CN117242387A - 高效率薄饼透镜 - Google Patents
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Abstract
示例装置可以包括：显示器；分束器，该分束器具有第一区域和第二区域；以及反射型偏振器。该分束器的第二区域的反射率可以明显大于该第一区域的反射率；例如，至少大近似20％。在一些示例中，该第二区域可以是围绕通常位于中心的第一区域的外围区域。示例装置可以被配置为使得当用户佩戴该装置时，由该显示器发射的至少一些光透射通过该分束器的第一区域、从该反射型偏振器反射、从该分束器的第二区域反射，然后通过该反射型偏振器引导到用户的眼睛。还公开了其他设备、方法、系统以及计算机可读介质。
Description
本公开的领域
本公开总体上涉及光学构造、包括光学构造的设备和相关方法。
背景技术
折光式(folded)光学构造可以是紧凑的，具有宽视场(Field-of-View，FOV)，并且针对显示器与观众之间的给定距离提供更高的分辨率。然而，包括薄饼透镜(pancakelens)的折光式光学构造可能具有比包括折射透镜但不包括反射元件的非折光式光学构造更低的效率。例如，对于头戴式显示器(Head-Mounted Display，HMD)中的应用，光学构造的系统效率是很重要的。效率降低可能会降低增强现实(Augmented Reality，AR)/虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备的可用性，并且由于显示器为提供期望的图像亮度所需的功耗增加而导致温度升高，所以可能造成不适。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供了一种装置，该装置包括：显示器；分束器，该分束器包括第一区域和第二区域；以及反射型偏振器；其中：该分束器的第一区域具有第一反射率；该分束器的第二区域具有第二反射率；对于至少一种波长的可见光，该第二反射率比该第一反射率至少大20％；以及该装置被配置为使得由该显示器发射的光射线透射通过该分束器的第一区域，从该反射型偏振器反射，从该分束器的第二区域反射，并且透射通过该反射型偏振器。
在一些实施例中，该第二反射率可以比该第一反射率至少大30％。
在一些实施例中，该第一反射率可以在30％至70％之间；以及该第二反射率可以大于80％。
在一些实施例中，该第一反射率可以在40％至60％之间。
在一些实施例中，该第二反射率可以大于90％。
在一些实施例中，该装置可以被配置为使得从该显示器发射的该光射线具有圆偏振。
在一些实施例中，装置还可以包括光学延迟器，该光学延迟器位于该分束器与该反射型偏振器之间。
在一些实施例中，该装置可以被配置为使得：该光射线在穿过该分束器的第一区域后第一次透射通过该光学延迟器；以及该光线在第一次透射通过该光学延迟器之后具有第一线偏振。
在一些实施例中，该装置还可以被配置为使得该光射线在从该分束器的第二区域反射之后第二次透射通过该光学延迟器。
在一些实施例中，该显示器可以是液晶显示器。
在一些实施例中，该装置可以是头戴式设备。
在一些实施例中，该装置可以是增强现实设备或虚拟现实设备。
在一些实施例中，该分束器可以包括形成在光学元件上的层；以及该光学元件可以包括透镜。
在一些实施例中，该层在该第一区域中可以具有第一厚度；该层在该第二区域中具有第二厚度；以及该第二厚度大于该第一厚度。
在一些实施例中，该分束器的第一区域可以是部分反射的和部分透射的；该分束器的第二区域可以基本上是反射的。
在一些实施例中，该第一区域可以包括部分透射光学薄膜；以及该第二区域可以包括反射金属膜。
根据本公开的另一方面，提供了一种方法，该方法包括：从显示器发射光；使该光透射通过分束器的第一区域；从反射型偏振器反射该光；以及引导该光从该分束器的第二区域通过该反射型偏振器并朝向用户的眼睛，其中：对于该光，该分束器的第一区域具有大于90％的第一反射率；以及对于该光，该分束器的第二区域具有小于70％的第二反射率。
在一些实施例中，该方法可以由头戴式设备执行；以及该方法还包括使用该光向该用户显示增强现实图像或虚拟现实图像。
在一些实施例中，该光可以在穿过该反射型偏振器之前穿过光学延迟器。
根据本公开的另一个方面，提供了一种方法，该方法包括：从显示器发射具有第一圆偏振的光；使该光透射通过分束器的第一区域；从反射型偏振器反射该光；以及从该分束器的第二区域反射该光、通过该反射型偏振器并朝向用户的眼睛，其中：当该光透射通过该反射型偏振器时，该光具有第二圆偏振；该分束器的第一区域具有第一反射率；该分束器的第二区域具有第二反射率；以及该第二反射率大于该第一反射率。
应当理解的是，本文中描述为适合于结合到本公开的一个或多个方面、或实施例中的任何特征旨在通用于本公开的任何和所有方面和实施例中。根据本公开的说明书、权利要求和附图，本领域技术人员可以理解本公开的其他方面。上述一般性描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，而不是对权利要求的限制。
附图说明
附图示出了多个示例性实施例，并且附图是说明书的一部分。这些附图与以下描述一起展示和解释了本公开的各种原理。
图1是示例紧凑型显示器和成像系统的图示，该紧凑型显示器和成像系统包括发射具有第一圆偏振的光线的显示器。
图2是光从分束器的高反射区域反射的示例光线路径的图示。
图3是包括显示面板和分束器透镜的示例折光式光学构造的图示，该分束器透镜包括第一区域和第二区域这二者，该第一区域是部分反射的和部分透明的，该第二区域与第一区域相比是相对高反射的。
图4是与图3所示的装置类似的装置的图示，该图示出了附加光线束的可能路径。
图5是与图3和图4所示的装置类似的装置的替代立体图。
图6A和图6B是由与图3所示的装置类似的装置生成的示例视网膜图像的图示。
图7A和图7B是由被配置为生成图6的视网膜图像的装置生成的视网膜图像的图示，其中，眼睛凝视角已经向下移动了10°。
图8A和图8B示出了由与图3所示的装置类似的示例装置生成的视网膜图像，其中，区域315a可以与显示源的尺寸相同。
图9A和图9B是由被配置为生成图8的视网膜图像的装置生成的视网膜图像的图示，其中，字母‘A’由显示器生成。
图10A和图10B示出了由被配置为生成图9的图像的装置生成的视网膜图像，其中，眼睛凝视角已经向上移动了10°的角。
图11A至图11E示出了根据各种示例的分束器的反射率的示例空间变化。
图12和图13示出了操作的示例方法。
图14示出了设备制造的示例方法。
图15是可以结合本公开的实施例使用的示例性增强现实眼镜的图示。
图16是可以结合本公开的实施例使用的示例性虚拟现实头戴式视图器(headset)的图示。
图17结合了能够追踪用户的一只或两只眼睛的眼睛追踪子系统的示例性系统的图示。
图18A和图18B是图17中示出的眼睛追踪子系统的各个方面的更详细的图示。
在所有附图中，相同的附图标记和描述表示类似但不一定相同的元件。虽然本文所述的示例性实施例易于进行各种修改和替代形式，但是具体实施例已经在附图中以示例的方式示出并且在本文中进行了详细描述。然而，本文描述的示例性实施例并不旨在局限于所公开的特定形式。而是，本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
本公开总体上涉及光学构造、包括光学构造的设备和相关方法。如下面更详细地解释的，本公开的实施例可以包括适合于虚拟现实系统和/或增强现实系统的折光式光学构造，其中，示例设备可以提供更高的总光通量(optical throughput)和/或改进的图像均匀度。其应用示例包括增强现实和/或虚拟现实(AR/VR)设备。
示例装置可以具有包括透镜和分束器的折光式光学构造。在这种情景下，折光式光学构造可以提供包括一个或多个反射的光路径。具有折光式光学构造的装置可以是紧凑的，具有宽视场(FOV)，并且允许形成高分辨率图像。较高的透镜系统效率对于例如头戴式显示器(HMD)的应用(包括虚拟现实应用和/或增强现实应用)可能是有用的。较高的透镜效率可以增加系统的可用性和/或降低显示器背光的功耗，以提供期望的显示亮度。这可以减少设备发热并且延长电池寿命以获得期望的图像亮度。
示例设备可以包括显示器、薄饼透镜(例如，具有可以形成为透镜表面上的涂层的分束器)和反射型偏振器(例如，被配置为反射第一偏振的光并且透射第二偏振的光，其中，第一偏振和第二偏振是不同的)。例如，反射型偏振器可以被配置为反射一种旋向性(handedness)的圆偏振光并且透射另一种旋向性的圆偏振光。
在一些示例中，装置可以包括薄饼透镜，该薄饼透镜包括分束器和反射型偏振器，该分束器形成为透镜上的涂层，该反射型偏振器反射一种旋向性的圆偏振光并且透射另一种旋向性的圆偏振光。示例反射型偏振器包括但不限于，胆甾型反射型偏振器(cholesteric reflective polarizer，CLC)和/或多层双折射反射型偏振器。
根据本文描述的一般原理，本文所描述的各实施例中的任何实施例的特征可以相互结合使用。在结合附图和权利要求阅读下文的详细描述后，将更充分地理解这些和其他实施例、特征和优点。
下面参考图1至图18提供示例实施例的详细描述。图1至图2示出了示例显示和成像系统以及示例光线路径。图3至图5示出了显示器和包括可能的光线路径的折光式光学构造的组合。图6至图10示出了示例视网膜图像，该示例视网膜图像示出了不同凝视角的效果。图11A至图11E示出了对于示例分束器的代表性的反射率分布(reflectance profile)。图12至图14示出了操作和设备制造的示例方法。图15至图16示出了示例增强现实系统和虚拟现实系统，以及图17至图18B示出了示例眼睛追踪系统。
在一些示例中，折光式光学构造可以包括薄饼透镜。在这种情境下，薄饼透镜可以包括透镜和分束器，并且还可以被称为分束器透镜。分束器可以包括形成在透镜表面上的涂层(例如，金属涂层)。在一些示例中，分束器的反射率可以根据分束器内的空间位置的变化而变化。例如，分束器可以包括具有第一反射率的第一区域和具有第二反射率的第二区域。在一些示例中，分束器靠近(toward)分束器边缘(例如，在第二区域中)的反射率可以比分束器的中心区域内(例如，在第一区域内)的反射率更高。
示例包括装置，该装置包括折光式光学构造，该装置例如为包括薄饼透镜的装置，该装置可以包括以下方面中的一者或多者：改进的图像均匀度(例如，改进的亮度均匀度和/或改进的分辨率)、提高的透镜效率、减小的功耗、和/或减小的热生成。示例还包括相关联的方法，例如，制造的方法或设备使用的方法。在一些示例中，装置可以包括偏振转换分束器透镜和分束器，该分束器靠近边缘的反射率比在中心区域内的反射率更高。
在一些示例中，装置可以包括显示器，该显示器被配置为提供偏振光(例如，圆偏振光)。显示器可以包括发射型显示器(例如，发光显示器)或与背光结合使用的显示器(例如，液晶显示器)。
图1示出了装置100，该装置包括显示器105、分束器115(包括第一区域115a和第二区域115b)、延迟器120(例如，四分之一波长(quarter-wave)延迟器)和反射型偏振器125。装置100可以被配置为将来自显示器105的图像投射到用户的眼睛130上。在一些示例中，显示器105可以被配置为提供偏振光，该偏振光可以透射通过分束器的第一区域、透射通过延迟器120、从反射型偏振器125反射、第二次透射通过延迟器、从分束器反射、再次透射通过光学延迟器、并且透射通过反射型偏振器，以在用户的眼睛130处形成显示器的图像。
在一些示例中，显示器105可以发射具有第一圆偏振的光线(例如，光线110)。光线110可以入射在分束器115上(例如，入射在第一区域115a上)，并且光线110可以部分地透射通过分束器115。然后，光线110可以穿过延迟器120(例如，四分之一波长延迟器)。如果显示器发射圆偏振光，则延迟器120可以将光线110的偏振态从第一圆偏振转换为第一线偏振。在一些示例中，光线110(具有第一线偏振)然后入射在线性反射型偏振器125上，并且被线性反射型偏振器125反射。然后，光线110可以再次穿过延迟器120，光线110的偏振态可以通过延迟器120转换回第一圆偏振。在一些示例中，光线110然后可以从第二区域115b至少部分地反射离开分束器115。例如，光线110可以至少部分地从分束器115的第一区域115a反射，或者根据光线110的方向可以从第二区域115b反射。光线110的反射可以将光线110的圆偏振的旋向性反转为第二圆偏振。在反射之后，具有第二圆偏振的光线110然后可以穿过延迟器120，光线110的偏振态然后可以被转换为第二线偏振。然后，具有第二线偏振的光线110可以由线性反射型偏振器125朝向用户的眼睛透射。线性反射型偏振器125可以被配置为反射第一线偏振的光并且透射第二线偏振的光。
