[发明专利]具有时间交错的显示系统

说明书

电子设备诸如头戴式设备可具有产生显示图像的显示器。该头戴式设备可具有将来自真实世界对象的真实世界图像与显示图像合并的光学系统。该光学系统提供真实世界图像和显示图像给眼箱以供用户查看。该光学系统可使用时间交错技术和/或偏振效应来合并真实世界图像和显示图像。可切换设备诸如偏振开关和可调谐透镜可与显示图像的帧同步地控制。可使用对光的不同偏振表现出不同透镜焦度的几何相位透镜。

本申请要求于2020年7月21日提交的美国专利申请号16/935,083、于2020年7月21日提交的美国专利申请号16/935,080、于2019年8月13日提交的美国临时专利申请号62/886,172以及于2019年8月13日提交的美国临时专利申请号62/886,171的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有用于合并显示内容和真实世界内容的光学系统的电子设备。

电子设备有时包括显示器。例如，可穿戴电子设备诸如头戴式设备可包括用于显示覆盖在真实世界内容上的计算机生成的内容的显示器。光学系统用于合并真实世界内容和显示内容。

在提供用于合并真实世界内容和显示内容的令人满意的光学系统方面可能出现挑战。如果不小心，可能出现光学质量和其他性能特性的问题。

发明内容

电子设备，诸如头戴式设备，可具有产生显示图像的显示器。头戴式设备可具有光学系统，眼睛在眼箱中的用户可通过该光学系统查看真实世界对象。在操作期间，光学系统可用于将来自真实世界对象的真实世界图像与显示图像合并。

显示器可按帧产生图像。可在交替的图像帧中显示不同的对象。光学系统可与交替图像帧同步调节，以在不同焦平面处显示不同对象。

在一些配置中，光学系统可具有由一对线性偏振器形成的强度开关和插入的偏振开关。偏振开关可在其中给定偏振的线性偏振光不被偏振开关旋转的第一状态和其中给定偏振的线性偏振光被旋转90°的第二状态下操作。

附加部件可结合在光学系统中，诸如具有互补透镜焦度的前偏置透镜和后偏置透镜，用于帮助以时间交错方式合并真实世界图像和显示图像的偏振开关，以及对具有不同偏振的图像呈现不同透镜焦度的几何相位透镜。可调谐透镜可用于将显示图像放置在距眼箱不同的相应焦平面距离处。

附图说明

图1是根据实施方案的例示性电子设备诸如头戴式显示设备的示意图。

图2是根据实施方案的例示性头戴式设备的顶视图。

图3A和图3B是根据实施方案的具有时间交错和可调谐透镜的示例性光学系统的剖视图。

图4A、图4B、图5A、图5B和图6至图9是根据实施方案的具有几何相位透镜的示例性光学系统的横截面侧视图。

具体实施方式

电子设备可以包括用于向用户呈现内容的显示器和其他部件。电子设备可以是可穿戴电子设备。可穿戴电子设备诸如头戴式设备可以具有允许头戴式设备被戴在用户头上的头戴支承结构。

头戴式设备可包含用于向用户显示视觉内容的显示器。头戴式设备还可包括帮助用户在查看显示内容时查看真实世界对象的光学系统。光学系统可包括将真实世界图像光与跟由显示器显示的图像相关联的图像光合并的光学部件。当真实世界图像光和显示图像光两者对用户可见时，头戴式设备可将计算机生成的对象放置在用户周围的物理环境内。

可使用时分复用、偏振复用和/或用于将来自真实世界对象的光与来自显示器的光组合的其他布置将真实世界内容与显示内容合并。