[发明专利]光学系统中的用于大光瞳接受角的偏振敏感部件

说明书

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。

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。

根据本发明的第一方面，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(switchable Bragg grating，SBG)。