以被涂覆或以其他方式施加到衬底上，它在衬底上可以排列成均匀的定向、平面取向(即，RM或LC分子的长分子轴在衬底的平面内取向)。此外，为了固定LC分子的取向，可以通过例如暴露于热或光化辐射(例如，通过诸如UV光致聚合的光致聚合)，在选定的温度在其LC相中原位聚合RM制剂。如果需要，可以通过附加手段促进均匀取向，例如剪切(shear)和/或退火LC材料、衬底的表面处理和/或向LC材料添加表面活性剂。

在至少一个实施例中，衬底可以包括玻璃或石英片和/或塑料膜。在一个方面，在聚合之前、期间和/或之后，可以将第二衬底放置在RM制剂涂层的顶部。聚合后可以去除衬底，也可以不去除衬底。当在通过光化辐射进行固化的情况下使用两个衬底时，对于用于聚合的光化辐射，至少一个衬底可以是至少部分透射的。在一些实施例中，可以使用各向同性或双折射衬底。在至少一个示例中，在聚合后没有从聚合的膜去除衬底的情况下，可以使用各向同性衬底。

结合方位补偿器的形成而使用的合适的塑料衬底可以包括但不限于聚酯(polyester)膜，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene-naphthalate，PEN)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)或三醋酸纤维素(triacetylcellulose，TAC)和/或环烯烃聚合物(cyclic-olefin polymer)膜。在一个方面，单轴拉伸的塑料膜可以用作双折射衬底。在一个方面，RM和其他固体添加剂可以溶解在溶剂中。然后，溶液可以例如通过旋涂或印刷和/或其他已知技术被涂覆或印刷到衬底上，并且溶剂可以例如在聚合之前蒸发掉。在许多情况下，为了促进溶剂的蒸发，加热所涂覆的溶液可能是合适的。

在至少一个实施例中，可以通过常规涂覆技术如旋涂或刮涂将RM制剂施加到衬底上。附加地或替代地，可以通过常规印刷技术将RM制剂施加到衬底，该常规印刷技术包括但不限于丝网印刷、胶版印刷(offset printing)、卷对卷印刷、凸版印刷(letter pressprinting)、凹版印刷(gravure printing)、轮转凹版印刷(rotogravure printing)、柔性版印刷(flexographic printing)、凹纹印刷(intaglio printing)、移印、热封印刷、喷墨印刷和/或借助于印模(stamp)和/或印板的印刷。

在一个方面，聚合可以通过将可聚合材料暴露于热和/或光化辐射来实现。光化辐射可以包括用光(例如，UV光、IR光或可见光)辐射、用X射线和/或伽马射线辐射、和/或用高能粒子(例如离子和/或电子)辐射。在至少一个实施例中，单个UV灯或一组UV灯可用作光化辐射的源。当使用高的灯功率时，固化时间可能会缩短。光化辐射的另一个可能的源可以包括激光器(例如，UV、IR或可见光激光器)。

在各个方面，可聚合材料的固化时间可能取决于RM制剂的反应性、所涂覆的层的厚度、聚合引发剂的类型和UV灯的功率。固化时间大约可以少于5分钟、少于3分钟或少于1分钟。在至少一个实施例中，少于30秒的短固化时间可用于大规模生产。

在一个方面，聚合过程可以不限于单一固化步骤。相反，通过两个或更多个步骤进行聚合也是可能的，其中膜依次暴露于两个或更多个相同类型的灯和/或两个或更多个不同的灯。不同固化步骤的固化温度可以相同或不同。不同灯的灯功率和剂量也可以相同或不同。在一个方面，聚合可以在空气中进行；然而，在惰性气体气氛如氮气和/或氩气中聚合也是可能的。

虽然本公开的方位补偿器和材料已经结合ROC薄饼透镜块进行了描述，但是方位补偿器和材料可以用于其他领域。例如，方位补偿器和材料可以用于光学、电光和/或电子设备和/或其部件。例如，它们可以用作光学延迟膜、偏振器、补偿器、分束器、反射膜、配向层、滤色器、抗静电保护片和/或电磁干扰保护片、用于自动立体3D显示器的偏振控制透镜和/或IR反射膜等的一部分和/或与之结合使用。

