TW202403365A - 多層偏振體積全像圖 - Google Patents

Abstract

所揭示之光學總成可包括一光對準層，其包括根據一指定表面錨定而錨定至一基板的光對準材料（PAM）。該光學總成亦可包括經施加至該光對準層之一功能或變換層。該變換層可修改該光對準層之該表面錨定以與一偏振體積全像圖層對準。該光學總成之該偏振體積全像圖層可安置於該變換層上。亦揭示了各種其他製造方法、系統及設備。

Description

多層偏振體積全像圖

本揭示內容大體上係關於提供在光對準層上更可靠地及更有效地形成傾斜螺旋以供與偏振體積（或其他類型之）全像圖一起使用的功能或變換層。本申請案主張2022年4月22日申請之美國非臨時申請案第17/727518號之權益及優先權。

全像圖用於許多不同類型的光學應用。舉例而言，全像圖可在人工實境系統中用作波導顯示器。在其他情況下，全像圖可用作合併器或透鏡，或可執行光學總成中之其他功能。在一些情況下，此等全像圖可使用液晶而形成。舉例而言，偏振體積全像圖（polarization volume hologram；PVH）可使用液晶而形成。此等液晶可形成於光對準材料（PAM）層上。在一些情況下，光對準層之液晶可以為次最佳之方式自我組織，從而致使不透明混濁遮擋PVH層。此不透明性可致使光在PVH層之不同部分中以不同方式繞射，此可導致使用PVH層產生的全像表示之缺陷。

在本揭示內容之一態樣中，提供一種光學總成，其包含：一光對準層，其包括根據一指定表面錨定而錨定至一基板的光對準材料（PAM）；一變換層，其經施加至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與一偏振體積全像圖層對準；且該偏振體積全像圖層安置於該變換層上。

光學總成可進一步包含至少部分透明的結構層。

變換層可使用液晶至少部分地形成。

變換層之液晶可具有在0.01與0.5之間的雙折射率值。

變換層之液晶可具有在1 nm與100 nm之間的厚度。

變換層可包括具有不同光學特性之至少一個子層。

偏振體積全像圖層可包括複數個液晶分子。

變換層可以化學方式更改光對準層之表面錨定。

在本揭示內容之一態樣中，提供一種製造方法，其包含：形成包括根據一指定表面錨定而錨定至一基板的光對準材料（PAM）之一光對準層；施加一變換層至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與一偏振體積全像圖層對準；且施加該偏振體積全像圖層至該變換層。

施加變換層至光對準層可包括：施加液晶聚合物塗層至光對準層；及固化液晶聚合物塗層以形成液晶膜。

液晶聚合物塗層可藉由在指定時間量內施加紫外光至液晶聚合物塗層而固化。

施加變換層至光對準層可包括：施加圖案至光對準層；施加液晶單體塗層至經圖案化光對準層，其中液晶單體可溶解於溶劑中；使來自液晶單體塗層的溶劑乾燥；及固化液晶單體塗層以與光對準層交聯，其中經固化塗層可包含固體液晶聚合物。

光對準層可施加至至少部分透明的結構層。

變換層可使用液晶至少部分地形成。

變換層之液晶可具有在0.01與0.5之間的雙折射率值。

變換層之液晶可具有在10 nm與100 nm之間的厚度。

變換層可包括具有不同光學特性之至少一個子層。

在本揭示內容之一態樣中，提供一種系統，其包含：一光對準層，其包括根據一指定表面錨定而錨定至一基板的光對準材料（PAM）；一變換層，其經施加至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與一偏振體積全像圖層對準；且該偏振體積全像圖層安置於該變換層上。

變換層可使用液晶至少部分形成，變換層之液晶可具有在0.01與0.5之間的雙折射率值，且變換層之液晶可具有在1 nm與100 nm之間的厚度。

在本文具體實例中之至少一些中，功能或變換層可施加至光對準層以形成傾斜螺旋。傾斜螺旋之不同組態可用於不同PVH應用（例如，短節距PVH）。在PVH與光對準層之間施加功能或變換層可減少或去除出現在其他系統中之不透明性或混濁。此變換層可安置於光對準表面（例如，PAM表面）與PVH層之間。在一些具體實例中，變換層可包含液晶且可形成為具有特定光學性質。舉例而言，在一些情況下，變換層可具有在0.01至0.5範圍內之雙折射（亦即，二次折射）率，且可具有在1 nm至100 nm範圍內之厚度。此外，在一些具體實例中，變換層可為單層或可包括多個子層，該等子層中之一些可具有不同光學性質。此等具體實例將在下文關於圖1至圖13更詳細地解釋。

來自本文所描述的具體實例中之任一者的特徵可根據本文中所描述之一般原理彼此組合使用。在結合隨附圖式及申請專利範圍讀取以下詳細描述後，將更全面理解此等及其他具體實例、特徵及優點。

本揭示內容大體上係關於提供在光對準層上更可靠地及更有效地形成傾斜螺旋以供與偏振體積（或其他類型之）全像圖一起使用的功能或變換層。如將在下文更詳細地解釋，本揭示內容之具體實例可製造或以其他方式提供包括具有光對準材料之光對準層的光學總成。此光對準層可經錨定至諸如玻璃之基板。表面錨定可以指定方式出現，且此方式可由變換層更改。此變換層可在製造期間施加至光對準層。當變換層施加至光對準層時，變換層可修改光對準層之表面錨定以與自身施加至變換層之最頂端偏振體積全像圖層對準。

舉例而言，如圖1之具體實例100中所展示，變換功能層可施加於光對準層103與PVH層101之間。本文中將認識到，雖然偏振體積全像圖層在圖1中及在本文許多具體實例中使用，但可實施其他類型之全像圖層，包括不同類型的反射全像圖、透射全像圖、混合全像圖或其他類型之全像圖。在一些過去情況中，可在沒有變換層的情況下產生光學總成，具有僅僅PVH層、光對準層及基板層。在此等情況下，光對準層至基板（例如，玻璃）之表面錨定可導致傾斜螺旋相對於PVH層101的未對準。然而，在本文所描述之具體實例中，變換層102施加至光對準層103。此變換層102可具有例如包括在0.01與0.5之間的雙折射率值及/或在1 nm與100 nm之間的厚度的特定性質。至少在一些情況下，此等性質可對光對準層103或PVH層101之光學件具有極少至沒有效應。實情為，施加變換層102可以化學方式更改光對準層之表面錨定以更緊密與PVH層101之光學品質對準。此在圖2及圖3中更詳細地繪示。

圖2繪示偏振體積全像圖之具體實例200。PVH可包括經空間上定向以實現PVH層之至少一個光學功能的複數個液晶（liquid crystal；LC）分子201。PVH層之LC分子在本文中亦可稱為「偏振敏感光柵」、「偏振敏感光學元件」或「液晶光柵」。在一些情況下，諸如光聚合物之其他偏振敏感材料可作為液晶之替代方案而使用。不管使用哪一光對準材料，液晶或光聚合物可經配置成具有特定參數的螺旋組態。此等參數中之一者可包括可指示相鄰傾斜線202之間的布拉格週期或距離的「Pc」（203）。布拉格週期（Pc）可取決於液晶分子之z軸週期及布拉格平面相對於光柵205之表面的傾斜角度。另一參數可為「Px」（204），其可指示液晶螺旋201之間的在x軸中之距離。不同Pc及Px參數可用於不同光學應用。

然而，如圖3中所展示，及如上文所提及，當PVH層直接結合至光對準層時，增加之移位可發生，從而導致全像圖中之不透明性及混濁。舉例而言，若由光柵305（沿著對角線302傾斜）引起的具體實例300A之液晶螺旋301經形成而不具有變換功能層（例如，圖1之102），則如具體實例300B中所展示，一些液晶可按具有正光學品質（例如，306）之所需方式形成，而其他液晶可按具有不良光學品質（例如，308）的不大需要之方式形成。因此，舉例而言，具有較高Px值（303）及較低Pc值（304）之液晶可導致最小橫向移位（例如，306或307）。其他液晶可不形成至光對準層之所要表面結合，從而導致增加之橫向移位，且結果，不良品質光學件（例如，具有較低Px值303及較高Pc值304的液晶（308））。其他全像圖參數亦可受此等次最佳表面結合影響。

