TW202303200A - 偏振調製器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種偏振調製器，其包括第一液晶單元及第二液晶單元。該第一液晶單元具有經組態以使平行於該第一液晶單元之第一平面之光的光軸旋轉之第一類型之液晶。該第二液晶單元經組態以自該第一液晶單元接收該光。該第二液晶單元具有經組態以使垂直於該第二液晶單元之第二平面之該光的該光軸旋轉之第二類型之液晶。

Description

偏振調製器

本發明通常係關於光學器件，且特定言之係關於偏振調製。

偏振旋轉器用於光學器件中以調製光之偏振取向。舉例而言，可切換半波片可在左旋圓偏振光與離開可切換半波片之右旋圓偏振光之間調製入射的右旋圓偏振光。此等習知可切換半波片可包括例如兩個扭轉液晶單元。然而，在一些光學情形下，使用此等習知可切換半波片限制視場且包括可見波長上之非所需延遲誤差。

一種偏振調製器，其包含：第一液晶單元，其具有經組態以使平行於該第一液晶單元之第一平面之光的光軸旋轉之第一類型之液晶；及第二液晶單元，其經組態以自該第一液晶單元接收該光，該第二液晶單元具有經組態以使垂直於該第二液晶單元之第二平面之該光的該光軸旋轉之第二類型之液晶。

一種方法，其包含：在第一時間段內打開第一可切換四分之一波片及第二可切換四分之一波片；在該第一時間段期間關閉可切換半波片，其中該可切換半波片安置於該第一可切換四分之一波片與該第二可切換四分之一波片之間，且其中在該第一時間段期間經由該第一可切換四分之一波片、該可切換半波片及該第二可切換四分之一波片傳播的光在該光離開該第二可切換四分之一波片時保持該光之圓形偏振的旋向性；在不與該第一時間段重疊的第二時間段內關閉該第一可切換四分之一波片及該第二可切換四分之一波片；及在該第二時間段期間打開該可切換半波片，其中在該第二時間段期間經由該第一可切換四分之一波片、該可切換半波片及該第二可切換四分之一波片傳播的該光在該光離開該第二可切換四分之一波片時改變為相對旋向性圓偏振。

一種頭戴式顯示器（HMD），其包含：顯示器，其經組態以將影像光發射至眼眶區域；偏振旋轉器，其經組態以在第一圓形偏振取向與第二圓形偏振取向之間調製該影像光，該第二圓形偏振取向與該第一圓形偏振取向具有相對旋向性，其中該偏振旋轉器包括：第一液晶單元，其具有經組態以使平行於該第一液晶單元之第一平面之該影像光的光軸旋轉之第一類型之液晶；第二液晶單元，具有經組態以使垂直於該第二液晶單元之第二平面之該影像光的該光軸旋轉之第二類型之液晶；及第三液晶單元，其具有經組態以使平行於該第三液晶單元之第三平面之該影像光的該光軸旋轉之該第一類型之液晶，其中該第二液晶單元安置於該第一液晶單元與該第三液晶單元之間。

本文中描述偏振調製器之具體實例。在以下描述中，闡述許多特定細節，以提供對具體實例之透徹理解。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將認識到，可在無特定細節中之一或多者的情況下或藉由其他方法、組件、材料等實踐本文中所描述之技術。在其他情況下，未詳細展示或描述熟知結構、材料或操作以避免混淆某些態樣。

貫穿本說明書對「一個具體實例」或「一具體實例」之提及意謂結合該具體實例所描述之特定特徵、結構或特性包括於本發明之至少一個具體實例中。因此，片語「在一個具體實例中」或「在一具體實例中」貫穿本說明書在各處之出現未必皆指同一具體實例。此外，可在一或多個具體實例中以任何合適方式組合該等特定特徵、結構或特性。

在本揭示之一些實施中，術語「近眼」可定義為包括經組態以在利用近眼裝置時置放於距離使用者之眼睛50 mm內的元件。因此，「近眼光學元件」或「近眼系統」將包括經組態以置放於距離使用者之眼睛50 mm內的一或多個元件。

在本揭示之態樣中，可見光可定義為具有大約380 nm至700 nm之波長範圍。非可見光可定義為具有在可見光範圍外的波長之光，諸如紫外光及紅外光。具有大約700 nm至1 mm之波長範圍的紅外光包括近紅外光。在本揭示之態樣中，近紅外光可定義為具有大約700 nm至1.4 µm之波長範圍。

