CN201078765Y

CN201078765Y - 具塑料曲面镜且增强图像与校正像差的真实图像投影装置

Info

Publication number: CN201078765Y
Application number: CNU2007201279366U
Authority: CN
Inventors: 瓦辰·杰弗里; 桑顿·库帝斯
Original assignee: PUBIJOINTEAIKDIFF TECHNOLOGY Co
Current assignee: PUBIJOINTEAIKDIFF TECHNOLOGY Co
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2016-09-08
Also published as: WO2008024876A3; US20080049189A1; WO2008024878A2; EP2062163A4; CN201078759Y; EP2062096A2; WO2008024861A2; CA2697244A1; WO2008024867A3; EP2059385A2; US8279268B2; US20080049151A1; CN201044013Y; WO2008024873A2; EP2059851A4; CA2697240A1; EP2062163A2; EP2059851A2; EP2062166A4; CN201044114Y

Abstract

本实用新型涉及运用低成本的塑料曲面镜，并通过使用像差减少方法的几个组合并来增强真实图像投影系统的设备，可减少重影和像散的现象。此真实图像投影系统，其包括单个曲面镜，所述单个曲面镜具有两个旋转的不同光学表面，其中的一者位于凸表面上，且另一者位于凹表面上。在一个实施例中，此真实图像投影系统包括单个曲面反光器，所述至少一个曲面反光器定位成倾斜配置，其中反光器的光轴不与观看轴重合，且目标源与曲面反光器之间的光束路径既不穿过分束器也不被分束器反射。在一个实施例中，此真实图像投影系统更包括一个圆形偏光器，用于使定位在镜与真实图像之间的原光路径中的光束圆形地偏光以消除由外部光源导致的重影图像。

Description

具塑料曲面镜且增强图像与校正像差的真实图像投影装置

本申请是申请号为200620137112.2申请日为2006年9月8日的名称为“具塑料曲面镜且增强图像与校正像差的真实图像投影装置”的申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及光学显示系统领域。更明确地说，本实用新型涉及运用低成本的塑料曲面镜与通过使用像差减少方法的几个组合并来增强真实图像投影装置，可减少重影和像散的现象。

背景技术

本实用新型涉及真实图像投影系统，且具体而言，涉及这样一种系统：其中在空间中形成真实物体的图像，给人真实物体存在于空间中的那点处的幻觉，而实际上并非如此。真实图像投影系统通常含有球面或抛物面镜用于成像。在较大系统中，观看者位于离被观看的图像相当大的距离处，所以例如球面像差和特别是像散的光学像差的问题不会像在较小系统中那样严重，在较小系统中，观看者位于接近图像处。当观看图像持续较长的时间周期时，像散导致眼疲劳，且这已经成为小型真实图像投影系统尚未广泛地并入游戏应用中以及工作站应用中的主要原因之一。

较小真实成像系统缺乏普遍接受的另一原因在于，当从近距离观看显示器时，系统中的重影图像更加容易察觉。很多方法已经用于减少重影，包括着色的分束器和圆形偏光器，其中的任何一者都不是非常有效。即使使用圆形偏光窗口，尽管重影图像可显着减少，但还是可见。圆形偏光窗口通常具有42％的最大透射率，这显着降低了图像亮度。因此，在拱廊或光照强烈的其它公共区域中，通常很难看见真实图像。

其它的光学像差给真实图像投影系统带来问题。举例来说，场曲率失真是较小系统的重要问题，因为较短的焦距通常与较小系统有关。举例来说，显示于CRT屏幕上的矩形形状投影为目标物体的“鱼眼”真实图像。矩形图像的侧边看起来向外弯曲，且与边缘相比，矩形图像的中心看起来被放大。这是球面镜的自然现象，且在光束路径上没有相当大数目的附加透镜的情况下通常无法校正，而数目较多的附加透镜会使得显示系统的物理尺寸显着变大，且使得制造这类显示器的成本过于高昂。

已经设计出通过使用Mangin镜来补偿这些像差中的一些(例如球面像差)的光学器件。Mangin镜为具有较长半径的反光凸球面表面和较短半径的透射凹球面表面的镜。然而，此方法对真实图像投影系统来说并不实用，因为图像源或目标不像在单点成像系统中那样是镜的焦点或曲率中心处的点。在真实图像投影系统中，目标通常是矩形的，例如监视器屏幕，其中仅屏幕的中心位于镜的轴上或镜的焦点处。可通过以旋转的非球面表面代替凹球面表面，来显着改进Mangin双重曲面校正镜(Mangin dual curvecorrective mirror)，旋转的非球面表面将减少从镜的轴偏移的点的像散。因此，含有两个球面曲面的Mangin镜对沿轴上系统的轴的点来说极其有效，但当目标点偏离镜曲率的轴时，像散的问题变得逐渐恶化。对于轴或焦点周围的较大区域来说，凹表面上的非球面曲面将优化校正并减少像散。

小型系统尚未成为主流的另一原因是因为难以生产合理数量的曲面光学器件。当并入校正光学曲率时，问题就复杂了。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种真实图像投影装置，其运用低成本的塑料曲面镜与通过使用像差减少方法的几个组合并来增强真实图像投影装置，以减少重影和像散的现象。

本实用新型涉及运用低成本的塑料曲面镜与通过使用像差减少方法的几个组合并来增强真实图像投影装置，其包括单个曲面镜，所述单个曲面镜具有两个旋转的不同光学表面，其中的一者位于凸表面上，且另一者位于凹表面上。

本实用新型涉及运用低成本的塑料曲面镜与通过使用像差减少方法的几个组合并来增强真实图像投影装置，其包括单个曲面反光器，所述至少一个曲面反光器定位成倾斜配置，其中反光器的光轴不与观看轴重合，且目标源与曲面反光器之间的光束路径既不穿过分束器也不被分束器反射。

本实用新型提出一种真实图像投影系统更包括一个圆形偏光器，用于使定位在镜与真实图像之间的原光路径中的光束圆形地偏光，藉此进入系统的外部光实质上在退出系统前就被阻挡，从而实质上消除由外部光源导致的重影图像形成。

制造具有最小像差和像散的镜存在两个问题。旋转的表面的质量必须非常精确。这通常涉及对表面的精确抛光，因此限制了给定时间内可生产此类镜的数量，且造成的成本超出商业真实图像显示系统通常所能接受的成本。同样，非球面表面生产起来极其困难，且必须手工抛光成精确曲面。因此，旋转的非球面光学表面的复杂性使得所述镜无法被大量生产，因此，优选制造方法为注入成型的低成本的塑料曲面镜。

