TW201804223A - 顯示系統及光導 - Google Patents

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TW201804223A
TW201804223A TW106118982A TW106118982A TW201804223A TW 201804223 A TW201804223 A TW 201804223A TW 106118982 A TW106118982 A TW 106118982A TW 106118982 A TW106118982 A TW 106118982A TW 201804223 A TW201804223 A TW 201804223A
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安卓 約翰 奧德奇爾克
智省 貟
提摩西 路易斯 汪
吉利斯 珍－貝普提司特 班諾特
艾琳 愛麗斯 麥克道威爾
蕎 安 艾特
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３Ｍ新設資產公司
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Abstract

描述一種顯示系統，其包括用於形成一影像的一成像器，及用於投影由該成像器形成之該影像之一投影透鏡系統。對於該複數個像素之各像素，該成像器經組態以發射具有一中心射線之一光錐，該中心射線具有隨著該成像器中之該像素之位置而變異之一方向。此變異可使透過該投影透鏡系統投影之一影像之亮度增加至少百分之30。該顯示系統可包括：一光導，其具有經調適以接收光之一光介入部分；一光傳輸部分，其經設置以接收來自該光介入部分的光；及一光提取部分，其經設置以接收來自該光傳輸部分之光。

Description

顯示系統及光導
一種光學系統可包括一顯示器面板及一透鏡系統，該透鏡系統接收來自該顯示器面板之光並將該光引導至觀察者眼睛。
在本說明之一些態樣中，提供一種顯示系統，其包括用於形成一影像的一成像器，及用於投影由該成像器形成之該影像之一投影透鏡系統。該成像器包含複數個離散間隔開的像素。對於該複數個像素之各像素，該成像器經組態以發射具有一中心射線之一光錐，該中心射線具有隨著該成像器中之該像素之位置而變異之一方向。該變異使透過該投影透鏡系統投影之一影像之亮度增加至少百分之30。
在本說明之一些態樣中，提供一顯示系統，該顯示系統包括一投影透鏡系統、一光導、及一空間光調變器，該投影透鏡系統具有以一光軸為中心之一或多個透鏡。該光導包括：一光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收來自該光介入部分的光；及一光提取部分，其經設置以接收來自該光傳輸部分之光。該光提取部分經組態以提供一光輸出中心射線方向，該光輸出中心射 線方向相對於該光軸具有一角度，該角度隨該光提取部分之一輸出表面上之一位置而變異。該光提取部分沿該光軸與該光介入部分分開，於該光提取部分與該光介入部分之間形成一間隔。該空間光調變器與該光提取部分係光學連通，且該光導經摺疊以使該光提取部分面對該光介入部分。
在本說明之一些態樣中，一顯示系統包括：一投影透鏡系統，其具有一或多個透鏡且具有一最大橫向光學作用尺寸；一成像器，其具有一最大橫向光學作用尺寸；及提供一光導。由該投影透鏡系統投影由該成像器形成之一影像。該光導接收來自一光源之光，且包括設置於該投影透鏡系統與該成像器之間之一光提取部分。該光提取部分包括複數個離散間隔開的光提取特徵，用於提取所接收之光並將該光導向朝向該成像器。該投影透鏡系統之該最大橫向光學作用尺寸係不大於該成像器之該最大橫向光學作用尺寸的百分之80。
在本說明之一些態樣中，一光導包括：一光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收經過一第一摺疊來自該光介入部分的光；及提供一光提取部分，其經設置以接收經過一第二摺疊來自該光傳輸部分的光。該光提取部分與光介入部分間隔開且面對光介入部分。
在本說明之一些態樣中，一光導包括：一光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收來自該光介入部分的光；及提供一光提取部分，其經設置以接收來自該光傳輸部分之光。由該光介入部分接收之該光主要沿一第一方向傳播。該光傳輸部 分具有一第一區段，且由該光傳輸部分接收的該光主要在該第一區段中沿一第二方向傳播。由該光傳輸部分接收之該光主要沿一第三方向傳播。該第一方向與該第二方向之間之一第一夾角係至少140度且該第一方向與該第三方向之間之一第二夾角係小於40度。
在本說明之一些態樣中，提供一種光學系統，其包括一投影透鏡系統及一光導。光導包括：一光介入部分，其經調適以接收光；及一光提取部分，其經設置以接收來自光介入部分之光。由該光介入部分接收之該光主要沿一第一方向傳播。由該光傳輸部分接收之該光主要沿一第二方向傳播。該第一方向與該第二方向之間之一夾角係至少120度。該光提取部分包括複數個光提取特徵，該複數個光提取特徵經調適以從該光提取部分朝向投影透鏡系統提取光。
100‧‧‧光學系統
110‧‧‧第一光學堆疊
112‧‧‧第一光學透鏡
114‧‧‧第一主表面
116‧‧‧第二主表面
117‧‧‧部分反射器
119‧‧‧透鏡系統
120‧‧‧第二光學堆疊
122‧‧‧第二光學透鏡
124‧‧‧第一主表面
125‧‧‧四分之一波延遲器
126‧‧‧第二主表面
127‧‧‧反射偏光器
130b‧‧‧顯示器面板
130c-1‧‧‧平坦面板
130c-2‧‧‧平坦面板
130c-3‧‧‧平坦面板
132‧‧‧發光系統
132b‧‧‧發光系統
132c‧‧‧發光系統
135‧‧‧出射光瞳
137‧‧‧光線
138‧‧‧光線
140‧‧‧折疊光軸
200‧‧‧光學系統
210‧‧‧第一光學堆疊
212‧‧‧第一光學透鏡
219‧‧‧透鏡系統
220‧‧‧第二光學堆疊
222‧‧‧透鏡
232‧‧‧發光系統
232b‧‧‧發光系統
232c‧‧‧發光系統
235‧‧‧出射光瞳
237b‧‧‧中心射線
237c‧‧‧中心射線
239b‧‧‧光束
240‧‧‧顯示系統
241‧‧‧像素
241b‧‧‧像素
241c‧‧‧像素
242‧‧‧像素
243‧‧‧像素
247‧‧‧光/主射線/主光線
247c‧‧‧中心光線
300‧‧‧光學系統
310‧‧‧整合式光學堆疊
312‧‧‧光學透鏡
314‧‧‧第一主表面
315‧‧‧四分之一波延遲器
316‧‧‧第二主表面
317‧‧‧部分反射器/四分之一波延遲器
325‧‧‧第一四分之一波延遲器
327‧‧‧反射偏光器
332‧‧‧發光系統/顯示器面板
335‧‧‧出射光瞳
337‧‧‧光線
340‧‧‧折疊光軸
400‧‧‧光學系統
410‧‧‧光學堆疊
412‧‧‧透鏡
417‧‧‧部分反射器
427‧‧‧反射偏光器
432‧‧‧發光系統
435‧‧‧出射光瞳
441‧‧‧像素
442‧‧‧像素
443‧‧‧像素
447‧‧‧主射線
500‧‧‧光學系統
512‧‧‧第一透鏡
519‧‧‧透鏡系統
520‧‧‧光學堆疊
522‧‧‧第二透鏡
532‧‧‧發光系統
535‧‧‧出射光瞳
560‧‧‧光學堆疊
562‧‧‧第三透鏡
630‧‧‧像素化光源
632‧‧‧發光系統
637‧‧‧中心射線
639‧‧‧光錐
641‧‧‧像素
647‧‧‧中心射線
649‧‧‧光錐
650‧‧‧光重導向層
656‧‧‧部分
730‧‧‧像素化光源
732‧‧‧發光系統
741‧‧‧像素
742‧‧‧像素
750‧‧‧光重導向層
751‧‧‧第一像素/影像
752‧‧‧第二像素/影像
755‧‧‧影像表面
756‧‧‧部分
757‧‧‧部分
830‧‧‧像素化光源
832‧‧‧發光系統
841‧‧‧像素
842‧‧‧像素
850‧‧‧光重導向層
851‧‧‧第一像素/影像
852‧‧‧第二像素/影像
855‧‧‧影像表面
856‧‧‧部分
857‧‧‧部分
930‧‧‧層
950‧‧‧光重導向層
954‧‧‧透鏡
1032‧‧‧發光系統
1033‧‧‧表面
1036‧‧‧光吸收材料
1039‧‧‧光錐
1041‧‧‧像素
1044‧‧‧像素
1049‧‧‧光錐
1050‧‧‧光重導向層
1054‧‧‧光重導向元件
1056‧‧‧光重導向元件
1131a‧‧‧第一側
1131b‧‧‧第二側
1131c‧‧‧彎曲表面
1133‧‧‧像素化表面
1137‧‧‧中心射線
1137a‧‧‧中心光線
1137b‧‧‧中心光線
1139‧‧‧光錐
1140‧‧‧光錐
1141‧‧‧光發射器
1141b‧‧‧光發射器
1142‧‧‧像素
1147‧‧‧中心光線
1147b‧‧‧中心光線
1154a‧‧‧透鏡
1154b‧‧‧光重導向元件
1149‧‧‧光錐
1193‧‧‧軸
1194‧‧‧透鏡部分
1196‧‧‧基底部分/圓柱基底
1230‧‧‧顯示器面板
1232‧‧‧發光系統
1236‧‧‧背光
1250‧‧‧光重導向層
1332‧‧‧發光系統
1340‧‧‧光軸
1341‧‧‧像素
1342‧‧‧像素
1343‧‧‧像素
1347‧‧‧中心光線
1349‧‧‧光錐
1432‧‧‧發光系統
1440‧‧‧光軸
1441‧‧‧像素
1442‧‧‧像素
1443‧‧‧像素
1447‧‧‧中心射線
1449‧‧‧光錐
1532‧‧‧發光系統
1540‧‧‧光軸
1541‧‧‧像素
1542‧‧‧像素
1543‧‧‧像素
1547‧‧‧中心射線
1549‧‧‧光錐
1600‧‧‧光學系統
1600b‧‧‧顯示系統
1610‧‧‧第一光學透鏡
1614‧‧‧主表面
1619‧‧‧透鏡系統
1619b‧‧‧透鏡系統
1620‧‧‧第二光學透鏡
1626‧‧‧主表面
1630‧‧‧液晶顯示器面板
1630b‧‧‧成像器
1632‧‧‧發光系統
1636‧‧‧背光
1640b‧‧‧光軸
1660‧‧‧準直光學元件
1660b‧‧‧光介入部分
1661‧‧‧光源
1663‧‧‧光導
1663b‧‧‧光導
1664‧‧‧光傳輸部分
1664b‧‧‧光傳輸部分
1665‧‧‧光提取元件/光提取部分
1665b‧‧‧光提取部分
1666‧‧‧階梯
1666b‧‧‧階梯
1667‧‧‧表面
1667b‧‧‧表面
1668‧‧‧背反射器
1669‧‧‧傾斜部分
1669b‧‧‧傾斜部分
1670‧‧‧光學偏光器
1671‧‧‧第一折疊
1671b‧‧‧第一折疊
1673b‧‧‧第二折疊
1674‧‧‧第二折疊
1730‧‧‧像素化光源/光重導向層
1732‧‧‧發光系統/像素化光源
1741a‧‧‧像素群組
1741b‧‧‧群組
1741c‧‧‧群組
1741d‧‧‧群組
1744‧‧‧像素
1750‧‧‧光重導向層
1756a‧‧‧部分
1756b‧‧‧部分
1756c‧‧‧部分
1756d‧‧‧部分
1758‧‧‧凹形表面
1830‧‧‧液晶顯示器面板
1832‧‧‧發光系統
1836‧‧‧背光
1840‧‧‧光軸
1841‧‧‧第一像素
1842‧‧‧第二像素
1844‧‧‧像素
1850‧‧‧光重導向層
1856‧‧‧第一部分
1857‧‧‧第二部分
1858‧‧‧凹形光重導向表面
1872‧‧‧第一偏光器
1873‧‧‧第二偏光器
1876‧‧‧第一玻璃層
1878‧‧‧第二玻璃層
1930‧‧‧液晶顯示器面板
1932‧‧‧發光系統
1936‧‧‧背光
1940‧‧‧光軸
1941‧‧‧第一像素
1942‧‧‧第二像素
1944‧‧‧像素
1950‧‧‧光重導向層
1956‧‧‧第一部分
1957‧‧‧第二部分
1958‧‧‧凹形光重導向表面
1972‧‧‧第一偏光器
1973‧‧‧第二偏光器
1976‧‧‧第一玻璃層
1978‧‧‧第二玻璃層
2030‧‧‧液晶顯示器面板
2032‧‧‧發光系統
2036‧‧‧背光
2044‧‧‧像素
2056‧‧‧光重導向元件
2057‧‧‧光重導向元件
2072‧‧‧第一偏光器
2073‧‧‧第二偏光器
2076‧‧‧第一玻璃層
2078‧‧‧第二玻璃層
2130‧‧‧液晶顯示器面板
2132‧‧‧發光系統
2136‧‧‧背光
2144‧‧‧像素
2150‧‧‧光重導向層
2156‧‧‧光重導向元件
2172‧‧‧第一偏光器
2173‧‧‧第二偏光器
2230‧‧‧液晶顯示器面板
2232‧‧‧發光系統
2244‧‧‧像素
2256‧‧‧透鏡
2257‧‧‧透鏡
2276‧‧‧第一玻璃層
2310‧‧‧第一光學透鏡
2314‧‧‧第一主表面
2316‧‧‧第二主表面
2319‧‧‧透鏡系統
2320‧‧‧第二光學透鏡
2324‧‧‧第一主表面
2326‧‧‧第二主表面
2339‧‧‧第一光錐
2349‧‧‧第二光錐
2350‧‧‧光重導向元件
2356‧‧‧光重導向元件
2357‧‧‧光重導向元件
2400‧‧‧顯示系統
2430‧‧‧顯示器面板
2432‧‧‧發光系統
2439‧‧‧第一光錐
2441‧‧‧發光材料
2442‧‧‧中心
2444‧‧‧發光像素
2449‧‧‧光
2456‧‧‧第一光重導向元件
2457‧‧‧第二光重導向元件
2519a‧‧‧透鏡系統
2519b‧‧‧透鏡系統
2532a‧‧‧發光系統
2532b‧‧‧發光系統
2590‧‧‧頭戴顯示器
2592‧‧‧框架
2594a‧‧‧第一顯示器部分
2594b‧‧‧第二顯示器部分
2638‧‧‧光
2660‧‧‧光介入部分
2663‧‧‧光導
2664‧‧‧光傳輸部分
2664-1‧‧‧第一區段
2664-2‧‧‧第二區段
2665‧‧‧光提取部分
2671‧‧‧第一折疊
2674‧‧‧第二折疊
2674-1‧‧‧第一子折疊
2674-2‧‧‧第二子折疊
2681‧‧‧第一方向
2683‧‧‧光傳輸部分/第二方向
2685‧‧‧第三方向/光提取部分
2738‧‧‧光
2760‧‧‧光介入部分
2763‧‧‧光導
2765‧‧‧光提取部分
2771‧‧‧折疊
2781‧‧‧第一方向
2785‧‧‧第二方向
2860‧‧‧光介入部分
2863‧‧‧光導
2865‧‧‧光導
2871‧‧‧折疊
2881‧‧‧第一方向
2885‧‧‧第二方向
2981‧‧‧單位向量
2985‧‧‧單位向量
d‧‧‧距離
D1‧‧‧最大橫向光學作用尺寸
g‧‧‧間隙
P‧‧‧節距
w‧‧‧像素寬度
x‧‧‧軸/方向
y‧‧‧軸/方向
z‧‧‧軸/方向
φ‧‧‧受光角
α‧‧‧角
θ‧‧‧錐角
θ1‧‧‧錐角
θ2‧‧‧錐角
圖1A係一光學系統之一剖面圖；圖1B至圖1C係顯示器之剖面圖；圖2A係一光學系統之一剖面圖；圖2B係從一參考發光系統中之一像素輸出之光之一剖面圖；圖2C係從一發光系統中之一像素輸出之光之一剖面圖；圖3至圖5係光學系統之剖面圖；圖6至圖8係發光系統之示意剖面圖；圖9係一光重導向層之一剖面圖；圖10係一發光系統之一剖面圖； 圖11A至圖11B係包括光重導向元件之像素之剖面圖；圖12至圖15係發光系統之示意剖面圖；圖16A係一光學系統之一剖面圖；圖16B至圖16C分別係一顯示系統之剖面圖及透視圖；圖17至圖22係發光系統之剖面圖；圖23係一透鏡系統之一剖面圖；圖24係一發光系統之一剖面圖；圖25係一頭戴顯示器之示意俯視圖；圖26至圖28係光導之示意剖面圖；及圖29係介於兩個方向之間的一夾角之示意表示。
