用于近眼顯示器系統(tǒng)的帶有嵌入式多層光學膜的鏡片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鏡片(120)，該鏡片(120)由被成形成與彼此配對的至少兩個節(jié)段或主體122、124形成，且多層光學膜125置于這兩個節(jié)段之間。每個節(jié)段的平滑表面121a、平滑表面124a組合以提供鏡片的第一光學表面120a，例如，凹形、凸狀或平坦的光學表面。多層光學膜包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的聚合物層疊堆，該聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的。因此，多層光學膜可為或包括例如反射偏振器和/或窄譜帶或以其它方式的凹口反射器。多層光學膜具有分離兩個節(jié)段的平滑表面的延伸末端125t1?？裳卦撗由炷┒舜嬖诘娜魏芜吘壢毕?諸如斷裂或分層)特征在于平均缺陷距離不超過100微米或50微米。
【專利說明】
用于近眼顯示器系統(tǒng)的帶有嵌入式多層光學膜的鏡片
技術領域
[0001]本發(fā)明整體涉及透鏡和相關光學組件，特別適用于包括用于分光目的的部分反射部件的透鏡。本發(fā)明還涉及相關聯(lián)的制品、系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]光學分光器是已知的。一些分光器通過將兩個棱鏡連同在其間的反射膜粘合在一起而制造。反射膜通常在分光器的相對邊緣之間延伸。參見例如美國專利7，329，006(Aastuen等人)。
[0003]透鏡(包括其中兩個或更多個單透鏡粘合在一起的復合透鏡)是也已知的。美國專利5,654,827 (Rei chert)討論了其中鏡片通過分光器劃分為兩部分的透鏡。
[0004]平視顯示器或頭戴式顯示器(在本文中總稱為HUD)可投射填充用戶視野的全部或部分的圖像。一些HUD使用組合器光學件，其將所投射圖像與外部環(huán)境的平常圖像整合。在一些情況下，HUD是近眼顯示器(NED)，其可具有類似于眼鏡形狀因數(shù)的形狀因數(shù)。參見例如美國專利6，353，503(5口^261等人)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在近眼顯示器及類似系統(tǒng)中，眼鏡的鏡片部分有利地將現(xiàn)實世界和增強(投射)的視圖組合，提供帶有最少偽影的高品質光學性能，且還足夠穩(wěn)健以承受典型用于眼鏡的正常處理和用途。
[0006]包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的聚合物層疊堆的多層光學膜現(xiàn)在已經(jīng)在多種應用中使用許多年了，在所述應用中需要帶有最少偽影的高品質光學性能，諸如在用于便攜計算機的背光式顯示器應用中。然而，嵌入此類膜到鏡片中以用作分光器(具體地講其中分光器設計成相對于鏡片的光軸而偏軸，且同樣其中在疊堆中聚合物層中的至少一些聚合物層是雙折射的)提出某些設計挑戰(zhàn)且絕不是微不足道的任務。如果在鏡片的光軸和光學膜的取向之間的不對準程度足夠大，則光學膜可會合或相交鏡片的光學表面。此類相交導致光學表面的分叉，多層光學膜的邊緣在分叉的光學表面的兩部分之間形成分離線。雙折射聚合物層趨于比各向同性的那些更易碎，且因此包含雙折射聚合物層的多層光學膜的邊緣趨于比不包含雙折射層的另選膜在此類邊緣具有更多的斷開、斷裂和/或分層。如果在該膜的邊緣存在，則此類斷開、斷裂和其它邊緣缺陷具有顯著減弱鏡片光學性能的潛能，具體地講因為它們位于鏡片的光學表面或附近，直接在入射光線的路徑中且在光學系統(tǒng)的通光孔徑內(nèi)。
[0007]我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)包含雙折射聚合物層的多層光學膜可成功地嵌入透鏡中以提供可適用于近眼顯示器及類似應用的分光功能。如果在鏡片的光軸和多層光學膜的取向之間的不對準程度使得鏡片的光學表面經(jīng)膜而分叉，應注意確保在分叉的光學表面的部分之間形成分離線的多層光學膜的邊緣不具有過度的缺陷，諸如斷開、斷裂或分層，因此允許鏡片的高品質光學性能。確保膜邊緣具有最小限度的邊緣缺陷可另外或另選地通過減少在可在產(chǎn)品制造、安裝或使用期間在鏡片中發(fā)生的應力存在下在膜邊緣處鏡片壓裂(例如，由于遍布膜的邊緣分層)的機會而增強產(chǎn)品穩(wěn)固性。
[0008]因此，公開其中鏡片由被成形成與彼此配對的至少兩個節(jié)段或主體形成的透鏡，且多層光學膜置于這兩個節(jié)段之間。每個節(jié)段的平滑表面組合以提供鏡片的第一光學表面，例如，凹形、凸狀或平坦的表面。多層光學膜包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的聚合物層疊堆，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的。因此，多層光學膜可為或包括例如反射偏振器和/或窄譜帶或以其它方式的凹口反射器。多層光學膜具有分離兩個節(jié)段的平滑表面的延伸邊緣或末端?？裳刂撗由炷┒舜嬖诘娜魏芜吘壢毕?諸如斷裂或分層)特征在于平均缺陷距離不超過100微米或50微米。
[0009]我們還在本文尤其描述具有通過圓周表面連接的相背對的第一光學表面和第二光學表面的透鏡，此類鏡片還包括第一鏡片節(jié)段和第二鏡片節(jié)段以及嵌入第一鏡片節(jié)段和第二鏡片節(jié)段之間的鏡片中的多層光學膜。第一鏡片節(jié)段具有第一平滑表面和側表面，且第二鏡片節(jié)段具有第一平滑表面、第二平滑表面和側表面。多層光學膜包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的。鏡片的第一光學表面包括第一鏡片節(jié)段的第一平滑表面和第二鏡片節(jié)段的第一平滑表面。第二光學表面包括第二鏡片節(jié)段的第二平滑表面。多層光學膜包括第一延伸末端，其從第二鏡片節(jié)段的第一平滑表面分離第一鏡片節(jié)段的第一平滑表面。
[0010]圓周表面可包括第一鏡片節(jié)段的側表面和第二鏡片節(jié)段的側表面。在一些情況下，第一光學表面可包括第一延伸末端。在一些情況下，第一延伸末端可設置在分離第一鏡片節(jié)段的第一平滑表面與第二鏡片節(jié)段的第一平滑表面的第一延伸凹口中，且第一延伸凹口可不超過250微米深。
[0011]就多層光學膜具有沿第一延伸末端的任何邊緣缺陷來說，此類邊緣缺陷的特征可在于第一平均缺陷距離不超過100微米，或不超過50微米。
[0012]第一光學表面可為彎曲的，且第一延伸末端可為弧形。第一光學表面可相反為平坦的，且第一延伸末端可為直的。
[0013]第一鏡片節(jié)段還具有第二平滑表面，且第二光學表面可包括第一鏡片節(jié)段的第二平滑表面和第二鏡片節(jié)段的第二平滑表面，且多層光學膜可包括分離第一鏡片節(jié)段的第二平滑表面與第二鏡片節(jié)段的第二平滑表面的第二延伸末端。在這種情況下，第二光學表面可另外包括第二延伸末端。第二延伸末端可另選地設置在分離第一鏡片節(jié)段的第二平滑表面與第二鏡片節(jié)段的第二平滑表面的第二延伸凹口中。就多層光學膜可具有沿第二延伸末端的任何邊緣缺陷來說，此類邊緣缺陷的特征可在于第二平均缺陷距離不超過100微米，或不超過50微米。
[0014]多層光學膜可被構造為用于垂直入射光的至少一個可見波長的反射偏振器。除此之外或另選地，多層光學膜可被構造為用于垂直入射光的至少一個偏振態(tài)的凹口濾波器。在這種情況下，多層光學膜還可被構造為用于垂直入射光的至少一個可見波長的反射偏振器。
[0015]鏡片還可包括覆蓋第一鏡片節(jié)段的第一平滑表面、第二鏡片節(jié)段的第一平滑表面和第一延伸末端的保護性涂層。鏡片還可包括吸收層，其覆蓋第一光學表面或第二光學表面，且吸收層可為或包括吸收偏振器。鏡片還可粘結到第二鏡片以提供復合鏡片。鏡片還可為還包括被設置成引導成像光朝向多層光學膜的成像設備的系統(tǒng)的一部分。多層光學膜可被構造成用于選擇性地反射第一特性的可見光且選擇性地透射第二特性的可見光，且成像光可包含第一特性。第一特性和所述第二特性可分別為正交的第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)，且鏡片可還包括被構造成用于吸收第二偏振態(tài)光的吸收偏振器。該系統(tǒng)可為或包括眼鏡。
[0016]我們還公開具有通過圓周表面連接的相背對的第一光學表面和第二光學表面的光學組件，此類光學組件包括第一節(jié)段、第二節(jié)段以及嵌入第一節(jié)段和第二節(jié)段之間的光學組件中的多層光學膜。第一節(jié)段可具有第一平滑表面和側表面，且第二表面可具有第一平滑表面、第二平滑表面和側表面，且第二節(jié)段可被成形成與第一節(jié)段配對。多層光學膜可包括被布置成通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的。第一光學表面可包括第一節(jié)段的第一平滑表面和第二節(jié)段的第一平滑表面，且第二光學表面可包括第二節(jié)段的第二平滑表面，且多層光學膜可包括分離第一節(jié)段的第一平滑表面與第二節(jié)段的第一平滑表面的第一延伸末端。在一些情況下，第一光學表面和第二光學表面均可為平坦的。
[0017]我們另外公開了制備透鏡的方法，此類方法包括:提供第一光學主體和第二光學主體，第二光學主體被成形成與第一光學主體配對;提供多層光學膜，該多層光學膜包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，該聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的；將第一光學主體和第二光學主體粘結在一起，多層光學膜置于第一光學主體和第二光學主體之間以形成復合光學主體;在復合光學主體形成第一光學表面，進行該形成以賦予第一光學主體第一平滑表面及賦予第二光學主體第二平滑表面，該第一平滑表面和第二平滑表面為第一光學表面的一部分，該光學主體另外具有或使之具有與第一光學表面相背對的第二光學表面，和連接第一光學表面和第二光學表面的圓周表面；以及沿分離第一平滑表面與第二平滑表面的延伸末端終止多層光學膜。
[0018]終止可進行以避免沿延伸末端在多層光學膜中的邊緣缺陷，任一個此類邊緣缺陷特征在于第一平均缺陷距離不超過100微米或不超過50微米。該終止可包括拋光多層光學膜的端部，且該形成可包括拋光第一光學主體和第二光學主體。
[0019]本文還討論了相關的方法、系統(tǒng)和制品。
[0020]從下面的詳細描述，本申請的這些和其它方面將顯而易見。然而，在任何情況下都不應將上述
【發(fā)明內(nèi)容】
理解為是對要求保護的主題的限制，該主題僅由如在審查期間可進行修改的所附權利要求書限定。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是包括具有嵌入式多層光學膜的鏡片的系統(tǒng)的示意性透視圖；