在本发明实施例中，塑胶注射模制用于制造低成本塑胶球面镜的塑胶部件。注射模制法能够得到更高的公差、改进的工艺控制和更高的可重复性。用于注射模制的金属模具对于镜面(非镜表面)的一般包封尺寸而言能够保持严格公差。球面半径公差也能够保持在严格公差下。前述公差可与玻璃球面镜的公差相当。用于注射模制的金属模具能够保持严格公差。

已开发满足多个性能标准的多个塑胶材料制剂，所述多个性能标准涉及材料强度、热稳定性、吸水性、模具收缩率、进入模具的材料流、UL认证、制造注意事项、表面密度、润滑剂含量和抗刮擦度。所述塑胶材料制剂的选择可基于所述金属模具和部件测试结果。

真空金属化或真空沉积可用于沉积用作所述球面镜的所述镜面的反射性镜面涂层。沉积于所述塑胶表面上的金属优选具有数微米的厚度。在执行金属化阶段之后将保护性覆层喷射于所述金属化表面上。所述经真空金属化的部件将具有充分的品质，因为通过最小化塑胶表面上由模制工艺引起的瑕疵量的能力改进了对被涂覆的塑胶材料表面的品质控制。

根据本发明第一实施例的用于制造所述塑胶球面镜的塑胶部件的方法包含以下步骤：

a)设计塑胶部件，使得镜表面受到支撑以防止畸变或扭曲；

b)精确地放置塑胶注射门，从而确保消除塑胶树脂流产生的残余物或接合线；

c)选择塑胶部件的优选物理尺寸以满足多个光学性能要求和实体设计要求；

d)形成多个支撑壁，并将其战略上放置在塑胶部件中；

e)选择塑胶材料制剂，使得其经特定设计以防止变形；

f)也可用具有优选的抛光饰面的优选等级的钢来制造工具；

g)加热且/或冷却金属模具以在镜表面上形成最佳曲率；

h)将反射性金属涂层的薄层沉积到塑胶部件的镜表面上；以及

i)在金属化镜表面上形成保护性覆层。

通过执行以上根据本发明第一实施例的用于制造所述塑胶球面镜的方法，制造具有以下描述的塑胶球面镜：具有以下方面的塑胶部件：通过多个壁结构而支撑在镜缘边缘上的镜表面塑胶；具有优选物理尺寸的塑胶部件；塑胶材料制剂；通过抛光用于金属模具的镜表面而形成的优良的光学等级饰面；通过加热和冷却金属模具而产生的镜表面的最佳曲率；沉积到镜表面上的反射性金属涂层的薄层；以及形成于金属化镜表面上的保护性覆层。此外，在第二实施例中，塑胶球面镜可进一步包含处于多个战略位置的多个注射门和具有优选物理尺寸的塑胶部件。另外，可在塑胶部件中安置多个支撑壁，使得在第二实施例中塑胶部件的最终设计尺寸与玻璃对应物的最终设计尺寸匹配。

因此，在本实用新型中，精确、双重曲面、的低成本塑料曲面镜，搭配倾斜离轴配置，以及中性密度窗口或分束器三者的组合，提供优越的真实图像投影系统，其具有较亮的图像、有效的重影减少、以及显着减少的光学像差和失真。

附图说明

图1绘示本实用新型的真实图像投影系统的光学配置和光学组件的定向。

图2绘示如何阻碍来自本实用新型的系统外部的光的重影成像退出，且因此所述重影成像对观看者来说为不可见。

图3绘示从最低水平处的源进入系统窗口的光如何在正常观看范围外成像。

图4绘示用于具有安装凸缘的较小系统的典型注入成型外壳。

图5绘示具有两个不同旋转表面和无应力安装所必需的安装突出部的注入成型塑料曲面镜。

图6绘示本实用新型的塑料曲面镜的两个旋转表面。

图7绘示Mangin镜的原理。

图8绘示正常凹球面旋转表面上的像散的效应。

图9绘示Mangin镜可如何校正像散。

图10绘示当在除镜的半径中心之外的点处成像时，球面像差和场曲率失真的效应。

图11绘示正常监视器上的图像的实例。

图12绘示从图11中所绘示的目标监视器产生的图像上的场曲率失真的效应的实例。

图13和图14绘示监视器或目标上的枕形布景(pin-cushioned scene)如何抵制场曲率失真的效应。

图15绘示用于本实用新型的倾斜离轴系统中的中性密度分束器。

图16绘示分束器的后表面上的可选中性密度涂层。

图17绘示倾斜中性密度系统的成像光束路径和组件的对应透射率。

图18绘示倾斜中性密度系统的重影光束路径和组件的对应透射率。

图19绘示各种中性密度分束器规格的相对重影比图像亮度比率。

图20绘示用于本实用新型的系统中的中性密度材料的光谱图，和整个视觉色谱上的相对较均匀的透射率。

图21是本实用新型优选实施例的侧视图，绘示倾斜的曲面反光器和高透射率的分束器，其上方定位有背景图像源。

图22绘示图21实施例的替代实施例，绘示具有分束器涂层的倾斜曲面反光器。背景图像通过曲面分束器可见，因此消除了对附加倾斜平面分束器的需要。

图23是图21实施例的替代实施例，其包括倾斜的曲面反光器和折叠镜，所述折叠镜使输入光束路径以与成像轴成接近90度的角度转向。曲面反光器可为分束器涂层以允许使用次级背景图像。

图24是UHB实用新型的光束路径光线跟踪布局，绘示图1中所描绘的系统的透射特性。

图25是本实用新型的光束路径光线跟踪布局，绘示图2中所描绘的系统的透射特性。

图26是本实用新型的光束路径光线跟踪布局，绘示图3中所描绘的系统的透射特性。

图27绘示图1中所描绘的倾斜系统的重影反射特性。

图28绘示使用倾斜的50-50分束器的现有技术倾斜系统，和所述系统的透射特性。

图29绘示盔状外壳中的UHB系统，所述盔状外壳将减少外部光源的内部成像。

图30绘示真实成像系统，其包含至少一个非球面曲面反光器和圆形偏光器或中性密度窗(neutral density window)，用于减少重影。

图31绘示真实成像系统，其包含至少一个非球面曲面反光器和定位在图像源前的圆形偏光器以减少重影。

图32绘示包含至少一个非球面曲面反光器的真实成像系统中的重影成像的观看区域。

图33绘示圆形偏光器如何减少重影成像。

图34说明用于根据本实用新型塑胶球面镜的已修整塑胶部件。

图35为说明用于制造根据本实用新型第一实施例的塑胶球面镜的方法的流程图。

图36说明直接在根据本实用新型注射模制后的塑胶部件。

图37为说明用于制造根据本实用新型第二实施例的塑胶球面镜的方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解，首先提供一些关键术语和短语。