在本揭示之態樣中，術語「透明」可定義為具有大於90%的光透射率。在一些態樣中，術語「透明」可定義為具有大於90%之可見光透射率的材料。

本揭示描述具有使用不同類型之液晶之液晶單元的偏振調製器之實施。習知的偏振調製器（諸如，可切換波片）限制輸出光之視場且可引入非所需色像差。後續設計包括將視角補償膜添加至可切換波片。然而，此僅改良可切換波片之一個狀態的視角補償。因此，現有偏振調製器引入色像差且限制視角（至少在一個狀態下）。

本揭示之實施包括可切換偏振調製器，其為消色差的（或接近消色差的）且包括可切換偏振調製器之第一狀態（例如，零延遲狀態）及第二狀態（例如，π延遲狀態）兩者下的寬視角。此外，所揭示之可切換偏振調製器可設計成減少或最小化綠光之延遲誤差以最佳化人眼敏感性。可切換偏振調製器包括第一液晶單元及第二液晶單元。第一液晶單元具有經組態以使平行於第一液晶單元之第一平面之光的光軸旋轉之第一類型之液晶。第二液晶單元經組態以自第一液晶單元接收光。第二液晶單元具有經組態以使垂直於第二液晶單元之第二平面之光的光軸旋轉之第二類型之液晶。

實例實施進一步包括具有第一類型之液晶之第三液晶單元，其中第二液晶單元安置於第一液晶單元與第三液晶單元之間。第一液晶單元及第三液晶單元可組態為可切換四分之一波片，且第二液晶單元可組態為可切換半波片。當可切換半波片處於零延遲狀態時，第一液晶單元及第三液晶單元充當視角補償膜以增加離開偏振調製器之光的視角。當可切換半波片處於π延遲狀態時，視角已經足夠且第一液晶單元及第三液晶單元在相同方向上對準。結合圖1至圖8更詳細地描述此等及其他具體實例。

圖1說明根據本揭示之態樣的包括偏振調製器之實例頭戴式裝置100。頭戴式裝置100之所說明實例展示為包括框架102、邊撐臂104A及104B，及近眼光學元件110A及110B。頭戴式裝置100穿戴於使用者之頭部上或周圍。頭戴式裝置100可包括顯示器，使得頭戴式裝置100被視為一對擴增實境眼鏡。本揭示之實施亦可實施於虛擬實境耳機或電子眼鏡中。眼睛跟蹤攝影機108A及108B展示為分別耦接至邊撐臂104A及104B。圖1亦說明近眼光學元件110A之實例的分解圖。近眼光學元件110A展示為包括顯示層150、偏振調製器層130及光學元件120A。在各種實施中，下文所描述之偏振調製器333或533可包括於偏振調製器130A中。顯示層150A可接合至偏振調製器130A。顯示層150A可包括經組態以將影像光193中之虛擬影像導向至頭戴式裝置100之使用者的眼睛之波導158。光學層120A可包括輔助將影像光193聚焦至使用者之眼睛的透鏡元件。

如圖1中所展示，框架102耦接至邊撐臂104A及104B以用於將頭戴裝置100固定至使用者之頭部。實例頭戴裝置100亦可包括併入框架102及/或邊撐臂104A及104B中之支撐硬體。頭戴式裝置100之硬體可包括以下中之任一者：處理邏輯、用於發送及接收資料的有線及/或無線資料介面、圖形處理器，及用於儲存資料及電腦可執行指令之一或多個記憶體。在一個實例中，頭戴式裝置100可經組態以接收有線電力及/或可經組態以由一或多個電池供電。此外，頭戴式裝置100可經組態以接收有線及/或無線資料，包括視訊資料。

圖1說明經組態以安裝至框架102之近眼光學元件110A及110B。在一些實例中，近眼光學元件110A及110B對於使用者可看起來為透明的以促進擴增實境或混合實境，使得使用者可查看來自環境之可見場景光191（自光學元件110之背側111傳播至光學元件110之向眼側109）同時亦借助於顯示層150A接收導向至其眼睛之影像光193。在其他實例中，近眼光學元件110A及110B中之一些或全部可併入虛擬實境耳機中，其中近眼光學元件110A及110B之透明性質允許使用者查看併入虛擬實境耳機中之電子顯示器（例如，液晶顯示器（LCD）、有機發光二極體（OLED）顯示器、微LED顯示器等）。

顯示層150A取決於頭戴式裝置100之設計而可包括一或多個其他光學元件。舉例而言，顯示層150A可包括將由電子顯示器產生之影像光193導向至使用者之眼睛的波導158。在一些實施中，電子顯示器之至少一部分包括於頭戴式裝置100之框架102中。電子顯示器可包括LCD、有機發光二極體（OLED）顯示器、微LED顯示器、微型投影儀或矽上液晶（LCOS）顯示器以用於產生影像光193。

