CN114450619A - 节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的*** - Google Patents

节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的*** Download PDF

Info

Publication number
CN114450619A
CN114450619A CN202080052717.4A CN202080052717A CN114450619A CN 114450619 A CN114450619 A CN 114450619A CN 202080052717 A CN202080052717 A CN 202080052717A CN 114450619 A CN114450619 A CN 114450619A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
eye
grating
optical device
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080052717.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Y·江
A·贾米利
C·张
A·特拉维斯
A·梅莫内
吕璐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meta Platforms Technologies LLC
Original Assignee
Facebook Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Facebook Technologies LLC filed Critical Facebook Technologies LLC
Publication of CN114450619A publication Critical patent/CN114450619A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1828—Diffraction gratings having means for producing variable diffraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/02—Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0258—Flexoelectric
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1833—Diffraction gratings comprising birefringent materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/58—Dopants or charge transfer agents
    • C09K19/582—Electrically active dopants, e.g. charge transfer agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G02B2027/0174—Head mounted characterised by optical features holographic
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Geometry (AREA)

Abstract

提供了一种光学设备。该光学设备包括光栅。光栅包括彼此相对布置的两个电极以及夹置于电极之间的液晶(LC)组合物。两个电极向光栅提供驱动电压。LC混合物包括主体LC和作为客体溶解在主体LC中的一个或多个LC二聚体。主体LC和一个或多个LC二聚体在向列相中具有相反符号的相应的介电各向异性。LC混合物的净介电各向异性在预先确定的温度处基本为中性。