顯示系統可包括一顯示器面板及一透鏡系統，該透鏡系統接收來自該顯示器面板之光並將該光之至少一部分透射穿過該顯示系統之一出射光瞳。該透鏡系統可包括：一反射偏光器；一部分反射器，其相鄰於該反射偏光器且與該反射偏光器間隔開；及一四分之一波延遲器，其設置於該反射偏光器與該部分反射器之間。該部分反射器將接收自該顯示器面板之光之至少一些者透射穿過該反射偏光器且穿過該出射光瞳。例如，此類顯示系統可在可用於頭戴顯示器(諸如虛擬實境顯示器)的精巧系統中提供寬的視野。可用的顯示系統描述於2015年9月3日申請之同在審查中之美國臨時專利申請案第62/214,049號中，該案茲以引用形式且不與本說明牴觸之程度併入本文中。
根據本說明，已發現，相較於習知顯示系統，可藉由更改顯示器面板之光輸出，使得合適地更改光輸出之方向或光輸出之準直度之一或兩者，來實質上增加顯示器面板所發射之透射穿過出射光瞳的光之分率。如本文其他地方進一步所述，這可藉由使於顯示器面板與部分反射器之間包括光重導向層(例如，藉由使光重導向層包括在顯示器面板之一表面上)、或藉由修改用於照明顯示器面板之背光來達成。
圖1係光學系統100之示意剖面圖，光學系統100包括發光系統132、透鏡系統119、及出射光瞳135。發光系統132經調適以提供可由透鏡系統119有效利用的一光輸出。發光系統132可包括一光重導向層及/或一至少部分準直背光。於本文其他地方合適的發光系統。諸如發光系統132之發光系統可經像素化且可稱為像素化系統或像素化顯示器。光學系統100可為可用於例如一頭戴顯示器中的一顯示系統。
透鏡系統119包括設置於發光系統132與出射光瞳135之間的一第一光學堆疊110，一第二光學堆疊120設置於第一光學堆疊110與出射光瞳135之間。第一光學堆疊110及第二光學堆疊120中之各者可係實質上平坦或可係相對於一或多個軸彎曲的。在一些實施例中，第一光學堆疊110及第二光學堆疊120中之各者沿著正交的第一軸及第二軸凸出朝向發光系統132。在圖1中提供一x-y-z座標系。正交的第一軸及第二軸可分別係x軸及y軸。
第一光學堆疊110包括第一光學透鏡112，第一光學透鏡212具有相對的各自第一主表面114及第二主表面116。第一光學堆疊110包括部分反射器117，其設置於第一主表面114上。在複數個所欲或預定波長中，部分反射器117具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器217可具有至少30%之一平均光學透射率，該等波長可係本文其他地方所述之任何波長範圍。在一些實施例中，部分反射器117在複數個所欲或預定波長中具有至少40%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中具有至少40%之一平均光學透射率。
第二光學堆疊包括第二光學透鏡122，其具有第一主表面124及第二主表面126。第二光學堆疊120包括反射偏光器127，其設置於第二主表面126上，且第二光學堆疊220包括四分之一波延遲器125，其設置於反射偏光器127上。四分之一波延遲器125可係層壓於反射偏光器127上之膜，或可係施加至反射偏光器127之塗層。光學系統100可包括一或多個額外延遲器。例如，第二四分之一波延遲器可包括在第一光學堆疊110中，且可設置於第二主表面116上。第一四分之一波延遲器125及包括在光學系統100中之任何額外的四分之一波延遲器可係依該複數個預定或所欲波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。或者，第二光學堆疊120可描述為包括第二透鏡122及設置於第二透鏡122上之反射偏光器127，且第一四分之一波延遲器125可視為設置於第二光學堆疊120上而非包括在第二光學堆疊120中的分開之層或塗層。在此情況中，第一四分之一波延遲 器125可描述為設置於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間。在一些實施例中，第一四分之一波延遲器125可不附接至第二光學堆疊120，且在一些實施例中，第一四分之一波延遲器125設置於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間且與其等間隔開。在又其他實施例中，第一四分之一波延遲器125可設置於部分反射器117上，且可描述為包括在第一光學堆疊110中，或可描述為設置於第一光學堆疊110與第二光學堆疊120之間。
第一透鏡112及第二透鏡122之一或兩者可為折射透鏡。折射透鏡係在透射下提供一所欲光學倍率的一光學透鏡。在一些實施例中，第一透鏡112及第二透鏡122之一或兩者可在透射下具有低或實質上為零的光學倍率，且可歸因於透鏡之形狀而在反射下提供光學倍率。包括經設置彼此間隔開相鄰的一反射偏光器及一部分反射器之一光學系統可稱為一折疊光學系統，此係因為此類系統提供如圖1A所繪示之一折疊光徑。不提供此類折疊光徑但包括折射透鏡之一光學系統可描述為一折射光學系統。
光線137及138各自從發光系統132透射穿過出射光瞳135。光線138可係中心光線，其光徑界定光學系統100之折疊光軸140，光學系統200可以折疊光軸140為中心。
發光系統132可包括任何合適類型的顯示器面板，包括例如，液晶顯示器(LCD)面板及有機發光二極體(OLED)顯示器面板。例如，顯示器面板可如圖1A中所繪示係實質上平的或平坦，或可如圖1B中所繪示係彎曲的，或可包括如圖1C中所示之相對於彼此以鈍 角設置的複數個平或平坦面板。圖1B係發光系統132b之一示意剖面圖，發光系統132b包括顯示器面板130b，顯示器面板130b可相對於至少一個軸彎曲或可凹入朝向光學系統之透鏡(例如，顯示器面板130b可彎曲朝向透鏡112及122)。顯示器面板130b可在一個維度上(簡單曲線)或在兩個維度上(複合曲線)彎曲。例如，顯示器面板130b可在正交的x方向及y方向之一或兩者上彎曲。在兩個維度上彎曲的顯示器面板可具有兩個不同曲率半徑(例如，在x方向及y方向上的曲率可不同。此類顯示器可稱為環形的)。圖1C係發光系統132c之一示意剖面圖，發光系統132c包括實質上平坦面板130c-1、130c-2、及130c-3。面板130c-1及130c-2相對於彼此以鈍角θ1設置，且面板130c-2及130c-3相對於彼此以鈍角θ2設置。面板130c-1、130c-2、及130c-3經設置以面對光學系統之透鏡(例如，面板130c-1、130c-2、及130c-3可面向透鏡112及122)。顯示器面板130b及130c之任一者可用於圖1A之發光系統132中，且可用於本文其他地方所述之其他光學系統。
再參照圖1A，光線137(且同樣地光線138)依序地自發光系統132發射、透射穿過第二主表面116(及其上的任何塗層或層)、透射穿過第一光學透鏡112、透射穿過部分反射器117、透射穿過設置在反射偏光器127上之四分之一波延遲器125、自反射偏光器127反射、往回透射穿過四分之一波延遲器125、自部分反射器117反射、透射穿過四分之一波延遲器125、透射穿過反射偏光器127、透射穿過第二透鏡122、及透射穿過出射光瞳135。光線137可以一偏 光狀態從發光系統132發射，其在行進穿過四分之一波延遲器125之後旋轉成第一偏光狀態。發光系統132可包括偏光調態元件，以提供所欲狀態。發射在所欲偏光狀態的光的發光系統可導致高對比影像。第一偏光狀態對於反射偏光器127而言可係阻斷狀態。在光線137行進穿過第一四分之一波延遲器125、從部分反射器117反射、且反向行進穿過四分之一波延遲器125之後，其偏光狀態係實質上正交於第一偏光狀態之第二偏光狀態。光線137可因此在其第一次入射於反射偏光器127上時從反射偏光器127反射，且可在其第二次入射於反射偏光器127上時透射穿過反射偏光器127。
其他光線(未繪示)當在負z方向上入射於部分反射器117上時從部分反射器117反射，或當在正z方向上入射於部分反射器117上時由部分反射器117透射。此等光線可離開光學系統100。
在一些實施例中，當主光線第一次或每一次入射在第一光學堆疊110或第二光學堆疊120上時，自發光系統132發射且透射穿過出射光瞳135之實質上任何主光線以小於約30度、小於約25度、或小於約20度的一入射角入射在第一光學堆疊110及第二光學堆疊120中之各者上。在本說明之光學系統之任一者中，當主光線第一次或每一次入射在反射偏光器或部分反射器上時，發光系統132所發射且透射穿過出射光瞳134之實質上任何主光線以小於約30度、小於約25度、或小於約20度的一入射角入射在反射偏光器及部分反射器中之各者上。若發光系統所發射且透射穿過出射光瞳之所有主光線中 之大多數(例如，約90%或更多、或約95%或更多、或約98%或更多)滿足一條件，則可稱實質上任何主光線均滿足該條件。
多種因素可造成在發光系統132所發射之光第一次入射在反射偏光器127上時，光部分透射穿過反射偏光器127。這可造成在出射光瞳135處的非所要的重影或影像模糊。此等因素可包括各種偏光組件在成型期間之性能劣化及光學系統100中之非所要的雙折射。此等因素之作用可組合而降低光學系統100之對比率及效率。這些因素對對比率之作用更詳細地描述於同在審查中之美國臨時專利申請案第62/214,049，該案於2015年9月3日申請且先前以引用方式併入本文。可藉由使用相對較薄的光學透鏡(其例如可減小透鏡中之非所要的雙折射)及使用薄光學膜(其可例如減小由熱成型光學膜引起之光學假影)來最小化此類因素。在一些實施例中，第一光學透鏡112及第二光學透鏡122各自具有小於7mm、小於5mm、或小於3mm之厚度，且可具有在例如1mm至5mm、或1mm至7mm之範圍內的厚度。在一些實施例中，反射偏光器127可具有小於75微米、小於50微米、或小於30微米之厚度。在一些實施例中，在光學系統100之視野上，出射光瞳135處之對比率係至少40、或至少50、或至少60、或至少80、或至少100、或至少150、或至少200、或至少300。
一膜可藉由使膜變形或拉伸成所欲形狀之任何成型程序來定形成複合曲線(相對於兩個正交軸彎曲)。合適之成型程序可包括或可不包括高溫(熱成型)。合適之成型程序包括熱成型及/或加壓 處理(經由施加壓力來使膜變形或拉伸成所欲形狀)。已發現，當用於本說明之光學系統中時，藉由形成在成型之前單軸定向的聚合多層光學膜製成的相對於兩個正交軸彎曲的凸形反射偏光器係尤其有利的。例如，已發現，相較於使用其他反射偏光器，當利用此類膜時對比率可顯著較高。然而，亦可使用其他反射偏光器，諸如非單軸定向的多層聚合膜反射偏光器或線柵偏光器。在一些實施例中，經單軸定向之多層反射偏光器係APF(Advanced Polarizing Film，可購自3M Company,St.Paul,MN)。在一些實施例中，光學系統包括經熱成型之APF或經壓力成型之APF，且光學系統中之入射於經熱成型之APF或經壓力成型之APF上的任何或實質上任何主射線具有低入射角(例如，小於約30度、小於約25度、或小於約20度)。
在一些實施例中，可利用包括實質上平反射偏光器而非彎曲反射偏光器之透鏡系統。在一些實施例中，反射偏光器相對於一個軸彎曲，且在一些實施例中，反射偏光器相對於兩個正交軸彎曲。反射偏光器可係實質上平或實質上相對於一軸或相對於兩個正交軸彎曲的多層光學膜。反射偏光器可係實質上平或實質上相對於一軸或相對於兩個正交軸彎曲的線柵偏光器。
已發現，合適地選擇各種主表面(例如，第二主表面126及第一主表面114)之形狀使光學系統可提供足夠低的失真，使得影像不必係預失真的。在一些實施例中，發光系統132經調適以發射一無失真影像。部分反射器117及反射偏光器127可選擇不同形狀，使得透射穿過出射光瞳135之所發射無失真影像之失真小於在出射光 瞳135處之視野之約10%、或小於約5%、或小於約3%。在出射光瞳處之視野可例如大於80度、大於90度、或大於100度。
圖2A係光學系統200之剖面圖，光學系統200包括透鏡系統219、發光系統232、及出射光瞳235。透鏡系統219包括第一光學堆疊210及第二光學堆疊220。於圖2A中繪示自像素241、242、及243所發射之光。來自像素241之光247包括一主射線，其透射穿過出射光瞳235之一中心。第一光學堆疊210包括：透鏡212；及部分反射器，其設置於面對出射光瞳235的透鏡212之主表面上。第二光學堆疊220包括透鏡222，且包括反射偏光器，其設置於面對發光系統232的透鏡222之主表面上。包括四分之一波延遲器，其設置於反射偏光器上而面對部分反射器，或設置於部分反射器上而面對反射偏光器。透鏡212及透鏡222係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向發光系統232。在其他實施例中，第一透鏡及第二透鏡之一或兩者可具有非凸出的一或多個表面。在一些實施例中，透鏡之一或兩者係平凸的，且在一些實施例中，透鏡之一或兩者係平凹的。在一些實施例中，一個透鏡係平凸的，且另一透鏡係平凹的。在一些實施例中，反射偏光器設置於凸出朝向顯示器的表面上，且四分之一波延遲器設置於平表面上。凸出朝向顯示器的表面可例如係：平凸透鏡之彎曲表面，其設置成透鏡之彎曲表面面對顯示器；或平凹透鏡之彎曲表面，其設置成透鏡之平表面面對顯示器。
圖2B至圖2C示意地繪示自發光系統232b之像素241b所發射之光及由發光系統232c之像素241c所發射之光，像素 241b及像素241c兩者對應於圖2A之發光系統232之像素241。例如，來自習知顯示器面板之光可一般以光束239b發射，光束239b可具有朗伯分佈，其具有沿著顯示器面板之一法線的一中心射線237b。在一些實施例中，發光系統232c包括一光重導向層，其使中心射線237b之方向轉向朝向主射線247之方向。在這些情況下，發光系統232b可另外等效於發光系統232c，但無光重導向層。如本文其他地方進一步所述，光重導向層可包括複數個光重導向元件，其中各光重導向元件對應於顯示器面板中之一不同像素群組。在圖2B中，繪示角度α介於主射線247與中心射線237b之間。在一些實施例中，對於至少一個像素，對應於該像素之光重導向元件減小介於由該像素所發射之中心光線247c與該主光線247之間的角α。在一些實施例中，發光系統232c包括一至少部分準直背光，其可導向光輸出，使得中心射線237c之方向轉向朝向主射線247之方向。如本文其他地方進一步所述，至少部分準直背光產生實質上比朗伯輸出更準直的光輸出。在這些情況下，發光系統232b可另外等效於發光系統232c，但具有一背光，該背光產生中心射線法向於顯示器表面導向的實質上朗伯輸出。
減小光重導向層所接收之光之發散角的光重導向層可稱為使光至少部分準直。在一些實施例中，對於至少一個像素，發光系統232c相對於另外等效發光系統，角度α減小至少5度、或至少10度。在一些實施例中，對於大多數(多於一半)像素或對於實質上所有像素，發光系統232c相對於另外等效發光系統，角度α減小至少5度、或至少10度。
於圖2B至圖2C中繪示透鏡系統219之受光角φ。相較於自另外等效發光系統232b(其不包括光重導向層或至少部分準直背光)之像素241b發射之光之比例，較大比例的自發光系統232c之像素241c發射之光在受光角φ內。這可歸因於中心射線更接近於主射線方向及使光輸出至少部分準直中之一或兩者。包括複數個像素之發光系統亦可稱為像素化系統或像素化顯示器，而包括發光系統及透鏡系統之光學系統可稱為顯示系統或成像系統。不包括光重導向組件(例如，光重導向層或至少部分準直背光)之另外等效發光系統可稱為參考像素化系統，而包括參考像素化顯示系統之對應顯示系統可稱為另外等效顯示系統或參考顯示系統。在一些實施例中，對於該複數個像素中之各像素，像素化系統經調適以發射具有一中心射線之一光錐，其中該中心射線具有隨著像素在像素化系統中之位置而變化的方向，使得像素化系統所發射之在光學透鏡系統之受光角內的總發光能量比等效於像素化系統(惟參考像素化系統之中心射線之方向法向於像素除外)之參考像素化系統者高至少30%、或至少50%、或至少100%、或至少200%、或至少300%、或至少400%。
