CN108474956A - 具有可变聚焦的增强现实显示*** - Google Patents

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Abstract

可用于增强现实应用和设备的近眼光学显示***包括具有衍射光学元件(DOE)的衍射波导，该光学元件被配置用于输入耦合、出射光瞳扩展和输出耦合。电调制可调谐液晶(LC)透镜位于衍射光栅和用户的眼睛之间。偏振滤波器位于衍射光栅的另一侧，使得来自现实世界的光以特定偏振态(例如TM偏振)进入***。可调谐LC透镜被配置成将可变聚焦施加在具有相反偏振态(例如TE偏振)的光上。光学显示***被布置成是偏振敏感的，使得来自成像器的虚拟图像以TE偏振从衍射波导输出耦合。由于透镜对TE偏振的敏感性，可调谐LC透镜可因此将可变聚焦施加在该虚拟图像上。

Description

具有可变聚焦的增强现实显示***
背景
诸如头戴式显示(HMD)***和手持式移动设备(例如，智能电话、平板电脑，等等)之类的增强现实计算设备可被配置成向用户显示关于在用户的视野中和/或设备的相机的视野中的虚拟或现实对象的信息。例如，HMD设备可被配置成使用透视显示***来显示其中混合有现实世界对象的虚拟环境或者其中混合有虚拟对象的现实世界环境。类似地，移动设备可使用相机取景器窗口来显示这样的信息。
概述
可用于增强现实应用和设备的近眼光学显示***包括具有光学元件的波导，该光学元件被配置用于输入耦合、出射光瞳扩展和输出耦合。电调制可调谐液晶(LC)透镜位于波导和用户的眼睛之间。偏振滤波器位于波导的另一侧，使得来自现实世界的光以特定偏振态(例如TM偏振)进入***。可调谐LC透镜被配置成将可变聚焦施加在具有相反偏振态(例如TE偏振)的光上。光学显示***被布置成是偏振敏感的，使得来自成像器的虚拟图像以TE偏振从波导输出耦合。由于透镜对TE偏振的敏感性，可调谐LC透镜可因此将可变聚焦施加在该虚拟图像上。然而，因为现实世界图像是TM偏振的，所以现实世界图像不遭受被可调谐LC透镜的聚焦并且不受影响地到达用户的眼睛。偏振滤波器、偏振敏感的输出耦合和偏振敏感的可调谐LC透镜的组合为虚拟图像提供了可变聚焦，同时消除了在传统可变聚焦解决方案中可能会被利用的附加的补偿透镜的需要。
在说明性实施例中，波导被布置成衍射波导，该衍射波导包括用于输入耦合、出射光瞳扩展和输出耦合的一个或多个衍射光学元件(DOE)。在替换实现中，可使用折射波导、反射波导、偏振波导、全息波导或棱镜波导中的一者或多者来配置波导，并且可使用二向色反射镜、偏振选择的涂层或材料、或以折射或反射操作的棱镜结构中的一者或多者来执行输入耦合和输出耦合。
提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。
附图描述
图1示出一个说明性的增强现实环境，该增强现实环境的一部分被呈现在头戴式显示(HMD)设备的用户的视野内；
图2示出了可在增强现实环境中为虚拟图像提供可变聚焦的说明性近眼显示***的框图；
图3示出了光在波导中通过全内反射的传播；
图4示出了说明性出射光瞳扩展器的视图；
图5示出了其中出射光瞳沿两个方向被扩展的说明性出射光瞳扩展器的视图；
图6示出了用于使用用于改变虚拟图像的图像平面的透镜和补偿透镜来实现可变聚焦的说明性布置；
图7示出了用于使用消除补偿透镜的需要的可调谐液晶(LC)透镜来实现可变聚焦的说明性布置；
图8示出了被配置成用于输入耦合、出射光瞳扩展、和输出耦合的三个DOE的说明性布置，其中使用偏振敏感光栅来实现输出耦合DOE；
图9示出了具有直光栅的说明性衍射光栅的一部分的轮廓；
图10示出了具有非对称或倾斜的光栅的说明性衍射光栅的一部分的非对称轮廓；
图11示出了说明性可调谐LC透镜的分解图；
图12示出了说明性方法；
图13是虚拟现实或增强现实头戴式显示(HMD)设备的说明性示例的图形视图；
图14示出了虚拟现实或增强现实HMD设备的说明性示例的框图；以及
图15示出了并入具有可变聚焦的增强现实显示***的说明性电子设备的框图。
各附图中相同的附图标记指示相同的元素。除非另外指明否则各元素不是按比例绘制的。
详细描述
图1示出一个说明性的增强现实环境100，该增强现实环境100的一部分被呈现在头戴式显示(HMD)设备的用户的视野内。增强现实环境典型地组合现实世界的元素和计算机生成的虚拟元素以实现各种各样的用户体验。在图1所示的说明性示例中，用户102可利用HMD设备104来体验可视地呈现在光学器件显示器上并在一些实现中可包括音频和/或触觉/触摸感觉的增强现实环境100。在这一特定非限制性示例中，HMD设备用户102在包括具有各种建筑物、商店等的城市街道的现实世界城市区域中以实体行走。在HMD设备104上支持的由图1中的区域110所表示的城市景观的视野(FOV)随着用户在环境中四处移动而改变，并且设备可在现实世界视图上呈现虚拟图像。此处，虚拟图像说明性地包括标记(tag)115，标记115标识城市中的餐饮机构以及到感兴趣地点的方向120。
在HMD和使用衍射光学波导实现的其他设备中使用的增强现实显示***典型地在出现在距用户的眼睛恒定距离处的虚拟图像平面中产生虚拟图像。然而，FOV中的现实世界对象可位于任何距离处。例如，如图1所示，餐厅外面的植物相对更靠近用户，而街道尽头的包装盒相对更远离用户。因此，给定的现实世界的对象和其中仅聚焦于一处的虚拟图像之间可能会出现差异。这种聚焦失配可导致图像模糊，并在一些情况下造成眼睛压力和/或认知失调。
图2示出了可被配置成在增强现实环境中为虚拟图像提供可变聚焦的说明性近眼显示***200的框图。通过为虚拟图像实现可变聚焦，虚拟图像与现实世界之间的聚焦差异可被减小或消除。在说明性实施例中，近眼显示***使用衍射光学元件(DOE)的组合，该衍射光学元件的组合提供进入波导的入射光的输入耦合、在两个方向上的出射光瞳扩展、以及离开波导的光的输出耦合。近眼显示***在工业、商业和消费应用中被频繁使用在例如头戴式显示(HMD)设备中。其他设备和***也可使用偏振敏感光栅，如下文所描述的。近眼显示***100是用于例示各种特征和方面的示例，并且偏振敏感光栅不必限于使用DOE的近眼显示***。
***200可包括与光学***210一起工作以将图像作为虚拟显示递送到用户的眼睛215的成像器205。成像器205可包括例如RGB(红、绿、蓝)发光二极管(LED)、LCOS(硅上液晶)设备、OLED(有机发光二极管)阵列、MEMS(微电子机械***)设备或任何其他合适的显示器或者以透射、反射或发射方式操作的微显示器。成像器105还可包括反射镜及其他组件，该反射镜及其他组件使得能够组成虚拟显示器并且向光学***提供一个或多个输入光束。光学***210可通常包括放大光学器件220、光瞳形成光学器件225以及一个或多个波导230。
在近眼显示***中，成像器实际上不会在诸如玻璃透镜之类的表面上照射图像来为用户创建视觉显示。这是不可行的，因为人眼无法聚焦于那么接近的事物。近眼光学***200并不是在表面上创建可见图像，而是使用光瞳形成光学器件225来形成光瞳，并且眼睛215充当光链中的最后一个元件，并将来自光瞳的光转换成眼睛的视网膜上的图像作为虚拟显示。
波导230促进成像器和眼睛之间的光透射。一个或多个波导可被用于近眼显示***200，因为它们是透明的且因为它们通常小而重量轻(这在诸如HMD设备之类的应用中是期望的，在这类应用中，出于性能和用户舒适的原因，通常试图使大小和重量最小化)。例如，波导230可使成像器205能够靠边定位(例如，位于头部的一侧)，从而仅在眼睛的前方留下相对小的、轻的且透明的波导光学元件。在一个实现中，如图3所示，波导230使用全内反射原理来操作，使得光可被耦合在***100中的各种光学元件中间。
图4示出了说明性出射光瞳扩展器(EPE)405的视图。EPE 405通过放大光学器件220接收来自成像器205的输入光束，以相对于成像器的出射光瞳在一个或两个方向上产生具有经扩展的出射光瞳的一个或多个输出光束(通常，输入可包括可以由分开的光源产生的多于一个的光束)。经扩展的出射光瞳典型地促进虚拟显示被充分地调整大小以满足给定光学***的各种设计要求(诸如图像分辨率、视野等)，同时使成像器及相关联的组件相对轻且紧凑。