Description

节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的***
背景技术
本公开一般涉及液晶(LC)混合物，具体涉及一种在室温下表现出大体为中性的净介电各向异性并且旨在用于节距可变光学元件的向列型LC混合物、包含该LC混合物的节距可变光学元件、以及包括该节距可变光学元件的光学设备。
作为公知类型的功能材料中的一种材料，LC广泛应用于衍射光学元件，诸如衍射光栅、衍射透镜。LC由于其低成本、低功耗和简单制备的优点而对于未来的信息处理变得越来越重要。一般而言，使用LC的传统可电切换衍射光学元件具有两个种类：一个种类基于由一个或两个基板上的图案化电极引起的LC中的不均匀电场分布，而另一种类基于由聚合物网络液晶复合物中的多个对准区域或全息记录引起的周期性折射率分布。然而，制造并控制使用LC的现有衍射光学元件复杂而昂贵，并且更为重要的是，使用LC的现有衍射光学元件中的衍射结构的节距固定，并且不能进行连续电调整。因此，衍射角固定或不能进行连续电调整。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种光学设备，该光学设备包括光栅。光栅包括彼此相对布置的两个电极以及夹置于电极之间的液晶(LC)组合物。两个电极向光栅提供驱动电压。LC混合物包括主体LC和作为客体溶解在主体LC中的一个或多个LC二聚体。主体LC和一个或多个LC二聚体在向列相中具有相反符号的相应的介电各向异性。LC混合物的净介电各向异性在预先确定的温度下基本为中性。
在一些实施例中，预先确定的温度包括室温。
光栅的周期可以随驱动电压的幅度而连续变化。
在一些实施例中，该光学设备还包括眼睛跟踪设备，该眼睛跟踪设备被配置为提供该光学设备的用户的眼睛的眼睛跟踪信息。
在其他实施例中，该光学设备包括控制器，该控制器被配置为：接收来自眼睛跟踪设备的眼睛跟踪信息；确定眼睛的位置；以及基于眼睛的位置来控制光栅的驱动电压的幅度以获得光栅的期望周期。
光学设备还可以包括投影仪，该投影仪被配置为生成图像光；以及图像组合器，该图像组合器被配置为将从投影仪接收的图像光聚焦到光学设备的眼箱处的一个或多个斑点；其中该光栅光学耦合到图像组合器，并且被配置为转向一个或多个斑点中的一个斑点以与眼睛的位置基本重合。
图像组合器可以包括全息光学元件(HOE)。
该光学设备还可以包括光源，该光源被配置为朝向光栅发射光束，该光栅被配置为将光束衍射成衍射光束；以及光学透镜，该光学透镜光学耦合到光栅并且被配置为将从光栅接收的衍射光束聚焦到光学设备的眼箱处的一个或多个斑点，其中一个或多个斑点中的一个斑点与眼睛的位置基本重合。
光学漫射器可以可操作地设置在光源与光栅之间，光学漫射器被配置为将从光源接收的光束主要向前朝向光栅漫射。
光学漫射器可以为全息漫射器。
光学透镜可以为第一光学透镜，并且光学设备还可以包括第二光学透镜，该第二光学透镜可操作地设置在光源与光学漫射器之间，该第二光学透镜被配置为准直从光源接收的光束。
在一些实施例中，光栅还包括对准层，该对准层分别设置在两个电极上，对准层提供反平行对准方向，并且两个电极为分别设置在两个基板上的平面电极。
在一些实施例中，光学设备为近眼显示器(NED)的组件。
本公开的另一方面提供了一种光学设备，包括衍射透镜。衍射透镜包括彼此相对布置的两个电极以及夹置于两个电极之间的液晶(LC)组合物。两个电极向衍射透镜提供驱动电压，并且两个电极中的至少一个电极包括多个子电极。LC混合物包括主体LC和作为客体溶解在主体LC中的一个或多个LC二聚体。主体LC和一个或多个LC二聚体在向列相中具有相反符号的相应的介电各向异性。LC混合物的净介电各向异性在预先确定的温度下基本为中性。
在一些实施例中，预先确定的温度包括室温。
在一些实施例中，施加到两个电极中的至少一个电极的子电极的驱动电压的幅度从最外面的子电极到最里面的子电极逐渐减小，并且施加到两个电极中的剩余一个电极的驱动电压的幅度是均匀的。
在一些实施例中，该光学设备还包括电子显示器，该电子显示器被配置为生成图像光，该衍射透镜被配置为将图像光朝向光学设备的眼箱引导。该光学设备还可以包括眼睛跟踪设备，该眼睛跟踪设备被配置为提供光学设备的用户的眼睛的眼睛跟踪信息。该光学设备还可以包括控制器，该控制器被配置为：接收来自眼睛跟踪设备的眼睛跟踪信息；确定用户的每只眼睛的位置；基于视线的估计交点来确定聚散度距离；以及基于所确定的聚散度距离来控制施加到衍射透镜的相应子电极的驱动电压的幅度以获得期望光焦度。
在一些实施例中，光学设备为近眼显示器(NED)的组件。
根据本公开的描述、权利要求和附图，本领域技术人员可以理解本公开的其他方面。
附图说明
根据各种所公开的实施例，出于说明的目的提供以下附图，并且不旨在限制本公开的范围。
图1A是图示了梨形液晶(LC)分子在展曲变形下的自发极化的示意图；
图1B是图示了弯曲形LC分子在弯曲变形下的自发极化的示意图；
图2A是图示了根据本公开的实施例的包含LC混合物的LC单元的横截面的示意图；
图2B是图示了根据本公开的实施例的在相对较低的驱动电压下图2A中的LC单元中感应的挠曲电畴(FD)的示意图；
图2C是图示了根据本公开的实施例的在相对较高的驱动电压下图2A中的LC单元中感应的FD的示意图；
图3A是图示了根据本公开的实施例的在不同驱动电压下使用LC混合物填充的LC单元的一组显微照片；
图3B是图示了根据本公开的实施例的图3A中的LC单元中感应的FD的节距与驱动电压的幅度之间的关系的示意图；
图4是图示了根据本公开的实施例的图3A中的LC单元在不同驱动电压下产生的激光衍射斑点的一组图像；
图5A是图示了根据本公开的另一实施例的包含LC混合物的LC单元的横截面的示意图；
图5B是图示了根据本公开的实施例的图5A中的LC单元的顶视图的示意图；
图6A是图示了根据本公开的实施例的包括节距可变光学元件的光学组件的示意图的示意图；
图6B是图示了根据本公开的实施例的图6A中的控制器的示意图的示意图；
图7是图示了根据本公开的另一实施例的包括节距可变光学元件的光学组件的示意图的示意图；
图8是图示了根据本公开的实施例的近眼显示器(NED)的示意图的示意图；
图9A是图示了根据本公开的另一实施例的NED的布线图的等距图；以及
图9B是根据本公开的实施例的图9A中的NED的横截面视图。
具体实施方式
现在，详细参考附图中图示的本公开的示例性实施例。在下文中，参考附图对与本公开一致的实施例进行描述。在附图中，为了清楚起见，形状和尺寸可能被夸大、扭曲或简化。在可能的情况下，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件，并且可以省略其详细描述。
进一步地，在本公开中，可以在没有冲突的条件下组合所公开的实施例和所公开的实施例的特征。显而易见的是，所描述的实施例是本公开的一些但并非全部实施例。基于所公开的实施例，本领域普通技术人员可以得到与本公开一致的其他实施例，所有这些实施例都在本公开的范围内。
LC分子通常具有永久偶极子，但因为偶极子分别指向两个相反方向的概率相等，所以它们没有表现出自发极化。LC是各向异性电介质，并且它们的取向可以通过诸如外部电场之类的外加场来改变。外加电场与LC之间的相互作用能由以下方程给出：
Figure BDA0003480818620000051
其中Δε是LC的介电各向异性，
Figure BDA0003480818620000052
是指向平均分子取向方向的LC指向矢，并且
Figure BDA0003480818620000053
是外加电场强度。根据方程(1)，相互作用能fdielectric对电场的极性不敏感。然而，对于没有完美的棒状结构但具有弯曲形结构或梨形结构的LC分子，当LC取向在空间上不均匀时，它们的偶极子可以指向相同的方向，因此，可以产生自发极化(也称为挠曲电极化)，并且自发极化由以下方程给出：
Figure BDA0003480818620000054
其中es和eb分别是展曲(splay)挠曲电系数和弯曲挠曲电系数。图1A图示了具有纵向偶极子的梨形LC分子100在展曲变形下可以表现出自发极化。图1B图示了具有纵向偶极子的弯曲形状的LC分子150在弯曲变形下可以表现出自发极化。自发极化与外加电场的相互作用能通过以下方程描述：
Figure BDA0003480818620000055
根据上述方程(3)，相互作用能fflexoelectric对外加电场的极性(即，所施加的电压的极性)敏感。
LC在外加电场下的取向通常由介电效应和挠曲电效应两者决定，即，由fflexoelectric和fdielectric两者决定。然而，当介电效应比挠曲电效应强得多时，介电效应变成确定LC的取向的主要效应。相反，当挠曲电效应比介电效应强得多时，挠曲电效应成为确定LC取向的显性效应。理论研究表明，挠曲电效应本身通过增加LC的介电各向异性(Δε)而被抑制，相反，通过降低LC的介电各向异性(Δε)而被增强。
本公开提供了一种在外加电场下表现出增强的挠曲电效应的LC混合物。LC混合物在室温下可以具有向列相。如本文中所使用的，“室温”意指15℃至40℃(包括端值)的温度。LC混合物的组合物可以包括向列型主体LC和作为客体溶解在主体LC中的一个或多个LC二聚体，其中主体LC和一个或多个LC二聚体在向列相中可以分别具有相反符号的介电各向异性。LC混合物中LC二聚体的重量百分比被设计为使得LC混合物的净介电各向异性可以显著接近中性，即，净介电各向异性Δε可以显著接近零。所公开的LC混合物可以用于在室温下操作的电光元件。电光元件可以是节距可变的光学元件，其中在根据本公开的LC混合物中感应的挠曲电畴(flexodomain，FD)的节距是电连续可变的。
主体LC可以是LC混合物的大部分，即，主体LC在LC混合物中的重量百分比可以大于50％。主体LC在向列相中可以具有基本较低的介电各向异性(Δε)。在一些实施例中，主体LC可以是正LC材料，即，主体LC的介电各向异性(Δε)为正。在一些实施例中，主体LC可以为负LC材料，即，主体LC的介电各向异性(Δε)为负。在一些实施例中，主体LC在室温下可以为向列相，即，主体LC的向列相的温度范围可以包括室温。适合作为主体LC的化合物和混合物在很大程度上是已知的，并且它们中的许多也是可商购的。
