CN114072717A - 基于经由光导光学元件对眼睛成像来进行眼睛追踪的设备和方法 - Google Patents

基于经由光导光学元件对眼睛成像来进行眼睛追踪的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114072717A
CN114072717A CN202080047043.9A CN202080047043A CN114072717A CN 114072717 A CN114072717 A CN 114072717A CN 202080047043 A CN202080047043 A CN 202080047043A CN 114072717 A CN114072717 A CN 114072717A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
substrate
eye
type
coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080047043.9A
Other languages
English (en)
Inventor
埃坦·罗宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lumus Ltd
Original Assignee
Lumus Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lumus Ltd filed Critical Lumus Ltd
Publication of CN114072717A publication Critical patent/CN114072717A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/013—Eye tracking input arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

具有平行表面的透光基板，所述平行表面被部署成平行表面中的第一表面与眼睛成面对关系。光学元件与第一表面相关联并且向第一类型的入射光施加光焦度以准直该入射光，并且基本上不向第二类型的入射光施加光焦度。光耦合构造与基板相关联，并且被配置用于耦入入射在第一表面上的第一类型的准直光的一部分以便在基板内进行传播，并且被配置用于耦出在基板内传播的第二类型的光的一部分。与基板相关联的光学器件将第一类型的准直光转换成光的会聚光束，该光的会聚光束由光学传感器感测。处理器通过对来自光学传感器的信号进行处理来得出眼睛的当前注视方向。