與圖300B中展示之不良品質區308對比，本文中所描述的具體實例可增加高品質全像區之量，使得區域306及/或307可實質上覆蓋整個圖表300B。此可經由使用以化學方式更改PVH層（例如，圖1之101）與光對準層103之間的表面結合的變換層102而實現。實際上，變換層102可以化學方式改變光對準層103之表面錨定以產生顯現橫向移位（例如，圖3之308）的較少液晶。在本文所描述之具體實例中，當製造諸如PVH之全像圖時，製造程序可施加變換層至光對準層103。在分子級處，變換層102可更改液晶分子之間的交聯，從而改變光對準層之表面上的相互作用以使得PVH層與光對準層103對準。實際上，變換層102可輔助形成基本光對準層103，以使得PVH層101與基本光對準層103對準。層101與103之間的對準防止不透明性及混濁並提供實質上不含包括橫向移位之缺陷或異常的全像圖。

在一些情況下，如圖1中所展示，PVH層101、變換層102及光對準層103可安置於結構基板層104上。此基板層可部分或完全透明（例如，玻璃）。在一些情況下，基板可經圖案化以充當可使參考射束進行照射所通過的光柵。光對準層103可施加於基板層之經圖案化部分之頂部上。功能或變換層可修改基板之表面圖案化且可橫越全像圖之許多或全部區提供較高品質光學件。在一些情況下，變換層102可使用液晶至少部分地形成。在一些情況下，變換層之液晶具有在0.01與0.5之間的雙折射率值。在其他情況下，變換層之液晶具有在0.01與0.1之間、0.1與0.2之間、0.2與0.3之間、0.3與0.4之間或0.4與0.5之間的雙折射率值。又另外，在至少一些情況下，變換層102之液晶可具有在1 nm與100 nm之間的厚度。在其他情況下，變換層102之液晶可具有在10 nm與20 nm之間、在20 nm與30 nm之間、在30 nm與40 nm之間、在40 nm與50 nm之間、在50 nm與60 nm之間、在60 nm與70 nm、在70 nm與80 nm之間、在80 nm與90 nm之間或在90 nm與100 nm之間的厚度。因此，可使用具有許多不同雙折射率值及厚度的變換層。

在一些情況下，變換層102可包括多個子層。此等子層中之各者可包括不同光學特性，其包括不同雙折射率值及不同厚度。此等子層可在將一個子層接著另一子層施加至光對準層上的重複程序中施加至光對準層103。光對準層103之液晶分子可由變換層102在功能上改變或變換。改變可包括將液晶分子旋轉成指定圖案。此圖案可較佳與PVH層對準，從而導致更有助於在不引入橫向移位的情況下傳導光的更清晰表面。

舉例而言，圖4之影像400繪示其中變換層可經由掃描電子顯微鏡識別的具體實例。當在不同層（例如，層401與層405）之間存在邊界時，在藉由使用一或多個不同溶劑（例如，己烷）移除液晶分子之後，邊界可經識別。此邊界可指示變換層之使用。邊界可具有將層之間的區界定為邊界的對比特徵。使用變換層之結果可為一邊界，諸如層401與405之間的邊界，或層401與402之間的邊界。

圖5A及圖5B繪示可允許使用者看到（例如，經由掃描電子顯微鏡）當變換層在製造程序期間施加時如何形成光對準層之液晶的具體實例500A及500B。當在不同層（例如，層501A與層504A，或層501B與層504B）之間存在一邊界時，可基於不同層中之不同特性或特徵識別邊界。

此不透明性或混濁可在較大全像圖（例如，3"×3"）中更顯而易見，諸如圖6A及圖6B中所繪示之全像圖。舉例而言，如圖6A中所展示，在不施加功能變換層的情況下，全像圖材料601A可包括清晰材料602A之一些部分，但亦可包括許多混濁或不透明部分603A。當光源604A經展示在全像圖材料上時，此等清晰區段（602A）及不透明區段（603A）可更可見。相比之下，功能變換層已施加至的全像圖材料601B可包括涵蓋可用全像圖材料之許多（即使不是全部）的大清晰部分602B。僅僅相對較小部分（例如，603B）（或沒有任何部分）當由光源604B照明時可稍微混濁或不透明。此可由於施加變換層至光對準層而發生。

在一些情況下，圖1之變換層102例如可實施於不同用例情景中。舉例而言，變換層可施加至接著與PVH層101或一些其他類型之全像層組合使用的光對準層103。此光學總成可用作波導顯示器、經準直背光、眼睛追蹤組合器（如下文關於圖12及圖13另外解釋）、高效率餅狀透鏡、繞射餅狀（例如，全像餅）透鏡，或用於其他光學應用。此等光學應用中之至少一些可改變Px或Pc設定203/204以實現不同光學目的。

圖7之具體實例700繪示實例照明光導。此照明光導可具有可以類似於顯示波導之方式起作用的不同光柵（例如，摺疊光柵703、輸出光柵704）。在具體實例700中，來自光源701之輸入光可散佈至摺疊光柵703上，且接著轉至輸出光柵704，且接著產生充當LCD顯示器之背光的反射光705。所得反射光705可照射至LCD顯示器上（或可提供用於LCD顯示器之背光）。變換層可施加至反射材料702以對準光對準層103之液晶（或其他聚合物）分子與PVH層101之液晶分子。使用變換層以改變光對準層之表面相互作用的此程序可致使自我組織液晶恰當地與PVH層對準形成。將在下文分別關於圖8之方法800及圖9之方法900更詳細地描述此程序。

圖8為用於製造光學總成之例示性方法800的流程圖。圖8中展示之步驟可由包括使用電腦可執行碼及/或計算系統（包括本文中在下方描述的系統）控制之裝備的任何合適之製造裝備執行。在一個實例中，圖8中所展示之步驟中之各者可表示演算法，該演算法之結構包括多個子步驟及/或由多個子步驟表示，該等子步驟之實例將在下文更詳細地提供。

如圖8中所繪示，本文中所描述的系統中之一或多者可製造、裝配或以其他方式提供光學總成（例如，圖1之100）。製造方法800可包括在步驟810處，形成可包括以指定方式錨定至基板之光對準材料（PAM）的光對準層103。製造方法800可接下來包括在步驟820處，施加變換層102至光對準層103。變換層102可修改光對準層103之表面錨定以與偏振體積全像圖（PVH）層101對準。PVH層101接著可在步驟830中施加至變換層102。

在一些情況下，施加變換層102至光對準層103可包括施加液晶聚合物塗層至光對準層103。施加變換層接著可包括固化液晶聚合物塗層以形成固體液晶膜。此固體液晶膜可以對準光對準層103之液晶分子與PVH層101的方式經錨定至基板層104。

在一些具體實例中，液晶聚合物塗層可藉由在指定時間量內施加紫外光至液晶聚合物塗層而固化（且因此，硬化成固體液晶膜）。實際上，如圖9之製造方法900中所展示，在步驟910處，製造裝置結合控制器或處理器可使用光對準材料（例如，液晶）形成光對準層103。方法900可接下來包括在步驟920處施加圖案至光對準層103，在步驟930處施加液晶單體塗層至經圖案化光對準層，及在溶劑中溶解液晶單體。在步驟940處，方法900可包括乾燥來自液晶單體塗層之溶劑，及在步驟950處，固化液晶單體塗層以交聯至光對準層103（例如，使用紫外光）。經固化塗層層因此可硬化以形成固體液晶聚合物。在步驟960處，PVH層接著可施加至光對準層之塗層。使用紫外光以固化塗層可交聯液晶單體，從而產生具有與PVH層對準之表面錨定的一薄固體聚合物層。

所得光對準層103可施加至至少部分透明之基板（結構）層104。舉例而言，在一些情況下，光對準層103可結合至基板層104。如上文所提及，光對準材料（例如，液晶）可藉由施加變換層102而以化學方式更改。變換層102可改變表面結合以與PVH層101之光學結構對準。在一些情況下，變換層之液晶可具有在0.01與0.5之間的雙折射率。另外或替代地，變換層102之液晶可具有在10 nm與100 nm之間的厚度。變換層102可施加於單層中，或可以產生多個子層的方式施加，該等子層中之至少一些可具有不同化學或光學特性。

因此，以此方式，系統、設備及製造方法可經提供用於產生光學總成。光學總成可包括定位於PVH或其他全像圖層與光對準層之間的功能或變換層。變換層可改變表面錨定如何出現在光對準層內。接著，當PVH層施加至光對準層時，液晶螺旋可與PVH層對準，從而產生實質上無混濁或不透明性且可提供橫越其各種區域極少至沒有橫向移位的清晰表面。

