Despite the recent advances in augmented reality (AR), which has shown the potential to significantly impact on our daily lives by offering a new way to manipulate and interact with virtual information, minimizing visual discomfort due to the vergence-accommodation conflict remains a challenge. Emerging AR technologies often exploit focus-tunable optics to address this problem. Although they demonstrated improved depth perception by enabling proper focus cues, a bulky form factor of focus-tunable optics prevents their use in the form of a pair of eyeglasses. Herein, we describe an ultrathin, focus-tunable liquid crystal (LC) diffractive lens with a large aperture, a low weight, and a low operating voltage. In addition, we show that the polarization dependence of the lens, which is an inherent optical property of LC lenses, can be eliminated using birefringent thin films as substrates and by aligning the optical axes of the birefringent substrates and LC at a specific angle. The polarization independence eliminates the need for a polarizer, thus further reducing the form factor of the optical system. Next, we demonstrate a prototype of AR glasses with addressable focal planes using the ultrathin lens. The prototype AR glasses can adjust the accommodation distance of the virtual image, mitigating the vergence-accommodation conflict without substantially compromising the form factor or image quality. This research on ultrathin lens technology shows promising potential for developing compact optical displays in various applications.

中文翻译：

---

基于超薄偏振不敏感自适应液晶透镜的紧凑型变焦增强现实显示器

尽管增强现实（AR）最近取得了进展，它通过提供一种新的方式来操纵虚拟信息并与虚拟信息交互，已经显示出对我们日常生活产生重大影响的潜力，但最大限度地减少由于聚散调节冲突引起的视觉不适仍然是一个挑战。新兴的 AR 技术通常利用可调焦光学来解决这个问题。尽管它们通过启用适当的聚焦提示来展示改进的深度感知，但焦距可调光学器件的笨重外形阻止了它们以一副眼镜的形式使用。在此，我们描述了一种超薄、可调焦液晶 (LC) 衍射透镜，具有大孔径、低重量和低工作电压。此外，我们展示了透镜的偏振依赖性，这是 LC 透镜的固有光学特性，可以使用双折射薄膜作为基板并将双折射基板和 LC 的光轴以特定角度对齐来消除。偏振独立消除了对偏振器的需要，从而进一步减小了光学系统的形状因数。接下来，我们展示了使用超薄透镜具有可寻址焦平面的 AR 眼镜原型。原型 AR 眼镜可以调整虚拟图像的调节距离，在不影响外形或图像质量的情况下减轻聚光调节冲突。这项对超薄透镜技术的研究显示出在各种应用中开发紧凑型光学显示器的潜力。偏振独立消除了对偏振器的需要，从而进一步减小了光学系统的形状因数。接下来，我们展示了使用超薄透镜具有可寻址焦平面的 AR 眼镜原型。原型 AR 眼镜可以调整虚拟图像的调节距离，在不影响外形或图像质量的情况下减轻聚光调节冲突。这项对超薄透镜技术的研究显示出在各种应用中开发紧凑型光学显示器的潜力。偏振独立消除了对偏振器的需要，从而进一步减小了光学系统的形状因数。接下来，我们展示了使用超薄透镜具有可寻址焦平面的 AR 眼镜原型。原型 AR 眼镜可以调整虚拟图像的调节距离，在不影响外形或图像质量的情况下减轻聚光调节冲突。这项对超薄透镜技术的研究显示出在各种应用中开发紧凑型光学显示器的潜力。原型 AR 眼镜可以调整虚拟图像的调节距离，在不影响外形或图像质量的情况下减轻聚光调节冲突。这项对超薄透镜技术的研究显示出在各种应用中开发紧凑型光学显示器的潜力。原型 AR 眼镜可以调整虚拟图像的调节距离，在不影响外形或图像质量的情况下减轻聚光调节冲突。这项对超薄透镜技术的研究显示出在各种应用中开发紧凑型光学显示器的潜力。