在一些示例中，显示器可以发射线偏振光，并且光学延迟器可以将线偏振转换为正交线偏振。在一些示例中，延迟器120和线性反射型偏振器125的组合可以用替代构造(例如，胆甾型液晶反射型偏振器)来替代。
图2示出了光线210通过装置200的路径，该装置可以具有与上面关于图1描述的装置100的光学构造类似的光学构造，并且使用类似的元件编号。在这个示例中，光线210由第二区域115b朝向用户的眼睛反射。分束器115的第二区域115b可以具有比第二区域115a更高的反射率。
图1和图2将第二区域115b示出为包括第二层118。在一些示例中，分束器的第二区域可以包括一个或多个附加反射层(例如，第二层118)。在一些示例中，分束器的第一区域和第二区域可以只包括一层，该层可以在反射率方面变化，并且可以例如在厚度或成分中的一方面或多方面具有空间变化。在一些示例中，分束器可以包括在厚度和/或成分方面变化的层。分束器115的第一区域115a和第二区域115b(分别)被示出为具有不同的厚度。这是出于说明的目的，因为在一些示例中，第一区域115a和第二区域115b可以具有类似的厚度。
图3示出了包括显示器305和折光式光学构造的示例装置300，该折光式光学构造包括分束器透镜310。分束器透镜310包括透镜318以及具有第一区域315a和第二区域315b的分束器315。第一区域315a可以是部分反射的和部分透射的，例如，对于至少一种可见波长具有至少25％的光学透射。第二区域315b可以是高反射区域，并且对于至少一种可见波长可以具有小于20％的光学透射。在一些示例中，显示器305生成光射线(light ray)(有时称为光线(ray))，该光射线例如为外围光线330和中心光线335，这些光线由眼睛370接收，以在眼睛370的视网膜360上生成显示器305的图像。中心光线335在第一视网膜部分362处入射在眼睛370的视网膜360上。外围光线330在第二视网膜部分364处入射在视网膜360上。
示例分束器315可以包括一个或多个反射层。分束器可以包括分别具有不同反射率(例如，对于可见光或至少一种可见波长的光)的第一区域315a和第二区域315b。在一些示例中，第一区域315a可以具有50％的透射率和50％的反射率，第二区域315b可以具有至少90％的反射率(例如，近似100％)。如果反射型偏振器具有接近100％的效率，则成像系统可以具有25％的效率，以用于对来自显示器305的圆偏振光(对于例如中心光线335的光线)进行成像。对于使例如外围光线330的光线成像，成像系统可以具有50％的成像效率。如下面进一步论述的，第一区域315a和第二区域315b之间的过渡部(transition)317可以是不连续的或渐进的。
从显示器305发射的光可以穿过分束器的第一区域315a，并且被反射型偏振器325反射回分束器。来自显示器305的中心部分307的中心光线335可以被反射型偏振器325反射回分束器315的第一区域315a，然后通过反射型偏振器反射回用户的眼睛。来自显示器305的外围(边缘)部分309的外围光线330可以被反射型偏振器325反射回分束器315的第二区域315b，然后通过反射型偏振器反射回用户的眼睛。如果第二区域315b的反射率大于第一区域315a的反射率，则相对于从显示器中心到视网膜的光路径的效率，这可以提高从显示器边缘到视网膜的光路径的效率。这可以补偿显示图像的边缘的亮度降低(来自于任何其他原因)。
在一些示例中，分束器315可以包括透镜318的表面上的金属涂层。图可以不是按比例的，并且显示器305可以比图所表明的更远离分束器透镜。在一些示例中，分束器315的第二区域315b可以在分束器的位于显示器的范围之外的区域的上方延伸。
在一些示例中，分束器可以形成在透镜的凸表面(例如，如所示出的)、平面表面或凹表面上。
图4示出了与图3所示的装置类似的装置400的图示，该图还示出了光射线的可能路径。该图仅出于说明的目的，装置在图3中被更清楚地示出。装置400包括显示器405和分束器透镜410。分束器透镜410包括具有第一区域415a和第二区域415b的分束器415。第二区域的反射率可以明显地大于第二区域的反射率，例如，至少大于10％，例如至少大于20％，例如至少大于30％。第二区域415b可以包括高反射区域。高反射区域可以具有大于90％的反射率。在这个示例中，显示器405生成例如光线束(bundle)430和光线435的光线，该光线由眼睛425接收，以生成显示器405的图像。例如，显示器405的外围部分470可以生成光线束430，该光线束入射在视网膜上并且集中到(brought)视网膜部分462处的近似焦点上。可以利用对光学构造的部件的光学性质(例如，光焦度、散光等)的调节或通过在光学构造中包括视觉矫正光学元件来改进光线束430在视网膜上的焦点。
光射线在视网膜部分462、464和466处入射在眼睛425的视网膜460上。光射线被示出为在外围部分470、中间部分472和中心部分474处从显示器405的不同部分发射。来自显示器的一些光射线476从分束器反射回来并且可能发生损失。另外的光射线480和482可能不会随着光路径到达眼睛425，可能发生损失，降低了光路径的光学效率。
图5还示出了与图3和图4所示的装置类似的装置。装置500包括显示器505和分束器透镜510，该分束器透镜包括具有第一区域515a和第二区域515b的分束器515。显示器505被配置为发射光射线540，该光射线入射在分束器515的第一区域515a上，其中，一些光射线542被反射。光线(例如，光线束562)入射，并且至少集中到眼睛525的视网膜560上的近似焦点上。
分束器515的第一区域515a可以具有矩形(或正方形)形状的外围517(示出为虚线)。第一区域515a可以封闭在第二区域515b内并且被该第二区域包围，在第一区域515a与第二区域515b之间的外围517处具有反射率阶梯或过渡区域。
在一些示例中，分束器的第一区域可以呈矩形(例如，正方形)，并且可以具有外围，该外围具有与显示器近似相同的高宽比(aspect ratio)和/或尺寸。例如，正方形的第一区域的高宽比可以为1：1。第一区域可以具有近似等于或略大于显示器的相应边缘尺寸的边缘尺寸(例如，高度或宽度)。例如，第一区域的边缘尺寸可以是相应显示器尺寸的0.9到1.2倍之间的倍数。例如，第一区域的外围(例如，图5中的外围517)可以具有与显示器(例如，图5中的显示器505)近似相同的尺寸和/或高宽比。
图6A示出了形成在视网膜610上的显示图像605的图示600。例如，可以使用例如图3、图4、图5所示的装置在显示器上显示图像。参考例如图3所示的装置，用于显示图像的显示器可以具有20mm×20mm的尺寸，并且第一区域315a可以具有23mm×23mm的尺寸。该尺寸是示例性的，而不是限制性的，并且可以是近似的。
图6B示出了图像强度615随位置变化的图示(representation)。该图示出了：在一些示例中，显示器可以由分束器透镜朝向显示器的边缘更高效地成像，而朝向显示器的中心更低效地成像。如此，可以在显示器边缘附近减少来自显示器的光发射，这可以提高装置的能效。
图7A示出了眼睛的凝视角向下移动10°角的效果的图示700。在视网膜710上形成的显示图像705因凝视角的改变而轻微移位。在一些示例中，眼睛追踪系统(包括下面描述并且结合图13至图14示出的多个眼睛追踪系统中的一个或多个眼睛追踪系统)可以结合在所公开的系统中，以调节显示器的亮度并且生成图像期望的亮度分布。眼睛追踪系统可以追踪各种性质和特性，包括凝视角、眼距、眼睛会聚和瞳孔直径。
图7B示出了图像强度715随位置变化的图示。
图8A示出了可以形成在用户的视网膜810上的显示图像805的图示800。例如，可以使用例如图3、图4、图5所示的装置在显示器上显示图像。参考例如图3所示的装置，用于显示图像的显示器可以具有20mm×20mm的尺寸，并且第一区域315a可以具有20mm×20mm的尺寸。该尺寸是示例性的，而不是限制性的，并且可以是近似的。在这个示例中，第一区域315a的尺寸与显示器的尺寸相同。
图8B示出了图像强度815随位置变化的图示。如上面结合图6B所论述的，显示器的边缘部分可以通过分束器透镜比显示器的中心更高效地成像。
图9A示出了可以在用户的视网膜上形成的显示图像905的图示900。可以通过例如本文描述的装置将显示在显示器上的字母‘A’成像在视网膜上。
图9B示出了图像强度随位置变化的图示，该图示出了图像强度的定性阴影图示915和作为例如可能的图像传感器阵列计数水平直方图920的强度的图示。
图10A示出了由被配置为生成图9的图像的装置生成的图像，其中，眼睛的凝视角是向上10°的。在这个示例中，示出的图像1000包括具有一些失真(特别是在图像的边缘附近)的图像1005(基于显示器上示出的图像)。这可以通过包括眼睛追踪器的装置来校正，该眼睛追踪器被配置为确定凝视角(可选地，其他度量(例如，眼距))，并且被配置为使用凝视角和/或其他信息来校正图像。
图10B示出了图像强度1015随位置变化的图示。显示图像的边缘部分1020可以示出可以使用眼睛追踪器校正的失真的效果。
示例分束器可以包括一个或多个具有不同透射率和/或反射率的区域，并且可以包括一个或多个反射层。示例分束器可以包括第一区域和第二区域，该第一区域和第二区域例如对于可见光或至少一种可见波长的光具有不同的反射率。
反射层可以通过包括如下工艺中的一种工艺或多种工艺的组合来形成：薄膜物理气相沉积、化学气相沉积、或用于沉积反射层(例如，高反射的薄膜涂层和/或部分反射的薄膜涂层)的其他合适的工艺。示例反射层可以包括一种或多种金属(例如，铝或银)，并且可以是含金属的。示例反射层可以包括一种或多种介电材料，例如，二氧化硅、氧化铝、氧化铪、二氧化钛、氧化镁、氟化镁、氧化铟锡、氧化铟镓锌等、以及它们的混合物。示例反射层可以包括一个或多个介电层，并且可以包括布拉格光栅结构或类似的多层结构。
在制造分束器期间，第一区域和第二区域可以通过掩模沉积工艺、或光刻、或它们的组合来界定。
图11A至图11E示出了分束器的反射率随距参考点的距离变化的示例变化，该距离例如为距光学中心或其他参考点的径向距离。
图11A示出了分束器的反射率-距离关系，该分束器包括具有第一反射率1100(表示为R1)的第一区域和具有第二反射率1110(表示为R2)的第二区域。对于圆形的第一区域，从第一区域到第二区域的过渡部的位置(在过渡距离D1处)可以是恒定的，并且描述第一区域的半径。对于矩形的(例如，正方形的)第一区域，D1可以随着测量过渡距离所沿的角度而变化，例如，在矩形的第一区域的拐角处距离分束器透镜的光学中心更远。
图11B示出了分束器的反射率-距离关系，该分束器包括具有第一反射率1120(表示为R1)的第一区域、具有第二反射率1124(表示为R2)的第二区域、以及过渡区域1122，该过渡区域具有随第一区域的外边缘(D1)和第二区域的内边缘(D2)之间的距离(D)线性变化而变化的反射率。第二区域的外边缘可以位于距离D3处。过渡区域可以具有平均(例如，中间)位置DM(D1+D2)/2以及平均反射率。过渡区域被示出为具有随距离线性变化的反射率，但也可以使用其他关系，例如，曲线关系。过渡区域可以具有D2-D1的宽度(其也可以称为过渡宽度或过渡距离)。过渡区域可以具有平均(例如，中间)位置DM，该平均位置可以是(D1+D2)/2，并且可以具有平均反射率(R1+R2)/2。距离D3可以表示分束器的外围或一个或多个附加分束器区域的内周。在一些示例中，距离D可以表示沿着穿过光学中心的特定方向距分束器的光学中心的距离。例如，D＝0可以表示光学中心。对于通常是圆形的第一区域(以及例如环形的第二区域)，这可以是径向距离，但是对于其他形状的第一区域和第二区域(例如，对于正方形的或椭圆形的第一区域)，这可以随方向变化。
图11C示出了分束器的反射率-距离关系，该分束器包括具有第一反射率1130(表示为R1)的第一区域、具有第二反射率1134(表示为R2)的第二区域、以及过渡区域1132，该过渡区域具有随第一区域的外边缘(D1)和第二区域的内边缘(D2)之间的距离(D)线性变化而变化的反射率。第二区域的外边缘可以位于距离D3处，该距离可以表示分束器的外边缘或具有不同反射率值的一个或多个附加分束器区域的内周。过渡区域可以具有平均(例如，中间)位置DM，该平均位置可以是(D1+D2)/2，并且可以具有平均反射率(R1+R2)/2。在这个示例中，过渡区域被示出为具有与距离有曲线关系的反射率，但是也可以使用其他关系。
