[发明专利]基于偏振转换的可变焦虚拟图像设备

权利要求书

1.一种显示设备，包括：

波导，其被配置为在平行于所述波导的主表面的方向上在全内反射下传播可见光；

耦出元件，其形成在所述波导上并被配置为在垂直于所述波导的所述主表面的方向上耦出所述可见光的一部分；

偏振选择性陷波反射器，其设置在所述波导的第一侧以使得由所述波导耦出的所述可见光入射在所述偏振选择性陷波反射器上,并被配置为将具有第一偏振的可见光朝向偏振无关陷波反射器反射，同时透射具有第二偏振的可见光；以及

所述偏振无关陷波反射器，其设置在所述波导的第二侧并被配置为反射具有所述第一偏振的可见光和具有所述第二偏振的可见光，其中，所述偏振无关陷波反射器被配置为在反射具有所述第一偏振的可见光时将从其反射的可见光的所述第一偏振转换为第二偏振。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述偏振选择性陷波反射器和所述偏振无关陷波反射器中的每一者被配置为反射具有在对应于红、绿和蓝光中的一者的波长范围内的波长的可见光，同时透射具有所述波长范围之外的波长的光。

3.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述偏振选择性陷波反射器包括一个或多个胆甾型液晶(CLC)层。

4.根据权利要求3所述的显示设备，其中，所述一个或多个胆甾型液晶(CLC)层中的每一者包括多个手性结构，

其中，所述手性结构中的每一者包括在层深度方向上延伸至少一螺距并且在第一旋转方向上连续旋转的多个液晶分子，

其中，所述螺距是所述层深度方向上的长度，其对应于所述手性结构的所述液晶分子在所述第一旋转方向上的一个完整旋转的净旋转角，以及

其中，所述手性结构的所述液晶分子的布置在与所述层深度方向垂直的横向方向上周期性变化。

5.根据权利要求3所述的显示设备，其中，所述第一偏振是第一圆偏振，并且所述第二偏振是第二圆偏振。

6.根据权利要求1所述的显示设备，还包括第一四分之一波片和第二四分之一波片，其中，所述偏振无关陷波反射器被插入在所述第一四分之一波片与所述波导之间，并且其中，所述偏振选择性陷波反射器被插入在所述波导与所述第二四分之一波片之间。

7.根据权利要求6所述的显示设备，还包括第一线性偏振透镜和第二线性偏振透镜，其中，所述第一四分之一波片被插入在所述第一线性偏振透镜与所述偏振无关陷波反射器之间，并且其中，所述第二四分之一波片被插入在所述偏振选择性陷波反射器与所述第二线性偏振透镜之间。

8.根据权利要求1所述的显示设备，还包括分别设置在所述偏振无关陷波反射器和所述偏振选择性陷波反射器的背离所述波导的一侧的第一Pancharatnam-Berry(PB)透镜和第二Pancharatnam-Berry(PB)透镜。

9.根据权利要求1所述的显示设备，还包括被插入在所述偏振无关陷波反射器与所述波导之间的第一四分之一波片。

10.根据权利要求9所述的显示设备，还包括第二四分之一波片，其中，所述偏振无关陷波反射器被插入在所述第一四分之一波片与所述第二四分之一波片之间。

11.根据权利要求10所述的显示设备，还包括第一线性偏振透镜和第二线性偏振透镜，其中，所述第一四分之一波片被插入在所述第一线性偏振透镜与所述偏振无关陷波反射器之间，并且其中，所述偏振选择性陷波反射器被插入在所述波导与所述第二线性偏振透镜之间。

12.根据权利要求9所述的显示设备，还包括分别设置在所述偏振无关陷波反射器和所述偏振选择性陷波反射器的背离所述波导的一侧的第一Pancharatnam-Berry(PB)透镜、第二Pancharatnam-Berry(PB)透镜，以及被插入在所述第二Pancharatnam-Berry(PB)透镜与所述偏振选择性陷波反射器之间的第二四分之一波片。