光學層120A可具有用於在近眼光學元件110A之向眼側109上將光（例如，影像光193及/或場景光191）聚焦至使用者之眼睛的一或多個透鏡曲率。在一些態樣中，光學層120A具有對應於使用者之標準的厚度及/或曲率。換言之，光學層120A可為處方透鏡。因此，在一些實例中，光學層120A可稱為眼鏡片。然而，在其他實例中，光學層120A可為非處方透鏡。

圖2說明根據本揭示案之實施的改變由顯示層250發射之影像光251之偏振取向的偏振調製層230。顯示系統200向眼睛201呈現影像。在操作中，顯示層250發射影像光251。處理邏輯291經組態以將調製命令293驅動至偏振調製層230上以調製離開偏振調製層230之影像光231的偏振取向。在實施中，偏振調製層230在第一圓形偏振取向與第二圓形偏振取向之間調製影像光231，該第二圓形偏振取向與第一圓形偏振取向具有相對旋向性（handedness）。舉例而言，影像光231可在右旋圓偏振光與左旋圓偏振光之間調製，且偏振調製層230可為可切換半波片。舉例而言，調製命令293可為在10 VDC與0 VDC之間切換以切換可切換半波片的電壓。

圖3說明根據本揭示之態樣的包括具有不同液晶類型之液晶單元之實例偏振調製器333。第一液晶單元361具有經組態以使平行於第一液晶單元361之第一平面之光的光軸旋轉之第一類型之液晶。在圖3之特定說明中，與第一液晶單元361之平面正交傳播的輸入光332之光軸平行於第一液晶單元之平面旋轉45度，其中平面由第一液晶單元361的所說明之x-y軸界定。

舉例而言，包括於第一液晶單元361中之第一類型之液晶可為鐵電液晶，平面內切換液晶、邊緣場切換液晶、均勻橫向螺紋液晶或膽固醇液晶中之一或多者。

第二液晶單元362自第一液晶單元361接收光。第二液晶單元362具有經組態以使垂直於第二液晶單元362之第二平面之光的光軸旋轉之第二類型之液晶，其中第二平面由第二液晶單元362的所說明之x-y軸界定。在圖3中，光之旋轉平面與第二液晶單元362之第二平面的x軸成四十五度，且光之光軸旋轉九十度以垂直於第二液晶單元362之第二平面。

第一液晶單元361之第一平面可平行於第二液晶單元362之第二平面。第二類型之液晶不同於第一類型之液晶。舉例而言，包括於第二液晶單元362中之第二類型之液晶可為光學補償彎曲型（OCB）液晶、電子控制雙折射（ECB）液晶或垂直對準液晶中之一或多者。

所說明之偏振調製器333包括第三液晶單元363，但在本揭示之一些實施中，偏振調製器可僅包括第一液晶單元361及第二液晶單元362。在所說明之實施中，第三液晶單元363自第二液晶單元362接收光，且第二液晶單元362安置於第一液晶單元361與第三液晶單元363之間。

第三液晶單元363具有經組態以使平行於液晶單元之平面之光的光軸旋轉之第一類型之液晶單元。在圖3中，第三液晶單元363經組態以使平行於第三液晶單元之第三平面之光的光軸旋轉，其中第三平面由第三液晶單元363之所說明的x-y軸界定。因此，與第三液晶單元363之第三平面正交傳播之光平行於第三液晶單元的平面旋轉45度。第三液晶單元363之第三平面可平行於第二液晶單元362的第二平面，且第二液晶單元362之第二平面可平行於第一液晶單元361之第一平面。

雖然第一液晶單元361、第二液晶單元362及第三液晶單元363為了易於說明而隔開示出，但在偏振調製器333之一些實施中，第一液晶單元361、第二液晶單元362及第三液晶單元363可在其間具有極少或無空間的情況下耦接在一起。

圖4A及圖4B說明根據本揭示之態樣，第一液晶單元361及第三液晶單元363可組態為可切換四分之一波片，且第二液晶單元362可組態為可切換半波片。在此組態中，偏振調製器333可充當具有零延遲狀態（圖4A）及π延遲狀態（圖4B）之可切換半波片。圖4A及圖4B提供每一液晶單元對經由每一液晶單元傳播之光之光軸的影響之額外說明。