图11D示出了分束器的反射率-距离关系，该分束器包括具有第一反射率1140(R1)的第一区域、具有第二反射率1142(R2)的第二区域、具有第三反射率1144(R3)的第三区域、以及具有第四反射率1146(R4)的第四区域。在一些示例中，第二区域可以围绕第一区域设置，第三区域可以围绕第二区域设置等。对于圆形的多个区域，这些区域可以是同心的。每个区域的反射率可以随着距离增加而增加。例如，围绕内部区域的外部区域可能具有比内部区域的反射率更高的反射率。区域的数量可以在例如2至10的范围内。在这个示例中，过渡区域内的反射率(例如，反射率阶梯1148)可以是不连续的(例如，如所示出的阶梯)，或者可以随距离变化(例如，在过渡区域内，从第一反射率增加到第二反射率)。
图11E示出了分束器的反射率-距离关系1150，该分束器具有随着距例如分束器中心的距离而增加的反射率。反射率可以从反射率R1(例如，在分束器的中心)增加到反射率R2(例如，分束器的边缘的附近)，其中，R1可以大于R2。在一些示例中，R1和R2可以具有不同的反射率值，例如，在其它位置相对于例如那些具有第一区域和第二区域的分束器论述的反射率值。
在一些示例中，分束器的第一区域可以包括具有近似R1的反射率的分束器的中心部分(例如，D在0到D1的范围内)，并且分束器的外围可以包括具有近似R2的反射率的第二区域(例如，D在D2到D3的范围内)。区域可以被认为是分束器的一部分，在该部分上，反射率变化小于约10％(例如，反射率从约90％变化到约100％)、或小于5％。
在一些示例中，反射率与距离之间的关系可以是单调平滑的曲线。在一些示例中，反射率与距离之间的关系可以是不连续的，或者包括反射率的变化率相对高的过渡区域。
示例分束器可以包括至少第一区域和第二区域，其中，该第一区域可以包括分束器的中心区域，该第二区域可以包括分束器的外部区域。
在一些示例中，第一区域可以具有约50％的反射率和约50％的透射率。在一些示例中，第一区域可以具有约45％、约40％、约35％、约30％、其他值的反射率，或者在这些示例反射率值的任何两个不同值之间的范围内。在一些示例中，第一区域可以具有约70％、约65％、约60％、约55％、约50％、约45％、约40％、约35％、约30％的透射率，或者这些示例透射率值的任何两个不同值之间的范围。
在一些示例中，第二区域可以具有约100％、约95％、约90％、约85％、约80％、约75％、约70％的反射率，或者在这些示例反射率值的任何两个不同值之间的范围内。例如，第二区域可以具有在近似75％与近似100％之间的反射率，例如，第二区域具有在近似85％与近似100％之间的反射率。
在一些示例中，分束器的反射率可以在过渡区域内从第一区域逐渐过渡到第二区域。过渡区域可以具有宽度(该宽度可以被称为过渡距离)，该宽度可以小于约5mm，例如小于2mm，例如小于1mm。在一些示例中，过渡区域的宽度可以小于0.1mm，例如小于0.01mm。
设备可以包括分束器，该分束器的反射率从第一区域到第二区域具有渐变或有效的不连续过渡。过渡区域可以位于第一区域与第二区域之间。当沿着特定方向(例如，垂直于第一区域的外围的径向方向、或其他方向)测量时，过渡区域可以在第一区域与第二区域之间的过渡距离上延伸。在一些示例中，该过渡距离的长度近似为或小于5mm、1mm、0.1mm或0.01mm。
图12示出了示例方法(1200)，该示例方法例如可以由装置(例如，头戴式设备(例如，AR/VR设备))来执行。该方法可以包括：从显示器发射光(例如，包括一个或多个光射线)(1210)；使光透射通过分束器的第一区域(1220)；反射来自反射型偏振器的光(1230)；以及从分束器的第二区域反射光(1240)，其中，对于光，第二区域具有比第一区域明显更大的反射率；例如，第二反射率至少大20％。光可以从分束器的第二区域朝向用户的眼睛反射，并且可以透射通过反射型偏振器(例如，由于反射、光学延迟器或一些其他效应或它们的组合引起的光的偏振修改使得)。在一些示例中，例如，如果显示器具有发射不均匀性，则从显示器的中心区域发射的光可以从分束器的第一区域反射，并且从显示器的边缘部分发射的光可以从分束器的第二区域反射。方法1200还可以包括使光朝向用户的眼睛透射通过反射型偏振器。光学延迟器可以位于分束器与反射型偏振器之间，并且光可以多次(例如，三次)穿过延迟器，然后朝用户的眼睛透射通过反射型偏振器。在一些示例中，可以从显示器发射具有圆偏振的光。每次光穿过延迟器时，光学延迟器可以改变偏振。例如，光可以以第一线偏振入射在反射型偏振器上，该光可以被反射型偏振器反射。光可以从分束器反射，并且可以以第二线偏振再次入射在反射型偏振器上，该光可以由反射型偏振器透射。
图13示出了另外的示例方法(1300)，该示例方法例如可以由装置(例如，头戴式设备(例如，AR/VR设备))来执行。该方法可以包括：使光(例如，圆偏振光)透射通过分束器的第一区域(1310)，使光透射通过光学延迟器以转换光的偏振(例如，从圆偏振转换为第一线偏振)(1320)，从反射型偏振器反射光(1330，例如通过光学延迟器反射回去)，以及从分束器反射光(1340)，其中，来自显示器的不同部分的光从分束器的不同区域反射。例如，从显示器的中心区域发射的光可以从分束器的第一区域反射，从显示器的边缘部分发射的光可以从分束器的第二区域反射，该第二区域具有比第一区域更大的反射率，从而赋予由装置形成的并且被配置为由用户的眼睛可见的显示器的图像的边缘部分相对较大的亮度。分束器的第二区域可以具有比第一区域明显更大的反射率(例如，对于可见光的一种或多种波长)。该方法还可以包括使从第二区域反射的光朝向用户的眼睛透射通过反射型偏振器。在一些示例中，光学延迟器可以位于分束器与反射型偏振器之间，并且光可以在显示器与用户的眼睛之间的光路径中多次(例如，三次)穿过延迟器。
图14示出了制造装置的示例方法(1400)。示例方法1400可以包括：使分束器靠近显示器定位，使得来自显示器的光穿过分束器的第一区域(1410)，其中，分束器包括第一区域和第二区域，并且第二区域的反射率明显高于第一区域的反射率；在分束器的与显示器相对的一侧上配置反射型偏振器(1420)，使得反射型偏振器将来自显示器的光反射回分束器；以及(可选地)使光学延迟器定位在分束器与反射型偏振器之间(1430)。该装置可以包括头戴式设备，该头戴式设备包括显示器，并且包括分束器、光学延迟器和反射型偏振器的光学组件可以用于形成头戴式设备的佩戴者可观看的显示器的图像。
在一些示例中，装置包括折光式光学构造，该折光式光学构造包括薄饼透镜(例如，透镜和分束器的组合，该透镜和分束器的组合还可以被称为分束器透镜)和反射型偏振器。示例反射型偏振器可以被配置为反射第一偏振的光并且透射第二偏振的光。例如，反射型偏振器可以被配置为反射一种旋向性的圆偏振光(例如，右旋或左旋)，并且透射另一种旋向性的圆偏振光(例如，相应地为左旋或右旋)。
折光式光学构造可以是紧凑的，具有宽视场(FOV)，并且对于显示器与观众之间的给定距离提供更高的分辨率。然而，包括薄饼透镜的折光式光学构造可能具有比包括折射透镜但不包括反射元件的非折光式光学构造更低的效率。例如，对于头戴式显示器(HMD)中的应用，光学构造的系统效率是重要的。效率降低可能会降低AR/VR设备的可用性，并且由于显示器为提供期望的图像亮度所需的功耗增加而导致温度升高，从而可能造成不适。在一些示例中，使用包括分束器的薄饼透镜提高了系统效率，该分束器的靠近该分束器边缘的反射率比该分束器的中心区域的反射率更高。使用包括分束器的偏振-转换分束器透镜可以提高透镜效率，该分束器的靠近该透镜边缘的反射率比该透镜的中心区域的反射率更高。在一些示例中，薄饼透镜可以包括折射透镜和分束器，该分束器可以形成为透镜表面上的反射涂层。该反射涂层可以具有在空间上变化的反射率。在一些示例中，薄饼透镜可以包括偏振-转换分束器透镜。
在一些示例中，反射型偏振器可以包括胆甾型液晶(例如，聚合物胆甾型液晶)。在一些示例中，反射型偏振器可以包括双折射多层反射型偏振器。在一些示例中，装置还可以包括位于分束器与反射型偏振器之间的光学延迟器，该光学延迟器例如为四分之一波长延迟器。
示例反射型偏振器(或其他偏振器)可以包括偏振膜。示例偏振膜可以包括一个或多个层，例如包括反射型偏振器和二向色性偏振器的组合的光学偏振器，该反射型偏振器和该二向色性偏振器例如结合在一起。
分束器可以被配置为反射入射光的第一部分并且透射入射光的第二部分。在一些示例中，分束器可以包括第一区域和第二区域。在一些示例中，第二区域可以通常围绕第一区域，例如，作为外围区域，但是其他布置是可能的。分束器的第一区域可以包括涂层，该涂层是部分透明的和部分反射的，第二区域可以通常是反射的。第一区域和/或第二区域可以包括薄(例如，约10nm至100nm)涂层，该涂层包括金属(例如，金、铝或银)。第一区域和/或第二区域可以包括一个或多个介电薄膜层。示例第一区域和/或第二区域可以包括一个或多个层，并且包括至少一种介电材料，例如，二氧化硅、氧化铝、氧化铪、二氧化钛、氧化镁、氟化镁、氧化铟锡、氧化铟镓锌等。示例第一区域和/或第二区域可以包括涂层，该涂层包括至少一个薄金属涂层和/或至少一个介电涂层。示例第一区域和/或第二区域可以包括金属、介电材料或金属和介电材料的组合(例如，作为包括至少一层的涂层)中的至少一种。分束器的示例第二区域可以包括高反射涂层，例如，金属涂层。
在一些示例中，示例分束器的第一区域具有约30％至约60％的反射率，例如，约50％(或者，在其他示例中，反射率为约45％、约40％、约35％、或其他合适的反射率)。在一些示例中，分束器的第一区域可以具有约50％的透射率(或者，在一些示例中，约55％、约60％、约65％、或其他合适的透射率)。在一些示例中，第二区域可以具有约100％的反射率，或者在一些示例中，约95％、约90％、约85％、约80％、或其他合适的反射率值。在一些示例中，反射型偏振器可以包括胆甾型液晶，例如，聚合物胆甾型液晶，例如，交联聚合物胆甾型液晶。在一些示例中，反射型偏振器可以包括双折射多层反射型偏振器，该双折射多层反射型偏振器与置于分束器与反射型偏振器之间的四分之一波长延迟器相组合。
在一些示例中，分束器的第一区域可以包括部分透明且部分反射的层。在一些示例中，分束器可以包括形成在衬底上的金属膜，该衬底例如为包括一种或多种光学材料的衬底。例如，该层可以包括金属层(例如，该金属层的厚度在约5nm与约500nm之间，例如厚度在10nm至200nm之间)，该金属层例如为包括一种或多种金属(例如，铝、银、金、或例如合金的其他金属)的层。该层可以包括多层，并且可以包括由该层的暴露表面(例如，该暴露表面位于金属层上)支撑的防腐蚀层。在一些示例中，该层可以包括一个或多个介电层(例如，介电薄膜层)。介电层可以包括一个或多个介电层，该一个或多个介电层例如为氧化物层(例如，金属氧化物层或其他氧化物层)、氮化物层、硼化物层、磷化物层、卤化物层(例如，金属卤化物层(例如，金属氟化物层))或其他合适的层。示例介电层可以包括一种或多种材料，例如，二氧化硅、氧化铝、氧化铪、二氧化钛、氧化镁、氟化镁、氧化铟锡、氧化铟镓锌等。在一些示例中，设备可以包括一个或多个金属层和/或一个或多个介电层。衬底可以包括玻璃或光学聚合物。
在一些示例中，分束器的第二区域可以包括高反射层(例如，基本反射层)。第二区域可以包括具有大于80％(例如，大于90％，在一些示例中大于95％)的反射率的层。该层可以包括金属、介电材料、或金属和介电材料的组合中的至少一种。
第一区域可以具有圆形形状、正方形形状或矩形形状。矩形的第一区域可以具有与显示器的高宽比类似的高宽比。第二区域可以通常围绕第一区域。如果分束器形成在通常是圆形的透镜上，则第二区域的外部外围可以是通常是圆形的。在各种示例中，分束器可以形成在例如光学元件的平面表面、凸表面或凹表面上，该光学元件例如为透镜、偏振器(例如，基于反射或吸收的偏振器)、窗口、光学延迟器、或其他光学元件。在一些示例中，分束器可以形成在菲涅耳透镜的平面表面或小面(faceted)表面上。
