COMBINED BIREFRINGENT MATERIAL AND REFLECTIVE WAVEGUIDE FOR MULTIPLE FOCAL PLANES IN A MIXED-REALITY HEAD-MOUNTED DISPLAY DEVICE

An optical combiner in a display system of a mixed-reality head-mounted display (HMD) device comprises a lens of birefringent material and a ferroelectric liquid crystal (FLC) modulator that are adapted for use with a reflective waveguide to provide multiple different focal planes on which holograms of virtual-world objects (i.e., virtual images) are displayed. The birefringent lens has two orthogonal refractive indices, ordinary and extraordinary, depending on the polarization state of the incident light. Depending on the rotation of the polarization axis by the FLC modulator, the incoming light to the birefringent lens is focused either at a distance corresponding to the ordinary refractive index or the extraordinary refractive index. Virtual image light leaving the birefringent lens is in-coupled to a see-through reflective waveguide which is configured to form an exit pupil for the optical combiner to enable an HMD device user to view the virtual images from the source. L'invention concerne un combinateur optique dans un système d'affichage d'un dispositif d'affichage monté sur la tête à réalité mixte (HMD) comprenant une lentille de matériau biréfringent et un cristal liquide ferroélectrique (FLC) qui sont conçus pour être utilisés avec un guide d'ondes réfléchissant pour fournir de multiples plans focaux différents sur lesquels des hologrammes d'objets du monde virtuel (c'est-à-dire des images virtuelles) sont affichés. La lentille biréfringente a deux indices de réfraction orthogonaux, ordinaires et extraordinaires, en fonction de l'état de polarisation de la lumière incidente. En fonction de la rotation de l'axe de polarisation par le modulateur FLC, la lumière entrante vers la lentille biréfringente est focalisée soit à une distance correspondant à l'indice de réfraction ordinaire ou à l'indice de réfraction extraordinaire. La lumière d'image virtuelle quittant la lentille biréfringente est couplée à un guide d'ondes réfléchissant transparent qui est configuré pour former une pupille de sortie pour le combinateur optique pour permettre à un utilisateur de dispositif HMD de visualiser les images virtuelles à partir de la source.