實例具體實例

實例1：一種光學總成可包括：一光對準層，其包括根據一指定表面錨定而錨定至一基板的光對準材料（PAM）；一變換層，其經施加至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與一偏振體積全像圖層對準；及該偏振體積全像圖層，其安置於該變換層上。

實例2：如實例1之光學總成，其進一步包含至少部分透明的一結構層。

實例3：如實例1及2中任一者之光學總成，其中該變換層使用液晶至少部分地形成。

實例4：如實例1至3中任一者之電腦實施方法，其中該變換層之該等液晶具有在0.01與0.5之間的一雙折射率值。

實例5：如實例1至4中任一者之電腦實施方法，其中該變換層之該等液晶具有在10 nm與100 nm之間的一厚度。

實例6：如實例1至5中任一者之電腦實施方法，其中該變換層包括具有不同光學特性之至少一個子層。

實例7：如實例1至6中任一者之電腦實施方法，其中該PVH層包括複數個液晶分子。

實例8：如實例1至7中任一者之電腦實施方法，其中該等液晶分子經旋轉成一指定圖案。

實例9：如實例1至8中任一者之電腦實施方法，其中該變換層以化學方式更改該光對準層之該表面錨定。

實例10：一種製造方法可包括：形成包括根據一指定表面錨定而錨定至一基板的光對準材料（PAM）之一光對準層；施加一變換層至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與一偏振體積全像圖層對準；且施加該偏振體積全像圖層至該變換層。

實例11：如實例10之製造方法，其中施加該變換層至該光對準層可包括施加一液晶聚合物塗層至該光對準層及固化該液晶聚合物塗層以形成一固體液晶膜。

實例12：如實例10或實例11之製造方法，其中該液晶聚合物塗層係藉由在一指定時間量內施加一紫外光至該液晶聚合物塗層而固化。

實例13：如實例10至12中任一者之製造方法，其中施加該變換層至該光對準層可包括：施加一圖案至該光對準層；施加一液晶單體塗層至該經圖案化光對準層，其中該液晶單體溶解於一溶劑中；使來自該液晶單體塗層之該溶劑乾燥；及固化該液晶單體塗層以與該光對準層交聯，其中該經固化塗層層包含一固體液晶聚合物。

實例14：如實例10至13中任一者之製造方法，其中該光對準層經施加至至少部分透明的一結構層。

實例15：如實例10至14中任一者之製造方法，其中該變換層使用液晶至少部分地形成。

實例16：如實例10至15中任一者之製造方法，其中該變換層之該等液晶具有在0.01與0.5之間的一雙折射率值。

實例17：如實例10至16中任一者之製造方法，其中該變換層之該等液晶具有在10 nm與100 nm之間的一厚度。

實例18：如實例10至17中任一者之製造方法，其中該變換層包括具有不同光學特性之至少一個子層。

實例19：一種系統可包括：一光對準層，其包括根據一指定表面錨定而錨定至一基板的光對準材料（PAM）；一變換層，其經施加至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與一偏振體積全像圖層對準且該偏振體積全像圖層安置於該變換層上。

實例20：如實例19之系統，其中該變換層使用液晶至少部分形成，該變換層之該等液晶具有在0.01與0.5之間的一雙折射率值，且該變換層之該等液晶具有在10 nm與100 nm之間的一厚度。

本揭示內容之具體實例可包括各種類型之人工實境系統或結合該等人工實境系統加以實施。人工實境係在呈現給使用者之前已以某一方式調整之實境形式，其可包括例如虛擬實境、擴增實境、混合實境、混雜實境或其某一組合及/或衍生物。人工實境內容可包括完全電腦產生之內容或與所俘獲之（例如，真實世界）內容組合之電腦產生之內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺回饋或其某一組合，其中之任一者可在單一通道中或在多個通道中（諸如，對觀看者產生三維（three-dimensional；3D）效應之立體視訊）呈現。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用以例如在人工實境中產生內容及/或以其他方式用於人工實境中（例如，在人工實境中執行活動）之應用、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。

人工實境系統可以多種不同的外觀尺寸及組態來實施。一些人工實境系統可設計為在無近眼顯示器（near-eye display；NED）之情況下工作。其他人工實境系統可包括NED，其亦提供對真實世界（諸如圖10中之擴增實境系統1000）之可見性或在視覺上使使用者沉浸在人工實境（諸如圖11中之虛擬實境系統1100）中。雖然一些人工實境裝置可為自含式系統，但其他人工實境裝置可與外部裝置通信及/或協調以向使用者提供人工實境體驗。此類外部裝置之實例包括手持式控制器、行動裝置、桌上型電腦、由使用者佩戴之裝置、由一或多個其他使用者佩戴之裝置，及/或任何其他合適之外部系統。

轉向圖10，擴增實境系統1000可包括具有框架1010之眼鏡裝置1002，該框架經組態以將左側顯示裝置1015（A）及右側顯示裝置1015（B）固持在使用者眼睛前方。顯示裝置1015（A）及1015（B）可共同地或獨立地起作用以向使用者呈現影像或一系列影像。雖然擴增實境系統1000包括兩個顯示器，但本揭示內容之具體實例可實施於具有單一NED或多於兩個NED之擴增實境系統中。

在一些具體實例中，擴增實境系統1000可包括一或多個感測器，諸如感測器1040。感測器1040可回應於擴增實境系統1000之運動而產生量測信號，且可位於框架1010之實質上任何部分上。感測器1040可表示多種不同感測機構中之一或多者，該等感測機構諸如位置感測器、慣性量測單元（inertial measurement unit；IMU）、深度攝影機總成、結構化光發射器及/或偵測器，或其任何組合。在一些具體實例中，擴增實境系統1000可或可不包括感測器1040或可包括多於一個感測器。在其中感測器1040包括IMU之具體實例中，IMU可基於來自感測器1040之量測信號而產生校準資料。感測器1040之實例可包括但不限於加速計、陀螺儀、磁力計、偵測運動之其他合適類型的感測器、用於IMU之誤差校正的感測器，或其某一組合。

在一些實例中，擴增實境系統1000亦可包括具有統稱為聲音換能器1020之複數個聲音換能器1020（A）至1020（J）的麥克風陣列。聲音換能器1020可表示偵測由聲波誘發之氣壓變化的換能器。各聲音換能器1020可經組態以偵測聲音且將經偵測聲音轉換為電子格式（例如，類比或數位格式）。圖10中之麥克風陣列可包括例如十個聲音換能器：1020（A）及1020（B），其可經設計以置放在使用者之對應的耳朵內部；聲音換能器1020（C）、1020（D）、1020（E）、1020（F）、1020（G）及1020（H），其可定位於框架1010上之各種部位處；及/或聲音換能器1020（I）及1020（J），其可定位於對應的頸帶1005上。

在一些具體實例中，聲音換能器1020（A）至1020（J）中之一或多者可用作輸出換能器（例如，揚聲器）。舉例而言，聲音換能器1020（A）及/或1020（B）可為耳塞或任何其他合適類型的耳機或揚聲器。

麥克風陣列之聲音換能器1020的組態可不同。雖然擴增實境系統1000在圖10中展示為具有十個聲音換能器1020，但聲音換能器1020之數目可大於或小於十。在一些具體實例中，使用較高數目個聲音換能器1020可增加經收集音訊資訊之量及/或提高音訊資訊之敏感度及準確度。相比之下，使用較低數目個聲音換能器1020可減小相關聯控制器1050處理經收集音訊資訊所需之計算能力。另外，麥克風陣列之聲音換能器1020的位置可不同。舉例而言，聲音換能器1020之位置可包括關於使用者之經界定位置、關於框架1010之經界定座標、與各聲音換能器1020相關聯之位向，或其某一組合。