在一些示例中，装置包括显示器和分束器透镜，该分束器透镜包括分束器，该分束器具有随空间位置变化而变化的反射率，例如，包括相对高的光透射率的第一区域和相对低的光透射率(例如，相对较高的反射率)的第二区域。在这种情境下，分区的分束器可以具有存在不同光学特性的至少两个区域，例如，诸如对于一种或多种可见光波长具有不同反射率值的多个区域。在一些示例中，分束器可以具有第一区域和第二区域，该第一区域具有在30％至70％之间的第一反射率，该第二区域具有大于80％的第二反射率(在一些示例中，大于90％，例如，大于95％)。在一些示例中，分束器的第一区域具有小于70％的反射率，第二区域具有大于90％的反射率。可以对于可见光(例如，具有在500nm至700nm之间的波长的光)的至少一种波长来确定反射率。
在一些示例中，分束器可以形成在光学衬底(例如，透镜)上，并且透镜和分束器的组合可以被称为分束器透镜。分束器透镜可以包括具有至少一个弯曲表面的光学元件。分束器可以包括反射涂层，该反射涂层形成在光学元件(例如，透镜)的平面表面或弯曲表面上或以其他方式由该平面表面或弯曲表面支撑。
在一些示例中，透镜可以包括例如凹表面、凸表面或平面表面的表面。在一些示例中，设备可以包括一个或多个会聚透镜和/或一个或多个发散透镜。光学构造可以包括一个或多个透镜，并且可以被配置为在适眼区(eyebox)处形成显示器的至少一部分的图像。设备可以被配置为使得当用户穿戴该设备时，用户的眼睛位于适眼区内。在一些示例中，透镜可以包括菲涅耳透镜，该菲涅耳透镜例如具有形成在衬底上的小面，该衬底包括光学材料。在一些示例中，光学构造可以包括一个或多个反射器，例如反射镜和/或分束器。
在一些示例中，光学构造的部件可以包括一种或多种光学材料。例如，光学材料可以包括玻璃或光学塑料。光学材料通常在部分或全部可见光谱范围内可以具有透射性。在一些示例中，包括一般透射材料的光学部件在部分全部可见光谱范围内可以具有大于0.9的光透射率。
在一些示例中，衬底(例如，用于分束器)、光学材料和/或层(例如，光学部件的层)可以包括以下中的一种或多种：氧化物(例如，二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、例如过渡金属氧化物的其他金属氧化物、或其他非金属氧化物)；半导体(例如，诸如硅(例如，非晶硅或晶态硅)、碳、锗的本征半导体或掺杂半导体、磷属化物(pnictide)半导体、或硫属化物(chalcogenide)半导体等)；氮化物(例如，氮化硅、氮化硼、或包括氮化物半导体的其他氮化物)；碳化物(例如，碳化硅)、氮氧化物(例如，氮氧化硅)；聚合物；玻璃(例如，诸如硼硅酸盐玻璃的硅酸盐玻璃、氟化物玻璃、或其他玻璃)；或其他材料。
在一些示例中，装置可以包括显示器(例如，显示面板)和可选地具有分区反射率的折光式光学透镜(例如，本文描述的)。从显示面板入射在折光式光学透镜上的光可以是圆偏振的。该显示器可以是发射型显示器或可以包括背光。发射型显示器可以包括发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)阵列，例如，有机LED(OLED)阵列。在一些示例中，LED阵列可以包括微型LED(microLED)阵列，各LED的间距可以为近似或小于100微米(例如，近似或小于50微米、近似或小于20微米、近似或小于10微米、近似或小于5微米、近似或小于2微米、近似或小于1微米、或其他间距值)。
在一些示例中，该显示器可以包括透射型显示器(例如，液晶显示器)和光源(例如，背光)。在一些示例中，该显示器可以包括空间光调制器和光源。示例空间光调制器可以包括反射型可切换液晶阵列或透射型可切换液晶阵列。
在一些示例中，从显示器入射在分束器透镜上的显示光是圆偏振的。该显示器可以包括与背光组合的发射型显示器(例如，发光二极管显示器)或吸光面板(例如，液晶面板)。发射型显示器可以包括至少一个LED阵列，例如，有机LED(OLED)阵列。LED阵列可以包括微型LED阵列。LED阵列可以包括LED，各LED的间距小于约100微米(例如，约50微米、约20微米、约10微米、约5微米、约2微米或约1微米等)。
在一些示例中，显示器可以包括空间光调制器和光源(例如，背光)。空间光调制器可以包括反射型可切换液晶阵列或透射型可切换液晶阵列。在一些示例中，光源(例如，背光)可以具有和/或允许显示器上的照明强度的空间变化。在一些示例中，光源可以包括扫描源，例如，扫描激光器。在一些示例中，光源可以包括发光元件的布置，例如，发光元件阵列。发光元件阵列可以包括迷你型LED(miniLED)发光元件阵列和/或微型LED发光元件阵列。
在一些示例中，显示器可以包括一个或多个波导显示器。波导显示器可以包括多色显示器或单色显示器的布置。波导显示器可以被配置为将来自一个或多个波导的显示光投射到光学构造中，该光学构造被配置为在适眼区处形成显示器的至少一部分的图像。
在一些示例中，显示器亮度可以空间地变化，以将成像显示器的亮度均匀性增加至少例如约10％，例如约20％，例如约30％，例如约40％、或某个其他值。可以通过例如控制器动态控制显示器照明变化。在一些示例中，可以通过控制器接收由眼睛追踪系统提供的眼睛追踪信号来调节动态照明变化。
在一些示例中，显示器可以具有空间可调节的亮度(例如，照明强度的空间变化)。在一些示例中，可以通过空间地改变发射型显示器或背光的亮度来实现可调节的亮度。可以例如通过控制电路来调节显示器亮度和/或任何空间变化。在一些示例中，光源可以包括可扫描光源，例如，激光器。在一些示例中，光源可以包括光源阵列，例如，LED背光。例如，光源阵列可以包括迷你型LED阵列或微型LED阵列。可以空间地改变显示照明，以将成像显示器的亮度均匀性增加至少约10％(例如，约20％、约30％、约40％或其他值)。可以动态地调节来自背光的照明的空间变化，并且可以通过眼睛追踪系统控制该动态调节。
在一些示例中，设备可以包括眼睛追踪器，并且该眼睛追踪器可以包括至少一个光源和至少一个传感器。示例装置可以包括光源，该光源被配置为在该光源被激发时发射光束。光源可以提供眼睛追踪器波束(eye tracker beam)，该装置可以被配置为使得光束从用户的眼睛反射，并且反射的光由至少一个传感器检测。
例如，示例装置可以被配置为包括眼睛追踪器，该眼睛追踪器被配置为基于与至少一个反射光束相关的传感器数据来确定凝视方向。在一些示例中，光束(例如，眼睛追踪器波束)可以包括例如可见光束(例如，红色或其他可见颜色光束)和/或IR光束(例如，近IR光束)的光学光束。光束可以照亮眼睛。在一些示例中，光束可以穿过分束器(例如，部分反射膜)和/或可以穿过反射型偏振器，例如，穿过光学膜或穿过其中的孔。在一些示例中，光束可以穿过部分反射膜中的孔和/或穿过反射型偏振器。眼睛追踪器波束的偏振可以被配置为透射通过反射型偏振器。
在一些示例中，眼睛追踪波束可以穿过分束器(例如，通过部分反射膜)，强度有所降低。然而，眼睛追踪功能可以基于传感器数据，因为传感器可以响应比光源发射的光水平(light level)显著小的光水平。附加的光源和/或光学传感器可以根据需要布置在薄饼透镜的后面和/或围绕薄饼透镜的外围设置(例如，在分束器的后面并且围绕分束器，该分束器例如为部分反射膜)，并且可以使用一个或多个光源和一个或多个传感器用于进行眼睛追踪。替代地，分束器可以对可见光具有较低的透射率(例如，50％的透射率)，对红外具有较高的透射率，例如，60％、70％、80％、或90％、或更大。
光源可以在被激发时提供可见光和/或红外(IR)光，例如，作为光束。传感器可以检测可见光和/或IR光。IR光可以包括近IR光，并且可以具有800nm到2500nm之间(例如，800nm到1600nm之间)的波长。本文描述的这些范围和任何其他范围可以是包含性的和/或可以具有大致的范围限制。光束可以由一个或多个光学部件(例如，透镜和/或光圈)来准直，该一个或多个光学部件可以与单一壳体(unitary housing)内的光源相关联。在一些示例中，光束可以以小于1度(例如，对于准直良好的光束)到近似30度之间的发散角进行发散。
光源和/或传感器可以发射或检测选择的波长带(例如，匹配的波长带)，例如，近IR光或可见光。示例波长带包括具有以近似850nm、近似940nm、或近似1550nm为中心的波长的多个带。在典型的示例中，带宽可以近似为50nm、100nm、150nm或200nm。光学滤光器(例如，显示可见波长或近IR波长中的选择性光透射带的滤光器)可以用于选择(例如，选择性地透射)预定波长带，例如，上面论述的用于光束透射和/或用于光检测的那些波长带。
在一些示例中，眼睛追踪器可以包括一个或多个光源。示例光源可以包括激光二极管，例如，垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)。光源(例如，激光器(例如，VCSEL))可以被配置为生成圆偏振光束。激光器可以包括一个或多个光学元件或与一个或多个光学元件相关联，该一个或多个光学元件可以被配置对光束进行整形。光学元件可以包括透镜、光学涡旋、衍射元件、折射元件或其他光学元件。在一些示例中，光源和/或一个或多个光学元件可以包括一个或多个灰度处理、超透镜(meta-lens)刻蚀、或被配置为生成偏振光束(例如，线偏振光束或圆偏振光束)的相位元件(phaseelement)。
在一些示例中，光源可以包括激光器，例如，半导体激光器(例如，VCSEL)。示例光源(例如，VCSEL)可以被配置为发射偏振光束，例如，圆偏振光束、椭圆偏振光束、或线偏振光束。
在一些示例中，装置可以包括一个或多个光源和/或一个或多个传感器。下面将对光源进行进一步论述。在一些示例中，传感器可以包括图像传感器，并且可以包括例如传感器阵列。传感器可以使用一个或多个光学部件(例如，透镜)来接收光，传感器和一个或多个光学部件可以被配置作为成像系统。
在一些示例中，装置可以包括以下中的一者或多者：互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)传感器、电荷耦合器件(ChargeCoupled Device，CCD)传感器、光电二极管、角度传感器、位置传感器(例如，差分位置传感器)、干涉测量传感器、飞行时间(Time-of-Flight，ToF)传感器、和/或光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography，OCT)传感器。在一些示例中，传感器可以是图像传感器或包括图像传感器。装置可以包括特定传感器类型中的一种或多种，和/或可以包括不同的传感器类型。
在一些示例中，传感器可以例如在模块内与光源相关联，或者可以位于靠近光源处或其他地方。例如，传感器可以邻近或靠近光源，或者以其他方式由光源支撑或与光源机械地关联。在一些示例中，至少一个传感器和至少一个光源可以被同一外壳封闭。传感器可以由光源支撑，反之亦然。传感器和光源可以组合为单一设备。在一些示例中，传感器和光源可以组合在自混合干涉仪(Self-Mixing Interferometer，SMI)中。示例SMI可以包括光源，例如，激光器(例如，激光二极管)和传感器，例如，激光器和传感器的组合。
在一些示例中，传感器可以是一维扫描系统的部件或二维扫描系统的部件。在一些示例中，与薄饼透镜组合的传感器可以被配置为检测由光源发射的光和/或不是由显示面板发射的光。
例如，可以使用眼睛追踪器来确定用户注意力在图像内的位置。例如，眼睛追踪器可以确定凝视方向。显示的图像可以包括用户注意力被引导到的第一部分和用户的注意力之外的第二部分。在一些示例中，第一部分内的显示参数(例如，图像对比度或图像分辨率)可以高于第二部分的显示参数。在一些示例中，用户的中央凹(foveal)视觉可以位于图像的第一部分内。在一些示例中，第二部分可以位于用户的外围视觉内。在一些示例中，图像的第一部分可以包括图形要素。在一些示例中，图像的第一部分可以包括物理环境的图像内的增强现实图像要素。可以基于对图像的第一部分的注意力来修改图像。在一些示例中，对图像的第一部分的注意力可以用于从菜单中选择、输入数据、或以其他方式向计算机系统提供控制信号。
在一些示例中，设备可以包括一个或多个致动器。示例致动器可以包括压电致动器，该压电致动器可以包括压电材料(例如，晶体或陶瓷材料)。示例致动器可以包括致动器材料，例如，以下中的一种或多种：铅镁铌氧化物、铅锌铌氧化物、铅钪钽氧化物、铅镧锆钛氧化物、钡钛锆氧化物、钡钛锡氧化物、铅镁钛氧化物、铅钪铌氧化物、铅铟铌氧化物、铅铟钽氧化物、铅铁铌氧化物、铅铁钽氧化物、铅锌钽氧化物、铅铁钨氧化物、钡锶钛氧化物、钡锆氧化物、铋镁铌氧化物、铋镁钽氧化物、铋锌铌氧化物、铋锌钽氧化物、铅镱铌氧化物、铅镱钽氧化物、锶钛氧化物、铋钛氧化物、钙钛氧化物、铅镁铌钛氧化物、铅镁铌钛锆氧化物、铅锌铌钛氧化物、铅锌铌钛锆氧化物、以及任何先前与任何先前和/或传统铁电体的混合物，该传统铁电体包括：铅钛氧化物、铅锆钛氧化物、钡钛氧化物、铋铁氧化物、钠铋钛氧化物、锂钽氧化物、钠钾铌氧化物、以及锂铌氧化物。还有钛酸铅、锆酸铅、铅锆钛酸盐、铅镁铌酸盐、铌镁酸铅-钛酸铅、铌锌酸铅、铌锌酸铅-钛酸铅、钽酸铅镁、铌酸铅铟、钽酸铅铟、钛酸钡、铌酸锂、铌酸钾、铌酸钾钠、铋钠钛酸盐、或铁酸铋。上面列出的多种示例致动器材料中的一种或多种也可以用作光学材料、层(例如，光学部件的层)或衬底材料(例如，作为分束器的衬底)。在一些示例中，致动器可以被配置为调节光学元件(例如，透镜)的位置和/或构造。