图10示出了根据本公开的示例实施例的用于制造具有方位补偿的薄饼透镜的示例方法的流程图。在步骤1002，根据本文公开的各种实施例，光学元件可以被定位成透射来自辐射源的至少一部分光。在至少一个实施例中，辐射源可以包括光源，例如LED显示器、OLED显示器和/或LCD显示器等。在一个方面，光学元件可以包括定向到第一定向轴的第一延迟器，其中第一延迟器可以被配置为选择性地透射来自辐射源的辐射的一部分。光学元件还可以包括部分反射器，该部分反射器可以接收来自第一延迟器的部分辐射，并且可以透射该部分辐射。该光学元件还可以包括第二延迟器，该第二延迟器被定向到基本上正交于第一定向轴的第二定向轴，其中第二延迟器可以被配置成透射来自部分反射器的部分辐射。光学元件还可以包括反射偏振器，该反射偏振器被配置为将由第二延迟器透射的部分辐射反射通过第二延迟器回到部分反射器。此外，部分反射器可以将来自第二延迟器的辐射的第二部分反射回反射偏振器。

在图10中的步骤1004，根据本文公开的各种实施例，方位补偿器可以耦合到光学元件的表面。在至少一个实施例中，方位补偿器可以包括单轴双折射材料。在一些示例中，方位补偿器可以耦合到部分反射器的表面，并且可以耦合到第二延迟器的表面。在各种实施例中，单轴双折射材料可以包括慢轴，该慢轴对应于该材料具有较高有效折射率(例如，称为非常折射率n_e)的方向，导致传播光的较慢相位速度。此外，双折射材料可以包括快轴，其对应于该材料具有较低有效折射率(例如，称为普通折射率n_o)的方向。当光从具有较低折射率的另一种材料(例如，塑料光学部件材料)入射到这种单轴双折射材料上时，入射光可以分成沿着双折射材料的慢轴传播的慢分量和沿着双折射材料的快轴传播的快分量。此外，慢分量的光线可能比快分量的光线被更偏向法线(例如，系统的光轴)折射。在至少一个实施例中，当非常折射率n_e大于普通折射率n_o时，单轴双折射材料可以被分类为正。换句话说，当晶体的双折射为正(或为负)时，入射光的快(或相应地，慢)部分的偏振可以垂直于光轴。

在步骤1006，根据本文公开的各种实施例，方位补偿器可以被配置成减少光学元件中的应力双折射的光学效应。在至少一个实施例中，方位补偿器可以被配置成减少在部分反射器或第二延迟器中的至少一个中的应力双折射的光学效应。特别地，方位补偿器可以包括慢轴，其可以是周向的(即方位的)。此外，方位补偿器可以包括慢轴，其可以是径向的。因此，方位补偿器可以减慢经由径向轴传播的光，以匹配经由塑料部件的周向轴传播的光的速度。换句话说，方位补偿器的慢轴可以是径向方向的，并且可以随着方位补偿器的半径的增加而增加。因此，方位补偿器可以具有快轴和慢轴，快轴可以定向在垂直于方位补偿器的半径的方向上，慢轴可以平行于方位补偿器的半径。此外，方位补偿器提供的延迟量可以随着方位补偿器的半径的增加而增加。

图11是包括HMD 1102的示例性系统环境1100的框图，该HMD 1102包括薄饼透镜块102。图11所示的系统环境1100包括HMD 1102、成像设备1160和输入接口1140，它们每个都耦合到控制台1150。虽然图11示出了包括一个HMD 1102、一个成像设备1160和一个输入接口1140的示例系统1100，但是在其他实施例中，系统1100中可以包括任何合适数量的这些部件。例如，可以有多个HMD 1102，每个HMD 1102具有相关联的输入接口1140，并且由一个或更多个成像设备1160监控，其中每个HMD 1102、输入接口1140和成像设备1160都与控制台1150通信。在替代配置中，系统环境1100中可以包括不同和/或附加的部件。系统1100可以在系统环境、增强现实(AR)系统环境、混合现实(mixed reality，MR)系统环境或它们的某种组合中运行。在一些实施例中，成像设备1160、控制台1150和/或输入接口1140中的至少一个可以被包括在HMD 1102内和/或可以在HMD 1102外部。