[0022]圖2A和圖2B是包含具有嵌入式多層光學膜的透鏡和成像設備的眼鏡的示意性俯視圖；
[0023]圖3是多層光學膜的一部分的示意性側視圖或剖面圖；
[0024]圖4A、圖4B和圖4C是用于多層光學膜的各種可能實施方案的反射率對波長的理想化、假設曲線圖；
[0025]圖5A到圖5C是其中成像設備將成像光注入到具有嵌入式多層光學膜的鏡片中的系統(tǒng)的示意性側視圖或剖面圖；
[0026]圖6是其中成像設備將成像光注入到具有嵌入式多層光學膜的鏡片中的另一個系統(tǒng)的示意性側視圖或剖面圖；
[0027]圖7和8是更多具有嵌入式多層光學膜的透鏡的示意性側視圖或剖面圖；
[0028]圖9是其中元件透鏡中的一個具有嵌入式多層光學膜的復合鏡片的示意性側視圖或剖面圖；
[0029]圖10是具有嵌入式多層光學膜的鏡片的示意性前視圖，該多層光學膜具有設置在鏡片光學表面處或附近的延伸末端；
[0030]圖11和圖12是具有另選圓周形狀的透鏡的不意性如視圖；
[0031]圖13、圖14和圖15是透鏡的一部分的示意性剖面圖，在所述鏡片中多層光學膜置于兩個鏡片部分之間，且多層光學膜的末端設置在鏡片的彎曲光學表面處或附近；
[0032]圖16是帶有沿膜延伸末端的各種理想化邊緣缺陷的多層光學膜的示意性平面圖或剖面圖；并且
[0033]圖17A到圖17C為示出多層光學膜可如何與兩個光學主體組合以制造具有嵌入式多層光學膜的鏡片的示意性側視圖或剖面圖。
[0034]在附圖中，類似的附圖標號指示類似的部件。
【具體實施方式】
[0035]如上所述，我們已經(jīng)開發(fā)了透鏡，其中鏡片由被成形成與彼此配對的至少兩個節(jié)段或主體形成，且多層光學膜置于這兩個節(jié)段之間。為了賦予鏡片分光能力，多層光學膜為部分地透射和部分地反射的。部分透射和反射可主要取決于垂直入射光的偏振態(tài)(對寬頻帶反射偏振片來說)，或可主要取決于光學波長(對凹口濾波器來說)，或可為這些的組合和/或與其它特性的組合。多層光學膜取向在鏡片內(nèi)由此使得膜的邊緣或末端相交鏡片的光學表面。末端分離兩個鏡片節(jié)段中每個的平滑表面，此類平滑表面組合在一起提供鏡片的光學表面。可沿著膜末端存在的任何邊緣缺陷(諸如斷裂或分層)特征可在于平均缺陷距離不超過100微米或50微米。
[0036]轉到圖1，我們看到系統(tǒng)110的示意圖，所述系統(tǒng)110包括具有嵌入式多層光學膜125的鏡片120。系統(tǒng)110例如可為或包括平視顯示器、頭戴式顯示器或近眼顯示器。膜125提供帶有分光能力的鏡片120由此使得觀察者可觀察(經(jīng)由通過鏡片120完全地透射的光)駐留在鏡片相對側上的對象(其被我們稱之為世界視圖)，且還可觀察(經(jīng)由膜125反射及通過鏡片120至少部分地透射的光)由成像設備130產(chǎn)生的圖像(其被我們稱之為投射視圖)。在圖中示出的眼睛102表示觀察者的一只眼睛。箭頭132a表示由成像設備130發(fā)射的光，而箭頭132b表不來自成像設備130的光，所述光已經(jīng)被多層光學膜125反射。
[0037]鏡片120具有第一光學表面120a和與第一光學表面120a相背對的第二光學表面120b。在所不出的實施方案中，這些光學表面中的每個具有圓形孔和圓形周邊。第一光學表面120a背離觀察者且面向距觀察者遠的對象，而第二光學表面120b面向觀察者且背離遠程對象。光學表面120a、光學表面120b主要為平滑的使得光可以可預測方式在它們的表面處折射而帶有少量或無表面散射。表面120a、表面120b假設暴露于空氣或真空，但在其它情況下它們可暴露于不同的透光性介質，或它們可經(jīng)包覆，且在一些情況下粘合到如在下面進一步討論的其它光學組件。為了取得鏡片的資格，光學表面120a、光學表面120b的中至少一個為彎曲的，如凸狀或凹形，而非平坦的。該彎曲可為球形，即，其可在基本上整個光學表面上具有恒定曲率半徑，或其可為非球形的，帶有通常以逐漸并連續(xù)的方式隨光學表面改變的曲率半徑。該彎曲給鏡片120提供非零光焦度，例如，在會聚透鏡情況下的正光焦度或在發(fā)散透鏡情況下的負光焦度，除非兩個光學表面均具有相同曲率，否則在這種情況下鏡片120可具有零光焦度且可既不為會聚性的也不為發(fā)散性的。不論是球形還是非球形，彎曲的鏡片120的光學表面通常具有關于軸(例如，與鏡片120的光軸重合的軸)的旋轉對稱性。
[0038]第一光學表面120a和第二光學表面120b通過圓周表面120c連接至彼此。在所示出的實施方案中，圓周表面120c為鏡片120的環(huán)狀側表面。
[0039]從機械構造的觀點來看，鏡片120由第一鏡片節(jié)段122、第二鏡片節(jié)段124和多層光學膜125構成。節(jié)段122、節(jié)段124尺寸設定成且成形成與彼此配對，而膜125插置在它們配對表面之間。例如，通過使用光學透明粘合劑、光學粘固劑或通過其它合適手段，節(jié)段通過膜125粘結到彼此。膜125還可經(jīng)設計使得，當其受熱時，膜125外層可熔融而不熔融或摧毀給膜提供其部分反射性的內(nèi)部微層(在下面討論)，且然后所熔融的外層可將膜125粘結到鏡片節(jié)段122、鏡片節(jié)段124。膜125可例如具有由熔融溫度、軟化溫度和/或玻璃化轉變溫度比膜中微層的熔融溫度、軟化溫度和/或玻璃化轉變溫度低和/或比膜125的清除溫度低的聚合物材料制成的光學厚外表層，其中清除溫度是指在該溫度下膜125由于過度熱暴露而顯著地及不可逆地改變其反射性的溫度。因此，膜125置于第一鏡片節(jié)段和第二鏡片節(jié)段之間且嵌入鏡片中，除了可暴露于外界環(huán)境的膜125最外邊緣以外。
[0040]第一鏡片節(jié)段和第二鏡片節(jié)段各自具有形成第一光學表面120a的一部分的平滑表面。即，第一鏡片節(jié)段122具有平滑表面122a，且第二鏡片節(jié)段124具有平滑表面124a。這些平滑表面122a、124a相對于彼此不是隨機或隨意地成形或取向，它們與彼此配位以符合同一輪廓形狀，此類形狀為第一光學表面120a的形狀，例如，帶有給定曲率或曲率分布的凹形，或帶有給定曲率或曲率分布的凸狀，或平坦的。審視圖1揭示平滑表面122a、平滑表面124a實際上不彼此會合或接觸，而是，由于在鏡片節(jié)段122、鏡片節(jié)段124之間的多層光學膜125的存在，由膜125的延伸末端或邊緣125tl分離。該延伸末端駐留在第一光學表面120a處或附近，在鏡片120的通光孔徑內(nèi)且直接在入射光線的路徑中。這是相對于鏡片120的光軸以基本的傾斜角度取向的光學膜125的后果。為了圖1的目的，膜125假設為平面的(或近似平面的)且第一光學表面120a假設為凸狀，這導致當沿鏡片120的光軸觀察時延伸末端125tl為弧形的。
[0041]鏡片節(jié)段122、鏡片節(jié)段124可由任何合適的透光性光學材料制成，例如，光學透明聚合物諸如聚碳酸酯、丙烯酸酯諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環(huán)狀聚烯烴共聚物和/或環(huán)狀聚烯烴聚合物，或硅樹脂，或光學玻璃或陶瓷諸如鈉鈣玻璃、硼硅玻璃、二氧化硅或藍寶石。通常，節(jié)段122、節(jié)段124由相同或類似光學材料構成且具有相同或類似折射率。在一些情況下，然而，節(jié)段122、節(jié)段124由基本上不同的光學材料構成且可具有基本上不同的折射率，或在一些材料組合下的基本上相同的折射率。每個節(jié)段的折射率通常為各向同性而非雙折射的。
[0042]多層光學膜125包括多個聚合物層，它們光學厚度足夠小，它們的折射率沿至少一個軸足夠不同，且它們布置成一個或多個層疊堆或分組，由此使得它們與彼此配合以通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光。選擇性反射允許一些光(例如來自成像設備130的可見光)被反射，所以用戶可感知投射的視圖，而同時地允許其它光(例如，來自在鏡片相對側上的遠程對象的可見光的補充光譜或補充偏振態(tài))被透射，所以用戶可感知世界視圖。合適多層光學膜的更多說明在下面另外提供，但同樣值得注意的是，在一個或多個層疊堆或分組內(nèi)的聚合物層的至少一些，(而在一些情況下，全部或基本上全部)為雙折射的。此類雙折射通常是在澆鑄后在膜的一個或兩個平面內(nèi)方向上拉伸或以其它方式取向成層的擠出物的結果。
[0043]多層光學膜125終止在鏡片120的外邊界或表面處或附近。由于膜相對于鏡片120或其光軸的歪斜或斜傾取向，膜125終止在第一光學表面120a的邊緣或末端125tl處。末端125tl分離平滑表面122a與平滑表面124a。在第二光學表面120b，膜125也可終止在邊緣或末端125t2處。末端125t2分離節(jié)段122的另一個平滑表面與節(jié)段124的另一個平滑表面。末端125tl、末端125t2，或它們的至少大部分，恰好位于相應光學表面120a、120b的活性區(qū)域或孔內(nèi)，且因此，它們具有基本上使鏡片120的光學性能失真或以其它方式退化的潛能。沿膜末端的任何缺陷(在本文稱為邊緣缺陷)，諸如膜斷開、膜斷裂或膜分層，可折射或以其它方式重新導向光從而以不同于將由未失真或未受干擾光學表面賦予的方向的方向傳播，因此使光學性能失真或退化，例如，引入如通過鏡片120看見的世界視圖中失真延伸線。由于鏡片120對多層光學膜的邊緣缺陷的敏感性，膜125可切割、拋光和/或以其他方式處理成使得減少此類邊緣缺陷數(shù)量及確保缺陷(如果有的話)物理上足夠小從而保持任何光學退化或失真在可管理水平。多層光學膜125的這方面也在下面另外討論。
[0044]成像設備130可為或包括OLED顯示器、透射液晶顯示器、反射LC顯示器(諸如，例如，硅基液晶(LCoS)顯示器)，或掃描激光設備。該設備130或多層光學膜125可經(jīng)設計或選擇使得它們具有匹配或基本上匹配的光學特性以增強系統(tǒng)效率，即，使得膜125提供來自設備130的光的高反射率同時還提供來自遠程對象的光的高透射。因此，設備130可發(fā)射偏振光，且然后膜125可受到調控以具有對該偏振態(tài)的高反射率和對正交的偏振態(tài)的光的低反射率(和高透射)。另選地或除此之外，設備130可選擇性地在一個或多個窄譜帶中發(fā)射光(例如，其可在僅一個窄譜帶中發(fā)射光，諸如在光譜的紅、綠或藍區(qū)域，或其可在基本上不重疊的兩個或三個此類窄譜帶中發(fā)射光)，且然后膜可受到調控以僅在窄譜帶或由設備130發(fā)射的譜帶中具有高反射率。
[0045]諸如圖1的那些的透鏡和成像設備可結合到如上面討論的近眼顯示器或類似光學系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的示例在圖2A和圖2B中示意性地示出。其中，眼鏡210包括左鏡片220和右鏡片240，它們可與圖1的鏡片120相同或類似。眼鏡210提供近眼顯示器(投射視圖)同時還允許用戶看到在世界視圖中的遠程對象。透鏡220、透鏡240經(jīng)由眼鏡框架212分別保持在用戶眼睛202、眼睛203前方的適當位置。該框架212還可提供分別用于左成像設備230和右成像設備250的安裝結構，其可通電以引導成像光分別朝向左透鏡和右透鏡，成像光被相關聯(lián)的多層光學膜反射以提供投射視圖到左眼和右眼。眼鏡210在笛卡爾x-y-z坐標系的背景下示出，其中用戶眼睛假設位于沿平行于X軸的軸，且透鏡假設經(jīng)取向由此使得它們光軸各自平行于z軸延伸。