在一些實施例中，本說明之光學系統在光學系統之出射光瞳處之亮度比不包括光重導向組件之另外等效光學系統者高至少20%、或至少30%、或至少100%、或至少200%、或至少300%、或至少400%。如本文其他地方進一步所述，光重導向組件可係一光重導向層、複數個光重導向元件(例如，一微透鏡陣列或複數個棱柱形元件)、或一至少部分準直背光。
圖3係光學系統300之示意剖面圖，光學系統300包括發光系統332、出射光瞳335、整合式光學堆疊310，整合式光學堆疊310包括光學透鏡312，其具有第一主表面314及第二主表面316。例如，發光系統332可係本文其他地方所述之發光系統中之任一者，且可包括一光重導向層及/或一部分準直背光。第一四分之一波延遲器325設置於光學透鏡312之第一主表面314上，且反射偏光器327設置於第一四分之一波延遲器325上而與光學透鏡312相對。部分反射器317設置於光學透鏡312之第二主表面316上，且第二四分之一波延遲器315設置於部分反射器317上而與光學透鏡312相對。光學系統300可以折疊光軸340為中心，可由從發光系統332透射穿過出射光瞳335之中心光線之光徑來界定折疊光軸340。在一些實施例中，光學透鏡312係單塊組件。
整合式光學堆疊310可藉由以下製成：首先形成反射偏光器327與塗佈或層壓至反射偏光器327之第一四分之一波延遲器325，然後將所得膜熱成型成所欲形狀。如於2015年9月3日申請且先前以引用方式併入本文的同在審查中之美國臨時專利申請案第62/214,049號中進一步描述，熱成型工具可具有不同於所欲形狀之形狀，使得膜在冷卻之後獲得所欲形狀。部分反射器317及第二四分之一波延遲器315可藉由以下製備：塗佈四分之一波延遲器至部分反射膜上，塗佈部分反射器塗層至四分之一波延遲器膜上，將部分反射器膜及四分之一波延遲器膜層壓在一起，或首先在膜插入模製程序中形成透鏡312(其可形成於包括反射偏光器327及第一四分之一波延遲 器325之膜上)，然後塗佈部分反射器317於第二主表面316上且塗佈四分之一波延遲器315於部分反射器317上。在一些實施例中，提供第一膜，其包括反射偏光器327及第一四分之一波延遲器325；提供第二膜，其包括部分反射器317及第二四分之一波延遲器315；然後在膜插入模製程序中藉由在第一經熱成型膜與第二經熱成型膜之間射出模製透鏡312來形成整合式光學堆疊310。第一膜及第二膜可在射出模製步驟之前經熱成型。本說明之其他光學堆疊可藉由以下類似地製成：熱成型光學膜，其可係經塗佈之膜或層板；及使用膜插入模製程序製備光學堆疊。膜插入模製程序中可包括第二膜，使得模製程序中所形成之透鏡設置於膜之間。
在替代實施例中，第一四分之一波延遲器325可設置於第二主表面316上，而非第一主表面314上。整合式光學堆疊可藉由將反射偏光器327熱成型成所欲形狀並將透鏡312射出模製至反射偏光器327上來形成。第一四分之一波延遲器325可隨後塗佈(例如，旋塗)至第二主表面316上，然後部分反射器317可蒸氣塗佈至第一四分之一波延遲器325上。第二四分之一波延遲器可塗佈至部分反射器上，或設置於顯示器面板332上，或定位於部分反射器317與顯示器面板332之間。
在複數個所欲或預定波長中，部分反射器317具有至少30%之一平均光學反射率，且在該複數個所欲或預定波長中，部分反射器317可具有至少30%之一平均光學透射率，該等波長可係本文其他地方所述之任何波長範圍。第一四分之一波延遲器325及包括在光 學系統300中之任何額外的四分之一波延遲器可係依該複數個預定或所欲波長中之至少一個波長的四分之一波延遲器。多層反射偏光器327實質上透射具有第一偏光狀態(例如，在第一方向上線性偏光)的光，且實質上反射具有正交的第二偏光狀態(例如，在正交於第一方向的第二方向上線性偏光)的光。如本文其他地方進一步描述，例如，多層反射偏光器327可係聚合多層反射偏光器(例如，APF)，或可係線柵偏光器。
光線337自發光系統332發射並透射穿過出射光瞳335。光線337透射穿過第二四分之一波延遲器315及部分反射器317至透鏡312中且穿過透鏡612。其他光線(未繪示)在行進穿過第二四分之一波延遲器315之後從部分反射器317反射，且從光學系統300損失。在第一次行進穿過透鏡312之後，光線行進穿過第一四分之一波延遲器325且從反射偏光器327反射。發光系統332可經調適以發射具有沿著反射偏光器327之通過軸的偏光之光，使得在行進穿過第二四分之一波延遲器315及第一四分之一波延遲器325兩者之後，其沿著反射偏光器327之阻斷軸偏光，且因此當其第一次入射於反射偏光器327時從反射偏光器327上反射。在一些實施例中，於發光系統332與第二四分之一波延遲器317之間包括線性偏光器，使得入射於第二四分之一波延遲器315上之光具有所欲偏光。在光線337從反射偏光器327反射之後，其反向行進穿過第一四分之一波延遲器325及透鏡312，且隨後從部分反射器317反向反射(其他未繪示的光線透射穿過部分反射器317)穿過透鏡312，且隨後再次入射於反射 偏光器327上。在行進穿過第一四分之一波延遲器325、從部分反射器317反射且反向行進穿過第一四分之一波延遲器325之後，光線337具有沿著反射偏光器327之通過軸的偏光。光線337因此透射穿過反射偏光器327，然後透射穿過出射光瞳335。
圖4係光學系統400之剖面圖，光學系統400包括光學堆疊410、發光系統432、及出射光瞳435。發光系統432可係本文其他地方所述之發光系統中之任一者。於圖4中繪示自像素441、442、及443所發射之光。來自像素441之光包括一主射線447，其透射穿過出射光瞳435之一中心。發光系統可包括複數個光重導向元件，該複數個光重導向元件操控及/或部分準直顯示器面板之光輸出，使得較大比例的光輸出導向至光學堆疊410之受光角中。光學堆疊410包括：透鏡412；反射偏光器427，其設置於面對出射光瞳435的透鏡412之主表面上；及部分反射器417，其設置於面對影像表面430的透鏡412之主表面上。四分之一波延遲器包括在光學堆疊410中，介於反射偏光器與透鏡412之間，或介於部分反射器與透鏡412之間。透鏡412係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向影像表面430。
圖5係光學系統500之剖面圖，光學系統500包括發光系統532、透鏡系統519、及出射光瞳535。發光系統532可係本文其他地方所述之發光系統中之任一者，且可包括一顯示器面板及一或多個光學組件(例如，光重導向層及/或部分準直背光)，該一或多個光學組件經調適以操控及/或部分準直顯示器面板之光輸出，使得較大比例的光輸出在透鏡系統519之受光角內。
透鏡系統519包括：第一透鏡512；光學堆疊520，其包括第二透鏡522；及光學堆疊560，其包括第三透鏡562。光學堆疊520包括部分反射器，該部分反射器設置於面對出射光瞳535的第二透鏡522之主表面上，且光學堆疊520包括反射偏光器，該反射偏光器設置於面對影像表面530的第三透鏡562之主表面上。光學系統500中包括四分之一波延遲器，其設置於面對部分反射器之反射偏光器上，或設置於面對反射偏光器之部分反射器上。反射偏光器及部分反射器各自係相對於正交軸(例如，x軸及y軸)凸出朝向影像表面530。繪示在發光系統532之三個位置處的三束光線。各束中之光線在出射光瞳535處實質上平行。
圖6係發光系統632之示意側視圖，發光系統632包括像素化光源630及光重導向層650。發光系統632可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。光重導向層650可與像素化光源630分開，或可附接至像素化光源630或與像素化光源630整合。像素化光源630包括複數個離散間隔開的像素。例如，像素化光源630可包含具有1080乘1920個像素之陣列之高清晰度顯示器面板。於圖6中繪示來自單一像素之光。像素641發射包括中心光線637之光錐639。光錐639係具有錐角θ1之發散光。光重導向層650之各部分或光重導向層650之各光重導向元件接收由對應於該部分或該光重導向元件之像素所發射之光錐，且使所接收之光呈一光錐予以透射，該光錐具有中心射線之方向及所透射之光之錐角之一或兩者，該錐角不同於所接收之光錐之錐 角。在一說明實施例中，部分656接收光錐639並使所接收之光呈具有中心射線647之光錐649予以透射。光錐649可係具有錐角θ2之發散光。中心射線647具有不同於中心射線637之方向。在一些實施例中，介於中心射線647之方向與中心射線639之方向之間的角度α可係例如至少5度、或至少10度，且可係小於80度、或小於60度、或小於50度。錐角θ2可比錐角θ1小至少2度、或至少5度、或至少10度、或至少15度。在一些實施例中，錐角θ1及θ2之一或兩者可大於10度、或大於15度、或大於20度、或大於30度。在一些實施例中，錐角1與2之間的角度α可係近似零，且錐角θ2可實質上小於錐角θ1。在一些實施例中，錐角1及2可近似相等，且錐角1與2之間的角度可實質上大於零。在一些實施例中，角度α可實質上大於零，且錐角θ2可實質上小於錐角θ1。
如本文其他地方進一步所述，光重導向層650可包括複數個光重導向元件，其中各光重導向元件對應於像素化光源630中之一像素群組。像素群組包括至少一個像素，且可包括單一像素或複數個像素。在一些情況下，不同像素群組可共用一或多個共同像素。在其他情況下，兩個不同像素群組不含有一共同像素。若元件係離散元件，或若光重導向層包括突然變化的結構諸如微透鏡或菲涅耳透鏡，則可稱光重導向層包含複數個光重導向層。在一些實施例中，光重導向層650可包括複數個部分，其中各不同部分對應於像素化光源630中之一不同像素群組。在一些實施例中，該等部分可係離散光重導向 元件或複數個複數個離散光重導向元件。在其他實施例中，光重導向層可包括複數個實質上連續變化的部分，而無突然變化的結構。
圖7係發光系統732之示意側視圖，發光系統732包括像素化光源730及光重導向層750。發光系統732可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。像素化光源730包括複數個像素，該複數個像素包括至少第一像素751及第二像素752。像素741之影像751係定位在像素741的後面的虛影像(在從像素化光源730之z方向上)。同樣地，像素742之影像752係定位在像素742的後面的虛影像。影像751及752設置於影像表面755上，影像表面755可係實質上平坦或實質上非平坦。光重導向層750包括複數個部分，各不同部分對應於像素化光源730中之一不同像素群組。在所繪示之實施例中，各像素群組係一單一像素。光重導向層750之部分756對應於像素741，且光重導向層750之部分757對應於像素742。影像751及752可定位在距部分756及757達不同距離處。在一些實施例中，光重導向層750包括複數個透鏡(或如本文其他地方所述之其他光重導向層)，且部分756及757各包括一透鏡。影像751及752可定位在距部分756及757中之個別透鏡達不同距離處。像素化光源730包括複數個像素，且可發射第一影像。光重導向層750可在該複數個像素的後面形成第一影像之一虛第二影像。在其他實施例中，光重導向層可產生實影像，而非虛影像。這繪示於圖8中。
圖8係發光系統832之示意側視圖，發光系統832包括像素化光源830及光重導向層850。發光系統832可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。像素化光源830包括複數個像素，該複數個像素包括至少第一像素851及第二像素852。像素841之影像851係定位在像素841的前面的實影像(在從像素化光源830之負z方向上)。同樣地，像素842之影像852係定位在像素842的前面的實影像。影像851及852設置於影像表面855上，影像表面855可係實質上平坦或實質上非平坦。光重導向層850包括複數個部分，各不同部分對應於像素化光源830中之一不同像素群組。在所繪示之實施例中，各像素群組係一單一像素。光重導向層850之部分856對應於像素841，且光重導向層850之部分857對應於像素842。像素化光源830包括複數個像素，且可發射第一影像。光重導向層850可在該複數個像素的前面形成第一影像之一實的第二影像。影像851及852可定位在距部分856及857達不同距離處。在一些實施例中，光重導向層850包括複數個透鏡(或如本文其他地方所述之其他光重導向層)，且部分856及857各包括一透鏡。影像851及852可定位在距部分856及857中之個別透鏡達不同距離處。
光重導向層之一實例繪示於圖9中，圖9係光重導向層950之剖面圖，光重導向層950在層930上包括複數個透鏡954。層930可係例如顯示器面板或顯示器面板中之外層，且該複數個透鏡954可直接形成於顯示器面板上。可替代地，層930可例如係一聚合物基 材，且光重導向層950可附接或層壓至顯示器面板。該複數個透鏡954(其等可係複數個微透鏡)可依節距P週期性配置。節距P可類似於但大於顯示器面板中之像素之間的節距。節距P可經選擇，使得定位靠近顯示器面板之中心的透鏡具有近似與對應像素對準的光軸，同時遠離顯示器面板之中心的透鏡具有與對應像素橫向偏位(例如，在顯示器面板之可平行於圖9之x-y平面的平面中偏位)的光軸。在一些實施例中，偏位從顯示器面板之中心至顯示器面板之邊緣單調增加。偏位之單調增加可係線性增加或非線性增加。
光重導向層(諸如包括微透鏡陣列之光重導向層)可藉由多種不同技術製成。此類技術包括光聚合物回流、灰階微影術、雷射剝蝕、將可固化單體浸塗於經圖案化之疏水性/親水性基材上、噴墨印刷可固化單體、鑽石切削、離子束或濕式蝕刻、以及電沉積。其他合適之程序包括兩光子程序，諸如美國專利第7,583,444號(DeVoe等人)中所述者。
圖10係發光系統1032之示意側視圖，發光系統1032包括複數個離散間隔開的像素1044及光重導向層1050，光重導向層1050包括複數個光重導向元件1054。光重導向元件1054可對應於透鏡954。可包括一透鏡用於顯示器面板中之所有像素或用於僅一些像素。例如，靠近包括發光系統1032之光學系統之光軸的一區域的像素可以可選地不包括光重導向元件。發光系統1032可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。光重導向元件1056接收來自像素1041之光錐1039並 使所接收之光呈光錐1049予以透射。如本文其他地方進一步所述，光錐1049可具有從光錐1039改變的錐角及中心射線方向之一或兩者。沿著表面1033設置該複數個像素1044，在所繪示之實施例中，表面1033係實質上平坦表面。在其他實施例中，表面1033可係彎曲的。例如，彎曲的顯示器面板(例如，LCD或OLED面板)可包含該複數個像素。像素所沿著設置的表面(諸如表面1033)可稱為像素化表面。
