光学系统中的用于大光瞳接受角的偏振敏感部件技术方案

一种近眼显示器(NED)包括被配置为输出图像光的电子显示器。此外，该NED包括眼睛跟踪模块和多个光学元件，它们被组合以形成允许NED的用户的一只或两只眼睛的定位发生变化的光学系统。可以具有可切换的光学状态的各种类型的这样的光学元件，可以用于将光束朝向用户的眼睛转向。转向的方向可以基于由眼睛跟踪模块测量的眼睛跟踪信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学系统中的用于大光瞳接受角的偏振敏感部件背景各种实施例的领域本公开的实施例总体上涉及近眼显示器，且更具体地说，涉及使用偏振敏感部件和眼睛跟踪模块的光学系统，以允许光学系统将图像光束转向到近眼显示器的用户的眼睛。相关技术的描述近眼显示器(NED)作为向用户提供虚拟现实、增强现实和混合现实内容的装置，近年来越来越受欢迎。紧凑和重量轻的近眼显示器有望导致近眼显示器的更广泛的采用。概述因此，需要紧凑且重量轻的近眼显示器。本申请中公开的光学系统和方法能够实现紧凑且重量轻的近眼显示器。根据本专利技术的第一方面，提供了一种光学系统，包括：眼睛跟踪模块，其被配置为确定眼睛定位信息；控制模块，其被配置为基于眼睛定位信息来确定转向光的第一方向；以及第一光学模块，其包括可切换偏振敏感元件，该可切换偏振敏感元件被配置为将入射在第一光学模块上的光引导到第一方向。优选地，第一光学模块包括多个光栅层；并且被包括在多个光栅层中的每个光栅层被配置成被单独地打开或关闭，使得通过使多个光栅层中的一个或更多个光栅层打开或关闭，入射到第一光学模块上的光被引导到第一方向。方便地，多个光栅层中的每个光栅层被配置成以不同于多个光栅层中的其他光栅层的转向角的角度来使入射到该光栅层上的光转向。优选地，光学系统控制模块还被配置为向第一光学模块发送电子信号，使得第一光学模块扫描多个方向，以引导入射到第一光学模块上的光。方便地，光学系统还包括被配置成产生入射到第一光学模块上的光的图像源。优选地，光学系统还包括观察光学系统，该观察光学系统被配置为将来自图像源的光朝向第一光学模块反射。方便地，第一光学模块包括一个或更多个电子可切换液晶(LC)单元，其被配置为选择性地提供半波相位延迟，用于修改入射在第一光学模块上的光的偏振。优选地，第一方向对应于光学系统的用户的眼睛的瞳孔的位置。方便地，第一光学模块包括多个液晶层，并且至少一个液晶层对入射到第一光学模块上穿过该液晶层的区域的光施加相移。优选地，光学系统还包括第二光学模块，该第二光学模块具有基本上垂直于第一光学模块的转向轴的转向轴，其中，控制模块还被配置为确定使入射在第二光学模块上的光转向的第二方向。方便地，第一光学模块包括Pancharatnam-Berry相位(PBP)光栅。优选地，PBP光栅是可切换光栅，或者PBP光栅是无源光栅，并且第一光学模块包括与该无源PBP光栅光学耦合的可切换半波片。方便地，第一光学模块包括多个光栅层，被包括在多个光栅层中的每个光栅层包括PBP光栅，该PBP光栅被配置为具有预定义的转向角，该转向角不同于被包括在两个或更多个光栅层中的任何其他PBP光栅的转向角。优选地，第一光学模块包括可切换布拉格光栅(switchableBragggrating，SBG)。方便地，第一光学模块包括多个光栅层，被包括在多个光栅层中的每个光栅层包括SBG，该SBG被配置为具有预定义的转向角，该转向角不同于被包括在两个或更多个光栅层中的任何其他SBG的转向角。优选地，SBG包括透射模式SBG。方便地，SBG包括反射模式SBG。根据本专利技术的另一方面，提供了一种近眼显示设备，包括：图像源，其被配置为产生图像光；眼睛跟踪模块，其被配置为确定眼睛定位信息；以及包括可切换偏振敏感元件的光学模块，该可切换偏振敏感元件被配置为将图像光引导到与眼睛定位信息相关联的第一方向。优选地，光学模块包括多个光栅层；并且被包括在所述多个光栅层中的每个光栅层被配置成被单独地打开或关闭，从而使被包括在所述多个光栅层中的一个或更多个光栅层打开或关闭，将入射到光学模块上的光引导到第一方向。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种方法，包括：确定与要向其呈现图像的眼睛相关联的眼睛定位；至少部分地基于眼睛定位，确定用于将与该图像相关联的图像光朝向眼睛引导的转向方向；以及将对应于转向方向的电子信号传输到光学模块，该光学模块被配置为将图像光引导到转向方向。根据一些实施例，一种光学系统包括：被配置为确定眼睛定位信息的眼睛跟踪模块；控制模块，其被配置为基于眼睛定位信息来确定转向光的第一方向；以及第一光学模块，其包括偏振敏感元件，该偏振敏感元件被配置为将入射在第一光学模块上的光引导到第一方向。根据一些实施例，一种近眼显示设备包括：被配置成产生图像光的图像源；眼睛跟踪模块，其被配置为确定眼睛定位信息；以及光学模块，其被配置为将图像光引导到与眼睛定位信息相关联的第一方向。根据一些实施例，一种方法包括：确定与要向其呈现图像的眼睛相关联的眼睛定位；至少部分地基于眼睛定位，确定用于将与该图像相关联的图像光朝向眼睛引导的转向方向；以及将对应于转向方向的电子信号传输到光学模块，该光学模块被配置为将图像光引导到转向方向。根据一些实施例，一种光学系统包括：第一光学模块，该第一光学模块被配置为将入射到第一光学模块上的真实世界光引导到至少部分基于眼睛定位信息而确定的第一方向；第二光学模块，该第二光学模块被配置为将入射在第二模块上的图像光引导到至少部分基于眼睛定位信息而确定的第二方向；以及光学模块，该光学模块设置在第一光学模块和第二光学模块之间，并且被配置为将入射在光学模块上的真实世界光朝向第二光学模块透射，并且将图像光朝向第二光学模块引导。根据一些实施例，一种近眼显示设备包括：被配置成产生图像光的图像源；眼睛跟踪模块，其被配置为确定眼睛定位信息；以及第一光学模块，其被配置为将入射在第一光学模块上的真实世界光引导到至少部分基于眼睛定位信息而确定的第一方向；以及第二光学模块，其被配置为将入射在第二模块上的图像光引导到至少部分基于眼睛定位信息而确定的第二方向。根据一些实施例，一种光学系统包括：被配置为确定眼睛定位信息的眼睛跟踪模块；第一光学模块，其被配置为将入射在第一光学模块上的真实世界光引导到至少部分基于眼睛定位信息而确定的第一方向；以及第二光学模块，其被配置为将入射在第二模块上的图像光引导到至少部分基于眼睛定位信息而确定的第二方向。根据一些实施例，一种光学系统包括：被配置为确定眼睛定位信息的眼睛跟踪模块；控制模块，其被配置为基于眼睛定位信息来确定转向光的第一方向；以及包括偏振体光栅(polarizationvolumegrating)的光学模块，该偏振体光栅被配置为将具有第一偏振的光的至少第一部分引导到第一方向。根据一些实施例，一种方法包括：确定与要向其呈现图像的眼睛相关联的眼睛定位；至少部分地基于眼睛定位，确定用于将与该图像相关联的图像光朝向眼睛引导的转向方向；以及在第一时间，将对应于转向方向的第一电子信号传输到偏振体光栅，该偏振体光栅被配置为将图像光引导到转向方向。根据一些实施例，一种光学系统包括：被配置为确定眼睛定位信息的眼睛跟踪模块；控制模块，其被配置为基于眼睛定位信息来确定转向光的第一方向；以及光学模块，其包括光学相控阵列，该光学相控阵列被配置为将入射到光学相控阵列上的光引导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，包括：/n眼睛跟踪模块，其被配置为确定眼睛定位信息；/n控制模块，其被配置为基于所述眼睛定位信息来确定转向光的第一方向；和/n第一光学模块，其包括可切换偏振敏感元件，所述可切换偏振敏感元件被配置为将入射到所述第一光学模块上的光引导到所述第一方向。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181128 US 62/772,598;20190211 US 16/273,0211.一种光学系统，包括：
眼睛跟踪模块，其被配置为确定眼睛定位信息；
控制模块，其被配置为基于所述眼睛定位信息来确定转向光的第一方向；和
第一光学模块，其包括可切换偏振敏感元件，所述可切换偏振敏感元件被配置为将入射到所述第一光学模块上的光引导到所述第一方向。