在这一说明性示例中，EPE 405被配置成支持左眼和右眼两者的双目操作。为了清楚呈现起见，未在图4中示出可被用于诸如扫描镜、透镜、滤波器、分束器、MEMS设备等立体视镜操作的组件。EPE 405利用两个输出耦合光栅410L和410R，这两个输出耦合光栅被支撑在波导430和中央输入耦合光栅440上。输入耦合光栅和输出耦合光栅可使用多个DOE来配置，如下述说明性示例中所描述的并在图8中示出的。尽管EPE 405被描绘为具有平面配置，但是其他形状也可被利用，包括例如曲面或部分球形的形状，在这些情形中，其上所设置的光栅是非共面的。
如图5所示，EPE 405可被配置成在两个方向上(即，沿着第一和第二坐标轴中的每一个)提供经扩展的出射光瞳。如图所示，出射光瞳在垂直和水平两个方向上被扩展。应当理解，出于简单描述起见，术语“方向”、“水平的”和“垂直的”主要用于在本文所示出和描述的说明性示例中建立相对朝向。这些术语对其中近眼显示设备的用户是直立和面向前方的使用场景而言可能是直观的，而对其他使用场景而言则可能不太直观。所列出的术语不应被解释为限制当前的具有可变聚焦的增强现实显示***的配置(以及其中的使用场景)的范围。
如上文所讨论的，使用衍射光栅的传统近眼显示***典型地提供位于距用户的眼睛恒定距离处的虚拟图像平面，这可能导致现实世界和虚拟图像聚焦之间的差异。已实现了各种各样的解决方案来提供可变的虚拟图像聚焦。图6中示出了一个示例性现有解决方案，其中透镜位于EPE或其他成像显示器中使用的衍射波导的每一侧上，以将接收自成像器205的虚拟图像和/或对象602递送到用户的眼睛215。
聚焦透镜605或多个透镜的组合位于衍射波导610的眼睛侧。补偿透镜615位于衍射波导610的正面的、光线入射侧(即现实世界侧)。聚焦透镜605被配置成改变虚拟图像的聚焦，使得虚拟图像可保持聚焦于现实世界的不同距离处。波导的现实世界侧的补偿透镜615补偿聚焦透镜对现实世界的影响，使得现实世界的对象(例如，对象620)的图像平面保持不变。在一些实现中，聚焦透镜605和补偿透镜615可操作地耦合到合适的补偿***625，该补偿***625在用户注视改变时动态地操作透镜以将现实世界图像保持在用户的FOV内的正确距离处。
尽管图6中示出的多透镜解决方案在一些实现中可产生令人满意的结果，但其在诸如低重量和/或低成本是重要设计参数的HMD之类的应用中可能是次优的。与多透镜解决方案相比，图7示出了单透镜布置，其中偏振滤波器715被设置在例如在近眼显示***中的EPE中使用的衍射波导710的正面的现实世界侧。尽管在这一特定说明性示例中利用了衍射波导，但在替换实现中也可利用其他类型的波导。例如，这样的波导包括折射波导、反射波导、全息波导、偏振波导以及棱镜波导。
电调制可调谐液晶(LC)透镜718被设置在波导710的背面的、眼睛侧，并在这一特定说明性示例中被配置成仅作用于处于TM偏振态下的光以实现可变聚焦。在其他实现中，可调谐LC透镜718可被配置成作用于TE偏振光。可调谐LC透镜可被配置成与控制器750互操作，该控制器750向透镜中的LC材料层提供电调制以激活材料以实现透镜的特定光学曲率轮廓。在典型的实现中，响应于由诸如HMD设备之类的给定设备上支持的各种控件和/或操作***等提供的控制信号(未示出)来执行调制。在以下随附图11的文本中更详细地描述了可调谐LC透镜718。
如在这一特定说明性示例中所示，偏振滤波器715可使用分开的层来实现，但该滤波器也可全部或部分地直接并入波导710的结构中。在一些实现中，偏振滤波器715可部分或全部地实现为与波导分开的分立光学元件，和/或该滤波器可并入其自己的波导结构。偏振滤波器715可被配置并被塑形以适合给定的应用。例如，滤波器可以是平面的、曲面的、或使用平面和曲面元件的组合。在一些应用中，偏振滤波器可被并入显示***的保护罩、透镜、或其他合适的组件中。在一些实现中，可使用模制聚合物基板来实现偏振滤波器，这在试图使重量和体积最小化的应用中(诸如在HMD***和设备中)可能是有益的。
在这一说明性示例中，偏振滤波器715是线性偏振的，使得来自外部现实世界(例如，来自现实世界对象720)碰撞在光学显示***上的非偏振光705作为TM偏振光进入***，如箭头725所指示的。在其他实现中，偏振滤波器715可被配置为将撞击的非偏振光滤波成TE偏振光。滤波器715也可被配置成在一些情况下施加圆偏振(例如，左旋或右旋圆偏振)。
包括成像器205和衍射波导710的光学***被配置成使得虚拟图像/对象702通过可调谐LC透镜718以TE偏振态输出耦合到用户的眼睛215(在替换实现中，当偏振滤波器被配置为传递TE偏振光时，输出耦合的虚拟图像可能处于TM偏振态)。当输出耦合的虚拟图像具有TE偏振态时，可调谐LC透镜718可作用于所述输出耦合的虚拟图像以施加可变聚焦。然而，可调谐LC透镜被配置成对TE偏振光敏感，因此该可调谐LC透镜不影响来自现实世界的TM偏振光的聚焦。偏振滤波器、偏振敏感的输出耦合和偏振敏感的可调谐LC透镜的组合可因此消除对用于上述多透镜解决方案中的附加补偿透镜的需要。
可例如通过配置衍射波导以在传递通过非TE偏振光(即TM偏振光)的同时将TE偏振光输出耦合到可调谐LC透镜，而非将其衍射出可调谐LC透镜来实现偏振敏感输出耦合。在一些实现中，成像器205中的光引擎可被配置成输出TE偏振光，并在其他实现中，成像器和衍射波导两者都可被配置为对TE偏振敏感。
图8示出了可与衍射波导一起使用或用作衍射波导的一部分以提供输入耦合、出射光瞳在两个方向上的扩展以及在EPE中的输出耦合的三个DOE的说明性布置800，其中输出耦合DOE被实现为偏振敏感光栅。偏振敏感输出耦合DOE用于将TE偏振成像光输出耦合到可调谐LC透镜(未示出)。在这一特定说明性示例中，DOE被用于输入耦合和输出耦合，然而在其他实现中，输入耦合和输出耦合中的任一者或两者都可使用二向色反射镜、偏振选择的涂层或材料，或以折射或反射方式操作的棱镜结构中的一者或多者来执行。
每个DOE是包括周期性结构的光学元件，该周期性结构可以以周期性模式(诸如光轴方向、光程长度，等等)来调制光的各种属性。第一DOE，即DOE 1(由附图标记805指示)被配置成将来自成像器的成像光束耦合到波导中。成像光束在一些实现中可以是TE偏振的，或可使用随机偏振的(即，非偏振的)光第二DOE，即DOE 2(810)沿第一坐标轴在第一方向上扩展出射光瞳，第三DOE，即DOE 3(815)沿第二坐标轴在第二方向上扩展出射光瞳，并且将光耦合出波导(注意到，图8中的各种传播方向以任意方式描绘，并且各方向不必正交)。
因此，DOE 1用作输入耦合光栅，而DOE 3用作输出耦合光栅，同时在一个方向上扩展光瞳。DOE 2可被认为是中间光栅，该中间光栅用于在输入耦合光栅和输出耦合光栅之间耦合光，同时在另一方向上执行出射光瞳扩展。使用这样的中间光栅可消除对用于诸如准直透镜之类的EPE中的出射光瞳扩展的传统功能的需要。在这一特定示例中，DOE 3被配置为偏振敏感的，使得DOE3仅将TE偏振光衍射出光栅。未被可调谐LC透镜作用的TM偏振光(因为如上所述的可调谐LC透镜仅针对TE偏振光的敏感性)从DOE 3传递出来而未被衍射输出耦合。
这种用于TE偏振光的偏振敏感输出耦合功能在图8中由附图标记825代表性地示出，而用于TM偏振光的传递通过功能由附图标记830代表性地指示。由于透镜的TE偏振敏感性，可调谐LC透镜可因此作用于输出耦合的虚拟图像以施加可变聚焦。在替换实现中，偏振敏感性可被实现于布置800中的一个或多个DOE的各个部分中。例如，各DOE部分可包括被配置为执行从一个偏振态到另一偏振态的转换的光栅结构和/或其他特征，使得在处于一偏振态下(例如，TM偏振)的输入耦合光栅DOE 1处的输入在从输出耦合光栅DOE 3输出耦合之前被光栅特征转换到另一偏振态(例如，TE偏振)。在另一说明性实现中，DOE中的一个或多个可被配置成具有偏振敏感性以将TE偏振光衍射到可调谐LC透镜，从而向虚拟图像施加可变聚焦。
形成输出耦合光栅DOE 3的三维微结构可通过操纵涉及光栅线非对称性和填充率的光栅参数的组合被配置成偏振敏感的。在一些情况下，光栅深度是可结合光栅线非对称性和填充率来操纵的另一示例性参数。可选择、调整和/或调谐这些参数以实现DOE 3中的偏振敏感性，使得只有来自成像器的TE偏振光从DOE 3输出耦合，而TM偏振光以最小/无衍射交互传递通过DOE 3。在一些实现中，可在给定的光栅设计中迭代地操纵光栅参数，直到实现满足一些预定标准的偏振敏感性。