圖10中之該複數個像素藉由離散間隔開的黑線表示。在其他圖式中，像素可藉由黑線之間的開放間隔表示。在圖10中，黑線之間的間隔表示相鄰像素之間的間隙。像素1044具有：像素寬度w，其可係沿著像素之重複方向(例如，圖10中之y方向)跨像素的寬度；及間隙g，其可係沿著重複方向介於相鄰像素之間的間隔之寬度。在一些實施例中，相鄰像素間隔開像素寬度之約10%至約100%(例如，g/w在約0.1至約1之範圍內)。在一些實施例中，介於相鄰像素之間的間隙包括光吸收材料1036，光吸收材料1036可係例如黑鉻。在OLED顯示器中，例如，光吸收黑色基質可如所屬技術領域中已知包括介於相鄰像素之間。使光吸收材料包括於相鄰像素之間可改良包括發光系統及透鏡系統(其具有部分反射器)之光學系統中之對比，此係因為入射於透鏡系統上、反向反射至發光系統的光可至少部分地由光吸收材料吸收。在其他實施例中，介於相鄰像素之間的間隙係實質上透光的。這可為例如至少部分透明的顯示器面板中之情況，諸如至少部分透鏡的OLED顯示器面板。在此情況下，可改良對比， 此係因為入射於透鏡系統上、反向反射至發光系統的光可至少部分地透射穿過發光系統，而不反向反射穿過透鏡系統，反向反射穿過透鏡系統會造成對比減小。在一些實施例中，相鄰像素之間的間距可為小的。例如，在一些實施例中，介於相鄰像素之間的間隙小於像素寬度之10%、或小於像素寬度之5%(例如，g/w小於0.1、或小於0.05)。在一些實施例中，介於相鄰像素之間的間隙g小於2微米、或小於1微米、或小於0.5微米。
圖11A繪示像素1142，像素1142包括光發射器1141及透鏡1154a。光發射器1141發射具有中心射線1137之光錐1139，且透鏡1154a接收光錐1139並使所接收之光呈具有中心光線1147之光錐1149予以透射。透鏡1154a以光錐1140為中心，光錐1140從光發射器1141橫向偏位達距離d。例如，像素1142可對應於像素1041及光重導向元件1056之組合。包括複數個像素1142之發光系統可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。如本文其他地方進一步所述，橫向偏位距離d可從顯示器面板之中心至顯示器面板之邊緣單調增加。
光重導向元件可係一透鏡，該透鏡可包括相對於該透鏡之光軸旋轉對稱的球面或非球面部分，或可係一棱柱形元件，該棱柱形元件可具有一或多個彎曲表面。圖11B顯示可用於代替透鏡1154a之透鏡或光重導向元件1154b。在一些實施例中，複數個光重導向元件1154b可以一節距週期性地配置，該節距經選擇以匹配像素化光源中之對應像素節距。可沿著像素化表面1133設置像素化光源中之像 素，像素化表面1133可係實質上平坦表面或實質上彎曲表面。光重導向元件1154b包括相對的第一側1131a及第二側1131b、以及連接第一側1131a及第二側1131b之彎曲表面1131c。光重導向元件1154b可描述為具有透鏡部分1194，透鏡部分1194包括彎曲表面1131c及棱柱形基底部分1196。基底部分1196可例如在平行於含有光發射器1141b之表面1133的平面(平行於圖11B之x-y平面的平面)中具有方形或矩形剖面。第一側1131a及第二側1131b可例如係平坦表面。基底部分1196可例如在平行於表面1133的平面中具有圓形剖面。第一側1131a及第二側1131b可隨後係圓柱基底1196之相對側。在一些實施例中，第一側1131a從表面1133沿著表面1133之法線(沿著負z方向的法線)延伸比第二側1131b遠。棱柱形元件可理解成包括稜鏡組件(例如，基底部分1196)及透鏡組件(例如，彎曲表面1131c)，其中透鏡組件具有至少一個凸形表面。
光發射器1141b發射具有中心光線1137b之第一光錐。第一光錐由光重導向元件1154b予以接收，並呈具有中心光線1147b之第二光錐予以透射。中心光線1137a可沿著第一錐軸，且中心光線1137b可沿著第二錐軸。例如，介於第一錐軸與第二錐軸之間的角度α可係至少5度、或至少10度，或可在5度至50度、或至60度之範圍內。光重導向元件1154b可係相對於第一錐軸不對稱的。彎曲表面1131c可係相對於第一錐軸旋轉不對稱的，且相對於軸1193實質上旋轉對稱的，軸1193不平行於第一錐軸且可不平行於第二錐軸。
在一些實施例中，成像系統包括複數個光發射器1141b及複數個光重導向元件1154b。光發射器1141b與對應光重導向元件1154b一起可稱為像素，且成像系統可包括複數個此類像素。在一些實施例中，對於該複數個像素中之一第一像素，該第一錐軸與該第二錐軸之間的一第一角度大於5度、或大於10度，且對於該複數個像素中之一不同第二像素，該第一錐軸與該第二錐軸之間的一第二角度大於5度、或大於10度且不同於該第一角度。在一些實施例中，對於該複數個像素中之大多數像素，該第一錐軸及該第二錐軸不平行，且在一些實施例中，對於該複數個像素中之大多數像素，該第一錐軸與該第二錐軸之間的角度係至少5度、或至少10度，或在5度至50度、或至60度之範圍內。
圖12係發光系統1232之示意側視圖，發光系統1232包括顯示器面板1230，顯示器面板1230包含複數個離散間隔開的像素，且經設置以接收來自背光1236之光並將經圖案化之光透射穿過光重導向層1250。顯示器面板1230可係任何合適之空間光調變器，諸如液晶顯示器(LCD)面板、或基於光柵之調變器、或基於干涉之調變器、或電致變色調變器、或電泳調變器。在其他實施例中，有機發光顯示器(OLED)包含該複數個離散間隔開的像素，且可省略背光1236。發光系統1232可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。
在一些實施例中，背光1236可係至少部分準直背光。若來自背光之光輸出比朗伯光輸出實質上更準直，則可稱背光係至少 部分準直背光。在一些實施例中，至少部分準直背光之至少50%的流明輸出係在60度、或50度、或40度、或30度、或25度、或20度全寬錐體中。在一些實施例中，至少部分準直背光之至少60%的流明輸出係在70度、或60度、或50度、或40度、或30度、或25度全寬錐體中。
圖13係發光系統1332之示意側視圖，發光系統1332包括像素1341、1342、及1343。發光系統1332可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。各像素經調適以發射具有一中心射線及一錐角之光錐。像素1341發射具有中心光線1347之光錐1349，中心光線1347在所繪示之實施例中平行於光軸1340，光軸1340可係經設置以接收來自發光系統1332之光的透鏡系統之光軸。像素1342發射具有全寬錐角θ之光錐。發光系統1332可包括具有光重導向層之顯示器面板，光重導向層經調適以減小由顯示器面板所發射之光之錐角，顯示器面板可係例如LCD或OLED顯示器面板。在其他實施例中，可搭配顯示器面板使用至少部分準直背光以產生一輸出，該輸出具有相較於與習知背光所產生之輸出減小的錐角。例如，至少部分準直背光可產生一光輸出，使得至少50%的流明輸出在50度全寬錐體中、或在本文其他地方對於部分準直背光所述之任一範圍中。可包括光重導向層以進一步減小錐角，或可以可選地省略光重導向層。在所繪示之實施例中，像素1341、1342、及1343之各者之光輸出方向實質上平行於光軸 1340。在其他實施例中，光重導向層及/或至少部分準直背光可更改自發光系統發射之光之方向。這繪示於圖14至圖15中。
圖14係發光系統1432之示意側視圖，發光系統1432包括像素1441、1442、及1443。發光系統1432可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。各像素發射具有一錐角及一中心射線之光錐。像素1441發射具有中心射線1447之光錐1449，中心射線1447沿著一方向發射，該方向與發光系統1432或經設置以接收來自發光系統1432之光的透鏡系統之光軸1440形成角度α。像素1442發射具有錐角θ之光錐。來自像素1441及1443之各者之光轉向朝向光軸1440，同時來自像素1442之光實質上沿著光軸1440發射。在一些實施例中，來自像素1441、1442、及1443之各者之光係至少部分準直的。在其他實施例中，來自像素之光可具有不在至少部分準直的情況下更改的方向。在一些實施例中，使用至少部分準直的背光以產生來自發光系統1432之至少部分準直的光輸出。在一些實施例中，該背光之一第一部分經組態以發射在一第一方向上至少部分準直的光，且該背光之一第二部分經組態以發射在一第二不同方向上至少部分準直的光。例如，在對應於像素1441之位置處來自背光的光可係沿著中心射線1447之方向至少部分準直的，且在對應於像素1442之位置處來自背光之光可係沿著平行於光軸1440之方向至少部分準直的。在一些實施例中，來自至少部分準直的背光之光可沿著跨背光之發射表面平滑地變化的方向部分準直的。
圖15係發光系統1532之示意側視圖，發光系統1532包括像素1541、1542、及1543。各像素發射具有一錐角及一中心射線之光錐。像素1541發射具有中心射線1547之光錐1549，中心射線1547沿著一方向發射，該方向與發光系統1532或經設置以接收來自發光系統1532之光的透鏡系統之光軸1540形成角度α。像素1542發射具有錐角θ之光錐。來自像素1541及1543之各者之光遠離光軸1540轉向，同時來自像素1542之光實質上沿著光軸1540發射。在一些實施例中，來自像素1541、1542、及1543之各者之光係至少部分準直的。在其他實施例中，來自像素之光可具有不在至少部分準直的情況下更改的方向。在一些實施例中，使用至少部分準直的背光以產生來自發光系統1532之至少部分準直的光輸出，如結合圖14進一步所述。
圖16A係光學系統1600之剖面圖，光學系統1600包括透鏡系統1619及發光系統1632，發光系統1632包括液晶顯示器面板1630及背光1636，背光1636係至少部分準直背光且可經調適以提供隨著位置變化的輸出方向。背光1636包括：光導1663，光導1663包括準直光學元件1660；及光提取元件1665，光提取元件1665具有表面1667，表面1667經結構化使得光係呈至少部分準直的光從光導1663提取。背光1636進一步包括：光源1661，其經組態以注入光至準直光學元件1660中；及背反射器1668，其設置成相鄰於光提取元件1665。光源1661可係任何合適之光源，諸如一發光二極體(LED)或複數個LED。來自光源1661之光當其憑藉準直光學元件1660之錐形 幾何結構行進穿過準直光學元件1660時可係至少部分準直的。從光提取部分1665提取光朝向背反射器1668，然後光從背反射器1668反射且沿著所欲輸出方向呈至少部分準直的光透射穿過光提取部分1665朝向透鏡系統1619。
在一些實施例中，經調適以提供隨著位置變化的輸出方向的至少部分準直背光與光重導向層組合。在此類實施例中，背光提供部分轉彎朝向所欲方向以被透鏡系統利用的輸出，且光重導向層接收此部分轉彎的光並在與透鏡系統之所欲方向更密切匹配的方向上透射光。
準直元件1660係光導1663之光介入部分。光導1663進一步光傳輸部分1664，光傳輸部分1664經設置以接收經由第一折疊1671來自準直光學元件1660之光並經由第二折疊1674傳輸光至光提取元件1665。光提取元件1665之結構化表面1667可包括經定向以產生沿著所欲輸出方向的光輸出的光提取器。該表面可例如藉由使用結構化衝壓工具(諸如結構化鎳衝壓工具)來合適地結構化。可藉由加工(例如，藉由單點鑽石加工)備製合適的衝壓模具。例示性鑽石切削系統及方法可包括並利用快刀伺服(FTS)，其描述於PCT公開申請案第WO 00/48037號(Campbell等人)、以及美國專利第7,350,442號(Ehnes等人)及第7,328,638號(Gardiner等人)。至少部分準直的背光可包括經調適以產生沿著所欲輸出方向的光輸出的光柵。此類背光由Fattal等人「A multi-directional backlight for a wide-angle,grasses-free three dimensional display」《Nature,Vol. 495,pp.348-351,2013年3月21日》描述。在一些實施例中，結構化表面1667可包括一系列階梯1666，其中傾斜部分1669介於階梯之間，如例如U.S.2013/0321913(Harold等人)中所述，該案茲以引用形式且不與本說明牴觸之程度併入本文中。結構化表面1667中之階梯1666及傾斜部分1669可例如藉由機械加工形成。傾斜部分1669引起從光提取元件1665提取光。可藉由調整階梯1666之間的傾斜部分1669之斜率之分佈來調整此類背光之輸出方向之分佈。在一些實施例中，階梯具有如本文其他地方進一步所述之彎曲形狀(參見例如圖16C)。
光學系統1600具有出射光瞳1635，且進一步包括光學偏光器1670，光學偏光器1670可係反射偏光器、吸收偏光器、吸收偏光器與反射偏光器之組合，或可以可選地省略。
透鏡系統1619包括第一光學透鏡1610及第二光學透鏡1620。第一透鏡1610包括主表面1614，一部分反射器設置在主表面1614上，該部分反射器在如本文其他地方所述之複數個所欲波長中具有至少30%之平均光學反射率。第二透鏡1620包括主表面1626，一反射偏光器設置在主表面1626上，該反射偏光器可例如係熱成型反射偏光器或壓力成型反射偏光器，且可係聚合多層反射偏光器或線柵偏光器。一四分之一波延遲器可設置於該反射偏光器上。
例如光學系統100、200、300、400、500、或1600中之任一者可稱為顯示系統或成像系統。這些光學系統中之任一者可用於頭戴顯示器(諸如虛擬實境顯示器)中。
圖16B及圖16C係顯示系統1600b之各別剖面圖及透視圖，顯示系統1600b包括用於形成影像之成像器1630b及用於投影成像器1630b所形成之影像的投影透鏡系統1619b。成像器1630b包括複數個像素。對於該複數個像素中之各像素，成像器經組態以發射具有一中心射線的光錐。中心射線具有一方向，該方向憑藉光提取元件1665之幾何形狀而隨著像素在成像器1630b中之位置變化。在一些實施例中，中心射線方向之變化使投影穿過投影透鏡系統之影像之亮度增加至少30%、或至少50%、或至少100%、或至少200%。投影穿過投影透鏡的影像係可或可不在整個影像聚焦的經圖案化之光。例如，投影穿過投影透鏡之影像可具有：一中心部分，其形成聚焦影像；及一周邊部分，其可不聚焦。投影透鏡系統1619b可係如圖16B中所繪示之折射透鏡系統，或可係折疊光學系統，該折疊光學系統包括彼此相鄰且間隔開的第一部分反射器及第二部分反射器。例如，在一些實施例中，投影透鏡系統1619b對應於透鏡系統119，且第一部分反射器對應於部分反射器117，同時第二部分反射器對應於反射偏光器127。在一些實施例中，投影透鏡系統1619b具有一受光角，且中心射線方向之變化使在受光角內的成像器1630b所發射之光增加至少30%、或至少50%、或至少100%、或至少200%。
在一些實施例中，投影透鏡系統1619b具有一最大橫向光學作用尺寸D1，其小於約80%(或小預約60%、或小於約50%、小於約40%)的成像器1630b之最大橫向光學作用尺寸D2。組件之最大橫向光學作用尺寸係指組件之光學上用於形成顯示系統1600b之 輸出的部分之最大橫向尺寸，其係圖16B之x-y平面中之最大尺寸。例如，像素化顯示器面板一般具有光學作用的矩形像素區域與在矩形像素區域周圍的非光學作用的某一邊界區。在此情況下，最大橫向光學作用尺寸係矩形像素區域之對角線。作為另一實例，透鏡可具有一圓形區域，其接收並透射光，且在此情況下，此圓形區域之直徑係最大橫向光學作用尺寸。
