本公开总体上涉及光学设备，并且更具体地，涉及用于减少彩虹效应的液晶偏振全息元件。
背景技术：
1、液晶偏振全息(liquid crystal polarization hologram，“lcph”)是指液晶设备和偏振全息元件的交集。在过去的几十年，液晶显示器(liquid crystal display，“lcd”)已经成长为价值万亿美元的产业，是液晶设备最成功的示例。lcd行业在规模化制造方面进行了巨大的投资，从低端2.5代(g2.5)生产线到高端10.5+代(g10.5+)生产线来满足市场对显示器的需求。然而，lcd行业最近面临着来自有机发光二极管(organic light emittingdiode，“oled”)、电子纸(e-paper)和其它新兴显示技术的竞争，这已经使得lcd行业的增长速度变缓并导致大量早期的产能过剩。这为重新利用lcd闲置产能和现有供应链来制造以偏振全息元件为特征的新型lc光学设备提供了机会。
2、lcph具有如下特点：比如厚度小(约1μm)、重量轻、紧凑、大孔径、高效率、制造简单等。因此，lcph在光学设备和光学系统应用(例如，近眼显示器(near-eye display，“ned”)、平视显示器(head-up display，“hud”)、头戴式显示器(head-mounted display，“hmd”)、智能手机、膝上型计算机、电视机或交通工具等)中获得了越来越多的关注。例如，lcph可以用于解决辐辏调节冲突、在空间受限的光学系统中实现薄而高效的眼动追踪和深度感测、开发用于成像的光学组合器、校正色差以提升紧凑型光学系统中的折射性光学元件的图像分辨率、以及提高光学系统的效率并减小光学系统的尺寸。
技术实现思路
1、根据本公开的一个方面，提供了一种设备。该设备包括衍射元件和与该衍射元件堆叠的滤光器。该滤光器被配置成将来自真实世界环境的以大于或等于预定角度的入射角入射到该滤光器上的光朝向该衍射元件向前偏转。该衍射元件被配置成透射由该滤光器向前偏转的光。
2、在一些实施例中，来自该真实世界环境的以大于或等于该预定角度的该入射角入射到该滤光器上的光可以是具有第一入射角的第一光，该滤光器被配置成：将来自该真实世界环境的以小于该预定角度的第二入射角入射到该滤光器上的第二光朝向该衍射元件透射。
3、在一些实施例中，该衍射元件可以被配置成基本上衍射经透射穿过该滤光器的第二光。
4、在一些实施例中，该滤光器可以包括透射性偏振体全息(polarization volumehologram，“pvh”)元件。
5、在一些实施例中，该衍射元件可以包括透射性pvh元件和反射性pvh元件中的一者。
6、根据本公开的另一个方面，提供了一种设备。该设备包括具有第一表面和第二表面的偏振全息元件。该设备包括具有第三表面和第四表面的延迟膜。该设备包括设置在该偏振全息元件与该延迟膜之间的衬底。该偏振全息元件被配置成将入射到该第一表面上的第一光朝向该衬底和该延迟膜折射。该第一光传播穿过该衬底从该第三表面进入该延迟膜中。该延迟膜被配置成在该第四表面处将该第一光反射作为朝向该第三表面传播的第二光，并且在透射该第二光时将该第二光转换为具有预定偏振的第三光。该第三光传播穿过该衬底从该第二表面进入该偏振全息元件中。该偏振全息元件被配置成将该第三光从该第一表面透射出该偏振全息元件。
7、在一些实施例中，该偏振全息元件可以被配置成基本上衍射具有第一旋向性的圆偏振光，并且基本上透射具有与该第一旋向性相反的第二旋向性的圆偏振光，并且具有该预定偏振的第三光是具有该第二旋向性的圆偏振光。
8、在一些实施例中，该第二光可以是基本上s偏振光。
9、在一些实施例中，该第一光在该延迟膜的第四表面处的入射角可以在25°至40°的范围内。
10、在一些实施例中，该延迟膜可以包括a膜、o膜或双轴膜中的至少一者。
11、根据本公开的另一方面，提供了一种光学元件。该光学元件包括双折射介质层，该双折射介质层具有光轴，该光轴被配置成在面内方向和面外方向上具有相应的空间变化的取向。该双折射介质层包括光学各向异性分子。这些光学各向异性分子的指向矢的取向在面外方向上以不同的竖直间距在空间上变化。这些双折射介质层的竖直间距在该面外方向上变化，该竖直间距是沿着该面外方向的如下距离：在该距离上这些光学各向异性分子的指向矢的取向以预定角度变化。
12、在一些实施例中，该面外方向可以是该双折射介质层的厚度方向。
13、在一些实施例中，该预定角度可以是180度。
14、在一些实施例中，该双折射介质层可以包括被配置成具有等于或小于预定值的双折射率的pvh膜。
15、在一些实施例中，该预定值可以为0.2。
16、在一些实施例中，该预定值可以为0.1。
17、在一些实施例中，该光学元件可以是单层pvh元件，并且该双折射介质层包括单个pvh膜，该单个pvh膜被配置成具有在该面外方向上变化的竖直间距。
18、在一些实施例中，该光学元件可以是多层pvh元件，并且该双折射介质层包括被配置成具有不同竖直间距的两个pvh膜。
19、在一些实施例中，该光学元件可以是多层pvh元件，并且该双折射介质层包括第一pvh膜和第二pvh膜，该第一pvh膜被配置成具有在该面外方向上变化的竖直间距，该第二pvh膜被配置成具有恒定的竖直间距。
20、应当理解的是，本文中描述为适合于结合到本公开的一个或多个方面或一个或多个实施例中的任何特征旨在可推广到本公开的任何和所有方面、以及任何和所有实施例。本领域技术人员根据本公开的说明书、权利要求书和附图可以理解本公开的其它方面。前文的一般描述和下文的具体实施方式仅是示例性和说明性的，而不是对权利要求的限制。
1.一种设备，所述设备包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，来自所述真实世界环境的以大于或等于所述预定角度的所述入射角入射到所述滤光器上的所述光是具有第一入射角的第一光，所述滤光器被配置成：
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述滤光器包括透射性偏振体全息(“pvh”)元件。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述衍射元件包括透射性偏振体全息pvh元件和反射性pvh元件中的一者。
5.一种设备，所述设备包括：
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述偏振全息元件被配置成基本上衍射具有第一旋向性的圆偏振光，并且基本上透射具有与所述第一旋向性相反的第二旋向性的圆偏振光，并且具有所述预定偏振的所述第三光是具有所述第二旋向性的圆偏振光。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述第二光是基本上s偏振光。
8.根据权利要求5、6或7所述的设备，其中，所述第一光在所述延迟膜的所述第四表面处的入射角位于25°至40°的范围内。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的设备，其中，所述延迟膜包括a膜、o膜或双轴膜中的至少一者。
10.一种光学元件，所述光学元件包括：
11.根据权利要求10所述的光学元件，其中，所述面外方向是所述双折射介质层的厚度方向。
12.根据权利要求10或11所述的光学元件，其中，所述预定角度是180度。
13.根据权利要求10、11或12所述的光学元件，其中，所述双折射介质层包括偏振体全息pvh膜，所述pvh膜被配置成具有等于或小于预定值的双折射率；并且优选地，
14.根据权利要求10至13中任一项所述的光学元件，其中，所述光学元件是单层偏振体全息pvh元件，并且所述双折射介质层包括单个pvh膜，所述单个pvh膜被配置成具有在所述面外方向上变化的竖直间距。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的光学元件，其中，所述光学元件是多层偏振体全息pvh元件，并且所述双折射介质层包括：