参考图9和10更详细地描述光栅线非对称性。图9示出了在基板905中形成的直的(即，非倾斜的)光栅特征900(称为光栅条、光栅线或简称为“光栅”)的轮廓。通过比较，图10示出了被形成在具有非对称轮廓的基板1005中的光栅特征1000。也就是说，光栅可相对于波导的平面倾斜(即，非正交)。在波导是非平面的实现中，光栅可相对于波导中的光传播的方向倾斜。非对称光栅轮廓也可以使用闪耀光栅或小阶梯光栅来实现，其中凹槽被形成以创建具有非对称三角形或锯齿形轮廓的光栅特征。在图9和10中，光栅周期由d表示，光栅高度(也称为光栅“深度”)由h表示，条宽度由c表示，而填充因子由f表示，其中f＝c/d。图10中的倾斜光栅可以用倾斜角α1和α2来描述。
在替换实施例中，输出耦合DOE 3可通过使用诸如液晶、各向异性晶体或应变材料之类的双折射材料被配置成偏振敏感的。在一些实现中，光栅可以用有效地移除一偏振态的折射率反差的液晶材料填充。
图11示出了说明性电调制可调谐LC透镜的分解图，例如透镜718(图7)。透镜718包括位于顶部基板1110和底部基板1115之间的LC材料层1105(注意到，术语顶部和底部是出于参考的目的使用的，而透镜718可取决于给定应用的需求被用于各种朝向)。顶部和底部基板可取决于实现由聚合物和/或玻璃制成，并可进一步被配置为透镜和/或在一些情况下具有其他光学特性或功能(例如，滤波、吸收、偏振、衍射、波导等)。经组装的透镜典型地被构造为紧凑的封装，例如取决于应用具有几毫米的厚度，并可被实现为分立组件。例如，可调谐LC透镜可作为薄光学元件位于和/或固定于衍射波导的眼睛侧。可调谐LC透镜也可被并入衍射波导、透镜***或光学显示***的其他合适部分或组件中。
LC层1105包括悬浮电极(未示出)，该悬浮电极与位于接近底部基板1115的粘合层1130中的同心环电极1125互操作。当来自控制器750(图7)的电轮廓通过边缘导体(代表性地由附图标记1135指示)应用于LC层的特定区域时，悬浮电极滑动就位以填充同心电极之间的间隙。悬浮电极通过减少否则可能发生在同心电极之间的间隙中的光散射使可调谐透镜的光学性能增加。通过利用可能进一步改善透镜性能的悬浮电极，跨透镜平面的相位采样也被增加。LC层中的电荷状态也很容易保持，这使得可调谐LC透镜高度节能以保留在诸如HMD设备之类的电池供电***中典型地受限的功率。
通过控制应用于LC层1105的各个部分的电学轮廓，LC透镜的光学波前是模拟可调的，其使能范围在透镜的最大加和最大减光学功率之间的任何期望的功率处的无限可变聚焦。此外，通过将能量应用于透镜的特定区域，可以以细粒度控制波前形状。这样的细粒度控制可被用于控制给定显示***中的光学器件，以不仅实现可变虚拟图像聚焦，而且支持各种特征和用户体验，并且还校正像差、失真、折射误差等等。例如，在一些实现中，可调谐LC透镜可被配置成校正光学***中的误差和/或用户视力的缺陷(诸如近视、远视或散光)。在一些情况下，在光学显示***中的这样的内置校正可消除当***并入诸如HMD之类的设备中时对矫正眼镜或隐形眼镜的需要。
在一些实现中，可调谐LC透镜可被配置成施加可变聚焦以改变虚拟图像、现实世界图像、或者虚拟图像和现实世界图像二者的焦深。例如，可使用LC或其他使得能够控制现实世界光的偏振态的合适的元件来实现偏振滤波器，使得偏振敏感LC透镜能够影响现实世界图像/对象的聚焦。
图12是说明性方法1200的流程图。除非明确说明，否则流程图中所示并且在随附文本中描述的方法或步骤不限于特定的次序或顺序。此外，一些方法或其步骤可同时发生或被执行，并且取决于给定实现的要求，在此类实现中不是所有方法或步骤均需要被执行，并且一些方法或步骤可任选地被使用。
在步骤1205中，近眼显示***的前部(即，***的来自外部现实世界的光在其上碰撞的面向前的部分)被配置为利用与一个或多个下游偏振敏感光栅和可调谐LC透镜结合部署的一个或多个偏振滤波器。在步骤1210中，来自成像器的并入虚拟图像的光在设置于EPE中的输入耦合DOE处被接收。如下文所描述的，偏振滤波器的使用使得来自外部现实世界的光能够处于与从EPE输出耦合到电可调谐LC透镜的虚拟图像相反(例如，正交)的偏振态下。输入耦合DOE与设置于EPE中的下游中间DOE对接。中间DOE被配置成与下游输出耦合DOE对接。
在步骤1215中，沿着第一坐标轴在中间DOE中扩展所接收到的光的出射光瞳。在步骤1220中，在输出耦合DOE中沿着第二坐标轴扩展出射光瞳。在步骤1225中，利用沿着第一和第二坐标轴相对于在输入耦合DOE处接收到的光经扩展的出射光瞳，输出耦合DOE将来自EPE的光作为至可调谐LC透镜的输出而衍射出去。输出耦合DOE被配置有偏振敏感性，使得其将与偏振的现实世界光相反的偏振态下的虚拟图像输出耦合至可调谐LC透镜。可调谐LC透镜对与现实世界光相反的偏振态也是偏振敏感的。因此，如上文所描述的，可调谐LC透镜的操作不会影响现实世界图像的聚焦，这可避免对传统补偿透镜的需要。
在步骤1230中，可电控制可调谐LC透镜以将输出耦合的虚拟图像聚焦于虚拟图像平面上。电控制可被改变以施加可变聚焦，使得虚拟图像平面可位于不同的距离处以与现实世界中的对象的位置相对应。
可变聚焦可被并入在虚拟或增强现实显示设备中使用的显示***中。这样的设备可采取任何合适的形式，包括但不限于诸如HMD设备之类的近眼设备。尽管在一些实现中可使用透视显示器，但在其他实现中，使用例如基于相机的传递通过或面向外的传感器的不透明(即非透视)显示器可以被使用。
图13示出了透视、增强现实或虚拟现实显示***1300的一个特定说明性示例，而图14示出了***1300的功能框图。显示***1300包括形成透视显示子***1304的一部分的一个或多个透镜1302，使得图像可使用透镜1302(例如，使用到透镜1302上的投影、并入透镜1302中的一个或多个波导***和/或以任何其他合适的方式)来显示。显示***1300进一步包括被配置成获取正在被用户查看的背景场景和/或物理环境的图像的一个或多个面向外的图像传感器1306，并可包括被配置成检测诸如来自用户的语音命令之类的声音的一个或多个话筒1308。面向外的图像传感器1306可包括一个或多个深度传感器和/或一个或多个二维图像传感器。在替换布置中，如上所述，代替于并入透视显示子***，增强现实或虚拟现实显示***可通过面向外的图像传感器的取景器模式来显示增强现实或虚拟现实图像。
显示***1300可进一步包括被配置成检测用户的每个眼睛的注视方向或聚焦的方向或位置的注视检测子***1310，如上文所描述的。注视检测子***1310可被配置成以任何合适的方式确定用户的每个眼睛的注视方向。例如，在所示出的说明性示例中，注视检测子***1310包括被配置成导致光的闪烁反射自用户的每个眼球的一个或多个闪光源1312(诸如红外光源)，以及被配置成捕捉用户的每个眼球的图像的一个或多个图像传感器1314(诸如面向内的传感器)。根据使用(诸)图像传感器1314收集的图像数据所确定的来自用户眼球的闪烁和/或用户的光瞳的位置的变化可被用于确定注视的方向。
此外，从用户的眼睛投射的注视线与外部显示器交叉的位置可被用于确定用户正注视的对象(例如，被显示的虚拟对象和/或现实背景对象)。注视检测子***1310可具有任何合适数量和布置的光源和图像传感器。在一些实现中，注视检测子***1310可被省略。
显示***1300还可包括附加传感器。例如，显示***1300可包括全球定位***(GPS)子***1316，以允许确定显示***1300的位置。这可有助于标识可能位于用户的毗邻物理环境中的诸如建筑物之类的现实世界对象。
显示***1300可进一步包括一个或多个运动传感器1318(例如惯性、多轴陀螺仪或加速度传感器)，以在用户戴着作为增强现实或虚拟现实HMD设备的一部分的所述***时检测用户的头部的移动和位置/朝向/姿态。运动数据可潜在地与眼睛跟踪闪烁数据和面向外的图像数据一起被使用来用于注视检测以及用于图像稳定化，以帮助校正来自(诸)面向外的图像传感器1306的图像中的模糊。运动数据的使用可允许注视位置的变化被跟踪，即使不能解析来自(诸)面向外的图像传感器1306的图像数据。