“塑胶材料制剂”可包括均聚物、热塑性塑胶、共聚物、共混聚合物、热固树脂、共混聚合物、含有性能添加剂、填料或纤维的上述材料中的任一者，或任何其它类似类型的聚合物材料制剂。

“将反射性金属涂层沉积到塑胶部件的镜表面上”可通过真空沉积、旋涂、喷射、真空金属化、溅镀或能够沉积约数微米的反射性金属涂层的任何其它类似系统来完成。

“低成本”可定义为与用作球面镜的具有相同尺寸配置的玻璃相比是有利的成本差。

“玻璃对应物”定义为具有相同尺寸配置的玻璃球面镜，且拥有与塑胶球面镜的功能等同的功能。

图1绘示本实用新型的微型真实图像显示系统的光学系统的实施例。图像源为LCD或监视器6，其将光1从屏幕发射到可选折叠镜3；所述折叠镜为平面反光器，其以这样一种角度定位：使得来自大约位于LCD6的中心的目标源1的光被折叠镜3的表面反射，且导向倾斜曲面镜5的反光表面14的物理中心。发散光束穿过分束器4，且撞击曲面反光器5的反光表面14。曲面镜倾斜成离轴状态；在优选实施例中，曲面镜5的光轴12朝显示器的背面倾斜10度与20度之间13，从目标轴11或成像光束偏移。从半径中心10到曲面镜14的表面的虚线界定曲面镜5的光轴12。在图1所示的系统中，来自目标源1的发散光束撞击曲面镜的表面，且以相对于曲面镜5的光轴12所成的互补角来反射会聚光束15。会聚光束15以与分束器4的表面所成的互补角被分束器4反射，且导向观看孔8，在此实例中，观看孔8包含可选中性密度滤光玻璃。光穿过中性密度窗口且聚焦在系统的焦点2处，从而在自由空间中形成真实图像。图1中所示的系统还具有定位在分束器4后方的可选较大背景LCD或监视器7，使得当通过窗口8观看时，可将背景LCD屏幕7视作背景布景。

图2绘示图1中所述的系统的杂散光的重影成像。来自显示系统外的外部源21的光通过中性密度窗口进入，撞击分束器4，反射到倾斜曲面镜5的表面。光从曲面镜以与曲面镜的轴12所成的互补角反射，且接着再次被分束器4的表面反射。因为曲面镜5离轴倾斜，所以被分束器4反射的光束22导向窗口孔30的下面，且不会退出系统，因此无重影图像为可见。

图3绘示从在观看水平70下面的光源产生的重影。进入窗口孔30的光27被分束器4反射，接着被倾斜曲面镜5反射。经反射的光再次被分束器表面4反射且指向下方。此经反射的光28通过窗口逃逸，但仅在以向上角度观看时才能看见。与大型系统中相比，在小型系统中，更容易看见这些重影，所以并入中性密度窗口8以降低重影图像的强度。通过窗口8进入的光27的亮度降低了30％，被分束器反射、被曲面镜反射、再次被分束器反射，且再次穿过窗口，从而将重影亮度再次降低30％。当使用中性密度窗口8时，并入透射率比反射率的比率较高的分束器4是有利的。由于目标成像光既由分束器反射又由分束器透射，所以反射率比透射率的比率对亮度有较小影响。重影成像光被分束器4反射两次，所以较低的反射比透射比率是理想的。举例来说，使用65R/35T分束器65％透射率，35％反射率导致22.7％的透射率或亮度。接着当重影成像光通过中性密度窗口8退出时，其减少30％，从而导致15.9％的图像亮度。来自系统外部27的重影成像光穿过中性密度窗口8，导致70％的亮度，以35％被分束器反射，得到24.5％，再次以35％被分束器4反射，导致8.57％，且最终通过中性密度窗口8退出，导致6％的重影图像强度，而真实图像亮度为15.9％。此例示并未考虑来自曲面镜或玻璃表面的透射损失，但希望阐释通过使用中性密度窗口来减少重影的原理。

图4绘示小型“微型系统”的真实图像投影系统外壳9和安装凸缘32的实例。将箱外壳设计成用于大量注入成型，且凸缘安装允许装置容易地并入例如自动售货机和ATM机的OEM设备中。

图5绘示用于本实用新型的微型系统中的注入成型镜的实施例。曲面镜在边缘上具有安装突出部43、44以允许无浮动无应力地安装在成像系统中。所述镜由光学等级丙烯酸制造。材料选择由系统设计所需要的折射率来确定。曲面镜具有两个不同的旋转表面，其中一个旋转表面位于凸表面42上，反光涂层施加到所述凸表面42，且另一旋转表面位于凹表面41上，所述凹表面41充当校正透镜元件，用于减少像差和失真。存在旋转的曲面或表面的几个组合可并入镜中，然而，最佳组合是凸表面42上的旋转的球面表面，和凹表面41上的旋转的非球面表面。在一些情况下，取决于如何使用系统和由该应用所产生的像差的效应，使用有两个不同的旋转非球面表面的镜是有利的。而运用

注入成型镜可通过使用塑胶注射模制来制造以能够制造用于低成本塑胶曲面镜，此详细制造流程则参看图34到图37，详细内容稍后再介绍。

图6、7和8绘示两个旋转的表面41、42可如何校正光学系统的像差。在图7中，描绘标准Mangin镜。Mangin镜具有两个不同的旋转球面表面，凸球面曲面42的半径比凹球面曲面41的半径长。凹表面41充当校正透镜，折射来自系统焦点80处的光源的光线以形成准直光束81、82。所示的实例使用两个球面曲面以复制单个旋转的抛物面表面的功能。