顯示系統1600b包括光導1663，光導1663具有光介入部分1660b及光提取部分1665b，光提取部分1665b與光介入部分1660b及成像器1630b光學連通。光導1663b經折疊，使得光提取部分1665b面對光介入部分1660b。光導1663b包括光傳輸部分1664b，光傳輸部分1664b經組態以接收從第一折疊1671b來自光介入部分1660b之光，並經由第二折疊1673b傳輸光至光提取部分1665b。成像器1630b可係反射空間光調變器(例如，矽上液晶(LCoS)面板)其設置於光提取部分1665b與光介入部分1660b之間。可替代地，成像器可係透射型空間光調變器，其設置成緊鄰光提取部分而與光介入部分相對，如圖16A中所繪示。在圖16B之實施例中，光係從光提取部分1665b呈至少部分準直的光提取朝向成像器1630b，成像器1630b使經成像之光反射穿過光提取部分1665b朝向透鏡系統1619b。
透鏡系統1619b具有光軸1640b(平行於z軸)。光介入部分1660b及光提取部分1665b沿著透鏡系統1619b之光軸1640b間隔開。光軸1640b與光介入部分1660b及光提取部分1665b相交。
在一些實施例中，結構化表面1667b包括一系列階梯1666b，其中傾斜部分1669b介於階梯1666b之間，如針對圖16A之結構化表面1667、階梯1666、及傾斜部分1669所述。階梯1666或1666b可描述為離散間隔開的光提取特徵。可使用合適於從光提取部分提取光的其他離散間隔開的光提取特徵取代階梯。在一些實施例中，光提取特徵之形狀藉由z軸周圍之曲率之組合將光集中朝向成像器，其將光沿著x軸集中，且沿著y軸的提取特徵之角度改變，其將光沿著y軸集中。提取特徵可未塗佈材料，其依賴全內反射(TIR)以提取光，或可塗佈有金屬或介電反射器。可替代地，整個提取表面1667或1667b可塗佈有反射偏光器。這可透過以下產生：MacNeille偏光器、線柵偏光器、或聚合多層光學膜反射偏光器，諸如可購自3M Company,St Paul,MN之APF或雙重增亮膜(DBEF)。反射偏光器可經定形以適形於提取元件。這可藉由例如將薄的黏合劑層施加至結構化表面1667或1667b，並以熱及/或壓力將反射偏光器膜(諸如APF)施加至表面以使膜適形於結構化表面來進行。光導1663或1663b之一或多個表面可具有一低折射率塗層，其中該塗層之折射率能夠維持光導內的TIR條件。在一些實施例中，低折射率塗層所具有的折射率比光導之折射率低約0.05至0.2(除非有不同指定，否者折射率係指如在532nm下所測量之折射率)。低折射率塗層可係光學上厚的，且可具有例如至少0.5微米或至少1微米之物理厚度。
於圖26至圖28中繪示用於光學系統1600或顯示系統1600b之其他合適之光導。
圖26係光導2663之示意剖面圖，光導2663包括：光介入部分2660，光介入部分2660經調適以接收光2638；光傳輸部分2664，其經設置以接收來自光介入部分2660之光，光傳輸部分2664具有第一區段2664-1及第二區段2664-2；及光提取部分2665，光提取部分2665經設置以接收來自光傳輸部分2664之光。光介入部分2660所接收之光2638主要沿著第一方向2681傳播，光傳輸部分2683所接收之光在第一區段2664-1中主要沿著第二方向2683傳播，且光提取部分所接收之光主要沿著第三方向2685傳播。介於第一方向2681與第二方向2683之間的第一夾角係至少140度、或至少150度、或至少160度、或係約180度，且介於第一方向與第三方向之間的第二夾角係小於40度、或小於30度、或小於20度。在所繪示之實施例中，第一夾角係約180度，且第二夾角係約零度。第一夾角及第二夾角可藉由改變光介入部分2660之定向及/或光提取部分2685之定向來改變，使得該等部分之一或兩者從x-y平面傾斜。介於兩個方向之間的夾角係指沿著兩個方向的單位向量之點積之反餘弦(其根據界定係在零至180度之範圍內)之原理值。例如，參照圖29，圖29係介於兩個方向之間的夾角之示意表示，單位向量2981及2985之點積之反餘弦給定角度φ，其係介於沿著單位向量2981之第一方向與沿著單位向量2985之第二方向之間的夾角。因為夾角必須介於零與180度之間，所以例如將夾角指定為大於140度等效於將夾角指定為介於140度與180度之間。
光傳輸部分2664經設置以接收經由第一折疊2671來自光介入部分2660之光，並經由第二折疊2674傳輸光至光提取部分2665。第二折疊2674包括第一子折疊2674-1及第二子折疊2674-2。
圖27係光導2763之示意剖面圖，光導2763包括：光介入部分2760，光介入部分2760經調適以接收光2738；及光提取部分2765，光提取部分2765經設置以接收來自光介入部分2760之光。光提取部分2765接收經由折疊2771來自光介入部分2760之光。光介入部分2760所接收之光主要沿著第一方向2781傳播，且光提取部分2765所接收之光主要沿著第二方向2785傳播。介於第一方向2781與第二方向2785之間的夾角係至少120度、或至少140度、或至少160度。例如，夾角可在160至180度之範圍內，或可如所繪示係約180度。光提取部分2765可例如包括複數個光提取特徵，該複數個光提取特徵經調適以從光提取部分提取光朝向投影透鏡系統，如圖16A至圖16C中所繪示。在零度之5度內的角度可描述為約零度，且在180度之5度內的角度可描述為約180度。
光導2663及2763各包括：光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收經過一第一摺疊來自該光介入部分的光；及一光提取部分，其經設置以接收經過第二摺疊來自光傳輸部分的光。在各情況下，光提取部分與光介入部分間隔開且面對光介入部分。在一些實施例中，光提取部分及光介入部分可彼此接觸或可分開僅一小間隙。圖28係光導2863之示意剖面圖，光導2863包括光介入部分2860及光提取部分2865，其等經由折疊2871彼此光學連 接。光提取部分2865可例如包括複數個光提取特徵，該複數個光提取特徵經調適以從光提取部分2865提取光朝向投影透鏡系統，如圖16A至圖16C中所繪示。光在光介入部分2860中主要沿著第一方向2881傳播，且光在光提取部分2865中主要沿著第二方向2885傳播。介於第一方向2881與第二方向2885之間的夾角可例如係至少140度。
在一些實施例中，光重導向層包括凹形表面，該凹形表面凹入朝向像素化光源，其中凹形表面之各不同部分對應於像素化光源中之不同像素群組。凹形表面之部分可與像素群組一對一對應。這繪示於圖17中，圖17係發光系統1732之示意側視圖，發光系統1732包括光重導向層1750及像素化光源1730。發光系統1732可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、及532。在所繪示之實施例中，光重導向層1750包括具有凹形表面1758之單一光學元件，凹形表面1758凹入朝向光重導向層1730。像素化光源1730包括複數個像素1744，像素1744包括複數個像素群組，包括群組1741a、1741b、1741c、及1741d。凹形表面1758包括複數個部分1756a、1756b、1756c、及1756d。各不同部分對應於一不同像素群組。例如，來自像素群組1741a之光可行進穿過凹形表面1758之部分1756a，且可實質上不行進穿過凹形表面1758之其他部分。這可藉由將像素放置成緊密鄰近凹形表面1758來達成。在LCD面板包含該複數個像素之實施例中，可如本文其他地方所述使用薄的外玻璃層，以將光重導向層1750定位成更接近該複數個像素。在LCD面板包含該複數個像素之實施例中，光 重導向層1750可如本文其他地方所述由LCD面板之外玻璃層形成，以將表面1758定位成接近該複數個像素1744。在一些實施例中，當像素化光源1732用於包括透鏡系統之光學系統(諸如如本文其他地方所述包括部分反射器及反射偏光器之光學系統)中時，來自一像素群組的行進穿過凹形表面1758之任一部分而非對應於該像素群組之部分的任何光可在透鏡系統之受光角之外，且因此不被光學系統利用。
圖18係發光系統1832之示意剖面圖，發光系統1832包括：液晶顯示器面板1830；背光1836；及光重導向層1850，光重導向層1850具有凹形光重導向表面1858。儘管於圖18中繪示液晶顯示器面板，但是可搭配例如其他類型的像素化顯示器(諸如OLED顯示器)使用光重導向層1850。發光系統1832可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、532。液晶顯示器面板1830包括複數個像素1844，該複數個像素1844設置於第一玻璃層1876與第二玻璃層1878之間。該複數個像素1844包括第一像素1841及第二像素1842。第一偏光器1872設置於光重導向層1850與液晶顯示器面板1830之間，且第二偏光器1873設置於液晶顯示器面板1830與背光1836之間。背光1836可係如本文其他地方所述之至少部分準直背光。發光系統1832以光軸1840為中心。在所繪示之實施例中，光重導向層1850係單一光重導向元件。光重導向層1850包括凹形光重導向表面1858，凹形光重導向表面1858凹入朝向液晶面板1830。凹形光重導向表面1858包括經調適以接收來自第一像素1841之光的第一部分1856，且包括經調適 以接收來自第二像素1842之光的第二部分1857。在一些實施例中，凹形光重導向表面1858包括複數個不同部分，其中各不同部分與該複數個像素1844中之一不同像素、或一不同像素群組一對一對應。
圖19係發光系統1932之示意剖面圖，發光系統1932包括：液晶顯示器面板1930；背光1936；及光重導向層1950，光重導向層1950具有凹形光重導向表面1958。液晶顯示器面板1930包括複數個像素1944，該複數個像素1944設置於第一玻璃層1976與第二玻璃層1978之間。光重導向層1950係藉由例如蝕刻第一玻璃層1976之外表面以形成凹形光重導向表面1958來由第一玻璃層1976形成。可用以形成凹形光重導向表面1958之合適之玻璃蝕刻方法係所屬技術領域中已知的，且描述於例如美國專利公開案第2002/0079289號(Doh)中。合適之玻璃蝕刻劑包括六氟矽酸及氟化氫。
該複數個像素1944包括第一像素1941及第二像素1942。第一偏光器1972設置於凹形光重導向表面1958上，且第二偏光器1973設置於液晶顯示器面板1930與背光1936之間。背光1936可係如本文其他地方所述之至少部分準直背光。發光系統1932以光軸1940為中心。凹形光重導向表面1958包括經調適以接收來自第一像素1941之光的第一部分1956，且包括經調適以接收來自第二像素1842之光的第二部分1957。如本文其他地方進一步所述，在一些實施例中，凹形光重導向表面1958包括複數個不同部分，其中各不同部分與該複數個像素1944中之一不同像素、或一不同像素群組一對一對 應。發光系統1932可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、532。
在發光系統1832或1932之一些實施例中，凹形光重導向表面之各不同部分對應於該複數個像素中之一不同像素群組，並且接收由該像素群組中之一像素所發射之具有一第一錐角之一第一發散光，且使該所接收之光呈具有一第二錐角之一第二發散光予以透射，該第二錐角小於該第一錐角。在一些實施例中，來自一像素群組之一像素的光實質上不透射穿過不對應於該像素群組之光重導向層之任何部分，或至多以一方向部分透射穿過不對應於該像素群組之光重導向層之一部分，該方向不在經調適以接收來自發光系統之光的透鏡系統之受光角內。
圖20係包括複數個光重導向元件之發光系統2032之示意剖面圖，發光系統2032包括光重導向元件2056及2057、液晶顯示器面板2030，液晶顯示器面板2030具有複數個離散間隔開的像素2044，像素2044係由介於第一玻璃層2076與第二玻璃層2078之間的液晶層提供。第一玻璃層2076可具有相較於習知LCD顯示器或相較於第二玻璃層2078減小的厚度，以將光重導向元件2056及2057定位成更接近於界定該複數個像素2044之孔隙。儘管於圖20中繪示液晶顯示器面板，但是可搭配例如其他類型的像素化顯示器(諸如OLED顯示器)使用光重導向元件2056及2057。液晶顯示器面板2030經設置於第一偏光器2072與第二偏光器2073之間，且由背光2036照明，背光2036可係如本文其他地方所述之至少部分準直背 光。各光重導向元件可對應於該複數個像素中之一像素群組，其中該群組可係單一像素或複數個像素。可包括光重導向元件用於一些、大多數、或所有像素。例如，可包括光重導向元件用於所有像素，惟定位成靠近發光系統2032的像素或包括透鏡系統及發光系統2032之光學系統之光軸的像素除外。發光系統2032可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、532。光重導向元件之各者可係棱柱形元件，且可以可選地包括一或多個彎曲表面。在替代實施例中，可使用複數個微透鏡取代一些或所有棱柱形元件。在又其他實施例中，可使用包含菲涅耳透鏡之光重導向層取代個別光重導向元件。這繪示於圖21中。
圖21係發光系統2132之剖面圖，發光系統2132包括光重導向層2150及液晶顯示器面板2130，液晶顯示器面板2130包括複數個離散間隔開的像素2144。儘管於圖21中繪示液晶顯示器面板，但是可搭配例如其他類型的像素化顯示器(諸如OLED顯示器)使用光重導向層2150。液晶面板2130經設置於第一偏光器2172與第二偏光器2173之間，且由背光2136照明，背光2136可係如本文其他地方所述之至少部分準直背光。光重導向層2150包括光重導向元件2156，且可係菲涅耳透鏡或可係炫耀繞射光柵。在一些實施例中，該等光重導向元件2156之至少一些者係同心環。各不同光重導向元件2156可對應於該複數個離散間隔開的像素2144中之一不同像素群組。例如，若光重導向元件係同心環形元件，則對應於該光重導向元件之像素群組可係設置在該同心環下方的該複數個像素。在又其他實 施例中，可用其他類型的光重導向元件置換光重導向層2150。例如，光重導向層2150可係全像光學元件。
發光系統2132可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、532。
圖22係發光系統2232之示意剖面圖，發光系統2232包括液晶顯示器面板2230，液晶顯示器面板2230包括複數個像素2244及第一玻璃層2276與第二玻璃層2278。包括透鏡2256及2257之複數個透鏡形成於第一玻璃層2276中。透鏡可藉由蝕刻第一玻璃層2276並用一材料填充經蝕刻之外區來形成，該材料具有不同於第一玻璃層2276之折射率的折射率。例如，可使用較高折射率材料以減小由對應像素所發射之光之發散角。合適之高折射率材料包括填充有高折射率奈米粒子之聚合材料，諸如美國專利第8,343,622號(Liu等人)中所述者，該案茲以不與本說明牴觸之程度併入本文。該複數個透鏡中之各不同透鏡可對應於該複數個像素中之不同像素群組。各像素群組可係單一像素或可包括複數個像素。發光系統2232可用於例如光學系統100、200、300、400、及500中之各別發光系統132、232、332、432、532。
發光系統1732、1832、1932、2032、2132、及2232中之任一者之光重導向層或光重導向元件可經調適以使來自至少一個像素、或大多數像素之光輸出轉向朝向或遠離光重導向層或光重導向元件之光軸、或朝向或遠離併入透鏡系統及光重導向層或元件之顯示系統之光軸。