此外，运动传感器1318，以及(诸)话筒1308和注视检测子***1310还可被用作用户输入设备，使得用户可经由眼睛、颈部和/或头部的姿势，以及在一些情况下经由语音命令来与显示***1300进行交互。可以理解，在图13和14中例示并在附随的文本中描述的传感器出于示例的目的被包括，而不旨在以任何方式进行限制，因为任何其他合适的传感器和/或传感器的组合可被利用来满足特定实现的需求。例如，生物特征传感器(例如用于检测心脏和呼吸速率、血压、大脑活动、体温等)或环境传感器(例如用于检测温度、湿度、海拔、UV(紫外线)光等级等)可以在一些实现中被使用。
显示***1300可进一步包括通过通信子***1326与传感器、注视检测子***1310、显示子***1304，和/或其他组件进行通信的具有逻辑子***1322和数据存储子***1324的控制器1320。通信子***1326还可促进显示***与位于远程的资源(例如处理、存储、功率、数据和服务)结合操作。即，在一些实现中，HMD设备可被作为一种***的部分来操作，该***可在不同的组件和子***间分布资源和功能。
存储子***1324可包括存储于其上的指令，这些指令能被逻辑子***1322执行例如用以：接收并解释来自传感器的输入、标识用户的位置和移动、使用表面重构和其他技术来标识现实对象，以及基于到对象的距离来调暗/淡出显示以便允许对象被用户看到，以及其他任务。
显示***1300被配置有一个或多个音频换能器1328(例如扬声器、耳机等)，使得音频可被用作增强现实或虚拟现实体验的一部分。功率管理子***1330可包括一个或多个电池1332和/或保护电路模块(PCM)以及相关联的充电器接口1334和/或用于对显示***1300中的组件供电的远程电源接口。
将理解，出于示例的目的描述显示***1300，并且因此不意味着进行限制。将进一步理解，显示设备可包括除所示出的那些之外的附加的和/或替换的传感器、相机、话筒、输入设备、输出设备等，而不会背离本布置的范围。附加地，显示设备及其各传感器和子组件的物理配置可采取各种不同的形式，而不会背离本布置的范围。
如图15所示，具有可变聚焦的增强现实显示***可被用于移动或便携式电子设备1500中，诸如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、通信器、便携式互联网设备、手持式计算机、数字视频或静态相机、可穿戴计算机、计算机游戏设备、专用的用于观看的即视(bring-to-the-eye)产品或其他便携式电子设备。如图所示，便携式设备1500包括外壳1505，以容纳用于从外部设备或远程***或服务(未示出)接收信息并向外部设备或远程***或服务传送信息的通信模块1510。
便携式设备1500还可包括用于处理经接收到的和经传送的信息的图像处理模块1515以及用于支持观看图像的虚拟显示***1520。虚拟显示***1520可包括微显示器或成像器1525以及光学引擎1530。图像处理模块1515可被可操作地连接到光学引擎1530以将诸如视频数据之类的图像数据提供给成像器1525以在其上显示图像。EPE 1535可被光学地链接到光学引擎1530。EPE可以并入支持虚拟图像的可变聚焦的显示***或可以是支持虚拟图像的可变聚焦的显示***的一部分。
具有可变聚焦的增强现实显示***也可被用于非便携式设备，诸如游戏设备、多媒体控制台、个人计算机、自动售货机、智能电器、互联网连接的设备和家用电器(诸如烤箱、微波炉和其他电器)，以及其他非便携式设备。
现在通过说明的方式呈现当前具有可变聚焦的增强现实显示***的各种示例性实施例，而不是作为所有实施例的穷尽性列表。一示例包括光学显示***，包括：被配置成将来自现实世界对象的光滤波成第一偏振态的偏振滤波器；可调谐液晶(LC)透镜，所述可调谐LC透镜被配置成对具有第二偏振态的光施加可变聚焦，所述第二偏振态与所述第一偏振态正交；以及包括用于将光输出耦合到所述可调谐LC透镜的输出耦合元件的波导其中所述输出耦合元件被配置成对所述第二偏振态敏感，使得仅处于所述第二偏振态下的光被输出耦合到所述可调谐LC透镜并遭受可变聚焦，而处于所述第一偏振态下的来自现实世界对象的光不遭受可变聚焦。
在另一示例中，所述波导包括：第一衍射光学元件(DOE)，所述第一衍射光学元件具有输入表面并被配置成输入耦合光栅以从成像器接收具有第二偏振态的一个或多个光束作为输入，第二DOE，所述第二DOE被配置用于沿着第一方向对所述一个或多个光束进行光瞳扩展，以及第三DOE，所述第三DOE具有输出表面并被配置用于沿着第二方向对所述一个或多个光束进行光瞳扩展，并且进一步被配置为输出耦合光栅，具有相对于所述输入被扩展的光瞳的将一个或多个光束输出耦合，以作为从所述输出表面到所述可调谐LC透镜的输出。在另一示例中，至少一个DOE中的光栅特征根据光栅非对称性、光栅深度、或光栅填充因子中的一者或多者被配置，以便对所述第二偏振态施加偏振敏感性。在另一示例中，所述波导是衍射波导、折射波导、反射波导、全息波导、棱镜波导或其组合中的一者，并且所述输出耦合元件是衍射光学元件、二向色反射镜、偏振选择的涂层、或棱镜中的一者，并进一步包括被配置成将光输入耦合到所述波导中的输入耦合元件，其中，所述输入耦合元件是衍射光学元件、二向色反射镜、偏振选择的涂层、或棱镜中的一者。在另一示例中，所述偏振滤波器被设置在所述光学显示***的来自所述现实世界对象的光在其上发生碰撞的面向前的部分上，并且所述可调谐LC透镜被设置所述光学显示***的在所述波导和用户的眼睛之间的一部分中。
另一示例包括一种支持包括虚拟图像和现实世界图像的增强现实体验的电子设备，包括：数据处理单元；光学引擎，所述光学引擎可操作地连接到所述数据处理单元以便从所述数据处理单元接收图像数据并产生虚拟图像；被配置成将来自现实世界对象的光滤波成第一偏振态的偏振滤波器；电调制可调谐液晶(LC)透镜，所述LC透镜被配置成对具有与所述第一偏振态正交的第二偏振态的光施加可变聚焦；以及响应于并入所述虚拟图像的一个或多个输入光束的出射光瞳扩展器，所述出射光瞳扩展器包括其上设置有多个衍射光学元件(DOE)的结构，其中所述出射光瞳扩展器被配置为使用所述DOE中的一个或多个DOE提供一个或多个输出耦合光束作为具有扩展出射光瞳的近眼显示器，以及其中所述DOE中的至少一个DOE具有被配置为对偏振敏感的部分，使得所述出射光瞳扩展器在所述输出耦合光束中将具有所述第二偏振态的所述虚拟图像输出到所述LC透镜。
在另一示例中，出射光瞳扩展器在两个方向上提供光瞳扩展。在另一示例中，所述电子设备进一步包括成像器，所述成像器可操作地连接到所述光学引擎以便基于所述图像数据形成虚拟图像并生成并入具有所述第二偏振态的所述虚拟图像的一个或多个输入光束。在另一示例中，成像器包括发光二极管、硅上液晶设备、有机发光二极管阵列或微电子机械***设备中的一者。在另一示例中，所述LC透镜被配置为向虚拟图像或现实世界图像中的一者或多者施加可变聚焦。在另一示例中，电子设备被实现在头戴式显示设备或便携式电子设备中。在另一示例中，所述LC透镜包括悬浮电极和同心电极，其中所述悬浮电极被配置为当所述LC透镜被电调制以呈现特定波前形状时填充所述同心电极之间的间隙，从而向所述虚拟图像施加可变聚焦。在另一示例中，所述LC透镜包括位于各个顶部和底部基板之间的LC材料层，并进一步包括控制器，所述控制器被配置为电调制所述LC透镜以呈现所述特定波前形状，从而向所述输出耦合的光束施加聚焦，所述控制器被适配成通过到所述同心电极的电接触将电轮廓施加到所述LC材料层的各个部分。在另一示例中，所述LC透镜进一步被配置成在一光功率范围之间无限可变。
另一示例包括一种用于在支持虚拟图像和现实世界图像的增强现实显示***中向虚拟图像提供可变聚焦的方法，包括：在被设置在出射光瞳扩展器中的输入耦合衍射光学元件(DOE)处，从成像器接收处于第一偏振状态的成像光；沿着第一坐标轴在被设置在所述出射光瞳扩展器中的中间DOE中扩展接收到的虚拟图像的出射光瞳；沿着第二坐标轴在被设置在所述出射光瞳扩展器中的输出耦合DOE中扩展所述出射光瞳；将所述虚拟图像输出到可调谐液晶(LC)透镜，所输出的虚拟图像具有使用所述输出耦合DOE沿着所述第一和第二坐标轴相对于在所述输入耦合DOE处接收到的光的扩展的出射光瞳；以及电控制所述可调谐LC透镜以将所述虚拟图像聚焦于距所述***距离可变的虚拟图像平面上其中所述LC透镜是偏振敏感的，由此所述LC透镜向处于第二偏振态下的光施加聚焦而不向处于所述第一偏振态下的光施加聚焦，以及其中所述输出耦合DOE是偏振敏感的，由此所述输出耦合DOE被配置为将处于所述第二偏振态下的光从所述出射光瞳扩展器输出耦合到所述LC透镜并传递通过处于所述第一偏正态下的光而没有输出耦合。