在图8中，将单个旋转的球面表面镜描绘成具有曲面且凹表面43上具有反光涂层。从自曲率中心2倍焦距50偏移的点45发出的光被球面表面56反射，且集中在点46处。撞击球面表面上的其它点57、58、59的光集中在空间中稍有不同的点47、48、49处。这是球面成像系统的自然现象，称为像散。当观看系统持续较长的时间周期时，像散可导致显着的眼疲劳。

由于通常会近距离向上观看小型真实图像投影系统，所以像散是个重要的问题。校正像散的一种方法是在光学路径中并入校正透镜以使经反射的光线重新指向共同焦点。本实用新型使用Mangin镜概念的变化形式以校正像差和像散。正如图7中的Mangin镜能够将光波折射成准直光束，如本文所述的本实用新型的双重表面镜能够折射穿过镜衬底的光，且校正系统的像差。与Mangin镜不同的是，两个球面将不会有效，然而，如图9中所示，可将凹表面41上的旋转的非球面表面设计成将经反射的光线60、61折射到共同焦点52。在大多数情况下，校正可并入凹表面41上的一个旋转的非球面表面中，使得标准的旋转球面表面可用于凸反光表面42。在例如视频游戏应用的系统中，通常会在相对较长的时间周期中观看真实图像，可能有必要在凸42和凹41表面两者上并入旋转的非球面表面。这可能是有必要的，以便产生具有最小像差的真实图像，这对较长时间的观看而无眼疲劳来说很有必要。

图10绘示真实图像上的场曲率失真的效应。这是球面光学器件和视觉显示系统的自然现象，且在不使用校正透镜阵列的情况下，没有实用的方法来校正这种现象。在商用真实图像显示系统中，这既不实用又不节约成本。当对从曲面镜的光轴50偏移的点64、65、66进行成像时，焦点或真实图像成形的点67、68、69不与图像源点44、45、46在一条直线上或一个平面55上。场曲率失真的效应为物体的成像稍有弯曲，且在图像的中心附近放大。与图像的边缘69相比，真实图像的中心投影在离装置更远处。

图11和12中描绘场曲率失真的效应。图11绘示显示两个矩形的正常CRT屏幕图像。图12绘示由系统所产生的所得真实图像和真实图像上的场曲率失真效应；矩形稍有弯曲，且在屏幕的中心附近的区域中放大。

在CRT屏幕上产生称为“枕形”的情况可补偿场曲率失真效应。这可电子地完成，或通过使用软件来使图像失真。在球面镜系统中，由于旋转的球面表面之故，所以失真自然是对称且为圆形的。如图13中所示，CRT可经调节以产生“枕形”图像。图14中所示的所得图像为校正场曲率失真的结果，因此补偿了失真。

当使用不同光学配置时，图3的中性密度窗口具有另一可能的变化。在图15中，曲面镜5沿观看轴16而不是目标轴17定位。在此配置中，分束器涂层18施加到中性密度玻璃19或衬底。分束器涂层18施加到面向曲面镜5的分束器4的表面。来自目标物体1的光被分束器涂层18反射，而不穿过中性密度材料19。来自系统外部的光两次穿过中性密度材料，且因此，显着降低了重影成像光的强度。

图16绘示中性密度分束器的变化形式，藉此中性密度涂层20施加到透明衬底19的表面，且接着分束器涂层18施加到相对表面。在任一配置中，抗反光涂层均可选地施加在中性密度涂层20上，或施加在与分束器涂层18相对的中性密度衬底19的侧面上。

图17绘示使用20％吸收率的中性密度衬底19分束器、60％反射率/40％透射率分束器涂层18和85％反射率曲面镜5的系统的透射特性。所得真实图像2的强度为原始物体1的光强度的16.3％。

图18绘示从图17中所描绘的相同系统外部33发出的重影成像光的透射特性。与真实图像的16.3％相比，重影图像34以8.7％的强度退出系统。所示的实例包含60R/40T分束器和20％吸收率的中性密度分束器。其它组合提供不同的效能特性。

图19是分束器和中性密度吸收率的不同组合的效应的图表。如将从图表中所见，重影减少是以图像亮度为代价来达到的，且应基于特殊应用来维持平衡。关于减少重影的需要的另一考虑是所需的视角。当在合理的入射角内垂直地观看时，倾斜的镜系统完全消除重影成像。只有从正常观看轴下面观看系统时才能看见重影成像。

图20绘示具有35％吸收率的中性密度窗口的光谱图。所述吸收率在整个可见色谱上相对较均匀，且在UV和IR范围中渐渐减少。中性密度窗口的价值在于所有颜色都在整个可见光谱上均匀地吸收，因此真实图像为原始物体的真色复制。

本实用新型的真实图像投影系统除了运用在小型显示器之外，亦可运用在超高亮度Ultra-High-Bright，下文称为“UHB”显示系统中，以具有改进的成像和减少的重影。

本实用新型所提出的超高亮度Ultra-High-Bright，下文称为“UHB”显示系统含有倾斜镜。本实用新型的系统的优选实施例包括离轴倾斜约15度的单个曲面反光器。倾斜的角度必须足以允许发散光束路径撞击曲面反光器，而不与观看窗口孔的区域相交。倾斜的角度优选应小于17度，以便最小化光学系统中的场曲率效应。当倾斜的角度超过17度时，由场曲率现象导致的失真变得严重。在一个实施例中，来自直接位于曲面反光器下面且面向前的CRT或目标物体的光撞击直接定位在观看窗口孔下面的折叠镜或平面反光表面，其中所述反光表面面向目标和曲面反光器。优选地，折叠镜以一角度来定位，使得监视器反射到曲面反光器的中心的光束与水平线所成的角度等于曲面反光器的倾斜度的两倍。被曲面反光器反射的发散光束且会聚光束在水平轴上退出，在系统的焦点处形成真实图像。因为系统不使用分束器，所以当与70％中性密度滤光窗口一起使用时，系统透射率约为56％，且当不与前窗口一起使用时，系统透射率约为80％。