[0046]每個鏡片具有通過圓周表面連接的相背對的第一光學表面和第二光學表面。因此，左鏡片220具有分別通過圓周表面220c連接的相背對的第一光學表面220a和第二光學表面220b，且右鏡片240具有分別通過圓周表面240c連接的相背對的第一光學表面240a和第二光學表面240b。光學表面的曲率連同透鏡材料的折射率確定透鏡的光焦度。每個鏡片還假設具有光軸，參見分別對于透鏡220、透鏡240的軸221、軸241，鏡片光學表面關于所述軸可具有旋轉對稱性。
[0047]每個鏡片220、240包括作為分光器工作的嵌入式多層光學膜，如結合鏡片120所討論的。每個鏡片具有2-部分構造，具有被成形成與彼此配對的兩種不同鏡片節(jié)段，多層光學膜嵌入其間。因此，鏡片220由第一鏡片節(jié)段222、第二鏡片節(jié)段224和多層光學膜225構成。節(jié)段222、節(jié)段224尺寸設定成且成形成與彼此配對，而膜225插置在它們配對表面之間，且節(jié)段通過膜225粘結到彼此。鏡片240同樣由第一鏡片節(jié)段242、第二鏡片節(jié)段244和多層光學膜245構成。節(jié)段242、節(jié)段244尺寸設定成且成形成與彼此配對，而膜245插置在配對表面之間，且節(jié)段通過膜245粘結到彼此。由于成像設備的偏軸放置，多層光學膜225、多層光學膜245相對于它們相應透鏡的光軸歪斜或斜傾以便適當?shù)匾龑С上窆獾接脩舻南鄳劬?。在圖中，垂直(正交)軸225x垂直于多層光學膜225的平面，而垂直(正交)軸245x垂直于多層光學膜245的平面。如在圖中所示，這些軸相對于它們相應鏡片的光軸斜傾。
[0048]關于左鏡片220，第一鏡片節(jié)段222和第二鏡片節(jié)段224具有被成形成和構造成用于共同地符合同一輪廓形狀的平滑外表面，此類形狀為第一光學表面220a的形狀。在該實施方案中，第一光學表面220a為凸狀。由于在垂直軸225x和鏡片光軸221之間的斜傾量，多層光學膜225具有延長的末端225tl，其駐留在第一光學表面220a處或附近，且分離鏡片節(jié)段222、鏡片節(jié)段224的平滑外表面。第一鏡片節(jié)段222和第二鏡片節(jié)段224還具有被成形成和構造成用于共同地符合同一輪廓形狀的平滑內(nèi)表面，此類形狀為第二光學表面220b的形狀。在該實施方案中，第二光學表面220b為凹形的。多層光學膜225具有延伸末端225t2，其駐留在第二光學表面220b處或附近，且分離鏡片節(jié)段222、鏡片節(jié)段224的平滑內(nèi)表面。第二光學表面220b可具有與第一光學表面220a相同的曲率或不同曲率;如果它們相同，則鏡片220可具有零光焦度。
[0049]右鏡片240可具有為左鏡片220的精確或近似鏡像的構造。如果它們?yōu)楸舜说慕歧R像，則它們可具有它們相應光學表面的不同光焦度和不同曲率，就如同在常規(guī)眼鏡中透鏡常常具有不同光焦度以彌補用戶左眼和右眼的光學要求的差異。
[0050]因此，右鏡片240的第一鏡片節(jié)段242和第二鏡片節(jié)段244具有被成形成和構造成用于共同地符合同一輪廓形狀的平滑外表面，此類形狀為第一光學表面240a的形狀。在該實施方案中，第一光學表面240a為凸狀。多層光學膜245具有延伸末端245tl，其駐留在第一光學表面240a處或附近，且分離鏡片節(jié)段242、鏡片節(jié)段244的平滑外表面。第一鏡片節(jié)段242和第二鏡片節(jié)段244還具有被成形成和構造成用于共同地符合同一輪廓形狀的平滑內(nèi)表面，此類形狀為第二光學表面240b的形狀。在該實施方案中，第二光學表面240b為凹形的。多層光學膜245具有延伸末端245t2，其駐留在第二光學表面240b處或附近，且分離鏡片節(jié)段242、鏡片節(jié)段244的平滑內(nèi)表面。第二光學表面240b可具有與第一光學表面240a相同的曲率或不同曲率;如果它們相同，則鏡片240可具有零光焦度。
[0051]成像設備230和成像設備250可與先前討論的成像設備130相同或類似以最大化或增強系統(tǒng)效率。它們可受到調控或選擇以匹配或基本上匹配光學特性，諸如上面討論的它們相應多層光學膜225、245的偏振和/或波長特性。
[0052]眼鏡210在提供世界視圖(圖2A)給用戶的光和提供投射的視圖(圖2B)給用戶的光的情況下不出。在圖2A中，來自遠程對象的光204a投射在左鏡片220上，照射第一光學表面220a。這種光的一些穿過鏡片，離開第二光學表面220b且作為光204b進入眼睛202。穿過鏡片220的光的至少一些光經(jīng)由多層光學膜225透射，但至少一些可不穿過膜225而是可通過跟隨從第一光學表面220a通向到第二光學表面220b的路徑穿過鏡片220而完全地避開膜225而不穿越膜225。需注意，光204a的一些在第一光學表面220a可經(jīng)歷菲涅爾反射，且一些可被多層光學膜225反射而非透射。右鏡片240可類似于左鏡片220工作。因此，來自遠程對象的光205a投射在右鏡片240上，照射第一光學表面240a。這種光的一部分穿過鏡片，離開第二光學表面240b且作為光205b進入眼睛203。穿過鏡片240的光的至少一些光經(jīng)由多層光學膜245透射，但至少一些可不穿過膜245而是可通過跟隨從第一光學表面240a通向到第二光學表面240b的路徑穿過鏡片240而完全地避開膜245而不穿越膜245。光205a的一些在第一光學表面240a可經(jīng)歷菲涅爾反射，且一些可被多層光學膜245反射而非透射。
[0053]在圖2B中，眼鏡210在提供投射視圖(其疊加在世界視圖上)給用戶的光的情況下示出。這里，成像設備230、成像設備250通電且控制以分別朝向透鏡片220、透鏡240分別發(fā)射成像光232a、成像光252a。這種光的至少一些光通過第二光學表面(參見表面220b和表面240b)進入鏡片且被多層光學膜(膜225和膜245)反射而未達到第一光學表面(參見表面220a和表面240a)，于是光通過第二光學表面(參見表面220b和表面240b)離開鏡片且分別作為光232b和252b進入眼睛(參見眼睛202和眼睛203)。
[0054]如上所述，在所公開的透鏡中的嵌入式多層光學膜包括多個聚合物層，它們的光學厚度足夠小，它們的折射率沿至少一個軸足夠不同，且它們布置成一個或多個層疊堆或分組，由此使得它們與彼此配合以通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光。關于合適或潛在地合適的多層光學膜的信息可見于:美國專利5，486，949(Schrenk等人)“雙折射干涉偏振器” (uBirefringent Interference Polarizer” );美國專利5，882，774(Jonza等人)“光學膜”(“Optical Film”)；美國專利6，045，894(如11^等人)“透明至彩色安全膜”(“Clear to Colored Security Film”)；美國專利 6，179，948(Merrill 等人)“光學膜及其制備方法，，(“Optical Film and Process for Manufacture Thereof”)；美國專利6，531，230(Weber等人)“色移膜” (“Color Shifting Film” );美國專利6，939，499(Merrill等人)“制造具有基本上單軸特性的橫向牽伸膜的方法和裝置”(“Processes and Apparatus forMaking Transversely Drawn Films with Substantially Uniaxial Character”)；美國專利7，256，936(Hebrink等人)“帶有設計的色移的光學偏振膜” (“Optical PolarizingFilms with Designed Color Shifts”)；美國專利7，316，558(Merrill等人)“用于拉伸聚合物膜的設備”(“Devices for Stretching Polymer Films”)；PCT公開WO 2008/144136A1(Nevitt等人)“用于直接照明背光源的燈遮蓋組件”(“Lamp-Hiding Assembly for aDirect Lit Backlight”)；PCT公開TO 2008/144656A2(Weber等人)“背光源及使用其的顯示器系統(tǒng)”(“Backlight and Display System Using Same”)。為了方便，我們結合圖3和圖4匯總在本發(fā)明所公開透鏡中可用的合適多層光學膜的一些相關方面。
[0055]圖3示出關于其自身笛卡爾x’-y’-z’坐標系的典型多層光學膜325的示意圖，其中膜325平行于X’軸和y’軸延伸，且z’軸垂直于膜及其組成層，并平行于膜的厚度軸。膜325不必是完全平坦的，而是可彎曲或以其它方式成形成偏離平面，并且甚至在那些情況下，膜的任意小的部分或區(qū)域也可如圖示與局部笛卡爾坐標系相關聯(lián)。
[0056]多層光學膜325為部分地反射性的及部分地高透光性的。一般來講，當然，透射(T)加反射(R)加吸收⑷= 100%，或者T+R+A= 100%。在示例性實施方案中，膜325完全由在感興趣波長譜(例如，在可見光譜)上具有低吸收的材料構成。在此類情況下，在該光譜范圍上的反射和透射呈現(xiàn)互補關系，因為T+R=100%-A，且因為A小，所以+R? 100%。針對此類膜，高反射率(如，在給定波長或針對給定偏振態(tài))與低透射相關聯(lián)，且低反射率與高透射相關聯(lián)。
[0057]多層光學膜包括具有不同折射率的各個層以使得一些光在鄰近層之間的界面被反射。這些層(有時稱為“微層”)很薄，使得在多個界面處反射的光經(jīng)受相長干涉或相消干涉，從而賦予多層光學膜以所需的反射或透射特性。針對設計成反射在紫外線波長、可見波長或近紅外波長的光的多層光學膜，每個微層的光學厚度(物理厚度乘以折射率)通常小于約Ιμπι。然而，也可包括更厚的層，諸如在多層光學膜外表面處的表層，或設置在多層光學膜內(nèi)用以分離微層的連貫分組(已知為“疊堆”或“分組”)的保護性邊界層(PLB)。在圖3中，將微層標記為“A”或“B”，“A”層由一種材料構成而“B”層由不同的材料構成，這些層以交替排列的方式疊堆，以形成光學重復單元或單位單元ORU UORU 2、‘"0RU 6，如圖所示。通常，如果需要高反射率，則完全由聚合物材料構成的多層光學膜將包括遠多于6個光學重復單元。位于該圖底部的顯著較厚的層327可表示外表層或PBL，所述PBL分離圖中所示的微層疊堆與另一微層疊堆或微層分組(未示出)。如果需要，可(例如)用一層或多層厚粘合劑層或使用壓力、熱或其它方法將兩個或更多個單獨的多層光學膜層合在一起，以形成層合體或復合膜。
