[发明专利]基于偏振转换的可变焦虚拟图像设备

说明书

示例的显示设备包括波导，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。所述波导具有形成在其上的耦出元件，所述耦出元件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。所述示例的显示设备附加地包括偏振选择性陷波反射器，其设置在所述波导的第一侧并被配置为反射具有第一偏振的可见光，同时透射具有第二偏振的所述可见光的一部分。所述示例的显示设备还包括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和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转换从其反射的可见光的偏振。

本申请是国际申请号为PCT/US2018/019257、国际申请日为2018年02月22日、中国国家申请号为201880026217.6、标题为“基于偏振转换的可变焦虚拟图像设备”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月23日提交的题为“VARIABLE-FOCUS VIRTUAL IMAGEDEVICES(可变焦虚拟图像设备)”的美国临时专利申请号62/462,850的优先权权益，其以整体内容通过引用并入本文。该临时专利申请包括通过引用并入并且形成本专利申请的一部分的以下部分：

1.部分I：针对题为“DISPLAY SYSTEM WITH VARIABLE POWER REFLECTOR(具有可变屈光力反射器的显示系统)”的申请的一部分的说明书和附图。

2.部分II：针对题为“VARIABLE-FOCUS VIRTUAL IMAGE DEVICES BASED ONPOLARIZATION CONVERSION(基于偏振转换的可变焦虚拟图像设备)”的申请的一部分的说明书和附图。

部分I和II讨论了可变焦或者可变屈光力设备以及与这些设备的部件相关联的特征并且这两个部分同样地形成本申请的公开内容的一部分。因此，部分I中所描述的各种特征、元素、结构、方法等可以以任何组合与部分II中所描述的特征、元素、结构、方法等一起使用、组合、并入、或以其他方式兼容。同样，部分II中所描述的各种特征、元素、结构、方法等可以以任何组合与部分I中所描述的特征、元素、结构、方法等一起使用、组合、并入、或以其他方式兼容。

本申请还通过引用并入以下各专利申请的整体内容：于2014年11月27日提交的美国申请号14/555,585；于2015年4月18日提交的美国申请号14/690,401；于2014年3月14日提交的美国申请号14/212,961；于2014年7月14日提交的美国申请号14/331,218。

技术领域

本公开涉及显示系统，并且更具体地，涉及包括至少部分地基于偏振转换的衍射装置的增强现实显示系统。

背景技术

现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的开发，其中数字再现图像或其一部分以看起来是真实的或可以被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现而对其它实际的真实世界视觉输入不透明；增强现实或“AR”场景通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为对用户周围的实际世界的可视化的增强。混合现实或“MR”场景是“AR”类型的场景，并且通常涉及被整合到自然世界中且响应于自然世界的虚拟对象。例如，在MR场景中，AR图像内容可以被真实世界中的对象阻挡或者被感知为与与真实世界中的对象交互。

参考图1，示出了增强现实场景1，其中AR技术的用户看到以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台1120为特征的真实世界的公园状设置1100。除了这些物品之外，AR技术的用户还感知到他/她“看到”“虚拟内容”，例如站在真实世界平台1120上的机器人雕像1110，以及看起来是大黄蜂的化身的飞过的卡通式化身角色1130，即使这些元素1130、1110在真实世界中不存在。由于人类的视觉感知系统是复杂的，因此产生促进除其他虚拟或真实世界图像元素之外的虚拟图像元素的舒适的、感觉自然的、丰富的呈现的AR技术是具有挑战性的。