在一些示例中，用于使用折光式光学构造从显示器(例如，包括显示面板)提供均匀图像亮度的方法可以包括空间地调节光源(例如，背光)和/或发射型显示器的照明亮度的空间分布。显示器亮度可以根据一个或多个显示器参数的变化来调节，该一个或多个显示器参数例如为显示器上的空间位置(例如，图像亮度的空间变化)、功耗、老化效应、眼睛响应函数、和/或一个或多个其他参数。
示例方法包括用于操作装置(例如，本文描述的装置)的计算机实施的方法。示例方法的步骤可以通过任何合适的计算机可执行代码和/或计算系统(包括例如增强现实和/或虚拟现实系统的装置)来执行。在一些示例中，示例方法的一个或多个步骤可以表示算法，该算法的结构包括多个子步骤和/或可以由多个子步骤来表示。在一些示例中，使用折光式光学构造从显示器提供均匀图像亮度的方法可以包括：使用被配置为允许显示器亮度的空间变化的显示面板。
在一些示例中，装置(例如，设备或系统)可以包括至少一个物理处理器和物理存储器，该物理存储器包括计算机可执行指令，这些计算机可执行指令在由该物理处理器执行时，使该物理处理器在显示器上生成图像。该图像可以包括虚拟现实图像要素和/或增强现实图像要素。该装置可以包括例如本文所描述的光学构造。
在一些示例中，非暂态计算机可读介质可以包括一个或多个计算机可执行指令，这些计算机可执行指令在由装置(例如，头戴式设备)的至少一个处理器执行时，使该装置向用户(例如，头戴式设备的穿戴者)提供增强现实图像或虚拟现实图像。该装置可以包括例如本文所描述的光学构造。
示例设备可以包括分束器和反射型偏振器。分束器可以具有反射率不同的区域，例如，透射至少20％入射光的第一区域和透射小于10％的入射光并且通常可以是反射的第二区域。例如，分束器的第一区域可以包括分束器的中心部分(例如，位于靠近透镜的光轴的部分中)，第二区域可以包括分束器的外围区域，例如，边缘部分。在一些示例中，分束器可以包括多个区域。在一些示例中，每个分束器区域的反射率通常可以沿着远离分束器中心的方向(例如，沿着远离分束器透镜的光轴的方向)增加。示例反射型偏振器可以被配置为反射一种偏振的光并且透射另一种偏振的光。例如，示例反射型偏振器可以反射一种旋向性的圆偏振光，并且可以透射另一种旋向性的圆偏振光。示例反射型偏振器可以反射一个线偏振方向，并且透射正交的线偏振方向。示例设备可以包括显示器，并且该显示器可以被配置为发射偏振光。在一些示例中，装置可以是增强现实和/或虚拟现实(AR/VR)头戴式视图器。
示例实施例
示例1：一种示例装置可以包括：显示器；分束器，该分束器包括第一区域和第二区域；以及反射型偏振器；其中，该分束器的第一区域具有第一反射率，该分束器的第二区域具有第二反射率，对于至少一种波长的可见光，该第二反射率比该第一反射率至少大20％，该装置被配置为使得由该显示器发射的光射线透射通过该分束器的第一区域，从该反射型偏振器反射，从该分束器的第二区域反射，并且透射通过该反射型偏振器。
示例2：根据示例1所述的装置，其中，该第二反射率比该第一反射率至少大30％。
示例3：根据示例1和2中任一示例所述的装置，其中，该第一反射率在30％至70％之间，以及该第二反射率大于80％。
示例4：根据示例1至3中任一示例所述的装置，其中，该第一反射率在40％至60％之间。
示例5：示例1至4中任一示例所述的装置，其中，该第二反射率大于90％。
示例6：根据示例1至5中任一示例所述的装置，其中，该装置被配置为使得从该显示器发射的该光射线具有圆偏振。
示例7：根据示例1至6中任一示例所述的装置，该装置还包括光学延迟器，该光学延迟器位于该分束器与该反射型偏振器之间。
示例8：根据示例7所述的装置，其中，该装置被配置为使得：该光线在穿过该分束器的第一区域后第一次透射通过该光学延迟器；以及该光射线在第一次透射通过该光学延迟器之后具有第一线偏振。
示例9：根据示例7或8中任一示例所述的装置，其中，该装置还被配置为使得该光射线在从该分束器的第二区域反射之后第二次透射通过该光学延迟器。
示例10：根据示例1至9中任一示例所述的装置，其中，该显示器是液晶显示器。
示例11：根据示例1至10中任一示例所述的装置，其中，该装置是头戴式设备。
示例12：根据示例1至11中任一示例所述的装置，其中，该装置是增强现实设备或虚拟现实设备。
示例13：根据示例1至12中任一示例所述的装置，其中，该分束器包括形成在光学元件上的层，该光学元件包括透镜。
示例14：根据示例13所述的装置，其中，该层在该第一区域中具有第一厚度，该层在该第二区域中具有第二厚度，并且该第二厚度大于该第一厚度。
示例15：根据示例1至14中任一示例所述的装置，其中，该分束器的第一区域是部分反射的和部分透射的，该分束器的第二区域基本上是反射的。
示例16：根据示例1至15中任一示例所述的装置，其中，该第一区域包括部分透射光学膜，该第二区域包括反射金属膜。
示例17：一种示例方法可以包括：从显示器发射光；使该光透射通过分束器的第一区域；从反射型偏振器反射该光；以及引导该光从该分束器的第二区域通过该反射型偏振器并朝向用户的眼睛，其中，对于该光，该分束器的第一区域具有大于90％的第一反射率；以及对于该光，该分束器的第二区域具有小于70％的第二反射率。
示例18：根据示例17所述的方法，其中，该方法由头戴式设备执行，该方法还包括使用该光向用户显示增强现实图像或虚拟现实图像。
示例19：根据示例17和18中任一示例所述的方法，其中，该光在穿过该反射型偏振器之前穿过光学延迟器。
示例20：一种方法可以包括：从显示器发射具有第一圆偏振的光；使该光透射通过分束器的第一区域；从反射型偏振器反射该光；以及从该分束器的第二区域反射该光、通过该反射型偏振器并朝向用户的眼睛，其中，当该光透射通过该反射型偏振器时，该光具有第二圆偏振，该分束器的第一区域具有第一反射率，该分束器的第二区域具有第二反射率，并且该第二反射率大于该第一反射率。
如上所述，本公开的实施例可以包括各种类型的人工现实系统或结合各种类型的人工现实系统来实施。人工现实是一种在呈现给用户之前以某种方式进行了调节的现实形式，该现实形式可以包括例如虚拟现实、增强现实、混合现实(mixed reality)、混合现实(hybrid reality)、或它们的某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全计算机生成的内容或与采集的(例如，真实世界)内容组合的计算机生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合，视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合中的任何一者可以在单个通道或多个通道(例如，向观看者产生三维(3D)效果的立体视频)中呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与用于例如在人工现实中创建内容和/或以其他方式用于人工现实(例如，以在其中执行活动)的应用程序、产品、配件、服务或它们的某种组合相关联。
人工现实系统可以以各种不同的形状要素和配置来实施。一些人工现实系统可以被设计为在没有近眼显示器(Near-Eye Display，NED)的情况下工作。其他人工现实系统可以包括NED，该NED包括也提供对真实世界的可见性(例如，诸如图15中的增强现实系统1500)或在视觉上使用户沉浸在人工现实中(例如，诸如图16中的虚拟现实系统1600)。虽然一些人工现实设备可以是独立式系统，但是其他人工现实设备可以与外部设备通信和/或配合，以向用户提供人工现实体验。这种外部设备的示例包括手持式控制器、移动设备、台式计算机、用户穿戴的设备、一个或多个其他用户穿戴的设备、和/或任何其他合适的外部系统。
转到图15，增强现实系统1500可以包括具有框架1510的眼镜设备1502，该框架被配置为将左显示设备1515(A)和右显示设备1515(B)保持在用户的双眼的前方。显示设备1515(A)和1515(B)可以一起或独立地起作用，以向用户呈现一幅图像或一系列图像。虽然增强现实系统1500包括两个显示器，但是本公开的实施例可以在具有单个NED或多于两个NED的增强现实系统中实施。
在一些实施例中，增强现实系统1500可以包括一个或多个传感器，例如，传感器1540。传感器1540可以响应于增强现实系统1500的运动而生成测量信号，并且可以基本上位于框架1510的任何部分上。传感器1540可以表示各种不同感测机构中的一种或多种，这些感测机构例如是位置传感器、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)、深度摄像头组件、结构化光发射器和/或检测器、或它们的任意组合。在一些实施例中，增强现实系统1500可以包括或可以不包括传感器1540，或者可以包括多于一个的传感器。在传感器1540包括IMU的实施例中，IMU可以基于来自传感器1540的测量信号生成校准数据。传感器1540的示例可以包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁力计、检测运动的其他合适类型的传感器、用于IMU的误差校准的传感器、或它们的某种组合。
在一些示例中，增强现实系统1500还可以包括具有多个声学换能器1520(A)至1520(J)(统称为声学换能器1520)的传声器阵列。声学换能器1520可以表示检测由声波引起的空气压力变化的换能器。每个声学换能器1520可以被配置为检测声音并且将检测到的声音转换为电子格式(例如，模拟或数字格式)。图15中的传声器阵列可以包括例如十个声学换能器：声学换能器1520(A)和1520(B)，这些声学换能器可以被设计为置于用户的相应耳朵内；声学换能器1520(C)、1520(D)、1520(E)、1520(F)、1520(G)和1520(H)，这些声学换能器可以被定位在框架1510上的各个位置处；和/或声学换能器1520(I)和1520(J)，这些声学换能器可以被定位在相应的颈带1505上。
在一些实施例中，声学换能器1520(A)至1520(J)中的一个或多个声学换能器可以用作输出换能器(例如，扬声器)。例如，声学换能器1520(A)和/或声学换能器1520(B)可以是入耳式耳机(earbud)或任何其他合适类型的头戴式耳机或扬声器。
传声器阵列的声学换能器1520的配置可以改变。虽然在图15中示出的增强现实系统1500具有十个声学换能器1520，但是声学换能器1520的数量可以多于或少于十个。在一些实施例中，使用更多数量的声学换能器1520可以增加所收集的音频信息的量和/或音频信息的灵敏度和准确度。相比之下，使用较少数量的声学换能器1520可能降低相关联的控制器1550处理所收集的音频信息所需的计算能力。此外，传声器阵列的每个声学换能器1520的位置可以变化。例如，声学换能器1520的位置可以包括用户身上的限定位置、框架1510上的限定坐标、与每个声学换能器1520相关联的取向、或它们的某种组合。
声学换能器1520(A)和1520(B)可以定位在用户耳朵的不同部分上，例如耳廓(pinna)后面、耳屏后面、和/或耳廓(auricle)或耳窝内。在一些示例中，除了耳道内部的声学换能器1520之外，还可以存在位于耳朵上或耳朵周围的附加的声学换能器1520。使声学换能器1520靠近用户的耳道定位可以使传声器阵列能够收集关于声音如何到达耳道的信息。通过将多个声学换能器1520中的至少两个声学换能器定位在用户头部的两侧上(例如，作为双耳传声器)，增强现实系统1500可以模拟双耳听觉并且采集围绕用户头部的3D立体声场。在一些实施例中，声学换能器1520(A)和1520(B)可以经由有线连接1530连接到增强现实系统1500，在其他实施例中，声学换能器1520(A)和1520(B)可以经由无线连接(例如，蓝牙连接)连接到增强现实系统1500。在另外一些实施例中，声学换能器1520(A)和1520(B)可以根本不与增强现实系统1500结合使用。