Description

基于经由光导光学元件对眼睛成像来进行眼睛追踪的设备和 方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月27日提交的美国临时专利申请第62/867,249号和于2019年7月2日提交的美国临时专利申请第62/869,582号的优先权，上述专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及眼睛追踪。
背景技术
用于近眼显示器(NED)、头戴式显示器(HMD)和平视显示器(HUD)的光学布置需要大孔径(aperture)来覆盖观察者的眼睛所在的区域(通常称为眼动箱(eye motion box)或EMB)。为了实现紧凑型装置，通过具有小孔径的小型光学图像生成器(投影仪)生成要投影到观察者的眼睛中的图像，该小孔径被倍增以生成大孔径。
已经基于透明材料的有平行面的板开发了一种在一个维度上进行孔径倍增的方法，在该平行面对的板中图像通过内反射进行传播。通过使用斜角的部分反射器或通过在板的一个表面上使用衍射光学元件，将图像波前的一部分耦出该板。在本文中，这样的板被称为光导光学元件(LOE)、光透射基板或波导。在图1中示意性地示出这样的孔径倍增的原理，图1示出了具有用于通过内反射引导光的一对平行面26、26A的光导光学元件20。如此处由包括跨越照射束18的样本光线18A和18B的照射束18示意性地表示的，投影图像18被耦合到光导光学元件20中，如此处由第一反射表面16示意性地表示的，以生成反射光线28，所述反射光线28由于内反射被捕获在基板内，从而还生成光线30。图像通过重复的内反射沿着基板传播，撞击在与平行面26、26A成倾斜角(αsur)的一系列部分反射表面22上，在所述一系列部分反射表面22处，图像强度的一部分被反射以作为朝向观察者的眼睛24的光线32A、32B耦出基板。为了使可能引起重影图像的不需要的反射最小化，部分反射表面22优选地被涂覆成具有针对第一入射角范围的低反射率，同时具有针对第二入射角范围的所期望的部分反射率，其中，将相对于部分反射表面22的法线具有小倾斜度(此处表示为角度βref)的光线分开以生成用于耦出的反射光线，同时使高倾斜度(相对于法线)的光线以可忽略的反射透射。
投影图像18为准直图像，即其中每个像素由相应角度的平行光线束——相当于来自远离观察者的场景的光——表示(准直图像被称为“准直至无限远”)。此处，由与图像中的单个点(通常是图像的质心)对应的光线简化地表示图像，但事实上，图像包括到该中心束的每一侧的角度范围，其以对应角度范围耦入基板，并且类似地以对应的角度耦出，从而创建与图像的以不同方向到达观察者的眼睛24的部分对应的视场(field of view)。
对于NED、HMD或HUD设计可能有用的光学功能是眼睛追踪，或感测相对于头部方向的观察者的眼睛所看的方向(通常称为注视方向)。过去的眼睛追踪方法依赖于经由从侧面查看EMB的一个或更多个离轴摄像设备对EMB进行成像。为了减少用户的不适，摄像设备应当具有相对小的尺寸，这可能限制EMB成像性能。小的摄像设备尺寸以及从以高离轴角采样的EMB图像得出注视方向的普遍困难导致这样的眼睛追踪方法的性能相对低。
发明内容
本发明的各方面提供了用于基于经由光导光学元件对眼睛成像来追踪人眼的注视方向的眼睛追踪器及对应的方法，并且特别适合于集成为NED、HMD或HUD的一部分。
根据本发明的实施方式的教示，提供一种设备，该设备包括：透光基板，其具有用于通过内反射引导光的至少两个平行的主表面，主表面中的第一主表面被部署成与眼睛成面对关系；与主表面中的第一主表面相关联的光学元件，该光学元件被配置用于根据入射光的至少一种特性对入射光施加光焦度(optical power)，使得该光学元件将光焦度施加至第一类型的入射光以准直该第一类型的入射光，并且使得该光学元件基本上不对第二类型的入射光施加光焦度；光耦合构造，其与基板相关联并且被配置用于耦入由光学元件准直并入射到主表面中的第一主表面上的第一类型的光的一部分以在基板内传播，以及耦出在基板内传播的第二类型的光的一部分；光学器件，其与基板相关联并且被配置用于将第一类型的准直光转换成捕获光的会聚光束；光学传感器，其被部署用于感测捕获光；以及至少一个处理器，其与光学传感器电关联并且被配置成对来自光学传感器的信号进行处理以得出眼睛的当前注视方向。
可选地，入射光的至少一种特性包括入射光的偏振方向。
可选地，入射光的至少一种特性包括入射光占据的电磁光谱的区域。
可选地，入射光的至少一种特性包括入射光的偏振方向和入射光占据的电磁光谱的区域。
可选地，第一类型的光包括在第一偏振方向上偏振的光的分量，并且其中，第二类型的光在第二偏振方向上偏振。
可选地，第一类型的光在第一光谱内，并且其中，第二类型的光在第二光谱内。
可选地，第一类型的光包括在第一偏振方向上偏振并且在第一光谱内的光的分量，并且其中，第二类型的光在第二偏振方向上偏振并且在第二光谱内。
可选地，该设备还包括：偏振器，其与基板的主表面中的第二主表面相关联。
可选地，基板被部署成主表面中的第一主表面与眼睛相距出瞳距离(eye reliefdistance)，并且其中，光学元件的焦距近似等于出瞳距离。
可选地，该设备还包括：第二光耦合构造，其与光学器件相关联并且被配置用于：耦出在基板内传播的第一类型的光的一部分使得所耦出的光被光学器件接收，以及耦入来自显示源的第二类型的光的一部分以通过内反射在基板内传播。
可选地，该设备还包括：照射装置，其被部署成用第一类型的光照射眼睛。
可选地，该设备还包括：图像投影仪，其被耦接至基板以将与图像对应的第二类型的准直光引入基板，使得所耦入的第二类型的准直光在基板内通过内反射传播并且由光耦合构造朝向眼睛耦出基板。
可选地，图像投影仪包括反射显示装置，该反射显示装置响应于来自偏振光源的照射而产生偏振光，并且其中，由反射显示装置产生的偏振光由光学器件准直。
可选地，光耦合构造包括相对于基板的主表面倾斜地部署在基板内的多个部分反射表面。
可选地，第一类型的光沿第一传播方向在基板内传播，并且其中，第二类型的光沿与第一传播方向相反的第二传播方向在基板内传播。
根据本发明的教示的实施方式，还提供一种设备，该设备包括：透光基板，其具有用于通过内反射引导光的一对平行的主表面，主表面中的第一主表面被部署成与观看者的眼睛成面对关系；与主表面中的第一主表面相关联的透镜，该透镜被配置用于对第一类型的入射光施加光焦度以准直第一类型的入射光以及基本上不对第二类型的入射光施加光焦度，其中第一类型的入射光在第一光谱内并且包括在第一偏振方向上具有偏振的光的分量，其中第二类型的入射光在第二光谱内并且在第二偏振方向上具有偏振；照射装置，其被部署成用第一类型的光照射眼睛，使得第一类型的光的一部分被眼睛朝向透镜反射回来以由透镜进行准直；光学模块，其包括响应于来自光源的照射而产生与图像对应的第二类型的光的反射显示装置、被配置用于准直由反射显示装置产生的光以产生第二类型的准直光的光学器件以及光学传感器；光耦合构造，其被配置用于将第二类型的准直光耦入基板以沿第一传播方向通过内反射在基板内传播；相对于基板的主表面倾斜地部署在基板内的多个部分反射表面，所述部分反射表面被配置用于耦出沿第一传播方向在基板内传播的第二类型的光的一部分，以及耦入入射到主表面中的第一主表面上的第一类型的准直光的一部分，以沿第二传播方向在基板内传播，其中，光耦合构造还被配置用于耦出正在传播的第一类型的光；以及电耦接至光学传感器的至少一个处理器，其中，光学模块中的光学器件还被配置用于接收由光耦合构造耦出的光以及将所耦出的光转换成捕获光的会聚光束，并且其中，光学传感器被配置用于感测捕获光，并且其中，所述至少一个处理器被配置成对来自光学传感器的信号进行处理以得出眼睛的当前注视方向。
根据本发明的教示的实施方式，还提供一种设备，该设备包括：第一透光基板，其具有用于通过内反射引导光的至少两个基本平行的主表面，主表面中的第一主表面被部署成与观看者的眼睛成面对关系；相对于主表面倾斜地部署在第一基板内的至少部分反射表面，所述至少部分反射表面被配置成耦合入射光线，所述入射光线在耦入区域内入射在主表面中的第一主表面上以通过内反射在第一基板内进行传播，其中，入射光线在第一光谱中并且响应于对眼睛的照射而从眼睛发出，并且其中，入射光线至少包括第一组光线和第二组光线，第一组光线具有在第一维度上跨越耦入区域的至少一部分的角度分布，并且第二组光线在第二维度上跨越耦入区域的至少一部分；耦出装置，其被配置用于耦出在第一基板内传播的光线；光学模块，其包括在透镜的第一维度上具有第一焦距并且在透镜的第二维度上具有第二焦距的至少一个透镜以及光学传感器，所述至少一个透镜被配置用于将所耦出的与第一组光线对应的光线转换成捕获光的非会聚光束以及将所耦出的与第二组光线对应的光线转换成捕获光的会聚光束，所述捕获光的非会聚光束具有指示第一组光线的角度分布的角度分布，所述光学传感器被定位成与透镜相距基本上等于第一焦距的距离并且被配置用于感测捕获光；以及至少一个处理器，其电耦接至光学传感器，被配置成对来自光学传感器的信号进行处理以得出眼睛的当前注视方向。
可选地，该设备还包括：照射装置，其被部署成用第一光谱内的光照射眼睛。
可选地，该设备还包括：第二透光基板，其具有包括用于通过内反射引导光的相互平行的第一主表面和第二主表面的多个表面，第二基板的第一主表面被部署成与眼睛成面对关系，并且第二基板的第二主表面被部署成与第一基板的主表面中的第一主表面成面对关系；以及与第二基板相关联的耦出构造，该耦出构造被配置成将在不同于第一光谱的第二光谱中并且在第二基板内传播的光的一部分朝向眼睛耦出第二基板。
可选地，该设备还包括：图像投影仪，其耦接至第二基板并且被配置成生成在第二光谱中的与图像对应的准直光，使得该准直光在第二基板内通过内反射传播并由耦出构造朝向眼睛耦出第二基板。
可选地，该设备还包括：耦入装置，其与图像投影仪和第二基板相关联，被配置成将由图像投影仪生成的准直光耦入第二基板。
可选地，耦出构造包括相对于第二基板的主表面倾斜地部署在第二基板内的多个部分反射表面。
可选地，耦出构造包括与第二基板的主表面之一相关联的衍射光学元件。
除非本文中另有定义，否则本文中使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管与本文中描述的那些方法和材料类似或等效的方法和材料可以用于本发明的实施方式的实践或测试中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，将以本专利说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法和示例仅是说明性的，而不旨在必然是限制性的。
附图说明
在本文中参照附图仅通过示例描述本发明的一些实施方式。详细地具体参照附图，要强调的是，所示出的细节是作为示例的，并且出于对本发明的实施方式的说明性讨论的目的。在这点上，结合附图的描述使本领域技术人员清楚可以如何实现本发明的实施方式。
现在关注附图，其中相同的附图标记表示相应或相同的部件。在附图中：
图1是上面所描述的用于近眼显示器的采用部分反射表面的现有技术光导光学元件的示意性侧视图；
图2是根据本发明的实施方式构造和操作的用于显示图像和用于追踪人眼的注视方向的设备的示意性侧视图，示出了光从眼睛经由透光基板到图像投影仪的传播；
图3是图2的设备的替选构造的示意性侧视图，在图3中用于在透光基板与图像投影仪之间耦合光的光耦合构造被实现为反射表面；
图4是图2的设备的示意性侧视图，示出了来自图像投影仪的图像光到眼睛的传播以及外部场景的光到眼睛的传播；
图5是图2至图4的图像投影仪的示意性分解平面图，示出了图像光到图像投影仪的输出的传播；
图6是图5的图像投影仪的示意性分解平面图，示出了眼睛追踪光到光学传感器的传播；
图7是通过添加延迟板进行了修改的图5和图6的图像投影仪的示意性分解平面图，并且示出了眼睛追踪光到光学传感器的传播；
图8是以眼镜形状因子实现的图1的设备的局部示意性等距视图；
图9是根据本发明的另一实施方式构造和操作的用于显示图像和用于追踪人眼的注视方向的设备的示意性侧视图，该设备具有用于眼睛追踪的第一透光基板和用于图像投影的第二透光基板，并且图9示出了光从眼睛经由第二透光基板到图像投影仪的传播；
图10是图9的设备的第一透光基板的局部示意性侧视图，示出了来自眼睛的光的光束到第一透光基板中的耦合；
图11是类似于图10的局部示意性侧视图，示出了在第一维度上跨越来自眼睛的光束的多条光线；
图12是图9的设备的光学模块的示意性侧视图，示出了与图11的光线相对应的光线被透镜引导至光学传感器上；
图13是图9和图10的设备的第一透光基板的等距视图，示出了在第二维度上跨越来自眼睛的光束的多条光线；
图14是图9的设备的光学模块的示意性侧视图，示出了与图13的光线相对应的光线被透镜聚焦至光学传感器上；以及
图15是图9的图像投影仪的示意性分解平面图，示出了图像光和眼睛追踪光到图像投影仪的输出的传播。
具体实施方式
本发明的实施方式提供了用于基于经由光导光学元件对眼睛进行成像和/或识别由眼睛反射的光的角度分布来追踪人眼的注视方向的各种设备和相应方法。
参照附随说明书的附图可以更好地理解根据本发明的各种眼睛追踪装置的原理和操作。
在详细说明本发明的至少一个实施方式之前，应当理解，本发明在其应用方面未必限于在以下描述中阐述的和/或在附图和/或示例中示出的部件和/或方法的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施方式或者能够以各种方式实践或执行。
作为介绍，在许多应用中，特别是在平视或近眼显示器的背景下，提供用于确定用户的注视方向的眼睛追踪装置是有用的。用于执行眼睛追踪的一种常见方法是对眼睛的图像进行采样，通常是为了确定图像内的瞳孔位置，并且从而得出眼睛的取向。特别有利的是，采用以类似于图1的原理的原理进行操作的光导光学元件来采样用于眼睛追踪的图像。
本文中描述了采用以此类原理或类似此类原理操作的光导光学元件的眼睛追踪解决方案。在根据本发明的某些方面的一组解决方案中，通过如下方式对眼睛成像：将从眼睛反射的光(称为第一类型的光)耦合回至光导光学元件中，由此光在来自图像投影仪的图像光(称为第二类型的光)的反向传播方向上沿着反向路径传播通过光导光学元件，并且被聚焦至部署在图像投影仪中的光学传感器上，其中由光学传感器响应于感测到光而产生的信号由处理系统处理以得出注视方向。由于眼睛并非位于距光导光学元件无限远处(而是位于出瞳距离处，通常在大约20毫米的数量级)，因此从眼睛反射的光在被耦合至光导光学元件中之前被光学元件准直，以根据聚焦在光学传感器上的光精确地得到注视方向，该光学元件优选地是区分第一类型的光和第二类型的光的偏振和/或光谱选择性透镜。
在根据本发明的方面的另一组解决方案中，注视方向通过优选地在与投影图像传播通过的LOE分开的专用光导光学元件中的专门的部分反射表面来确定，专门的部分反射表面将从眼睛反射的非准直光耦合至光导光学元件中，由此耦入的光沿着反向路径传播通过光导光学元件，并且耦出至光学模块，该光学模块包括将耦出的光引导至光学传感器的在相应正交维度上具有两个焦距的透镜。
现在参照附图，图2至图8示出了根据本发明的各个实施方式构造和操作的、总体上标记为100的设备的结构和操作的各个方面，该设备用于通过部署在眼睛110与光导光学元件(LOE)102之间的准直光学元件112(下文中称为透镜112)来显示图像和得出人眼110的注视方向。LOE 102由透明材料形成并且具有一对平行面(平面主表面)104、106，以用于通过内反射(优选地全内反射)引导光。LOE 102部署有与眼睛110呈面对关系的平行面中的一个面104，其中眼睛110位于距面104出瞳(ER)距离111的EMB 109中。被实现为一组部分反射表面108的光耦合构造与LOE 102相关联，并且被配置用于耦入在耦入区域内入射在面104上的光的一部分，以通过(全)内反射在LOE 102内传播。具体地，部分反射表面108相对于平行面104、106倾斜地部署在LOE 102内(即，在面104、106之间)。LOE 102的耦入区域(也称为“活动区域”或“活动区”)通常被限定为由部分反射表面108在面104的平面中的投影所跨越的区域。
透镜112(通过光学附接至LOE 102)与面104相关联，使得透镜112定位在LOE 102与眼睛110之间。透镜112优选地具有大约等于ER 111的焦距。(响应于由照射装置138对眼睛110的照射)从眼睛110反射的光由透镜112准直，于是经准直的光入射到面104上并且通过部分反射表面108耦合至LOE 102中，以通过内反射在LOE 102内传播。光学元件140(在下文中称为透镜140)与LOE 102相关联，以接收在LOE 102内传播的捕获光，并且将在LOE 102内传播的准直光(成组平行光线)转换成捕获光的会聚光束。优选地，透镜140与光学传感器128一起集成至光学模块126中，该光学传感器128被配置用于感测捕获光，并且透镜140经由光耦合构造124与LOE 102相关联，该光耦合构造124将在LOE 102内传播的捕获光从LOE102耦出至光学模块126。包括耦接至存储介质134(例如，计算机存储器等)的至少一个计算机化处理器132的处理系统130与光学传感器128电关联，并且被配置成处理来自光学传感器128的信号以得出眼睛110的当前注视方向。
光耦合构造124可以是将入射光偏转出LOE 102并偏转至光学模块126中的任何耦合设备。合适的光耦合构造包括但不限于反射表面(如图2示意性所示)和棱镜(如图3示意性所示)。
一般而言，眼睛110由照射装置138利用光照射。如将要讨论的，照射装置138被配置成利用具有在电磁波谱的明视(photopic)区域之外的波长的光来照射眼睛110。也就是说，照射装置138被配置成利用人眼不可见的光来照射眼睛110。来自人眼的反射，特别是来自眼睛的视网膜的反射，在近红外波长下比在可见光波长下高得多。因此，优选地，照射装置138被配置成利用具有电磁波谱的近红外(NIR)区域中的波长的光来照射眼睛110。另外，并且如将在本公开内容的后续部分中详细讨论的，照射装置138还优选地被配置成照射眼睛110，使得由眼睛110响应于来自照射装置138的照射而反射的光至少包括相对于透镜112的表面具有特定偏振方向(通常为p偏振)的光的分量。
现在具体参照图2和图3，这示出了光线从眼睛110经由LOE 102至光学传感器128的穿越。通常，从眼睛110至光学传感器128在LOE 102内传播的光被称为在LOE 102内沿反向传播方向(可互换地称为第一/第二传播方向、第一/第二方向或反向方向)传播，而从图像投影仪至眼睛110在LOE 102内传播的图像光被称为在LOE 102内沿与反向传播方向相反的正向传播方向(可互换地称为第二/第一传播方向、第二/第一方向或正向方向)传播。从照射装置138入射到眼睛110上的光的强度的一部分被眼睛110反射。从眼睛110发出的反射光在图2和图3中示意性地表示为样本光线114A至114F。从眼睛110发出的光由透镜112准直，其中准直光示意性地表示为光线116A至116F(各个光线114A至114F中的每个光线都具有对应的准直光线116A至116F)。准直光线116A至116F通常垂直于面104入射在LOE 102的面104上，并且通过部分反射表面108耦合至LOE 102中以产生反射光线118(下行光线)，所述反射光线118被LOE 102内的内反射捕获，还产生(上行)光线120。从眼睛110反射的光沿着基板传播，直到它到达光耦合构造124(在图2中示意性地示出为反射表面，并且在图3中示意性地示出为棱镜)，光耦合构造124将光(光线118和120)从LOE 102耦出，作为到光学模块126的光线122A、122B和122C。透镜140将准直的耦出光(光线122A、122B和122C)转换成捕获光的会聚光束，以将耦出光(光线122A、122B和122C)聚焦至光学传感器128上。
光学模块126除了具有集成在其中的透镜140和光学传感器128之外，优选地还包括用于生成图像(类似于图1中的投影图像18)并将其投影至LOE 102中以供眼睛110观看的部件，使得光学模块126执行图像投影以及光聚焦和感测的双重功能。如将要讨论的，透镜140还用于准直由光学模块126的显示装置产生的光线。
现在参照图4，这示出了光在LOE 102内沿正向方向的传播。与图1中类似，如这里由包括跨越光束的样本光线142A、142B和142C的照射光束142示意性表示的投影图像142由光学模块126产生并且经由光耦合构造124(如这里由反射表面示意性示出的)耦合至LOE102中，以生成反射光线144(上行光线)，所述反射光线144由LOE 102内的内反射捕获，还生成光线146(下行光线)。图像142通过在面104、106之间重复的内反射沿着LOE 102传播，撞击部分反射表面108，在该部分反射表面108处图像强度的一部分被反射以从LOE 102耦出作为朝向眼睛110的光线148A、148B和148C。然而，在到达眼睛110之前，光线148A至148C必须穿过透镜112。
虽然重要的是透镜112对从眼睛110发出的光施加光焦度以准直光线114A至114F，以实现(通过光学传感器128)对捕获光的准确感测并且(通过处理系统130)对来自光学传感器128的信号进行处理，以得出眼睛110的当前注视方向，但是同样重要的是，透镜112不对从光学模块126经由LOE 102传播至眼睛110的图像光施加光焦度，因为向光线148A、148B和148C施加光焦度将使投影图像142在由眼睛110观看时失真。因此，本实施方式的特定特征是设计透镜112，使得透镜可以区分两种类型的光(从眼睛反射的、由光线114A至114F表示、经由LOE 102传播至光学模块126的聚焦和感测部件、称为第一类型的光的光，以及由光线142A至142C表示的来自光学模块126的图像投影部件的、称为第二类型的光的图像光)，并且仅对那些类型的光中的一种(即第一类型的光，即眼睛反射的光)应用光焦度。在本文件的上下文内，术语“第一类型的光”、“第一类型的光波”、“第一类光”、“第一类光波”及其变型可互换使用。此外，在本文件的上下文内，术语“第二类型的光”、“第二类型的光波”、“第二类光”、“第二类光波”及其变型可互换使用。
根据某些优选实施方式，基于入射在透镜112上的光的至少一种属性来执行区分。也就是说，透镜112被设计成使得透镜112根据入射光的至少一种属性(特征)选择性地对入射光施加光焦度。在某些实施方式中，入射光的一种属性——例如波长(即，光谱)——被用作区分第一类光与第二类光的基础，而在其他实施方式中，入射光的另一属性——例如入射光的偏振方向或入射光的分量的偏振方向——被用作区分第一类光与第二类光的基础，而在其他优选实施方式中，入射光的光谱(波长)和偏振方向二者被用作区分第一类光与第二类光的基础。
通常注意到，与照射眼睛110的光相比，图像光142(第二类型的光)具有在电磁波谱的明视区域内(即，在380纳米(nm)与大约700nm之间)的波长。因此，可以以这样的方式设计透镜112，使得光焦度仅被施加至具有在电磁波谱的明视区域之外的波长的光。另外，在许多应用中，优选的是由光学模块126投射的图像光在特定偏振方向上线性偏振(优选为s偏振)。照此，透镜112可以被设计成使得透镜112向偏振光施加光焦度，该偏振光具有相对于由光学模块126投射的耦出的图像光的偏振方向旋转的偏振方向。因此，透镜112优选地被设计为偏振和光谱选择性的，使得光焦度被施加至第一类型的入射光波以准直第一类型的入射光波，并且使得透镜112不向第二类型的入射光波施加光焦度，并且其中第一类型的入射光波具有第一偏振方向(例如，p偏振)上的分量并且具有第一光谱(例如，电磁波谱的NIR区域)内的波长，并且其中第二类型的入射光波具有相对于第一偏振方向旋转的第二偏振方向(例如，s偏振)并且具有第二光谱(例如，电磁波谱的明视(或可见光)区域)内的波长。为此，对于第一类入射光波，透镜112具有大约等于ER 111的焦距。
在透镜112的前述示例配置中，光线114A至114F(第一类光)表示从眼睛110发出的光的p偏振(相对于透镜112的表面)分量并且具有在电磁波谱的NIR区域中的波长，而从LOE102耦出的光线148A至148C(第二类型的光)是s偏振的(相对于透镜112的表面)并且具有在电磁波谱的可见光区域中的波长。作为由透镜112执行的偏振和波长相关的光焦度区分的结果，透镜112向p偏振NIR光波施加光焦度以准直光线116A至116F(第一类光)，并且不向耦出LOE 102的s偏振可见图像光波施加光焦度，使得(通过部分反射表面108)耦出LOE 102的光线148A至148C(第二类光)穿过透镜112而不被透镜112扭曲。此外，透镜112不向从眼睛110反射的NIR光的任何s偏振分量施加光焦度。