LC二聚体是拥有一些独特特性的新型LC，诸如表现出称为扭曲-弯曲向列相的新型向列相、具有异常小的弯曲弹性常数和拥有大挠曲电。根据本公开的LC混合物可以包括作为客体溶解在主体LC中的一个或多个LC二聚体。一个或多个LC二聚体在向列相中可以具有基本较低的介电各向异性(Δε)，并且一个或多个LC二聚体的介电各向异性(Δε)在向列相中可以具有与LC主体相反的符号。例如，当主体LC为正LC材料时，一个或多个LC二聚体可以为负LC材料；并且当主LC为负LC材料时，一个或多个LC二聚体可以为正LC材料。另外，一个或多个LC二聚体可以具有能够促进扭曲-弯曲向列相的形成和在室温下的大挠曲电的分子结构，例如，表现出大展曲挠曲电系数的梨形分子结构、表现出大弯曲挠曲电系数的弯曲形分子结构、半挠曲弯曲芯分子结构。进一步地，一个或多个LC二聚体可以在LC主体中具有良好的溶解性。LC混合物中的一个或多个LC二聚体的重量百分比可以由诸如LC二聚体在LC混合物中的溶解度、LC混合物所需的净介电各向异性和所需的挠曲电系数等之类的各种因素确定。LC混合物的净介电各向异性和挠曲电系数可以通过改变LC混合物中LC二聚体的重量百分比来调整，然而，期望考虑LC二聚体在向列型主体LC中的溶解度。
适合用作作为客体在主体LC中溶解的一个或多个LC二聚体的化合物和混合物在很大程度上是已知的，并且它们中的许多也是可商购的。在一些实施例中，一个或多个LC二聚体可以包括基于氰基联苯的LC二聚体。在一些实施例中，基于氰基联苯的LC二聚体可以包括具有以下化学结构的1,ω-双(4-氰基联苯-4′-基)烷烃(1,ω-bis(4-cyanobiphenyl-4′-yl)alkane)同系物系列的成员：
Figure BDA0003480818620000071
其中两个介晶单元(即，氰基联苯基)使用由烷基链组成的柔性键连接。使用首字母缩略词CBnCB表示1,ω-双(4-氰基联苯-4′-基)烷烃同系物系列，其中CB表示氰基联苯，n表示柔性键中亚甲基单元的数目。CBnCB的奇数成员可以具有分子结构，其中两端处的两个氰基联苯基经由具有奇数个碳的烷基链连接并且彼此以一定角度倾斜。也就是说，CBnCB的奇数成员可以具有弯曲分子形状，并且这种构象有利于大的弯曲挠曲电系数。CBnCB的偶数成员可以具有其中两端处的两个氰基联苯基的长轴彼此平行的分子结构。也就是说，CBnCB的偶数成员可以具有线性分子形状，并且与CBnCB的奇数成员的弯曲挠曲电系数相比较，CBnCB的偶数成员的弯曲挠曲电系数可以被抑制。
CB7CB、CB9CB和CB11CB是奇数元LC二聚体的示例。CB7CB具有以下分子结构：
Figure BDA0003480818620000081
其中两端处的两个氰基联苯基经由具有7个碳的烷基链连接并且彼此以一定角度倾斜。CB9CB具有以下分子结构：
Figure BDA0003480818620000082
其类似于CB9CB，除了烷基链由9个碳组成。对于LC二聚体CB7CB，报道了约-31pC/m的大弯曲挠曲电系数eb，并且对于LC二聚体CB9CB，预期类似的弯曲挠曲电系数。CB7CB和CB9CB还具有约2的类似的正介电各向异性(Δε)。
根据本公开的LC混合物可以以本身已知的方式制备，例如，将主体LC和一个或多个LC二聚体的混合物加热到大约高于澄清点的温度，然后将混合物冷却至室温。出于讨论的目的，根据本公开的LC混合物(称为LC混合物A)通过将作为主体LC的HNG7267(Δε＝-1.9，Δn＝0.15，来自江苏和成显示技术有限公司(HCCH))与作为LC二聚体的CB7CB和CB9CB混合来制备，其中LC混合物A中的主体LC和LC二聚体的重量百分比分别为约70％和30％。CB7CB和CB9CB两者均掺杂到主体LC中以提高LC二聚体在向列型主体LC中的溶解度。LC混合物A被测量为在室温下具有约-0.2的负介电各向异性(Δε)，其为基本中性的。LC混合物A的弯曲挠曲电系数为约-10pC/m。
根据本公开的LC混合物在填充到合适的LC单元中并且施加有合适的外部驱动电压之后，在室温下可以表现出独特的光学特性，诸如光衍射、可电调谐的衍射结构节距、可电调谐的衍射角和可电调谐的衍射效率。包含根据本公开的LC混合物的LC单元的生产可以以本身已知的方式进行，例如，通过抽空LC单元并且将LC混合物引入到经抽空的LC单元中。
图2A图示了根据本公开的实施例的包含LC混合物的LC单元200的横截面。如图2A所示，LC单元200可以包括两个相对的基板210，以及夹置于两个基板210之间的LC混合物层220。LC混合物层220可以为根据本公开的实施例的LC混合物的薄膜。基板210可以向LC混合物层220提供支撑和保护。基板210在可见波段(约380nm至约700nm)中可以是基本透明的。在一些实施例中，基板210在一些或全部红外(IR)频带(约700nm至约1mm)中也可以是透明的。基板210可以包括对上文所列出的波长范围的光基本透明的合适材料，例如，玻璃、塑料、蓝宝石等。诸如氧化铟锡(ITO)电极之类的导电电极230可以设置在基板210的相对表面上，以通过电源280向LC单元200施加驱动电压。驱动电压可以为直流(DC)电压或超低频率交流(AC)电压(例如，0.01Hz AC电压)。电源的所有这些备选使用都在本公开的范围内。导电电极230可以是例如连续平面电极、图案化平面电极或突出电极。对准层240可以设置在导电电极230的相对表面上，并且LC混合物层220可以夹置于两个对准层240之间。对准层240可以向LC混合物层220中的LC分子250提供原始对准。对准层240的各种材料以及对准方向和强度可以使得LC分子250在边界处具有不同的原始对准。在一些实施例中，导电电极230各自可以覆盖有例如SiO2的绝缘层，以防止电荷载流子通过导电电极230注入。在一个实施例中，如图2A所示，导电电极230可以是连续的平面电极，并且两个对准层240可以被配置为分别具有均匀的反平行对准方向，例如，分别在+y方向和-y方向上，通过这些方向，LC分子250可以在电压断开状态(V＝0)下在反平行方向上取向。
图2B和图2C图示了在由电源280提供的不同驱动电压下处于电压接通状态的LC分子250的取向。电源280的驱动电压V施加在两个导电电极230上，并且生成沿z方向的电场。如图2B所示，在驱动电压V超过阈值时，在LC混合物层220中开始感应多个挠曲电畴(FD)260。为了说明的目的，图2B示出了三个FD 260，并且单个FD 260由虚线框表示。FD 260是一种仅由于挠曲电效应而出现的电场感应变形。FD在LC混合物层220中的出现可以与各种因素有关，诸如驱动电压的幅度和频率、操作温度等。FD 260的结构可以类似于光栅。如图2B所示，在LC混合物层220中感应的FD 260可以以具有均匀节距(或周期)Λ的空间周期图案布置，并且单个FD 260可以平行于原始对准方向(例如，图2B中的y方向)延伸。也就是说，单个FD 260的长度方向可以平行于原始对准方向(例如，图2B中的y方向)。LC分子250的方位角
Figure BDA0003480818620000101
可以从LC混合物层220的中心到边缘以线性重复的图案改变，其中节距(或周期)Λ是均匀的。节距Λ可以是沿着单个FD 260的宽度方向(例如，x方向)的尺寸，或者节距Λ可以是沿着图案的重复部分之间的x方向的距离。节距Λ可以部分确定由FD 260组成的光栅的光学特性。例如，节距Λ可以确定入射光束的衍射角。通常，节距Λ越小，设计波长的衍射角度就越大。
应当指出，LC单元200可以具有偏振选择性。LC单元200可以选择性地衍射具有第一偏振的光束，但是以衍射可以忽略的方式透射具有第二偏振的光束。例如，如图2B所示，在对准方向(例如，图2B中的x方向)上线性偏振的光束265可以在传播通过LC单元200时经历周期性折射率调制，因此可以被LC单元200衍射。出于说明的目的，图2B示出了光束260的+1级衍射，其中衍射角θ为衍射光束270与光入射表面的法线之间的角度。在垂直于对准方向的方向(例如，图2B中的y方向)上线性偏振的光束在传播通过LC单元200时可以经历均匀的折射率，因此可以透射通过而衍射可以忽略不计。在一些实施例中，线性偏振器可以光学耦合到LC单元200，使得入射到LC单元200上的光束可以具有与LC单元200的要求相匹配的期望偏振。
在LC混合层220中感应的FD 260的结构可以由各种因素控制，诸如由电源280提供的驱动电压的幅度和频率、操作温度等。如图2C所示，随着驱动电压的幅度增加(与图2B中的驱动电压Vlow相比，图2C中的驱动电压为Vhigh)，在LC混合层220中感应的FD 260的节距Λ可以减小。因而，衍射角可以增大。出于说明的目的，图2C示出了光束260的+1级衍射，其中衍射角θ是衍射光束275与光入射表面的法线之间的角度。与图2B中的衍射角相比较，图2C中的衍射角θ明显增大。随着驱动电压的幅度连续增加，在LC混合物层220中感应的FD 260的节距Λ可以连续减小。也就是说，由FD 260组成的光栅的节距Λ可以通过外加电压进行连续调整。因而，入射到由FD 260组成的光栅上的光束的衍射角可以通过外加电压进行连续调节。连续可调整节距对于光栅的重要的和扩展的应用可能具有巨大的潜力。
在LC混合物层220中感应的FD 260的节距Λ可以在微米(μm)尺度上，并且可以在偏振显微镜(POM)下进行观察。图3A图示了在不同驱动电压下填充有LC混合物A的LC单元的显微照片。LC单元可以具有图2A所示的单元结构。单元间隙约为3.7μm，操作温度为室温。在POM下拍摄显微照片，其中LC单元布置在两个交叉偏振器之间。如图3A所示，在LC混合物A中感应的FD的形态随着施加到LC单元的驱动电压的变化而变化。在驱动电压从0V逐渐增加到6V时，在LC混合物A中没有观察到FD。当驱动电压增加到8V时，观察到在LC混合物A中感应的FD，其中FD在POM下将自身显现为平行于初始LC指向矢对准方向的亮条纹和暗条纹的空间周期阵列。FD的节距Λ为约5μm。随着驱动电压的幅度进一步增加，FD在LC混合物A中的节距Λ明显减小，例如，随着驱动电压分别增加到12V、16V、20V和24V，分别减小到约2.7μm、1.7μm、1.5μm和1.1μm。图3B图示了在LC混合物A中感应的FD的节距Λ与驱动电压的幅度之间的关系。如图3B中的曲线310所示，在LC混合物A中感应的FD的节距Λ与驱动电压的幅度的倒数具有基本线性关系。如图3B中的曲线320所示，线性拟合也在节距Λ与驱动电压的各种幅度的倒数之间进行，该曲线320与曲线310基本匹配。