现在参看图21，目标101可为真实物体；LCD；CRT114或任何透射、反射或发射光的物体。来自目标物体101的光以互补角112、111被折叠镜106反射到曲面反光器103，其中所述光再次被曲面反光器103的经涂覆的表面105反射。曲面反光器103经定位以使得从折叠镜106反射的光束路径在曲面反光器103的物理中心118或顶点处撞击曲面反光器103。被曲面反光器表面(Curved Reflector surface)105反射的光束的反射角110等于曲面反光器(Curved Reflector)103的倾斜角117的两倍。接着，成像光束穿过分束器104且接着穿过窗口107，在系统的成像焦点FP2处形成图像。在1倍放大系统中，目标焦点FP1与曲面反光器表面105的光学中心118或顶点之间的光束路径距离等于曲面反光器的半径，或是EFL焦距的两倍。接着图像以也等于曲面反光器103的半径的光束路径距离形成于成像焦点FP2处。背景图像目标108定位于分束器104上，使得背景目标108的虚拟图像109看起来在曲面反光器103的前面，在外壳113的内部。分束器104的透射率应高于反射率。最佳透射率T％和反射率R％约为96％T/4％R，然而，其它组合将令人满意地起作用。

图22绘示与图21本质上相同的配置，只是曲面反光器103涂覆有分束器涂层或半透明镜涂层105。反光涂层优选位于反光器的凹表面上，但视情况位于凸表面上。如果凸表面上涂覆有反光涂层，那么凹表面视情况施加有抗反光涂层例如以减少二次重影成像。如图22中所示，第二或背景图像源108位于曲面反光器103的后面且通过反光器103可见，以便允许第二图像源对观看者来说可见，同时观看到真实投影的图像2。此第二图像源视情况为虚拟图像、真实图像或无穷大图像(即，准直光在无穷远处投影图像，以及实际物体、监视器114、投影仪、投影屏幕或类似物。使用分束器涂层的劣势在于真实图像102的亮度降低，因为与标准系统中铝涂层的86％的反射率相比，分束器涂层的反射率约为74％。

图23绘示所述系统的替代配置。在此系统中，折叠镜106以一角度来定位，使得从目标101焦点FP1到折叠镜106的发散光束路径与从曲面反光器103的顶点或光学中心118到成像焦点FP2的成像光束路径交叉，在所述成像焦点FP2处形成真实图像102。来自目标焦点FP1的发散光束路径撞击折叠镜106，所述折叠镜106以一角度定位，使得经反射的光束路径指向曲面反光器103上的光学中心118。此系统允许极其紧凑的轨迹。

当需要次级背景图像108时，曲面反光器103涂覆有分束器涂层105，使得背景目标108通过曲面反光器可见。背景图像源108可为实际物体；监视器114；投影仪；投影屏幕；或任何反射、透射或发射光的东西，包含显示实时视频的气体等离子或LCD屏幕。施加到曲面反光器103的分束器涂层5的反射率应高于透射率。对于较亮的背景源108，最佳分束器涂层105为反射率74％、透射率12％的铝涂层，然而，包含多层介电涂层在内的任何分束器涂层也可接受。

图24绘示图21中所描绘的系统的典型透射特性的实例。来自目标物体101的光以100％的亮度投射。光束路径以93％的亮度(100％乘以93％)被折叠镜106反射，所述折叠镜106涂覆有93％反射增强的铝涂层。接着光束被曲面反光器103的表面105反射，所述表面涂覆有铝涂层(AlSiO₂)，具有86％的反射率，得到80％(93％乘以86％)的亮度。接着光束透过涂覆有83％透射率/12％反射率的涂层的分束器104。所得亮度为66.4％(80％乘以83％)。接着光束路径透过窗口107，所述窗口为70％透射率的中性密度滤光器。与原始目标101的100％的亮度相比，退出所述窗口107形成真实图像的光束的所得亮度为46.5％(66.4％乘以70％)。其它涂层类型和反射率也可接受。

来自背景源108的光为100％，且以12％的反射率被分束器涂层104反射，形成背景图像109，其亮度为原始背景目标108亮度的12％。为了使真实图像102看起来立体且真实，使真实图像102的亮度(46.5％)比背景图像109的亮度(12％)大得多以使得背景不会通过真实图像可见，这一点很重要。另一可选分束器材料将为透明玻璃，其具有4％的正常反射率，将抗反光涂层施加到相对侧后导致0.2％的反射率。这将充当96％T/4％R分束器，改进系统中的每一者的总透射率。

图25绘示图22中所描绘的系统的典型透射特性的实例。来自目标物体101的光以100％的亮度投射。光束路径以93％的亮度(100％乘以93％)被折叠镜106反射，所述折叠镜106涂覆有93％反射率的增强的铝涂层。接着光束被曲面反光器103的表面105反射，所述表面涂覆有部分反射铝涂层(AlSiO₂)或分束器涂层，具有74％的反射率和12％的透射率，导致68.8％(93％乘以74％)的亮度。接着光束路径透过窗口107，所述窗口为70％透射率的中性密度滤光器。与原始目标101的100％的亮度相比，退出所述窗口107形成真实图像的光束的所得亮度为48.1％(68.8％乘以70％)。

借助透过施加到曲面反光器103的分束器涂层105直接观看背景目标108来形成背景图像108。背景图像亮度为12％(100％乘以12％)。如果系统中不需要背景图像108，那么曲面反光器103上的86％铝涂层105将导致56％的真实图像102亮度。

图26绘示图23中所描绘的系统的典型透射特性的实例。此配置具有与图25中所描绘的相同的透射特性。

图27绘示图21中所描绘的所提出系统的重影图像特性。图21、图22和图23中所示的所有系统都具有类似特性。在图27中，来自外部源120(例如房间中的灯或明亮地发光的物体)的光进入通过窗口107，撞击曲面反光器103。撞击曲面镜103的表面121的光被反射，且沿经反射的光束路径120、122的线形成图像。图像形成于位置122处，在此处，观看者128无法看见重影图像122，因为其不会退出所述窗口107。甚至位于房间内较低位置123处的光源也将被曲面反光器103反射126，并在系统箱113内的一点处形成图像127，且不会退出所述窗口107，且因此对观看者128来说不可见。因此完全消除所提出的系统中的重影成像。

以下是用于确定所提出的系统中的重影反射的位置和视角的计算方法。为了计算系统内重影成像的位置，以下公式适用：

为了计算离其中形成重影图像122的曲面反光器表面103的距离：

PD＝离曲面反光器121、122的投影距离

TD＝离曲面反光器120、121的目标距离

R＝镜半径或2倍焦距或EFL121、119。因此PD＝1/[(2/R)-(1/TD)]

为了计算重影图像122被曲面反光器103反射的角度：

TA＝从目标120到曲面反光器103的表面上的点121的光束相对于从曲面反光器的半径中心119到光束撞击在反光器表面上的点121的虚线所成的目标角130。

RA＝曲面反光器的反射相对于从曲面反光器的半径中心119到光束撞击在反光器表面上的点121的虚线所成的反射角129。

TM＝曲面反光器103相对于垂线的倾斜角。

因此反射角RA+TA

因此，相对于水平线的反射角＝RA+TA+MA

例如，外部光源120以与水平线成15度的下向角进入窗口。曲面反光器103的轴121、119从水平线向下倾斜15度。外部光源120的目标角130与曲面反光器103的轴121、119成30度。光以与曲面反光器3的轴121、119成30度的互补角129而反射。因此，光以与水平线成45度(RA+MA)或30度加上15度的镜倾斜而向下反射。

现假定曲面反光器的半径为35″(R)，且外部光源120位于离其撞击121曲面反光器103的位置240英寸(TD)处，重影图像122沿先前界定于点121与122之间的光束路径，形成于离曲面反光器103的反射点12118.9″(PD)的距离处。或从水平线向下45度。此计算为：

PD＝1/[(2/R)-(1/TD)]

PD＝1/[(2/35)-(1/240)]＝1/[0.05714-0.00417]

PD＝1/0.05298＝18.876″

图28绘示使用倾斜曲面反光器的现有技术系统。其具有与图27中所示的类似的重影减少益处，然而，与图21和图24中所描绘的46.5％(如所提出的实用新型中所使用的)相比，所述系统的透射率为15％。

图29绘示具有围绕背景目标源108而非前窗口107的盔状顶部的外壳中的UHB系统。在所示的实例中，来自目标源101监视器114的光被折叠镜106反射，且撞击曲面反光器103，集中在曲面反光器103的顶点118或物理中心处。接着，光穿过分束器104且在系统的焦点FP2处形成真实图像102。系统中的分束器104充当系统的前窗口，且机柜113的上侧107向后凹进以增强3D效果。可通过将真实图像目标监视器101移离焦点FP1，从而与焦点FP1与曲面反光器103的顶点118之间的光束路径长度相比，从目标101到曲面镜103的顶点118的光束路径长度增加，来缩小系统。这将减小从系统成像焦点FP2到形成真实图像102的位置的投影距离。来自背景监视器108或次级虚拟图像目标的光撞击分束器104且以与观看轴118重合的角度反射到FP2。次级目标或监视器108的虚拟图像109形成于曲面反光器103的前面。

本实用新型的真实图像投影系统除了运用在小型显示器，超高亮度(UHB)显示系统外，更可运用在具有圆形偏光器之真实图像投影系统。此圆形偏光器用于使定位在镜与真实图像之间的原光路径中的光束圆形地偏光，藉此进入系统的外部光实质上在退出系统前就被阻挡，从而实质上消除由外部光源导致的重影图像形成。

此具有圆形偏光器之真实图像投影系统参看图30，轴上双重非球面成像系统含有图像输入源201、两个曲面反光器203、204，其中的每一者都具有曲率的非球面旋转、圆形偏光片207以及真实图像投影208。来自图像源或监视器201的光202撞击上曲面反光器203；且反射在撞击下曲面反光器204的准直光束205中；且接着反射在会聚光束206中，所述会聚光束206穿过圆形偏光器207且在显示器前的自由空间中形成真实图像208。圆形偏光器207由附接到线性偏光膜的四分之一波片构成。线性偏光膜位于面向真实图像的表面上，且位于与曲面反光器相对的侧上。

图31绘示与图30相同的系统，其中圆形偏光器207放置在监视器面板201前。这防止重影图像形成并被监视器201的屏幕表面反射。LCD监视器通常要求对比度增强膜增强黑色电平。通过将圆形偏光器207替换到LCD监视器201前，对比度水平显着改进且重影成像显着减少。

参看图32，图中描述图30中所述的真实图像光学系统的重影成像。外部光源209通过观看孔窗207进入系统，并撞击下曲面反光器205。接着外部光源209反射在发散光束中，其穿过窗207以在所示的观看区域C内形成重影图像210。在双重非球面真实图像系统中，在正常观看区域A内看不到重影图像，但在人们坐着或从较低角度观看的环境下，真实重影图像形成且可见。

图33绘示倾斜的真实成像系统。来自图像源201的光撞击反光平面镜213并反射到曲面反光器212，其光轴与观看轴离轴倾斜约15度。被曲面反光器212反射的光反射在发散光束中，其穿过圆形偏光器207，在观看者空间中形成真实图像208。实例中的圆形偏光器为正圆形，由线性偏光膜和四分之一波片组成。线性偏光膜面向真实图像208。来自系统209外部的光穿过圆形偏光器207进入系统，首先穿过线性偏光器，变成垂直地偏光，接着穿过四分之一波片，变成正圆形(例如)，正圆形偏光的光撞击曲面反光器212，使偏光倒转为左旋圆。接着，经反射的会聚光束撞击圆形偏光窗207，首先穿过四分之一波，其中左旋圆偏光的光旋转成水平偏光的光。圆形偏光器207的垂直线性偏光膜阻挡水平偏光的光，且因此系统中看不到任何重影图像。

本实用新型提出塑胶注射模制方法制造上述实施例中的曲面反光器或是球面表面镜等等球面镜，以能够制造用于低成本塑胶曲面镜，此详细制造流程则参看图34到图37所示两个不同之实施例。

根据上述实施例，用来制作曲面反光器或是球面表面镜的塑胶球面镜，可通过使用塑胶注射模制来制造以能够制造用于低成本塑胶球面镜的塑胶部件主体。在本实用新型实施例中，塑料注入成型工艺能够提供直径从5时到36英寸的抛物面塑料镜(Parabolic Plastic Mirror)具有+/-0.0001英寸的尺寸公差。尽管用于塑料注入成型工艺的加工相对较昂贵，但制造每个塑胶部件的成本非常低。通过使用根据本实用新型实施例的塑料注入成型工艺，可再生多个复杂的几何形状，且可仅受金属模具的制造能力的限制。

目前在塑料工艺中，可取得的工具与材料已经发展到可以任意的组合而可以达成本实用新型具有高质量与低成本的塑料球面镜。藉由任意选择的金属模具的尺寸公差，所产出的塑胶部件可以依照特定的条件完成，而且可以维持在具有千分之几个十英寸左右之公差或是更好，只要仔细的选择适当的材料，而可以赶上玻璃的热稳定性(Thermal Stability)和耐久性(Durability)。在较佳的情况下，此材料已经可以忍受过去玻璃球面镜所能忍受的不同操作条件。