表现出双折射(偏振)和/或光谱特性的一类特定材料是液晶，其对不同偏振以及在某些情况下不同波长的光具有不同的影响。例如，向列相液晶分子对两种不同线性偏振(s偏振和p偏振)的入射光的反应不同。在示例性但非限制性的实现方式中，透镜112被实现为由液晶材料层组成的向列相液晶透镜。液晶材料层呈现提供可调焦距的状态，由此透镜112对于在一个偏振方向(例如，p偏振)上的偏振光具有规定的焦距，以用作该光的准直器，并且透镜112不向正交偏振(例如，s偏振)的光施加光焦度。向列相液晶中的每个液晶分子对每个线性偏振具有不同的敏感性，并且因此可以引起液晶分子的不同折射率。照此，在一个偏振方向上的入射光没有“看到”折射率方面的变化，而在另一个偏振方向上的入射光将“看到”折射率方面的变化，从而对该偏振的光产生透镜效应。
在扭曲向列液晶中，每个液晶分子对每个圆偏振(例如，右旋圆偏振(或RHP)和左旋圆偏振(或LHP))具有不同的敏感性。典型地，扭曲向列液晶的敏感性使得对于RHP引起正屈光力(power)透镜效应，而对于LHP引起负屈光力透镜效应。引入具有由液晶透镜112引起的相同焦距的另一各向同性透镜可以使针对一个偏振的光焦度加倍，并且针对另一个偏振不产生光焦度。注意，由于光焦度被不同地施加至RHP光和LHP光，因此优选地在眼睛110与透镜112之间部署四分之一波片150，以适当地旋转来自眼睛110的反射光的圆偏振方向。
由液晶材料构成的透镜通常由产生入射光的衍射色散(dispersion)的薄衍射光栅型结构(类似于菲涅耳透镜(Fresnel lens)中的结构)组成。每个光栅可以被设计成对于该光栅的特定衍射级具有更大的强度。对于该特定衍射级的高强度是色品的(chromatic)(即，与波长相关的)。因此，可以将光栅设计成使得对于NIR区域中的波长，第1或更高衍射节点的相对强度高于第0衍射节点的强度。在明视区域中，高阶节点应当具有小强度或根本没有强度。光栅取向在空间上变化，使得满足NIR区域和明视区域中的光的上述条件，从而产生透镜效应，使得透镜112有效地准直光，并且具有第二光谱(例如，电磁波谱的明视(或可见光)区域)中的波长的入射光基本上不受透镜112的影响。注意，这里液晶分子的光栅取向被改变，以在空间上改变液晶分子的折射率，而不利用液晶材料的双折射特性。
通常，透镜112可以被设计成基于波长和偏振的组合进行区分。然而，如果第一光谱与第二光谱之间的光谱分离足够大，而不会不利地影响来自图像投影仪的光，则仅基于波长的第一类光与第二类光之间的区分可以是足够的。一般而言，透镜112对来自图像投影仪的光的影响可以基于一个或更多个图像质量度量(包括例如MTF、雾度、棋盘对比度等)来评估。
注意，当在增强现实(AR)系统中使用时，本公开内容的设备100特别适用，其中由光学模块126投影的图像通过面104、106和部分反射表面108叠加在观察者可视的真实世界场景上。因此，还优选的是，穿过LOE 102的面104、106的来自真实世界场景的光波在到达眼睛110之前不被透镜112扭曲。为了防止来自真实世界场景的光波被透镜112扭曲，仅透射第二偏振方向(例如，s偏振)上的入射光的分量的偏振器136与面106相关联。偏振器136和LOE102优选地具有共同的伸长方向(本文中任意地示出为对应于x轴)。优选地，偏振器136被部署成跨整个(或接近整个)面106延伸，使得来自整个真实世界视场(对应于入射光线的宽角度分布)的光在撞击在面106上之前被偏振器136适当地偏振。
在图4中示意性地示出了偏振器136对真实世界场景的影响。如图所示，如这里由包括跨越光束的样本光线152A和152B的照射光束152示意性地表示的真实世界场景图像152撞击在偏振器136上，该偏振器136仅透射光线152A和152B的s偏振光分量。由于光线152A和152B是s偏振的并且具有在明视区域中的波长，因此s偏振的光线152A和152B与光线148A至148C类似，穿过透镜112并到达眼睛110，而不会被透镜112扭曲(即，透镜112不向光线152A和152B施加任何光焦度)。
如背景技术部分中所讨论的，为了最小化可能引起重影图像的不想要的反射，优选地涂覆部分反射表面，以对于第一入射角范围具有低反射率，而对于第二入射角范围具有期望的部分反射率。在图1的现有技术配置中，这些涂层通常特定于投影图像的波长范围和偏振。例如，如果投影图像由具有在电磁波谱的明视区域中的波长的s偏振光组成，则涂覆部分反射表面，以在第一入射角范围时对于明视区域中的s偏振光具有低反射率，而在第二入射角范围时对于明视区域中的s偏振光具有期望的部分反射率。该涂覆方案对于图1的配置是理想的，因为光仅沿正向方向传播并且部分反射表面22仅用于将光耦出LOE 20。然而，在图2至图4的配置中，其中第一类光(从眼睛110反射的NIR光的p偏振分量)沿反向方向传播，而第二类光(来自图像投影仪的s偏振明视光)沿正向方向传播，并且部分反射表面108被配置成将第一类光耦合至LOE 102中并将第二类光耦出LOE 102，应当遵循修改的涂覆方案以确保对于第一类光的适当的期望反射率。具体地，部分反射表面108优选地如图1的配置中那样被涂覆，并且另外进行涂覆使得它们在规定的入射角范围时对于NIR区域中的p偏振光具有期望的反射率。
如前所述，光学模块126执行图像投影以及光聚焦和感测的双重作用。以下段落描述了光学模块126的结构和操作，该光学模块126既作为用于投影图像142的图像投影仪，又作为用于将从眼睛110反射的光聚焦至光学传感器128上的聚焦和感测设备。
首先参照图5，光学模块126(也称为图像投影仪126)包括照射棱镜160和准直聚焦棱镜180，每个棱镜都由光波透射材料形成。照射棱镜160具有多个外表面，包括光波入射表面168、图像显示表面170、光波出射和入射表面172和光波出射表面174。偏振选择性分束器构造166部署在棱镜160内与光波入射表面168倾斜的平面上。棱镜160基于两个组成棱镜，即第一组成棱镜162和第二组成棱镜164，其中棱镜162、164中的至少一个在斜边侧上设置有形成偏振选择性分束器构造166的至少一部分的偏振分束器(例如，线栅分束器)，该偏振选择性分束器构造166反射s偏振光并且透射(入射至分束器的表面的)p偏振光。棱镜162、164的两个斜边侧彼此接合，以形成接合的整体照射棱镜组件。该单个接合棱镜用于照射反射显示装置(用于图像投影)，并且还用于将从眼睛110反射的入射光引导至与光波出射表面174相关联的光学传感器128上。偏振分束器可以经由直接在斜边侧之一上的偏振选择性涂层提供，或者经由其上沉积有偏振选择性涂层的薄材料片(例如，片、箔或玻璃板)提供，由此薄材料片附接至斜边侧之一。
在某些优选实现方式中，表面170和表面172相互平行，并且表面168和表面174相互平行。在某些特别优选的实现方式中，棱镜160是长方体棱镜，即具有彼此正交的矩形面，并且在这里所示的某些特别优选的示例中，它是正方形长方体棱镜，其中每个组成棱镜162和164具有45度直角横截面形状。
准直聚焦棱镜180还具有多个外表面，包括第一光波出射和入射表面190(与光波出射和入射表面172对齐并平行)、第二光波出射和入射表面194、准直聚焦表面192和第四表面188。偏振和光谱选择性分束器构造186部署在棱镜180内与表面188倾斜的平面上。如图5中可见，分束器构造166和186处于平行平面中。棱镜180基于两个组成棱镜，即第一组成棱镜182和第二组成棱镜184，其中棱镜182、184中的至少一个在斜边侧上设置有形成偏振和光谱选择性分束器构造186的至少一部分的偏振和光谱选择性分束器，该偏振和光谱选择性分束器构造186反射p偏振光并透射具有第一光谱(例如，NIR区域)中的波长的s偏振光，以及反射s偏振光并透射具有第二光谱(例如，明视(或可见光)区域)中的波长的p偏振光。棱镜182、184的两个斜边侧彼此接合，以形成接合的整体准直聚焦棱镜组件。该单个接合棱镜用于将来自反射显示装置的光导向光学元件(透镜140，其是准直聚焦部件)以准直显示光，并且还用于将从眼睛110反射的入射光导向光学元件以经由照射棱镜160将光聚焦至光学传感器128上。偏振和光谱选择性分束器可以经由直接在斜边侧之一上的电介质涂层形式的偏振和光谱选择性涂层来提供。
在某些优选实现方式中，表面190和表面192相互平行，并且表面188和表面194相互平行。在某些特别优选的实现方式中，棱镜180是长方体棱镜，即具有彼此正交的矩形面，并且在这里所示的某些特别优选的示例中，它是正方形长方体棱镜，其中每个组成棱镜182和184具有45度直角横截面形状。
偏振光源176(其可以是光源(例如，LED)与偏振器的组合)与光波入射表面168相关联。偏振光源176被配置成发射示意性地表示为入射光束158的第二光谱(即，可见光区域)中的偏振光。产生对应于图像的反射光的空间调制的反射显示装置178(优选地实现为硅基液晶(LCoS)微显示器)与图像显示表面170相关联。反射显示装置178被从分束器构造166反射的来自偏振光源176的入射光束158照射。反射显示装置178被配置成使得与期望图像的明亮区域相对应的反射光具有相对于偏振光源旋转的偏振。因此，如图5中所示，偏振照射158以第一偏振(通常为相对于分束器构造166的表面的s偏振)通过光波入射表面168进入棱镜160，并且朝向图像显示表面170反射，在那里它撞击在反射显示装置178上。利用调制的旋转偏振(通常为p偏振)反射与图像的明亮区域相对应的像素，使得来自亮像素的辐射透射通过分束器构造166，并且经由通过光波出射和入射表面172的透射离开棱镜160。然后，光以第二偏振(通常为相对于偏振和光谱选择性分束器构造186的表面的p偏振)通过光波出射和入射表面190进入棱镜180，并到达准直聚焦表面192，在那里它穿过与准直聚焦表面192的至少一部分相关联的至少一个延迟板196(优选为四分之一波片)，进入覆盖延迟板196的至少一部分的至少一个光波准直聚焦部件——即透镜140，并且被透镜140的反射表面141反射回来穿过延迟板196。两次穿过其快轴与偏振轴成45度的延迟板196旋转偏振(例如，将p偏振转换为s偏振)，使得准直的图像照射在偏振和光谱选择性分束器构造186处朝向光波出射和入射表面194反射，并且作为照射光束142离开棱镜180。照射光束142然后通过光耦合构造124耦合至LOE 102中。
图6示意性地示出了从眼睛110反射的经准直的光在通过光耦合构造124耦出LOE102之后通过光学模块126所遵循的光路。回想图2和图3，沿反向方向传播通过LOE 102的从眼睛110反射的经准直的光116A至116F通过光耦合构造124耦出LOE 102，作为表示照射光束122的光线122A至122C。照射122(通常在NIR区域中)可以包括两个正交偏振分量(即，准直的第一偏振分量(例如，相对于分束器构造186的表面的p偏振)和并非准直的第二偏振分量(例如，相对于分束器构造186的表面的s偏振))。照射122通过光波出射和入射表面194进入棱镜180。如所讨论的，偏振和光谱选择性分束器构造186反射p偏振光并透射具有第一光谱(例如，NIR区域)中的波长的s偏振光。因此，照射122的第二偏振分量被分束器构造186透射并且经由表面188离开棱镜180。照射122的第一偏振分量(其是准直的)(通常为相对于分束器构造186的表面的p偏振)被偏振和光谱选择性分束器构造186反射，并且到达准直聚焦表面192，在那里它通过延迟板196，进入准直聚焦部件140，并且被透镜140的反射表面141反射回来穿过延迟板196。尽管在图5中准直聚焦部件140用于准直非准直照射158，但是在图6中准直聚焦部件140对准直照射122执行相反的功能，即向入射的准直光线施加光焦度，以将平行光线组(准直的光线122A、122B和122C)转换成捕获光的会聚光束，即，将照射122聚焦在光学传感器128上。另外，并且类似于参照图5所描述的，两次穿过其快轴与偏振轴成45度的延迟板196旋转照射122的偏振(例如，将p偏振转换为s偏振)，使得聚焦的照射透射通过偏振和光谱选择性分束器构造186，并且经由通过光波出射和入射表面190的透射离开棱镜180。然后，光以第一偏振(通常为相对于分束器构造166的表面的s偏振)通过光波出射和入射表面172进入棱镜160。如先前所讨论的，分束器构造166反射s偏振光并且透射p偏振光。这些反射和透射特性仅基于入射光的偏振，因此NIR和可见光二者都由分束器构造166以相同的方式处理。因此，s偏振NIR光在分束器构造166处朝向光波出射表面174反射，并且作为聚焦照射光束198离开棱镜160，聚焦照射光束198撞击在光学传感器128上。
还应当注意，对于本文描述的示例中已经遵循特定偏振波路径的每个情况，偏振是可互换的，由此，例如在改变分束器构造166、186和透镜112的偏振选择性特性时，p偏振光的每次提及可以由s偏振光代替，反之亦然。例如，透镜112可以被配置成准直(NIR)光的s偏振分量。在这种配置中，偏振光源176被配置成发射p偏振入射光束158，分束器构造166反射p偏振光并透射(在明视区域和NIR区域二者中的)s偏振光，并且分束器构造186反射s偏振光并透射具有NIR区域中的波长的p偏振光，以及反射p偏振光并透射具有明视(可见光)区域中的波长的s偏振光。
图5和图6中示出的偏振和光谱选择性分束器构造186可能具有某些缺点，特别是在设计提供入射光的适当的光谱和偏振选择性透射以及反射的涂层方面的复杂性。图5和图6中示出的分束器设计的一种替选方案在图7中示出。在图7中，分束器构造186被实现为偏振选择性分束器构造(类似于分束器构造166)，即，它反射s偏振光并透射第一光谱和第二光谱中的p偏振光(即，分束器构造186对可见光和NIR光进行相同处理)。由于图7中示出的分束器构造186不区分第一光谱或第二光谱中的光，因此部署两个附加的延迟板来处理NIR光的偏振旋转。具体地，延迟板195与光波出射和入射表面194的至少一部分相关联，并且另一延迟板197与光波出射和入射表面172以及光波出射和入射表面190相关联，以便被部署在棱镜160与棱镜180之间。延迟板195、197充当用于第一光谱中的入射光(即NIR光)的半波片，从而使入射NIR光的偏振旋转，并且延迟板195、197充当用于第二光谱中的入射光(即明视(可见)光)的全波片，从而不影响入射明视光的偏振状态。
因此，撞击到延迟板195上的照射122的第一偏振(通常为p偏振)分量的偏振被延迟板195旋转至第二正交偏振(例如，将p偏振转换为s偏振)，并且撞击到延迟板195上的照射122的第二偏振(通常为s偏振)分量的偏振被延迟板195旋转至第一正交偏振(例如，将s偏振转换为p偏振)。照射122(在穿过延迟板195之后)通过光波出射和入射表面194进入棱镜180。照射122的以p偏振(相对于偏振选择性分束器构造186的表面)进入棱镜的分量被分束器构造186透射并经由表面188离开棱镜180。照射122的以s偏振(相对于偏振选择性分束器构造186的表面)进入棱镜的分量被分束器构造186反射并到达准直聚焦表面192，在这里它穿过延迟板196、进入准直聚焦部件(即，透镜)140并被透镜140的反射表面141反射回来穿过延迟板196以使偏振旋转(例如，将s偏振转换为p偏振)，使得聚焦的照射透射穿过偏振选择性分束器构造186并经由通过光波出射和入射表面190的透射离开棱镜180。然后光以第一偏振(通常是p偏振)撞击到延迟板197上并且光的偏振被延迟板197旋转至第二正交偏振(例如，将p偏振转换为s偏振)，使得照射122以相对于分束器构造166的表面的s偏振通过光波出射和入射表面172进入棱镜160。现在，s偏振光被分束器构造166朝向光波出射表面174反射，并且作为聚焦照射光束198离开棱镜160，聚焦照射光束198撞击到光学传感器128上。
请注意，由于延迟板195、197充当明视光的全波片，因此从偏振光源176行进穿过棱镜160、180到达棱镜180的输出(光波出射和入射表面194)的路径以及行进光的偏振方向不受延迟板195、197的影响。
注意，图7中示出的光学模块126的构造适用于透镜112至少部分地基于偏振分离来区分第一类型的光即眼睛追踪光(来自眼睛110的光)和第二类型的光即图像光(来自反射显示装置178的光)的情况。在透镜112仅基于光谱分离来区分这两种类型的光的构造中，不需要延迟板195。这是因为这样的事实：眼睛可以被照射，使得眼睛追踪光通常包括s偏振分量和p偏振分量，s偏振分量和p偏振分量两者均由透镜112准直(因为透镜112对眼睛追踪光所占据的光谱例如NIR区域中的光进行准直，而不考虑偏振)。因此，从LOE 102耦出到光学模块126的照射122被针对(相对于分束器构造186的表面的)s偏振和p偏振的分量准直。此处，p偏振分量将通过表面194进入棱镜180，将被分束器构造186透射，并通过表面188离开棱镜180。s偏振分量通过表面194进入棱镜180，被分束器构造186反射，到达准直聚焦表面192并通过表面192离开棱镜180，在那里它穿过延迟板196，进入准直聚焦部件(即，透镜)140，并被透镜140的反射表面141反射回来通过延迟板196以使偏振旋转(例如，将s偏振转换为p偏振)，使得聚焦的照射透射通过分束器构造186并且经由透射通过光波出射和入射表面190离开棱镜180。
本文预期分束器构造166、186的其他实施方案，包括例如将光学模块126的分束器构造166、186中的一者或两者实施为简单的50-50分束器，50-50分束器反射入射光的强度的约一半并且透射入射光的强度的约一半。可替选地，可以将这两种分束器构造实施为用于第二光谱中的入射光(可见光)的偏振选择性分束器构造和用于第一光谱中的入射光(NIR光)的简单的50-50分束器。例如，分束器构造可以反射s偏振可见光并透射p偏振可见光，并且反射入射NIR光的强度的约一半并透射入射NIR光的强度的约一半。然而，需要注意的是，在这样的50-50分束器构造中，初始入射光的仅约25％的强度到达输出。
本文预期照射装置138的各种构造。在所有的照射装置构造中，照射装置138包括一个或更多个光源，所述一个或更多个光源被配置成用第一类型的光(即，第一光谱中的光(例如，NIR光)，其包括光在第一偏振方向上偏振(例如，p偏振)的分量)照射眼睛110。理想地，照射装置138的光源被部署成沿尽可能接近EMB 109的法线的照射方向照射眼睛110。在替选构造中，光源被部署在眼睛110的视场的外围以便从侧面照射眼睛110。在又一构造中，照射装置138被部署为光学模块126的一部分，除了生成图像142并将其投影到LOE 102中以供眼睛110观看之外，光学模块126还可以被配置成将来自照射装置138的光注入LOE 102以沿正向方向传播，以便由部分反射表面108将光沿垂直于EMB 109的耦出方向耦出LOE 102。
以下段落特别参照图8描述照射装置138的若干部署选择。图8中示出的设备100的非限制性实现方式旨在提供关于照射装置138的一般部署选择的情境。在此处示出的具体非限制性实现方式中，设备100以眼镜形状因子实现，其中，头戴式机械主体被实现为带有用于接合观察者的耳朵的侧臂156的眼镜框154。应当注意的是，其他形状因子例如头盔式形状因子、车辆风挡形状因子以及其他平视显示器和近眼显示器形状因子也明显落入本发明的范围内。照射装置138可以包括至少一个光源138A(其在图8中被表示为两个光源)，所述至少一个光源138A被部署成(例如经由直接或间接附接至面204)靠近LOE 102的活动区域，使得由光源138A发出的光线接近于EMB 109的法线到达EMB 109。可替选地，或者除了光源138A之外，照射装置138可以包括被部署在观察者头部一侧附近的至少一个其他光源138B(在图8中，这被示出为附接至与侧臂156附接的光耦合构造124)。在这样的构造中，由偏振光源138B发出的光线以偏轴角到达EMB 109。如所讨论的，从眼睛110反射的光可以包括光的两个正交偏振分量(即，s偏振分量和p偏振分量)，并且透镜112被配置成仅准直这两个偏振方向中的一个偏振方向。在本文所描述的示例中，优选地，透镜112被配置成对从眼睛110反射的光的p偏振分量施加光焦度(以便准直p偏振光)并且不对从眼睛110反射的光的s偏振分量施加光焦度。
照射装置138可以被配置成用NIR光照射眼睛110的特定区域或整个眼睛110。如详细讨论的，由眼睛110反射的照射(即第一类型的光，由光线114A至114F表示)被(透镜112)准直并且由部分反射表面108耦入LOE 102并且然后(由光耦合构造124)耦出LOE 102，其中该照射(由透镜140)聚焦到光学传感器128上。光学传感器128响应于感测到聚焦的光而生成信号，并且这些信号被传输至处理系统130，处理系统130被配置成对信号进行处理以得出眼睛110的当前注视方向。在某些非限制性实现方式中，设备100通过对存在于眼睛110的特定区域上的图案进行成像来获得注视方向(眼睛110的角度取向或眼睛110的视线)。这样的图案的位置及其运动指示眼睛的当前注视方向和运动。人眼包括各种可追踪特征，包括例如由视网膜的血管生成的图案。可以使用由处理系统130执行的合适的图像处理指令实现的合适的追踪算法来追踪这些可追踪特征。
在用于得出并追踪注视方向的非限制性过程中，在初始设置过程期间映射视网膜图案并确定可追踪特征，并且然后执行连续追踪过程。例如，在初始化期间可以向观察者显示图像标记以供观察者查看。当观察者看向标记时，照射装置138通过短脉冲完全照射眼底(视网膜的可见部分)并且(经由光学传感器128)获得眼底的完整图像。然后通过处理系统130对该图像进行处理以识别可追踪特征(例如，视盘和中央凹)。在连续追踪过程期间，通过照射装置138选择性地照射眼睛110的选定感兴趣区域(ROI)，并且在相应的照射脉冲期间(由处理系统130)对(通过光学传感器128获得的)ROI的图像进行采样和处理以确定当前注视方向(视线)，并且使用该得出的注视方向来更新用于后续照射循环的ROI位置，并且通过照射更新后的ROI来重复连续追踪过程。假设与眼睛的运动速度相比追踪测量的频率高，则该更新过程通常有效地保持连续追踪，可选地，结合来自另一只眼睛的追踪信息。随着注视方向的变化，照射区域也会发生变化。可以根据从最近采样的图像确定的“当前”注视方向来执行ROI的更新，或者在某些情况下，可以使用基于眼睛运动的在先前两次或更多次测量之间的预测外推来执行ROI的更新。在追踪失败的情况下，可以暂时增大照射区域的大小直至恢复可追踪特征。
再看图8，可以使用本领域已知的任何合适类型的处理硬件和/或软件来实现处理系统130，所述任何合适类型的处理硬件和/或软件包括但不限于在任何合适的操作系统下运行并实现合适的软件或固件模块的各种专用图形处理器、显示驱动器和计算机化处理器(统称为处理器132)的任意组合。存储介质134可以是一个或更多个计算机化存储装置，例如易失性数据存储装置。处理系统130还可以包括各种通信部件以使得能够与LAN和/或WAN装置进行有线或无线通信以用于信息和图形内容的双向传输。设备100由合适的电源供电，该电源可以是电池和/或所提供的外部电源的任何组合，此处示意性地示出为经由线缆133连接的电源131。在使用电池电源的情况下，电池可以集成为眼镜或头盔式结构的一部分。
使用任何合适的附接技术将与LOE 102的面104、106相关联的光学部件例如透镜112和偏振器136光学地附接至LOE 102，所述任何合适的附接技术包括例如在保持光学部件与LOE 102的面之间的气隙或材料(例如，凝胶)间隙的同时将该光学部件机械附接至LOE102。占据这样的气隙或材料间隙的材料具有足够低的折射率以保持LOE 102内的全内反射的条件。用于将光学部件光学地附接至LOE 102的其他合适的替选方案包括在LOE 102的面与光学部件之间部署具有超精细结构的气隙膜，或者部署低折射率材料的透明层(例如低折射率材料的薄板)。这样的光学附接方法的另外的细节可以在申请人共同拥有的美国专利第10,520,731号和美国专利申请公开第2018/0067315号中找到。可以使用类似的光学附接技术将四分之一波片150附接至透镜112。
尽管至此所描述的设备100的实施方式涉及被实现为用于将眼睛追踪光耦入LOE102并且将(来自光学模块126的)图像光耦出LOE 102的一组部分反射表面108的光耦合构造，但是部分反射表面108仅示出了一种非限制性光耦合构造，并且可以使用其他光耦合构造将眼睛追踪光耦入LOE 102并且将图像光耦出LOE 102。光耦合构造可以是任何光耦合装置，所述任何光耦合装置将来自透镜112的眼睛追踪入射辐射的一部分偏转至一定角度，该被偏转部分通过内反射在LOE 102内传播，并且同样地将(来自光学模块126的)已经通过内反射在LOE 102内传播的图像入射辐射的一部分偏转至一定角度，使得该图像入射辐射的被偏转部分离开LOE 102。这样的合适的光耦合装置的其他示例包括但不限于部署在面104、106中的任一者上的一个或更多个衍射光学元件。
