CN115136061B 快速电活性透镜切换系统和方法 （E-视觉智能光学公司）

2022.08.15PCT/US2020/0674942020.12.30WO2021/138440EN2021.07.08US10379419B1,2019.08.13US2019227375A1,2019.07.25至于人们可以感知到透镜从高光学功率逐渐转间内)，以至于人们感知到所述系统的光学功率个透镜并关闭另一透镜的速度比任一透镜自身2第一电活性透镜，其与所述偏振切换器光学通信且能在第第二电活性透镜，其与所述偏振切换器和所述第一电活于所述第一偏振状态的光并聚焦处于所述第二偏振状态的光而不聚焦处于所述第一偏振所述第二偏振状态的光而不聚焦处于所述第一偏振状态或所述第二偏振状态3.根据权利要求1或2所述的电活性透镜系统，4.根据任一前述权利要求所述的电活性透镜系统，其中所述第一状态与所述第二状态之间切换(i)比所述第一电活性透镜被配置成在所述第一聚焦述第二聚焦状态与所述第二非聚焦状态之间5.根据权利要求4所述的电活性透镜系统，其中6.根据权利要求5所述的电活性透镜系统，其中所述第一电活性透镜被配置成在多于100毫秒内在所述第一聚焦状态与所述第一非聚焦状态之间切换，并且所述第二电活性透镜被配置成在多于100毫秒内在所述第二聚焦状态与所述第二非聚焦状态7.根据权利要求5所述的电活性透镜系统，其中所述偏振切换器被配置成在30毫秒内9.根据任一前述权利要求所述的电活性透镜系第一电活性透镜，其与所述偏振切换器光学通信且能在第3第二电活性透镜，其与所述偏振切换器和所述第一电活于所述第一偏振状态的光并聚焦处于所述第二偏振状态的光而不聚焦处于所述第一偏振将所述偏振切换器设置成所述第一状态或所述第二将所述第一电活性透镜设置成所述第一聚焦状态或所述第一非聚焦及将所述第二电活性透镜从所述第二非聚焦状态切换到所述第二在所述第二电活性透镜已经从所述第二非聚焦状态切换到所述12.根据权利要求11所述的方法，其中响应于虚拟图像的位置的所需改变而将所述第二电活性透镜从所述第二非聚焦状态切换到所述第二聚焦状态且将所述偏振切换器从所13.根据权利要求11所述的方法，其中将所述第二电活性透镜从所述第二非聚焦状态切换到所述第二聚焦状态需要至少100毫秒，并且将所述偏振切换器从所述第一状态切换第一液晶透镜，其与所述液晶波板光学通信且能在第一状态与述第一液晶透镜将处于所述第一线性偏振状态的光聚焦到第二焦平面而不聚焦处于所述第二液晶透镜，其与所述液晶波板和所述第一液晶4液晶透镜将处于所述第二线性偏振状态的光聚焦到第四焦平面而不聚焦处于所述第一线16.根据权利要求15所述的电活性透镜系统，其中所述液晶波板和所述第一液晶透镜17.根据权利要求15所述的电活性透镜系统，其中所述第一液晶透镜被配置成在多于显示器，其与所述液晶波板光学通信且被配置成发射处于所述第一线性偏振状态的5美国申请在2019年12月30日提交且以全文引用的方式[0003]电活性透镜可用于将人眼的焦点调节到增强或虚拟现实显示器中呈现的数字图[0004]一种本发明的电活性透镜系统可以(表现为)在几十毫秒或更快而非数百毫秒内竖直偏振状态)的光进行操作的一对电活性透镜元件节器可以通过在水平和竖直偏振状态之间快速切换光而在几十毫秒内有效地改变透镜的与切换事件之间的时间的差可以被利用以增加具有快速偏振调节器(也称为偏振定向变换器或可变延迟器)和一个或多个较慢焦点改变装置(电活性或液晶透镜元件)的装置的切换件和第二电活性透镜元件)组合，偏振改变组件允许一次仅一个焦点改变组件的光学功率另一焦点改变组件不是光学存在的，且反之亦然。由于偏振改变组件可以将入射光从一个偏振定向快速切换到另一偏振定向，因此所述系统可以从一个焦点改变组件快速切换到另一焦点改变组件，而没有移动部件。在仅具有单焦点改变元件的快速改变电活性透镜系统中可以使用的焦点改变元件的数目没有限制。