如上文所讨论的，在LC混合物中感应的FD的结构类似于光栅，因此，当入射激光束满足某种衍射条件，例如，布拉格条件时，FD可以生成激光衍射斑点。图4图示了由图3A中的LC单元在不同驱动电压下产生的激光衍射斑点的图像。纸张用作要在其上显示衍射斑点的屏幕，并且放置在固定位置的相机用于捕获展示衍射斑点的屏幕的各种图像。参考图3A和图4，随着驱动电压增加到8V，在由FD构成的光栅出现时，呈现出衍射斑点，并且通过相机观察并捕获由第0阶衍射、第±1阶衍射、第±2阶衍射和第±3阶衍射生成的衍射斑点。随着驱动电压从8V增加到20V，节距Λ逐渐减小，因此衍射角逐渐增大。假设屏幕与LC单元之间的距离恒定，则第0阶衍射点与非零阶衍射点之间的距离可以随着非零阶衍射的衍射角逐渐增大而逐渐增大。例如，当驱动电压为12V时，第±3阶衍射的衍射斑点位于相机的视野之外，并且仅观察到第0阶、第±1阶和第±2阶衍射的衍射斑点。当驱动电压为16V时，随着节距Λ的减小，最终第2阶衍射和±第3阶衍射的衍射斑点位于相机的视野之外，并且仅观察到第0阶衍射和第±1阶衍射的衍射斑点。
参考图2A至图2B、图3A至图3B和图4，填充有根据本公开的LC混合物(例如，LC混合物A)的LC单元200可以用作由空间周期性布置的FD形成的光栅，其中光栅的节距(或空间周期性布置的FD的节距)可以是电连续可调的，因而，入射光束的衍射角可以是电连续可调的。具有连续可变节距的这种光学元件可以具有用于操纵光束的显著潜在应用，诸如衍射光学、激光显示、光束成形或转向、可切换全息图、以及自适应微型器件。
图5A图示了根据本公开的另一实施例的包含LC混合物的LC单元500的横截面，并且图5B图示了图5A中的LC单元500的顶视图。LC单元500可以用作衍射透镜500。本文中不再重复图5A和图2A至图2C之间的相似性，而可以解释某些差异。如图5A所示，LC单元500可以包括彼此相对布置的第一基板510-1和第二基板510-2，以及夹置于两个基板510之间的LC混合物层520。LC混合物层520可以是根据本公开的实施例的LC混合物的薄膜。第一基板和第二基板510各自可以具有透明导电电极530和对准层540，其中LC混合物层520夹置于两个对准层540之间。对准层540可以被配置为具有同质的反平行对准方向，例如，在图5A中的y方向上，以此，LC分子550可以在电压断开状态(V＝0，图5A中未绘出)下在反平行方向上取向。每个导电电极530可以是包括多个子电极的图案化电极。子电极可以包括中心电极532和围绕中心电极532的多个同心环电极534。在一些实施例中，中心电极532可以是圆形电极。对应地，LC单元500可以包括与多个子电极一一对应的多个复位，其中LC单元500的复位可以包括中心复位502和围绕中心复位502的半径增加的多个同心环形复位504，如图5B所示。
回到图5A，第一基板510-1上的子电极可以施加有均匀的驱动电压，例如，可以接地。施加到第二基板510-2上的子电极的驱动电压的幅度可以从最外面的同心环电极534到最里面的同心环电极534或中心电极532逐渐减小。第二基板510-2上的中心电极532可以施加有与第一基板510-1上的子电极相同的驱动电压，例如，可以接地。如图2A至图2C所讨论的，由FD形成的光栅的节距可以随着驱动电压的增加而减小。因此，参考图5A至图5B，当施加到第二基板510-2上的子电极的驱动电压的幅度从最外面的同心环电极534到中心电极532逐渐减小时，由FD形成的光栅的节距可以从LC单元500的最外面的环形复位504到中心复位502增加。因而，具有期望偏振的入射光束的相同衍射阶的衍射角可以从LC单元500的最外面的环形复位504到中心复位502减小。通过单独控制施加到第二基板510-2上的子电极534的驱动电压的幅度，可以聚焦来自LC单元500的多个复位的衍射光束，从而允许LC单元500用作衍射透镜500。例如，当在LC分子550的对准方向(例如，图5A中的x方向)上线性偏振的光束555基本垂直入射到LC单元500上时，第±1阶衍射光束560的衍射角可以从LC单元500的最外面的环形复位504到中心复位502减小，使得第±1阶衍射光束560可以聚焦到点F。
应当指出，LC单元500可以允许单个入射光束同时聚焦在沿着传播轴线的几个位置。当衍射效率随着衍射阶增加而减小时，较高阶衍射光束的焦斑可能在视觉上不可观察到。另外，因为第一基板510-1上的子电极施加有均匀的驱动电压，所以在一些实施例中，第一基板510-1上的透明导电电极530可以被配置为施加有均匀驱动电压(例如，可以接地)的均匀平面电极。也就是说，第一基板510-1和第二基板510-2上的透明导电电极530中的至少一个透明导电电极可以期望为包括多个子电极的图案化电极。
进一步地，衍射透镜500的焦距或光焦度可以通过改变施加到第二基板510-2上的相应子电极的驱动电压的幅度来调整。例如，通过逐渐增加施加到第二基板510-2上的相应同心环电极的驱动电压的幅度，由LC单元500的各个复位中的FD形成的光栅的节距可以逐渐减小，因而，衍射角可以增大。因此，可以减小衍射透镜500的焦距。相反，通过逐渐减小施加到第二基板510-2上的相应同心环电极的驱动电压的幅度，由LC单元500的相应复位中的FD形成的光栅的节距可以逐渐增大，因而，衍射角可以减小。因此，可以增加衍射透镜500的焦距。
在一些实施例中，第一基板510-1上的透明导电电极530(称为第一电极)和第二基板510-2上的透明导电电极530(称为第二电极)中的至少一个透明导电电极可以包括多个子电极。第一电极和第二电极中的至少一个电极的子电极两端的驱动电压可以以空间方式发生变化，并且第一电极和第二电极中的其余电极的两端的驱动电压可以在空间上是均匀的，这可以允许除了图5A中的透镜状偏转图案之外的任意偏转图案。
应当指出，使用根据本公开的LC混合物来实现可调谐光栅和衍射透镜仅仅是为了说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。可调谐光栅和衍射透镜仅仅是节距可变光学元件的示例，其中在根据本公开的LC混合物中感应的FD的节距是电连续可变的。根据本公开的LC混合物可以被配置为实现其他节距可变光学元件(诸如可调棱镜)，其中在LC混合物中感应的FD的节距是电连续可变的，这不受本公开的限制。进一步地，包含根据本公开的LC混合物的节距可变光学元件可以在广泛多种领域中具有许多应用，这些应用都在本公开的范围内。下文将对增强现实(AR)领域、虚拟现实(VR)领域和混合现实(MR)领域中的一些示例性应用进行解释。
图6A图示了根据本公开的实施例的包括节距可变光学元件620的光学组件600的示意图。节距可变光学元件620可以是提供连续光束转向的可调谐光栅。光学组件600可以是近眼显示器(NED)的一部分，并且可以实现用于AR应用、VR应用或MR应用的NED的光瞳转向。如图6A所示，光学组件600可以包括光源605、第一光学透镜610、光学漫射器615、可调谐光栅620和第二光学透镜625，它们以所示的示例性光学串联布置。本领域技术人员应当领会，在上述光学组件中描述的光学元件可以在光学串联中以不同顺序配置，并且这种不同的配置都在本公开的范围之内。光学串联是指多个光学元件的相对定位，使得对于多个光学元件中的每个光学元件，光在被多个光学元件中的另一光学元件透射之前被该光学元件透射。而且，光学元件的顺序无关紧要。例如，光学元件B放置在光学元件A之前或光学元件A放置在光学元件B之前均为光学串联。与电路***设计相似，光学串联表示光学元件的光学特性在光学元件串联放置时复合。
参考图6A，光学组件600还可以包括眼睛跟踪设备635和控制器640。控制器640可以与诸如眼睛跟踪设备635和可调谐光栅620之类的其他设备中的一个或多个其他设备电耦合。光学组件600可以包括不受本公开限制的其他元件。光源605可以包括点光源，该点光源被配置为生成会聚或发散的相干光或部分相干光。光源605可以包括例如激光二极管、光纤激光器、垂直腔表面发射激光器和/或发光二极管。在一些实施例中，光源605可以是包括在光学组件600中的部件。在一些实施例中，光源605可以是生成相干光或部分相干光的一些其他光学组件或其他***的一部分。在一些实施例中，光学组件600还可以包括一个或多个光学部件，该一个或多个光学部件调节由光源605生成的光。调节来自光源605的光可以包括例如根据来自光源605的控制器的指令来偏振和/或调整取向。在一些实施例中，光源605可以包括单个光纤，该单个光纤耦合到分别发射例如分别具有约448nm、524nm和638nm的中心波长的红光、绿光和蓝光的三个激光二极管。可以线性偏振由光源605生成的光束以匹配可调谐光栅620的要求。
以光学串联布置的第一光学透镜610、光学漫射器615、可调谐光栅620和第二光学透镜625可以将光源605所生成的光朝向光学组件600的眼箱630引导。第一光学透镜610可以相对于光源605布置，使得第一光学透镜610可以将从光源605输出的发散光束602转换为朝向光学漫射器615传播的准直光束604。光学漫射器615可以主要将准直光束604向前散射成朝向可调谐光栅620的多个散射光束606。光学漫射器615可以在多个期望方向上均匀漫射入射光束，由此可以增强光学组件600的视场(FOV)。光学漫射器615可以包括任何合适的光学漫射器，诸如玻璃漫射器或全息漫射器等。在一些实施例中，光学漫射器615可以为全息漫射器615，并且全息漫射器615的功能可以例如由全息光学元件(HOE)提供，该全息光学元件经由全息记录在全息材料的薄膜(即，全息膜)处产生。HOE可以配置有全息记录中的多个光栅结构(例如，布拉格光栅结构)，并且所获得的全息漫射器615可以主要通过布拉格衍射来漫射光束(即，衍射满足布拉格条件的光束)。全息漫射器615可以高效漫射满足布拉格条件的光。在一些实施例中，全息漫射器615可以包括以各向同性记录材料全息记录的偏振不敏感布拉格光栅。在一些实施例中，全息漫射器615可以包括在偏振敏感记录材料上全息记录的偏振体积光栅(PVG)。在一些实施例中，为了扩宽全息漫射器615的波长谱(例如，衍射各种可见波长的准直入射光束)，针对全色记录的波长多路复用可以用于全息记录。