参照图2至图8描述的设备的实施方式涉及利用偏振和/或光谱(波长)敏感的准直元件(透镜112)来仅准直眼睛追踪光(即，从观察者的眼睛反射的光)的特定分量，以便能够将耦入的准直光聚焦到被集成在图像投影仪(光学模块126)中的光学传感器上。本文预期其他眼睛追踪解决方案，其中来自眼睛的非准直的光被耦入光导光学元件并且由针对两个正交轴具有不同曲率半径的双圆锥透镜引导到光学传感器上，以对眼睛成像并且确定光从眼睛发出的角度。这样的解决方案采用专用的至少部分反射表面，所述至少部分反射表面优选地部署在与投影图像传播通过的LOE分离的专用光导光学元件中。
现在参照图9至图15，示出根据本发明的各种实施方式构建和操作的总体上用200表示的设备的结构和操作的各个方面，该设备用于显示图像并且用于通过与光导光学元件(LOE)相关联的耦入构造得出人眼210的注视方向。在此处示出的优选但非限制性的实现方式中，耦入构造被实现为至少部分地反射从眼睛210发出的光的表面208。在下文中，表面208可互换地被称为至少部分反射表面208。表面208与第一LOE 202相关联，第一LOE 202被配置用于传播(响应于照射装置242的照射)从眼睛反射的光并且与第二LOE 212分离，第二LOE 212被配置用于传播要被耦出以供眼睛210观察的投影图像。LOE 202由透明材料形成，并且具有用于通过内反射(优选地全内反射)引导光的一对平行面(平面主表面)204、206。表面208被配置用于耦入入射在面204上的光的处于耦入区域243内的一部分，以便通过(全)内反射在LOE 202内传播。特别地，将表面208相对于平行面204、206倾斜地部署在LOE202内(即，面204、206之间)，使得通过来自面204、206的内反射将耦入的光捕获在基板202内。LOE 202的也被称为“活动区域”或“活动区”的耦入区域243是面204的二维区域。
由表面208耦入的光沿反向方向传播通过LOE 202直至到达耦出光学构造207(在图9中示意性地示出为棱镜，但也可以被实现为例如反射表面)。优选地，将被实现为部分反射表面的混合器205部署在LOE 202内在平行于面204、206的平面上(优选地，在面204与面206之间的中间平面处)在耦出光学构造207的上游和附近，以缓解传播通过LOE 202的光的不均匀性。耦出光学构造207将光从LOE 202耦出至光学模块236。光学模块236包括透镜240(双圆锥透镜)和光学传感器238(尽管传感器238可以在光学模块236的外部)。耦出的光穿过透镜240，透镜240将光引导到被配置用于感测从眼睛210反射的光的光学传感器238上。包括耦接至存储介质234(例如计算机存储器等)的至少一个计算机化处理器232的处理系统230与光学传感器238电关联，并且被配置成对来自光学传感器238的信号进行处理以得出眼睛210的当前注视方向。
被配置用于传播要被耦出以供眼睛210观看的投影图像的第二LOE212由透明材料形成并且具有用于通过内反射(优选地全内反射)引导光的一对平行面(平面主表面)214、216。LOE 212被部署成平行面之一214与眼睛210成面对关系，其中眼睛210位于距面214出瞳(ER)距离213的EMB 209中。图像投影仪228被配置成投影如此处由照射光束222示意性地表示的图像222(准直至无限远)，照射光束222包括跨越光束的样本光线222A、222B和222C。投影图像222通过如此处通过反射表面示意性地示出的耦入光学构造224(但是本文预期其他构造，例如棱镜)耦入LOE 212，以生成反射光线223，反射光线223通过内反射而被捕获在基板内，从而还生成光线225。图像通过重复的内反射沿着基板传播，撞击到与第二LOE 212相关联的光耦出构造上，该光耦出构造被实现为与平行面214、216成斜角的一系列部分反射表面218，在部分反射表面218处，图像强度的一部分被反射以作为光线226A、226B和226C朝向眼睛210耦出基板。注意，部分反射表面218仅示出了适于与LOE 212一起使用的一种非限制性光耦出构造，并且可以使用其他光耦合构造将图像光耦出LOE 212。光耦出构造可以是将通过内反射在LOE 212内传播的图像的一部分偏转至一定角度，使得图像的被偏转部分离开LOE 212的任何光耦合装置。这样的合适的光耦合装置的其他示例包括但不限于部署在面214、216中的任一者上的一个或更多个衍射光学元件。
LOE 202被部署成平行面之一204与眼睛210成面对关系，但是LOE212介于眼睛210与LOE 202之间并且使得面204和216平行(或近似平行)并且彼此对齐和邻近。眼睛210被定位成距面204出瞳(ER)距离211。在附图所示的非限制性构造中，LOE 202和212被部署成使得LOE202和212具有共同的伸长方向(本文中任意地示出为与x轴对应)，并且使得面204、206、214、216相互平行。LOE 202和LOE 212优选地在面204、216处彼此光学地附接以限定接口平面。可以使用任何合适的机制将LOE 202和LOE 212彼此光学地附接，包括但不限于机械装置和光学接合剂。例如，可以通过向面204、206中的至少一个的至少一部分提供光学接合剂层来使面204、206彼此接合，以形成由执行单独功能的两个光导形成的接合的整体光学结构。
如参照图2至图8所描述的实施方式一样，在本实施方式中，优选地用第一光谱(优选地NIR区域)中的光照射眼睛210，使得第一光谱中的光通过表面208耦入LOE 202，并且照射222(即，投影图像)处于第二光谱(明视区域，即可见光区域)中。如在先前的实施方式中所讨论的，优选地，对部分反射表面218进行涂覆以对于第一入射角范围具有低反射率，同时对于第二入射角范围具有期望的部分反射率。另外，优选地，对面214、216和部分反射表面218进行涂覆以对第一光谱中的光具有高透射率，使得由眼睛210反射的光在被耦入LOE202之前以最小的强度损失穿过LOE 212。
与先前描述的实施方式(图2至图8)中来自眼睛的被耦入LOE 102的入射光相比，在本实施方式中，来自眼睛210的被耦入LOE 202的入射光没有被准直，从而得到以各自不同的入射角撞击到表面208上的入射光的光线的角度分布。特别地参照图10，来自EMB 209内的沿着EMB 209的第一维度(在附图中，第一维度沿任意标记的XYZ坐标系中的x轴)的两个不同点的入射光撞击到表面208上以被耦入LOE 202。此处由第一照射光束244和第二照射光束250示意性地表示的入射光是响应于来自照射装置242的照射而由眼睛210反射的(优选在NIR区域中的)光。注意，这两个光束244、250仅示出了来自EMB 209的通过表面208耦入LOE 202的光束的样本，来自EMB 209内的附加相应点的附加光束也通过表面208耦入LOE 202。如可以看出的，光束244、250各自通常以不同的入射角到达表面208，使得光束244、250生成各自的反射光束245、251，反射光束245、251通过内反射被捕获在LOE 202内，但是相对于面204、206以不同角度在LOE 202内传播。
如图11所示，光束244、250各自包括跨越光束的光线。在所示示例中，光束244包括在第一维度上(沿x轴)沿耦入区域243的至少一部分跨越光束244的样本光线246A、246B和246C，其中光线246A和246C是光束244的边缘光线。类似地，光束250包括在第一维度上(沿x轴)沿耦入区域243的至少一部分的样本光线252A、252B和252C，其中光线252A和252C是光束250的边缘光线。光线246A、246B、246C、252A、252B和252C各自在面204的沿面204的第一维度(图中的x轴)的不同相应点处入射到面204上，并且因此以不同的相应入射角入射在表面208上。因此，光线246A、246B、246C、252A、252B和252C各自以不同的入射角到达表面208，使得反射光束245、251各自包括在LOE 202内传播的间隔开(跨越相应的光束)的反射光线。
由表面208耦入LOE 202的(由光束244、250跨越，以及由跨越光束244、250的光线跨越的)光的角度分布是表面208的孔径宽度(投影到平行于EMB 209的平面上的宽度)的函数。该孔径宽度与(相对于面204测量的)表面208的部署角β的陡度成反比，使得对于陡峭的部署角，孔径宽度实际上小，从而在角跨度维度(图中的x轴)上提供高分辨率。在本实施方式中，以比部分反射表面218更陡峭的角度来部署表面208，并且以足够陡峭使得表面208的孔径宽度相对于LOE 202与EMB 209之间的距离足够窄的角度来部署表面208，使得仅覆盖窄的角度分布的光被表面208耦入LOE 202。
分辨率可以粗略地由表面208的投影在平行于面204的平面上的宽度近似。在图9中，宽度被表示为w，并且可以被计算为h/tan(β)，其中h是LOE 202的厚度(即，平面204、206之间的最小距离)。例如，对于h＝1mm且β＝65°，w≈0.47mm。0.47mm的分辨率小于人眼瞳孔的分辨率，因此针对h和β的这些参数可以在光学传感器238处提供高分辨率的图像，并且(通过增加部署角β和/或减小厚度h)减小宽度可以产生更高分辨率的图像。然而，应当注意的是，随着宽度减小，由光学传感器238输出的信号的强度也减小，从而降低了输出信号的整体信噪比。因此，应当注意寻找与光学传感器238处的合理信噪比相对应的小孔径宽度之间的适当平衡。
现在转至图12，在图12中示出了在光学模块236处接收的耦出光线247A、247B和247C以及耦出光线253A、253B和253C。光线247A、247B和247C以及光线253A、253B和253C对应于在表面208的第一维度(宽度)上跨越角度分布的入射光线。特别地，耦出光线247A、247B和247C对应于入射光线246A、246B和246C，并且耦出光线253A、253B和253C对应于入射光线252A、252B和252C。耦出光线247A、247B和247C以及耦出光线253A、253B和253C穿过透镜240，透镜240对光线施加光焦度以将光线引导至光学传感器238。
如所提及的，透镜240是双圆锥的，在本上下文中，双圆锥是指对于不同的轴具有不同的曲率半径。不同的曲率半径导致透镜240在两个相应维度(正交维度)上具有两个焦距，即在第一维度上具有第一焦距f1并且在(与第一维度正交的)第二维度上具有第二焦距f2。光学传感器238被部署在距透镜240f1的距离处。第一焦距f1和光学传感器238在第一焦距f1处的定位使得透镜240将光线247A、247B和247C(以及光线253A、253B和253C)转换成到达光学传感器238的不同的相应区域的捕获光的非会聚光束，使得光线247A、247B和247C(以及光线253A、253B和253C)的角度分布指示对应光束244和(光束250)(在表面208的宽度维度上)的角度分布。此外，光线247A、247B和247C以及光线253A、253B和253C到达光学传感器238的不同的相应区域，使得光线集247A、247B和247C与光线集253A、253B和253C在光学传感器238处的整体角度分离指示光束244与光束250之间(在表面208的宽度维度上)的角度分离。光学传感器238因此可以以相当高的角度分辨率测量从EMB 209发射的通过表面208耦入LOE 202的光(光束244、250)的相对角度。角度分辨率通常是(先前描述的)表面208的有效孔径宽度和出瞳距离(ER211)的函数，并且可以被表示为sin-1(w/ER)。对于0.47mm的有效孔径宽度(w)和27mm的出瞳(ER)距离，光学传感器238所提供的角度分辨率为约1度。附带地，作为角度分辨率小的结果，对LOE 202的主平面之间的平行度的要求比对用于向眼睛210投影图像的LOE 212的主平面之间的平行度的要求宽松得多，其中，可能需要约1弧分量级的平行度。
透镜240在与第一焦距维度正交的维度上具有第二焦距f2。透镜240的双圆锥方面使得能够经由(从眼睛210反射的)沿两个正交维度跨越耦入区域243的入射光对眼睛210进行成像。参照图10至图12讨论了通过(由透镜240)对与跨越第一维度(沿x轴)的入射光线对应的耦出光进行引导来成像。以下段落将描述通过由透镜240将与跨越第二维度(沿z轴)的入射光线对应的耦出光线聚焦到光学传感器238上来对眼睛210成像。
现在参照图13，光束244、250还包括在第二维度上(沿z轴)沿耦入区域243的至少一部分跨越相应光束的光线。在所示示例中，光束244包括源白EMB 209的公共点并且在第二维度上(沿x轴)沿耦入区域243的至少一部分跨越光束244的样本光线248A、248B和248C，其中光线248A和248C是光束244的边缘光线。类似地，光束250包括源自EMB 209的公共点并且在第二维度上(沿x轴)沿耦入区域243的至少一部分跨越光束250的样本光线254A、254B和254C，其中光线254A和254C是光束250的边缘光线。光线246A、246B和246C在XY平面中的投影以共同的入射角入射到表面208上。因此，光线246A、246B和246C在由表面208耦入LOE202时生成传播通过LOE 202的成组间隔开的平行光线。类似地，光线254A、254B和254C在XY平面中的投影以共同的入射角入射到表面208上。因此，光线254A、254B和254C在由表面208耦入LOE202时生成传播通过LOE 202的成组间隔开的平行光线。
现在转至图14，在图14中示出了在光学模块236处接收的耦出光线249A、249B和249C以及耦出光线255A、255B和255C。光线249A、249B和249C以及光线255A、255B和255C对应于跨越表面208的第一维度(高度，沿z轴)的入射光线。特别地，耦出光线249A、249B和249C对应于入射光线248A、248B和248C，并且耦出光线255A、255B和255C对应于入射光线254A、254B和254C。耦出光线249A、249B和249C以及耦出光线255A、255B和255C穿过透镜240，透镜240对光线施加光焦度以将光线249A、249B和249C聚焦到光学传感器238的图像平面上的公共区域(或位置)上，并且将光线255A、255B和255C聚焦到光学传感器238的图像平面上的不同的公共位置上。换言之，透镜240将光线集249A、249B和249C转换成捕获光的会聚光束，并且同样地将光线集255A、255B和255C转换成捕获光的会聚光束。通过将透镜240定位在LOE 202的输出孔径处并且设计具有合适的第二焦距f2的透镜240，实现将这些光线集聚焦到图像平面上的能力。
一般而言，透镜240优选地被设计成使得能够通过f2＝uf1/(u-f1)给出第二焦距f2，其中u是光线从表面208沿第二维度行进至透镜240的面内距离(in-plane distance)，并且可以通过u＝ER+L2/cos(θ)给出第二焦距f2，其中L2是从表面208到耦出光学构造207的面内距离，并且θ是(相对于面204测量的)光传播的角度。
如在参照图2至图8所描述的实施方式中一样，本实施方式中，光学传感器238响应于感测到到达传感器的光线而生成信号，并且这些信号被传输至处理系统130，处理系统130被配置成对信号进行处理以得出眼睛110的当前注视方向。可以使用与先前参照图2至图8描述的步骤类似的步骤来执行注视方向的得出。另外，在本实施方式中，可以使用光学传感器238测量入射光(光束244、250)的相对角度的能力来支持注视方向的得出。
照射装置242的可能部署构造与参照图8描述的照射装置138的构造大致相似。例如，设备200可以以眼镜形状因子实现，其中，头戴式机械主体被实现为带有用于接合观察者的耳朵的侧臂的眼镜框。本文还预期其他形状因子，例如头盔式形状因子、车辆风挡形状因子以及其他平视显示器和近眼显示器形状因子。照射装置242可以包括一个或更多个NIR光源，所述一个或更多个NIR光源可以例如通过直接或间接附接至面214部署在例如LOE202的活动区域附近，使得由光源发出的光线接近于EMB 209的法线到达EMB 209。可替选地，或者除了上述构造之外，照射装置242可以包括部署在观察者头部一侧附近的至少一个其他NIR光源，所述至少一个其他NIR光源例如附接至图像投影仪228或耦入光学构造224(其优选地附接至眼镜框的侧臂之一)。在这样的构造中，由NIR光源发出的光线以离轴角到达EMB 209。
另外，LOE 212可以用于以垂直于EMB 209的方向照射眼睛210。在这样的构造中，照射装置242被集成作为图像投影仪228的一部分，如图15所示。图像投影仪228大致上类似于图5中示出的图像投影仪126，不同之处在于图像投影仪228不包括光学传感器(因为光学传感器238被部署在与图像投影仪228光学分离的光学模块236中)。另外，由于光学传感器238不是图像投影仪228的一部分，因此不需要设计具有用于光谱选择性的合适涂层的分束器构造166和186。因此，在图15中示出的图像投影仪228的非限制性示例中，分束器构造166和186两者都是偏振选择性分束器，其对于第一光谱中的入射光和第二光谱中的入射光，反射第一偏振方向上(例如，相对于分束器构造166、186的表面s偏振)的入射光并透射第二偏振方向上(例如，相对于分束器构造166、186的表面p偏振)的入射光(即，分束器构造166和186对可见光和NIR光进行相同处理)。另外，由于光仅沿正向方向传播通过LOE 212并且因此光不会从LOE 212进入图像投影仪228，所以表面172是光波出射表面172，表面190是光波入射表面190，而表面194是光波出射表面194。
与参照图5所描述的类似，偏振光源176发射第二光谱(即，可见光区域)中的被示意性地表示为入射光束158的偏振光。偏振照射158以通常是相对于偏振选择性分束器构造166的表面的s偏振的第一偏振通过光波入射表面168进入棱镜160，并且被偏振选择性分束器构造166朝向图像显示表面170反射，在那里它撞击到反射显示装置178上。对应于图像的明亮区域的像素被以调制的旋转偏振(通常是p偏振)反射，使得来自亮像素的辐射透射通过分束器构造166并经由穿过光波出射表面172的透射离开棱镜160。然后光以第二偏振(通常是相对于偏振选择性分束器构造186的表面的p偏振)通过光波入射表面190进入棱镜180并到达准直表面192，在那里光穿过延迟板196，进入透镜140，并被透镜140的反射表面141反射回来通过延迟板196。两次穿过与同偏振轴成45度的快轴对准的延迟板196使偏振旋转(例如，将p偏振转换成s偏振)，使得经准直的图像照射在偏振选择性分束器构造186处被朝向光波出射表面194反射并作为照射光束222离开棱镜180。然后，通过耦入光学构造224将照射光束222耦入LOE 212(如图9所示)。
被实现为例如偏振NIR光源(其可以是NIR光源与偏振器的组合)的照射装置242与表面188相关联，在该构造中，表面188是光波入射表面188。偏振NIR光源被配置成发射第一光谱中的偏振光(即偏振NIR光)，其被示意性表示为入射光束268。偏振照射268以第一偏振(通常是相对于偏振选择性分束器构造188的表面的p偏振)通过光波入射表面188进入棱镜180、透射通过偏振选择性分束器构造186并且经由穿过光波出射表面194的透射作为照射光束270离开棱镜180。然后通过耦入光学构造224将p偏振照射光束270耦入LOE 212(类似于照射光束222)。p偏振照射270传播通过LOE 212(类似于照射222)，并且被部分反射表面218耦出LOE 212。在这种构造中，应当注意确保在LOE 212内传播的NIR照射被部分反射表面218耦出，并且确保(响应于耦出的NIR光的照射)从眼睛210发出的NIR光不被耦合回该LOE。为此，优选地，对部分反射表面218进行涂覆以使得它们在规定的入射角范围时对NIR区域中的s偏振光具有期望的反射率，使得在LOE 212内传播的s偏振NIR照射被部分反射表面218耦出，但是从眼睛210发出的s偏振NIR照射以规定的入射角范围之外的入射角入射到部分反射表面218上，并且因此在没有反射的情况下穿过部分反射表面。
尽管至此已经在具有共同(平行)伸长方向的LOE 202和LOE 212的上下文中描述了设备200的实施方式，但是其中LOE具有彼此正交的伸长方向的其他实施方式也是可能的。例如，LOE 212可以被部署成具有在x轴方向上的伸长方向(如图9所示)，而LOE 202可以被部署成具有在z轴方向上的伸长方向。另外，应当注意，已经在LOE 102和LOE 212是“一维波导”或“1D波导”的上下文中描述了设备100和200的实施方式，“一维波导”或“1D波导”意指LOE 102和LOE 212各自具有限定“板型波导”的一对平行的主表面(面104、106和面214、216)，其引导(来自图像投影仪126、228的)图像光以在一个维度上执行孔径扩展。然而，根据本实施方式的眼睛追踪装置同样适用于其他波导构造，包括其中将附加板型波导耦接至LOE 102、LOE 212中的每一个的构造，其在正交维度上引导图像光以在正交维度上进行孔径扩展，从而产生整体二维孔径扩展效果。可替选地，LOE 102、LOE 212中的一者或两者是“二维波导”或“2D波导”，这意指它具有两个相互正交的主表面对，所述主表面用于在(来自图像投影仪126、228的)图像光沿LOE传播时在两个维度上对图像光进行引导以使用单个波导在两个维度上执行孔径扩展。
尽管已经在被部署成用电磁波谱的近红外区域中的光照射眼睛的照射装置的上下文中描述了本公开内容的实施方式，但是本公开内容的实施方式不应限于发出在电磁波谱的任何特定区域内的眼睛追踪光的照射装置。将NIR光用于眼睛追踪目的的描述是为了提供对本公开内容的各种设备的构建和操作的更清楚说明的示例目的。其他类型的光也可以用于眼睛追踪目的，包括但不限于红外区域中的光和以低强度和短脉冲持续时间发出的紫外光。
根据某些非限制性实现方式，可以复制本公开内容的各个眼睛追踪装置以同时追踪对象的两只眼睛，以及将图像投影至两只眼睛。例如，可以针对两只眼睛复制设备100和/或设备200。通过结合来自两个眼睛追踪器的数据，可以实现增强的追踪稳定性和连续性。例如，当眼睛移动时，眼睛的可追踪部分可能被一只眼睛的追踪器看见，而没有被另一只眼睛的追踪器看见。如果使用利用追踪可追踪特征的追踪算法，则对两只眼睛的同时追踪使得能够在仅一个眼睛追踪器可以追踪盲点的时间段内持续保持追踪。
在设备是双目的情况下，每只眼睛具有其自身的图像投影和眼睛追踪装置，并且可以在两个眼睛追踪系统之间可选地共享各种处理部件和电源部件。如以上所提及的，可以融合通过双目眼睛追踪装置收集的眼睛追踪信息，以提供增强的追踪稳定性和连续性。
已经出于说明的目的呈现了对本公开内容的各种实施方式的描述，但是其并非旨在是穷举的或限于所公开的实施方式。在不脱离所描述实施方式的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说将是明显的。选择本文所使用的术语以最佳地说明实施方式的原理、实际应用或相对于在市场上发现的技术的技术改进，或者使本领域其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施方式。
如本文所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用。
在本文中使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。任何被描述为“示例性”的实施方式不必被解释为比其他实施方式优选或有利以及/或者排除来自其他实施方式的特征的结合。
应当理解，为清楚起见而在分开的实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方式中组合地提供。反之，为简化起见而在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各个特征也可以单独地提供或以任何合适的子组合提供，或者根据需要在本发明的任何其他描述的实施方式中提供。在各种实施方式的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施方式的必要特征，除非实施方式在没有这些元件的情况下起作用。
就所附权利要求是在没有多项引用的情况下撰写的而言，这仅仅是为了适应不允许这样的多项引用的管辖区域中的形式要求。应当注意，明确地设想了通过使权利要求具有多项引用而暗示的特征的所有可能组合，并且应当将其视为本发明的一部分。
尽管已结合本发明的特定的实施方式描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员来说，许多替选方式、修改及变型是明显的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求的精神和宽范围内的所有这样的替选、修改和变型。