在另一示例中，所述第一和第二偏振状态包括线性偏振或圆偏振中的一者。在另一示例中，该方法在近眼显示***中被执行。在另一示例中，所述电控制通过将功率应用于所述LC透镜中的电极布置而包括在各种波前形状之间的所述透镜中的LC材料的模拟可调性。在另一示例中，所述输入耦合DOE、中间DOE或输出耦合DOE中的一个或多个包括具有光栅特征的部分，所述光栅特征被配置为以对所述输入耦合DOE的输入执行从所述第一偏振状态转换到所述第二偏振状态的转换。在另一示例中，所述偏振转换在所述输出耦合DOE的输出的上游被执行。
尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本发明主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于以上所描述的具体特征或动作。更确切而言，以上所描述的具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。

Claims (14)

1.一种光学显示***，包括：
被配置成将来自现实世界对象的光滤波成第一偏振态的偏振滤波器；
可调谐液晶(LC)透镜，所述可调谐LC透镜被配置成对具有第二偏振态的光施加可变聚焦，所述第二偏振态与所述第一偏振态正交；以及
包括用于将光输出耦合到所述可调谐LC透镜的输出耦合元件的波导
其中所述输出耦合元件被配置成对所述第二偏振态敏感，使得仅处于所述第二偏振态下的光被输出耦合到所述可调谐LC透镜并遭受可变聚焦，而处于所述第一偏振态下的来自现实世界对象的光不遭受可变聚焦。
2.如权利要求1所述的光学显示***，其特征在于，所述波导包括
第一衍射光学元件(DOE)，所述第一衍射光学元件具有输入表面并被配置成输入耦合光栅以从成像器接收具有第二偏振态的一个或多个光束作为输入，
第二DOE，所述第二DOE被配置用于沿着第一方向对所述一个或多个光束进行光瞳扩展，以及
第三DOE，所述第三DOE具有输出表面并被配置用于沿着第二方向对所述一个或多个光束进行光瞳扩展，并且进一步被配置为输出耦合光栅，将具有相对于所述输入被扩展的光瞳的一个或多个光束输出耦合，以作为从所述输出表面到所述可调谐LC透镜的输出。
3.如权利要求2所述的光学显示***，其特征在于，至少一个DOE中的光栅特征根据光栅非对称性、光栅深度、或光栅填充因子中的一者或多者被配置，以便对所述第二偏振态施加偏振敏感性。
4.如权利要求1所述的光学显示***，其特征在于，所述波导是衍射波导、折射波导、反射波导、全息波导、棱镜波导或其组合中的一者，并且所述输出耦合元件是衍射光学元件、二向色反射镜、偏振选择的涂层、或棱镜中的一者，并进一步包括被配置成将光输入耦合到所述波导中的输入耦合元件，其中，所述输入耦合元件是衍射光学元件、二向色反射镜、偏振选择的涂层、或棱镜中的一者。
5.如权利要求1所述的光学显示***，其特征在于，所述偏振滤波器被设置在所述光学显示***的来自所述现实世界对象的光在其上发生碰撞的面向前的部分上，并且所述可调谐LC透镜被设置所述光学显示***的在所述波导和用户的眼睛之间的一部分中。
6.一种支持包括虚拟图像和现实世界图像的增强现实体验的电子设备，包括：
数据处理单元；
光学引擎，所述光学引擎可操作地连接到所述数据处理单元以便从所述数据处理单元接收图像数据并产生虚拟图像；
被配置成将来自现实世界图像的光滤波成第一偏振态的偏振滤波器；
电调制可调谐液晶(LC)透镜，所述LC透镜被配置成对具有与所述第一偏振态正交的第二偏振态的光施加可变聚焦；以及
响应于并入所述虚拟图像的一个或多个输入光束的出射光瞳扩展器，所述出射光瞳扩展器包括其上设置有多个衍射光学元件(DOE)的结构，
其中所述出射光瞳扩展器被配置为使用所述DOE中的一个或多个DOE提供一个或多个输出耦合光束作为具有扩展出射光瞳的近眼显示器，以及
其中所述DOE中的至少一个DOE具有被配置为对偏振敏感的部分，使得所述出射光瞳扩展器在所述输出耦合光束中将具有所述第二偏振态的所述虚拟图像输出到所述LC透镜。
7.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述出射光瞳扩展器在两个方向上提供光瞳扩展。
8.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，进一步包括成像器，所述成像器可操作地连接到所述光学引擎以便基于所述图像数据形成虚拟图像并生成并入具有所述第二偏振态的所述虚拟图像的一个或多个输入光束。
9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述成像器包括发光二极管、硅上液晶设备、有机发光二极管阵列、或微机电***设备中的一者。
10.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述LC透镜被配置为向虚拟图像或现实世界图像中的一者或多者施加可变聚焦。
11.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，被实现在头戴式显示设备或便携式电子设备中。
12.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述LC透镜包括悬浮电极和同心电极，其中所述悬浮电极被配置为当所述LC透镜被电调制以呈现特定波前形状时填充所述同心电极之间的间隙，从而向所述虚拟图像施加可变聚焦。
13.如权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述LC透镜包括位于各个顶部和底部基板之间的LC材料层，并进一步包括控制器，所述控制器被配置为电调制所述LC透镜以呈现所述特定波前形状，从而向所述输出耦合的光束施加聚焦，所述控制器被适配成通过到所述同心电极的电接触将电轮廓施加到所述LC材料层的各个部分。
14.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述LC透镜进一步被配置成在一光功率范围之间无限可变。
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107305293A (zh) * 2016-04-23 2017-10-31 财团法人交大思源基金会 具备视力矫正功能的头戴式显示装置
CN110941088A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 三星电子株式会社 透视型显示装置
CN111158153A (zh) * 2020-02-25 2020-05-15 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和增强现实设备
CN111474715A (zh) * 2020-04-23 2020-07-31 歌尔股份有限公司 光学***及增强现实设备
CN111587393A (zh) * 2018-01-03 2020-08-25 萨贾德·阿里·可汗 用于遮挡功能的紧凑显示器的方法和***
CN112840261A (zh) * 2018-10-15 2021-05-25 微软技术许可有限责任公司 基于偏振的动态聚焦器
CN113093389A (zh) * 2021-04-15 2021-07-09 东南大学 一种基于非视域成像的全息波导显示装置及其方法
CN113168012A (zh) * 2018-12-28 2021-07-23 莱特斯贝斯科技有限公司 表示虚拟图像的体积显示装置及其方法
CN113167945A (zh) * 2018-11-16 2021-07-23 奇跃公司 用于目镜的叠加衍射光栅
WO2021147824A1 (zh) * 2020-01-21 2021-07-29 奥提赞光晶(山东)显示科技有限公司 一种显示***和便携式3d显示智能眼镜
CN113302543A (zh) * 2018-11-01 2021-08-24 脸谱科技有限责任公司 使用自适应透镜的多焦点***