可调谐光栅620可以经由衍射将满足衍射条件(例如，布拉格条件)的散射光束606转向衍射光束608，并且第二光学透镜625可以将衍射光束608聚焦到光学组件600的出射光瞳(或包括光学组件600的NED的出射光瞳)所在的表面处的一个或多个光斑点。出射光瞳可以是当用户佩戴NED时用户的眼睛瞳孔645位于眼箱630区域的位置。一个或多个光斑点可以被认为是在眼箱630区域处可用的一个或多个出射光瞳。当在眼箱730区域处可用的一个或多个出射光瞳中的一个出射光瞳与眼睛瞳孔645的位置基本重合时，从光源605输出的光束602可以最终引导到眼睛瞳孔645。
可调谐光栅620可以是结合图2A至图2C所描述的LC单元200的实施例。可调谐光栅620可以具有LC混合物中的感应FD的连续可调整节距，因而随着驱动电压连续改变而具有入射光束的连续可调整衍射角。在一些实施例中，可调谐光栅620可以根据来自控制器640的指令向入射光束提供多个转向状态。可调谐光栅620可以通过切换驱动电压在多个转向状态之间电切换。多个转向状态可以导致入射光束的多个转向角，其中多个转向角可以是连续的。也就是说，可调谐光栅620可以向入射光束提供转向角的连续调整范围，这可以实现光学组件600的出射光瞳的连续偏移。
继续参考图6A，眼睛跟踪设备635可以提供眼睛跟踪信息，基于该眼睛跟踪信息，可以确定眼睛瞳孔645的位置，因而，可以确定可调谐光栅620的转向状态。可以使用任何合适的眼睛跟踪设备635。眼睛跟踪设备635可以包括例如照射用户的一只或两只眼睛的一个或多个源、以及捕获用户的一只或两只眼睛的图像的一个或多个相机。眼睛跟踪设备635可以被配置为跟踪用户的眼睛瞳孔645的位置、移动和/或观看方向。在一些实施例中，眼睛跟踪设备635可以测量眼睛位置和/或眼睛移动，每个眼睛可以测量多达六个自由度(即，3D位置、滚动、俯仰和偏航)。在一些实施例中，眼睛跟踪设备635可以测量瞳孔尺寸。眼睛跟踪设备635可以向控制器640提供关于眼睛瞳孔645的位置和/或移动的信号(反馈)。
基于由眼睛跟踪设备635提供的眼睛跟踪信息，控制器640可以被配置为控制可调谐光栅620以调整光束的转向角，使得可以改变在眼箱630处可用的一个或多个出射光瞳的位置，并且在眼箱630处可用的一个或多个出射光瞳中的一个出射光瞳可以与眼睛瞳孔645的位置基本一致并且落在眼睛瞳孔645上。这可以通过调整图2A至图2C中的电源280的电压来实现。因此，由第二光学透镜625聚焦的光束可以被引导到眼睛瞳孔645中。也就是说，可调谐光栅620和第二光学透镜625一起可以基于由眼睛跟踪设备635提供的眼睛跟踪信息来连续偏移光学组件600的出射光瞳，以覆盖经扩展的眼箱区域。
出于说明的目的，图6A示出了可调谐光栅620的两个转向状态。例如，眼睛跟踪设备635可以检测到用户的眼睛瞳孔645位于眼箱630区域的位置P1。基于眼睛跟踪信息，可调谐光栅620可以由控制器640控制以切换到第一转向状态，使得可调谐光栅620可以经由衍射把满足衍射条件(例如，布拉格条件)的散射光束606转向为光束608。控制器640可以被配置为与图2A至图2C中的电源280耦合，以调整施加到光栅620的电压。
第二光学透镜625可以将衍射光束608聚焦在与眼睛瞳孔645的位置P1基本重合的出射光瞳处。在眼睛跟踪设备635检测到用户的眼睛瞳孔645移动到眼箱630区域处的新位置P2之后，基于该位置，控制器640可以控制可调谐光栅620从第一转向状态切换到第二转向状态，使得可调谐光栅620可以经由衍射把满足衍射条件(例如，布拉格条件)的散射光束606转向为光束608'。第二光学透镜625可以将衍射光束608'聚焦在与眼睛瞳孔645的新位置P2基本重合的出射光瞳处。也就是说，NED的出射光瞳可以根据眼睛瞳孔645的移动从位置P1偏移到位置P2，以此，可以扩展眼箱630。因此，当用户在眼箱630内四处移动眼睛时，光学输出(例如，所显示的虚拟图像)可能不会移出眼箱630以从用户的视野中消失。
在所公开的实施例中，可调谐光栅620可以被配置为向接收自光学漫射器615的漫射光束提供多个转向状态，其中多个转向状态可以与从光学漫射器615接收的漫射光束的转向角的连续调整范围相对应。因此，可以提供光学组件600的出射光瞳的连续偏移，以基于由眼睛跟踪设备635提供的眼睛跟踪信息来覆盖经扩展的眼箱区域。可调谐光栅620可以是紧凑的，其中厚度为几毫米，以减小NED的形状因数。另外，当在不同的转向状态之间进行切换时，可调谐光栅620可以具有基本较快的切换速度，例如，量级为毫秒，该切换速度可以足够快以跟上眼睛瞳孔645的移动。因此，可以提供出射光瞳位置的实时眼睛跟踪和实时偏移。
图6B图示了图6A中的控制器640的示意图。如图6B所示，控制器640可以包括处理器641、存储设备642和输入/输出接口643。处理器641可以包括任何合适的处理器，诸如中央处理单元、微处理器、专用集成电路、可编程逻辑设备、复杂可编程逻辑设备、现场可编程门阵列等。处理器641可以被专门编程为控制可调谐光栅620，以基于由眼睛跟踪设备635提供的反馈(例如，眼睛位置信息)来调整通过可调谐光栅620的光束的转向角。换言之，处理器641可以被配置为基于眼睛的位置和/或移动(如由眼睛跟踪设备635所提供)来改变眼箱630处可用的一个或多个出射光瞳的位置。一个或多个出射光瞳的位置可以被偏移，使得在任何实例中，一个或多个出射光瞳中的至少一个出射光瞳可以落在眼睛瞳孔645上。
存储设备642可以被配置为存储数据、信号、信息或计算机可读代码或指令。存储设备642可以包括非暂态计算机可读存储介质，诸如磁盘、光盘，闪存、只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)等。处理器641可以访问存储设备642并且从存储设备642检索数据或指令。在一些实施例中，存储设备642可以存储由眼睛跟踪设备635提供的反馈数据。处理器641可以检索由眼睛跟踪设备635提供的反馈数据用于分析。在一些实施例中，存储设备642可以存储可调谐光栅620的转向状态，并且当确定可调谐光栅620的下一转向状态时，处理器641可以检索当前转向状态。
输入/输出接口643可以是任何合适的数据或信号接口。输入/输出接口643可以是被配置为用于有线通信或无线通信的接口。在一些实施例中，输入/输出接口643可以包括被配置为接收并传输信号的收发器。在一些实施例中，输入/输出接口643可以被配置为与眼睛跟踪设备635和可调谐光栅620通信，并且可以从眼睛跟踪设备635和可调谐光栅620接收数据或信号(或向其传输数据或信号)。
图7图示了根据本公开的另一实施例的包括节距可变光学元件725的光学组件700的示意图。节距可变光学元件可以是提供连续光束转向的可调谐光栅，并且光学组件700可以是NED的一部分，并且光学组件700实现用于AR应用、VR应用或MR应用的NED的光瞳转向。如图7所示，光学组件700可以包括生成图像光的投影仪705、以及图像组合器720和可调谐光栅725，图像组合器720和可调谐光栅725以光学串联布置以将图像光朝向光学组件700的眼箱730引导。光学组件700还可以包括眼睛跟踪设备735和控制器740。控制器740可以与诸如眼睛跟踪设备735和可调谐光栅725之类的一个或多个其他设备电耦合。光学组件700可以包括不受本公开限制的其他元件。眼睛跟踪设备735可以与图6A中的眼睛跟踪设备635相似，并且控制器740可以与图6A和图6B中的控制器640相似，并且本文中不再重复细节。
投影仪705可以包括源710和光学器件***715。源710可以是生成相干光或部分相干光的光源。源710可以包括例如激光二极管、垂直腔表面发射激光器和/或发光二极管。在一些实施例中，源710可以是显示面板，诸如液晶显示器(LCD)面板、硅基液晶(LCoS)显示面板、有机发光二极管(OLED)显示面板、微LED(微发光二极管)显示面板、数字光处理(DLP)显示面板、或它们的某些组合。在一些实施例中，源710可以是自发射面板，诸如OLED显示面板或微LED显示面板。在一些实施例中，源710可以是由外部源照射的显示面板，诸如LCD面板、LCoS显示面板或DLP显示面板。外部源的示例可以包括激光器、LED、OLED或它们的某些组合。光学器件***715可以包括一个或多个光学部件，该一个或多个光学部件调节来自源710的光。调节来自源710的光可以包括例如偏振、衰减、扩展、准直和/或调整取向。在一些实施例中，可以线性偏振从投影仪705输出的图像光以匹配可调谐光栅725的要求。
图像组合器720可以将从投影仪705接收的图像光聚焦到NED的出射光瞳所在的表面处的一个或多个光斑点。出射光瞳可以是当用户佩戴NED时用户的眼睛瞳孔745位于眼箱730区域的位置。换言之，图像组合器720可以将从投影仪705接收的图像光聚焦到眼箱730区域处的NED的一个或多个出射光瞳。当用于AR应用时，图像组合器720可以组合从投影仪705接收的图像光束和来自真实世界环境(图7中未示出)的光束，并且将这两个光束朝向NED的眼箱730引导。在一些实施例中，图像组合器720可以包括具有宽FOV的全息光学元件(HOE)，并且图像组合器720也被称为HOE图像组合器。HOE可以包括固定全息图，该固定全息图将来自高离轴光束的光聚焦为眼睛瞳孔745前面的轴上光束。在一些实施例中，HOE可以包括体积(或布拉格)全息图，并且可以仅在角度和波长的狭小集合上起作用，从而重新定向和聚焦从投影仪705接收的光束，并且同时向用户提供清晰的高度透明的透视视图。可以多路复用HOE以在多个波长(例如，红色波长、绿色波长和蓝色波长)处具有高衍射效率，从而实现全色显示。
可调谐光栅725可以与图6A中的可调谐光栅620相似，并且本文中不再重复细节。操作时，基于由眼睛跟踪设备735提供的眼睛跟踪信息，控制器740可以控制可调谐光栅725以经由光束转向来改变一个或多个出射光瞳的位置，使得一个或多个出射光瞳中的至少一个出射光瞳可以与眼睛瞳孔745的位置基本重合并且落在眼睛瞳孔745上。也就是说，从投影仪705发射的图像光可以最终引导到眼睛瞳孔745中。因为可调谐光栅提供入射光束的转向角的连续调整范围，所以光学组件700的出射光瞳可以基于由眼睛跟踪设备735提供的眼睛跟踪信息来连续偏移，以覆盖经扩展的眼箱区域。