Claims (23)

1.一种设备，包括：
透光基板，具有用于通过内反射引导光的至少两个平行的主表面，所述主表面中的第一主表面被部署成与眼睛成面对关系；
与所述主表面中的第一主表面相关联的光学元件，所述光学元件被配置用于根据入射光的至少一种特性对所述入射光施加光焦度，使得所述光学元件将光焦度施加至第一类型的入射光以准直所述第一类型的入射光，并且使得所述光学元件基本上不对第二类型的入射光施加光焦度；
光耦合构造，与所述基板相关联并且被配置用于：
耦入由所述光学元件准直并入射在所述主表面中的第一主表面上的所述第一类型的光的一部分以在所述基板内传播，以及
耦出在所述基板内传播的所述第二类型的光的一部分；
光学器件，与所述基板相关联并且被配置用于将所述第一类型的准直光转换成捕获光的会聚光束；
光学传感器，被部署用于感测所述捕获光；以及
至少一个处理器，与所述光学传感器电关联并且被配置成对来自所述光学传感器的信号进行处理以得出所述眼睛的当前注视方向。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述入射光的至少一种特性包括所述入射光的偏振方向。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述入射光的至少一种特性包括所述入射光占据的电磁光谱的区域。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述入射光的至少一种特性包括所述入射光的偏振方向和所述入射光占据的电磁光谱的区域。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一类型的光包括在第一偏振方向上偏振的光的分量，并且其中，所述第二类型的光在第二偏振方向上偏振。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一类型的光在第一光谱内，并且其中，所述第二类型的光在第二光谱内。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一类型的光包括在第一偏振方向上偏振并且在第一光谱内的光的分量，并且其中，所述第二类型的光在第二偏振方向上偏振并且在第二光谱内。
8.根据权利要求1所述的设备，还包括：
偏振器，与所述基板的所述主表面中的第二主表面相关联。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述基板被部署成所述主表面中的第一主表面与所述眼睛相距出瞳距离，并且其中，所述光学元件的焦距近似等于所述出瞳距离。
10.根据权利要求1所述的设备，还包括：
第二光耦合构造，与所述光学器件相关联并且被配置用于：
耦出在所述基板内传播的所述第一类型的光的一部分，使得所耦出的光被所述光学器件接收，以及
耦入来自显示源的所述第二类型的光的一部分，以通过内反射在所述基板内传播。
11.根据权利要求1所述的设备，还包括：
照射装置，被部署成用所述第一类型的光照射所述眼睛。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括：
图像投影仪，耦接至所述基板以将与图像对应的所述第二类型的准直光引入所述基板，使得所耦入的第二类型的准直光在所述基板内通过内反射传播并且由所述光耦合构造朝向所述眼睛耦出所述基板。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述图像投影仪包括反射显示装置，所述反射显示装置响应于来自偏振光源的照射而产生偏振光，并且其中，由所述反射显示装置产生的偏振光由所述光学器件准直。
14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光耦合构造包括相对于所述基板的所述主表面倾斜地部署在所述基板内的多个部分反射表面。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一类型的光沿第一传播方向在所述基板内传播，并且其中，所述第二类型的光沿与所述第一传播方向相反的第二传播方向在所述基板内传播。
16.一种设备，包括：
透光基板，具有用于通过内反射引导光的一对平行的主表面，所述主表面中的第一主表面被部署成与观察者的眼睛成面对关系；
与所述主表面中的第一主表面相关联的透镜，所述透镜被配置用于：
对第一类型的入射光施加光焦度以准直所述第一类型的入射光，其中，所述第一类型的入射光在第一光谱内并且包括在第一偏振方向上具有偏振的光的分量，以及
基本上不对第二类型的入射光施加光焦度，其中，所述第二类型的入射光在第二光谱内并且在第二偏振方向上具有偏振；
照射装置，被部署成用所述第一类型的光照射所述眼睛，使得所述第一类型的光的一部分被所述眼睛朝向所述透镜反射回来，以由所述透镜进行准直；
光学模块，包括：
反射显示装置，响应于来自光源的照射而产生与图像对应的所述第二类型的光，
光学器件，被配置用于准直由所述反射显示装置产生的光以产生所述第二类型的准直光，以及
光学传感器；
光耦合构造，被配置用于将所述第二类型的准直光耦入所述基板，以沿第一传播方向通过内反射在所述基板内传播；
相对于所述基板的所述主表面倾斜地部署在所述基板内的多个部分反射表面，所述部分反射表面被配置用于：
耦出沿所述第一传播方向在所述基板内传播的所述第二类型的光的一部分，以及
耦入入射在所述主表面中的第一主表面上的所述第一类型的准直光的一部分，以沿第二传播方向在所述基板内传播，其中，所述光耦合构造还被配置用于耦出正在传播的所述第一类型的光；以及
至少一个处理器，电耦接至所述光学传感器，
其中，所述光学模块的所述光学器件还被配置用于接收由所述光耦合构造耦出的光以及将所耦出的光转换成捕获光的会聚光束，并且其中，所述光学传感器被配置用于感测所述捕获光，并且其中，所述至少一个处理器被配置成对来自所述光学传感器的信号进行处理以得出所述眼睛的当前注视方向。
17.一种设备，包括：
第一透光基板，具有用于通过内反射引导光的至少两个基本平行的主表面，所述主表面中的第一主表面被部署成与观察者的眼睛成面对关系；
相对于所述主表面倾斜地部署在所述第一基板内的至少部分反射表面，所述至少部分反射表面被配置成耦合入射光线，所述入射光线在耦入区域内入射在所述主表面中的第一主表面上以通过内反射在所述第一基板内传播，其中，所述入射光线在第一光谱中并且响应于对所述眼睛的照射而从所述眼睛发出，并且其中，所述入射光线至少包括第一组光线和第二组光线，所述第一组光线具有在第一维度上跨越所述耦入区域的至少一部分的角度分布，并且所述第二组光线在第二维度上跨越所述耦入区域的至少一部分；
耦出装置，被配置用于耦出在所述第一基板内传播的光线；
光学模块，包括：
至少一个透镜，其在所述透镜的第一维度上具有第一焦距并且在所述透镜的第二维度上具有第二焦距，并且被配置用于：
将所耦出的与所述第一组光线对应的光线转换成捕获光的非会聚光束，所述捕获光的非会聚光束具有指示所述第一组光线的角度分布的角度分布，以及
将所耦出的与所述第二组光线对应的光线转换成捕获光的会聚光束，以及
光学传感器，被定位成与所述透镜相距基本上等于所述第一焦距的距离并且被配置用于感测所述捕获光；以及
至少一个处理器，电耦接至所述光学传感器，所述至少一个处理器被配置成对来自所述光学传感器的信号进行处理以得出所述眼睛的当前注视方向。
18.根据权利要求17所述的设备，还包括：
照射装置，被部署成用所述第一光谱中的光照射所述眼睛。
19.根据权利要求17所述的设备，还包括：
第二透光基板，具有包括用于通过内反射引导光的相互平行的第一主表面和第二主表面的多个表面，所述第二基板的所述第一主表面被部署成与所述眼睛成面对关系，并且所述第二基板的所述第二主表面被部署成与所述第一基板的所述主表面中的所述第一主表面成面对关系；以及
与所述第二基板相关联的耦出构造，所述耦出构造被配置成将在不同于所述第一光谱的第二光谱中并且在所述第二基板内传播的光的一部分朝向所述眼睛耦出所述第二基板。
20.根据权利要求19所述的设备，还包括：
图像投影仪，耦接至所述第二基板并且被配置成生成在所述第二光谱中的与图像对应的准直光，使得所述准直光在所述第二基板内通过内反射传播并且由所述耦出构造朝向所述眼睛耦出所述第二基板。
21.根据权利要求20所述的设备，还包括：
耦入装置，与所述图像投影仪和所述第二基板相关联，所述耦入装置被配置成将由所述图像投影仪生成的所述准直光耦入所述第二基板。
22.根据权利要求19所述的设备，其中，所述耦出构造包括相对于所述第二基板的主表面倾斜地部署在所述第二基板内的多个部分反射表面。
23.根据权利要求19所述的设备，其中，所述耦出构造包括与所述第二基板的主表面之一相关联的衍射光学元件。
CN202080047043.9A 2019-06-27 2020-06-25 基于经由光导光学元件对眼睛成像来进行眼睛追踪的设备和方法 Pending CN114072717A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962867249P 2019-06-27 2019-06-27
US62/867,249 2019-06-27
US201962869582P 2019-07-02 2019-07-02
US62/869,582 2019-07-02
PCT/IL2020/050715 WO2020261279A1 (en) 2019-06-27 2020-06-25 Apparatus and methods for eye tracking based on eye imaging via a light-guide optical element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114072717A true CN114072717A (zh) 2022-02-18