聲音換能器1020（A）及1020（B）可位於使用者耳朵之不同部分上，諸如耳廓後方、耳屏後方及/或在耳廓或窩內。或者，除了耳道內部之聲音換能器1020以外，耳朵上或周圍亦可存在額外聲音換能器1020。使聲音換能器1020緊鄰使用者之耳道定位可使得麥克風陣列能夠收集關於聲音如何到達耳道之資訊。藉由將聲音換能器1020中之至少兩者定位在使用者頭部之任一側上（例如，作為雙耳麥克風），擴增實境裝置1000可模擬雙耳聽覺且俘獲使用者頭部周圍的3D立體聲聲場。在一些具體實例中，聲音換能器1020（A）及1020（B）可經由有線連接1030連接至擴增實境系統1000，且在其他具體實例中，聲音換能器1020（A）及1020（B）可經由無線連接（例如，藍牙連接）連接至擴增實境系統1000。在再其他具體實例中，聲音換能器1020（A）及1020（B）可根本不結合擴增實境系統1000來使用。

框架1010上之聲音換能器1020可以多種不同方式定位，包括沿著鏡腿之長度、橫越橋接件、在顯示裝置1015（A）及1015（B）上方或下方，或其某一組合。聲音換能器1020亦可定向成使得麥克風陣列能夠在環繞佩戴擴增實境系統1000之使用者的廣泛範圍的方向上偵測聲音。在一些具體實例中，可在擴增實境系統1000之製造期間執行最佳化程序以判定麥克風陣列中之各聲音換能器1020的相對定位。

在一些實例中，擴增實境系統1000可包括或連接至外部裝置（例如，成對裝置），諸如頸帶1005。頸帶1005大體上表示任何類型或形式之成對裝置。因此，頸帶1005之以下論述亦可適用於各種其他成對裝置，諸如充電箱、智慧型手錶、智慧型手機、腕帶、其他佩戴式裝置、手持式控制器、平板電腦、膝上型電腦、其他外部計算裝置等。

如所展示，頸帶1005可經由一或多個連接器耦接至眼鏡裝置1002。連接器可為有線或無線的，且可包括電及/或非電（例如，結構）組件。在一些情況下，眼鏡裝置1002及頸帶1005可在其間無任何有線或無線連接之情況下獨立地操作。雖然圖10繪示處於眼鏡裝置1002及頸帶1005上之實例部位中之眼鏡裝置1002及頸帶1005的組件，但該等組件可位於其他地方及/或以不同方式分佈在眼鏡裝置1002及/或頸帶1005上。在一些具體實例中，眼鏡裝置1002及頸帶1005之組件可位於與眼鏡裝置1002、頸帶1005或其某一組合配對的一或多個額外周邊裝置上。

使諸如頸帶1005之外部裝置與擴增實境眼鏡裝置配對可使得眼鏡裝置能夠實現一副眼鏡之外觀尺寸，同時仍為擴展能力提供足夠的電池功率及計算能力。擴增實境系統1000之電池功率、計算資源及/或額外特徵中之一些或全部可由成對裝置提供或在成對裝置與眼鏡裝置之間共用，因此整體上減小眼鏡裝置之重量、熱分佈及外觀尺寸，同時仍保持所要功能性。舉例而言，頸帶1005可允許原本將包括在眼鏡裝置上之組件包括在頸帶1005中，此係因為使用者可在其肩部上承受比其將在其頭部上承受的更重的重量負載。頸帶1005亦可具有較大表面區域，以在該表面區域之上將熱擴散且分散至周圍環境。因此，頸帶1005可允許比獨立眼鏡裝置上原本可能存在之電池容量及計算能力大的電池容量及計算能力。由於頸帶1005中所攜載之重量相比於眼鏡裝置1002中所攜載之重量對於使用者之侵入性可更小，因此使用者可承受佩戴較輕眼鏡裝置且承受攜載或佩戴成對裝置之時間長度大於使用者將承受佩戴較重的獨立式眼鏡裝置之時間長度，藉此使得使用者能夠將人工實境環境更充分地併入至其日常活動中。

頸帶1005可以通信方式與眼鏡裝置1002及/或其他裝置耦接。此等其他裝置可向擴增實境系統1000提供某些功能（例如追蹤、定位、深度映射、處理、儲存等）。在圖10之具體實例中，頸帶1005可包括兩個聲音換能器（例如，1020（I）及1020（J）），其為麥克風陣列之部分（或可能形成其自身的麥克風子陣列）。頸帶1005亦可包括控制器1025及電源1035。

頸帶1005之聲音換能器1020（I）及1020（J）可經組態以偵測聲音且將經偵測聲音轉換為電子格式（類比或數位）。在圖10之具體實例中，聲音換能器1020（I）及1020（J）可位於頸帶1005上，藉此增加頸帶聲音換能器1020（I）及1020（J）與位於眼鏡裝置1002上之其他聲音換能器1020之間的距離。在一些情況下，增加麥克風陣列之聲音換能器1020之間的距離可改良經由麥克風陣列執行之波束成形之準確度。舉例而言，若聲音係由聲音換能器1020（C）及1020（D）偵測到且聲音換能器1020（C）與1020（D）之間的距離大於例如聲音換能器1020（D）與1020（E）之間的距離，則偵測到之聲音之經判定源部位可比聲音係由聲音換能器1020（D）及1020（E）偵測到之情況更準確。

頸帶1005之控制器1025可處理由頸帶1005及/或擴增實境系統1000上之感測器產生的資訊。舉例而言，控制器1025可處理來自麥克風陣列之描述由麥克風陣列偵測到之聲音的資訊。對於各經偵測聲音，控制器1025可執行到達方向（direction-of-arrival；DOA）估計以估計經偵測聲音自哪一方向到達麥克風陣列。在麥克風陣列偵測到聲音時，控制器1025可用資訊填充音訊資料集。在其中擴增實境系統1000包括慣性量測單元之具體實例中，控制器1025可根據位於眼鏡裝置1002上之IMU計算所有慣性及空間計算。連接器可在擴增實境系統1000與頸帶1005之間以及在擴增實境系統1000與控制器1025之間輸送資訊。該資訊可呈光學資料、電資料、無線資料或任何其他可傳輸資料形式之形式。將由擴增實境系統1000產生的資訊之處理移動至頸帶1005可減小眼鏡裝置1002中之重量及熱，從而使該眼鏡裝置對於使用者而言更舒適。

頸帶1005中之電源1035可將電力提供至眼鏡裝置1002及/或頸帶1005。電源1035可包括但不限於鋰離子電池、鋰聚合物電池、鋰原電池、鹼性電池或任何其他形式之電力儲存器。在一些情況下，電源1035可為有線電源。將電源1035包括於頸帶1005上而非眼鏡裝置1002上可有助於較佳地分佈由電源1035產生之重量及熱。

如所提及，代替將人工實境與實際實境摻合，一些人工實境系統可實質上用虛擬體驗來替換使用者對真實世界之感測感知中之一或多者。此類型系統之一個實例為頭戴顯示系統，諸如圖11中之虛擬實境系統1100，其主要或完全地覆蓋使用者視場。虛擬實境系統1100可包括塑形成圍繞使用者頭部裝配之前剛體1102及帶1104。虛擬實境系統1100亦可包括輸出音訊換能器1106(A)及1106(B)。此外，雖然圖11中未展示，但前剛體1102可包括一或多個電子元件，其包括一或多個電子顯示器、一或多個慣性量測單元（IMU）、一或多個追蹤發射器或偵測器及/或用於產生人工實境體驗之任何其他合適的裝置或系統。

人工實境系統可包括各種類型的視覺回饋機構。舉例而言，擴增實境系統1000及/或虛擬實境系統1100中之顯示裝置可包括一或多個液晶顯示器（liquid crystal display；LCD）、發光二極體（light emitting diode；LED）顯示器、有機LED（organic LED；OLED）顯示器、數位光投影（digital light project；DLP）微顯示器、矽上液晶（liquid crystal on silicon；LCoS）微顯示器，及/或任何其他合適類型的顯示螢幕。此等人工實境系統可包括用於兩隻眼睛之單一顯示螢幕或可為各眼睛提供顯示螢幕，此可允許用於變焦調整或用於校正使用者之屈光不正的額外靈活性。此等人工實境系統中之一些亦可包括具有一或多個透鏡（例如，凹透鏡或凸透鏡、菲涅耳透鏡、可調整液體透鏡等）之光學子系統，使用者可經由該等透鏡觀看顯示螢幕。此等光學子系統可用於各種目的，包括使光準直（例如，使物件出現在比其實體距離更大的距離處）、放大光（例如，使物件看起來比其實際大小大）及/或中繼光（將光中繼至例如觀看者之眼睛）。此等光學子系統可用於非直視型架構（諸如直接使光準直但產生所謂的枕形畸變之單透鏡組態）及/或直視型架構（諸如產生所謂的桶形畸變以消除枕形畸變之多透鏡組態）中。