为了说明的目的，图7示出了可调谐光栅725的两个转向状态。例如，眼睛跟踪设备735可以检测到用户的眼睛瞳孔745位于眼箱730区域的位置P1。基于眼睛跟踪信息，可调谐光栅725可以由控制器740控制，以切换到第一转向状态，使得可调谐光栅725可以经由衍射转向一个或多个出射光瞳中的至少一个出射光瞳，以与眼睛瞳孔745的位置P1基本重合并且落在眼睛瞳孔745上。在眼睛跟踪设备735检测到用户的眼睛瞳孔745被移动到眼箱730区域处的新位置P2之后，基于该位置，可调谐光栅725可以由控制器740控制，以从第一转向状态切换到第二转向状态，使得可调谐光栅725可以经由衍射转向一个或多个出射光瞳中的至少一个出射光瞳，以与眼睛瞳孔745的新位置P2基本重合并且落在眼睛瞳孔745上。应当指出，控制器740可以被配置为与图2A至图2C中的电源280耦合，以调整施加到光栅725的电压。
应当指出，图6A和图7图示了可以通过使用所公开的可调谐光栅来实现NED的光瞳转向的两个光学组件，这两个光学组件是用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。具有不同光学配置的光学组件也可以通过使用所公开的可调谐光栅来实现NED的光瞳转向。
图8图示了根据本公开的实施例的NED 800的示意图。如图8所示，NED 800可以包括框架805，该框架805被配置为放置在用户头部上；右眼显示***810R和左眼显示***810L，该右眼显示***810R和左眼显示***810L安装到框架805。右眼显示***810R和左眼显示***810L中的每个显示***可以包括图像显示组件部分，该图像显示组件部分被配置为将计算机生成的虚拟图像投影到用户FOV中的左显示窗口815L和右显示窗口815R中。代表右眼显示***810R和左眼显示***810L的示例性显示***可以包括图6A所示的光学组件600或图7所示的光学组件700。NED 800可以用作VR设备、AR设备、混合现实MR设备或它们的任何组合。在一些实施例中，当NED 800用作AR设备或MR设备时，从用户的视角来看，右显示窗口815R和左显示窗口815L可以是完全或部分透明的，以向用户给出周围真实世界环境的视图。在一些实施例中，当NED 800用作VR设备时，右显示窗口815R和左显示窗口815L可以是不透明的，使得用户可以完全专注于经由NED提供的VR图像。在一些实施例中，NED 800还可以包括调光元件，该调光元件可以动态调整通过右显示窗口815R和左显示窗口815L观看的真实世界对象的透射率，从而在VR设备与AR设备之间或在VR设备与MR设备之间切换NED 800。在一些实施例中，与在AR/MR设备与VR设备之间进行的切换一起，在AR设备中可以使用调光元件来减轻真实对象和虚拟对象的亮度差异。
图9A图示了根据本公开的另一实施例的NED 900的线图，并且图9B图示了图9A所示的NED 900的前部刚性本体905的横截面950。NED 900可以包括所公开的节距可变光学元件，该节距可变光学元件是提供光焦度的连续调整范围以减轻NED中的聚散度-调焦冲突的衍射透镜。NED 900可以是人工现实***的一部分。NED 900可以向用户显示内容。如图9A所示，NED 900可以包括前部刚性本体905和带910。前部刚性本体905可以包括电子显示器(图9A中未示出)的一个或多个电子显示元件、惯性测量单元(IMU)915、一个或多个位置传感器920和***925。在图9A所示的实施例中，位置传感器920可以位于IMU 915内，并且IMU915和位置传感器920都不能被用户看到。NED 900可以用作VR设备、AR设备或MR设备、或它们的某些组合。在一些实施例中，当NED 900用作AR设备或MR设备时，NED 900的部分及其内部部件可以是至少部分透明的。
图9B是图9A所示的NED 900的实施例的前部刚性本体905的横截面950。如图9B所示，前部刚性本体905可以包括电子显示器955和变焦块960，它们一起向出射光瞳975提供图像光。出射光瞳975可以是用户眼睛965所在的前部刚性本体905的位置。出于说明的目的，图9B示出了与单只眼睛965相关联的横截面950，但是与变焦块960分开的另一变焦块960可以向用户的另一眼睛提供经更改的图像光。在一些实施例中，前部刚性本体905还可以包括眼睛跟踪设备970，该眼睛跟踪设备970确定用户眼睛965的眼睛跟踪信息。眼睛跟踪设备970可以包括例如照射用户的一只或两只眼睛的一个或多个源，以及捕获用户的一只或两只眼睛的图像的一个或多个相机。所确定的眼睛跟踪信息可以包括用户眼睛965在眼箱处的取向的信息，即，关于眼睛注视的角度的信息。在一些实施例中，用户的眼睛965可以通过结构光照射，并且眼睛跟踪设备970可以在所捕获的图像中使用反射的结构光的位置来确定眼睛位置和眼睛注视。在一些实施例中，眼睛跟踪设备970可以基于在多个时刻捕获的图像光的幅度来确定眼睛位置和眼睛注视。
电子显示器955可以向用户显示图像。在一些实施例中，电子显示器955可以包括单个电子显示器或多个电子显示器(例如，用于用户的每只眼睛的显示器)。电子显示器955的示例包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)、量子点有机发光二极管(QOLED)、量子点发光二极管(QLED)、一些其他显示器、或它们的某些组合。在一些实施例中，电子显示器955可以包括一个或多个波导显示器的堆叠，该一个或多个波导显示器包括但不限于堆叠式波导显示器。在一些实施例中，堆叠式波导显示器可以是通过堆叠波导显示器来产生的多色显示器(例如，红-绿-蓝(RGB)显示器)，这些波导显示器的图像光来自不同颜色的相应单色源。在一些实施例中，堆叠式波导显示器可以是单色显示器。
变焦块960可以根据从电子显示器955发射的光调整取向，使得其出现在与用户相距的特定焦点距离处。变焦块960可以包括所公开的节距可变光学元件980，该节距可变光学元件980为向变焦块960提供光焦度的连续调整范围的衍射透镜980。衍射透镜980可以是图5A中的LC单元500的实施例，并且本文中不再重复细节。附加地，在一些实施例中，变焦块960可以放大所接收的光、校正与图像光相关联的光学误差、并且将经校正的图像光呈现给NED 900的用户。变焦块960还可以包括光学串联的一个或多个光学元件。光学元件可以是光圈、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器、线性偏振器或更改图像光的任何其他合适的光学元件。例如，线性偏振器可以光学耦合到衍射透镜980，以确保入射到衍射透镜980上的光是具有期望偏振方向的线性偏振光。
在一些实施例中，控制器985可以耦合到衍射透镜980，以基于从眼睛跟踪设备970获得的眼睛跟踪信息来确定衍射透镜980的光焦度。控制器985可以使用来自眼睛跟踪设备970的图像信息来跟踪用户眼睛965的位置和地点，以确定用户当前正在观看的虚拟图像内的地点或对象。在一些实施例中，控制器985可以跟踪眼睛的3D位置、滚动、俯仰和偏航(yaw)的至少一个子集，并且使用这些量来估计每只眼睛的3D注视点。在一些实施例中，控制器985可以使用来自过去眼睛位置的信息、描述用户头部位置的信息以及描述呈现给用户以估计眼睛965的3D注视点的场景的信息。
基于注视线的估计交点，控制器985可以确定眼睛965当前正在观看的虚拟图像内的地点或对象的聚散度距离。基于所确定的聚散度距离和其他信息，控制器985可以确定衍射透镜980的期望光焦度。基于所确定的衍射透镜980的光焦度和眼睛跟踪信息，控制器985可以确定衍射透镜980的配置参数。例如，基于眼睛跟踪信息，控制器985可以确定由电源280(在图2A至图2C中)提供的施加到衍射透镜980的相应子电极的期望驱动电压，从而以与聚散度距离相对应的期望图像距离聚焦眼睛965当前正在图像平面上观看的虚拟图像内的地点或对象。
已经出于说明的目的而呈现了本公开的实施例的前述描述。其并非旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式。相关领域的技术人员应当领会，根据上述公开内容，许多修改和变化是可能的。
本描述的一些部分根据对信息操作的算法和符号表示来描述本公开的实施例。数据处理领域的技术人员通常使用这些算法描述和表示来向本领域的其他技术人员有效传达其工作的实质。虽然在功能上、计算上或逻辑上对这些操作进行了描述，但是这些操作被理解为由计算机程序或等同电子电路、微代码等来实现。更进一步地，在不失一般性的情况下，以模块来参考这些操作布置有时也被证明是方便的。所描述的操作及其相关联的模块可以以软件、固件、硬件或它们的任何组合来实现。
本文中所描述的任何步骤、操作或过程可以单独地或与其他设备组合地使用一个或多个硬件或软件模块来执行或实现。在一些实施例中，使用计算机程序产品来实现软件模块，该计算机程序产品包括计算机可读介质，该计算机可读介质包含计算机程序代码，该计算机程序代码可以由计算机处理器执行，以用于执行所描述的步骤、操作或过程中的任一或全部步骤、操作或过程。
本公开的实施例还可以涉及一种用于执行本文中的操作的装置。该装置可以针对所需目的而专门构造，和/或它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。这种计算机程序可以存储在非暂态的有形计算机可读存储介质或适合于存储电子指令的任何类型的介质中，该任何类型的介质可以耦合到计算机***总线。更进一步地，本说明书中提到的任何计算***可以包括单个处理器，或可以是采用多个处理器设计以增加计算能力的体系架构。
本公开的各实施例还可以涉及一种由本文中所描述的计算过程产生的产品。这种产品可以包括由计算过程产生的信息，其中该信息存储在非暂态的有形计算机可读存储介质上，并且可以包括本文中所描述的计算机程序产品或其他数据组合的任何实施例。
最后，说明书中使用的语言主要出于可读性和指导性的目的而进行选择，并没有被选择来标示或限制本公开的主题。因此，不旨在将本公开的范围局限于具体实施方式，而是由基于本申请的任何权利要求来限定。因而，实施例的公开旨在说明而非限制在所附权利要求中阐述的本公开的范围。