Family

ID=74061830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080047043.9A Pending CN114072717A (zh) 2019-06-27 2020-06-25 基于经由光导光学元件对眼睛成像来进行眼睛追踪的设备和方法

Country Status (11)

Country Link
US (2) US11914161B2 (zh)
EP (1) EP3990967A4 (zh)
JP (1) JP2022538957A (zh)
KR (1) KR20220024410A (zh)
CN (1) CN114072717A (zh)
AU (1) AU2020301646B2 (zh)
BR (1) BR112021022229A2 (zh)
CA (1) CA3137994A1 (zh)
IL (1) IL289411A (zh)
MX (1) MX2021015750A (zh)
WO (1) WO2020261279A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245545A1 (en) * 2022-06-23 2023-12-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Reflected light ray path imaging system and electronic apparatus comprising said imaging system

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11409103B2 (en) * 2018-07-16 2022-08-09 Lumus Ltd. Light-guide optical element employing polarized internal reflectors
US11701260B2 (en) * 2020-12-31 2023-07-18 Changzhou Shine Science & Technology Co., Ltd. Near-eye display module, welding mask, welding system and control method thereof
CN113391393A (zh) * 2021-06-28 2021-09-14 维沃移动通信有限公司 光学系统和可穿戴设备
EP4198607A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-21 ams International AG Eye sensing
WO2023209710A1 (en) * 2022-04-24 2023-11-02 Lumus Ltd. Eye-tracking via lightguides
CN116047649B (zh) * 2023-01-31 2024-03-12 上海理湃光晶技术有限公司 一种几何光波导耦合装置和近眼显示设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030030597A1 (en) * 2001-08-13 2003-02-13 Geist Richard Edwin Virtual display apparatus for mobile activities
WO2015157016A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 3M Innovative Properties Company Head mounted display and low conspicuity pupil illuminator
CN106133674A (zh) * 2014-01-17 2016-11-16 奥斯特豪特集团有限公司 透视计算机显示系统
CN108882845A (zh) * 2016-12-31 2018-11-23 鲁姆斯有限公司 基于经由光导光学元件的视网膜成像的眼动追踪器
US20190086674A1 (en) * 2017-09-21 2019-03-21 Magic Leap, Inc. Augmented reality display with waveguide configured to capture images of eye and/or environment
US20190187482A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-20 Facebook Technologies, Llc Integrated Augmented Reality Head-Mounted Display for Pupil Steering

