透镜式分光器棱镜阵列及其相关方法技术

一种透镜式分光器棱镜阵列，其包括分光器基板及透镜形式层；分光器基板具有多个平面的和平行的薄膜涂层，每个薄膜涂层横跨顶基板表面和底基板表面，且在其间形成斜角；透镜形式层形成在顶表面上且具有多个透镜形式，每个透镜形式位在多个薄膜涂层中的一个的上方。一种用于制造透镜式分光器棱镜的方法，其包括接合多个基板以在每一个相邻基板对之间形成具有薄膜涂层的基板叠层。该方法亦包括以相对于每个薄膜涂层斜角的多次平行切割以形成叠层切片。每个薄膜涂层跨越第一叠层切片表面以及面对该第一叠层切片表面的第二叠层切片表面。该方法也包括在第一叠层切片表面上形成跨越一个或多个薄膜涂层的透镜形式层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅基液晶(LCOS)显示器，特别涉及，在其中所使用的透镜式棱镜组件。
技术介绍
头戴式显示器系统经安装在使用者的头部，使得使用者可以观看由它产生的图像。一般地，传统计算机介面的显示功能可以被包括在头戴式显示器系统中。例如，头戴式显示器系统可以提供飞机飞行员地图和有关与飞行员正在观看的真实场景的其它讯息。一些头戴式显示器系统被描述为“透视”(\see-through\)，其允许使用者在观看视线内的真实场景时可以同时观看显示的图像。透视头戴式显示器系统将显示的图像重叠在使用者到看的真实场景上。微光学组件制造的最新进展已经产生了以消费市场为标的的透视头戴式显示器系统，其中该显示系统可以提供类似于智能手机的功能。
技术实现思路
揭示一种透镜式分光器棱镜阵列。该透镜式分光器棱镜阵列包括具有平面的顶基板表面和底基板表面的分光器基板。该分光器基板具有多个平面的和平行的薄膜涂层，各薄膜涂层横跨该顶基板表面和该底基板表面，且与其间呈斜角。该透镜式分光器棱镜阵列还包括形成在该顶基板表面的透镜形式层，其具有多个透镜形式，每一透镜形式是在上述多个薄膜涂层中的一个的上面。一种用于制造透镜式分光器棱镜的方法，包括接合多个基板以形成基板叠层，其中每一相邻基板对间具有薄膜涂层。该方法还包括以斜角施行多次平行切割薄膜涂层来形成叠层切片。每一薄膜涂层跨越第一叠层切片表面和相对于该第一叠层切片的第二叠层切片表面。该方法还包括在跨越一个或多个薄膜涂层的第一叠层切片表面上形成透镜形式层。该透镜形式层具有多个透镜形式，每一透镜形式位于薄膜涂层的正上方。附图说明图1是一实施例中安装在眼镜的透视近眼显示器装置内的透镜式分光器棱镜的平面图。图2是一实施例中如图1所示的近眼显示器装置的平面图，其进一步地示例性详细显示透镜式分光器棱镜。图3是一实施例中的芯片级透镜式分光器棱镜阵列的透视图。图4是一实施例中制造如图3所示的透镜式分光器棱镜阵列的芯片级方法的流程。图5是一实施例中将基板结合在一起以形成涂层-基板叠层的横截面图。图6是一实施例中经沿着一或多个切割平面切割如图5所示的涂层-基板叠层所形成的叠层切片的透视横截面图。图7是一实施例中如图6所示的叠层切片的横截面图，其上沉积有相位延迟薄膜。图8是一实施例中由图7的叠层切片所形成的透镜式分光器棱镜阵列的横截面图。图9是一实施例中如图7所示的透镜式分光器棱镜阵列的横截面图，其上具有薄膜涂层。图10是一实施例中经将图8的透镜式分光器棱镜阵列单个化所形成的透镜式棱镜的横截面图。图11是一实施例中如图7所示的叠层切片的横截面图，其上具有光固化层。图12是一实施例中如图10所示的叠层切片的横截面图，其具有由透镜阵列模具所模制的光固化层。具体实施方式图1是平面图，其显示安装于眼镜120的透视的近眼显示器装置130内的透镜式分光器棱镜200的示例性使用。近眼显示器装置130允许使用者同时观看场景160和由显示单元180所产生的图像132。透镜式分光器棱镜200结合场景160和图像132，使得眼镜120的使用者可看到重叠在场景160上的图像132。透镜式分光器棱镜200可选择地被采用在不同的显示装置，如手持式图像投影仪。图2是图1的近眼显示器装置130的平面图，其更详细地显示透镜式分光器棱镜200的使用。透镜式分光器棱镜200包括偏振光束分离器(PBS)240内的薄膜涂层204。在一个实施例中，PBS240是PBS立方体且角度θ1＝45度。透镜式分光器棱镜200还包括曲面反射镜250和四分之一波片274。曲面反射镜250可由具有反射涂层252在其上的透镜251所形成。在图2的例子中，薄膜涂层204用作薄膜偏振光分离器且图像132是p偏振者。在不脱离本专利技术的范围下，薄膜涂层204可以是非偏振的；在这种情况下，图像132可以包括其它偏振状态或是非偏振的状态。例如，无论偏振与否，薄膜涂层204可以传送一半的入射光并反射一半的入射光。