HMD 1102可以向用户呈现内容。示例内容可包括图像、视频、音频、或它们的某种组合。音频内容可以经由在HMD 1102外部的单独设备(例如，扬声器和/或头戴式受话器(headphone))被呈现，该单独设备从HMD 1102、控制台1150或两者接收音频信息。在一些实施例中，HMD 1102可以包括薄饼透镜块102、电子显示器108、定位器1106、内部测量单元(IMU)1108、头部跟踪传感器1110和/或场景渲染模块1104。在一些实施例中，HMD 1102可以向用户呈现虚拟现实(VR)元素、增强现实(AR)元素、混合现实(MR)元素或其某种组合。在AR和/或MR实施例中，HMD 1102可以用计算机生成的元素(例如，图像、视频、声音等)来增强物理真实世界环境的视图。

电子显示屏108可以呈现来自电子信号的视觉信息(即，图像光)。电子显示器108可以是例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)、某种类型的柔性显示器、它们的某种组合和/或任何其他合适类型的发射型显示器。在一些实施例中，电子显示屏108可以包括线性偏振器和/或可以供给线性偏振的光。

除了两个弯曲的光学元件(例如，参考图1-2描述的前光学元件104和后光学元件106)之外，薄饼透镜块102还可以使用一个或更多个光学元件来将光从电子显示器108引导到出射光瞳，以供用户观看。例如，该一个或更多个光学元件可以包括光圈、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器等中的至少一个，并且可以包括不同光学元件的组合。在一些实施例中，薄饼透镜块102的一个或更多个光学元件可以具有一个或更多个涂层，例如抗反射涂层。薄饼透镜块102对图像光的放大可以允许电子显示器108相比于较大的显示器在物理上更小、重量更轻并且消耗更少的功率。另外，图像光的放大可以增加所显示的内容的视场。例如，所显示的内容的视场可使得所显示的内容使用用户的视场的几乎全部(例如，150度对角线)以及在一些情况下全部视场来被呈现。

定位器1106可以表示相对于彼此并相对于在HMD 1102上的特定参考点位于HMD1102上的特定位置的对象。定位器1106可以例如是发光二极管(LED)、锥体棱镜(cornercube reflector)、反射标记、与HMD 1102操作于的环境形成对比的一种类型的光源或者其某种组合。有源定位器1106(例如，LED或其他类型的发光设备)可以发射在可见光波段(大约380nm至750nm)中、在红外(IR)波段(大约750nm至1mm)中、在紫外波段(10nm至380nm)中、电磁波谱的某个其他部分、或它们的某种组合中的光。

定位器1106可以位于HMD 1102的外表面之下，该外表面对于由定位器1106发射或反射的光的波长是透光的，或者足够薄而基本上不使由定位器1106发射或反射的光的波长衰减。此外，HMD 1102的外表面或其他部分在光的波长的可见光波段中可以是不透光的。因此，定位器1106当在HMD 1102的外表面下时可以发射在IR波段中的光，该外表面在IR波段中是透光的但在可见光波段中是不透光的。

IMU 1108可表示基于从一个或更多个头部跟踪传感器1110接收的测量信号来生成快速校准数据的电子设备，头部跟踪传感器响应于HMD 1102的运动而生成一个或更多个测量信号。头部跟踪传感器1110的示例包括加速度计、陀螺仪、磁力计、适于检测运动、校正与IMU 1108相关联的误差的其他传感器或者其某种组合。头部跟踪传感器1110可以位于IMU 1108的外部、IMU 1108的内部或者其某种组合。

基于来自头部跟踪传感器1110的测量信号，IMU 1108可生成指示相对于HMD 1102的初始位置的HMD 1102的所估计的位置的快速校准数据。例如，头部跟踪传感器1110可以包括用于测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)的多个加速度计和用于测量旋转运动(例如，俯仰、偏航、横滚)的多个陀螺仪。例如，IMU 1108可以对测量信号进行快速采样，并根据所采样的数据来计算HMD 1102的所估计的位置。例如，IMU 1108可随时间的推移对从加速度计接收的测量信号求积分以估计速度矢量，并随时间的推移对速度矢量求积分以确定在HMD 1102上的参考点的所估计的位置。参考点可以表示用来描述HMD 1102的位置的点。虽然参考点通常可以被定义为空间中的点，但是在各种实施例中参考点可被定义为在HMD 1102内的点(例如，IMU 1108的中心)。替代地，IMU 1108可以向控制台1150提供采样的测量信号，控制台1150确定快速校准数据。

IMU 1108另外可以从控制台1150接收一个或更多个校准参数。如下面进一步讨论的，一个或更多个校准参数可用于保持HMD 1102的跟踪。基于接收到的校准参数，IMU 1108可以调整一个或更多个IMU参数(例如，采样率)。在一些实施例中，某些校准参数可使IMU1108更新参考点的初始位置以对应于参考点的下一个所校准的位置。将参考点的初始位置更新为参考点的下一个所校准的位置可有助于减少与确定估计位置相关联的累积误差。此累积误差(也称为漂移误差)可导致参考点的估计位置随着时间的推移“漂移”离开参考点的实际位置。

场景渲染模块1104可从引擎1156接收虚拟场景的内容，并提供该内容用于在电子显示器108上显示。另外，场景渲染模块1104可以基于信息IMU 1108和头部跟踪传感器1110来调整内容。例如，在从引擎1156接收到内容时，场景渲染模块1104可以基于从焦点预测模块接收到的薄饼透镜块102的预测状态(即，眼睛位置和焦距)来调整内容。另外，如下面进一步描述的，场景渲染模块1104可基于跟踪模块1154、头部跟踪传感器1110或IMU 1108中的一个或更多个来确定待显示在电子显示器108上的内容的一部分。

成像设备1160可根据从控制台1150接收的校准参数来生成慢速校准数据。慢速校准数据可以包括显示定位器1106的观察位置的一个或更多个图像，这些图像可被成像设备1160检测到。成像设备1160可以包括一个或更多个照相机、一个或更多个摄像机、包括一个或更多个定位器1106的能够捕获图像的其他设备或者其某种组合。另外，成像设备1160可以包括一个或更多个滤波器(例如，用于增加信噪比)。成像设备1160可被配置成在成像设备1160的视场中检测从定位器1106发射或反射的光。在定位器1106包括无源元件(例如，后向反射器(retroreflector))的实施例中，成像设备1160可以包括照亮一些或所有定位器1106的光源，这些定位器朝着成像设备1160中的光源后向反射光。可以将慢速校准数据从成像设备1160传送到控制台1150，并且成像设备1160可以从控制台1150接收一个或更多个校准参数，用于调整一个或更多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧速率、ISO、传感器温度、快门速度、孔径等)。

输入接口1140可以表示允许用户向控制台1150发送动作请求的设备。动作请求可以表示执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用，或者是在应用内执行特定动作。输入接口1140可以包括一个或更多个输入设备。示例输入设备包括键盘、鼠标、游戏控制器和/或用于接收动作请求并将接收到的动作请求传递到控制台1150的任何其他合适的设备。由输入接口1140接收到的动作请求可被传递到控制台1150，控制台1150执行对应于动作请求的动作。在一些实施例中，输入接口1140可以根据从控制台1150接收到的指令来向用户提供触觉反馈。例如，当接收到动作请求时，输入接口1140可提供触觉反馈，和/或控制台1150向输入接口1140传递指令，使输入接口1140在控制台1150执行动作时生成触觉反馈。

控制台1150可根据从成像设备1160、HMD 1102或输入接口1140接收到的信息来向HMD 1102提供内容用于呈现给用户。在图11所示的示例中，控制台1150可以包括应用储存器1152、跟踪模块1154和引擎1156。控制台1150的一些实施例可以具有与结合图11描述的模块不同的或附加的模块。类似地，下面进一步描述的功能可以以不同于本文描述的方式分布在控制台1150的部件当中。

应用储存器1152可以存储用于由控制台1150执行的一个或更多个应用。应用可以表示一组指令，该组指令当由处理器执行时生成用于呈现给用户的内容。由应用生成的内容可以响应于经由HMD 1102的移动或接口设备1140而从用户接收的输入。应用的示例包括游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。