框架1510上的声学换能器1520可以以各种不同的方式进行定位，这些方式包括沿着镜腿的长度、跨过镜梁、分别在左显示设备和右显示设备(分别为，1515(A)和1515(B))上方或下方、或它们的某种组合进行定位。声学换能器1520还可以被定向为使得传声器阵列能够检测穿戴着增强现实系统1500的用户周围的宽范围方向上的声音。在一些实施例中，可以在增强现实系统1500的制造期间执行优化工艺，以确定每个声学换能器1520在传声器阵列中的相对定位。
在一些示例中，增强现实系统1500可以包括外部设备(例如，配对设备)或连接到外部设备，该外部设备例如为颈带1505。颈带1505通常表示任何类型或形式的配对设备。因此，下面对颈带1505的论述还可以应用于各种其他配对设备，例如充电盒(chargingcases)、智能手表、智能电话、腕带、其他可穿戴设备、手持式控制器、平板计算机、膝上型计算机、其他外部计算设备等。
如所示出的，颈带1505可以经由一个或多个连接器耦接到眼镜设备1502。这些连接器可以是有线的或无线的，并且可以包括电子部件和/或非电子部件(例如，结构部件)。在一些情况下，眼镜设备1502和颈带1505可以在它们之间没有任何有线或无线连接的情况下独立地运行。尽管图15示出了眼镜设备1502和颈带1505中的多个部件位于眼镜设备1502和颈带1505上的示例位置，但是这些部件可以位于其他地方和/或以不同方式分布在眼镜设备1502和/或颈带1505上。在一些实施例中，眼镜设备1502的部件和颈带1505的部件可以位于与眼镜设备1502配对的一个或多个附加的外围设备上、颈带1505上、或它们的某种组合。
将外部设备(例如，颈带1505)与增强现实眼镜设备进行配对可以使眼镜设备能够实现一副眼镜的形状要素，同时仍然为扩展后的能力提供足够的电池电量和计算能力。增强现实系统1500的电池电量、计算资源和/或附加特征中的一些或全部可以由配对设备提供、或者在配对设备与眼镜设备之间共享，从而总体上降低眼镜设备的重量、热分布和形状要素，同时仍然保留所期望的功能。例如，颈带1505可以允许将原本包括在眼镜设备上的部件包括在颈带1505中，这是因为用户在其肩部上可以承受比在其头部上可以承受的重量负荷更重的重量负荷。颈带1505还可以具有更大的表面积，通过该表面积将热扩散和分散到周围环境。因此，相较于独立式眼镜设备上原本可能有的电池容量和计算能力，颈带1505可以允许更大的电池容量和计算能力。由于在颈带1505中携带的重量比在眼镜设备1502中携带的重量对用户的侵害性更小，因此与用户承受穿戴沉重的独立式眼镜设备相比，用户可以在更长的时间长度内承受穿戴更轻的眼镜设备并携带或穿戴配对设备，从而使得用户能够更充分地将人工现实环境融入其日常活动中。
颈带1505可以与眼镜设备1502和/或其他设备通信耦合。这些其他设备可以为增强现实系统1500提供某些功能(例如，追踪、定位、深度图构建(depth mapping)、处理、存储等)。在图15的实施例中，颈带1505可以包括两个声学换能器(例如，声学换能器1520(I)和1520(J))，这两个声学换能器是传声器阵列的一部分(或者潜在地形成它们自己的传声器子阵列)。颈带1505还可以包括控制器1525和电源1535。
颈带1505的声学换能器1520(I)和1520(J)可以被配置为检测声音，并且将检测到的声音转换为电子格式(模拟或数字)。在图15的实施例中，声学换能器1520(I)和1520(J)可以被定位在颈带1505上，从而增加颈带的声学换能器1520(I)和声学换能器1520(J)与定位在眼镜设备1502上的其他声学换能器1520之间的距离。在一些情况下，增加传声器阵列中的各声学换能器1520之间的距离可以提高经由该传声器阵列执行的波束成形的准确性。例如，如果由声学换能器1520(C)和1520(D)检测到声音，并且声学换能器1520(C)与1520(D)之间的距离大于例如声学换能器1520(D)与1520(E)之间的距离，则所确定的检测到的声音的源位置可以比当该声音被声学换能器1520(D)和1520(E)检测到时更准确。
颈带1505的控制器1525可以处理由颈带1505和/或增强现实系统1500上的传感器生成的信息。例如，控制器1525可以处理来自传声器阵列的信息，该信息描述了由传声器阵列检测到的声音。对于每个检测到的声音，控制器1525可以执行波达方向(Direction-of-Arrival，DOA)估计，以估计检测到的声音从哪个方向到达传声器阵列。当传声器阵列检测到声音时，控制器1525可以用信息填充音频数据集。在增强现实系统1500包括惯性测量单元的实施例中，控制器1525可以计算来自位于眼镜设备1502上的IMU的所有惯性计算和空间计算。连接器可以在增强现实系统1500与颈带1505之间，以及在增强现实系统1500与控制器1525之间传送信息。该信息可以是光学数据形式、电子数据形式、无线数据形式、或任何其他可传输的数据形式。将对增强现实系统1500所生成的信息的处理移动至颈带1505，可以减少眼镜设备1502的重量和热量，使得用户更舒适。
颈带1505中的电源1535可以向眼镜设备1502和/或向颈带1505提供电力。电源1535可以包括但不限于锂离子电池、锂-聚合物电池、一次性锂电池、碱性电池、或任何其他形式的储能设备。在一些情况下，电源1535可以是有线电源。在颈带1505上而不是在眼镜设备1502上包括电源1535，可以有助于更好地分布由电源1535产生的重量和热量。
如所指出的，一些人工现实系统可以用虚拟体验来基本上替代用户对真实世界的一个或多个感官感知，而不是将人工现实与真实现实相混合。这种类型的系统的一个实施例是头戴式显示系统，例如图16中的大部分或完全覆盖用户视野的虚拟现实系统1600。虚拟现实系统1600可以包括前部刚性体1602和被成形为适合围绕用户头部的带1604。虚拟现实系统1600还可以包括输出音频换能器1606(A)和1606(B)。此外，尽管在图16中未示出，但是前部刚性体1602可以包括一个或多个电子元件，该一个或多个电子元件包括一个或多个电子显示器、一个或多个惯性测量单元(IMU)、一个或多个追踪发射器或检测器、和/或用于创建人工现实体验的任何其他合适的设备或系统。
人工现实系统可以包括各种类型的视觉反馈机制。例如，增强现实系统1500和/或虚拟现实系统1600中的显示设备可以包括一个或多个液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示器、微型LED(microLED)显示器、有机LED(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器、数字光投射(Digital LightProject，DLP)微型显示器、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)微型显示器和/或任何其他合适类型的显示屏。这些人工现实系统可以包括用于双眼的单个显示屏，或者可以为每只眼睛提供一个显示屏，这可以允许为变焦调节或校正用户的屈光不正提供附加的灵活性。这些人工现实系统中的一些人工现实系统还可以包括光学子系统，该光学子系统具有一个或多个透镜(例如，传统的凹透镜或凸透镜、菲涅耳透镜、可调节液体透镜等)，用户可以通过该一个或多个透镜观看显示屏。这些光学子系统可以用于各种目的，包括准直(例如，使物体看起来比其物理距离更远)、放大(例如，使得物体看起来比实际尺寸更大)和/或中继转发(到达例如观看者的眼睛)光。这些光学子系统可以用于非直视型结构(non-pupil-forming architecture)(例如，直接对光进行准直但会导致所谓的枕形失真的单透镜配置)和/或直视型结构(pupil-forming architecture)(例如，产生所谓的桶形失真以消除枕形失真的多透镜配置)。
除了使用显示屏之外或者替代使用显示屏，本文描述的多个人工现实系统中的一些人工现实系统可以包括一个或多个投射系统。例如，增强现实系统1500和/或虚拟现实系统1600中的显示设备可以包括微型LED投射器，这些微型LED投射器将光(例如，使用波导)投射到显示设备中，这些显示设备例如为允许环境光穿过的透明组合透镜。显示设备可以将投射的光朝向用户的瞳孔折射，并且可以使用户能够同时观看人工现实内容和真实世界这二者。显示设备可以使用各种不同的光学部件中的任何一种来实现这一点，这些光学部件包括波导部件(例如，全息波导元件、平面波导元件、衍射波导元件、偏振波导元件和/或反射波导元件)、光操纵表面和元件(例如，衍射元件和光栅、反射元件和光栅、以及折射元件和光栅)、耦合元件等。人工现实系统还被配置有任何其他合适类型或形式的图像投射系统，例如虚拟视网膜(retina)显示器中使用的视网膜投射器。
本文描述的人工现实系统还可以包括各种类型的计算机视觉部件和子系统。例如，增强现实系统1500和/或虚拟现实系统1600可以包括一个或多个光学传感器，例如二维(two-dimensional，2D)摄像头或3D摄像头、结构化光发射器和检测器、飞行时间深度传感器、单光束测距仪或扫描激光测距仪、3D激光雷达(LiDAR)传感器、和/或任何其他合适类型或形式的光学传感器。人工现实系统可以处理来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据，以识别用户的位置、映射真实世界、向用户提供关于真实世界环境的背景、和/或执行各种其他功能。
本文所描述的人工现实系统还可以包括一个或多个输入音频换能器和/或输出音频换能器。输出音频换能器可以包括音圈扬声器、带式扬声器、静电式扬声器、压电式扬声器、骨传导换能器、软骨传导换能器、耳屏振动换能器、和/或任何其他合适类型或形式的音频换能器。类似地，输入音频换能器可以包括电容式传声器、动态传声器、带式传声器、和/或任何其他类型或形式的输入换能器。在一些实施例中，对于音频输入和音频输出这二者，可以使用单个换能器。
在一些实施例中，本文所描述的人工现实系统还可以包括能触知的(即，触觉)反馈系统，这些反馈系统可以结合到头饰、手套、服装、手持式控制器、环境设备(例如，椅子、地板垫等)、和/或任何其他类型的设备或系统中。触觉反馈系统可以提供各种类型的皮肤反馈，这些类型的皮肤反馈包括振动、力、牵引、质地和/或温度。触觉反馈系统还可以提供各种类型的动觉反馈，例如，运动和顺应性(compliance)。可以使用电机、压电式致动器、流体系统和/或各种其他类型的反馈机构来实施触觉反馈。触觉反馈系统可以独立于其他人工现实设备来实施、在其他人工现实设备内实施、和/或与其他人工现实设备结合来实施。
通过提供触觉感知、听觉内容和/或视觉内容，人工现实系统可以在各种情境和环境中创建完整的虚拟体验或增强用户的真实世界体验。例如，人工现实系统可以辅助或扩展用户在特定环境内的感知、记忆或认知。一些系统可以增强用户与真实世界中的其他人的交互，或者可以实现与虚拟世界中的其他人的更沉浸式的交互。人工现实系统还可以用于教育目的(例如，用于学校、医院、政府组织、军事组织、商业企业等的教学或训练)、娱乐目的(例如，用于玩视频游戏、听音乐、观看视频内容等)、和/或用于可访问目的(例如，诸如助听器、视觉辅助器等)。本文所公开的实施例可以在这些情境和环境中的一者或多者和/或在其他情境和环境中实现或增强用户的人工现实体验。
在一些实施例中，本文描述的系统还可以包括被设计为识别和追踪用户的一只或两只眼睛的各种特性(例如，用户的凝视方向)的眼睛追踪子系统。在一些示例中，短语“眼睛追踪”可以指通过其测量、检测、感测、确定、和/或监测眼睛的位置、取向、和/或运动的过程。所公开的系统可以以各种不同的方式(包括通过使用各种基于光学的眼睛追踪技术、基于超声的眼睛追踪技术等)来测量眼睛的位置、取向、和/或运动。眼睛追踪子系统可以以多种不同的方式进行配置，并且可以包括各种不同的眼睛追踪硬件部件或其他计算机视觉部件。例如，眼睛追踪子系统可以包括各种不同的光学传感器，例如，二维(2D)摄像头或3D摄像头、飞行时间深度传感器、单光束测距仪或扫描激光测距仪、3DLiDAR传感器、和/或任何其他合适类型或形式的光学传感器。在这个示例中，处理子系统可以处理来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据，以测量、检测、确定、和/或以其他方式监测用户的一只或两只眼睛的位置、取向和/或活动。