圖5A及圖5B說明根據本揭示之實施的在零延遲狀態及π延遲狀態下操作之偏振調製系統500。偏振調製系統500包括處理邏輯595及偏振調製器533，該偏振調製器533包括第一可切換四分之一波片561、可切換半波片562及第二可切換四分之一波片563。在圖5A及圖5B中，第一液晶單元361組態為第一可切換四分之一波片561，第二液晶單元362組態為可切換半波片562，且第三液晶單元363組態為第二可切換四分之一波片563。舉例而言，處理邏輯595可在1 ms或或更短之切換時間內在零延遲狀態與π延遲狀態之間驅動偏振調製器533。

處理邏輯595經耦接以將第一調製命令591驅動至第一可切換四分之一波片561上以將第一可切換四分之一波片561驅動至第一狀態（例如，關閉）或第二狀態（例如，打開）。處理邏輯595經耦接以將第二調製命令592驅動至可切換半波片562上以將可切換半波片562驅動至第一狀態（例如，關閉）或第二狀態（例如，打開）。處理邏輯595經耦接以將第三調製命令593驅動至第二可切換四分之一波片563上以將第二可切換四分之一波片563驅動至第一狀態（例如，關閉）或第二狀態（例如，打開）。舉例而言，調製命令591、592及593可為在10 VDC與0 VDC之間切換以切換波片狀態的電壓。為了易於參考，在本揭示中，特定波片之第一狀態可描述為「關閉」，且特定波片之第二狀態可描述為「打開」。

圖5A說明偏振調製系統500之零延遲狀態，其中進入偏振調製器533之輸入光551具有第一圓形偏振取向，且離開偏振調製器533之輸出光553與進入偏振調製器533的輸入光551具有相同旋向性。換言之，經由偏振調製器533傳播之光在其離開時保持其圓形偏振之旋向性。在特定所說明實施中，輸入光551為左旋圓偏振光，且輸出光553亦為左旋圓偏振光。然而，在不同實施中，輸入光551為右旋圓偏振光且輸出光553亦為右旋圓偏振光。

在圖5A之零延遲狀態下，來自處理邏輯595之調製命令591及593將第一可切換四分之一波片561及第二可切換四分之一波片563激活為開啟狀態，同時來自處理邏輯595之調製命令592將可切換半波片562去激活為關閉狀態。在零延遲狀態下，第一可切換四分之一波片561之第一液晶單元361及第二可切換四分之一波片563之第三液晶單元363一起操作為可切換半波片562之第二液晶單元362的視角補償層，且亦彼此抵消以切斷可切換半波片562之影響。第一可切換四分之一波片561及第二可切換四分之一波片563在零延遲狀態下彼此抵消之原因係因為第一可切換四分之一波片561（在打開時）及第二可切換四分之一波片563（在打開時）經組態以使光軸旋轉為彼此相對且正交。此外，由於第一可切換四分之一波片561及第二可切換四分之一波片563包括相同類型之液晶且彼此抵消，故其在成對在一起時亦為消色差的。

在圖5B之π延遲狀態下，來自處理邏輯595之調製命令591及593去激活（關閉）第一可切換四分之一波片561及第二可切換四分之一波片563，同時來自處理邏輯595之調製命令592將可切換半波片562激活為開啟狀態。在π延遲狀態下，第一可切換四分之一波片561之第一液晶單元361與第三液晶單元363在相同方向上對準以（一起）充當半波片，且可切換半波片之第二液晶單元362在45度方向上對準以打開消色差功能。π延遲狀態下之視角已經令人滿意，因此在π延遲狀態下不需要視角補償功能。

圖5B說明偏振調製系統500之π延遲狀態，其中進入偏振調製器533之輸入光551具有第一圓形偏振取向，且離開偏振調製器533之輸出光555與進入偏振調製器533的輸入光551具有相對旋向性。在特定所說明實施中，輸入光551為左旋圓偏振光，且輸出光555改變為右旋圓偏振光。然而，在不同實施中，輸入光551為右旋圓偏振光且輸出光555為左旋圓偏振光。

圖6A及圖6B說明根據本揭示之實施的對應於用於偏振調製器533之零延遲狀態及π延遲狀態之液晶單元的潘卡瑞球體。在圖6A中，左潘卡瑞球體說明在偏振調製器533之零延遲狀態下，在光離開第一液晶單元361時左旋圓偏振輸入光變為線性偏振光（至少對於綠色可見光分量672）。輸入光之藍光分量671及輸入光之紅光分量673幾乎為線性偏振的。圖6A之中間中間潘卡瑞球體說明離開第二液晶單元362之光保持離開第一液晶單元361之光的偏振狀態，此係由於可切換半波片562關閉（去激活）。圖6A之右潘卡瑞球體說明離開第三液晶單元363之光轉換回輸入光之原始偏振狀態（在輸入光遇到第一液晶單元361之前的輸入光之偏振狀態）。由於第三液晶單元363與第一液晶單元361具有相同液晶類型且其經對準以彼此抵消，故偏振調製器533對於在零延遲狀態下經由其傳播之光為消色差的。

在圖6B中，左潘卡瑞球體說明在偏振調製器533之π延遲狀態下，在光離開第一液晶單元361時左旋圓偏振輸入光變為線性偏振光（至少對於綠色可見光分量682）。輸入光之藍光分量681及輸入光之紅光分量683幾乎為線性偏振的。由於第二液晶單元362在π延遲狀態下在45度方向上對準用於消色差功能，故離開第二液晶單元362之紅光分量683轉換為離開第一液晶單元361之藍光分量681的偏振狀態及離開第二液晶單元362之藍光分量681轉換為離開第一液晶單元361之紅光分量683的偏振狀態。圖6B之右潘卡瑞球體說明在輸入光遇到第一液晶單元361之前，離開第三液晶單元363的光為輸入光之相對旋向性。在圖6B之特定說明中，離開第三液晶單元363之光為右旋圓偏振光，且在遇到第一液晶單元361之前的輸入光為左旋圓偏振光。偏振調製器533對於在π延遲狀態下經由其傳播之光為消色差的，因為第二液晶單元362經激活以提供消色差效應。

圖6A及圖6B展示偏振調製器533經組態以最小化經由偏振調製器533傳播之綠光（例如，大約550 nm波長)的延遲誤差，此係由於綠光分量672及682以圓形偏振狀態或線性偏振狀態（在潘卡瑞球體之赤道上）說明。在本揭示之實施中，國際照明委員會（稱為「CIE」）2006 2度色彩匹配函數可用作加權函數以最小化綠光之延遲誤差。

圖7A中之第一方程式提供給定電壓狀態下特定波長（λ）之光的平均延遲誤差。圖7B中之第二方程式提供延遲誤差與對於正常（與眼睛正交）入射光之平均人眼敏感性的總和。可使用0 VDC及10 VDC將偏振調製器533中之可切換波片驅動至不同狀態。因此，圖7B中之第二方程式包括0 VDC狀態（π延遲狀態）及10 VDC狀態（零延遲狀態）之延遲誤差的總和。由於偏振調製器533可以相對高速（例如，1 ms或更短）在此等狀態之間切換，故0 VDC狀態及10 VDC狀態之延遲誤差的總和以在圖7B中呈現之第二方程式說明。由於人眼對綠光具有最高敏感性，故液晶類型之選擇及每一可切換波片之其他態樣可設計成減小或最小化綠光之延遲誤差。

儘管圖6A至圖7B可與最佳化人類視覺之可見光最相關，但所揭示之設計技術亦可用於最小化不同光波長之延遲誤差。舉例而言，在一些情形下，可能需要最小化紅外光之特定波長的延遲誤差。

圖8說明根據本揭示之態樣的光之偏振調製的過程800。過程塊中之一些或全部在過程800中出現的次序不應被視為限制性的。實際上，受益於本揭示之所屬技術領域中具有通常知識者將理解，過程塊中之一些可以未說明之多種次序執行，或甚至並行地執行。處理邏輯291或595可執行過程800之全部或一部分。

在過程塊805中，在第一時間段內打開（激活）第一可切換四分之一波片（例如，561）及第二可切換四分之一波片（例如，563）。

在過程塊810中，亦在第一時間段期間關閉（去激活）可切換半波片（例如，562）。可切換半波片安置於第一可切換四分之一波片與第二可切換四分之一波片之間。在第一時間段期間經由第一可切換四分之一波片、可切換半波片及第二可切換四分之一波片傳播的光在光離開第二可切換四分之一波片時保持光之圓形偏振的旋向性。在可切換半波片關閉且第一可切換四分之一波片及第二可切換四分之一波片在第一時間段期間打開之情況下，偏振調製器（例如，533）可處於零延遲狀態。

在過程塊815中，在不與第一時間段重疊之第二時間段期間關閉第一可切換四分之一波片及第二可切換四分之一波片。

在過程塊820中，在第二時間段內打開可切換半波片。在第二時間段期間經由第一可切換四分之一波片、可切換半波片及第二可切換四分之一波片傳播的光在光離開第二可切換四分之一波片時改變成相對旋向性圓形偏振。在可切換半波片打開且第一可切換四分之一波片及第二可切換四分之一波片在第二時間段期間關閉之情況下，偏振調製器（例如，533）可處於π延遲狀態。過程800可在執行過程塊820之後返回至過程塊805。