除了使用顯示螢幕以外或代替使用顯示螢幕，本文中所描述之一些人工實境系統亦可包括一或多個投影系統。舉例而言，擴增實境系統1000及/或虛擬實境系統1100中之顯示裝置可包括微型LED投影器，其（使用例如波導）將光投影至顯示裝置中，該等顯示裝置諸如允許環境光通過之清晰的組合器透鏡。顯示裝置可將經投影光朝向使用者瞳孔折射且可使得使用者能夠同時觀看人工實境內容及真實世界兩者。顯示裝置可使用多種不同光學組件中之任一者來實現此情形，該等光學組件包括波導組件（例如，全像、平面、繞射、偏振及/或反射波導元件）、光操控表面及元件（諸如繞射、反射及折射元件以及光柵）、耦接元件等。人工實境系統亦可經組態成具有任何其他合適類型或形式之影像投影系統，諸如用於虛擬視網膜顯示器中之視網膜投影器。

本文中所描述之人工實境系統亦可包括各種類型之電腦視覺組件及子系統。舉例而言，擴增實境系統1000及/或虛擬實境系統1100可包括一或多個光學感測器，諸如二維（two-dimensional；2D）或3D攝影機、結構化光傳輸器及偵測器、飛行時間深度感測器、單射束或掃掠雷射測距儀、3D LiDAR感測器及/或任何其他合適類型或形式之光學感測器。人工實境系統可處理來自此等感測器中之一或多者之資料以識別使用者之部位、繪製真實世界、向使用者提供關於真實世界環境之情境及/或執行各種其他功能。

本文中所描述之人工實境系統亦可包括一或多個輸入及/或輸出音訊換能器。輸出音訊換能器可包括音圈揚聲器、帶式揚聲器、靜電揚聲器、壓電揚聲器、骨傳導換能器、軟骨傳導換能器、耳屏振動換能器及/或任何其他合適類型或形式之音訊換能器。類似地，輸入音訊換能器可包括電容式麥克風、動態麥克風、帶式麥克風及/或任何其他類型或形式之輸入換能器。在一些具體實例中，單一換能器可用於音訊輸入及音訊輸出兩者。

在一些具體實例中，本文中所描述的人工實境系統亦可包括觸感（亦即，觸覺）回饋系統，其可併入至頭飾、手套、連體套裝、手持式控制器、環境裝置（例如，椅子、地墊等）及/或任何其他類型的裝置或系統中。觸覺回饋系統可提供各種類型之皮膚回饋，包括振動、力、牽引力、紋理及/或溫度。觸覺回饋系統亦可提供各種類型之動覺回饋，諸如運動及順應性。觸覺回饋可使用馬達、壓電致動器、流體系統及/或各種其他類型之回饋機構來實施。觸覺回饋系統可獨立於其他人工實境裝置、在其他人工實境裝置內及/或結合其他人工實境裝置來實施。

藉由提供觸覺感覺、聽覺內容及/或視覺內容，人工實境系統可在多種情境及環境中產生整個虛擬體驗或增強使用者之真實世界體驗。舉例而言，人工實境系統可在特定環境內輔助或延伸使用者之感知、記憶或認知。一些系統可增強使用者與真實世界中之其他人的互動或可實現與虛擬世界中之其他人的更具沉浸式之互動。人工實境系統亦可用於教學目的（例如，用於在學校、醫院、政府組織、軍事組織、商業企業等中進行教學或訓練）、娛樂目的（例如，用於播放視訊遊戲、聽音樂、觀看視訊內容等）及/或用於可存取性目的（例如，作為助聽器、視覺輔助物等）。本文中所揭示之具體實例可在此等情境及環境中之一或多者中及/或在其他情境及環境中實現或增強使用者的人工實境體驗。

在一些具體實例中，本文中所描述之系統亦可包括眼睛追蹤子系統，該眼睛追蹤子系統經設計以識別並追蹤使用者眼睛的各種特性，諸如使用者之凝視方向。片語「眼睛追蹤」在一些實例中可指量測、偵測、感測、判定及/或監測眼睛之位置、位向及/或運動的程序。所揭示系統可以多種不同方式量測眼睛的位置、位向及/或運動，該等方式包括經由使用各種基於光學之眼睛追蹤技術、基於超音波之眼睛追蹤技術等。眼睛追蹤子系統可以多種不同方式組態且可包括多種不同眼睛追蹤硬體組件或其他電腦視覺組件。舉例而言，眼睛追蹤子系統可包括多種不同光學感測器，諸如二維（2D）或3D攝影機、飛行時間深度感測器、單射束或掃掠雷射測距儀、3D LiDAR感測器及/或任何其他合適類型或形式之光學感測器。在此實例中，處理子系統可處理來自此等感測器中之一或多者的資料以量測、偵測、判定及/或以其他方式監測使用者眼睛之位置、位向及/或運動。

圖12為併有能夠追蹤使用者眼睛之眼睛追蹤子系統的例示性系統1200之繪示。如圖12中所描繪，系統1200可包括光源1202、光學子系統1204、眼睛追蹤子系統1206及/或控制子系統1208。在一些實例中，光源1202可產生光以用於影像（例如，待呈現給觀看者之眼睛1201）。光源1202可表示多種合適裝置中之任一者。舉例而言，光源1202可包括二維投影器（例如，LCoS顯示器）、掃描源（例如，掃描雷射）或其他裝置（例如，LCD、LED顯示器、OLED顯示器、主動矩陣OLED顯示器（active-matrix OLED display；AMOLED）、透明OLED顯示器（transparent OLED display；TOLED）、波導或能夠產生光以用於將影像呈現給觀看者的某一其他顯示器）。在一些實例中，影像可表示虛擬影像，相較於由光線之實際發散形成的影像，該虛擬影像可指由來自空間中之點的光線之明顯發散形成的光學影像。

在一些具體實例中，光學子系統1204可接收由光源1202產生之光並基於所接收之光產生包括影像之會聚光1220。在一些實例中，光學子系統1204可包括任何數目個透鏡（例如，菲涅爾透鏡、凸透鏡、凹透鏡）、孔徑、濾光器、鏡面、稜鏡及/或其他光學組件、可能與致動器及/或其他裝置組合。詳言之，致動器及/或其他裝置可平移及/或旋轉光學組件中之一或多者以更改會聚光1220之一或多個態樣。另外，各種機械耦接可用以維持任何合適組合中之光學組件之相對間距及/或位向。

在一個具體實例中，眼睛追蹤子系統1206可產生指示觀看者之眼睛1201之凝視角的追蹤資訊。在此具體實例中，控制子系統1208可至少部分地基於此追蹤資訊控制光學子系統1204之態樣（例如，會聚光1220之入射角）。另外，在一些實例中，控制子系統1208可儲存並利用歷史追蹤資訊（例如，在給定持續時間內的追蹤資訊之歷史，諸如前一秒或其部分）以預期眼睛1201之凝視角（例如，眼睛1201之視軸與解剖軸之間的角）。在一些具體實例中，眼睛追蹤子系統1206可偵測來源於眼睛1201之某一部分（例如，角膜、虹膜、瞳孔或其類似者）之輻射以判定眼睛1201之當前凝視角。在其他實例中，眼睛追蹤子系統1206可採用波前感測器以追蹤瞳孔之當前部位。

任何數目個技術可用以追蹤眼睛1201。一些技術可涉及運用紅外光照明眼睛1201及運用經調節以對紅外光敏感的至少一個光學感測器量測反射。關於紅外光如何自眼睛1201反射之資訊可經分析以判定諸如角膜、瞳孔、虹膜及/或視網膜血管之一或多個眼睛特徵之位置、位向及/或運動。

在一些實例中，由眼睛追蹤子系統1206之感測器俘獲的輻射可經數位化（亦即，轉換成電子信號）。此外，感測器可將此電子信號之數位表示傳輸至一或多個處理器（例如，與包括眼睛追蹤子系統1206之裝置相關聯的處理器）。眼睛追蹤子系統1206可包括呈多種不同組態之多種感測器中之任一者。舉例而言，眼睛追蹤子系統1206可包括對紅外線輻射有反應的紅外線偵測器。紅外偵測器可為熱偵測器、光子偵測器及/或任何其他合適類型之偵測器。熱偵測器可包括對入射紅外線輻射之熱效應作出反應的偵測器。

在一些實例中，一或多個處理器可處理由用以追蹤眼睛1201之移動的眼睛追蹤子系統1206之感測器產生的數位表示。在另一實例中，此等處理器可藉由執行由儲存於非暫時性記憶體上的電腦可執行指令表示之演算法追蹤眼睛1201之移動。在一些實例中，晶片上邏輯（例如，特殊應用積體電路或ASIC）可用於執行此類演算法之至少部分。如所提及，眼睛追蹤子系統1206可經程式化以使用感測器之輸出以追蹤眼睛1201之移動。在一些具體實例中，眼睛追蹤子系統1206可分析由感測器產生的數位表示以自反射之變化提取眼睛旋轉資訊。在一個具體實例中，眼睛追蹤子系統1206可使用角膜反射或閃光（亦稱為浦金埃氏影像）及/或眼睛瞳孔1222之中心作為特徵以隨時間追蹤。

在一些具體實例中，眼睛追蹤子系統1206可使用眼睛瞳孔1222之中心及紅外或近紅外非準直光以產生角膜反射。在此等具體實例中，眼睛追蹤子系統1206可使用眼睛瞳孔1222之中心與角膜反射之間的向量以計算眼睛1201之凝視方向。在一些具體實例中，所揭示系統可在追蹤使用者眼睛之前執行用於個人之校準程序（使用例如監督或無監督技術）。舉例而言，校準程序可包括引導使用者觀看顯示在顯示器上之一或多個點，同時眼睛追蹤系統記錄對應於與各點相關聯之各凝視位置的值。

在一些具體實例中，眼睛追蹤子系統1206可使用兩種類型之紅外及/或近紅外（亦稱為主動光）眼睛追蹤技術：亮瞳孔及暗瞳孔眼睛追蹤，其可基於照明源相對於所使用之光學元件的部位而區分。若照明與光學路徑同軸，則眼睛1201可在光反射出視網膜時充當回反射器，藉此產生類似於攝影中之紅眼效應的亮瞳孔效應。若照明源自光學路徑偏移，則眼睛之瞳孔1222可顯現為暗，此係因為來自視網膜之回反射經引導遠離感測器。在一些具體實例中，亮瞳孔追蹤可產生較大虹膜/瞳孔對比度，從而允許運用虹膜色素沈著進行更穩固眼睛追蹤，並且可提供減少之干擾（例如，由睫毛及其他遮擋特徵所引起的干擾）。亮瞳孔追蹤亦可允許在介於全暗至極亮環境範圍內之照明條件下追蹤。

在一些具體實例中，控制子系統1208可控制光源1202及/或光學子系統1204以減小可由眼睛1201引起或影響的影像之光學像差（例如，色像差及/或單色像差）。在一些實例中，如上文所提及，控制子系統1208可使用來自眼睛追蹤子系統1206之追蹤資訊以執行此類控制。舉例而言，在控制光源1202中，控制子系統1208可更改由光源1202（例如，借助於影像顯現）產生之光以修改（例如，預畸變）影像以使得由眼睛1201所引起的影像之像差得以減小。

所揭示系統可追蹤瞳孔之位置及相對大小兩者（此係由於例如瞳孔擴大及/或收縮）。在一些實例中，用於偵測及/或追蹤瞳孔之眼睛追蹤裝置及組件（例如，感測器及/或源）可針對不同類型之眼睛而為不同的（或以不同方式校準）。舉例而言，感測器之頻率範圍可針對不同顏色及/或不同瞳孔類型、大小及/或其類似者的眼睛而為不同的（或經單獨地校準）。因而，本文中所描述之各種眼睛追蹤組件（例如，紅外源及/或感測器）可需要針對各個別使用者及/或眼睛而校準。

所揭示系統可運用或不運用諸如由使用者所佩戴之隱形眼鏡提供的眼科校正來追蹤兩隻眼睛。在一些具體實例中，眼科校正元件（例如，可調式透鏡）可直接併入至本文中所描述之人工實境系統中。在一些實例中，使用者之眼睛之顏色可需要修改對應眼睛追蹤演算法。舉例而言，可需要至少部分地基於棕色眼睛與例如藍色眼睛之間的不同顏色對比度而修改眼睛追蹤演算法。

圖13為圖12中所繪示之眼睛追蹤子系統的各種態樣之更詳細繪示。如此圖中所展示，眼睛追蹤子系統1300可包括至少一個源1304及至少一個感測器1306。源1304大體上表示能夠發射輻射的任何類型或形式之元件。在一個實例中，源1304可產生可見光、紅外光及/或近紅外光輻射。在一些實例中，源1304可朝向使用者之眼睛1302輻射電磁波譜之非準直紅外光及/或近紅外光部分。源1304可利用多種取樣速率及速度。舉例而言，所揭示系統可使用具有較高取樣速率之源以便俘獲使用者眼睛1302之注視眼睛運動及/或正確地量測使用者眼睛1302之眼跳動力學。如上文所提及，任何類型或形式之眼睛追蹤技術可用以追蹤使用者之眼睛1302，包括基於光學之眼睛追蹤技術、基於超音波之眼睛追蹤技術等。

感測器1306大體上表示能夠偵測輻射（諸如自使用者眼睛1302反射的輻射）的任何類型或形式之元件。感測器1306之實例包括（但不限於）電荷耦合裝置（charge coupled device；CCD）、光電二極體陣列、基於互補金屬氧化物半導體（complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS）之感測器裝置，及/或其類似者。在一個實例中，感測器1306可表示具有預定參數之感測器，包括（但不限於）動態解析度範圍、線性及/或經選擇及/或特定設計用於眼睛追蹤的其他特性。

如上文所詳述，眼睛追蹤子系統1300可產生一或多個閃光。如上文所詳述，閃光1303可表示輻射（例如，來自諸如源1304之紅外光源之紅外光輻射）自使用者眼睛之結構的反射。在各種具體實例中，可使用由處理器（在人工實境裝置內或外部）執行之眼睛追蹤演算法來追蹤閃光1303及/或使用者之瞳孔。舉例而言，人工實境裝置可包括為了在本端執行眼睛追蹤之處理器及/或記憶體裝置，及/或用以發送及接收在外部裝置（例如，行動電話、雲端伺服器或其他計算裝置）上執行眼睛追蹤所必需之資料的收發器。

圖13展示由眼睛追蹤子系統（諸如眼睛追蹤子系統1300）俘獲之實例影像1305。在此實例中，影像1305可包括使用者之瞳孔1308及在該瞳孔附近的閃光1310兩者。在一些實例中，可使用基於人工智慧之演算法（諸如基於電腦視覺之演算法）識別瞳孔1308及/或閃光1310。在一個具體實例中，影像1305可表示可經不斷地分析以便追蹤使用者之眼睛1302的一系列訊框中之單一訊框。另外，瞳孔1308及/或閃光1310可在一段時間內被追蹤以判定使用者之凝視。

在一個實例中，眼睛追蹤子系統1300可經組態以識別並量測使用者之瞳孔間距離（inter-pupillary distance；IPD）。在一些具體實例中，在使用者佩戴人工實境系統的同時，眼睛追蹤子系統1300可量測及/或計算使用者之IPD。在此等具體實例中，眼睛追蹤子系統1300可偵測使用者眼睛之位置且可使用此資訊以計算使用者之IPD。

如所提及，本文所揭示之眼睛追蹤系統或子系統可以多種方式追蹤使用者之眼睛位置及/或眼睛運動。在一個實例中，一或多個光源及/或光學感測器可俘獲使用者之眼睛之影像。眼睛追蹤子系統接著可使用所俘獲資訊以判定使用者之瞳孔間距離、眼間距離及/或各眼睛之3D位置（例如出於畸變調整目的），包括扭轉及旋轉（亦即，橫搖、縱搖及偏航）之量值及/或用於各眼睛之凝視方向。在一個實例中，紅外光可由眼睛追蹤子系統發射且自各眼睛反射。反射光可由光學感測器接收或偵測並經分析以自由各眼睛反射的紅外光之變化提取眼睛旋轉資料。