Family Cites Families (323)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2329001A (en) 1941-11-25 1943-09-07 Randolph B Delmore Pilot operated valve
US2748659A (en) 1951-02-26 1956-06-05 Jenaer Glaswerk Schott & Gen Light source, searchlight or the like for polarized light
US2886911A (en) 1953-07-23 1959-05-19 George K C Hardesty Duo-panel edge illumination system
US2795069A (en) 1956-02-07 1957-06-11 George K C Hardesty Laminated metal-plastic illuminable panel
DE1422172B1 (de) 1961-12-07 1970-11-12 Kopperschmidt & Co Carl W Periskop
FR1485692A (fr) 1966-05-11 1967-06-23 Vanne perfectionnée
US3491245A (en) 1967-04-10 1970-01-20 George K C Hardesty Guided light display panel
US3544190A (en) 1968-11-29 1970-12-01 Xerox Corp Lens strip optical scanning system
DE2057827A1 (de) 1969-11-24 1971-06-03 Vickers Ltd Optische Anordnung zur Bildfeldebnung
US3626394A (en) 1970-04-09 1971-12-07 Magnavox Co Magneto-optical system
US3667621A (en) 1970-10-20 1972-06-06 Wisconsin Foundry And Machine Fluid power system for a self-contained unloading unit
US3737212A (en) 1970-12-14 1973-06-05 Gen Electric Diffraction optics head up display
GB1377627A (en) 1971-09-01 1974-12-18 Rank Organisation Ltd Beam splitting prisms
US3857109A (en) 1973-11-21 1974-12-24 Us Navy Longitudinally-pumped two-wavelength lasers
US3873209A (en) 1973-12-10 1975-03-25 Bell Telephone Labor Inc Measurement of thin films by optical waveguiding technique
FR2295436A1 (fr) 1974-12-16 1976-07-16 Radiotechnique Compelec Dispositif coupleur directif pour fibres optiques multimodes
US3940204A (en) 1975-01-23 1976-02-24 Hughes Aircraft Company Optical display systems utilizing holographic lenses
US3969023A (en) 1975-03-06 1976-07-13 American Optical Corporation Method and apparatus for detecting layers of stress in lenses
US4084883A (en) 1977-02-28 1978-04-18 The University Of Rochester Reflective polarization retarder and laser apparatus utilizing same
DE3000402A1 (de) 1979-01-19 1980-07-31 Smiths Industries Ltd Anzeigevorrichtung
US4355864A (en) 1980-03-26 1982-10-26 Sperry Corporation Magnetooptic switching devices
US4331387A (en) 1980-07-03 1982-05-25 Westinghouse Electric Corp. Electro-optical modulator for randomly polarized light
FR2496905A1 (fr) 1980-12-24 1982-06-25 France Etat Episcope a reflexions multimodes
DE3266408D1 (en) 1981-10-14 1985-10-24 Gec Avionics Optical arrangements for head-up displays and night vision goggles
US4516828A (en) 1982-05-03 1985-05-14 General Motors Corporation Duplex communication on a single optical fiber
FR2562273B1 (fr) 1984-03-27 1986-08-08 France Etat Armement Dispositif d'observation a travers une paroi dans deux directions opposees
US4715684A (en) 1984-06-20 1987-12-29 Hughes Aircraft Company Optical system for three color liquid crystal light valve image projection system
US4711512A (en) 1985-07-12 1987-12-08 Environmental Research Institute Of Michigan Compact head-up display
US4720189A (en) 1986-01-07 1988-01-19 Northern Telecom Limited Eye-position sensor
FR2617562B1 (fr) 1987-07-01 1989-11-10 Verdelet Alain Ensemble de vanne a clapet
US4805988A (en) 1987-07-24 1989-02-21 Nelson Dones Personal video viewing device
US4798448A (en) 1988-02-16 1989-01-17 General Electric Company High efficiency illumination system for display devices
US4932743A (en) 1988-04-18 1990-06-12 Ricoh Company, Ltd. Optical waveguide device
GB2220081A (en) 1988-06-21 1989-12-28 Hall & Watts Defence Optics Lt Periscope apparatus
DE68909553T2 (de) 1988-10-21 1994-01-27 Thomson Csf Optisches Kollimationssystem für eine Helmsichtanzeige.
FR2638242B1 (fr) 1988-10-21 1991-09-20 Thomson Csf Systeme optique de collimation, notamment pour visuel de casque
CN1043203A (zh) 1988-12-02 1990-06-20 三井石油化学工业株式会社 光输出控制方法及其装置
US5880888A (en) 1989-01-23 1999-03-09 Hughes Aircraft Company Helmet mounted display system
US4978952A (en) 1989-02-24 1990-12-18 Collimated Displays Incorporated Flat screen color video display
FR2647556B1 (fr) 1989-05-23 1993-10-29 Thomson Csf Dispositif optique pour l'introduction d'une image collimatee dans le champ visuel d'un observateur et casque comportant au moins un tel dispositif
US5157526A (en) 1990-07-06 1992-10-20 Hitachi, Ltd. Unabsorbing type polarizer, method for manufacturing the same, polarized light source using the same, and apparatus for liquid crystal display using the same
US5096520A (en) 1990-08-01 1992-03-17 Faris Sades M Method for producing high efficiency polarizing filters
US5751480A (en) 1991-04-09 1998-05-12 Canon Kabushiki Kaisha Plate-like polarizing element, a polarizing conversion unit provided with the element, and a projector provided with the unit
FR2683918B1 (fr) 1991-11-19 1994-09-09 Thomson Csf Materiau constitutif d'une lunette de visee et arme utilisant cette lunette.
US5367399A (en) 1992-02-13 1994-11-22 Holotek Ltd. Rotationally symmetric dual reflection optical beam scanner and system using same
US5383053A (en) 1992-04-07 1995-01-17 Hughes Aircraft Company Virtual image display having a high efficiency grid beamsplitter
US5301067A (en) 1992-05-06 1994-04-05 Plx Inc. High accuracy periscope assembly
US5231642A (en) 1992-05-08 1993-07-27 Spectra Diode Laboratories, Inc. Semiconductor ring and folded cavity lasers
US5369415A (en) 1992-06-29 1994-11-29 Motorola, Inc. Direct retinal scan display with planar imager
EP0655128B1 (de) 1992-08-13 1998-03-18 Hewlett-Packard Company Spektroskopische systeme zur analyse von kleinen und kleinsten substanzmengen
US6144347A (en) 1992-10-09 2000-11-07 Sony Corporation Head-mounted image display apparatus
US5537173A (en) 1992-10-23 1996-07-16 Olympus Optical Co., Ltd. Film winding detecting means for a camera including control means for controlling proper and accurate winding and rewinding of a film
IL103900A (en) 1992-11-26 1998-06-15 Electro Optics Ind Ltd Optical system
DE69434719T2 (de) 1993-02-26 2007-02-08 Yeda Research And Development Co., Ltd. Optische holographische Vorrichtungen
GB2278222A (en) 1993-05-20 1994-11-23 Sharp Kk Spatial light modulator
US5284417A (en) 1993-06-07 1994-02-08 Ford Motor Company Automotive fuel pump with regenerative turbine and long curved vapor channel
JPH09503594A (ja) 1993-10-07 1997-04-08 バーチャル ビジョン，インコーポレイティド 双眼鏡用ヘッド装着ディスプレーシステム
US5555329A (en) 1993-11-05 1996-09-10 Alliesignal Inc. Light directing optical structure
JPH07199236A (ja) 1993-12-28 1995-08-04 Fujitsu Ltd 光スイッチ及び光分配器
US7262919B1 (en) 1994-06-13 2007-08-28 Canon Kabushiki Kaisha Head-up display device with curved optical surface having total reflection
FR2721872B1 (fr) 1994-07-01 1996-08-02 Renault Dispositif d'amelioration de la vision d'une scene routiere
JP3219943B2 (ja) 1994-09-16 2001-10-15 株式会社東芝 平面直視型表示装置
JPH08114765A (ja) 1994-10-15 1996-05-07 Fujitsu Ltd 偏光分離・変換素子並びにこれを用いた偏光照明装置及び投射型表示装置
US5770847A (en) 1994-12-23 1998-06-23 Spectra-Physics Scanning Systems, Inc. Bar code reader with multi-focus lens
US5650873A (en) 1995-01-30 1997-07-22 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Micropolarization apparatus
US5999836A (en) 1995-06-06 1999-12-07 Nelson; Robert S. Enhanced high resolution breast imaging device and method utilizing non-ionizing radiation of narrow spectral bandwidth
GB9521210D0 (en) 1995-10-17 1996-08-28 Barr & Stroud Ltd Display system
GB2306741A (en) 1995-10-24 1997-05-07 Sharp Kk Illuminator
US6404550B1 (en) 1996-07-25 2002-06-11 Seiko Epson Corporation Optical element suitable for projection display apparatus
US5829854A (en) 1996-09-26 1998-11-03 Raychem Corporation Angled color dispersement and recombination prism
US6204974B1 (en) 1996-10-08 2001-03-20 The Microoptical Corporation Compact image display system for eyeglasses or other head-borne frames
US5886822A (en) 1996-10-08 1999-03-23 The Microoptical Corporation Image combining system for eyeglasses and face masks
JPH10133055A (ja) 1996-10-31 1998-05-22 Sharp Corp 光結合器及びその製造方法
US5919601A (en) 1996-11-12 1999-07-06 Kodak Polychrome Graphics, Llc Radiation-sensitive compositions and printing plates
US5724163A (en) 1996-11-12 1998-03-03 Yariv Ben-Yehuda Optical system for alternative or simultaneous direction of light originating from two scenes to the eye of a viewer
JP4155343B2 (ja) 1996-11-12 2008-09-24 ミラージュ イノベーションズ リミテッド 二つの光景からの光を観察者の眼へ代替的に、あるいは同時に導くための光学系
JPH10160961A (ja) 1996-12-03 1998-06-19 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 光学素子
US6292296B1 (en) 1997-05-28 2001-09-18 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Large scale polarizer and polarizer system employing it
DE19725262C2 (de) 1997-06-13 1999-08-05 Vitaly Dr Lissotschenko Optische Strahltransformationsvorrichtung
US5883684A (en) 1997-06-19 1999-03-16 Three-Five Systems, Inc. Diffusively reflecting shield optically, coupled to backlit lightguide, containing LED's completely surrounded by the shield
US5896232A (en) 1997-08-07 1999-04-20 International Business Machines Corporation Highly efficient and compact frontlighting for polarization-based reflection light valves
RU2124746C1 (ru) 1997-08-11 1999-01-10 Закрытое акционерное общество "Кванта Инвест" Дихроичный поляризатор
US6091548A (en) 1997-10-01 2000-07-18 Raytheon Company Optical system with two-stage aberration correction
CA2307877C (en) 1997-10-30 2005-08-30 The Microoptical Corporation Eyeglass interface system
US6580529B1 (en) 1998-04-02 2003-06-17 Elop Electro -Optics Industries Ltd. Holographic optical devices
US20040108971A1 (en) * 1998-04-09 2004-06-10 Digilens, Inc. Method of and apparatus for viewing an image
US6222971B1 (en) 1998-07-17 2001-04-24 David Slobodin Small inlet optical panel and a method of making a small inlet optical panel
US6231992B1 (en) 1998-09-04 2001-05-15 Yazaki Corporation Partial reflector
JP2000155234A (ja) 1998-11-24 2000-06-06 Nippon Electric Glass Co Ltd 光ファイバ用毛細管
JP2000187177A (ja) 1998-12-22 2000-07-04 Olympus Optical Co Ltd 画像表示装置
US20050024849A1 (en) 1999-02-23 2005-02-03 Parker Jeffery R. Methods of cutting or forming cavities in a substrate for use in making optical films, components or wave guides
EP1930764A1 (en) 1999-04-21 2008-06-11 3M Innovative Properties Company Optical systems for reflective LCD's
US6798579B2 (en) 1999-04-27 2004-09-28 Optical Products Development Corp. Real imaging system with reduced ghost imaging
US6728034B1 (en) 1999-06-16 2004-04-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Diffractive optical element that polarizes light and an optical pickup using the same
JP3913407B2 (ja) 1999-07-09 2007-05-09 株式会社リコー 屈折率分布の測定装置及び方法
US20030063042A1 (en) 1999-07-29 2003-04-03 Asher A. Friesem Electronic utility devices incorporating a compact virtual image display
AU1084601A (en) 1999-10-14 2001-04-23 Stratos Product Development Company Virtual imaging system
JP2001141924A (ja) 1999-11-16 2001-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 分波素子及び分波受光素子
JP3828328B2 (ja) 1999-12-28 2006-10-04 ローム株式会社 ヘッドマウントディスプレー
US6421148B2 (en) 2000-01-07 2002-07-16 Honeywell International Inc. Volume holographic diffusers
EP1180711A4 (en) 2000-01-28 2005-10-12 Seiko Epson Corp OPTICAL REFLECTION POLARIZER AND PROJECTOR COMPRISING THIS POLARIZER
US6789910B2 (en) 2000-04-12 2004-09-14 Semiconductor Energy Laboratory, Co., Ltd. Illumination apparatus
US6362861B1 (en) 2000-05-02 2002-03-26 Agilent Technologies, Inc. Microdisplay system
IL136248A (en) 2000-05-21 2004-08-31 Elop Electrooptics Ind Ltd System and method for changing light transmission through a substrate
PL209571B1 (pl) 2000-06-05 2011-09-30 Lumus Ltd Urządzenie optyczne z materiałem o całkowitym wewnętrznym odbiciu światła
US6307612B1 (en) 2000-06-08 2001-10-23 Three-Five Systems, Inc. Liquid crystal display element having a precisely controlled cell gap and method of making same
US6324330B1 (en) 2000-07-10 2001-11-27 Ultratech Stepper, Inc. Folded light tunnel apparatus and method
DE60036733T2 (de) 2000-07-24 2008-07-17 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Oberflächenbeleuchtungseinrichtung
KR100388819B1 (ko) 2000-07-31 2003-06-25 주식회사 대양이앤씨 헤드 마운트 디스플레이용 광학 시스템
US6490104B1 (en) 2000-09-15 2002-12-03 Three-Five Systems, Inc. Illumination system for a micro display
US6542307B2 (en) 2000-10-20 2003-04-01 Three-Five Systems, Inc. Compact near-eye illumination system
GB0108838D0 (en) 2001-04-07 2001-05-30 Cambridge 3D Display Ltd Far field display
JP4772204B2 (ja) 2001-04-13 2011-09-14 オリンパス株式会社 観察光学系
GB2375188B (en) 2001-04-30 2004-07-21 Samsung Electronics Co Ltd Wearable Display Apparatus with Waveguide Having Diagonally Cut End Face
KR100813943B1 (ko) 2001-04-30 2008-03-14 삼성전자주식회사 복합 반사프리즘 및 이를 채용한 광픽업장치
GB0112871D0 (en) 2001-05-26 2001-07-18 Thales Optics Ltd Improved optical device
US6690513B2 (en) 2001-07-03 2004-02-10 Jds Uniphase Corporation Rhomb interleaver
US6791760B2 (en) 2001-07-24 2004-09-14 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Planar diffractive relay
US6556282B2 (en) 2001-09-04 2003-04-29 Rosemount Aerospace, Inc. Combined LOAS and LIDAR system
EP1433160A1 (en) 2001-09-07 2004-06-30 The Microoptical Corporation Light weight, compact, remountable face-supported electronic display
DE10150656C2 (de) 2001-10-13 2003-10-02 Schott Glas Reflektor für eine Hochdruck-Gasentladungslampe
US6775432B2 (en) 2001-10-19 2004-08-10 Santanu Basu Method and apparatus for optical wavelength demultiplexing, multiplexing and routing
JP2003140081A (ja) 2001-11-06 2003-05-14 Nikon Corp ホログラムコンバイナ光学系
FR2834799B1 (fr) 2002-01-11 2004-04-16 Essilor Int Lentille ophtalmique presentant un insert de projection
HRP20020044B1 (en) 2002-01-16 2008-11-30 Mara-Institut D.O.O. Indirectly prestressed, concrete, roof-ceiling construction with flat soffit
IL148804A (en) 2002-03-21 2007-02-11 Yaacov Amitai Optical device
DE10216169A1 (de) 2002-04-12 2003-10-30 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur Polarisation von Licht
JP4029662B2 (ja) 2002-05-17 2008-01-09 ソニー株式会社 画像表示装置
ITTO20020625A1 (it) 2002-07-17 2004-01-19 Fiat Ricerche Guida di luce per dispositivi di visualizzazione di tipo "head-mounted" o "head-up"
US6752169B2 (en) 2002-10-31 2004-06-22 Lindsay Manufacturing Co. Pressure regulator and shut-off valve
EP1418459A1 (en) 2002-11-08 2004-05-12 3M Innovative Properties Company Optical device comprising cubo-octahedral polyhedron as light flux splitter or light diffusing element
US20050174641A1 (en) 2002-11-26 2005-08-11 Jds Uniphase Corporation Polarization conversion light integrator
US20090190890A1 (en) 2002-12-19 2009-07-30 Freeland Riley S Fiber optic cable having a dry insert and methods of making the same
US7175304B2 (en) 2003-01-30 2007-02-13 Touchsensor Technologies, Llc Integrated low profile display
US7205960B2 (en) 2003-02-19 2007-04-17 Mirage Innovations Ltd. Chromatic planar optic display system
US7196849B2 (en) 2003-05-22 2007-03-27 Optical Research Associates Apparatus and methods for illuminating optical systems
US7475992B2 (en) 2003-06-10 2009-01-13 Abu-Ageel Nayef M Light recycler and color display system including same
US7298940B2 (en) 2003-06-10 2007-11-20 Abu-Ageel Nayef M Illumination system and display system employing same
EP1639394A2 (en) 2003-06-10 2006-03-29 Elop Electro-Optics Industries Ltd. Method and system for displaying an informative image against a background image
US7400447B2 (en) 2003-09-03 2008-07-15 Canon Kabushiki Kaisha Stereoscopic image display device
IL157838A (en) 2003-09-10 2013-05-30 Yaakov Amitai High-brightness optical device
IL157836A (en) 2003-09-10 2009-08-03 Yaakov Amitai Optical devices particularly for remote viewing applications
IL157837A (en) 2003-09-10 2012-12-31 Yaakov Amitai Substrate-guided optical device particularly for three-dimensional displays
JP2005084522A (ja) 2003-09-10 2005-03-31 Nikon Corp コンバイナ光学系
KR20050037085A (ko) 2003-10-17 2005-04-21 삼성전자주식회사 광터널, 균일광 조명장치 및 이를 채용한 프로젝터
US7430355B2 (en) 2003-12-08 2008-09-30 University Of Cincinnati Light emissive signage devices based on lightwave coupling
US7101063B2 (en) 2004-02-05 2006-09-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Systems and methods for integrating light
JP2005308717A (ja) 2004-03-23 2005-11-04 Shin Etsu Chem Co Ltd 光ファイバ母材のコア部非円率の測定方法及びその装置
EP3462227A3 (en) 2004-03-29 2019-06-19 Sony Corporation Optical device, and virtual image display device
JP4609160B2 (ja) 2004-05-17 2011-01-12 株式会社ニコン 光学素子、コンバイナ光学系、及び情報表示装置
EP1748305A4 (en) 2004-05-17 2009-01-14 Nikon Corp OPTICAL ELEMENT, COMBINER OPTICAL SYSTEM, AND IMAGE DISPLAY UNIT
TWI282017B (en) 2004-05-28 2007-06-01 Epistar Corp Planar light device
IL162572A (en) 2004-06-17 2013-02-28 Lumus Ltd High brightness optical device
IL162573A (en) 2004-06-17 2013-05-30 Lumus Ltd Optical component in a large key conductive substrate
WO2006001254A1 (ja) 2004-06-29 2006-01-05 Nikon Corporation イメージコンバイナ及び画像表示装置
IL163361A (en) 2004-08-05 2011-06-30 Lumus Ltd Optical device for light coupling into a guiding substrate
JP2006145644A (ja) 2004-11-17 2006-06-08 Hitachi Ltd 偏光分離装置及びそれを用いた投射型表示装置
WO2006061927A1 (ja) 2004-12-06 2006-06-15 Nikon Corporation 画像表示光学系、画像表示装置、照明光学系、及び液晶表示装置
US20060126181A1 (en) 2004-12-13 2006-06-15 Nokia Corporation Method and system for beam expansion in a display device
US7413328B2 (en) 2004-12-30 2008-08-19 Honeywell International Inc. Remotely coupled hybrid HUD backlight
IL166799A (en) 2005-02-10 2014-09-30 Lumus Ltd Aluminum shale surfaces for use in a conductive substrate
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
EP1849033B1 (en) 2005-02-10 2019-06-19 Lumus Ltd Substrate-guided optical device utilizing thin transparent layer
EP1846796A1 (en) 2005-02-10 2007-10-24 Lumus Ltd Substrate-guided optical device particularly for vision enhanced optical systems
WO2006087709A1 (en) 2005-02-17 2006-08-24 Lumus Ltd. Personal navigation system
WO2006098097A1 (ja) 2005-03-14 2006-09-21 Nikon Corporation 画像表示光学系及び画像表示装置
US8187481B1 (en) 2005-05-05 2012-05-29 Coho Holdings, Llc Random texture anti-reflection optical surface treatment
US7405881B2 (en) 2005-05-30 2008-07-29 Konica Minolta Holdings, Inc. Image display apparatus and head mount display
JP5030134B2 (ja) 2005-08-18 2012-09-19 株式会社リコー 偏光変換素子、偏光変換光学系および画像投影装置
US7434940B2 (en) 2005-09-06 2008-10-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Light coupling system and method
WO2007029032A1 (en) 2005-09-07 2007-03-15 Bae Systems Plc A projection display with two plate-like, co-planar waveguides including gratings
IL171820A (en) 2005-11-08 2014-04-30 Lumus Ltd A polarizing optical component for light coupling within a conductive substrate
US10261321B2 (en) 2005-11-08 2019-04-16 Lumus Ltd. Polarizing optical system
JP5226528B2 (ja) 2005-11-21 2013-07-03 マイクロビジョン，インク． 像誘導基板を有するディスプレイ
IL173715A0 (en) 2006-02-14 2007-03-08 Lumus Ltd Substrate-guided imaging lens
JP2007219106A (ja) 2006-02-16 2007-08-30 Konica Minolta Holdings Inc 光束径拡大光学素子、映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
IL177618A (en) 2006-08-22 2015-02-26 Lumus Ltd Optical component in conductive substrate
US20080151375A1 (en) 2006-12-26 2008-06-26 Ching-Bin Lin Light guide means as dually effected by light concentrating and light diffusing
JP5191771B2 (ja) 2007-04-04 2013-05-08 パナソニック株式会社 面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置
US8643948B2 (en) 2007-04-22 2014-02-04 Lumus Ltd. Collimating optical device and system
US8139944B2 (en) 2007-05-08 2012-03-20 The Boeing Company Method and apparatus for clearing an optical channel
IL183637A (en) 2007-06-04 2013-06-27 Zvi Lapidot Head display system
JP5031452B2 (ja) 2007-06-20 2012-09-19 キヤノン株式会社 画像観察装置及び画像観察システム
WO2009006640A1 (en) 2007-07-05 2009-01-08 I2Ic Corporation Light source having transparent layers
US7589901B2 (en) 2007-07-10 2009-09-15 Microvision, Inc. Substrate-guided relays for use with scanned beam light sources
JP5140869B2 (ja) 2007-08-06 2013-02-13 株式会社リコー 画像投影方法および画像投影装置
FR2925171B1 (fr) 2007-12-13 2010-04-16 Optinvent Guide optique et systeme optique de vision oculaire
JP2009162825A (ja) 2007-12-28 2009-07-23 Seiko Epson Corp 画像表示装置
WO2009127849A1 (en) 2008-04-14 2009-10-22 Bae Systems Plc Improvements in or relating to waveguides
WO2010022101A2 (en) 2008-08-19 2010-02-25 Plextronics, Inc. Organic light emitting diode lighting devices
WO2010062479A1 (en) 2008-11-02 2010-06-03 David Chaum System and apparatus for eyeglass appliance platform
US7949214B2 (en) 2008-11-06 2011-05-24 Microvision, Inc. Substrate guided relay with pupil expanding input coupler
US7949252B1 (en) 2008-12-11 2011-05-24 Adobe Systems Incorporated Plenoptic camera with large depth of field
US8317352B2 (en) 2008-12-11 2012-11-27 Robert Saccomanno Non-invasive injection of light into a transparent substrate, such as a window pane through its face
US8965152B2 (en) 2008-12-12 2015-02-24 Bae Systems Plc Waveguides
WO2010116291A2 (en) 2009-04-08 2010-10-14 International Business Machines Corporation Optical waveguide with embedded light-reflecting feature and method for fabricating the same
US9256007B2 (en) 2009-04-21 2016-02-09 Svv Technology Innovations, Inc. Light collection and illumination systems employing planar waveguide
US9335604B2 (en) 2013-12-11 2016-05-10 Milan Momcilo Popovich Holographic waveguide display
US20100291489A1 (en) 2009-05-15 2010-11-18 Api Nanofabrication And Research Corp. Exposure methods for forming patterned layers and apparatus for performing the same
JP2010266787A (ja) 2009-05-18 2010-11-25 Canon Inc 画像表示装置
US8730183B2 (en) 2009-09-03 2014-05-20 Obscura Digital Large scale multi-user, multi-touch system
TW201115231A (en) 2009-10-28 2011-05-01 Coretronic Corp Backlight module
US9110495B2 (en) 2010-02-03 2015-08-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Combined surface user interface
JP2011199672A (ja) 2010-03-19 2011-10-06 Seiko Instruments Inc ガラス基板の接合方法、ガラス接合体、パッケージの製造方法、パッケージ、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計
US9028123B2 (en) 2010-04-16 2015-05-12 Flex Lighting Ii, Llc Display illumination device with a film-based lightguide having stacked incident surfaces
MX2012012034A (es) 2010-04-16 2013-05-30 Flex Lighting Ii Llc Dispositivo de iluminacion frontal que comprende una guia de luz a base de pelicula.
JP2010217906A (ja) 2010-04-20 2010-09-30 Panasonic Corp 液晶表示装置
US9244277B2 (en) 2010-04-30 2016-01-26 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
US8649099B2 (en) 2010-09-13 2014-02-11 Vuzix Corporation Prismatic multiple waveguide for near-eye display
US8743464B1 (en) 2010-11-03 2014-06-03 Google Inc. Waveguide with embedded mirrors
US8666208B1 (en) 2010-11-05 2014-03-04 Google Inc. Moldable waveguide with embedded micro structures
US9292973B2 (en) 2010-11-08 2016-03-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Automatic variable virtual focus for augmented reality displays
JP2012123936A (ja) 2010-12-06 2012-06-28 Omron Corp 面光源装置及び立体表示装置
JP5645631B2 (ja) 2010-12-13 2014-12-24 三菱電機株式会社 波長モニタ、光モジュールおよび波長モニタ方法
WO2012085045A1 (de) 2010-12-22 2012-06-28 Seereal Technologies S.A. Kombinierte lichtmodulationsvorrichtung zur benutzernachführung
KR101997852B1 (ko) 2010-12-24 2019-10-01 매직 립, 인코포레이티드 인체공학적 머리 장착식 디스플레이 장치 및 광학 시스템
US8939579B2 (en) 2011-01-28 2015-01-27 Light Prescriptions Innovators, Llc Autofocusing eyewear, especially for presbyopia correction
JP2012252091A (ja) 2011-06-01 2012-12-20 Sony Corp 表示装置
US8639073B2 (en) 2011-07-19 2014-01-28 Teraxion Inc. Fiber coupling technique on a waveguide
JP6119091B2 (ja) 2011-09-30 2017-04-26 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
JP5826597B2 (ja) 2011-10-31 2015-12-02 シャープ株式会社 擬似太陽光照射装置
KR102116697B1 (ko) 2011-11-23 2020-05-29 매직 립, 인코포레이티드 3차원 가상 및 증강 현실 디스플레이 시스템
US8873148B1 (en) 2011-12-12 2014-10-28 Google Inc. Eyepiece having total internal reflection based light folding
US10030846B2 (en) 2012-02-14 2018-07-24 Svv Technology Innovations, Inc. Face-lit waveguide illumination systems
US8665178B1 (en) 2012-03-01 2014-03-04 Google, Inc. Partially-reflective waveguide stack and heads-up display using same
US8736963B2 (en) 2012-03-21 2014-05-27 Microsoft Corporation Two-dimensional exit-pupil expansion
US9523852B1 (en) 2012-03-28 2016-12-20 Rockwell Collins, Inc. Micro collimator system and method for a head up display (HUD)
CN106125308B (zh) 2012-04-25 2019-10-25 罗克韦尔柯林斯公司 用于显示图像的装置和方法
IL219907A (en) 2012-05-21 2017-08-31 Lumus Ltd Integrated head display system with eye tracking
US20130321432A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 QUALCOMM MEMES Technologies, Inc. Light guide with embedded fresnel reflectors
US9671566B2 (en) 2012-06-11 2017-06-06 Magic Leap, Inc. Planar waveguide apparatus with diffraction element(s) and system employing same
CN115494654A (zh) 2012-06-11 2022-12-20 奇跃公司 使用波导反射器阵列投射器的多深度平面三维显示器
US8913324B2 (en) 2012-08-07 2014-12-16 Nokia Corporation Display illumination light guide
US9860443B2 (en) 2012-08-20 2018-01-02 The Regents Of The University Of California Monocentric lens designs and associated imaging systems having wide field of view and high resolution
FR2995089B1 (fr) 2012-08-30 2015-08-21 Optinvent Dispositif optique et procede de fabrication d'un tel dispositif
US9933684B2 (en) 2012-11-16 2018-04-03 Rockwell Collins, Inc. Transparent waveguide display providing upper and lower fields of view having a specific light output aperture configuration
AU2013370897B2 (en) 2012-12-31 2017-03-30 Gentex Corporation Apparatus and method for fitting head mounted vision augmentation systems
US8947783B2 (en) 2013-01-02 2015-02-03 Google Inc. Optical combiner for near-eye display
JP6065630B2 (ja) 2013-02-13 2017-01-25 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
DE102013106392B4 (de) 2013-06-19 2017-06-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer Entspiegelungsschicht
US8913865B1 (en) 2013-06-27 2014-12-16 Microsoft Corporation Waveguide including light turning gaps
US9599504B2 (en) 2013-07-30 2017-03-21 Raytheon Company Fiber optic vibration detection
US9596756B2 (en) 2013-09-06 2017-03-14 Apple Inc. Electronic device with printed circuit board noise reduction using elastomeric damming and damping structures
US10194860B2 (en) 2013-09-11 2019-02-05 Industrial Technology Research Institute Virtual image display system
US20150081313A1 (en) 2013-09-16 2015-03-19 Sunedison Llc Methods and systems for photovoltaic site installation, commissioining, and provisioning
DE102013219625B3 (de) 2013-09-27 2015-01-22 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung sowie Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
JP6225657B2 (ja) 2013-11-15 2017-11-08 セイコーエプソン株式会社 光学素子および画像表示装置並びにこれらの製造方法
CN107315249B (zh) 2013-11-27 2021-08-17 奇跃公司 虚拟和增强现实系统与方法
JP6287131B2 (ja) 2013-12-02 2018-03-07 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
EP2886834A1 (en) 2013-12-20 2015-06-24 IMI Hydronic Engineering International SA A valve and a method of controlling a valve in a fluid conduit
JP6337465B2 (ja) 2013-12-26 2018-06-06 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
US9474902B2 (en) 2013-12-31 2016-10-25 Nano Retina Ltd. Wearable apparatus for delivery of power to a retinal prosthesis
US20160085072A1 (en) 2014-01-24 2016-03-24 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9423552B2 (en) 2014-02-24 2016-08-23 Google Inc. Lightguide device with outcoupling structures
JP2015184561A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 ソニー株式会社 導光装置、画像表示装置及び表示装置
JP6442149B2 (ja) 2014-03-27 2018-12-19 オリンパス株式会社 画像表示装置
CN104950437B (zh) 2014-03-31 2018-04-27 联想(北京)有限公司 显示装置和电子设备
DE102014207490B3 (de) 2014-04-17 2015-07-02 Carl Zeiss Ag Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas
EP2958074A1 (en) 2014-06-17 2015-12-23 Thomson Licensing A method and a display device with pixel repartition optimization
JP6746282B2 (ja) 2014-07-09 2020-08-26 恵和株式会社 光学シート、エッジライト型のバックライトユニット及び光学シートの製造方法
US9606354B2 (en) * 2014-07-17 2017-03-28 Google Inc. Heads-up display with integrated display and imaging system
JP6575117B2 (ja) 2015-04-06 2019-09-18 セイコーエプソン株式会社 表示装置、表示装置の制御方法、および、プログラム
US9639976B2 (en) 2014-10-31 2017-05-02 Google Inc. Efficient computation of shadows for circular light sources
IL235642B (en) 2014-11-11 2021-08-31 Lumus Ltd A compact head-up display system is protected by an element with a super-thin structure
IL236490B (en) * 2014-12-25 2021-10-31 Lumus Ltd Optical component on a conductive substrate
IL236491B (en) 2014-12-25 2020-11-30 Lumus Ltd A method for manufacturing an optical component in a conductive substrate
CN104570353A (zh) 2015-01-08 2015-04-29 浙江大学 利用全息波导进行彩色目视显示的方法、光学系统及穿戴设备
WO2016118643A1 (en) 2015-01-21 2016-07-28 Tesseland Llc Display device with total internal reflection
US20160234485A1 (en) 2015-02-09 2016-08-11 Steven John Robbins Display System
IL237337B (en) 2015-02-19 2020-03-31 Amitai Yaakov A compact head-up display system with a uniform image
US11468639B2 (en) 2015-02-20 2022-10-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Selective occlusion system for augmented reality devices
JP2016180871A (ja) 2015-03-24 2016-10-13 矢崎総業株式会社 光学デバイス
CN106154641B (zh) 2015-04-02 2020-06-23 联想(北京)有限公司 显示组件和电子设备
JP6892213B2 (ja) 2015-04-30 2021-06-23 ソニーグループ株式会社 表示装置及び表示装置の初期設定方法
US10222619B2 (en) 2015-07-12 2019-03-05 Steven Sounyoung Yu Head-worn image display apparatus for stereoscopic microsurgery
US10007117B2 (en) 2015-09-10 2018-06-26 Vuzix Corporation Imaging light guide with reflective turning array
KR102404648B1 (ko) 2015-09-21 2022-05-31 엘지디스플레이 주식회사 표시장치
US11016298B2 (en) 2015-10-05 2021-05-25 Magic Leap, Inc. Microlens collimator for scanning optical fiber in virtual/augmented reality system
US10653567B2 (en) 2015-11-16 2020-05-19 Hill-Rom Services, Inc. Incontinence detection pad validation apparatus and method
DE102015122055B4 (de) 2015-12-17 2018-08-30 Carl Zeiss Ag Optisches System sowie Verfahren zum Übertragen eines Quellbildes
US10345594B2 (en) 2015-12-18 2019-07-09 Ostendo Technologies, Inc. Systems and methods for augmented near-eye wearable displays
EP3190447B1 (en) 2016-01-06 2020-02-05 Ricoh Company, Ltd. Light guide and virtual image display device
JP2017135605A (ja) 2016-01-28 2017-08-03 コニカミノルタ株式会社 画像表示装置
US10151924B2 (en) 2016-02-10 2018-12-11 Nvidia Corporation Holographic reflective slim virtual/augmented reality display system and method
US10473933B2 (en) 2016-02-19 2019-11-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide pupil relay
TW201732373A (zh) 2016-02-24 2017-09-16 Omron Tateisi Electronics Co 顯示裝置
KR20180115795A (ko) 2016-02-29 2018-10-23 매직 립, 인코포레이티드 가상 및 증강 현실 시스템들 및 방법들
US20170343810A1 (en) 2016-05-24 2017-11-30 Osterhout Group, Inc. Pre-assembled solid optical assembly for head worn computers
US10025093B2 (en) 2016-04-13 2018-07-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide-based displays with exit pupil expander
CN109154720A (zh) 2016-05-18 2019-01-04 鲁姆斯有限公司 头戴式成像设备
WO2018013307A1 (en) 2016-06-21 2018-01-18 Ntt Docomo, Inc. An illuminator for a wearable display
CN106019602B (zh) 2016-08-03 2018-03-30 深圳酷酷科技有限公司 头戴式显示设备
TWI614527B (zh) 2016-08-18 2018-02-11 盧姆斯有限公司 具有一致影像之小型頭戴式顯示系統
JP2018054978A (ja) 2016-09-30 2018-04-05 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置及びその製造方法
KR102482528B1 (ko) 2016-10-09 2022-12-28 루머스 리미티드 직사각형 도파관을 사용하는 개구 배율기
KR20230145548A (ko) 2016-11-30 2023-10-17 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치 및 전자 기기
US10136532B2 (en) 2017-02-17 2018-11-20 International Business Machines Corporation Dust guard structure
KR102338472B1 (ko) 2017-02-22 2021-12-14 루머스 리미티드 광 가이드 광학 어셈블리
CN113341566B (zh) 2017-03-22 2023-12-15 鲁姆斯有限公司 交叠的反射面构造
US20180275346A1 (en) 2017-03-24 2018-09-27 Jinghui Li Compact structure of integrated WDM device
IL251645B (en) 2017-04-06 2018-08-30 Lumus Ltd Waveguide and method of production
KR102456533B1 (ko) 2017-05-23 2022-10-19 삼성전자주식회사 홀로그램 재생 장치 및 그 제어 방법
CN107238928B (zh) 2017-06-09 2020-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列波导
KR101898706B1 (ko) 2017-07-31 2018-09-13 엘지디스플레이 주식회사 마운팅 장치, 이를 이용한 디스플레이 모듈 조립장치 및 방법
DE102017125731A1 (de) 2017-11-03 2019-05-09 Carl Zeiss Ag Lichtleiter, Abbildungsvorrichtung und HMD mit separaten Abbildungskanälen
DE102017126908A1 (de) 2017-11-15 2019-05-16 Carl Zeiss Ag Lichtleiter für ein HMD, HMD und Verfahren zum Übertragen eines Bildes in einem HMD
BR112020010057A2 (pt) 2017-11-21 2020-11-03 Lumus Ltd. dispositivo óptico
CN207424391U (zh) 2017-11-22 2018-05-29 深圳创维新世界科技有限公司 近眼显示装置
JP7350338B2 (ja) 2017-12-10 2023-09-26 ルムス エルティーディー． 画像プロジェクタ
US10506220B2 (en) 2018-01-02 2019-12-10 Lumus Ltd. Augmented reality displays with active alignment and corresponding methods
TWI791728B (zh) 2018-01-02 2023-02-11 以色列商魯姆斯有限公司 具有主動對準的增強現實顯示裝置及其對準方法
IL311004A (en) 2018-01-17 2024-04-01 Magic Leap Inc Display systems and methods for determining registration between a display and a user's eyes
US10551544B2 (en) 2018-01-21 2020-02-04 Lumus Ltd. Light-guide optical element with multiple-axis internal aperture expansion
CN112005091B (zh) 2018-04-08 2023-08-11 鲁姆斯有限公司 用于对光学材料的样品进行光学测试的设备和方法、以及操作性地连接至该设备的控制器
CN112119346B (zh) 2018-05-14 2022-08-19 鲁姆斯有限公司 用于近眼显示器的具有细分光学孔径的投影仪配置和相应的光学系统
EP3794397A4 (en) 2018-05-17 2021-07-07 Lumus Ltd. CLOSE-UP DISPLAY WITH OVERLAPPING PROJECTOR ARRANGEMENTS
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
WO2019224764A1 (en) 2018-05-23 2019-11-28 Lumus Ltd. Optical system including light-guide optical element with partially-reflective internal surfaces
US11409103B2 (en) 2018-07-16 2022-08-09 Lumus Ltd. Light-guide optical element employing polarized internal reflectors
KR102592226B1 (ko) 2018-07-17 2023-10-23 삼성전자주식회사 반도체 패키지 본딩헤드 및 본딩방법
US11156759B2 (en) 2019-01-29 2021-10-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
US11143589B2 (en) 2019-03-15 2021-10-12 Mls Acq, Inc. FTIR spectrometer with cut-off filter for hydrogen sulfide detection
US11294838B2 (en) 2020-07-29 2022-04-05 Micron Technology, Inc. Signaling mechanism for bus inversion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030030597A1 (en) * 2001-08-13 2003-02-13 Geist Richard Edwin Virtual display apparatus for mobile activities
CN106133674A (zh) * 2014-01-17 2016-11-16 奥斯特豪特集团有限公司 透视计算机显示系统
WO2015157016A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 3M Innovative Properties Company Head mounted display and low conspicuity pupil illuminator
CN108882845A (zh) * 2016-12-31 2018-11-23 鲁姆斯有限公司 基于经由光导光学元件的视网膜成像的眼动追踪器
US20190086674A1 (en) * 2017-09-21 2019-03-21 Magic Leap, Inc. Augmented reality display with waveguide configured to capture images of eye and/or environment
US20190187482A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-20 Facebook Technologies, Llc Integrated Augmented Reality Head-Mounted Display for Pupil Steering