在過程800之一些實施中，第一可切換四分之一波片包括經組態以使平行於第一可切換四分之一波片的第一平面之光之光軸旋轉的第一類型之液晶，且第二可切換四分之一波片亦包括經組態以使平行於第二可切換四分之一波片的第二平面之光之光軸旋轉的第一類型之液晶。可切換半波片包括經組態以使垂直於可切換半波片之平面之光的光軸旋轉之第二類型之液晶。

在過程800之一些實施中，光之旋轉平面與可切換半波片的平面之x軸成四十五度。第一可切換四分之一波片之第一平面可平行於第二可切換四分之一波片的第二平面。

本發明之具體實例可包括人工實境系統，或可與該人工實境系統一起實施。人工實境為在向使用者呈現前已按某一方式調整的實境之形式，其可包括例如虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）、混合實境（MR）、混雜實境或其某一組合及/或衍生。人工實境內容可包括完全產生內容或與所捕捉（例如，真實世界）內容組合之所產生內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺反饋或其某一組合，且其中之任一者可在單一通道中或在多個通道中呈現（諸如，對觀看者產生三維效應之立體聲視訊）。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用以例如在人工實境中創造內容及/或另外用於人工實境中（例如，在人工實境中執行活動）之應用、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。提供人工實境內容之人工實境系統可實施於各種平台上，包括連接至主機電腦系統之頭戴式顯示器（HMD）、獨立式HMD、行動裝置或計算系統，或能夠向一或多個觀看者提供人工實境內容的任何其他硬體平台。

本揭示中之術語「處理邏輯」（例如，291或595）可包括一或多個處理器、微處理器、多核心處理器、特定應用積體電路（ASIC）及/或場可程式化閘陣列（FPGA）以執行本文中所揭示的操作。在一些具體實例中，記憶體（未說明）經整合至處理邏輯中，以儲存用以執行操作之指令及/或儲存資料。處理邏輯亦可包括類比或數位電路系統，以執行根據本揭示之具體實例的操作。

本揭示中所描述之「記憶體（memory或memories）」可包括一或多個揮發性或非揮發性記憶體架構。「記憶體（memory或memories）」可為以任何方法或技術實施以用於儲存資訊（諸如，電腦可讀取指令、資料結構、程式模組或其他資料）的抽取式及非抽取式媒體。實例記憶體技術可包括RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體、CD-ROM、數位多功能光碟（DVD）、高清晰度多媒體/資料儲存磁碟或其他光學儲存器、盒式磁帶、磁帶、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置，或可用於儲存資訊以供計算裝置存取之任何其他非傳輸媒體。

網路可包括任何網路或網路系統，諸如但不限於以下：對等式網路；區域網路（LAN）；廣域網路（WAN）；公用網路，諸如網際網路；專用網路；蜂窩網絡；無線網路；有線網絡；無線及有線組合網絡；及衛星網路。

通信通道可包括或利用IEEE 802.11協定、藍牙、串列周邊介面（SPI）、內積體電路（I2C）、通用串聯埠（USB）、控制器區域網路（CAN）、蜂巢資料協定（例如，3G、4G、LTE 5G）、光學通信網路、網際網路服務提供者（ISP）、對等式網路、區域網路（LAN）、廣域網路（WAN）、公用網路（例如，「網際網路」）、專用網路、衛星網路或以其它方式來經由一或多個有線或無線通信路由。

計算裝置可包括桌上型電腦、膝上型電腦、平板電腦、平板手機、智慧型手機、功能型手機、伺服器電腦或其他。伺服器電腦可遠端地位於資料中心或在本端儲存。

就電腦軟體及硬體而言描述上文所解釋之過程。所描述之技術可構成具體實現於有形或非暫時性機器（例如，電腦）可讀取儲存媒體內之機器可執行指令，該等機器可執行指令在由機器執行時將使得機器進行所描述之操作。另外，過程可具體實現於硬體內，諸如特定應用積體電路（「ASIC」）或其他。

有形非暫時性機器可讀取儲存媒體包括提供（即，儲存）資訊之任何機構，該資訊呈可由機器（例如，電腦、網路裝置、個人數位助理、製造工具、具有一或多個處理器集合之任何裝置等）存取之形式。舉例而言，機器可讀取儲存媒體包括可記錄/非可記錄媒體（例如，唯讀記憶體（ROM）、隨機存取記憶體（RAM）、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等）。

本發明之所說明具體實例的以上描述（包括發明摘要中所描述之內容）並不意欲為詳盡的或將本發明限於所揭示之精確形式。雖然本文中出於說明性目的描述本發明之特定具體實例及實例，但如所屬技術領域中具有通常知識者將認識到，在本發明之範圍內，各種修改係可能的。

根據以上詳細描述，可對本發明作出此等修改。在以下申請專利範圍中所使用之術語不應被視為將本發明限於本說明書中所揭示之特定具體實例。實情為，本發明之範圍應完全由以下申請專利範圍來判定，申請專利範圍將根據申請專利範圍解釋之已確立原則來解釋。

100:頭戴式裝置 102:框架 104A:邊撐臂 104B:邊撐臂 108A:眼睛跟蹤攝影機 108B:眼睛跟蹤攝影機 109:向眼側 110:光學元件 110A:近眼光學元件 110B:近眼光學元件 111:背側 120A:光學元件/光學層 130A:偏振調製器層 150A:顯示層 158:波導 191:場景光 193:影像光 200:顯示系統 201:眼睛 230:偏振調製層 231:影像光 250:顯示層 251:影像光 291:處理邏輯 293:調製命令 332:輸入光 333:偏振調製器 361:第一液晶單元 362:第二液晶單元 363:第三液晶單元 500:偏振調製系統 533:偏振調製器 551:輸入光 553:輸出光 555:輸出光 561:第一可切換四分之一波片 562:可切換半波片 563:第二可切換四分之一波片 591:第一調製命令 592:第二調製命令 593:第三調製命令 595:處理邏輯 671:藍光分量 672:綠色可見光分量 673:紅光分量 681:藍光分量 682:綠色可見光分量 683:紅光分量 800:過程 805:過程塊 810:過程塊 815:過程塊 820:過程塊

參考以下圖式描述本發明之非限制性及非詳盡性的具體實例，其中除非另外指定，否則貫穿各種視圖，相同參考編號指相同部分。

[圖1]說明根據本揭示之態樣的包括偏振調製器之實例頭戴式裝置。

[圖2]說明根據本揭示之態樣的改變由顯示層發射之影像光之偏振取向的偏振調製層。

[圖3]說明根據本揭示之態樣的包括具有不同液晶類型之液晶單元之實例偏振調製器。

[圖4A]及[圖4B]說明根據本揭示之態樣，第一液晶單元及第三液晶單元可組態為可切換四分之一波片，且第二液晶單元可組態為可切換半波片。

[圖5A]及[圖5B]說明根據本揭示之態樣的在零延遲狀態及π延遲狀態下操作之偏振調製系統。

[圖6A]及[圖6B]說明根據本揭示之態樣的對應於用於偏振調製器之零延遲狀態及π延遲狀態之液晶單元的潘卡瑞球體（Poincaré sphere）。

[圖7A]及[圖7B]說明根據本揭示之態樣的用於組態偏振調製器以減少綠光之延遲誤差之方程式。

[圖8]說明根據本揭示之態樣的光之偏振調製的過程。

100:頭戴式裝置

102:框架

104A:邊撐臂

104B:邊撐臂

108A:眼睛跟蹤攝影機

108B:眼睛跟蹤攝影機

109:向眼側

110A:近眼光學元件

110B:近眼光學元件

111:背側

120A:光學元件/光學層

130A:偏振調製器層

150A:顯示層

158A:波導

191:場景光

193:影像光

Claims (20)