眼睛追蹤子系統可使用多種不同方法中之任一者以追蹤使用者之眼睛。舉例而言，光源（例如，紅外發光二極體）可將點圖案發射至使用者之各眼睛上。眼睛追蹤子系統接著可偵測（例如，經由耦接至人工實境系統之光學感測器）並分析點圖案自使用者之各眼睛的反射以識別使用者之各瞳孔的部位。因此，眼睛追蹤子系統可追蹤各眼睛之至多六個自由度（亦即，3D位置、橫搖、縱搖及偏航）且追蹤量之至少一子集可自使用者之兩個眼睛組合以估計凝視點（亦即，使用者觀看的虛擬場景中之3D部位或位置）及/或IPD。

在一些情況下，在使用者之眼睛移動以在不同方向上觀看時，使用者之瞳孔與顯示器之間的距離可改變。在查看方向改變時瞳孔與顯示器之間的變化距離可被稱作「瞳孔遊動」且可促成使用者所感知之畸變，此係由於在瞳孔與顯示器之間的距離改變時光聚焦在不同方位中而引起。因此，量測在相對於顯示器的不同眼睛位置及瞳孔距離處之畸變及產生不同位置及距離之畸變校正可允許藉由追蹤使用者眼睛之3D位置及在給定時間點施加對應於使用者眼睛中之各者之3D位置的畸變校正而減輕由瞳孔遊動所引起之畸變。因此，知曉使用者眼睛中之各者的3D位置可允許藉由施加用於各3D眼睛位置之畸變校正而減輕由眼睛之瞳孔與顯示器之間的距離之變化所引起之畸變。此外，如上文所提及，知曉使用者之眼睛中之各者的位置亦可使得眼睛追蹤子系統能夠對於使用者之IPD作出自動調整。

在一些具體實例中，顯示子系統可包括可結合本文中所描述之眼睛追蹤子系統而工作的多種額外子系統。舉例而言，顯示子系統可包括變焦子系統、場景渲染模組及/或輻輳處理模組。變焦子系統可致使左及右顯示元件改變顯示裝置之焦距。在一個具體實例中，變焦子系統可藉由移動顯示器、光學件或兩者來實體地改變顯示器與查看該顯示器所經由之光學件之間的距離。另外，相對於彼此移動或平移兩個透鏡亦可用於改變顯示器之焦距。因此，變焦子系統可包括移動顯示器及/或光學件以改變其之間的距離之致動器或馬達。此變焦子系統可與顯示子系統分開或整合至顯示子系統中。變焦子系統亦可整合至其致動子系統及/或本文中所描述之眼睛追蹤子系統中或與之分開。

在一個實例中，顯示子系統可包括經組態以基於凝視點及/或由眼睛追蹤子系統判定之凝視線的估計相交點而判定使用者凝視之輻輳深度的輻輳處理模組。輻輳可指兩隻眼睛在相反方向上同時移動或旋轉以維持單雙目視覺，此可由人眼自然地且自動地執行。因此，使用者眼睛接近之部位係使用者正在觀看之部位，且典型地亦為使用者眼睛聚焦的部位。舉例而言，輻輳處理模組可對凝視線進行三角量測以估計與凝視線之相交點相關聯的距使用者之距離或深度。與凝視線之相交點相關聯的深度可接著用作調節距離之近似值，其可識別使用者之眼睛所指向的距使用者之距離。因此，輻輳距離可允許對使用者之眼睛應聚焦的部位及眼睛聚焦所在之距使用者眼睛的深度進行判定，藉此提供資訊（諸如物件或焦點之平面）以用於渲染對虛擬場景之調整。

輻輳處理模組可與本文中所描述之眼睛追蹤子系統協調以對顯示子系統作出調整以考慮使用者之輻輳深度。當使用者聚焦於在一距離處之某物時，使用者之瞳孔可比當使用者聚焦於附近某物時稍微間隔更遠。眼睛追蹤子系統可獲得關於使用者之輻輳或聚焦深度的資訊且可調整顯示子系統以當使用者之眼睛聚焦或接近於附近某物時更靠近在一起並當使用者之眼睛聚焦或接近於在一距離處的某物時間隔更遠。

由上文所描述之眼睛追蹤子系統產生的眼睛追蹤資訊亦可例如用以修改不同的電腦產生之影像如何呈現的各種態樣。舉例而言，顯示子系統可經組態以基於由眼睛追蹤子系統產生之資訊而修改電腦產生之影像如何呈現的至少一個態樣。舉例而言，電腦產生之影像可基於使用者之眼睛移動而修改，使得若使用者正向上看，則電腦產生之影像可在螢幕上向上移動。類似地，若使用者正向側面看或向下看，則電腦產生之影像可在螢幕上移動至側面或向下移動。若使用者之眼睛閉合，則電腦產生之影像可暫停或自顯示器移除並在使用者之眼睛再張開後恢復。

上文所描述之眼睛追蹤子系統可以多種方式併入至本文中所描述的各種人工實境系統中之一或多者中。舉例而言，系統1200及/或眼睛追蹤子系統1300之各種組件中之一或多者可併入至圖10中之擴增實境系統1000及/或圖11中之虛擬實境系統1100中以使此等系統能夠執行各種眼睛追蹤任務（包括本文中所描述的眼睛追蹤操作中之一或多者）。

如上文所詳述，本文中描述及/或繪示的計算裝置及系統（包括用於控制製造程序及/或更特定言之本文中所描述之製造方法的計算系統）大致表示任何類型或形式之能夠執行電腦可讀指令（諸如含於本文中所描述之模組內的指令）的計算裝置或系統。在其最基本組態中，此等計算裝置可各自包括至少一個記憶體裝置及至少一個實體處理器。

在一些實例中，術語「記憶體裝置」一般指能夠儲存資料及/或電腦可讀指令之任何類型或形式之揮發性或非揮發性儲存裝置或媒體。在一個實例中，記憶體裝置可儲存、裝載及/或維持本文中所描述的模組中之一或多者。記憶體裝置之實例包括但不限於隨機存取記憶體（Random Access Memory；RAM）、唯讀記憶體（Read Only Memory；ROM）、快閃記憶體、硬碟機（Hard Disk Drive；HDD）、固態硬碟（Solid-State Drive；SSD）、光碟機、快取記憶體、前述記憶體裝置中之一或多者的變化或組合，或任何其他合適的儲存記憶體。

在一些實例中，術語「實體處理器」通常係指能夠解譯及/或執行電腦可讀指令的任何類型或形式之硬體實施處理單元。在一個實例中，實體處理器可存取及/或修改儲存於上述記憶體裝置中之一或多個模組。實體處理器之實例包括但不限於微處理器、微控制器、中央處理單元（Central Processing Unit；CPU）、實施軟核心處理器之場可程式化閘陣列（Field-Programmable Gate Array；FPGA）、特殊應用積體電路（Application-Specific Integrated Circuit；ASIC）、上述實體處理器中之一或多者的部分、上述實體處理器中之一或多者的變化或組合，或任何其他合適的實體處理器。

儘管繪示為單獨元件，但本文中所描述及/或繪示之模組可表示單一模組或應用程式之部分。另外，在某些具體實例中，此等模組中之一或多者可表示在由計算裝置執行時可使得該計算裝置執行一或多個任務的一或多個軟體應用程式或程式。舉例而言，本文中所描述及/或繪示之模組中之一或多者可表示儲存在本文中所描述及/或繪示的計算裝置或系統中之一或多者上且經組態以在其上執行的模組。此等模組中之一或多者亦可表示經組態以執行一或多個任務的一或多個專用電腦之全部或部分。

另外，本文中所描述之模組中之一或多者可將資料、實體裝置及/或實體裝置的表示自一種形式轉換成另一形式。另外或替代地，本文中所列舉的模組中之一或多者可藉由在計算裝置上執行、將資料儲存於計算裝置上及/或以其他方式與計算裝置互動而將處理器、揮發性記憶體、非揮發性記憶體及/或實體計算裝置之任何其他部分自一種形式轉換成另一形式。

在一些具體實例中，術語「電腦可讀媒體」一般係指能夠儲存或攜載電腦可讀指令的任何形式之裝置、載體或媒體。電腦可讀媒體之實例包括但不限於傳輸型媒體，諸如載波；及非暫時性型媒體，諸如磁性儲存媒體（例如，硬碟機、磁帶機及軟碟）、光學儲存媒體（例如，緊密光碟（Compact Disk；CD）、數位視訊光碟（Digital Video Disk；DVD）及藍光（BLU-RAY）光碟）、電子儲存媒體（例如，固態硬碟及快閃媒體）及其他分配系統。

本文中所描述及/或繪示的程序參數及步驟序列僅作為實例給出且可按需要變化。舉例而言，雖然本文中所繪示及/或描述之步驟可以特定次序展示或論述，但此等步驟未必需要以所繪示或論述之次序執行。本文中所描述及/或繪示之各種例示性方法亦可省略本文中所描述或繪示之步驟中之一或多者或包括除所揭示之彼等步驟之外的額外步驟。

先前描述已經提供以使所屬領域中具有通常知識者能夠最佳利用本文中所揭示之例示性具體實例的各種態樣。此例示性描述並不意欲為詳盡的或限於所揭示之任何精確形式。在不脫離本揭示內容之精神及範圍之情況下，許多修改及變化係可能的。本文所揭示之具體實例應在所有態樣視為說明性且非限制性的。在判定本揭示內容之範圍時應參考隨附申請專利範圍及其等效物。

除非另外指出，否則如說明書及申請專利範圍中所使用的術語「連接至（connected to）」及「耦接至（coupled to）」（及其衍生詞）被解釋為准許直接及間接（亦即，經由其他元件或組件）連接兩者。另外，如說明書及申請專利範圍中使用之術語「一（a或an）」被視為意謂「中之至少一者」。最終，為易於使用，如說明書及申請專利範圍中所使用的術語「包括」及「具有」（及其衍生詞）可與詞「包含」互換並具有與詞「包含」相同之含義。

100:具體實例 101:PVH層 102:變換層 103:光對準層 104:基板層 200:具體實例 201:液晶（LC）分子 202:傾斜線 203:布拉格週期/參數Pc 204:參數Px 300A:具體實例 300B:圖表 301:液晶螺旋 302:對角線 303:Px值 304:Pc值 305:光柵 306:正光學品質/區域 307:最小橫向移位 308:不良品質區/區域 400:影像 401:層 402:層 405:層 500A:具體實例 500B:具體實例 501A:層 501B:層 504A:層 504B:層 601A:全像圖材料 601B:全像圖材料 602A:清晰材料/清晰區段 602B:大清晰部分 603A:混濁或不透明部分/不透明區段 603B:相對較小部分 604A:光源 604B:光源 700:具體實例 701:光源 702:反射材料 703:摺疊光柵 704:輸出光柵 705:反射光 800:方法 810:步驟 820:步驟 830:步驟 900:方法 910:步驟 920:步驟 930:步驟 940:步驟 950:步驟 960:步驟 1000:擴增實境系統 1002:眼鏡裝置 1005:頸帶 1010:框架 1015(A):左側顯示裝置 1015(B):右側顯示裝置 1020(A):聲音換能器 1020(B):聲音換能器 1020(C):聲音換能器 1020(D):聲音換能器 1020(E):聲音換能器 1020(F):聲音換能器 1020(G):聲音換能器 1020(H):聲音換能器 1020(I):聲音換能器 1020(J):聲音換能器 1025:控制器 1030:有線連接 1035:電源 1306:感測器 1040:感測器 1050:相關聯控制器 1100:虛擬實境系統 1102:前剛體 1104:帶 1106(A):輸出音訊換能器 1106(B):輸出音訊換能器 1200:系統 1201:眼睛 1202:光源 1204:光學子系統 1206:眼睛追蹤子系統 1208:控制子系統 1220:會聚光 1222:眼睛瞳孔 1300:眼睛追蹤子系統 1302:眼睛 1303:閃光 1304:源 1305:影像 1308:瞳孔 1310:閃光

隨附圖式繪示數個例示性具體實例且為本說明書之一部分。連同以下描述，此等圖式展現及解釋本揭示內容之各種原理。

[圖1]繪示具有多個層之光學總成之具體實例。

[圖2]繪示具有偏振體積光柵之光學總成之具體實例。

[圖3]繪示具有偏振體積光柵之光學總成之具體實例及展示品質等級之相應圖表。

[圖4]繪示用以識別變換層之可能方式的微觀視圖。

[圖5A]及[圖5B]繪示用以識別變換層之另一可能方式的微觀視圖。

[圖6A]及[圖6B]繪示其中變換層尚未施加（6A）及其中變換層已施加（6B）的光學總成之具體實例。

[圖7]繪示具有多個光柵之照明光導之具體實例。

[圖8]為製造光學總成之例示性方法的流程圖。

[圖9]為製造光學總成之替代方法的流程圖。

[圖10]為可結合本揭示內容之具體實例使用之例示性擴增實境眼鏡的繪示。

[圖11]為可結合本揭示內容之具體實例使用之例示性虛擬實境頭戴裝置的繪示。

[圖12]為併有能夠追蹤使用者眼睛之眼睛追蹤子系統的例示性系統之繪示。

[圖13]為圖12中所繪示之眼睛追蹤子系統的各種態樣之更詳細繪示。

貫穿圖式，相同參考標號及描述指示類似但未必相同之元件。雖然本文中所描述的例示性具體實例易受各種修改及替代形式之影響，但在圖式中已以舉例方式顯示了特定具體實例，且將在本文中對其進行詳細描述。然而，本文中所描述之例示性具體實例並不意欲限於所揭示之特定形式。實情為，本揭示內容涵蓋屬於所附申請專利範圍之範疇內之全部修改、等效物及替代方式。

100:具體實例

101:PVH層

102:變換層

103:光對準層

104:基板層

Claims (15)

1. 一種光學總成，其包含： 光對準層，其包括根據指定表面錨定而錨定至基板的光對準材料（PAM）； 變換層，其施加至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與偏振體積全像圖層對準；及 該偏振體積全像圖層，其安置於該變換層上。
2. 如請求項1之光學總成，其進一步包含至少部分透明的結構層。
3. 如請求項1之光學總成，其中：  該變換層係使用液晶至少部分地形成，且視情況， 該變換層之該等液晶具有在0.01與0.5之間的雙折射率值，及/或 該變換層之該等液晶具有在1 nm與100 nm之間的厚度。
4. 如請求項1之光學總成，其中該變換層包括具有不同光學特性之至少一個子層。
5. 如請求項1之光學總成，其中該偏振體積全像圖層包括複數個液晶分子，且較佳地， 該等液晶分子經旋轉成指定圖案。
6. 如請求項1之光學總成，其中該變換層以化學方式更改該光對準層之該表面錨定。
7. 一種製造方法，其包含： 形成包括根據指定表面錨定而錨定至基板的光對準材料（PAM）的光對準層； 施加變換層至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與偏振體積全像圖層對準；及 施加該偏振體積全像圖層至該變換層。
8. 如請求項7之製造方法，其中施加該變換層至該光對準層包括： 施加液晶聚合物塗層至該光對準層；及 固化該液晶聚合物塗層以形成液晶膜。
9. 如請求項8之製造方法，其中該液晶聚合物塗層係藉由在指定時間量內施加紫外光至該液晶聚合物塗層而固化。
10. 如請求項9之製造方法，其中施加該變換層至該光對準層包括：  施加圖案至該光對準層； 施加液晶單體塗層至該經圖案化光對準層，其中該液晶單體溶解於溶劑中； 乾燥來自該液晶單體塗層之該溶劑；及 固化該液晶單體塗層以交聯至該光對準層，其中該經固化塗層包含固體液晶聚合物。
11. 如請求項7之製造方法，其中該光對準層經施加至至少部分透明的結構層。
12. 如請求項7之製造方法，其中： 該變換層係使用液晶至少部分地形成，且視情況， 該變換層之該等液晶具有在0.01與0.5之間的雙折射率值，及/或 該變換層之該等液晶具有在10 nm與100 nm之間的厚度。
13. 如請求項10之製造方法，其中該變換層包括具有不同光學特性之至少一個子層。
14. 一種系統，其包含： 光對準層，其包括根據指定表面錨定而錨定至基板的光對準材料（PAM）； 變換層，其施加至該光對準層，其中該變換層修改該光對準層之該表面錨定以與偏振體積全像圖層對準；及 該偏振體積全像圖層，其安置於該變換層上。
15. 如請求項14之系統，其中： 該變換層係使用液晶至少部分地形成， 該變換層之該等液晶具有在0.01與0.5之間的雙折射率值，及 該變換層之該等液晶具有在1 nm與100 nm之間的厚度。