[0058]參照在多層光學膜的疊堆內(nèi)的鄰近微層，將用于偏振光的微層(例如，在圖3中的“A”層)的一個沿主要X’軸、y’軸和z’軸(諸如圖3所示的那些)的折射率分別稱為nlx、nly和nlz。將鄰近微層(如圖3中的“B”層)沿相同軸的折射率分別稱為n2x、n2y、n2z。如果材料在感興趣的波長范圍(例如光譜的紫外光、可見光和/或紅外光部分中的選定波長或譜帶)上具有各向異性的介電張量，則多層光學膜325的層或任何材料視為“雙折射的”。換句話說，如果材料的主折射率(如nlx、nly、nlz)不全相同，則該材料或層視為“雙折射的”。在多層光學膜325至少一個分組中的微層的至少一些微層為雙折射的，且在一些情況下，在膜325中或在其分組中全部或基本上全部的微層可為雙折射的。參照在分組中任何兩個鄰近微層(它們中的一者或兩者可或可不為雙折射的)，將它們相應折射率沿X ’方向差值稱為A nx(=nlx-n2x)，沿y ’ 方向為 Δ ny ( =nly_n2y)，和沿z ’ 方向為 Δ nz( =nlz_n2z)。這些折射率差值的屬性與膜中(或膜的給定疊堆中)的微層數(shù)量及其厚度分布結合來控制膜(或膜的給定疊堆)在給定區(qū)中的反射和透射特性。
[0059]例如，如果鄰近微層沿一個平面內(nèi)方向具有大折射率失配(Anx大)，并且沿正交的平面內(nèi)方向具有小的折射率失配(Any = O)，則膜或分組針對垂直入射光而言可起到反射偏振器的作用。另選地，如果沿兩個平面內(nèi)軸鄰近微層均具有大折射率失配(Δ nx大且Δny大)，則膜或分組可起到軸向鏡的作用。在其上反射偏振器或鏡面反射垂直入射光的一個或多個光學波長譜帶通過調控微層疊堆的層厚度梯度而受到調控。針對斜入射光，在鄰近微層之間的每個界面的反射率受沿z’軸(S卩，沿膜325的厚度軸)的微層折射率影響。通過微層的適當材料選擇，可使鄰近微層表現(xiàn)出沿z軸的折射率匹配(△ nz ? O)或失配(△ nz大)，且失配Anz在一些情況下可具有相同極性或作為平面內(nèi)折射率失配的符號，而在其它情況下失配Δηζ可具有相反極性或作為平面內(nèi)折射率失配的符號。Δηζ的此類調控在斜入射的光的P偏振分量的反射無論是隨著入射角增大而增大、減小、還是保持不變都起關鍵作用。
[0060]在一些情況下，微層的厚度和折射率值可對應于1/4波長疊堆，即以光學重復單元布置，每個光學重復單元具有光學厚度(f比率= 50%，f比率為組成層“Α”的光學厚度與整個光學重復單元的光學厚度的比)相等的兩個相鄰微層，此類光學重復單元通過相長干涉有效地反射光，被反射光的波長λ為光學重復單元總光學厚度的兩倍。在其它情況下，光學重復單元中微層的光學厚度可彼此不同，由此f比率大于或小于50%。在圖3的實施方案中，“A”層一般示出為比“B”層薄。每一示出的光學重復單元(ORU UORU 2等)的光學厚度(01^、?!^等)都等于其組成層“A”和“B”的光學厚度之和，每一光學重復單元都反射波長λ為其總光學厚度兩倍的光。
[0061]在一些實施方案中，層疊堆中的光學重復單元的光學厚度可彼此全部相等，從而提供高反射率的窄反射譜帶，其中心波長等于每一個光學重復單元的光學厚度的兩倍。這種的描繪在圖4Α的理想化曲線圖中示出，其中曲線402為多層光學膜或其微層分組的反射率光譜，光譜在可見波長光譜的綠區(qū)域中具有強、窄反射譜帶402a。包含三種此類分組(其在平均層厚度上不同)的膜的反射光譜在圖4B中示出，其中曲線404為理想化的反射率光譜，其在可見光譜的紅(譜帶404c)、綠(譜帶404b)和藍(譜帶404a)區(qū)域中具有強、窄反射譜帶。
[0062]在其它實施方案中，光學重復單元的光學厚度可根據(jù)沿z軸或膜厚方向的厚度梯度而不同，從而光學重復單元的光學厚度隨著從疊堆的一側(例如頂部)到疊堆的另一側(例如底部)而增大、減小或遵循某些其它函數(shù)關系?？墒褂么祟惡穸忍荻?，以提供擴寬的反射譜帶，以在感興趣的擴展波長譜帶上以及另外在感興趣的所有角度上提供光的基本上光譜上平坦的透射和反射。這種的描繪在圖4C的理想化曲線圖中示出，其中曲線406在可見波長光譜上廣泛地延伸。在本方法的變型中，層厚度輪廓可受到調控以在波長的廣泛范圍上提供高反射率而在一個或多個窄透射譜帶中(例如，在可見光譜的紅、綠和/或藍區(qū)域中)中提供低反射率及高透射。提供一個或多個此類窄透射譜帶或者一個或多個窄反射譜帶的多層光學膜(參見圖4A和圖4B)在本文稱為凹口反射器或凹口濾波器。
[0063]在前述段落中所述的光譜反射率特性(包括圖4A到圖4C所示的那些)可為反射全部偏振的多層光學膜的特征，或為反射一個偏振態(tài)且透射正交偏振態(tài)的多層光學膜的特征。例如，凹口濾波器可為基本上偏振不敏感的，反射以垂直入射或設計入射角的一個或多個反射譜帶內(nèi)的兩種正交偏振態(tài)，或其可為偏振敏感的，反射僅一種偏振態(tài)且透射一個或多個反射譜帶內(nèi)的正交偏振態(tài)。
[0064]也可使用受到調控以在高反射和高透射之間的波長過渡區(qū)銳化譜帶邊緣的厚度梯度，如美國專利6，157，490(胃1!的七1^等人)“具有銳化譜帶邊緣的光學膜”(“0?^(^1Film With Sharpened Bandedge”)中所討論。針對聚合物多層光學膜，反射譜帶可設計成具有銳化的譜帶邊緣和“平頂”反射譜帶，其中反射特性在應用的整個波長范圍內(nèi)基本恒定。還可想到其它層布置方式，諸如具有2微層光學重復單元的多層光學膜(其f比率不同于50%)，或光學重復單元包括多于兩層微層的膜。這些另選的光學重復單元設計可被構造成用于減少或激發(fā)某些更高階的反射，如果所需反射譜帶駐留在或延伸到近紅外波長時，這樣做可為可用的。參見例如美國專利5，103，337(3士^1^等人)“紅外反射光學干涉膜”(“Infrared Reflective Optical Interference Film”)、5,360,659( Arends 等人)“雙組分紅外反射膜”(“Two Component Infrared Reflecting Film”)、6，207，260(Wheatley等人)“多組分光學主體” (“Multicomponent Optical Body”)和7，019，905(Weber) “抑制高階反射的多層反射器”(“Mult1-layer Reflector With Suppress1n of High OrderReflect1ns”)。
[0065]示例性多層光學膜325由聚合物材料構成，并且可利用共擠出、澆鑄和取向方法來制造。參考了美國專利5，882，774(Jonza等人)“光學膜"(“Optical Film”)、美國專利6，179，948 (Merr i 11等人)“光學膜及其制造方法”(“Opt i cal Film and Process forManufacture Thereof”)和美國專利6 ,783 ,349(Neavin等人)“制備多層光學膜的裝置”(“Apparatus for Making Multilayer Optical Films”)。多層光學膜可通過上述參考文獻的任何一篇中所述的聚合物共擠出來形成。優(yōu)選的是，選擇各種層的聚合物，使之具有類似的流變性(例如熔體粘度)，使得它們可共擠出而無顯著的流體擾動。選擇擠出條件以便以連續(xù)穩(wěn)定的方式將相應聚合物作為進料流或熔融流充分地進料、熔融、混合并栗送。用于形成和保持每一熔融流的溫度可選定為在下述范圍內(nèi)，所述范圍能避免在該溫度范圍的低端處的凍結、結晶或不當?shù)母邏航?、并且能避免在該范圍的高端處的材料降解?br>[0066]簡而言之，該制造方法可包括:(a)提供至少第一樹脂流和第二樹脂流，它們分別對應于成品膜中將使用的第一聚合物和第二聚合物；(b)使用合適的送料區(qū)塊將第一流和第二流分成多個層，所述合適的送料區(qū)塊諸如包括:(i)包括第一流動通道和第二流動通道的梯度板，其中第一通道具有沿流動通道從第一位置變化至第二位置的橫截面面積；(i i)進料管板，其具有與第一流動通道流體連通的第一多個導管以及與第二流動通道流體連通的第二多個導管，各導管向其各自相應的縫型模頭進料，各導管具有第一端部和第二端部，導管的第一端部與流動通道流體連通，并且導管的第二端部與縫型模頭流體連通；以及
(iii)任選地，軸向棒加熱器，其鄰近所述導管設置；(C)使復合流穿過擠出模頭以形成多層料片(web)，其中各層大致平行于相鄰層的主表面；以及(d)將多層料片澆鑄到冷卻輥(有時也稱為澆鑄輪或澆鑄鼓)上，以形成澆鑄多層膜。該澆鑄膜可具有與成品膜相同數(shù)量的層，但是澆鑄膜的層通常比成品膜的那些層厚很多。此外，澆鑄膜的層通常全部為各向同性的。
[0067]還可使用制造澆鑄多層料片的許多另選方法。美國專利5，389，324(LewiS等人)中描述了一種此類另選方法，該方法也利用聚合物共擠出。
[0068]冷卻后，可拉延或拉伸多層料片以制備接近成品的多層光學膜，其細節(jié)可見于上述引用的參考文獻中。拉延或拉伸實現(xiàn)兩個目標:其使層變薄至其所需的最終厚度;且其使層取向，由此使得至少一些層變成雙折射的。取向或拉伸可沿橫維方向(例如經(jīng)由拉幅機)、沿順維方向(例如經(jīng)由長度取向機)或它們的任何組合(無論同時還是依次進行)而實現(xiàn)。如果僅沿一個方向拉伸，則該拉伸可為“無約束的”(其中允許膜在垂直于拉伸方向的平面內(nèi)方向在尺寸上松弛)或“受約束的”(其中膜受到約束并因而不允許在垂直于拉伸方向的平面內(nèi)方向在尺寸上松弛)。如果沿兩個平面內(nèi)方向拉伸，則該拉伸可為對稱的(即沿正交的平面內(nèi)方向相等)或非對稱的。另選地，膜可以批量方法進行拉伸。在任何情況下，也可將后續(xù)或同時發(fā)生的拉延減小、應力或應變平衡、熱定形和其它處理操作應用至膜。
[0069]多層光學膜325也可包括附加層和涂層以及其它添加劑，這些根據(jù)其光學、機械和/或化學性質而進行選擇。例如，可在膜的兩個主外表面的一個或兩個上添加UV吸收層。參見例如美國專利6，368，699(Gi Ibert等人)。
[0070]由多層光學膜325提供的選擇性反射允許一些光(例如來自成像設備130的可見光)被反射，所以用戶可感知投射的視圖，而同時地允許其它光(例如，來自在鏡片相對側上的遠程對象的可見光的補充光譜或補充偏振態(tài))被透射，所以用戶可感知世界視圖。
[0071]本文所述的透鏡和系統(tǒng)可具有多種構形和特征結構。圖5A到圖15示意性示出這些構形和特征結構的一些。
[0072]圖5A到圖5C示出其中成像設備將成像光注入到具有嵌入式多層光學膜的鏡片中的各種系統(tǒng)。在這些圖中，兩種成像設備示出以說明相對于鏡片的成像設備的不同可能的放置和取向。除非另外指明，透鏡的設計方面可與圖1的鏡片120相同或類似于圖1的鏡片120，除非另外指明，成像設備的設計方面可與圖1的鏡片120相同或類似于圖1的成像設備130。