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245545A1 (en) * 2022-06-23 2023-12-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Reflected light ray path imaging system and electronic apparatus comprising said imaging system

Also Published As

Publication number Publication date
US20220334399A1 (en) 2022-10-20
US11914161B2 (en) 2024-02-27
AU2020301646A1 (en) 2022-02-03
CA3137994A1 (en) 2020-12-30
EP3990967A1 (en) 2022-05-04
IL289411A (en) 2022-02-01
KR20220024410A (ko) 2022-03-03
AU2020301646B2 (en) 2024-05-02
MX2021015750A (es) 2022-01-27
JP2022538957A (ja) 2022-09-07
BR112021022229A2 (pt) 2022-02-22
WO2020261279A1 (en) 2020-12-30
EP3990967A4 (en) 2022-08-03
US20240176155A1 (en) 2024-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2020301646B2 (en) Apparatus and methods for eye tracking based on eye imaging via a light-guide optical element
CN113748366B (zh) 光波导分束器
CN215982382U (zh) 用于将图像显示到观察者的眼睛中的显示器
US8848289B2 (en) Near-to-eye display with diffractive lens
US8786686B1 (en) Head mounted display eyepiece with integrated depth sensing
KR100951213B1 (ko) 화상 표시 장치
US8582206B2 (en) Laser-scanning virtual image display
EP2828693B1 (en) Wide-angle wide band polarizing beam splitter
US11567252B2 (en) Polarization sensitive beam splitter
TW201602638A (zh) 用於近眼式顯示器之小型化影像組合器
CN115136055B (zh) 用于减轻重影的光学装置
KR20220074893A (ko) 비점수차 광학계 및 수차 보상을 사용하는 디스플레이
JP2001166252A5 (zh)
JP2001166252A (ja) 画像表示装置
CN114787687A (zh) 基于使用与光导光学元件相关联的光学布置对来自眼睛的光的重定向来进行眼睛跟踪的系统和方法
JPWO2021191889A5 (zh)
US20240004189A1 (en) Optical systems and methods for eye tracking based on eye imaging via collimating element and light-guide optical element
CN117008342A (zh) 近眼显示光学组件及光栅制造设备
JP2000122588A (ja) 映像投影装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination