[发明专利]使用分段相位剖面液晶透镜的光学系统

权利要求书

1.一种光学系统，包括：

电子显示器，其用于为所述光学系统的用户显示虚拟场景；

自适应透镜组件，其在所述电子显示器和用户的眼睛之间光学耦合到所述电子显示器；和

眼睛跟踪设备，其提供用户的眼睛的眼睛跟踪信息，

其中，所述自适应透镜组件包括排列成阵列的多个可调节液晶LC透镜，并且所述可调节LC透镜基于所述眼睛跟踪信息被单独激活，其中，每个可调节LC透镜包括多个分段相位剖面SPP LC透镜，所述多个SPP LC透镜堆叠在一起以减少所述可调节LC透镜的响应时间，使得所述自适应透镜组件包括SPP LC透镜的阵列层，并且

其中，所述多个SPP LC透镜包括彼此毗邻堆叠的两个SPP LC透镜，它们具有相同的配置但具有相反的配向方向。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，每个SPP LC透镜是折射菲涅耳LC透镜，所述折射菲涅耳LC透镜包括半径增加的多个同心环，以产生所述SPP LC透镜的相位剖面。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中：

每个SPP LC透镜包括对应于所述同心环的多个环形电极；

所述环形电极同心，具有相同的面积；和

邻近电极之间的相位差是相同的，使得所述相位剖面是抛物线相位剖面。

4.根据权利要求3所述的光学系统，

其中：

所述环形电极是驱动电极，所述SPP LC透镜还包括多个浮置电极，所述浮置电极是离散的且同心的环形电极；并且

所述浮置电极通过绝缘层电容耦合到所述驱动电极，并且每个浮置电极覆盖相邻驱动电极之间的一半面积；和/或

其中：

在同一层内，所述多个SPP LC透镜沿水平方向和垂直方向排列；并且

相邻的SPP LC透镜的环形电极相互重叠；或

其中：

相邻的SPP LC透镜的环形电极彼此不重叠；并且

所述相邻的SPP LC透镜之间的区域的电场被调节，使得所述相邻的SPP LC透镜中的一个SPP LC透镜的相位剖面得以保留；或

其中：

相邻的SPP LC透镜的环形电极彼此不重叠；并且

第二级别SPP LC透镜设置在所述相邻的SPP LC透镜之间的区域中，以改善所述相邻的SPP LC透镜中的一个SPP LC透镜的相位剖面。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的光学系统，还包括控制器，所述控制器被配置为：

基于关于显示图像的所述眼睛跟踪信息，确定要被激活的至少一个可调节LC透镜；

确定所述一个可调节LC透镜内的所述多个SPP LC透镜的数量，以提供所述一个可调节LC透镜的期望光焦度；

基于所述一个可调节LC透镜的位置，调节所述显示图像以向所述一个可调节LC透镜的中心移位；和

激活所述数量的所述多个SPP LC透镜。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，为了确定要被激活的至少一个可调节LC透镜，所述控制器还被配置为：

基于所述眼睛跟踪信息，确定用户的凝视线；

在可调节LC透镜阵列中，确定与所述凝视线相交的可调节LC透镜作为要激活的所述可调节LC透镜。

7.根据权利要求5所述的光学系统，其中，为了调节所述显示图像，所述控制器还被配置为：

确定所述一个可调节LC透镜的中心和所述自适应透镜组件的中心之间的距离；和

使用所述距离来调节所述显示图像。

8.根据权利要求6所述的光学系统，其中，为了调节所述显示图像，所述控制器还被配置为：

确定所述一个可调节LC透镜的中心和所述自适应透镜组件的中心之间的距离；和

使用所述距离来调节所述显示图像。