[0073]在圖5A中，系統(tǒng)510a包括鏡片520和成像設備530、成像設備534。鏡片520具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有相背對的第一光學表面520a和第二光學表面520b以及連接所述光學表面的圓周表面520c。鏡片520還包括第一鏡片節(jié)段522、第二鏡片節(jié)段524和多層光學膜525。膜525置于鏡片節(jié)段522、鏡片節(jié)段524的配對表面之間，所述鏡片節(jié)段可通過膜525附接到彼此。第一鏡片節(jié)段522具有第一平滑表面522a和第二平滑表面522b，且第二鏡片節(jié)段524具有第一平滑表面524a和第二平滑表面524b。鏡片的第一光學表面520a為凸狀且包括第一平滑表面522a、第一平滑表面524a。鏡片的第二光學表面520b也為凸狀且包括第二平滑表面522b、第二平滑表面524b。如上所述，多層光學膜525部分地反射和部分地透射光，且位于χ’-y’-z’笛卡爾坐標系的χ’-y’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜525相交第一光學表面520a和第二光學表面520b兩者。在第一光學表面，膜525沿分離第一平滑表面522a與第一平滑表面524a的延伸末端525tl終止。在第二光學表面，膜525沿分離第二平滑表面522b與第二平滑表面524b的延伸末端525t2終止。成像設備可被定位以通過第一光學表面520a將成像光注入到鏡片中(參見成像設備530)，或其可被定位以通過圓周表面520c注入成像光(參見成像設備534)。在任一種情況下，多層光學膜525通過第一光學表面520a反射一些成像光向外到用戶的眼睛。
[0074]在圖5B中，系統(tǒng)510b包括鏡片540和成像設備550、成像設備554。鏡片540具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有相背對的第一光學表面540a和第二光學表面540b以及連接所述光學表面的圓周表面540c。鏡片540也包括第一鏡片節(jié)段542、第二鏡片節(jié)段544和多層光學膜545。膜545置于鏡片節(jié)段542、鏡片節(jié)段544的配對表面之間，所述鏡片節(jié)段可通過膜545附接到彼此。第一鏡片節(jié)段542具有第一平滑表面542a，且第二鏡片節(jié)段544具有第一平滑表面544a和第二平滑表面544b。鏡片的第一光學表面540a為凸狀且包括第一平滑表面542a、第一平滑表面544a。鏡片的第二光學表面540b也為凸狀并與第二平滑表面544b重合。如上所述，多層光學膜545部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ -y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ _y ’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜545相交第一光學表面540a和圓周表面540c，但不相交第二光學表面540b。在第一光學表面，膜545沿分離第一平滑表面542a與第一平滑表面544a的延伸末端545tl終止。成像設備可被定位以通過第一光學表面540a將成像光注入到鏡片中(參見成像設備550)，或其可被定位以通過周邊表面540c注入成像光(參見成像設備554)。在任一種情況下，多層光學膜545通過第一光學表面540a反射成像光的一些向外到用戶的眼睛。
[0075]在圖5C中，系統(tǒng)510c包括鏡片560和成像設備570、成像設備574。鏡片560具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有相背對的第一光學表面560a和第二光學表面560b以及連接所述光學表面的周邊表面560c。鏡片560也包括第一鏡片節(jié)段562、第二鏡片節(jié)段564和多層光學膜565。膜565置于鏡片節(jié)段562、鏡片節(jié)段564的配對表面之間，所述鏡片節(jié)段可通過膜565附接到彼此。第一鏡片節(jié)段562具有第一平滑表面562a和第二平滑表面562b，且第二鏡片節(jié)段524具有第二平滑表面564b。鏡片的第一光學表面560a為凸狀且與第一平滑表面562a重合。鏡片的第二光學表面560b也為凸狀并包括第二平滑表面562b、第二平滑表面564b ο如上所述，多層光學膜565部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ _y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ _y ’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜565相交第二光學表面560b和圓周表面560c兩者，但不相交第一光學表面560a相交。在第二光學表面，膜565沿分離第二平滑表面562b與第二平滑表面564b的延伸末端565t2終止。成像設備可被定位以通過第一光學表面560a注入成像光到鏡片中(參見成像設備570)，或其可被定位以通過圓周表面560c注入成像光(參見成像設備574)。在任一種情況下，多層光學膜565通過第一光學表面560a反射成像光的一些向外到用戶的眼睛。
[0076]圖6示出使用用于成像光的折疊光學路徑的系統(tǒng)。在該圖中，系統(tǒng)610a包括鏡片620和成像設備630、成像設備634。鏡片620具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有相背對的第一光學表面620a和第二光學表面620b以及連接所述光學表面的圓周表面620c。鏡片620也包括第一鏡片節(jié)段622、第二鏡片節(jié)段624和多層光學膜625。膜625置于鏡片節(jié)段622、鏡片節(jié)段624的配對表面之間，所述鏡片節(jié)段可通過膜625附接到彼此。第一鏡片節(jié)段622具有第一平滑表面622a和第二平滑表面622b，且第二鏡片節(jié)段624具有第一平滑表面624a和第二平滑表面624b。鏡片的第一光學表面620a為凸狀且包括第一平滑表面622a、第一平滑表面624a。鏡片的第二光學表面620b也為凸狀并包括第二平滑表面622b、第二平滑表面624b ο如上所述，多層光學膜625部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ -y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ _y ’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜625相交第一光學表面620a和第二光學表面620b兩者。在第一光學表面，膜625沿分離第一平滑表面622a與第一平滑表面624a的延伸末端625tl終止。在第二光學表面，膜625沿分離第二平滑表面622b與第二平滑表面624b的延伸末端625t2終止。成像設備可被定位以通過第二光學表面620b注入成像光到鏡片中(參見成像設備630)，或其可被定位以通過圓周表面620c注入成像光(參見成像設備634)。在任一種情況下，多層光學膜625經(jīng)取向以反射成像光的一些到第二光學表面620b，在該處光部分地反射，然后通過膜625部分地透射返回，且通過第一光學表面620a離開鏡片620到用戶的眼睛。如果需要，部分反射器諸如薄型部分透明金屬層、具有與周圍介質不同折射率的電介質層和/或包括多層高折射率和低折射率材料的部分反射電介質疊堆，可設置在第二光學表面620b的至少一部分上以增加成像光的反射率同時也允許來自遠程對象的光穿過鏡片620。
[0077]圖7到圖9仍然示出更多鏡片構形。在圖7中，鏡片720具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有相背對的第一光學表面720a和第二光學表面720b以及連接所述光學表面的圓周表面720c。鏡片720也包括第一鏡片節(jié)段722、第二鏡片節(jié)段724和多層光學膜725。膜725置于鏡片節(jié)段722、鏡片節(jié)段724的配對表面之間，所述鏡片節(jié)段可通過膜725附接到彼此。第一鏡片節(jié)段722具有第一平滑表面722a和第二平滑表面722b，且第二鏡片節(jié)段724具有第一平滑表面724a和第二平滑表面724b。鏡片的第一光學表面720a為凸狀且包括第一平滑表面722a、第一平滑表面724a。鏡片的第二光學表面720b為凸狀并包括第二平滑表面722b、第二平滑表面724b。如上所述，多層光學膜725部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ _y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ _y ’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜725相交第一光學表面720a和第二光學表面720b兩者。在第一光學表面，膜725沿分離第一平滑表面722a與第一平滑表面724a的延伸末端725tl終止。在第二光學表面，膜725沿分離第二平滑表面722b與第二平滑表面724b的延伸末端725t2終止。成像設備(未示出)可被定位以通過第一光學表面720a注入成像光到鏡片中，或其可被定位以通過圓周表面720c注入成像光。在任一種情況下，多層光學膜725通過第一光學表面720a反射成像光的一些向外到用戶的眼睛。
[0078]在圖8中，鏡片820具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有相背對的第一光學表面820a和第二光學表面820b以及連接所述光學表面的圓周表面820c。鏡片820也包括第一鏡片節(jié)段822、第二鏡片節(jié)段824和多層光學膜825。膜825置于鏡片節(jié)段822、鏡片節(jié)段824的配對表面之間，所述鏡片節(jié)段可通過膜825附接到彼此。第一鏡片節(jié)段822具有第一平滑表面822a和第二平滑表面822b，且第二鏡片節(jié)段824具有第一平滑表面824a和第二平滑表面824b。鏡片的第一光學表面820a為平坦的且包括第一平滑表面822a、第一平滑表面824a。鏡片的第二光學表面820b為凹形并包括第二平滑表面822b、第二平滑表面824b ο如上所述，多層光學膜825部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ -y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ -y ’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜825相交第一光學表面820a和第二光學表面820b兩者。在第一光學表面，膜825沿分離第一平滑表面822a與第一平滑表面824a的延伸末端825tl終止。在第二光學表面，膜825沿分離第二平滑表面822b與第二平滑表面824b的延伸末端825t2終止。成像設備(未示出)可被定位以通過第一光學表面820a注入成像光到鏡片中，或其可被定位以通過圓周表面820c注入成像光。在任一種情況下，多層光學膜825通過第一光學表面820a反射成像光的一些向外到用戶的眼睛。
[0079]在圖9中，復合鏡片900包括粘合或以其它方式接合到另一鏡片940的鏡片920。鏡片920，以及復合鏡片900和其它鏡片940，具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片920具有相背對的第一光學表面920a和第二光學表面920b以及連接所述光學表面的圓周表面920c。類似地，鏡片940具有相背對的第一光學表面940a和第二光學表面940b以及連接所述光學表面的圓周表面940c。鏡片940的第一光學表面940a被成形成與鏡片920的第二光學表面920b配對。鏡片920包括第一鏡片節(jié)段922、第二鏡片節(jié)段924和多層光學膜925。膜925置于鏡片節(jié)段922、鏡片節(jié)段924的配對表面之間，所述鏡片節(jié)段可通過膜925附接到彼此。第一鏡片節(jié)段922具有第一平滑表面922a和第二平滑表面922b，且第二鏡片節(jié)段924具有第一平滑表面924a和第二平滑表面924b。鏡片920的第一光學表面920a為平坦的且包括第一平滑表面922a、第一平滑表面924a。鏡片920的第二光學表面920b為凸狀并包括第二平滑表面922b、第二平滑表面924b ο如上所述，多層光學膜925部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ _y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ _y ’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜925相交第一光學表面920a和第二光學表面920b兩者。在第一光學表面，膜925沿分離第一平滑表面922a與第一平滑表面924a的延伸末端925tl終止。在第二光學表面，膜925沿分離第二平滑表面922b與第二平滑表面924b的延伸末端925t2終止。成像設備(未示出)可被定位以通過第一光學表面920a注入成像光到鏡片中，或其可被定位以通過圓周表面920c注入成像光。在任一種情況下，多層光學膜925通過第一光學表面920a反射成像光的一些向外到用戶的眼睛。
[0080]圖10到圖12示出代表性透鏡的前視圖或平面圖使得可更好地看見和討論多層光學膜的延伸末端，以及鏡片的外周邊或圓周的不同可能形狀。在圖10中，鏡片1020可與本文在別處所討論透鏡相同或類似于本文在別處所討論透鏡。鏡片1020具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片1020具有第一光學表面1020a、相背對的第二光學表面和連接所述光學表面的圓周表面1020c。圓周表面1020c基本上為圓形的。鏡片1020包括第一鏡片節(jié)段、第二鏡片節(jié)段和置于鏡片節(jié)段的配對表面之間的多層光學膜。第一鏡片節(jié)段具有第一平滑表面1022a，且第二鏡片節(jié)段也具有第一平滑表面1024a。第一光學表面1020a包括第一平滑表面1022a、第一平滑表面1024a。如上所述，多層光學膜部分地反射和部分地透射光，且位于相對于x-y平面旋轉或斜傾的平面中。斜傾或旋轉的量由此使得膜至少相交第一光學表面1020a。在第一光學表面，膜沿分離第一平滑表面1022a與第一平滑表面1024a的延伸末端終止。延伸末端的形狀和外觀取決于多層光學膜的形狀(例如，其是平坦和平面的，還是或彎曲或以其它方式非平坦的)和第一光學表面1020a的形狀(例如，其是平坦、凹形或凸狀)。針對其中多層光學膜為平坦的情況，三種另選的延伸末端在圖中示出:弧形延伸末端1025tl’針對其中第一光學表面1020a為凹形的情況，直的延伸末端1025tl”針對其中第一光學表面1020a為平坦的情況，而弧形延伸末端1025tl”’針對其中第一光學表面1020a為凸狀的情況。在其中多層光學膜的形狀偏離平坦平面的情況中，延伸末端的平面圖形狀將偏離在圖10中示出的那些。
[0081]圖11示出鏡片1120，其可與圖10的鏡片相同或類似于圖10的鏡片，不同的是鏡片的外周邊或圓周基本上為正方形或矩形。因此，鏡片1120具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片1120也具有第一光學表面1120a、相背對的第二光學表面和連接光學表面的圓周表面1120c。圓周表面1120c的形狀基本上為正方形。鏡片1120包括第一鏡片節(jié)段、第二鏡片節(jié)段和置于鏡片節(jié)段的配對表面之間的多層光學膜。第一鏡片節(jié)段具有第一平滑表面1122a，且第二鏡片節(jié)段也具有第一平滑表面1124a。第一光學表面1120a包括第一平滑表面1122a、第一平滑表面1124a。如上所述，多層光學膜部分地反射和部分地透射光，且位于相對于x-y平面旋轉或斜傾的平面中。斜傾或旋轉的量由此使得膜至少相交第一光學表面1120a。在第一光學表面，膜沿分離第一平滑表面1122a與第一平滑表面1124a的延伸末端終止。延伸末端的形狀和外觀取決于多層光學膜的形狀(例如，其是平坦和平面的，還是或彎曲或以其它方式非平坦的)和第一光學表面1120a的形狀(例如，其是平坦、凹形或凸狀)。針對其中多層光學膜為平坦的情況，三種另選的延伸末端在圖中示出:弧形延伸末端1125tl’針對其中第一光學表面1120a為凹形的情況，直的延伸末端1125tl”針對其中第一光學表面1120a為平坦的情況，而弧形延伸末端1125tl”’針對其中第一光學表面1120a為凸狀的情況。在其中多層光學膜的形狀偏離平坦平面的情況中，延伸末端的平面圖形狀將偏離在圖11中示出的那些。
[0082]圖12示出鏡片1220，其可與圖10和圖11的鏡片相同或類似于圖10和圖11的鏡片，不同的是鏡片的外周邊或圓周基本上為八邊形的。因此，鏡片1220具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片1220也具有第一光學表面1220a、相背對的第二光學表面和連接光學表面的圓周表面1220c。圓周表面1220c的形狀基本上為八邊形。鏡片1220包括第一鏡片節(jié)段、第二鏡片節(jié)段和置于鏡片節(jié)段的配對表面之間的多層光學膜。第一鏡片節(jié)段具有第一平滑表面1222a，且第二鏡片節(jié)段也具有第一平滑表面1224a。第一光學表面1220a包括第一平滑表面1222a、第一平滑表面1224a。如上所述，多層光學膜部分地反射和部分地透射光，且位于相對于x-y平面旋轉或斜傾的平面中。斜傾或旋轉的量由此使得膜至少相交第一光學表面1220a。在第一光學表面，膜沿分離第一平滑表面1222a與第一平滑表面1224a的延伸末端終止。延伸末端的形狀和外觀取決于多層光學膜的形狀(例如，其是平坦和平面的，還是或彎曲或以其它方式非平坦的)和第一光學表面1220a的形狀(例如，其是平坦、凹形或凸狀)。針對其中多層光學膜為平坦的情況，三種另選的延伸末端在圖中示出:弧形延伸末端1225tl’針對其中第一光學表面1220a為凹形的情況，直的延伸末端1225tl”針對其中第一光學表面1220a為平坦的情況，而弧形延伸末端1225tI” ’針對其中第一光學表面1220a為凸狀的情況。在其中多層光學膜的形狀偏離平坦平面的情況中，延伸末端的平面圖形狀將偏離在圖12中示出的那些。
[0083]圖13到圖15為示意性剖面圖，其經(jīng)擴大或放大以示出在嵌入式多層光學膜的延伸末端的附近中鏡片的光學表面的細節(jié)。鏡片的光學表面示出為凸狀，但其可另選地為平坦或凹形。在圖13中，鏡片1320可與本文在別處所討論透鏡相同或類似于本文在別處所討論透鏡。鏡片1320具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有通過圓周表面連接至背對第二光學表面的第一光學表面1320a ο鏡片1320也包括第一鏡片節(jié)段1322、第二鏡片節(jié)段1324和多層光學膜1325。膜1325置于鏡片節(jié)段1322、鏡片節(jié)段1324的配對表面之間。第一鏡片節(jié)段1322具有第一平滑表面1322a，且第二鏡片節(jié)段1324具有第一平滑表面1324a。鏡片的第一光學表面1320a為凸狀且包括第一平滑表面1322a、第一平滑表面1324a。如上所述，多層光學膜1325部分地反射和部分地透射光，且位于x’-y’-z’笛卡爾坐標系的x’-y’平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜1325至少相交第一光學表面1320a。在第一光學表面，膜1325沿分離第一平滑表面1322a與第一平滑表面1324a的延伸末端1325tl終止。
[0084]多層光學膜1325的邊緣或末端1325tl可切割或機械拋光以形成設置為與平滑表面1322a、平滑表面1324a基本對準的平滑表面，由此使得末端1325tl也形成光學表面1320a的一部分。切割和拋光小心地進行以避免破壞膜1325的邊緣，因此減少斷開、斷裂或分層或其它邊緣缺陷可形成在膜末端處或附近的機會。
[0085]在圖14中，鏡片1420可與圖13的鏡片相同或類似于圖13的鏡片，不同的是多層光學膜的末端位于在光學表面附近的凹口或溝槽中。因此，鏡片1420具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有通過圓周表面連接至背對第二光學表面的第一光學表面1420a。鏡片1420也包括第一鏡片節(jié)段1422、第二鏡片節(jié)段1424和多層光學膜1425。膜1425置于鏡片節(jié)段1422、1424的配對表面之間。第一鏡片節(jié)段1422具有第一平滑表面1422a，且第二鏡片節(jié)段1424具有第一平滑表面1424a。鏡片的第一光學表面1420a為凸狀且包括第一平滑表面1422a、第一平滑表面1424a。如上所述，多層光學膜1425部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ _y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ -y，平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜1425至少相交第一光學表面1420a。在第一光學表面附近，膜1425沿位于延伸凹口或溝槽1426中且分離第一平滑表面1422a與第一平滑表面1424a的延伸末端1425tl終止。凹口 1426通常不超過250微米深，或不超過100微米深，且可具有范圍在100微米到250微米內(nèi)的寬度，但這些值應當理解為例示性的而非不當?shù)叵拗菩缘?。為了在膜末端減少機械應力，凹口 1426可填充有堅硬、透明填充材料1427諸如硬質涂覆材料或其它合適的聚合物或其它固體材料。為了減少與凹口 1426相關聯(lián)的光學偽影，填充材料1427可具有與鏡片節(jié)段1422、鏡片節(jié)段1424的折射率匹配或大體匹配的折射率。填充材料1427的外表面可為平滑的且被成形為與平滑表面1422a、平滑表面1424a基本對準，由此使得填充材料1427的外表面也形成光學表面1420a的一部分。雖然填充材料1427提供在凹口 1426中，但仍然希望處理多層光學膜1425以避免破壞膜的邊緣，因此減少斷開、斷裂、分層或其它邊緣缺陷可形成在膜末端處或附近的機會。
