[发明专利]虚拟和增强现实系统与方法

权利要求书

1.一种用于向用户显示虚拟内容的系统，包括：

多个波导，其接收与图像数据关联的光线并朝向所述用户的眼睛发射所述光线，其中所述多个波导在面向所述用户的眼睛的方向上堆叠；以及

第一透镜，其与所述多个波导中的第一波导耦合以更改从所述第一波导发射的光线，从而传送具有第一波前曲率的光线；

第二透镜，其与所述多个波导中的第二波导耦合以更改从所述第二波导发射的光线，从而传送具有第二波前曲率的光线，其中与所述第一波导耦合的所述第一透镜和与所述第二波导耦合的所述第二透镜在面向所述用户的眼睛的方向上水平地堆叠。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一波前曲率不同于所述第二波前曲率。

3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括所述多个波导中的第三波导，其将准直光传送到所述用户的眼睛，以便所述用户将所述图像数据感知为来自光学无限远平面。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一波导和所述第二波导被配置为将准直光分别发射到所述第一透镜和所述第二透镜。

5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括补偿透镜层，其补偿在面向所述用户的眼睛的方向上堆叠的所述第一透镜和所述第二透镜的聚合功率，其中所述补偿透镜层堆叠在距离所述用户的眼睛最远处。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个波导包括多个反射器，所述多个反射器可被配置为朝向所述用户的眼睛反射被注入所述波导的光线。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个波导具有电活性。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个波导可切换。

9.根据权利要求1所述的系统，其中具有所述第一波前曲率的所述光线和具有所述第二波前曲率的所述光线被同时传送。

10.根据权利要求1所述的系统，其中具有所述第一波前曲率的所述光线和具有所述第二波前曲率的所述光线被依次传送。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述第二波前曲率与所述第一波前曲率的裕度对应，从而提供所述用户能够适应的变焦范围。

12.根据权利要求1所述的系统，进一步包括视觉调节模块，其跟踪用户的眼睛的视觉调节，并且其中可变焦元件至少部分地基于所述用户的眼睛的视觉调节改变光图案的焦点。

13.一种用于向用户显示虚拟内容的系统，包括：

第一自由形状反射和透镜光学组件，其增大一组已定义的光学参数的视场大小，所述第一自由形状反射和透镜光学组件包括：第一曲面、第二曲面、以及第三曲面，所述第一曲面至少部分地能够光学透射和折射，并且将聚焦变化赋予所述第一自由形状反射和透镜光学组件经由所述第一曲面接收的光，所述第二曲面至少部分地将所述第二曲面从所述第一曲面接收的光反射到所述第三曲面，并且传送所述第二曲面从所述第三曲面接收的光，所述第三曲面经由所述第二曲面至少部分地将光反射出所述第一自由形状反射和透镜光学组件。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一自由形状反射和透镜光学组件的所述第一曲面为相应自由形状曲面。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一自由形状反射和透镜光学组件的所述第一曲面向所述光添加消像散性。

16.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一自由形状反射和透镜光学组件的所述第三曲面添加相反的消像散性，以抵消所述第一自由形状反射和透镜光学组件的所述第一曲面所添加的消像散性。