本文所示的光的偏振状态是指光的理想偏振状态，但实际的偏振状态可以包括非理想部分，而不脱离本专利技术的范围。例如，图像132可以包括少量的s偏振分量。图像132进入PBS240。图像132的一部分由薄膜涂层204传送和通过四分之一波片274。反射涂层252将图像232反射通过四分之一波片274返回朝向薄膜涂层204。图像132二次通过四分之一波片274而使图像132从p偏振改变为s偏振，从而使薄膜涂层204可以将其反射向眼睛172。透镜式分光器棱镜200还接收来自场景160的光162，其中的p偏振分量传经薄膜涂层204并作为p偏振光163朝向眼睛172传播。因此，眼睛172看到来自显示单元180的图像132，其以s偏振光被眼睛172接收，而叠加在周遭的场景160的图像上，其以p偏振光被眼睛172接收。图3是透镜式分光器棱镜200在从芯片级透镜式分光器棱镜阵列300分离出来之前的透视图。透镜式分光器棱镜200可包括透镜形式351(1)，其可经由沿切割面312(1)和314(1)切割透镜式分光器棱镜阵列300来形成。透镜式分光器棱镜阵列300包括透镜形式层301和分光器基板340。分光器基板340包括多个相互彼此平行的涂层304。在切割之前，四分之一波片274被形成作为透镜形式层301和分光器基板340之间的中间层374。中间层374是由例如双折射材料所形成，其功能如同一个可见光波长的四分之一波片。透镜形式层301包括多个透镜形式351。在实施例中，中间层374可以由多个薄膜层形成。例如，中间层374可包括四分之一波片和单层或多层的抗反射涂层。或，透镜式分光器棱镜阵列可以不具有中间层374。透镜式分光器棱镜阵列300可以沿切割面312和314被单个化以形成多个透镜式分光器棱镜200。例如，在图2的透镜式分光器棱镜200中，薄膜涂层204是涂层304的一部分，四分之一波片274是中间层374的一部分，并且透镜251是透镜形式层301的一部分，其中包括透镜形式351。虽然图3显示分光器基板340为矩形，但分光器基板340可以是不同的形状，诸如圆柱形，而不脱离本专利技术的范围。图4显示用于制造透镜式分光器棱镜阵列300的芯片级方法400的流程图。图5-12是说明方法400的步骤。图5-12最好同时参照图4和下文中的描述。在步骤402中，方法400将多个涂层基板接合在一起，以形成在每一相邻基板对之间具有薄膜涂层的基板叠层。在步骤402的例子中，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜式分光器棱镜阵列，包括：分光器基板，其具有平面的顶基板表面和底基板表面，所述分光器基板具有多个平面的和平行的薄膜涂层，各薄膜涂层横跨所述顶基板表面和所述底基板表面，且其间形成倾斜角度；以及透镜形式层，其形成在所述顶基板表面上并具有多个透镜形式，每个透镜形式位于所述多个薄膜涂层中的一个的上面。

【技术特征摘要】
2015.01.26 US 14/605,5541.一种透镜式分光器棱镜阵列，包括：
分光器基板，其具有平面的顶基板表面和底基板表面，所述分光器基板具有多个
平面的和平行的薄膜涂层，各薄膜涂层横跨所述顶基板表面和所述底基板表面，且其
间形成倾斜角度；以及
透镜形式层，其形成在所述顶基板表面上并具有多个透镜形式，每个透镜形式位
于所述多个薄膜涂层中的一个的上面。
2.根据权利要求1所述的透镜式分光器棱镜阵列，其中所述底基板表面是平面的，且
平行于所述顶基板表面。
3.根据权利要求1所述的透镜式分光器棱镜阵列，其中所述倾斜角实质上等于45度。
4.根据权利要求1所述的透镜式分光器棱镜阵列，其中每个透镜形式的中心对准于所
述多个薄膜涂层中的一个的中心。
5.根据权利要求1所述的透镜式分光器棱镜阵列，其中所述分光器基板包括多个相互
平行的节段，每个节段具有平行四边形的横截面，其包括：(a)平行于第二表面的
第一表面(b)平行于第四表面的第三表面，其中每个第一表面和第二表面分别构成
所述顶基板表面和所述底基板表面的一部分，且每个第三表面和第四表面与相邻的平
行节段形成薄膜涂层。
6.根据权利要求1所述的透镜式分光器棱镜阵列，其中在所述顶表面上的每个透镜形
式具有的直径不超过相邻薄膜涂层之间的最小距离。
7.根据权利要求1所述的透镜式分光器棱镜阵列，其中所述透镜形式层是连...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓兆展，瑞吉斯·范，刘怡纬，
申请(专利权)人：全视技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US