跟踪模块1154可使用一个或更多个校准参数来校准系统，并且可以调整一个或更多个校准参数以减少在确定HMD 1102的位置时的误差。例如，跟踪模块1154可调整成像设备1160的焦点以获得在HMD 1102上的被观察的定位器1106的更准确的位置。此外，跟踪模块1154执行的校准也可以考虑从IMU 1108接收的信息。另外，如果HMD 1102的跟踪丢了(例如，成像设备1160失去至少阈值数量的定位器1106的视线)，则跟踪模块1154可重新校准系统部件中的一些或全部。

另外，跟踪模块1154可以使用例如来自成像设备1160的慢速校准信息来跟踪HMD1102的移动，并且可以使用来自慢速校准信息的观察定位器和HMD 1102的模型来确定HMD1102上的参考点的位置。跟踪模块1154可以附加地或替代地使用来自HMD 1102上的IMU1108的快速校准信息的位置信息来确定HMD 1102上的参考点的位置。另外，跟踪模块1154可以使用快速校准信息、慢速校准信息、它们的某种组合和/或任何其他合适的位置信息的部分来预测HMD 1102的未来位置，该未来位置被提供给引擎1156。

引擎1156可以执行系统内的应用，并从跟踪模块1154接收位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置、它们的某种组合和/或关于HMD 1102的任何其他合适的数据。基于接收到的信息，引擎1156可确定要提供给HMD 1102用于呈现给用户的内容(例如虚拟场景)。例如，如果接收到的信息指示用户已经向左看，则引擎1156可以为HMD 1102生成包括光学元件或跟踪用户在虚拟环境中的移动的内容。附加地或替代地，引擎1156可以响应于从输入接口1140接收到的动作请求，在控制台1150上执行的应用内执行动作，并且向用户提供该动作已被执行的反馈。所提供的反馈例如可以是经由HMD 1102的视觉或听觉反馈和/或经由输入接口1140的触觉反馈。

本公开的实施例可以包括人工现实系统，或者结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前以某种方式被调整的现实的形式，其可以包括例如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)、混杂现实(hybrid reality)或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或者与所捕获的(例如，真实世界)内容组合地生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈、或它们的某种组合，它们中的任何一个都可以在单个通道中或在多个通道(例如向观看者产生三维效果的立体视频)中被呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或在人工现实中以其他方式被使用(例如，在人工现实中执行活动)。可以在各种平台(包括连接到主计算机系统的头戴式显示器(HMD)、独立的HMD、移动设备或计算系统、或者能够向一个或更多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台)上实现提供人工现实内容的人工现实系统。

如上面所详述的，本文描述和/或示出的计算设备、显示设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令(诸如在本文描述的模块内包含的那些指令)的任何类型或形式的计算设备或系统。在它们的最基本的配置中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。

在一些示例中，术语“存储器设备”通常指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储、加载和/或维护本文描述的一个或更多个模块。存储器设备的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、光盘驱动器、高速缓存、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或者任何其他合适的储存存储器。

在一些示例中，术语“物理处理器”通常指能够解析和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块。物理处理器的示例包括但不限于微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、这些部件中的一个或更多个的部分、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或任何其他合适的物理处理器。

在一些实施例中，术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例包括但不限于传输型介质(诸如，载波)以及非暂时性介质，诸如，磁存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光存储介质(例如，光盘(CD)、数字视频盘(DVD)和BLU-RAY盘)、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)以及其他分发系统。

在本文描述和/或示出的过程参数和步骤的顺序仅作为示例被给出，并且可以根据需要而变化。例如，虽然在本文示出和/或描述的步骤可以以特定顺序被示出或讨论，但这些步骤不一定需要以所示出或讨论的顺序来被执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法也可以省略在本文描述或示出的一个或更多个步骤，或者包括除了那些所公开的步骤之外的附加步骤。

提供前面的描述以使本领域中的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例性实施例的各种方面。该示例性描述并不旨在是穷尽的或受限于所公开的任何精确形式。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施例应当在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的。在确定本公开的范围时，应当参考所附权利要求及其等同物。