在顯示器面板上包括光重導向層之一替代例係在經設置以接收來自顯示器面板之光的透鏡上包括光重導向層。圖23係透鏡系統2319之示意剖面圖，透鏡系統2319包括第一光學透鏡2310及第二光學透鏡2320。第一光學透鏡2310包括相對的第一主表面2314與第二主表面2316，第一主表面2314係內主表面，且第二主表面2316係外主表面。第二光學透鏡2320包括相對的第一主表面2324及第二主表面2326。透鏡系統2319包括部分反射器，該部分反射器設置於第一透鏡2310之第一主表面2314上。透鏡系統2319亦包括反射偏光器，該反射偏光器經組態以實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。該反射偏光器設置成相鄰於該部分反射器並與該部分反射器間隔開，且可設置於第二透鏡2320上。在一些實施例中，反射偏光器設置於第二主表面2326上。在一些實施例中，四分之一波延遲器設置於反射偏光器上。該部分反射器在如本文其他地方所述之複數個所欲波長中可具有至少30%之一平均光學反射率。
第一光學透鏡2310之第二主表面2316包括複數個光重導向元件2350，光重導向元件2350包括光重導向元件2356與2357。各光重導向元件經調適以接收一第一光錐並使該所接收之光呈一第二光錐透射朝向該部分反射器。例如，光重導向元件2356經調適以接收一第一光錐2339並使該所接收之光呈一第二光錐2349予以透射。如本文其他地方進一步所述，各光重導向元件可經調適以改變所 接收之光錐之發散角及中心射線方向之或兩者。可使用透鏡系統2319取代例如光學系統100或200中之各別透鏡系統119或219。
包括在透鏡系統2319中之反射偏光器可係相對於一或兩個正交軸彎曲的。在一些實施例中，反射偏光器係多層聚合膜，且在一些實施例中，反射偏光器係熱成型或壓力成型多層反射偏光器，諸如如本文其他地方所述之APF。
在一些實施例中，包括像素化發光系統及經設置以接收由像素化系統所發射之光的透鏡系統2319的顯示系統之在顯示系統之出射光瞳處之亮度比不包括該複數個光重導向元件2350之另一等效顯示系統之亮度高至少30%。在一些實施例中，顯示系統在出射光瞳處之亮度比另一等效顯示系統之亮度高至少100%、或至少200%、或至少300%。
圖24係顯示系統2400之一部分之示意剖面圖，顯示系統2400包括發光系統2432，發光系統2432包括複數個發光像素2444。各發光像素包括：可選的光學透明的第一光重導向元件2456，其在複數個所欲波長中具有至少50%之一平均光學透射率；光學反射的第二光重導向元件2457，其凹入朝向第一光重導向元件2456且在該複數個所欲波長中具有至少50%之一平均光學反射率；及發光材料2441，其設置於第一光重導向元件2456與第二光重導向元件2457之間。發光材料2441可包括於顯示器面板2430中，顯示器面板2430可係例如至少部分透射的OLED顯示器面板。顯示器面板2430在圖24中顯示為實質上平坦面板，但在其他實施例中，顯示器面板可係彎 曲的(參見例如，圖1B)，或可包括複數個平坦但不在相同平面中的部分(參見例如，圖1C)。在一些實施例中，第二光重導向元件2457之中心2442處於發光材料2441內。例如，第二光重導向元件2457可具有凹形反射表面，該凹形反射表面具有處於發光材料2441內之曲率中心或焦點。在一些實施例中，發光材料2441所發射之光實質上由第一光重導向元件2456及第二光重導向元件2457準直。在一些實施例中，可選的第一光重導向元件2456係省略的，且發光材料2441所發射之光實質上由第二光重導向元件2457準直。例如，面板2430中之發光材料可發射發散的第一光錐2439，第一光錐2439從凹形第二光重導向元件反射，且呈實質上準直的光2449透射穿過第一光重導向元件。
顯示系統2400可進一步包括透鏡系統，諸如透鏡系統119或219，例如，其經設置以接收來自發光系統2432之光並將至少一部分所接收之光透射至顯示系統2400之出射光瞳。
可藉由在複數個所欲或預定波長中之一平均值來指定各種組件(例如，部分反射器、四分之一波延遲器、透射光學元件、及反射光學元件)之光學透射率或反射率。例如，該複數個所欲或預定波長可係光學系統經設計以在其中工作的任何波長範圍。該複數個預定或所欲波長可係可見範圍，且可例如係從400nm至700nm之波長範圍。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長可係紅外範圍，或可包括紅外波長、可見波長、及紫外波長中之一或多者。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長可係一窄波長頻帶，或複數個窄波長 頻帶，且部分反射器例如可係陷波反射器。在一些實施例中，該複數個所欲或預定波長包括至少一連續波長範圍，其具有不大於100nm、或不大於50nm之半高全寬。
本說明之任何光學系統可用於諸如頭戴顯示器(例如，虛擬實境顯示器)的裝置中。圖25係頭戴顯示器2590之示意俯視圖，頭戴顯示器2590包括框架2592、第一顯示器部分2594a、及第二顯示器部分2594b，其可包括本說明之任何光學系統。在所繪示之實施例中，第一顯示器部分2594a包括透鏡系統2519a及發光系統2532a，且顯示器部分2594b包括透鏡系統2519b及發光系統2532b。透鏡系統2519a及2519b之各者可包括反射偏光器及部分反射器，如本文其他地方所述。發光系統2532a及2532b之各者可包括複數個像素及光重導向層及/或至少部分準直背光，如本文其他地方所述。在一些實施例中，透鏡系統2519a及2519b以光軸(例如，圖25中之平行於z軸之軸)為中心，且發光系統2532a及2532b係以相對於對應光軸的鈍角設置。在其他實施例中，發光系統2532a及2532b係以與對應光軸為直角設置，且可以對應光軸為中心。發光系統2532a及2532b之光重導向層可重導向對應像素之光輸出，使得其在對應透鏡系統之受光角內。在發光系統係以與透鏡系統之光軸為鈍角設置之實施例中，發光系統之光重導向層可包括彎曲表面，諸如彎曲表面1131c，其相對於光軸係不對稱的。
實例 實例1
使用Zemax 15透鏡設計軟體模型化具有下表中所述之要素之摺疊光學透鏡。
Figure TW201804223AD00001
在上表中，OB係指目標，且表面係以光闌表面(ST)至影像表面(IM)之次序列出。非球面多項式係數係取為零，除了表面7，其分別具有0.000、-2.805×10-5、1.232×10-7、-1.936×10-10、及-3.088×10-13之第二階、第四階、第六階、第八階、及第十階係數。
將透鏡輸入LightTools，其中產生具有中心及周邊發射元件之顯示器面板。將各元件浸漬於具有0.1mm直徑及0.05mm半徑之NBK7透鏡中。將發光元件設計成具有0.004平方毫米發射面積。將透鏡相對於發射元件之置放最佳化，以提供光瞳處之均勻度及亮度之最佳組合。具有微透鏡陣列之近眼顯示器比不具有透鏡陣列者亮8.1倍(亮度增加710%)。
實例2
如下使用射線追蹤來模型化一種類似於光學系統200之光學系統。光學堆疊210包括在透鏡212之外表面(面對面板232之表面)上之四分之一波延遲器及在透鏡212之內表面(面對出射光瞳235之表面)上之部分反射器。光學堆疊220包括在透鏡222之外表面(面對透鏡212之表面)上之線性偏光器，且包括設置於線性偏光器上之四分之一波延遲器。四分之一波延遲器模型化為理想延遲器，部分反射器模型化為具有50%透射率及50%反射率，且線性偏光器模型化為對於沿著線性阻斷軸偏光之光的1%透射率及99%反射率、以及對於沿著正交線性通過軸偏光之光的99%透射率及1%反射率。透鏡係指定如下表：
Figure TW201804223AD00002
 於下表中給出用於透鏡表面之第二階至第八階非球面多項式係數：
Figure TW201804223AD00003
 下表中給出用於透鏡表面之第十階及更高階非球面多項式係數：
Figure TW201804223AD00004
顯示器面板235模型化為產生亮及暗方形之棋盤式圖案，各方形具有6mm×6mm之尺寸。顯示器面板具有2.4cm×2.4cm之尺寸。光輸出模型化為具有法向於顯示器面板之表面的中心射線 且具有5度半高半寬(HWHM)之錐角。這經選擇以模擬具有部分準直背光或具有部分準直光輸出之光重導向層的顯示器面板。為了比較，亦模型化具有35度HWHM之錐角的習知顯示器面板。接收器定位出射光瞳235。依據在亮方形處所接收之平均功率對在暗方形處所接收之平均功率來計算對比率。對於部分準直(5度HWHM)的情況，將對比率判定為747，而對於習知情況(35度HWHM)，將對比率判定為100。
實例3
計算光學系統1600(描繪於圖16a中)及以背光1636置換不同背光單元的類似光學系統之相對效率。將利用具有朗伯輸出之背光單元之光學系統之相對效率界定為一(unity)。隨後將其他光學系統之相對效率界定為光學系統之出射光瞳1635處之亮度對背光單元具有朗伯輸出之光學系統之出射光瞳1635處之亮度之比率。當背光單元包括一個增亮膜(可購自3M Company,St.Paul,MN之BEF)時，來自背光單元之輸出具有在水平方向(顯示器之寬度方向)上為44度且在垂直方向(顯示器之高度方向)上為80度之半高全寬(FWHM)，且光學系統具有1.4之相對效率(亮度增加40%)。當背光單元包括兩個交叉的BEF時，來自背光單元之輸出具有在兩個水平方向及垂直方向上均為44度之FWHM，且光學系統具有1.6之相對效率(亮度增加60%)。當背光單元包括經調適以提供在法向於顯示器之方向上(在負z方向上)的高準直度的結構化表面1667時，來自背光之輸出 具有在水平方向為16度且在垂直方向上為12度之FWHM，且光學系統具有2.4之相對效率(亮度增加140%)。當背光單元包括經調適以提供在轉彎朝向透鏡系統1619之方向上的高準直度的結構化表面1667時，來自背光之輸出具有在水平方向為12度且在垂直方向上為11度之FWHM，且光學系統具有3之相對效率(亮度增加200%)。於下表中概述結果。
Figure TW201804223AD00005
以下為本說明之例示性實施例的清單。
實施例1係一種顯示系統，其包含：一用於形成一影像之成像器，該成像器包含複數個離散間隔開的像素；以及一投影透鏡系統，其用於投影由該成像器形成之該影像，對於該複數個像素之各像素，該成像器經組態以發射具有一中心射線之一光錐，該中心射線具有隨著該成像器中之該像素之位置而變異之一方向，該變異使透過該投影透鏡系統投影之一影像之亮度增加至少百分之30。
實施例2係如實施例1之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一摺疊光學系統。
實施例3係如實施例2之顯示系統，其中該摺疊光學系統包含：一第一部分反射器，在複數個所欲波長中，該第一部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；以及一第二部分反射器，其相鄰於該第一部分反射器且與該第一部分反射器間隔開。
實施例4係實施例3之顯示系統，其中該第二部分反射器係一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。
實施例5係實施例3之顯示系統，其中該第二部分反射器在該複數個所欲波長中具有至少30%之一平均光學反射率。
實施例6係如實施例1之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一折射光學系統。
實施例7係如實施例1之顯示系統，其中該投影透鏡系統具有一受光角，且該中心射線之方向的該變異使由該成像器發射之在該受光角內之光增加至少百分之30。
實施例8係如實施例1之顯示系統，其中該投影透鏡系統具有一光軸，且該中心射線與該光軸之間之一角度隨該像素在該成像器中之位置而變異。
實施例9係如實施例1之顯示系統，其中成像器具有一表面之法線(surface normal)，且該中心射線與該表面之法線之間之一角度隨該像素在該成像器中之位置而變異。
實施例10係如實施例1之顯示系統，其中該成像器係實質上平坦。
實施例11係如實施例1之顯示系統，其中該成像器包括相對於彼此以斜角設置之複數個平面部分。
實施例12係如實施例1之顯示系統，其中該成像器係彎曲的。
實施例13係實施例1之顯示系統，其中該投影透鏡系統具有一最大橫向光學作用尺寸，該最大橫向光學作用尺寸小於該成像器之一最大光學作用尺寸之一半。
實施例14係如實施例1之顯示系統，其進一步包含一光導，其具有一光介入部分及一光提取部分，該光提取部分與該光介入部分及該成像器光學連通。
實施例15係如實施例14之顯示系統，其中該光介入部分與該光提取部分係沿該透鏡系統之一光軸間隔開來。
實施例16係如實施例15之顯示系統，其中該光導進一步包含一光傳輸部分，其經組態以自該光介入部分接收光並將該光傳輸至該光提取部分。
實施例17係如實施例16之顯示系統，其中該光軸與該光介入部分、該光傳輸部分、及該光提取部分之各者相交。
實施例18係如實施例14之顯示系統，其中該光導經摺疊，以使該光提取部分面對該光介入部分。
實施例19係如實施例14之顯示系統，其中由該光介入部分接收之光主要沿一第一方向傳播，由該光提取部分接收之該光主要沿一第二方向傳播，且該第一方向與該第二方向之間之一夾角係小於40度或大於140度。
實施例20係如實施例14之顯示系統，其中該成像器包含一透射型空間光調變器，該透射型空間光調變器鄰近該光提取部分相對於該光介入部分設置。
實施例21係如實施例14之顯示系統，其中該成像器包含一反射型空間光調變器，該透射型空間光調變器設置於該光提取部分與該光介入部分之間。
實施例22係一種顯示系統，其包含：一投影透鏡系統，其具有以一光軸為中心之一或多個透鏡；一光導，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收來自該光介入部分的光；以及一光提取部分，其經設置以接收來自該光傳輸部分之光，該光提取部分經組態以提供一光輸出中心射線方向，該光輸出中心射線方向相對於隨該光提取部分之一輸出表面上之一位置而變異之該光軸具有一角度，該光提取部分沿該光軸與該光介入部分分開，於該光提取部分與該光介入部分之間形成一間隔；以及 一空間光調變器，其與該光提取部分光學連通，其中該光導經摺疊以使該光提取部分面對該光介入部分。
實施例23係如實施例22之顯示系統，其中該光軸與該光介入部分及該光提取部分相交。
實施例24係如實施例23之顯示系統，其中該光軸與該光傳輸部分相交。
實施例25係如實施例22之顯示系統，其中該空間光調變器設置於該透鏡系統與該光提取部分之間。
實施例26係如實施例25之顯示系統，其中該空間光調變器係一透射型液晶面板。
實施例27係如實施例25之顯示系統，其中一反射器設置於該光提取部分與該光介入部分之間之空間中。
實施例28係如實施例22之顯示系統，其中該空間光調變器設置於該光提取部分與該光介入部分之間之空間中。
實施例29係如實施例28之顯示系統，其中該空間光調變器係一反射型液晶面板。
實施例30係如實施例29之顯示系統，其中該反射型液晶面板係一液晶覆矽(LCoS)面板。
實施例31係如實施例22之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一摺疊光學系統。