图17是示例性系统1700的图示，该系统结合了能够追踪用户的一只或两只眼睛的眼睛追踪子系统。如图17所描绘的，系统1700可以包括光源1702、光学子系统1704、眼睛追踪子系统1706、和/或控制子系统1708。在一些示例中，光源1702可以为图像生成光(例如，呈现给观看者的眼睛1701)。光源1702可以表示各种合适的设备中的任何一种设备。例如，光源1702可以包括二维投射器(例如，LCoS显示器)、扫描源(例如，扫描激光器)、或其他设备(例如，LCD、LED显示器、OLED显示器、有源矩阵OLED(Active-Matrix OLED，AMOLED)显示器、透明OLED(Transparent OLED Display，TOLED)显示器、波导、或能够生成光以用于向观看者呈现图像的一些其他显示器)。在一些示例中，图像可以表示虚拟图像，该虚拟图像可以指从来自空间中的某点的光射线的表观发散(apparent divergence)形成的光学图像，而不是指从光射线的实际发散形成的图像。
在一些实施例中，光学子系统1704可以接收由光源1702生成的光，并且基于所接收的光生成包括图像的会聚光1720。在一些示例中，光学子系统1704可以包括可能与致动器和/或其他设备组合的任何数量的透镜(例如，菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜)、光圈、滤光器、反射镜、棱镜、和/或其他光学部件。特别地，致动器和/或其他设备可以使多个光学部件中的一个或多个光学部件平移和/或旋转，以改变会聚光1720的一个或多个方面。此外，各种机械耦合可以用于以任何合适的组合保持光学部件的相对间隔和/或取向。
在一个实施例中，眼睛追踪子系统1706可以生成指示观看者的眼睛1701的凝视角的追踪信息。在这个实施例中，控制子系统1708可以至少部分基于这个追踪信息，来控制光学子系统1704的各方面(例如，会聚光1720的入射角)。此外，在一些示例中，控制子系统1708可以存储和利用历史追踪信息(例如，在给定的持续时间内的追踪信息的历史，给定的持续时间例如为前一秒或前一秒的几分之一)，以预测眼睛1701的凝视角(例如，眼睛1701的视觉轴线和解剖轴线(anatomical axis)之间的角)。在一些实施例中，眼睛追踪子系统1706可以检测从眼睛1701的一些部分(例如，角膜、虹膜或瞳孔等)发出的辐射，以确定眼睛1701的当前凝视角。在其他示例中，眼睛追踪子系统1706可以采用波前传感器，以追踪瞳孔的当前位置。
可以使用任何数量的技术来追踪眼睛1701。一些技术可以涉及用红外光照亮眼睛1701，并且用被调谐为对红外光敏感的至少一个光学传感器测量反射。可以分析关于红外光如何从眼睛1701反射的信息，以确定一个或多个眼睛特征(例如，角膜、瞳孔、虹膜、和/或视网膜血管)的一个或多个位置、一个或多个取向、和/或一个或多个运动。
在一些示例中，由眼睛追踪子系统1706的传感器采集的辐射可以被数字化(即，转换为电子信号)。此外，传感器可以将这个电子信号的数字发送到一个或多个处理器(例如，与包括眼睛追踪子系统1706的装置相关联的处理器)。眼睛追踪子系统1706可以包括处于各种不同配置的各种传感器中的任何传感器。例如，眼睛追踪子系统1706可以包括对红外辐射做出反应的红外探测器。红外探测器可以是热探测器、光子探测器、和/或任何其他合适类型的探测器。热探测器可以包括对入射红外辐射的热效应做出反应的探测器。
在一些示例中，一个或多个处理器可以处理由眼睛追踪子系统1706的一个或多个传感器生成的数字表示，以追踪眼睛1701的活动。在另一个示例中，这些处理器可以通过执行由存储在非暂态存储器上的计算机可执行指令表示的算法来追踪眼睛1701的活动。在一些示例中，片上逻辑(例如，专用集成电路或ASIC)可以用于执行这种算法的至少一部分。如所指出的，眼睛追踪子系统1706可以被编程为使用一个或多个传感器的输出来追踪眼睛1701的活动。在一些实施例中，眼睛追踪子系统1706可以分析由传感器生成的数字表示，以从反射的变化中提取眼动信息。在一个实施例中，眼睛追踪子系统1706可以使用角膜反射或闪烁(也称为普尔钦斑(Purkinje image))和/或眼睛的瞳孔1722的中心，作为随时间进行追踪的特征。
在一些实施例中，眼睛追踪子系统1706可以使用眼睛的瞳孔1722的中心和红外或近红外非准直光来产生角膜反射。在这些实施例中，眼睛追踪子系统1706可以使用眼睛的瞳孔1722的中心与角膜反射之间的向量来计算眼睛1701的凝视方向。在一些实施例中，所公开的系统可以在追踪用户眼睛之前对个人(使用，例如监督或非监督技术)执行校准程序。例如，校准程序可以包括引导用户观看显示显示器上的一个或多个点，同时眼睛追踪系统记录对应于与每个点相关联的每个凝视位置的值。
在一些实施例中，眼睛追踪子系统1706可以使用两种类型的红外和/或近红外(也称为，有源光)眼睛追踪技术：亮瞳眼睛追踪和暗瞳眼睛追踪，这可以基于照明源相对于所使用的光学元件的位置来区分。如果照明与光路同轴，那么当光从视网膜反射时，眼睛1701可以作为回射器从而产生类似于摄影中红眼效应的亮瞳效应。如果照明源偏移光路，则眼睛的瞳孔1722可能看起来较暗，因为来自视网膜的回射被引导远离传感器。在一些实施例中，亮瞳追踪可以产生更大的虹膜/瞳孔对比度，允许在虹膜色素沉积的情况下进行更稳健的眼睛追踪，并且可以起到减少干扰(例如，由睫毛和其他遮挡(obscuring)特征造成的干扰)的作用。亮瞳追踪也可以允许在从完全黑暗到非常明亮的环境的照明条件下进行追踪。
在一些实施例中，控制子系统1708可以控制光源1702和/或光学子系统1704，以减少可能由眼睛1701造成的或受眼睛影响的图像的光学像差(例如，色差和/或单色像差)。在一些示例中，如上所述，控制子系统1708可以使用来自眼睛追踪子系统1706的追踪信息，以执行这种控制。例如，在控制光源1702时，控制子系统1708可以改变光源1702产生的光(例如，通过图像渲染)，以修改(例如，预失真)图像，从而减少由眼睛1701造成的图像的像差。
所公开的系统可以追踪瞳孔的位置和相对尺寸这二者(例如，由于瞳孔扩张和/或收缩)。在一些示例中，用于检测和/或追踪瞳孔的眼睛追踪设备和部件(例如，传感器和/或源)对于不同类型的眼睛可以是不同的(或进行不同的校准)。例如，对于不同颜色和/或不同瞳孔类型、尺寸等的眼睛，传感器的频率范围可以是不同的(或进行单独校准)。如此，可能需要针对每个单独的用户和/或眼睛来校准本文描述的各种眼睛追踪部件(例如，红外源和/或传感器)。
所公开的系统可以追踪具有眼科矫正(例如，由用户佩戴的隐形眼镜提供的矫正)和不具有眼科矫正这二者的眼睛。在一些实施例中，眼科矫正元件(例如，可调节透镜)可以直接结合到本文描述的人工现实系统中。在一些示例中，用户眼睛的颜色可能需要修改相应的眼睛追踪算法。例如，眼睛追踪算法可能需要至少部分地基于例如棕色眼睛与蓝色眼睛之间的不同颜色对比度进行修改。
图18A是图17中示出的眼睛追踪子系统的各个方面的更详细的图示。如这幅图所示的，眼睛追踪子系统1800可以包括至少一个源1804和至少一个传感器1806。源1804可以表示能够发射辐射的任何类型的设备或任何形式的元件。在一些示例中，源1804可以生成可见辐射、红外辐射、和/或近红外辐射。在一些示例中，源1804可以朝向用户的眼睛1802辐射电磁谱的非准直红外部分和/或近红外部分。源1804可以利用各种采样速率和速度。例如，所公开的系统可以使用具有较高采样速率的源，以便采集用户的眼睛1802的凝视性眼动、和/或正确地测量用户的眼睛1802的扫视动态。如上所指出的，可以使用任何类型或形式的眼睛追踪技术(包括基于光学的眼睛追踪技术、基于超声的眼睛追踪技术等)来追踪用户的眼睛1802。
传感器1806通常表示能够检测辐射(例如，从用户的眼睛1802反射的辐射)的任何类型或任何形式的元件。传感器1806的示例包括但不限于，电荷耦合器件(Charge CoupledDevice，CCD)、光电二极管阵列、基于互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)的传感器设备、和/或类似物。在一个示例中，传感器1806可以表示具有预定参数的传感器，这些预定参数包括但不限于动态分辨率范围、线性度、和/或专门为眼睛追踪选择和/或设计的其他特性。
如上详述的，眼睛追踪子系统1800可以生成一个或多个闪烁。如上详述的，闪烁1803可以表示来自用户的眼睛结构的辐射(例如，来自红外源(例如，源1804)的红外辐射)的反射。在各种实施例中，可以使用由(位于人工现实设备内部或外部的)处理器执行的眼睛追踪算法来追踪闪烁1803和/或用户的瞳孔。例如，人工现实设备可以包括处理器和/或存储设备，以便在本地执行眼睛追踪；和/或包括收发器，以发送和接收在外部设备(例如，移动电话、云服务器、或其他计算设备)上执行眼睛追踪所需的数据。
图18B示出了由眼睛追踪子系统(例如，眼睛追踪子系统1800)采集的示例图像1805。在这个示例中，图像1805可以包括用户的瞳孔1808和该用户的瞳孔附近的闪烁1810这二者。在一些示例中，可以使用基于人工智能的算法(例如，基于计算机视觉的算法)来识别瞳孔1808和/或闪烁1810。在一个实施例中，图像1805可以表示可以被连续分析以追踪用户的眼睛1802的一系列帧中的单个帧。此外，可以在一段时间内追踪瞳孔1808和/或闪烁1810，以确定用户的凝视。
在一个示例中，眼睛追踪子系统1800可以被配置为识别和测量用户的瞳距(Inter-Pupillary Distance，IPD)。在一些实施例中，眼睛追踪子系统1800可以在用户穿戴人工现实系统时测量和/或计算用户的IPD。在这些实施例中，眼睛追踪子系统1800可以检测用户眼睛的位置，并且可以使用这个信息来计算用户的IPD。
如上所述，本文公开的眼睛追踪系统或眼睛追踪子系统可以以各种方式追踪用户的眼睛位置和/或眼动。在一个示例中，一个或多个光源和/或光学传感器可以采集用户眼睛的图像。然后，眼睛追踪子系统可以使用采集的信息来确定用户的每只眼睛的瞳距、眼间距离、和/或3D位置(例如，用于失真调节目的)，包括每只眼睛的扭转和转动(即，滚动、俯仰和偏转)的大小和/或凝视方向。在一个示例中，红外光可以由眼睛追踪子系统发射并且从每只眼睛反射。反射光可以被光学传感器接收或检测，并且被分析以从由每只眼睛反射的红外光的变化中提取眼睛转动数据。
眼睛追踪子系统可以使用各种不同方法中的任何一种方法来追踪用户的眼睛。例如，光源(例如，红外发光二极管)可以将点图案发射到用户的每只眼睛上。然后，眼睛追踪子系统可以(例如，经由耦合到人工现实系统的光学传感器)检测并且分析来自用户的每只眼睛的点图案的反射，以识别用户的每个瞳孔的位置。因此，眼睛追踪子系统可以追踪每只眼睛的多达六个自由度(即，3D位置、翻滚、俯仰和偏转)，并且可以组合来自用户的两只眼睛的追踪量的至少一个子集，以估计凝视点(即，3D位置或用户正在观看的虚拟场景中的位置)和/或IPD。
在某些情况下，当用户的眼睛在不同方向上移动观看时，用户的瞳孔与显示器之间的距离可能改变。当观看方向改变时，瞳孔与显示器之间的变化距离可以被称为“瞳孔游移(swim)”，并且当瞳孔与显示器之间的距离改变时，由于光聚焦在不同的位置，可能导致用户感觉到的失真。因此，测量相对于显示器的不同眼睛位置和瞳距处的失真并且为不同位置和距离生成失真校正，可以允许通过追踪用户眼睛的3D位置并且应用与给定时间点的每只用户眼睛的3D位置对应的失真校正，来减轻由瞳孔游移造成的失真。因此，知道每只用户眼睛的3D位置可以允许通过对每个3D眼睛位置应用失真校正来减轻由眼睛的瞳孔与显示器之间的距离的变化造成的失真。此外，如上所述，知道每只用户眼睛的位置还可以使眼睛追踪子系统能够对用户的IPD进行自动调节。
在一些实施例中，显示子系统可以包括各种附加子系统，这些附加子系统可以与本文描述的眼睛追踪子系统结合工作。例如，显示子系统可以包括变焦子系统、场景渲染模块、和/或辐辏(vergence)处理模块。变焦子系统可以使左显示元件和右显示元件改变显示设备的焦距。在一个实施例中，变焦子系统可以通过移动显示器、通过其观看显示器的光学器件或这二者，来物理地改变显示器与光学器件之间的距离。此外，两个透镜相对于彼此移动或平移也可以用来改变显示器的焦距。因此，变焦子系统可以包括致动器或电机，该致动器或电机移动显示器和/或光学器件，以改变显示器和/或光学器件之间的距离。这个变焦子系统可以与显示子系统分离、或集成到显示子系统中。变焦子系统还可以集成到本文描述的其致动子系统和/或眼睛追踪子系统中或与该致动子系统和/或该眼睛追踪子系统分离。