2.根据权利要求1所述的光学系统，其中：
所述第一光学模块包括多个光栅层；和
被包括在所述多个光栅层中的每个光栅层被配置成被单独地打开或关闭，使得通过使所述多个光栅层中的一个或更多个光栅层打开或关闭，入射到所述第一光学模块上的光被引导到所述第一方向。


3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述多个光栅层中的每个光栅层被配置成以不同于所述多个光栅层中的其他光栅层的转向角的角度来使入射到所述光栅层上的光转向。


4.根据任一前述权利要求所述的光学系统，下列中的一项或更多项成立：
a)其中，所述控制模块还被配置为向所述第一光学模块发送电子信号，使得所述第一光学模块扫描多个方向，以引导入射到所述第一光学模块上的光；或者
b)还包括图像源，所述图像源被配置成产生入射到所述第一光学模块上的光；或者
c)还包括观察光学系统，所述观察光学系统被配置为将来自所述图像源的光朝向所述第一光学模块反射；或者
d)其中，所述第一光学模块包括一个或更多个电子可切换液晶(LC)单元，所述一个或更多个电子可切换液晶(LC)单元被配置为选择性地提供半波相位延迟，用于修改入射到所述第一光学模块上的光的偏振；或者
e)其中，所述第一方向对应于所述光学系统的用户的眼睛的瞳孔的位置；或者
f)其中，所述第一光学模块包括多个液晶层，并且至少一个液晶层对入射到所述第一光学模块上穿过所述液晶层的区域的光施加相移。


5.根据任一前述权利要求所述的光学系统，还包括第二光学模块，所述第二光学模块具有基本上垂直于所述第一光学模块的转向轴的转向轴，其中，所述控制模块还被配置为确定使入射在所述第二光学模块上的光转向的第二方向。


6.根据任一前...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿夫苏恩·贾迈利，阿里瑞扎·莫黑吉，安德鲁·梅莫内，道格拉斯·罗伯特·兰曼，斯科特·查尔斯·麦克尔道尼，吕璐，林伟诗，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US