實施例32係如實施例31之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含： 一部分反射器，在複數個所欲波長中，該部分反射器具有至少30%之一平均光學反射率；及一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。
實施例33係如實施例22之顯示系統，其中該投影透鏡系統係一折射光學系統。
實施例34係實施例22之顯示系統，其中該光學透鏡系統具有一最大橫向光學作用尺寸，該最大橫向光學作用尺寸小於該空間光調變器之一最大橫向光學作用尺寸之一半。
實施例35係一種顯示系統，其包含：一投影透鏡系統，其具有一或多個透鏡且具有一最大橫向光學作用尺寸；一成像器，其具有一最大橫向光學作用尺寸；一由該成像器形成之影像，其由該投影透鏡系統投影；一光導，其用於接收來自一光源之光，且包含設置於該投影透鏡系統與該成像器之間之一光提取部分，該光提取部分包含複數個離散間隔開之光提取特徵，用於提取所接收之光並將該光導向朝向該成像器，其中該投影透鏡系統之該最大橫向光學作用尺寸係不大於該成像器之該最大橫向光學作用尺寸的百分之80。
實施例36係實施例35之顯示系統，其中該投影透鏡系統之該最大橫向光學作用尺寸係不大於該成像器之該最大橫向光學作用尺寸的百分之60。
實施例37係實施例35之顯示系統，其中該投影透鏡系統之該最大橫向光學作用尺寸係不大於該成像器之該最大橫向光學作用尺寸的百分之50。
實施例38係實施例35之顯示系統，其中該投影透鏡系統之該最大橫向光學作用尺寸係不大於該成像器之該最大橫向光學作用尺寸的百分之40。
實施例39係如實施例35之顯示系統，其中該光導進一步包含一光介入部分，該光介入部分與該光提取部分光學連通。
實施例40係如實施例39之顯示系統，其中該光導經摺疊，以使該光介入部分面對該光提取部分。
實施例41係如實施例39之顯示系統，其中該光導進一步包含一光傳輸部分，其經設置以經過一第一摺疊自該光介入部分接收光並將該光透過一第二摺疊傳輸至該光提取部分。
實施例42係如實施例41之顯示系統，其中該透鏡具有一光軸，該光軸與該光介入部分及該光提取部分相交。
實施例43係如實施例42之顯示系統，其中該光軸與該光傳輸部分相交。
實施例44係如實施例39之顯示系統，其中該成像器設置於該光提取部分與該光介入部分之間。
實施例45係如實施例44之顯示系統，其中該空間光調變器係一反射型液晶面板。
實施例46係如實施例45之顯示系統，其中該反射型液晶面板係一液晶覆矽(LCoS)面板。
實施例47係如實施例38之顯示系統，其中該光介入部分包含一光學組件，該光學組件經組態以將所注入之光至少部分準直至該光介入部分中。
實施例48為一種光導系統，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收經過一第一摺疊來自該光介入部分的光；以及一光提取部分，其經設置以接收經過第二摺疊來自光傳輸部分的光，其中光提取部分與光介入部分間隔開且面對光介入部分。
實施例49係如實施例48之光導，其中該光介入部分包含一光學組件，該光學組件經組態以將所接收之光至少部分準直至該光介入部分中。
實施例50係如實施例48之光導，其中該光提取部分具有相對的第一及第二主要表面，該第一主要表面包含複數個離散間隔開的光提取特徵，該等光提取特徵經設置以透過該第二主要表面朝向該光介入部分自該光提取部分提取光。
實施例51係如實施例50之光導，其中一反射偏光器設置於該第一主要表面上。
實施例52係如實施例48之光導，其進一步包含設置於該光提取部分與該光介入部分之間之一反射器，該反射器接收自該光提取部分提取之光且將該光往回反射穿過該光提取部分。
實施例53係一顯示系統，其包含如實施例52之光導及一透射型空間光調變器，該透射型空間光調變器經設置以接收自該反射器反射穿過該光提取部分之光。
實施例54係一顯示系統，其包含如實施例48之光導及一反射型空間光調變器，該透射型空間光調變器設置於該光提取部分與該光介入部分之間。
實施例55為一種光導系統，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光，由該光介入部分接收之該光主要沿一第一方向傳播；一光傳輸部分，其經設置以接收來自該光介入部分之光，該光介入部分具有一第一區段，由該光傳輸部分接收之該光主要在該第一區段中沿一第二方向傳播，以及一光提取部分，其經設置以接收來自該光傳輸部分之光，由該光提取部分接收之該光主要沿一第三方向傳播，其中該第一方向與該第二方向之間之一第一夾角係至少140度且該第一方向與該第三方向之間之一第二夾角係小於40度。
實施例56係如實施例55之光導，其中該第一夾角係至少160度且該第二夾角係小於20度。
實施例57係如實施例55之光導，其中該光傳輸部分接收來自該光介入部分穿過一第一摺疊之光，且該光提取部分接收經過一第二摺疊來自該光傳輸部分之光。
實施例58係如實施例55之光導，其中該光提取部分具有相對的第一及第二主要表面，該第一主要表面包含複數個離散間隔開的光提取特徵，該等光提取特徵經設置以透過該第二主要表面朝向該光介入部分自該光提取部分提取光。
實施例59係一顯示系統，其包含如實施例55之光導及一透射型空間光調變器，該透射型空間光調變器鄰近該光提取部分相對於該光介入部分設置。
實施例60係一顯示系統，其包含如實施例55之光導及一反射型空間光調變器，該透射型空間光調變器設置於該光提取部分與該光介入部分之間。
實施例61係一種顯示系統，其包含：一投影透鏡系統；一光導，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光，由該光介入部分接收之該光主要沿一第一方向傳播； 一光提取部分，其經設置以接收來自該光介入部分之光，由該光提取部分接收之該光主要沿一第二方向傳播，該第一方向與該第二方向之間之一夾角係至少120度，其中該光提取部分包括複數個光提取特徵，該複數個光提取特徵經調適以從該光提取部分朝向投影透鏡系統提取光。
實施例62係如實施例61之顯示系統，其中該夾角係至少140度。
實施例63係如實施例61之顯示系統，其中該夾角係至少160度。
實施例64係如實施例61之顯示系統，其中該夾角係約180度。
實施例65係如實施例61之顯示系統，其中該光提取部分接收經過一摺疊來自該光介入部分之光。
實施例66係如實施例61之顯示系統，其中該光提取部分面對該光介入部分。
實施例67係如實施例61之顯示系統，其進一步包含一空間光調變器，該空間光調變器與該光提取部分光學連通。
實施例68係如實施例61之顯示系統，其中該空間光調變器設置於該投影透鏡系統與該空間光調變器之間。
實施例69係如實施例61之顯示系統，其中該光提取部分設置於一空間光調變器與該投影透鏡系統之間。
實施例70係如實施例61之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一摺疊光學系統。
實施例71係如實施例61之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一折射光學系統。
相關光學系統描述於以下美國專利申請案中，該案特此以全文引用之方式併入本文中：與本文同一日期申請之OPTICAL SYSTEM(序號第62/347650號)。
除非另有所指，對圖式中元件之描述應理解成同樣適用於其他圖式中相對應的元件。雖在本文中是以具體實施例進行說明及描述，但所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解可以各種替代及/或均等實施方案來替換所示及所描述的具體實施例，而不偏離本揭露的範疇。本申請案意欲涵括本文所討論之特定具體實施例的任何調適形式或變化形式。因此，本揭露意圖僅受限於申請專利範圍及其均等者。
200‧‧‧光學系統
210‧‧‧第一光學堆疊
212‧‧‧第一光學透鏡
219‧‧‧透鏡系統
220‧‧‧第二光學堆疊
222‧‧‧透鏡
232‧‧‧發光系統
235‧‧‧出射光瞳
242‧‧‧像素
243‧‧‧像素
247‧‧‧光/主射線/主光線

Claims (17)

  1. 一種顯示系統，其包含：一用於形成一影像之成像器，該成像器包含複數個離散間隔開的像素；以及一投影透鏡系統，其用於投影由該成像器形成之該影像，其中對於該複數個像素中之各像素，該成像器經組態以發射具有一中心射線之一光錐，該中心射線具有隨著該成像器中之該像素之位置而變異之一方向，該變異使透過該投影透鏡系統投影之一影像之一亮度增加至少百分之30。
  2. 如請求項1之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一摺疊光學系統。
  3. 如請求項2之顯示系統，其中該摺疊光學系統包含：一第一部分反射器，該第一部分反射器在複數個所欲波長中具有至少30%之一平均光學反射率；以及一第二部分反射器，其相鄰於該第一部分反射器且與該第一部分反射器間隔開。
  4. 如請求項3之顯示系統，其中該第二部分反射器係一反射偏光器，其實質上透射具有一第一偏光狀態之光且實質上反射具有一正交的第二偏光狀態之光。
  5. 如請求項3之顯示系統，其中該第二部分反射器在該複數個所欲波長中具有至少30%之一平均光學反射率。
  6. 如請求項1之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一折射光學系統。
  7. 如請求項1之顯示系統，其中該投影透鏡系統具有一受光角，且該中心射線之方向的該變異使由該成像器發射之在該受光角內之光增加至少百分之30。
  8. 如請求項1之顯示系統，其中成像器具有一表面之法線(surface normal)，且該中心射線與該表面之法線之間之一角度隨該像素在該成像器中之位置而變異。
  9. 如請求項1之顯示系統，其中該投影透鏡系統具有一最大橫向光學作用尺寸，該最大橫向光學作用尺寸小於該成像器之一最大光學作用尺寸之一半。
  10. 一種顯示系統，其包含：一投影透鏡系統，其具有以一光軸為中心之一或多個透鏡；一光導，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收來自該光介入部分的光；以及一光提取部分，其經設置以接收來自該光傳輸部分之光，該光提取部分經組態以提供一光輸出中心射線方向，該光輸出中心射線方向相對於該光軸具有一角度，該角度隨該光提取部分之一輸出表面上之一位置而變異，該光提取部分沿該光軸與該光介入部分分開，於該光提取部分與該光介入部分之間形成一間隔；以及一空間光調變器，其與該光提取部分光學連通，其中該光導經摺疊以使該光提取部分面對該光介入部分。
  11. 一種顯示系統，其包含：一投影透鏡系統，其具有一或多個透鏡且具有一最大橫向光學作用尺寸；一成像器，其具有一最大橫向光學作用尺寸，由該成像器形成之一影像由該投影透鏡系統投影；一光導，其用於接收來自一光源之光，且包含設置於該投影透鏡系統與該成像器之間之一光提取部分，該光提取部分包含複數個離 散間隔開之光提取特徵，用於提取該所接收之光並將該光導向朝向該成像器，其中該投影透鏡系統之該最大橫向光學作用尺寸係不大於該成像器之該最大橫向光學作用尺寸的百分之80。
  12. 一種光導，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光；一光傳輸部分，其經設置以接收經過一第一摺疊來自該光介入部分的光；以及一光提取部分，其經設置以接收經過一第二摺疊來自該光傳輸部分的光，其中該光提取部分與該光介入部分間隔開且面對該光介入部分。
  13. 如請求項12之光導，其中該光介入部分包含一光學元件，該光學元件經組態以將所接收之光至少部分準直至該光介入部分中。
  14. 一種光導，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光，由該光介入部分接收之該光主要沿一第一方向傳播；一光傳輸部分，其經設置以接收來自該光介入部分之光，該光介入部分具有一第一區段，由該光傳輸部分接收之該光主要在該第一區段中沿一第二方向傳播；以及一光提取部分，其經設置以接收來自該光傳輸部分之光，由該光提取部分接收之該光主要沿一第三方向傳播，其中該第一方向與該第二方向之間之一第一夾角係至少140度且該第一方向與該第三方向之間之一第二夾角係小於40度。
  15. 如請求項14之光導，其中該光提取部分具有相對的第一及第二主要表面，該第一主要表面包含複數個離散間隔開的光提取特徵，該等 光提取特徵經設置以透過該第二主要表面朝向該光介入部分自該光提取部分提取光。
  16. 一種顯示系統，其包含：一投影透鏡系統；一光導，其包含：一光介入部分，其經調適以接收光，由該光介入部分接收之該光主要沿一第一方向傳播；一光提取部分，其經設置以接收來自該光介入部分之光，由該光提取部分接收之該光主要沿一第二方向傳播，該第一方向與該第二方向之間之一夾角係至少120度，其中該光提取部分包括複數個光提取特徵，該複數個光提取特徵經調適以從該光提取部分朝向該投影透鏡系統提取光。
  17. 如請求項16之顯示系統，其中該投影透鏡系統包含一摺疊光學系統。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI687745B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置
TWI687746B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6505215B2 (ja) 2015-09-03 2019-04-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学システム
CN107219685B (zh) * 2017-07-28 2020-07-31 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及显示装置的显示方法
US11231583B2 (en) * 2017-08-02 2022-01-25 Envisics Ltd. Display device and system
WO2019073329A1 (en) 2017-10-10 2019-04-18 3M Innovative Properties Company CURVED REFLECTIVE POLARIZER FILMS AND METHODS OF STRUCTURING
US11835838B2 (en) 2017-10-27 2023-12-05 Exciting Technology LLC System, method and apparatus for non-mechanical optical and photonic beam steering
US11835841B2 (en) 2017-10-27 2023-12-05 Exciting Technology LLC System, method and apparatus for non-mechanical optical and photonic beam steering
US10845671B2 (en) 2017-10-27 2020-11-24 Exciting Technology, Llc System, method and apparatus for non-mechanical optical and photonic beam steering