在本实用新型实施例中，金属模具的最终饰面可通过机械加工和抛光或其它能够产生充分饰面品质的类似加工方法而形成。最终饰面可为A1等级或被视为可用于塑胶部件的最精细饰面的等级。

在本实用新型的实施例中，可通过使用塑料注入成型工艺来产生直径从5时到36英寸的抛物面塑胶部件(Parabolic Plastic Parts)。塑胶部件的注射模制中所使用的程序在所属领域中是众所周知的；因此，本实用新型中将不讨论任何细节。

在第一实施例中，用于塑料注入成型工艺的金属模具能够为一般包封尺寸提供加或减.030英寸的公差，且为塑胶部件(非镜表面)提供加或减.05％的球面半径公差。上述公差可与玻璃球面镜相媲美。金属模具能够保持约+/-.0001英寸的公差

在本实用新型第一实施例中，多个塑料材料配方可用于制造塑料球面镜，其中满足多个性能标准，例如材料强度(Material Strength)、热稳定性(Thermal Stability)、吸水性(Water Absorption)、模具收缩率(MoldShrinkage)、流入模具中的材料流量、UL认证(UL Recognition)、制造考虑(Manufacturing Considerations)、表面密度(Surface Density)、润滑剂含量(Lubricant Content)以及抗划伤性(Scratch Resistance)。在一实施例中，此塑料材料在经过塑料注入模具成型后具有80/50 Scratch-dig表面质量或是更好。

在本实用新型第一实施例中，，塑料材料配方可包括以下物质中的一者：光学等级聚碳酸酯(optical-grade polycarbonate)、自然等级的聚碳酸酯(natural-grade polycarbonate)、UV等级的聚碳酸酯(UV-gradepolycarbonate)、聚醚酰亚胺(polyetherimide)、玻璃填充等级聚醚酰亚胺(glass-filled grade polyetherimide)、PMMA(丙烯酸acrylic)和具有类似性能标准的其它可比的塑料材料。可基于模具加工的精确程度和来自部件测试的实验结果来选择塑料材料配方。在一实施例中，此塑料材料具有光学透明度(Optical Clarity)以及具有实质上的透明。

在本实用新型第一实施例中，可通过执行真空金属化(VacuumMetallization)或真空沉积(Vacuum Deposition)工艺(图34中)来将金属层涂覆在经修整的塑胶部件的镜表面上，或用蒸发的金属蒸汽来处理塑料球面镜。沉积在塑料表面上的金属的厚度优选为约4到8微米。在金属化阶段之后，接着将保护性外涂层喷涂在金属化镜表面上。此保护涂层可以是阻质材料(Resist Material)或是增塑液体，当暴露在室温下会硬化后在外部形成一固体薄膜层。

由于通过将从成型工艺得到的塑料表面上的瑕疵数量最小化而使得所涂覆的塑料材料的表面的质量控制得到了改善，所以已经真空金属化的金属化塑胶部件可拥有改进的质量。此外，对于下面的塑胶部件的镜表面，金属化具有极好的粘附性。参看图35，用于制造塑料球面镜的方法，其中，厚度相对较薄的塑胶部件在加热和冷却后可保持其形式(Form)/形状(Shape)，前述方法包含多个以下步骤：

部件设计

a)设计塑胶部件，使得通过在镜缘的整个边缘上设计多个壁结构而使镜表面受到支撑以防止畸变或扭曲(S100)；此壁结构之真正数量是根据镜子的尺寸而有所变化，并且对于小型的镜子可以是一个，或是对于大型的镜子可以是三个或是更多。熟习此一般技艺的人都能够了解此壁结构的数量是工程上的考虑因素，并且将根据特定的规格而有所变化。

b)设计并精确地放置多个注射门，以确保除去塑胶树脂流产生的残余物或接合线(S102)；此注入门之真正数量是根据镜子的尺寸而有所变化，并且对于小型的镜子可以是一个，，或是对于大型的镜子可以是一个或是更多。熟习此一般技艺的人都能够了解此注入门的数量是工程上的考虑因素，并且将根据特定的规格而有所变化。在一实施例中，至少有一个注入门对准每一个壁结构。

c)确定塑胶部件的优选物理尺寸以满足多个光学性能要求和实体设计要求(S104)，包括80/50 Scratch-dig表面质量要求以及随着时间个改变也能维持其物性尺寸；

d)在塑胶部件中设计并放置多个支撑壁(Support wall)，使得塑胶部件的最终设计尺寸将与玻璃对应物匹配(S106)；

材料选择

a)根据塑胶部件品质规格基于抗变形能力来选择并使用塑胶材料制剂(S308)；此塑料材料可以是一个具有光学等级精整度的材料，例如是一般用在化妆的镜子或是其它透明的塑料材质。

模加工设备处理

a)制造金属模具，包括用于根据上文所述的部件设计而形成塑胶部件的模具腔，其中将金属模具的镜表面抛光到极好的光学等级精整度(S110)，在一较佳的例子中此金属模具是由等级A的工具钢铁所制造；

b)加热且/或冷却金属模具以在金属模具的镜表面上形成最佳曲率(S112)；

塑料注入成型

a)加热所选塑料材料配方，直到获得其熔化物为止(S114)；

b)注入或迫使熔化物进入模具腔，其中，熔化物冷却以获得所要尺寸和形状的塑胶部件20(S116)，可以了解的是此注入方法需要监控熔化塑料的温度与流动率，以使流动率最高，但同时却使湍流(Turbulence)最小化；

c)打开金属模具以顶出塑胶部件(S118)；

d)抛光和机械加工最少一表面，以使通过将从成型工艺得到的塑料表面上的瑕疵数量最小化(S120)。

镜面成形

a)将反射性金属涂层的薄层沉积到塑胶部件的镜表面上(S122)；以及

b)在金属化镜表面上形成保护性覆层(S124)；此保护涂层可以是阻质材料(Resist Material)或是塑料材料，当暴露在室温下会硬化后在尚未组装的镜子外部形成一保护阻绝层。此保护外涂层是在当塑料球面镜固定在空中图像显示器(Aerial Display Unit)时可以将它去除。