在一个示例中，显示子系统可以包括辐辏处理(vergence-processing)模块，该辐辏处理模块被配置为基于由眼睛追踪子系统确定的凝视点和/或凝视线的估计交叉点来确定用户的凝视的辐辏深度。辐辏度可以指双眼同时向相反方向移动或转动以保持单个双眼视觉，这可以由人眼自然地且自动地执行。因此，用户的眼睛趋向的位置是用户正在观看的位置，通常也是用户的眼睛聚焦的位置。例如，辐辏处理模块可以对凝视线进行三角测量，以估计与凝视线的交叉点相关联的距用户的距离或深度。然后，与凝视线的交叉点相关联的深度可以用作调节距离的近似值，该调节距离可以识别用户眼睛指向的位置与用户的距离。因此，辐辏距离可以允许确定用户的眼睛可以聚焦的位置、以及眼睛聚焦位置距用户眼睛的深度，从而提供用于对虚拟场景渲染调节的信息(例如，对象或焦平面)。
辐辏处理模块可以与本文描述的眼睛追踪子系统协作，以对显示子系统进行调节，从而考虑用户的辐辏深度。当用户聚焦在远处的事物上时，用户瞳孔可能比当用户聚焦在近处的事物上时稍微分开得远一些。眼睛追踪子系统可以获得关于用户的辐辏度或聚焦深度的信息，并且可以当用户的眼睛聚焦或趋向近处的事物时将显示子系统调节为靠得更近，并且当用户的眼睛聚焦或趋向远处的事物时将显示子系统调节为离得更远。
例如，由上述眼睛追踪子系统生成的眼睛追踪信息还可以用于修改如何呈现不同的计算机生成图像的各方面。例如，显示子系统可以被配置为基于由眼睛追踪子系统生成的信息来修改如何呈现计算机生成的图像的至少一个方面。例如，可以基于用户的眼动来修改计算机生成的图像，使得如果用户向上看，则计算机生成的图像可以在屏幕上向上移动。类似地，如果用户向一侧或向下看，则计算机生成的图像可以在屏幕上向一侧移动或向下移动。如果用户的眼睛闭上，则可以暂停计算机生成的图像或从显示器移除该计算机生成的图像，并且一旦用户的眼睛再次睁开就恢复该计算机生成的图像。
上述眼睛追踪子系统可以以各种方式结合到本文描述的各种人工现实系统中的一个或多个人工现实系统中。例如，系统1700和/或眼睛追踪子系统1800的各种部件中的一个或多个部件可以结合到图15中的增强现实系统1500和/或图16中的虚拟现实系统1600中，以使这些系统能够执行各种眼睛追踪任务(包括本文描述的多个眼睛追踪操作中的一个或多个眼睛追踪操作)。
如上所述，本文描述和/或示出的计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令(例如，包含于本文描述的模块中的那些指令)的任何类型或形式的计算设备或系统。这个计算设备或这些计算设备在其最基本的配置中，可以各自包括至少一个存储设备和至少一个物理处理器。
在一些示例中，术语“存储设备”通常指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储设备可以存储、加载和/或维护本文描述的这些模块中的一个或多个模块。存储设备的示例包括但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、闪存、硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、固态驱动器(Solid State Drive，SSD)、光盘驱动器、高速缓存、上述一者或多者的变体或组合、或任何其他合适的存储存储器。
在一些示例中，术语“物理处理器”通常指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实施的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储设备中的一个或多个模块。物理处理器的示例包括但不限于，微处理器、微控制器、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、实施软核处理器的现场可编程门阵列(Field-programmable Gate Array，FGA)、专用集成电路(Application-SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、上述一者或多者的部分、上述一者或多者的变体或组合、或任何其他合适的物理处理器。
尽管作为单独的元件示出，但是本文所描述和/或示出的模块可以表示单个模块或应用的部分。此外，在某些实施例中，这些模块中的一个或多个模块可以表示一个或多个软件应用或程序，这些软件应用或程序在由计算设备执行时，可以使计算设备执行一个或多个任务。例如，本文中所描述和/或示出的这些模块中的一个或多个模块可以表示被存储并且被配置为在本文中描述和/或示出的多个计算设备或系统中的一个或多个计算设备或系统上运行的模块。这些模块中的一个或多个模块还可以表示被配置为执行一个或多个任务的一个或多个专用计算机的全部或部分。
此外，本文所描述的多个模块中的一个或多个模块可以将数据、物理设备和/或物理设备的表示从一种形式转换成另一种形式。例如，本文所记载的这些模块中的一个或多个模块可以接收待转换的数据(例如，眼睛追踪传感器数据)，对该数据进行转换(例如，转换为凝视方向、观察的对象或其他视觉参数中的一者或多者)，输出转换的结果以执行功能(例如，修改增强现实环境、修改真实环境、修改真实设备或虚拟设备的操作参数、向例如电子设备、车辆或其他装置等装置提供控制信号)、使用转换的结果以执行功能，以及存储转换的结果以执行功能(例如，存储在存储设备中)。附加地或替代地，本文记载的这些模块中的一个或多个模块可以通过在计算设备上执行、在计算设备上存储数据、和/或以其他方式与计算设备交互而将处理器、易失性存储器、非易失性存储器和/或物理计算设备的任何其他部分从一种形式转换至另一种形式。
在一些实施例中，术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例包括但不限于：传输型介质，例如载波；以及非暂态介质，例如磁存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光存储介质(例如，光盘(Compact Disc，CD)、数字视频盘(Digital Video Disc，DVD)和蓝光光盘(BLU-RAY disk))、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)以及其他分布系统。
本文描述和/或示出的过程参数和步骤的顺序仅作为示例给出，并且可以根据期望改变。例如，虽然本文示出和/或描述的步骤可以以特定顺序示出或论述，但是这些步骤不一定需要以所示出或所论述的顺序执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法还可以省略本文描述或示出的这些步骤中的一个或多个步骤，或者包括除了所公开的那些步骤之外的附加步骤。
提供了前面的描述，以使本领域的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例性实施例的各个方面。这个示例性描述并不旨在穷举或局限于所公开的任何精确形式。在不脱离权利要求的范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施例在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。在确定本公开的范围时，可以参考所附任何权利要求及其等同物。
除非另有说明，否则如说明书和/或权利要求书中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其衍生词)应当被解释为允许直接连接和间接(即，经由其他元件或部件)连接这二者。此外，如在说明书和/或权利要求中使用的术语“一”或“一个”被解释为表示“……中的至少一个”。最后，为了便于使用，如说明书和/或权利要求书中使用的术语“包括”和“具有”(以及它们的衍生词)与词语“包含”可互换并且具有相同的含义。
Claims (15)
1.一种装置，包括：
显示器；
分束器，所述分束器包括第一区域和第二区域；以及
反射型偏振器；
其中：
所述分束器的所述第一区域具有第一反射率；
所述分束器的所述第二区域具有第二反射率；
对于至少一种波长的可见光，所述第二反射率比所述第一反射率至少大20％；并且
所述装置被配置为使得由所述显示器发射的光射线透射通过所述分束器的所述第一区域，从所述反射型偏振器反射，从所述分束器的所述第二区域反射，并且透射通过所述反射型偏振器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二反射率比所述第一反射率至少大30％。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中：
所述第一反射率在30％至70％之间；以及
所述第二反射率大于80％；优选地，其中，所述第一反射率在40％至60％之间；和/或，优选地，其中，所述第二反射率大于90％。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，所述装置被配置为使得从所述显示器发射的所述光射线具有圆偏振。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述装置还包括光学延迟器，所述光学延迟器位于所述分束器与所述反射型偏振器之间；优选地，其中，所述装置被配置为使得：
所述光射线在穿过所述分束器的所述第一区域后，第一次透射通过所述光学延迟器；以及
所述光射线在第一次透射通过所述光学延迟器之后具有第一线偏振；优选地，其中，所述装置还被配置为使得所述光射线在从所述分束器的所述第二区域反射之后第二次透射通过所述光学延迟器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述显示器是液晶显示器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置是头戴式设备。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置是增强现实设备或虚拟现实设备。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中：
所述分束器包括形成在光学元件上的层；并且
所述光学元件包括透镜；优选地，其中：
所述层在所述第一区域中具有第一厚度；
所述层在所述第二区域中具有第二厚度；并且
所述第二厚度大于所述第一厚度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中：
所述分束器的所述第一区域是部分反射的和部分透射的；并且
所述分束器的所述第二区域基本上是反射的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中：
所述第一区域包括部分透射光学薄膜；并且
所述第二区域包括反射金属膜。
12.一种方法，包括：
从显示器发射光；
使所述光透射通过分束器的第一区域；
从反射型偏振器反射所述光；以及
引导所述光从所述分束器的第二区域通过所述反射型偏振器并朝向用户的眼睛，其中：
对于所述光，所述分束器的所述第一区域具有大于90％的第一反射率；并且
对于所述光，所述分束器的所述第二区域具有小于70％的第二反射率。
13.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述方法由头戴式设备执行；并且
所述方法还包括使用所述光向所述用户显示增强现实图像或虚拟现实图像。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述光在穿过所述反射型偏振器之前穿过光学延迟器。
15.一种方法，包括：
从显示器发射具有第一圆偏振的光；
使所述光透射通过分束器的第一区域；
从反射型偏振器反射所述光；以及
从所述分束器的第二区域反射所述光、通过所述反射型偏振器并朝向用户的眼睛，其中，
当所述光透射通过所述反射型偏振器时，所述光具有第二圆偏振；
所述分束器的所述第一区域具有第一反射率；
所述分束器的所述第二区域具有第二反射率；并且
所述第二反射率大于所述第一反射率。
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