JP2021514074A (ja) 2018-02-19 2021-06-03 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学フィルムデバイス
US11086129B2 (en) * 2018-02-21 2021-08-10 Valve Corporation Head-mounted display with narrow angle backlight
US11243397B2 (en) * 2018-05-18 2022-02-08 Facebook Technologies, Llc Optical assembly with polarization volume holographic element
JP7180145B2 (ja) * 2018-06-28 2022-11-30 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 発光素子アレイ、及び光計測システム
WO2020035791A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 3M Innovative Properties Company Optical system
CN116088082A (zh) * 2018-11-02 2023-05-09 元平台技术有限公司 紧凑型基于偏振的多通光学架构
US10838214B2 (en) * 2018-12-14 2020-11-17 Facebook Technologies, Llc Angle compensating lens and display
US10768442B1 (en) * 2019-03-18 2020-09-08 Brelyon Inc. Display system providing concentric light field and monocular-to-binocular hybridization
CN110161696B (zh) * 2019-06-03 2021-02-05 歌尔光学科技有限公司 补偿镜组及具有其的虚拟现实设备
US10857885B1 (en) * 2019-06-27 2020-12-08 Aptiv Technologies Limited In-vehicle display
JP2022542049A (ja) * 2019-07-22 2022-09-29 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 拡大された仮想画像を表示する光学システム
US11586024B1 (en) 2019-08-05 2023-02-21 Meta Platforms Technologies, Llc Peripheral see-through pancake lens assembly and display device with same
US11579425B1 (en) 2019-08-05 2023-02-14 Meta Platforms Technologies, Llc Narrow-band peripheral see-through pancake lens assembly and display device with same
US11592608B2 (en) 2019-09-10 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Switchable polarization retarder array for active zonal illumination of display
US11726336B2 (en) 2019-09-10 2023-08-15 Meta Platforms Technologies, Llc Active zonal display illumination using a chopped lightguide
US11391948B2 (en) 2019-09-10 2022-07-19 Facebook Technologies, Llc Display illumination using a grating
US11835722B2 (en) 2019-09-17 2023-12-05 Meta Platforms Technologies, Llc Display device with transparent emissive display and see-through lens assembly
JP2022552539A (ja) * 2019-10-17 2022-12-16 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー マイクロレンズ及び遮光層を含む光学システム及び方法
US11675192B2 (en) * 2019-12-06 2023-06-13 Meta Platforms Technologies, Llc Hybrid coupling diffractive optical element
US11360308B2 (en) * 2020-01-22 2022-06-14 Facebook Technologies, Llc Optical assembly with holographic optics for folded optical path
WO2022266229A1 (en) * 2021-06-15 2022-12-22 Exciting Technology LLC System, method, and apparatus for high precision light beam steering
US11822205B2 (en) 2020-04-17 2023-11-21 Exciting Technology LLC System, method, and apparatus for high precision light beam steering using rotating lens elements
CN111965813A (zh) * 2020-08-13 2020-11-20 上海慧希电子科技有限公司 光学器件、系统及光学设备
CN112130336A (zh) * 2020-09-27 2020-12-25 欧菲微电子技术有限公司 光学组件、3d感测组件以及电子设备
JPWO2022075264A1 (zh) * 2020-10-09 2022-04-14
CN114660807B (zh) * 2020-12-23 2024-03-15 京东方科技集团股份有限公司 一种近眼显示装置
US11782279B2 (en) * 2021-04-29 2023-10-10 Meta Platforms Technologies, Llc High efficiency pancake lens
TWI831171B (zh) * 2021-07-22 2024-02-01 神盾股份有限公司 光學感測裝置
US20230273437A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-31 Meta Platforms Technologies, Llc Efficient pancake lens for peripheral view in virtual reality headsets
US20240036342A1 (en) * 2022-07-26 2024-02-01 Meta Platforms Technologies, Llc Reflective fresnel folded optic display

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561538A (en) * 1992-11-17 1996-10-01 Sharp Kabushiki Kaisha Direct-view display apparatus
US6322236B1 (en) 1999-02-09 2001-11-27 3M Innovative Properties Company Optical film with defect-reducing surface and method for making same
KR100685918B1 (ko) 2000-12-27 2007-02-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 유리기판 식각장치 및 이를 이용한 유리기판 식각방법
JP2004171947A (ja) 2002-11-20 2004-06-17 Harison Toshiba Lighting Corp バックライト装置
JP4741887B2 (ja) 2005-06-24 2011-08-10 Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 光源装置、表示装置及び端末装置
US7350442B2 (en) 2005-11-15 2008-04-01 3M Innovative Properties Company Cutting tool having variable movement in a z-direction laterally along a work piece for making microstructures
US7583444B1 (en) 2005-12-21 2009-09-01 3M Innovative Properties Company Process for making microlens arrays and masterforms
US7328638B2 (en) 2005-12-27 2008-02-12 3M Innovative Properties Company Cutting tool using interrupted cut fast tool servo
AU2008251020A1 (en) 2007-05-11 2008-11-20 Rpo Pty Limited A transmissive body
US8085359B2 (en) * 2008-04-16 2011-12-27 Honeywell International Inc. Folded backlight systems having low index regions that prevent light failing to meet total internal reflection conditions from entering a plate portion and liquid crystal displays using the same
US8343622B2 (en) 2008-07-01 2013-01-01 3M Innovative Properties Company Flexible high refractive index hardcoat
US20100135038A1 (en) 2008-11-30 2010-06-03 Handschy Mark A Frontlights for reflective displays
JP6132762B2 (ja) 2010-04-16 2017-05-24 フレックス ライティング ２，エルエルシー フィルムベースのライトガイドを備える前面照射デバイス
JP5970684B2 (ja) * 2011-08-10 2016-08-17 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
WO2012144168A1 (ja) 2011-04-19 2012-10-26 富士フイルム株式会社 投写レンズおよびこれを用いた投射型表示装置
JP5539589B2 (ja) * 2011-05-31 2014-07-02 三菱電機株式会社 バックライトおよび液晶表示装置
CN103827572B (zh) 2011-09-15 2017-02-15 三菱电机株式会社 光强度分布转换元件、面光源装置和液晶显示装置
JP2013125057A (ja) 2011-12-13 2013-06-24 Foxsemicon Integrated Technology Inc プロジェクションレンズ
US20130258491A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 Shin-Gwo Shiue Projection lens assembly with six lenses
EP2850488A4 (en) 2012-05-18 2016-03-02 Reald Inc DIRECTIONAL BACK LIGHTING
US9188731B2 (en) 2012-05-18 2015-11-17 Reald Inc. Directional backlight
EP2904778B1 (en) * 2012-10-02 2020-05-27 RealD Spark, LLC Temporally multiplexed display with landscape and portrait operation modes
CN105324605B (zh) 2013-02-22 2020-04-28 瑞尔D斯帕克有限责任公司 定向背光源
DE102013219625B3 (de) * 2013-09-27 2015-01-22 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung sowie Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
US20180003892A1 (en) 2015-02-27 2018-01-04 3M Innovative Properties Company Light guide articles and methods of making
JP6505215B2 (ja) * 2015-09-03 2019-04-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学システム
KR20180004707A (ko) 2016-06-09 2018-01-12 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI687745B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置
TWI687746B (zh) * 2018-12-27 2020-03-11 國立交通大學 近眼擴增實境裝置

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JP2022119925A (ja) 2022-08-17

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