1. 一種偏振調製器，其包含： 第一液晶單元，其具有經組態以使平行於該第一液晶單元之第一平面之光的光軸旋轉之第一類型之液晶；及 第二液晶單元，其經組態以自該第一液晶單元接收該光，該第二液晶單元具有經組態以使垂直於該第二液晶單元之第二平面之該光的該光軸旋轉之第二類型之液晶。
2. 如請求項1之偏振調製器，其進一步包含： 第三液晶單元，其經組態以自該第二液晶單元接收該光，該第三液晶單元具有經組態以使平行於該第三液晶單元之第三平面之該光的該光軸旋轉之該第一類型之液晶，且其中該第二液晶單元安置於該第一液晶單元與該第三液晶單元之間。
3. 如請求項2之偏振調製器，其中該第一液晶單元組態為第一可切換四分之一波片，該第二液晶單元組態為可切換半波片，且該第三液晶單元組態為第二可切換四分之一波片。
4. 如請求項3之偏振調製器，其進一步包含： 處理邏輯，其經組態以在該偏振調製器之零延遲狀態下將該可切換半波片驅動至該可切換半波片的第一狀態且將該第一可切換四分之一波片及該第二可切換四分之一波片驅動至第二狀態， 其中該處理邏輯經進一步組態以在該偏振調製器之π延遲狀態下將該可切換半波片驅動至該可切換半波片的第二狀態，且將該第一可切換四分之一波片及該第二可切換四分之一波片驅動至第一狀態。
5. 如請求項4之偏振調製器，其中，在該偏振調製器之該零延遲狀態下，離開該第三液晶單元之該光的圓形偏振取向與進入該第一液晶單元之該光為相同旋向性，且 其中，在該偏振調製器之該π延遲狀態下，離開該第三液晶單元之該光的該圓形偏振取向與進入該第一液晶單元之該光為相對旋向性。
6. 如請求項1之偏振調製器，其中該光之旋轉平面與該第二液晶單元之該第二平面的x軸成四十五度。
7. 如請求項1之偏振調製器，其中該偏振調製器經組態以最小化經由該第一液晶單元及該第二液晶單元傳播之綠光的延遲誤差。
8. 如請求項1之偏振調製器，其中該第一液晶單元之該第一平面平行於該第二液晶單元之該第二平面。
9. 如請求項1之偏振調製器，其中該第一類型之液晶為鐵電液晶，平面內切換液晶、邊緣場切換液晶、均勻橫向螺紋液晶或膽固醇液晶。
10. 如請求項1之偏振調製器，其中該第二類型之液晶為光學補償彎曲型液晶、電子控制雙折射液晶或垂直對準液晶。
11. 一種方法，其包含： 在第一時間段內打開第一可切換四分之一波片及第二可切換四分之一波片； 在該第一時間段期間關閉可切換半波片，其中該可切換半波片安置於該第一可切換四分之一波片與該第二可切換四分之一波片之間，且其中在該第一時間段期間經由該第一可切換四分之一波片、該可切換半波片及該第二可切換四分之一波片傳播的光在該光離開該第二可切換四分之一波片時保持該光之圓形偏振的旋向性； 在不與該第一時間段重疊的第二時間段內關閉該第一可切換四分之一波片及該第二可切換四分之一波片；及 在該第二時間段期間打開該可切換半波片，其中在該第二時間段期間經由該第一可切換四分之一波片、該可切換半波片及該第二可切換四分之一波片傳播的該光在該光離開該第二可切換四分之一波片時改變為相對旋向性圓偏振。
12. 如請求項11之方法，其中該第一可切換四分之一波片包括經組態以使平行於該第一可切換四分之一波片的第一平面之該光之光軸旋轉的第一類型液晶， 其中該第二可切換四分之一波片亦包括經組態以使平行於該第二可切換四分之一波片的第二平面之該光之該光軸旋轉的該第一類型之液晶，且 其中，該可切換半波片包括經組態以使垂直於該可切換半波片的平面之該光之該光軸旋轉的第二類型之液晶。
13. 如請求項12之方法，其中該光之旋轉平面與該可切換半波片的該平面之x軸成四十五度。
14. 如請求項12之方法，其中該第一可切換四分之一波片之該第一平面平行於該第二可切換四分之一波片的該第二平面。
15. 如請求項12之方法，其中該第一類型之液晶為鐵電液晶，平面內切換液晶、邊緣場切換液晶、均勻橫向螺紋液晶或膽固醇液晶。
16. 如請求項12之方法，其中該第二類型之液晶為光學補償彎曲型液晶、電子控制雙折射液晶或垂直對準液晶。
17. 一種頭戴式顯示器（HMD），其包含： 顯示器，其經組態以將影像光發射至眼眶區域； 偏振旋轉器，其經組態以在第一圓形偏振取向與第二圓形偏振取向之間調製該影像光，該第二圓形偏振取向與該第一圓形偏振取向具有相對旋向性，其中該偏振旋轉器包括： 第一液晶單元，其具有經組態以使平行於該第一液晶單元之第一平面之該影像光的光軸旋轉之第一類型之液晶； 第二液晶單元，具有經組態以使垂直於該第二液晶單元之第二平面之該影像光的該光軸旋轉之第二類型之液晶；及 第三液晶單元，其具有經組態以使平行於該第三液晶單元之第三平面之該影像光的該光軸旋轉之該第一類型之液晶，其中該第二液晶單元安置於該第一液晶單元與該第三液晶單元之間。
18. 如請求項17之頭戴式顯示器，其中該第一液晶單元組態為第一可切換四分之一波片，該第二液晶單元組態為可切換半波片，且該第三液晶單元組態為第二可切換四分之一波片。
19. 如請求項18之頭戴式顯示器，其中在該偏振旋轉器之零延遲狀態下，該第一可切換四分之一波片及該第二可切換四分之一波片經組態以使該光軸旋轉為彼此相對且正交。
20. 如請求項17之頭戴式顯示器，其中該偏振旋轉器經組態以最小化經由該偏振旋轉器傳播之綠色影像光的延遲誤差。

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