Claims (15)

1.一种光学设备，包括：
光栅，包括彼此相对布置的两个电极以及夹置于所述电极之间的液晶(LC)组合物，所述两个电极向所述光栅提供驱动电压，
其中所述LC混合物包括：
主体LC；以及
一个或多个LC二聚体，作为客体溶解在所述主体LC中，所述主体LC和所述一个或多个LC二聚体在向列相中具有相反符号的相应的介电各向异性，并且所述LC混合物的净介电各向异性在预先确定的温度处基本为中性。
2.根据权利要求1所述的光学设备，其中所述预先确定的温度包括室温。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学设备，其中所述光栅的周期随所述驱动电压的幅度而连续可变。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学设备，还包括：
眼睛跟踪设备，被配置为提供所述光学设备的用户的眼睛的眼睛跟踪信息。
5.根据权利要求4所述的光学设备，还包括：
控制器，被配置为：
接收来自所述眼睛跟踪设备的所述眼睛跟踪信息；
确定所述眼睛的位置；以及
基于所述眼睛的所述位置来控制所述光栅的所述驱动电压的所述幅度以获得所述光栅的期望周期。
6.根据权利要求5的所述光学设备，还包括：
投影仪，被配置为生成图像光；以及
图像组合器，被配置为将从所述投影仪接收的所述图像光聚焦到所述光学设备的眼箱处的一个或多个斑点；
其中所述光栅光学耦合到所述图像组合器，并且被配置为转向所述一个或多个斑点中的一个斑点以与所述眼睛的所述位置基本重合；并且优选地，其中所述图像组合器包括全息光学元件(HOE)。
7.根据权利要求5所述的光学设备，还包括：
光源，被配置为朝向所述光栅发射光束，所述光栅被配置为将所述光束衍射成衍射光束；以及
光学透镜，光学耦合到所述光栅并且被配置为将从所述光栅接收的所述衍射光束聚焦到所述光学设备的眼箱处的一个或多个斑点，其中所述一个或多个斑点中的一个斑点与所述眼睛的所述位置基本重合。
8.根据权利要求7所述的光学设备，还包括光学漫射器，所述光学漫射器可操作地设置在所述光源与所述光栅之间，所述光学漫射器被配置为将从所述光源接收的所述光束主要向前朝向所述光栅漫射；并且优选地，其中所述光学漫射器为全息漫射器；和/或优选地，其中所述光学透镜为第一光学透镜，所述光学设备还包括：
第二光学透镜，可操作地设置在所述光源与所述光学漫射器之间，所述第二光学透镜被配置为准直从所述光源接收的所述光束。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光学设备，其中所述光栅还包括对准层，所述对准层分别设置在所述两个电极上，所述对准层提供反平行对准方向，并且所述两个电极为分别设置在两个基板处的平面电极。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学设备，其中所述光学设备是近眼显示器(NED)的组件。
11.一种光学设备，包括：
衍射透镜，包括彼此相对布置的两个电极以及夹置于所述两个电极之间的液晶(LC)组合物，所述两个电极向所述衍射透镜提供驱动电压，并且所述两个电极中的至少一个电极包括多个子电极，
其中所述LC混合物包括：
主体LC；以及
一个或多个LC二聚体，作为客体溶解在所述主体LC中，所述主体LC和所述一个或多个LC二聚体在向列相中具有相反符号的相应的介电各向异性，并且所述LC混合物的净介电各向异性在预先确定的温度处基本为中性。
12.根据权利要求11所述的光学设备，其中所述预先确定的温度包括室温。
13.根据权利要求11或12所述的光学设备，其中施加到所述两个电极中的所述至少一个电极的所述子电极的所述驱动电压的幅度从最外面的子电极到最里面的子电极逐渐减小，并且施加到所述两个电极中的剩余一个电极的所述驱动电压的幅度是均匀的。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的光学设备，还包括：
电子显示器，被配置为生成图像光，所述衍射透镜被配置为将所述图像光朝向所述光学设备的眼箱引导；以及优选地，所述光学设备还包括：
眼睛跟踪设备，被配置为提供所述光学设备的用户的眼睛的眼睛跟踪信息；以及优选地，所述光学设备还包括：
控制器，被配置为：
接收来自所述眼睛跟踪设备的所述眼睛跟踪信息；
确定所述用户的每只眼睛的位置；
基于视线的估计交点来确定聚散度距离；以及
基于所确定的聚散度距离来控制施加到所述衍射透镜的相应子电极的所述驱动电压的所述幅度以获得期望光焦度。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的光学设备，其中所述光学设备是近眼显示器(NED)的组件。
CN202080052717.4A 2019-10-18 2020-09-06 节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的*** Pending CN114450619A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/657,663 2019-10-18
US16/657,663 US10890823B1 (en) 2019-10-18 2019-10-18 Pitch variable optical devices and systems containing the same
PCT/US2020/049611 WO2021076243A1 (en) 2019-10-18 2020-09-06 Pitch variable optical devices and systems containing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114450619A true CN114450619A (zh) 2022-05-06