6[0007]偏振切换器可以包括液晶波板，并且可以在第一状态下具有π/2的延迟且在第二被配置成在多于100毫秒内在它们相应的聚焦状态与非聚焦状态性透镜从第二非聚焦状态切换到第二聚焦状态且将偏振切换器从第一状态切换到第二状将偏振切换器从第一状态切换到第二状态可能需要不到10[0010]另一种电活性透镜系统包含与第一液晶透镜和第二液晶透镜光学串联的液晶波所述第二液晶透镜将处于正交于第一线性偏振状态的第二线性偏振状态的光聚焦到第三7[0013]前述概念和下文更详细论述的附加概念的所有组合(前提是这些概念不相互矛的任何公开内容中出现的本文中明确采用的术语应当被赋予最符合本文所公开的特定概[0014]本领域的技术人员将理解附图主要是用于说明性目的且并非意图对本文所述的[0020]图4B示出处于打开状态的图4A的快速偏振定向调节器(可变延迟器)的横截面轮[0024]图8示出在增强或虚拟现实系统中致动快速切换透镜系统的过程，所述快速切换秒)的周期内改变来自例如增强现实头戴装置中的显示器等对象的线性偏振光的焦点。这8征轴对准。换句话说，当沿着波板和透镜的表面法线9[0033]图3A示出快速切换透镜系统300的分解视图，所述快速切换透镜系统包含与第一电活性透镜50和第二电活性透镜60光学通信的偏振定向变换器(也称为偏振旋转器、偏振如MerckMLC_2140。第一电活性透镜50的对准层定向成正交于第二电活性透镜60的对准[0034]尽管图3A中所示的装置300为优选实施例，但可以添加额外的偏振切换器以添加[0036]离开偏振调节器40的光45进入第一电活性透镜50，如果光45处于第一偏振状态第二电活性透镜60处于第二偏振状态时，其将处于第二偏振状态的光聚焦到第四焦平面。统300可以通过致动偏振切换器40、第一电活性透镜50和第二电活性透镜60而在一系列不[0039]偏振调节器40的快速切换速度使得透镜系统300有可能在这些光学功率水平之间[0043]图4A和4B示出偏振调节器40的横截面的侧视图。图4A示出处于未供电或关闭(第2140向列液晶)包夹并密封在两个衬底72与80之间。在下部衬底72的表面上的是透明导电NissanSunever410聚酰亚胺清漆制成的聚酰亚胺)。对准层通常沿着所需对准定向的方转将光105的偏振方向从光进入偏振调节器40时的偏振定向10调节或改变为光离开偏振调改变水平偏振光或竖直偏振光以实现π/2的延迟改变而改变入射光打开时间。优选实施例中使用的液晶是由中国的江苏和成显示科技有限公司(Jiangsu德国的默克化工技术(MerckChemicals)制造的MLC[0049]对于置于对准成平行和垂直于相应表面分子引导件的两个偏振器之间的扭转向[0053]其中：x＝dΔn/λ。此表达的透射最小值发生在其中m是正整12.4625.338.1410.9513.7二电活性(液晶)透镜130的快速切换电活性透管图5_7示出组件之间的间隙，但组件可以彼此接触且结合在一起或以其它方式集成以形如增强现实系统中的透明有机发光二极管(OLED)显示器的显示器520发射的偏振光。快速切换电活性透镜系统500和显示器520可操作地耦合到处理器510，所述处理器可以响应于显示器520上示出的内容(视频图像)而控制偏振调节器120、第一电活性透镜125和第二电定向5上进入偏振调节器120且在定向15上离开(即，其从一个线性偏振状态改变为正交线[0059]图6示出仍处于断电状态的偏振调节器120以及处于通电状态的第一电活性透镜其折射率分布的电压而具有光学功率。因为光进入第一电活性透镜125的偏振匹配第一电125不聚焦入射光。如果第二电活性透镜130在打开状态下比第一电活性透镜125具有更高系统用于示出持续八秒的视频剪辑的增强/虚拟现实系统。显示视频剪辑涉及每两秒改变各自可在这些光学功率的至少一个子集之间切换，其中透镜A可在零屈光度状态与双屈光率在35毫秒内从二分之一屈光度改变为两个使得所述系统的净可感知光学功率在35毫秒内从两个屈光度改变为得所述系统的净可感知光学功率在35毫秒内从两个屈光度改变为零[0075]尽管当随机偏振光进入系统例如来自非偏振OLED显示器的非偏振发射时所述系统的光进入点处的偏振器滤光器进行偏振，或通过使用发射偏振光的例如LED显示器或想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文所述的一个或多个优点的多种其它装置和/或域的技术人员顶多使用常规实验即可认识到或能够确定本文所描述的特定发明性实施例套件和/或方法并非互不一致)的任何组合包含在本公开的发明性的处理器或处理器集合(无论是在单台计算机中设置还是分布在多台计算机中)上执行软等。