CN113341569A (zh) * 2021-06-09 2021-09-03 东南大学 一种偏振复用衍射波导大视场角度成像***及方法
CN113412437A (zh) * 2018-12-10 2021-09-17 脸谱科技有限责任公司 光学超焦反射***和方法以及结合该***和方法的增强现实和/或虚拟现实显示器
CN113678051A (zh) * 2019-06-19 2021-11-19 谷歌有限责任公司 具有多焦点模块的头戴式显示器
CN113711107A (zh) * 2019-05-27 2021-11-26 三星电子株式会社 根据用户的视线方向调整聚焦区域的增强现实设备及其操作方法
CN114051592A (zh) * 2019-06-27 2022-02-15 株式会社理光 光学设备、图像显示器和验光装置
CN114096910A (zh) * 2019-07-12 2022-02-25 奇跃公司 用于具有动态视场的增强现实显示器的方法和***
CN114450619A (zh) * 2019-10-18 2022-05-06 脸谱科技有限责任公司 节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的***
CN114830010A (zh) * 2019-12-06 2022-07-29 脸谱科技有限责任公司 带有像差校正和输入耦合衍射光学元件的平视显示器的投影仪
CN114930225A (zh) * 2019-09-12 2022-08-19 元平台技术有限公司 非偏振图像光的基于偏振的处理
CN115145028A (zh) * 2021-03-31 2022-10-04 华为技术有限公司 增强现实设备及其显示方法
CN115151841A (zh) * 2020-01-17 2022-10-04 元平台技术有限公司 适应可调节的以及放大率校正的光学***
WO2023030505A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-09 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. An optical display system and an electronic device
CN117064343A (zh) * 2023-10-11 2023-11-17 汉达科技发展集团有限公司 一种可检测生命体征的智能ar偏振探测数据处理方法

Families Citing this family (91)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11126040B2 (en) 2012-09-30 2021-09-21 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Electrically-tunable lenses and lens systems
CN104685409B (zh) 2012-09-30 2017-08-29 奥普蒂卡阿姆卡(艾阿)有限公司 具有电可调谐功率和对准的透镜
US9699433B2 (en) * 2013-01-24 2017-07-04 Yuchen Zhou Method and apparatus to produce re-focusable vision with detecting re-focusing event from human eye
EP2967322A4 (en) * 2013-03-11 2017-02-08 Magic Leap, Inc. System and method for augmented and virtual reality
KR20230113418A (ko) 2013-03-15 2023-07-28 매직 립, 인코포레이티드 디스플레이 시스템 및 방법
IL235642B (en) 2014-11-11 2021-08-31 Lumus Ltd A compact head-up display system is protected by an element with a super-thin structure
US10670862B2 (en) 2015-07-02 2020-06-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with asymmetric profiles
US10429645B2 (en) 2015-10-07 2019-10-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical element with integrated in-coupling, exit pupil expansion, and out-coupling
US10241332B2 (en) 2015-10-08 2019-03-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Reducing stray light transmission in near eye display using resonant grating filter
US10234686B2 (en) * 2015-11-16 2019-03-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Rainbow removal in near-eye display using polarization-sensitive grating
KR20180102119A (ko) * 2016-01-12 2018-09-14 매직 립, 인코포레이티드 가상/증강 현실 시스템에서 빔 각도 센서
US10613376B2 (en) * 2016-01-28 2020-04-07 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Augmented reality see-through display
US9989801B2 (en) * 2016-03-23 2018-06-05 Oculus Vr, Llc Inverted LCD structure for VR
EP3958048A1 (en) 2016-04-17 2022-02-23 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Liquid crystal lens with enhanced electrical drive
CN107329256B (zh) * 2016-04-28 2022-04-05 江苏慧光电子科技有限公司 显示装置及其控制方法
US11360330B2 (en) 2016-06-16 2022-06-14 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Tunable lenses for spectacles
KR20180012057A (ko) * 2016-07-26 2018-02-05 삼성전자주식회사 투시형 디스플레이 장치
US10551622B2 (en) * 2016-10-26 2020-02-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Field of view tiling in waveguide-based near-eye displays
US10928638B2 (en) * 2016-10-31 2021-02-23 Dolby Laboratories Licensing Corporation Eyewear devices with focus tunable lenses
MX2018007164A (es) 2016-11-08 2019-06-06 Lumus Ltd Dispositivo de guia de luz con borde de corte optico y metodos de produccion correspondientes.