[0086]在圖15中，鏡片1520可與圖13的鏡片相同或類似于圖13的鏡片，不同的是保護性涂層提供在鏡片的光學表面上。因此，鏡片1520具有平行于x-y-z笛卡爾坐標系的z軸的光軸。鏡片具有通過圓周表面連接至背對第二光學表面的第一光學表面1520a。鏡片1520也包括第一鏡片節(jié)段1522、第二鏡片節(jié)段1524和多層光學膜1525。膜1525置于鏡片節(jié)段1522、鏡片節(jié)段1524的配對表面之間。第一鏡片節(jié)段1522具有第一平滑表面1522a，且第二鏡片節(jié)段1524具有第一平滑表面1524a。鏡片的第一光學表面1520a為凸狀且包括第一平滑表面1522a、第一平滑表面1524a。如上所述，多層光學膜1525部分地反射和部分地透射光，且位于X ’ -y ’ -Z ’笛卡爾坐標系的X ’ -y，平面(其相對于x-y-z坐標系旋轉或斜傾)中。斜傾或旋轉的量由此使得膜1525至少相交第一光學表面1520a。在第一光學表面，膜1525沿分離第一平滑表面1522a與第一平滑表面1524a的延伸末端1525tl終止。多層光學膜1525的邊緣或末端1525tl可切割或機械拋光以形成設置為與平滑表面1522a、平滑表面1524a基本對準的平滑表面，由此使得末端1525tl也形成光學表面1520a的一部分。切割和拋光小心地進行以避免破壞膜1525的邊緣，因此減少斷開、斷裂或分層或其它邊緣缺陷可形成在膜末端處或附近的機會。保護性涂層1528(諸如硬質涂覆或其它合適聚合物或固體材料)提供在末端1525tl以及平滑表面1522a、平滑表面1524a上。如果涂層1528以液態(tài)施涂到光學表面1520a且然后固化成固體層，則其可滲透到可存在于末端1525tl的任何斷開、斷裂或分層或其它邊緣缺陷中，且因此從光學性能觀點來看可至少部分地修復此類邊緣缺陷。
[0087]在其延伸邊緣或末端的附近中的多層光學膜的一部分的示意性、放大視圖在圖16中示出。在該圖中，多層光學膜1625可與本文討論的其它光學膜相同或類似于本文討論的其它光學膜。膜1625已被切割、拋光和/或以其它方式處理以具有延伸末端1625tI，該末端有利地位于鏡片的光學表面處或附近。膜1625假設位于笛卡爾x’-y’-z’坐標系的x’-y’平面中，該坐標系相對于與鏡片光軸對準的坐標系旋轉或斜傾。若干理想化邊緣缺陷1625-1、1625-2、1625-3和1625-4在圖中示出，該缺陷可為或包括多層光學膜1625的斷開、斷裂或分層。每個缺陷的特征可在于缺陷距離，其在膜1625的平面中垂直于末端1625tl測量。因此，邊緣缺陷1625-1特征在于缺陷距離Dl，邊緣缺陷1625-2特征在于缺陷距離D2，邊緣缺陷1625-3特征在于缺陷距離D3，以及邊緣缺陷1625-4特征在于缺陷距離D4。這些缺陷距離可一起計算平均值從而提供用于末端1625tl或其一部分的平均缺陷距離。為了確保膜1625嵌入其內(nèi)的鏡片的高品質光學性能，用于末端1625tl的平均缺陷距離經(jīng)控制不超過100微米或不超過50微米。
[0088]由圖17A到圖17C提供示意圖，其示出多層光學膜與兩種光學主體組合以制造鏡片(諸如在本文所討論透鏡的任一個)的一種方式。由這些圖示出的制造技術不應理解為不當?shù)叵拗菩缘?，而是例示性的。在圖17A，提供第一光學主體1722、第二光學主體1724和多層光學膜1725。主體1722、主體1724分別具有配對表面1722c、配對表面1724c。在圖17B，復合光學主體通過將主體1722、主體1724與置于其間的多層光學膜1725粘結在一起而形成。也可包括透光性粘結層1727、透光性粘結層1729(可為或包括光學透明的光學粘合劑、光學粘固劑或類似材料)以確保強粘結和穩(wěn)健構造。然后，復合光學主體可切割和拋光或以其它方式沿感興趣的表面SI和表面S2形成，表面SI和表面S2被成形成提供所需鏡片的相背對的光學表面。如圖17C所示，進行光學表面的形成以賦予第一光學主體(其現(xiàn)在標記為1722’以從初始、未切割主體1722辨別它)光學表面1722a’，及賦予第二光學主體(其現(xiàn)在標記為1724以從初始、未切割主體1724辨別它)平滑表面1724a’。這些平滑表面1722a’、1724a’為作為粘結和形成的結果而制備的鏡片1720的第一光學表面1720a的部分。所述形成可另外提供帶有平滑表面1722b’的第一光學主體1722’和帶有平滑表面1724b’的第二光學主體1724’，且這些平滑表面1722b’、1724b’可為鏡片1720的第二光學表面1720b的部分。圓周表面1720c可連接第一光學表面和第二光學表面。作為所述形成的一部分，多層光學膜1725另外可終止在光學表面1720a、光學表面1720b處或附近以分別提供延伸末端1725tl、1725t2，末端1725tl分離平滑表面1722a’與平滑表面1724a’，且末端1725t2分離平滑表面1722b’與平滑表面1724b’。膜1725以此類方式終止以便在多層光學膜1725中沿延伸末端避免邊緣缺陷，任何此類邊緣缺陷特征在于平均缺陷距離不超過100微米或不超過50微米。
[0089]可對前述教導內(nèi)容做出許多修改。在一個此類修改中，所公開的設計和技術也可應用到不是透鏡的光學組件。此類其它光學組件可與具有嵌入式多層光學膜的所公開透鏡的任一個相同或類似，不同的是，兩個相背對光學表面均可制造成平坦的，即，相背對光學表面沒有一個是彎曲的。此類光學組件可包括具有第一平滑表面和側表面的第一節(jié)段，具有第一平滑表面、第二平滑表面和側表面的第二節(jié)段，所述第二節(jié)段被成形成與第一節(jié)段配對，以及嵌入第一節(jié)段和第二節(jié)段之間的光學組件中多層光學膜。元件的第一光學表面可包括第一節(jié)段的第一平滑表面和第二節(jié)段的第一平滑表面，且元件的第二光學表面可包括第二節(jié)段的第二平滑表面。多層光學膜可包括第一延伸末端，其分離第一節(jié)段的第一平滑表面與第二節(jié)段的第一平滑表面。在一些情況下，此類光學組件可用作分光窗口且與在可適用于近眼顯示器和類似應用的眼鏡中的一個或多個成像設備組合。
[0090]除非另外指明，否則本說明書和權利要求書中用來表示數(shù)量、特性量度等的所有數(shù)字都應被理解為由術語“約”修飾。因此，除非有相反的說明，否則本說明書和權利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，這些近似值可根據(jù)本領域內(nèi)的技術人員利用本專利申請的教導內(nèi)容想要獲得的所需特性而變化。并且不旨在將等同原則的應用限制在權利要求書范圍內(nèi)，至少應根據(jù)所記錄的有效數(shù)位的數(shù)目和通過應用慣常的四舍五入法來理解每個數(shù)值參數(shù)。雖然給出本發(fā)明寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但就任何數(shù)值均在本文所述具體示例中列出來說，其記錄盡可能地精確并且合理。然而，任何數(shù)值可包括與測試或測量限制相關聯(lián)的誤差。
[0091]在不脫離本發(fā)明的實質和范圍的前提下，對本發(fā)明進行的各種修改和更改對于本領域的技術人員來說將顯而易見，并且應當理解，本發(fā)明不應當限于本文示出的例示性實施方案。除非另外指明，否則讀者應該假設一個公開的實施方案的特征也可應用于所有其它公開的實施方案。本文提及的所有美國專利、專利申請公布及其它專利和非專利文獻在它們與上述公開不違背的限度內(nèi)以引用方式并入。
[0092]本專利申請公開了涉及透鏡和具有部分反射部件的相關光學組件的多種項目。這些包括但不限于下面編號的項目。
[0093]項目I是具有通過圓周表面連接的相背對的第一光學表面和第二光學表面的鏡片，所述鏡片包括:
[0094]第一鏡片節(jié)段，其具有第一平滑表面和側表面；
[0095]第二鏡片節(jié)段，其具有第一平滑表面、第二平滑表面和側表面;和
[0096]多層光學膜，其嵌入所述第一鏡片節(jié)段和所述第二鏡片節(jié)段之間的鏡片中，所述多層光學膜包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的；
[0097]其中所述第一光學表面包括所述第一鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面和所述第二鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面；
[0098]其中所述第二光學表面包括所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面;并且
[0099]其中所述多層光學膜包括第一延伸末端，其分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面。
[0100]項目2是根據(jù)項目I所述的鏡片，其中所述圓周表面包括所述第一鏡片節(jié)段的側表面和所述第二鏡片節(jié)段的側表面。
[0101]項目3是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，其中所述第一光學表面還包括所述第一延伸末端。
[0102]項目4是根據(jù)項目I或項目2所述的鏡片，其中所述第一延伸末端設置在分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面的第一延伸凹口中。
[0103]項目5是根據(jù)項目4所述的鏡片，其中所述第一延伸凹口不超過250微米深。
[0104]項目6是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，其中就所述多層光學膜具有沿所述第一延伸末端的任何邊緣缺陷來說，此類邊緣缺陷的特征在于第一平均缺陷距離不超過100微米。
[0105]項目7是根據(jù)項目6所述的鏡片，其中所述第一平均缺陷距離不超過50微米。
[0106]項目8是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，其中所述第一光學表面為彎曲的，且所述第一延伸末端為弧形。
[0107]項目9是根據(jù)項目1-項目7中任一項所述的鏡片，其中所述第一光學表面為平坦的，且所述第一延伸末端為直的。