除非另有说明，否则如在说明书和权利要求中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其派生词)应被解释为允许直接和间接(即，经由其他元件或部件)连接。此外，如在说明书和权利要求中使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”应被解释为意指“......中的至少一个”。最后，为了容易使用，如在说明书和权利要求中使用的术语“包括(including)”和“具有”(及其派生词)与词“包括(comprising)”可互换并具有与词“包括(comprising)”相同的含义。

Claims

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

方位补偿器，其耦合到所述光学元件的表面；其中：

所述方位补偿器包括单轴双折射材料；和

所述方位补偿器被配置成减少所述光学元件中的应力双折射的光学效应。

2.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述光学元件包括：

定向到第一定向轴的第一延迟器，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；

第二延迟器，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，其中所述第二延迟器被配置成透射来自所述部分反射器的所述部分辐射；和

反射偏振器，其被配置为将由所述第二延迟器透射的部分辐射反射通过所述第二延迟器回到所述部分反射器，并且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反射偏振器。

3.根据权利要求2所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器耦合到所述部分反射器的表面，并且耦合到所述第二延迟器的表面，并且所述方位补偿器被配置为减少在所述部分反射器或所述第二延迟器中的至少一个中的应力双折射的光学效应。

4.根据权利要求2所述的薄饼透镜块，其中，所述第二延迟器或所述部分反射器中的至少一个包括塑料透镜。

5.根据权利要求4所述的薄饼透镜块，其中，所述塑料透镜是使用注射模制工艺制造的。

6.根据权利要求4所述的薄饼透镜块，其中，所述塑料透镜包括具有高应力光学系数的材料。

7.根据权利要求4所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器的最大厚度大约等于所述塑料透镜的厚度。

8.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器具有快轴和慢轴，所述快轴定向在垂直于所述方位补偿器的半径的方向上，所述慢轴平行于所述方位补偿器的半径。

9.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器提供的延迟量随着所述方位补偿器的半径的增加而增加。

10.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中，所述方位补偿器是使用非均匀旋涂工艺制造的。

11.根据权利要求10所述的薄饼透镜块，其中，所述非均匀旋涂工艺包括：

在以第一角速度旋转衬底的同时，在第一径向位置将流体从流体源分配到所述衬底的表面上；和

在以第二角速度旋转所述衬底的同时，在第二径向位置将所述流体从所述流体源分配到所述衬底的表面上。

12.根据权利要求11所述的薄饼透镜块，其中，所述流体包括挥发性成分和非挥发性成分，并且所述挥发性成分从所述衬底的表面蒸发，在所述衬底的表面上产生膜，所述膜包括所述非挥发性成分。

13.根据权利要求1所述的薄饼透镜块，其中：

所述方位补偿器包括在径向方向上具有差异性厚度的层；和

所述方位补偿器是使用反应性液晶元制造的。

14.根据权利要求13所述的薄饼透镜块，其中，所述反应性液晶元包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧树脂、氧杂环丁烷、乙烯基醚、苯乙烯或硫醇中的至少一种。

15.根据权利要求13所述的薄饼透镜块，其中，所述反应性液晶元由第二辐射源固化，使得所述反应性液晶元的预倾斜随着所述层的半径的增加而改变。

16.一种头戴式显示器(HMD)，包括：

电子显示器，其被配置为发射光；和

薄饼透镜块，其包括：

光学元件，其被配置为透射由所述电子显示器发射的光的至少一部分；和

方位补偿器，其耦合到所述光学元件的表面；其中：

所述方位补偿器包括单轴双折射材料；和

17.根据权利要求16所述的HMD，其中，所述方位补偿器具有快轴和慢轴，所述快轴定向在垂直于所述方位补偿器的半径的方向上，所述慢轴平行于所述方位补偿器的半径。

18.一种组装薄饼透镜块的方法，所述方法包括：

定位光学元件以透射来自辐射源的光的至少一部分；和

将方位补偿器耦合到所述光学元件的表面；其中：

所述方位补偿器包括单轴双折射材料；和

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方法还包括使用非均匀旋涂工艺制造所述方位补偿器。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方法还包括使用反应性液晶元制造所述方位补偿器，所制造的方位补偿器包括在径向方向上具有差异性厚度的层。