KR102296369B1 (ko) 2016-12-31 2021-09-01 루머스 리미티드 도광 광학 소자를 통한 망막 이미징 기반 안구 추적기
US10127727B1 (en) 2017-01-10 2018-11-13 Meta Company Systems and methods to provide an interactive environment over an expanded field-of-view
US20180205890A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-19 Jerry L. Conway, Sr. Single camera dynamic imaging systems and methods of capturing dynamic images
WO2018138714A1 (en) * 2017-01-28 2018-08-02 Lumus Ltd. Augmented reality imaging system
US10690919B1 (en) 2017-02-17 2020-06-23 Facebook Technologies, Llc Superluminous LED array for waveguide display
US10185393B2 (en) * 2017-04-03 2019-01-22 Facebook Technologies, Llc Waveguide display with spatially switchable grating
US10282912B1 (en) * 2017-05-26 2019-05-07 Meta View, Inc. Systems and methods to provide an interactive space over an expanded field-of-view with focal distance tuning
US11861255B1 (en) 2017-06-16 2024-01-02 Apple Inc. Wearable device for facilitating enhanced interaction
US10859834B2 (en) 2017-07-03 2020-12-08 Holovisions Space-efficient optical structures for wide field-of-view augmented reality (AR) eyewear
US10338400B2 (en) 2017-07-03 2019-07-02 Holovisions LLC Augmented reality eyewear with VAPE or wear technology
US11747619B2 (en) 2017-07-10 2023-09-05 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Virtual reality and augmented reality systems with dynamic vision correction
US11953764B2 (en) 2017-07-10 2024-04-09 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Tunable lenses with enhanced performance features
JP7317003B2 (ja) 2017-09-27 2023-07-28 マジック リープ， インコーポレイテッド 別個の位相および振幅変調器を伴う接眼３ｄディスプレイ
US11733516B2 (en) 2017-10-11 2023-08-22 Magic Leap, Inc. Augmented reality display comprising eyepiece having a transparent emissive display
WO2019077442A1 (en) 2017-10-16 2019-04-25 Optica Amuka (A.A.) Ltd. ELECTRICALLY ADJUSTABLE GLASS LENSES THAT CAN BE CONTROLLED BY AN EXTERNAL SYSTEM
AU2018355446A1 (en) 2017-10-26 2020-05-14 Magic Leap, Inc. Broadband adaptive lens assembly for augmented reality display
US10585284B1 (en) 2017-11-17 2020-03-10 Meta View, Inc. Systems and methods to provide an interactive environment over a wide field of view
KR102568792B1 (ko) * 2017-12-04 2023-08-21 삼성전자주식회사 회절 광학 렌즈를 구비한 다중 영상 디스플레이 장치
US11137602B2 (en) 2017-12-29 2021-10-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Pupil-expanding display device
KR102523433B1 (ko) 2018-01-10 2023-04-19 삼성전자주식회사 깊이 정보를 결정하는 방법 및 광학 시스템
GB201800933D0 (en) * 2018-01-19 2018-03-07 Adlens Ipr Ltd Improvements in or relating to variable focal power optical elements,a variable focal power optical device, a display module for augmented reality headset
GB201800930D0 (en) * 2018-01-19 2018-03-07 Adlens Ltd Improvements in or relating to variable focusing power optical devices
US10677967B1 (en) * 2018-01-22 2020-06-09 Facebook Technologies, Llc Flexible border allowing vertical translation of membrane for fluid-filled lens
US10677966B1 (en) * 2018-01-22 2020-06-09 Facebook Technologies, Llc Flexible border allowing hinge rotation of membrane for fluid-filled lens
WO2019156839A1 (en) 2018-02-09 2019-08-15 Vuzix Corporation Image light guide with circular polarizer
US20210102820A1 (en) * 2018-02-23 2021-04-08 Google Llc Transitioning between map view and augmented reality view
EP3540479A1 (en) 2018-03-13 2019-09-18 Thomson Licensing Diffraction grating comprising double-materials structures
EP3540499A1 (en) 2018-03-13 2019-09-18 Thomson Licensing Image sensor comprising a color splitter with two different refractive indexes
US11245065B1 (en) 2018-03-22 2022-02-08 Facebook Technologies, Llc Electroactive polymer devices, systems, and methods
US10962791B1 (en) 2018-03-22 2021-03-30 Facebook Technologies, Llc Apparatuses, systems, and methods for fabricating ultra-thin adjustable lenses
US10914871B2 (en) * 2018-03-29 2021-02-09 Facebook Technologies, Llc Optical lens assemblies and related methods
CN108398791B (zh) * 2018-03-29 2022-11-25 陈超平 一种基于偏光隐形眼镜的近眼显示装置
US10761256B2 (en) 2018-04-16 2020-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Backlight unit providing uniform light and display apparatus including the same
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
US10725629B2 (en) 2018-06-25 2020-07-28 Google Llc Identifying and controlling smart devices
EP3588150A1 (en) 2018-06-29 2020-01-01 Thomson Licensing An optical device comprising multi-layer waveguides
EP3591700A1 (en) 2018-07-02 2020-01-08 Thomson Licensing Image sensor comprising a color splitter with two different refractive indexes, and different height
US11822079B2 (en) 2018-08-10 2023-11-21 Apple Inc. Waveguided display system with adjustable lenses
EP4276520A3 (en) 2018-08-31 2024-01-24 Magic Leap, Inc. Spatially-resolved dynamic dimming for augmented reality device
WO2020060989A1 (en) * 2018-09-17 2020-03-26 Marsupial Holdings, Inc. Mask with integrated display system
CN111077670B (zh) * 2018-10-18 2022-02-18 中强光电股份有限公司 光传递模块以及头戴式显示装置
TW202026685A (zh) 2018-11-08 2020-07-16 以色列商魯姆斯有限公司 具有反射鏡的光導顯示器
KR20200057480A (ko) 2018-11-16 2020-05-26 삼성전자주식회사 증강 현실 제어 장치, 이를 이용한 증강 현실 구현 방법, 및 이를 포함하는 증강 현실 구현 시스템
US11022835B2 (en) 2018-12-15 2021-06-01 Facebook Technologies, Llc Optical system using segmented phase profile liquid crystal lenses
US11256331B1 (en) 2019-01-10 2022-02-22 Facebook Technologies, Llc Apparatuses, systems, and methods including haptic and touch sensing electroactive device arrays
EP3908876A4 (en) 2019-01-11 2022-03-09 Magic Leap, Inc. TIME MULTIPLEXED DISPLAY OF VIRTUAL CONTENT AT VARIOUS DEPTHS
US11150394B2 (en) * 2019-01-31 2021-10-19 Facebook Technologies, Llc Duty cycle range increase for waveguide combiners
BR102019005162A2 (pt) 2019-03-15 2020-09-29 Samsung Eletrônica da Amazônia Ltda. Método para atualizar o campo de visão de interface gráfica de usuário em realidade aumentada
US20200301239A1 (en) * 2019-03-18 2020-09-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Varifocal display with fixed-focus lens
US11209775B2 (en) * 2019-05-20 2021-12-28 Facebook Technologies, Llc Optical system with polarization volume hologram
US11467370B2 (en) 2019-05-27 2022-10-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Augmented reality device for adjusting focus region according to direction of user's view and operating method of the same
WO2021002641A1 (en) 2019-07-04 2021-01-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and method for displaying augmented reality
JP7406622B2 (ja) 2019-08-21 2023-12-27 マジック リープ， インコーポレイテッド 高屈折率材料を使用した平坦スペクトル応答格子
CN112444970B (zh) * 2019-08-30 2022-10-18 成都理想境界科技有限公司 一种大视场ar波导
JP7353625B2 (ja) 2019-09-06 2023-10-02 国立大学法人群馬大学 体積型ディスプレイ
KR20210035555A (ko) 2019-09-24 2021-04-01 삼성전자주식회사 증강 현실 장치 및 이를 포함하는 웨어러블 장치
US10890759B1 (en) 2019-11-15 2021-01-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Automated variable-focus lens control to reduce user discomfort in a head-mounted display
US20230012932A1 (en) * 2019-12-18 2023-01-19 Lg Electronics Inc. Vehicle control device and control method therefor
CN115136061A (zh) * 2019-12-30 2022-09-30 E-视觉智能光学公司 快速电活性透镜切换***和方法
JP2023512879A (ja) 2020-02-06 2023-03-30 バルブ コーポレーション スキャンビームシステム用の空間・時間変動偏光補正光学系
KR20210148602A (ko) * 2020-06-01 2021-12-08 삼성전자주식회사 디스플레이를 포함하는 신체 착용형 전자 장치