Family

ID=72603543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080052717.4A Pending CN114450619A (zh) 2019-10-18 2020-09-06 节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的***

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10890823B1 (zh)
EP (1) EP4045950A1 (zh)
JP (1) JP2022552044A (zh)
CN (1) CN114450619A (zh)
WO (1) WO2021076243A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450378A (zh) * 2019-10-18 2022-05-06 脸谱科技有限责任公司 用于间距可变光学元件的液晶混合物

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7263643B2 (ja) 2017-03-08 2023-04-25 メタ プラットフォームズ テクノロジーズ， リミテッド ライアビリティ カンパニー 広角可変式中性濃度フィルタ
EP3642666A4 (en) 2017-07-17 2021-04-14 Gary Sharp Innovations, LLC WIDE ANGLE COMPENSATION FOR UNIAXIAL DELAY TIMERS
CN112219140A (zh) 2018-01-29 2021-01-12 加里夏普创新有限责任公司 中空三通光学元件
US11249355B2 (en) 2018-01-29 2022-02-15 Gary Sharp Innovations, Llc Color switch for reduced color cross-talk
CN115685432A (zh) 2018-03-02 2023-02-03 加里夏普创新有限责任公司 用于偏振基向量转换的延迟器堆栈对
US11707192B2 (en) * 2020-07-01 2023-07-25 Meta Platforms Technologies, Llc Eye-tracking using laser doppler interferometry
WO2023076256A1 (en) * 2021-10-25 2023-05-04 The Board Of Trustees Of The Lelandstanford Junior University Office Of The General Counsel Metasurface optofluidics for reflective displays integrated on transparent substrate
WO2023107370A1 (en) 2021-12-06 2023-06-15 Meta Platforms Technologies, Llc Lightguides with tunable gratings for dynamically variable field-of-view
US20230176377A1 (en) 2021-12-06 2023-06-08 Facebook Technologies, Llc Directional illuminator and display apparatus with switchable diffuser

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105190417A (zh) * 2013-02-27 2015-12-23 视瑞尔技术公司 相位调制器
CN105549290A (zh) * 2016-02-01 2016-05-04 京东方科技集团股份有限公司 显示面板和显示装置
CN108474956A (zh) * 2015-12-29 2018-08-31 微软技术许可有限责任公司 具有可变聚焦的增强现实显示***

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009039937A1 (en) * 2007-09-25 2009-04-02 Merck Patent Gmbh Mesogenic dimers
US9690161B2 (en) * 2014-07-30 2017-06-27 Kent State University Field induced heliconical structure of cholesteric liquid crystal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105190417A (zh) * 2013-02-27 2015-12-23 视瑞尔技术公司 相位调制器
CN108474956A (zh) * 2015-12-29 2018-08-31 微软技术许可有限责任公司 具有可变聚焦的增强现实显示***
CN105549290A (zh) * 2016-02-01 2016-05-04 京东方科技集团股份有限公司 显示面板和显示装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R. MORRIS 等: "Variable pitch hydrodynamic electro-optic gratings utilising bent liquid crystal dimers", SOFT MATTER, no. 16, 7 October 2020 (2020-10-07), pages 10439 - 10453 *
RUI YUAN 等: "Continuously adjustable period optical grating based on flexoelectric effect of a bent-core nematic liquid crystal in planar cells", OPTICS EXPRESS, vol. 26, no. 4, 19 February 2018 (2018-02-19), XP055747796, DOI: 10.1364/OE.26.004288 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450378A (zh) * 2019-10-18 2022-05-06 脸谱科技有限责任公司 用于间距可变光学元件的液晶混合物

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022552044A (ja) 2022-12-15
EP4045950A1 (en) 2022-08-24
US10890823B1 (en) 2021-01-12
WO2021076243A1 (en) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114450619A (zh) 节距可变光学设备和包含该节距可变光学设备的***
KR100993239B1 (ko) 변환 렌즈
KR102015590B1 (ko) 관찰자 추적 방식 디스플레이
TWI498597B (zh) And a display light modulating device for presenting the contents of two and / or three dimensional images
US9383589B2 (en) Display device
JP2023507871A (ja) 圧縮アイボックスを提供するための光学系および方法
WO2017058322A2 (en) Apparatus and methods for augmented reality
CN114450378A (zh) 用于间距可变光学元件的液晶混合物
WO2019204667A1 (en) Polarization-dependent metasurfaces for 2d/3d switchable displays
KR20230122151A (ko) 확장된 시야를 제공하기 위한 광학 시스템 및 방법
US9442302B2 (en) Liquid crystal lens device and image display device
US20220317457A1 (en) Near-eye display with array optics
US20220197043A1 (en) Three-dimensional beam steering device
TW202248720A (zh) 包括偏振選擇光學元件的目標追蹤系統
US11953796B2 (en) Tunable polarization holographic lenses
US20230280626A1 (en) Blue phase liquid crystal polarization hologram comprising liquid crystal molecules having a spatially varying in-plane orientation patttern and device including the same
US20230161093A1 (en) Light guide display system for providing increased power efficiency
TW202305414A (zh) 可調式偏振全像透鏡
CN117751320A (zh) 可调谐偏振全息透镜
KR20230091918A (ko) 회절 아티팩트를 감소시키기 위한 다중 편광 격자 층을 갖는 광학 요소
CN117413220A (zh) 蓝相液晶偏振全息图及包括其的设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: California, USA

Applicant after: Yuan Platform Technology Co.,Ltd.

Address before: California, USA

Applicant before: Facebook Technologies, LLC