参考图34，说明已根据本实用新型第一实施例的修整用于塑胶球面镜340的经修整的塑胶部件320。

参考图36与37，在本实用新型的第二实施例中，用于根据本实用新型另一实施例制造塑料球面镜的方法，其中，塑胶部件之厚度必须足以在加热和冷却后仍可保持其形式/形状。在一实施例中，镜子的凹面区域具有厚度1.0厘米或更少，而球面体则可具有比较厚的厚度。一般而言，此生产塑胶部件的制造方法包括包含多个以下步骤：

部件设计

a)设计塑胶部件，使得通过在塑胶部件的边缘周围设计多个顶针(例如，28个顶针)来允许在不扭曲表面几何形状或破坏镜表面饰面的情况下从金属模具中移走部件，使镜表面受到支撑以防止畸变或扭曲(S200)；

b)设计用于精确地且均匀地放置多个塑料注入门，以确保清除由塑料树脂流所产生的残余物或流痕(S202)；

c)确定塑胶部件的优选物理尺寸以满足多个光学性能要求和实体设计要求(S204)；

d)在塑胶部件中设计并在战略上放置多个支撑壁(S206)；

材料选择

a)选择并使用光学等级聚碳酸酯、聚醚酰亚胺或PMMA(丙烯酸)作为用作塑胶球面镜的塑胶材料制剂(S208)；

模加工设备处理

a)使用高等级钢将用于金属模具的镜表面抛光成A1饰面(S210)；

b)加热且/或冷却模空腔以在金属模具的镜表面上形成最佳曲率(S212)；

塑料注入成型

a)加热所选塑料材料配方，直到获得其熔化物为止(S214)；

b)注入或迫使熔化物进入模具腔，其中，熔化物冷却以获得所要尺寸和形状的塑胶部件(S216)；

c)打开金属模具以顶出塑胶部件(S218)；镜面成形

a)通过使用真空金属化或真空沉积来在塑胶部件的镜表面上沉积一薄层的反射金属涂层，其优选具有4到8微米的厚度以获得金属化的镜表面(S220)；

b)在金属化镜表面上喷射保护性覆层(S222)；

经加工部件的检查

a)将塑料球面镜的镜表面上的球度维持在+/-0.05％的公差(S24)。

参看图7，说明直接在根据本实用新型第一实施例注射模制之后的塑胶部件20。顶针50置于塑胶部件的边缘周围，以用于允许在不扭曲表面几何形状或破坏镜表面40的情况下部件从金属模具移除。

因此，应了解，本文所述的本实用新型的实施例仅仅说明本实用新型的原理的应用。本文对所说明的实施例的细节的参考不希望限制权利要求书的范围，权利要求书本身叙述了被认为是对本实用新型很重要的那些特征。

Claims

1.一种真实图像投影装置，其特征在于包括至少一个曲面反光器，所述至少一个塑料曲面反光器定位成相对于所述系统的观看轴倾斜的配置，使得所述曲面反光器的光轴从所述观看轴的水平线倾斜12度与20度之间的角。

2.根据权利要求1所述的真实图像投影装置，其特征在于其包括折叠镜或反光表面，所述折叠镜或反光表面以使得来自目标源的光反射并指向所述塑料曲面反光器的近似中心或顶点的角度来定位。

3.根据权利要求1所述的真实图像投影装置，其特征在于其进一步包括分束器，所述分束器经定位以便与从所述塑料曲面反光器到真实图像的光束路径相交。

4.根据权利要求1所述的真实图像投影装置，其特征在于其中所述塑料曲面反光器包含施加到其至少一个凹或凸表面的分束器涂层。

5.根据权利要求4所述的真实图像投影装置，其特征在于其进一步包括机柜或机壳，其中分束器与观察者之间的所述机柜侧的区域切断或打开以允许真实图像投影在空间中，同时提供盔状顶部以减少从上方进入所述系统的杂散光。

6.根据权利要求1所述的真实图像投影装置，其特征在于其中未涂覆有反光涂层的任何光学表面都涂覆有抗反光涂层以减少二次和重影成像。

7.根据权利要求1所述的真实图像投影装置，其特征在于其进一步包括中性密度衬底的分束器，其经定位以与从所述曲面反光器到真实图像的成像光束相交，但不与折叠镜与所述曲面反光器之间的目标光束相交。

8.根据权利要求1所述的真实图像投影装置，其特征在于其进一步包括圆形偏光器窗口，用于防止杂散光从所述系统外部进入，且防止杂散光退出所述系统并对其外部的观察者来说可见。

9.根据权利要求8所述的真实图像投影装置，其特征在于其进一步包括在所述圆形偏光器的外表面上的分束器涂层或表面。

10.根据权利要求1所述的真实图像投影装置，其特征在于其进一步包括机柜和倾斜的分束器，后者还充当所述系统的前窗口。

11.根据权利要求1所述的空中真实图像投影装置，其特征在于其中所述塑料曲面镜包括：

塑胶部件，其中所述塑胶部件的镜表面由镜边缘的所述边缘上的多个壁结构支撑，其中所述镜表面具有球形度、物理尺寸、优良的光学等级饰面与具有最佳曲率的所述镜表面，其通过加热并冷却金属模具以在所述金属模具的所述镜表面上形成最佳曲率而产生，而所述塑料曲面镜其上更包括反射性金属涂层的薄层以及保护性覆层，其形成于金属化镜表面上。

12.根据权利要求11所述的真实图像投影装置，其特征在于其中所述塑料曲面镜进一步包括多个策略性位置处的多个注射门。

13.根据权利要求11所述的真实图像投影装置，其特征在于其中所述塑料曲面镜进一步包括安置在所述塑胶部件中的多个支撑壁，使得所述塑胶部件的最终设计尺寸将与玻璃对应物的最终设计尺寸匹配。

14.根据权利要求11所述的真实图像投影装置，其特征在于其中所述塑胶部件的所述塑胶材料制剂是基于符合与以下各项相关的多个性能标准的能力而选择的：材料强度、热稳定性、吸水性、模具收缩率、进入模具的材料流、UL认证、制造注意事项、表面密度、润滑剂含量以及抗刮擦度。

15.根据权利要求11所述的真实图像投影装置，其特征在于其中所述塑胶部件的所述塑胶材料制剂从由以下各项组成的群组中选择：光学等级聚碳酸酯、天然等级聚碳酸酯、UV等级聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、玻璃填充等级聚醚酰亚胺以及丙烯酸酯。