[0108]項目10是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，其中所述第一鏡片節(jié)段還具有第二平滑表面，其中所述第二光學表面包括所述第一鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面和所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面，并且其中所述多層光學膜包括分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面的第二延伸末端。
[0109]項目11是根據(jù)項目10所述的鏡片，其中所述第二光學表面也包括所述第二延伸末端。
[0110]項目12是根據(jù)項目10所述的鏡片，其中所述第二延伸末端設置在分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面的第二延伸凹口中。
[0111]項目13是根據(jù)項目10-項目12中任一項所述的鏡片，其中就所述多層光學膜具有沿所述第二延伸末端的任何邊緣缺陷來說，此類邊緣缺陷的特征在于第二平均缺陷距離不超過100微米。
[0112]項目14是根據(jù)項目13所述的鏡片，其中所述第二平均缺陷距離不超過50微米。
[0113]項目15是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，其中，針對垂直入射或以另一個設計入射角的光的至少一種可見波長，所述多層光學膜被構造為反射偏振器。
[0114]項目16是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，其中，針對垂直入射或以另一個設計入射角的光的至少一種偏振態(tài)，所述多層光學膜被構造為凹口濾波器。
[0115]項目17是根據(jù)項目16所述的鏡片，其中，針對垂直入射或以另一個設計入射角的光的至少一種可見波長，所述多層光學膜被構造為反射偏振器。
[0116]項目18是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，還包括覆蓋所述第一鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面、所述第二鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面和所述第一延伸末端的保護性涂層。
[0117]項目19是根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片，還包括覆蓋所述第一光學表面或所述第二光學表面的吸收層。
[0118]項目20是根據(jù)項目19所述的鏡片，其中所述吸收層包括吸收偏振器。
[0119]項目21是一種復合鏡片，包括:
[0120]根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片;和
[0121 ]第二鏡片，其粘結到根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片。
[0122]項目22是一種系統(tǒng)，包括:
[0123]根據(jù)前述項目中任一項所述的鏡片;和
[0124]成像設備，其被設置成引導成像光朝向所述多層光學膜。
[0125]項目23是根據(jù)項目22所述的系統(tǒng)，其中所述多層光學膜被構造成用于選擇性地反射第一特性的可見光且選擇性地透射第二特性的可見光，并且其中所述成像光包含所述第一特性。
[0126]項目24是根據(jù)項目23所述的系統(tǒng)，其中所述第一特性和所述第二特性分別為正交的于第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)，并且其中所述鏡片還包括被構造成用于吸收所述第二偏振態(tài)的光的吸收偏振器。
[0127]項25是根據(jù)項目22-項目24中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括眼鏡。
[0128]項目26是一種光學組件，其具有通過圓周表面連接的相背對的第一光學表面和第二光學表面，所述光學組件包括:
[0129]第一節(jié)段，其具有第一平滑表面和側表面；
[0130]第二節(jié)段，其具有第一平滑表面、第二平滑表面和側表面，所述第二節(jié)段被成形成與所述第一節(jié)段配對;和
[0131]多層光學膜，其嵌入所述第一節(jié)段和所述第二節(jié)段之間的光學組件中，所述多層光學膜包括被布置成通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的；
[0132]其中所述第一光學表面包括所述第一節(jié)段的所述第一平滑表面和所述第二節(jié)段的所述第一平滑表面；
[0133]其中所述第二光學表面包括所述第二節(jié)段的所述第二平滑表面;并且
[0134]其中所述多層光學膜包括第一延伸末端，其分離所述第一節(jié)段的所述第一平滑表面與所述第二節(jié)段的所述第一平滑表面。
[0135]項目27為項目26所述的光學組件，其中所述第一光學表面和第二光學表面均為平坦的。
[0136]項目28是一種制造鏡片的方法，包括:
[0137]提供第一光學主體和第二光學主體，所述第二光學主體被成形成與所述第一光學主體配對；
[0138]提供多層光學膜，所述多層光學膜包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的；
[0139]借助置于所述第一光學主體和所述第二光學主體之間的所述多層光學膜將所述第一光學主體和所述第二光學主體粘結在一起以形成復合光學主體；
[0140]在所述復合光學主體中形成第一光學表面，進行所述形成從而將第一平滑表面賦予到所述第一光學主體且將第二平滑表面賦予到所述第二光學主體，所述第一平滑表面和所述第二平滑表面為所述第一光學表面的部分，所述光學主體還具有或使之具有與所述第一光學表面相背對的第二光學表面和連接所述第一光學表面和所述第二光學表面的圓周表面；以及
[0141]沿分離所述第一平滑表面與所述第二平滑表面的延伸末端終止所述多層光學膜。
[0142]項目29是根據(jù)項目28所述的方法，其中進行所述終止以避免沿所述延伸末端在所述多層光學膜中的邊緣缺陷，任一個此類邊緣缺陷特征在于第一平均缺陷距離不超過100微米。
[0143]項目30是根據(jù)項目29所述的方法，其中所述終止包括拋光所述多層光學膜的端部，并且其中所述形成包括拋光所述第一光學主體和所述第二光學主體。
[0144]項目31是根據(jù)項目28-項目30中任一項所述的方法，還包括:
[0145]在所述第一光學表面中形成延伸的凹口由此使得所述延伸末端設置在所述延伸凹口中。
[0146]項目32是根據(jù)項目28-項目31中任一項所述的方法，還包括:
[0147]在所述第一光學表面的全部或基本上全部或一部分上形成保護性涂層。
【主權項】
1.一種具有通過圓周表面連接的相背對的第一光學表面和第二光學表面的鏡片，所述鏡片包括: 第一鏡片節(jié)段，所述第一鏡片節(jié)段具有第一平滑表面和側表面； 第二鏡片節(jié)段，所述第二鏡片節(jié)段具有第一平滑表面、第二平滑表面和側表面;和多層光學膜，所述多層光學膜嵌入所述第一鏡片節(jié)段和所述第二鏡片節(jié)段之間的所述鏡片中，所述多層光學膜包括被構造成用于通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的； 其中所述第一光學表面包括所述第一鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面和所述第二鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面； 其中所述第二光學表面包括所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面;并且其中所述多層光學膜包括第一延伸末端，所述第一延伸末端分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面。2.根據(jù)權利要求1所述的鏡片，其中所述圓周表面包括所述第一鏡片節(jié)段的所述側表面和所述第二鏡片節(jié)段的所述側表面。3.根據(jù)權利要求1所述的鏡片，其中所述第一光學表面還包括所述第一延伸末端。4.根據(jù)權利要求1所述的鏡片，其中所述第一延伸末端設置在分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第一平滑表面的第一延伸凹口中。5.根據(jù)權利要求1所述的鏡片，其中所述第一鏡片節(jié)段還具有第二平滑表面，其中所述第二光學表面包括所述第一鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面和所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面，并且其中所述多層光學膜包括分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面的第二延伸末端。6.根據(jù)權利要求5所述的鏡片，其中所述第二延伸末端設置在分離所述第一鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面與所述第二鏡片節(jié)段的所述第二平滑表面的第二延伸凹口中。7.根據(jù)權利要求1所述的鏡片，其中，針對垂直入射光的至少一種可見波長，所述多層光學膜被構造為反射偏振器。8.一種系統(tǒng)，包括: 根據(jù)權利要求1所述的鏡片;和 成像設備，所述成像設備被設置成引導成像光朝向所述多層光學膜。9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括眼鏡。10.—種具有通過圓周表面連接的相背對的第一光學表面和第二光學表面的光學組件，所述光學組件包括: 第一節(jié)段，所述第一節(jié)段具有第一平滑表面和側表面； 第二節(jié)段，所述第二節(jié)段具有第一平滑表面、第二平滑表面和側表面，所述第二節(jié)段被成形成與所述第一節(jié)段配對;和 多層光學膜，所述多層光學膜嵌入所述第一節(jié)段和所述第二節(jié)段之間的光學組件中，所述多層光學膜包括被布置成通過相長干涉或相消干涉選擇性地反射光的多個聚合物層，所述聚合物層中的至少一些聚合物層為雙折射的； 其中所述第一光學表面包括所述第一節(jié)段的所述第一平滑表面和所述第二節(jié)段的所述第一平滑表面； 其中所述第二光學表面包括所述第二節(jié)段的所述第二平滑表面;并且其中所述多層光學膜包括第一延伸末端，所述第一延伸末端分離所述第一節(jié)段的所述第一平滑表面與所述第二節(jié)段的所述第一平滑表面。
【文檔編號】G02B27/01GK105874363SQ201480071717
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】A·J·烏德柯克, E·A·麥克道爾
【申請人】3M創(chuàng)新有限公司