US11592681B2 (en) * 2020-09-23 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Device including diffractive optical element
EP4191321A4 (en) 2020-10-08 2024-05-29 Samsung Electronics Co Ltd DIFFRACTIVE OPTICAL WAVEGUIDE ELEMENT ARCHITECTURE FOR AUGMENTED REALITY DEVICE
WO2022139643A1 (en) 2020-12-22 2022-06-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods and devices related to extended reality
US11860369B2 (en) 2021-03-01 2024-01-02 Lumus Ltd. Optical system with compact coupling from a projector into a waveguide
US11681146B2 (en) 2021-03-18 2023-06-20 Snap Inc. Augmented reality display for macular degeneration
CN113075794A (zh) * 2021-04-06 2021-07-06 业成科技（成都）有限公司 光学模组及近眼显示装置
JP2024517804A (ja) 2021-05-19 2024-04-23 ルムス エルティーディー． 活性光学エンジン
TW202309570A (zh) 2021-08-23 2023-03-01 以色列商魯姆斯有限公司 具有嵌入式耦入反射器的複合光導光學元件的製造方法
WO2023064238A1 (en) * 2021-10-15 2023-04-20 Applied Materials, Inc. Waveguide combiners having arrangements for image uniformity
US20230161217A1 (en) * 2021-11-24 2023-05-25 Meta Platforms Technologies, Llc Light guide display system for providing increased pixel density

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101589326A (zh) * 2006-12-28 2009-11-25 诺基亚公司 用于在二维上扩展出射光瞳的设备
CN104981717A (zh) * 2012-11-11 2015-10-14 兰斯维克托公司 电容耦合电场控制装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE180578T1 (de) 1992-03-13 1999-06-15 Kopin Corp Am kopf getragene anzeigevorrichtung
US5751388A (en) 1995-04-07 1998-05-12 Honeywell Inc. High efficiency polarized display
US5886822A (en) 1996-10-08 1999-03-23 The Microoptical Corporation Image combining system for eyeglasses and face masks
US7079203B1 (en) 2003-06-23 2006-07-18 Research Foundation Of The University Of Central Florida, Inc. Electrically tunable polarization-independent micro lens using polymer network twisted nematic liquid crystal
ITMI20031428A1 (it) 2003-07-11 2005-01-12 Indena Spa Combinazioni di agenti vasoattivi e loro uso per il trattamento di disfunzioni sessuali
US7486341B2 (en) 2005-11-03 2009-02-03 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Head mounted display with eye accommodation having 3-D image producing system consisting of, for each eye, one single planar display screen, one single planar tunable focus LC micro-lens array, one single planar black mask and bias lens
CA2682624C (en) 2007-04-02 2016-08-23 Esight Corp. An apparatus and method for augmenting sight
DE102007021036A1 (de) 2007-05-04 2008-11-06 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung und Anzeigeverfahren zur binokularen Darstellung eines mehrfarbigen Bildes
US20100079865A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Nokia Corporation Near-to-eye scanning display with exit-pupil expansion
US8482859B2 (en) * 2010-02-28 2013-07-09 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses wherein image light is transmitted to and reflected from an optically flat film
JP2013521576A (ja) 2010-02-28 2013-06-10 オスターハウト グループ インコーポレイテッド 対話式ヘッド取付け型アイピース上での地域広告コンテンツ
US9097890B2 (en) * 2010-02-28 2015-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Grating in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses
US8884984B2 (en) 2010-10-15 2014-11-11 Microsoft Corporation Fusing virtual content into real content
EP2447757A1 (en) 2010-10-26 2012-05-02 BAE Systems PLC Display assembly, in particular a head-mounted display
JP5953311B2 (ja) * 2010-11-08 2016-07-20 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニムＳｅｅｒｅａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｓ．Ａ． 表示装置
US9304319B2 (en) 2010-11-18 2016-04-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Automatic focus improvement for augmented reality displays
US8666212B1 (en) * 2011-04-28 2014-03-04 Google Inc. Head mounted display using a fused fiber bundle
US20130088413A1 (en) 2011-10-05 2013-04-11 Google Inc. Method to Autofocus on Near-Eye Display
US9857591B2 (en) * 2014-05-30 2018-01-02 Magic Leap, Inc. Methods and system for creating focal planes in virtual and augmented reality
NZ764950A (en) 2014-05-30 2022-07-01 Magic Leap Inc Methods and system for creating focal planes in virtual and augmented reality

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101589326A (zh) * 2006-12-28 2009-11-25 诺基亚公司 用于在二维上扩展出射光瞳的设备
CN104981717A (zh) * 2012-11-11 2015-10-14 兰斯维克托公司 电容耦合电场控制装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUNG-SHAN CHEN: "Electrically adjustable location of a projected image in augmented reality via a liquid-crystal lens", 《OPTICS EXPRESS》 *

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107305293A (zh) * 2016-04-23 2017-10-31 财团法人交大思源基金会 具备视力矫正功能的头戴式显示装置
CN111587393B (zh) * 2018-01-03 2021-11-23 萨贾德·阿里·可汗 用于遮挡功能的紧凑显示器的方法和***
CN111587393A (zh) * 2018-01-03 2020-08-25 萨贾德·阿里·可汗 用于遮挡功能的紧凑显示器的方法和***
CN110941088A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 三星电子株式会社 透视型显示装置
CN110941088B (zh) * 2018-09-21 2023-08-04 三星电子株式会社 透视型显示装置
CN112840261A (zh) * 2018-10-15 2021-05-25 微软技术许可有限责任公司 基于偏振的动态聚焦器
CN112840261B (zh) * 2018-10-15 2023-01-06 微软技术许可有限责任公司 基于偏振的动态聚焦器
US11579511B2 (en) 2018-11-01 2023-02-14 Meta Platforms Technologies, Llc Multifocal system using adaptive lenses
CN113302543A (zh) * 2018-11-01 2021-08-24 脸谱科技有限责任公司 使用自适应透镜的多焦点***
CN113167945A (zh) * 2018-11-16 2021-07-23 奇跃公司 用于目镜的叠加衍射光栅
US11307345B2 (en) 2018-11-16 2022-04-19 Magic Leap, Inc. Superimposed diffraction gratings for eyepieces
CN113412437A (zh) * 2018-12-10 2021-09-17 脸谱科技有限责任公司 光学超焦反射***和方法以及结合该***和方法的增强现实和/或虚拟现实显示器
CN113168012A (zh) * 2018-12-28 2021-07-23 莱特斯贝斯科技有限公司 表示虚拟图像的体积显示装置及其方法
CN113711107A (zh) * 2019-05-27 2021-11-26 三星电子株式会社 根据用户的视线方向调整聚焦区域的增强现实设备及其操作方法
CN113678051A (zh) * 2019-06-19 2021-11-19 谷歌有限责任公司 具有多焦点模块的头戴式显示器
CN114051592A (zh) * 2019-06-27 2022-02-15 株式会社理光 光学设备、图像显示器和验光装置
CN114096910A (zh) * 2019-07-12 2022-02-25 奇跃公司 用于具有动态视场的增强现实显示器的方法和***
CN114930225A (zh) * 2019-09-12 2022-08-19 元平台技术有限公司 非偏振图像光的基于偏振的处理
CN114450619A (zh) * 2019-10-18 2022-05-06 脸谱科技有限责任公司 节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的***
CN114830010A (zh) * 2019-12-06 2022-07-29 脸谱科技有限责任公司 带有像差校正和输入耦合衍射光学元件的平视显示器的投影仪
CN115151841A (zh) * 2020-01-17 2022-10-04 元平台技术有限公司 适应可调节的以及放大率校正的光学***
WO2021147824A1 (zh) * 2020-01-21 2021-07-29 奥提赞光晶(山东)显示科技有限公司 一种显示***和便携式3d显示智能眼镜
CN111158153A (zh) * 2020-02-25 2020-05-15 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和增强现实设备
CN111158153B (zh) * 2020-02-25 2022-06-24 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和增强现实设备
WO2021169563A1 (zh) * 2020-02-25 2021-09-02 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和增强现实设备
US20220308343A1 (en) * 2020-02-25 2022-09-29 Boe Technology Group Co., Ltd. Near-to-eye display device and augmented reality apparatus
CN111474715A (zh) * 2020-04-23 2020-07-31 歌尔股份有限公司 光学***及增强现实设备
CN115145028A (zh) * 2021-03-31 2022-10-04 华为技术有限公司 增强现实设备及其显示方法
CN113093389A (zh) * 2021-04-15 2021-07-09 东南大学 一种基于非视域成像的全息波导显示装置及其方法
CN113341569A (zh) * 2021-06-09 2021-09-03 东南大学 一种偏振复用衍射波导大视场角度成像***及方法
WO2023030505A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-09 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. An optical display system and an electronic device
CN117064343A (zh) * 2023-10-11 2023-11-17 汉达科技发展集团有限公司 一种可检测生命体征的智能ar偏振探测数据处理方法
CN117064343B (zh) * 2023-10-11 2023-12-19 汉达科技发展集团有限公司 一种可检测生命体征的智能ar偏振探测数据处理方法

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